JPH11103082A

JPH11103082A - 光起電力素子及びその作製方法

Info

Publication number: JPH11103082A
Application number: JP9261405A
Authority: JP
Inventors: Koichi Matsuda; 高一松田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ドーピング層から価電子制御元素であるリン
（Ｐ）元素あるいはホウ素（Ｂ）元素が、ｉ型微結晶半
導体層の中へ拡散するのを防止できる光起電力素子及び
その作製方法を提供する。【解決手段】本発明の光起電力素子は、水素を含有す
るシリコンの非単結晶からなるｎ型半導体層、ｉ型半導
体層及びｐ型半導体層を順に積層してなるｎｉｐ接合を
一組有し、前記ｐ型半導体層を光の入射側とした光起電
力素子において、前記ｉ型半導体層は微結晶シリコンか
らなり、前記ｉ型半導体層と前記ｎ型半導体層との間に
第１の不純物拡散防止層を有することを特徴とする。ま
た、本発明の光起電力素子の作製方法は、前記ｉ型半導
体層を、周波数が０．１ＧＨｚ以上のマイクロ波を用い
たプラズマＣＶＤ法により形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光起電力素子に係る。
より詳細には、光電変換効率、光安定性及び耐環境性が
高く、低コストで作製できる光起電力素子に関する。本
発明に係る光起電力素子は、太陽電池やセンサー等に好
適に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来の光起電力素子としては、信頼性や
変換効率が比較的優れた、単結晶質の光起電力素子が実
用化されてきた。しかし、単結晶質の光起電力素子に用
いられる単結晶シリコンは、生産コストが高いこと、光
吸収係数が小さいため少なくとも５０ミクロン程度の厚
さが必要なこと、あるいは短波長成分を有効に利用でき
ないこと等の短所があった。

【０００３】近年、このような短所を解消できる材料と
してシリコン系の非単結晶からなる光起電力素子が注目
され、実用化が進められてきた。

【０００４】例えば、非晶質シリコン、非晶質シリコン
ゲルマニウム等の非晶質半導体からなる薄膜を用いた光
起電力素子は、単結晶質の光起電力素子に比較して大面
積化が容易である、薄膜化が可能である、任意の基板材
料に堆積できることなどの長所を持ち合わせている。

【０００５】このような光起電力素子に関する研究開発
の報告としては、以下に示すものが挙げられる。

【０００６】（１）充分な光電流を得るために必要な膜
厚や、光劣化等の観点から、ＰＣＶＤ法によって形成し
た微結晶質または微結晶質を含む非晶質シリコン半導体
に関する報告がある（A.Shah, H.keppner, etc., The
“Micromorph”Solar cell:Extending a-Si:H technolo
gy towards thin film crystalline Silicon,25th IEEE
PV Specialists Conference, Washington, May 13-17,
1996）。

【０００７】（２）一方、多結晶シリコンからなる光起
電力素子では、結晶粒界に沿って不純物の拡散現象が起
こるため、初期変換効率や、光劣化後の変換効率が低下
するとの報告がある（Siekhaus.w, etc“Interface Phe
nomena in Solar Cells and Solar Cell Development P
rocesses.”Adv. Chem. Ser, 158, 334-348, 1976）。

【０００８】（３）光起電力素子を構成するｉ型半導体
層中へのドーパントの拡散防止については特開昭６２−
６０２７１号公報に開示されている。また、下部ドーピ
ング層からの拡散低減の目的でａ−ＳｉＣ：Ｈ層もしく
はａ−ＳｉＮ：Ｈ層を導入した例としては、特開平１−
１４５８７５号公報が挙げられる。

【０００９】しかしながら、非単結晶シリコンの一つで
ある微結晶シリコンをｉ型半導体層に用いた光起電力素
子では、光照射によるキャリアの走行性の低下は非晶質
シリコンに比べれば小さいものの、微結晶シリコンの形
成速度が約１２Å／ｓｅｃと非常に遅く、かつ光起電力
素子として必要とする層厚が３６μｍあるため、ｉ型微
結晶半導体層を一層作製するだけでも約８時間以上を費
やすこととなり量産が難しいという課題があった。この
形成速度を向上させるためには、例えば原料ガス導入量
の増加や投入電力の増加が必要となるが、その結果、微
結晶半導体層を載置するために用いる下部層に対してプ
ラズマダメージが発生するという問題が表面化してく
る。このプラズマダメージは、強力なイオンやラジカル
が下部堆積層に衝突することに起因しており、膜中の特
に結晶粒界に欠陥準位を作り、光起電力素子の曲線因子
の低下を引き起こすものである。

【００１０】また、プラズマダメージと共に、成長表面
がプラズマアニールされることによって、下部ドーピン
グ層から微結晶シリコン層の中へドーパントの拡散が生
じるという問題もあった。このドーパントの拡散は、主
に結晶粒界に沿って進むことが知られており、粒界の多
い微結晶系では、特に膜特性を劣化させる原因となり、
また層形成時間が長ければそれだけアニールの影響が強
くなるのはいうまでもない。

【００１１】従来、このような不純物の拡散を防ぐため
拡散防止層を設ける方法が開示されているが、非晶質ｉ
型層の上部に拡散防止層を設け、当該拡散防止層の上に
設けたドーピング層から前記ｉ型半導体層への拡散を防
止することが目的であり、前記ｉ型半導体層を載置する
ために用いる下部層から、堆積中のｉ型半導体層への拡
散については言及されていなかった。また、スタックセ
ル型の光起電力素子においても、各ドーピング層両側の
うちｉ型層と接合する面に拡散防止層を設ける方法が開
示されているが、当該拡散防止層はそれ自体にもドーピ
ングが施されており、あくまでドーパントが拡散し難い
シリコン系化合物を用いるものであり、ｉ型半導体層も
アモルファス構造であるため粒界によるドーパント拡散
については言及されておらず、微結晶系ｉ型半導体層を
用いた光起電力素子の場合には変換効率の改善には結び
つかないものであった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ドーピング
層上にｉ型微結晶半導体層を堆積し、更にその上にドー
ピング層を堆積する際、ドーピング層から価電子制御元
素であるリン（Ｐ）元素あるいはホウ素（Ｂ）元素が、
ｉ型微結晶半導体層の中へ拡散するのを防止できる光起
電力素子を提供することを目的とする。また、比較的強
いプラズマを使用することでｉ型微結晶半導体層の結晶
構造を良質化し、高い光電変換効率も合わせもつ光起電
力素子を得ることも目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した課
題を克服するため、光劣化が少なく、且つ、変換効率の
高いｉ型微結晶半導体層を有する光起電力素子を鋭意検
討した。その結果、光起電力素子におけるｉ型半導体層
の中へのドーパントの拡散を防ぐことにより、高い光電
変換効率を維持しながら、光劣化率が低く、光劣化後の
光電変換効率の高い光起電力素子の形成が可能であると
いう、知見を得た。

【００１４】すなわち、本発明に係る第１の光起電力素
子は、水素を含有するシリコンの非単結晶からなるｎ型
半導体層、ｉ型半導体層及びｐ型半導体層を順に積層し
てなるｎｉｐ接合を一組有し、前記ｐ型半導体層を光の
入射側とした光起電力素子において、前記ｉ型半導体層
は微結晶シリコンからなり、前記ｉ型半導体層と前記ｎ
型半導体層との間に第１の不純物拡散防止層を有するこ
とを特徴としている。

【００１５】また、本発明に係る第２の光起電力素子
は、水素を含有するシリコンの非単結晶からなるｎ型半
導体層、ｉ型半導体層及びｐ型半導体層を順に積層して
なるｎｉｐ接合を二組有し、前記ｐ型半導体層を光の入
射側とし、かつ、第２のｎｉｐ接合を通して光が入射す
るように第１のｎｉｐ接合を配設してなる光起電力素子
において、前記第１のｎｉｐ接合を構成するｉ型半導体
層は微結晶シリコンからなり、該第１のｎｉｐ接合を構
成するｉ型半導体層とｎ型半導体層との間に第３の不純
物拡散防止層を有することを特徴としている。

【００１６】本発明者は、水素を含有するシリコンの非
単結晶からなるｎ型半導体層、ｉ型半導体層及びｐ型半
導体層を順に積層してなるｎｉｐ接合を一組有し、前記
ｐ型半導体層を光の入射側とした光起電力素子におい
て、ｉ型微結晶半導体層と、その下部層であるｎ型半導
体層との間に拡散防止層を設けることにより、以下に示
す作用によって上記課題が解決できることを見出した。
その際、前記一組のｎｉｐ接合を載置するために用いる
基板は、ｎｉｐ接合に対して光入射側に設けても、ある
いは光入射側とは反対側に設けても構わない。

【００１７】微結晶シリコンは結晶質と非晶質の混在し
たシリコン半導体である。半導体層が、その中に微結晶
質を含有するということは、光劣化の面で強いスタビリ
ティを持つことを意味する。一方、微結晶質中では、不
純物は結晶バルク中よりも結晶粒界に沿って拡散する確
率が高いことが分かっている。従って、不純物の拡散を
抑制するためには、結晶粒と結晶粒の間に介在する非晶
質部分と結晶粒界とが化学的に安定な結合をもっている
ことが必要であるとともに、不純物を含む層からの不純
物の拡散を最小限に抑えることが非常に重要となる。本
発明では、Ｐ（リン）元素を含むｎ型半導体層上に微結
晶シリコン系半導体層を作製する際に、不純物の拡散阻
止層として第１の不純物拡散防止層を設けることによっ
てプラズマアニールによるＰ元素拡散を防止することが
可能となるため、光起電力素子の光電変換効率を向上さ
せることができる。

【００１８】また、第２の不純物拡散防止層をｉ型微結
晶半導体層とその上部に積層するｐ型半導体層との間に
設けることによって、ｉ型微結晶半導体層中へのＢ（ホ
ウ素）元素の拡散を防止することができ、ＦＦの向上に
より光電変換効率の向上を図ることが可能となる。

【００１９】特に、前記第１及び前記第２の不純物拡散
防止層の厚さを１ｎｍ以上２０ｎｍ以下としたとき、こ
れらの作用がより安定して得られる。不純物拡散防止層
の厚さが１ｎｍより薄い場合には、阻止層はＰ又はＢ元
素の拡散を防止するには不充分であり、一方２０ｎｍ以
上の場合には、阻止層はキャリアのトンネル効果による
輸送の障害となり、光起電力素子の特性が低下する。特
に、曲線因子（ＦＦ）の低下の原因となり好ましくな
い。

【００２０】また本発明の光起電力素子は、前記第１及
び前記第２の不純物拡散防止層を、ｉ型の窒化シリコ
ン、ｉ型の炭化シリコン又はｉ型の酸化シリコンのいず
れか一つで構成することを特徴とする。窒化シリコン、
炭化シリコン又は酸化シリコンは、水素化シリコンと異
なる配位数を持つか、あるいは異なる原子半径を持つ元
素との化合物であるため、水素化シリコンに比べて、化
学的に優れた安定を有し、拡散元素を効果的に阻止でき
る。

【００２１】上記特徴において、前記ｉ型半導体層の厚
さを０．５μｍ以上２５μｍ以下とすることにより、充
分な光電流とＦＦを得ることができ、光電変換効率の向
上が可能となる。ｉ型半導体層の厚さが０．５μｍより
薄い場合には充分な光電流が得られず、２５μｍより厚
い場合にはキャリアの走行性が低下しＦＦが低下、結果
として良い光電変換効率を得ることができない。

【００２２】また上記特徴において、前記ｉ型微結晶半
導体層中にホウ素を添加剤として含有させることで、ｉ
型半導体層はより真性化しキャリアの走行性も良くな
る。これは、ｉ型微結晶半導体層は本来、若干ｎ型半導
体としての電気的性格を持っており、制御されたホウ素
量の添加で補償することによりｎ型が補正されたものと
推測される。しかし、過剰なホウ素は結晶化を阻害し、
また膜質の低下をももたらす。従って、ここで添加され
るホウ素の量は、シリコン原子に対して１０ｐｐｍ以下
が好ましく、８ｐｐｍ以下がより好ましい。このホウ素
添加により、光発電時、特にホールの走行性が向上し光
劣化を抑えながらも光電変換効率を向上させることがで
きる。

【００２３】さらに上記特徴において、前記ｎ型半導体
層を、微結晶シリコンの複数の層、又は、微結晶シリコ
ンと非晶質シリコンの複数の層で構成することによっ
て、次のような作用が得られる。

【００２４】（ａ）ｎ型半導体層が微結晶質であること
により、その上に積層された拡散防止層を介して上部に
積層されるｉ型微結晶半導体層の結晶化が進み、その結
果、キャリアの走行性が向上し光電変換効率が向上す
る。

【００２５】（ｂ）ｎ型半導体層が微結晶シリコンと非
晶質シリコンの複数の層より構成されている場合、特に
下部ｎ型半導体層として非晶質層を、上部ｎ型半導体層
として微結晶層を用いた構成とすることによって、基板
側に酸化物等の層を設けた場合など比較的ソフトなプラ
ズマでｎ型半導体層を形成させ、酸化物にダメージを与
えることなくｎ型半導体層を形成できる。

【００２６】（ｃ）上記（ｂ）で用いた非晶質ｎ型半導
体層上に比較的ハードなプラズマによる微結晶質ｎ型半
導体層を積層することによって、前記同様良質なｉ型微
結晶半導体層の形成が可能となる。

【００２７】また上記特徴において、前記ｐ型半導体層
を微結晶シリコンで構成することにより、光入射側にお
けるｐ型半導体層での光吸収を減少させることができ
る。その結果、実質的にｉ型微結晶半導体層への入射光
量が増加し、光電流の増加に伴い光電変換効率が向上す
る。

【００２８】上述したｉ型半導体層を、周波数が０．１
ＧＨｚ以上のマイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法によ
り形成することによって、堆積速度が大きく、結晶化度
も高いｉ型微結晶半導体層が得られる。その結果、高い
光電変換効率を有する光起電力素子の作製が可能とな
る。これは、高周波の周波数を０．１ＧＨｚ以上とする
ことにより、プラズマ中の電子温度、イオン密度が上が
り、水素原子の脱離、基板表面の緩和促進等により結晶
化度が進んだためと考えられる。

【００２９】さらに、上記ｉ型微結晶半導体層を形成す
る際に０．１ＧＨｚ以上の高周波に加えて、前記一組の
ｎｉｐ接合を載置するために用いる導電性基板にＤＣ又
は／及びＲＦのバイアスを印加することにより、さらに
良質なｉ型微結晶半導体層を有する光起電力素子を作製
することが可能となる。ところで、単に０．１ＧＨｚ以
上の高周波パワーのみを上げても、結晶化度の向上とと
もにイオンダメージが加わることとなり、逆に膜質の低
下が生じてしまう。しかしながら、付加電力として上述
したＤＣ又は／及びＲＦのバイアスを同時に投入するこ
とにより、イオンダメージを増加させることなくプラズ
マを活性化させ、より結晶化度の高い良質の微結晶半導
体層を高速で形成することができる。その結果、比較的
薄い層厚にもかかわらず光吸収率が高くなり、高い光電
流を発生することが可能な光起電力素子を作製すること
が可能となる。

【００３０】また本発明者は、水素を含有するシリコン
の非単結晶からなるｎ型半導体層、ｉ型半導体層及びｐ
型半導体層を順に積層してなるｎｉｐ接合を二組有し、
前記ｐ型半導体層を光の入射側とし、かつ、第２のｎｉ
ｐ接合を通して光が入射するように第１のｎｉｐ接合を
配設してなる光起電力素子、いわゆるダブルセルにおい
て、前記第１のｎｉｐ接合を構成するｉ型半導体層は微
結晶シリコンからなり、該第１のｎｉｐ接合を構成する
ｉ型半導体層とｎ型半導体層との間に第３の不純物拡散
防止層を設けることにより、以下に示す作用が得られる
ことを見出した。その際、前記二組のｎｉｐ接合を載置
するために用いる基板は、前記二組のｎｉｐ接合に対し
て光入射側に設けても、あるいは光入射側とは反対側に
設けても構わない。

【００３１】上記ダブルセルは、まず光入射側の第２の
ｎｉｐ接合において短波長領域の光を吸収し、次に第１
のｎｉｐ接合において第２の半導体層で吸収しきれなか
った長波長領域の光を吸収することで太陽光を効率よく
電力に変換できるものであり、一組のｎｉｐ接合からな
る光起電力素子に比べて高い光電変換効率が得られるメ
リットを持っている。特に本発明では、このようなダブ
ルセルにおいて、第１のｎｉｐ接合を構成するｉ型半導
体層をバンドギャップの狭い微結晶シリコンとすること
で長波長光を効率よく吸収することができ、さらには、
光劣化も少ない光起電力素子が得られる。また、第１の
ｎｉｐ接合を構成するｉ型半導体層とｎ型半導体層との
間に第３の不純物拡散防止層を設けることによって、ｉ
型微結晶半導体層の作製中におけるプラズマダメージや
プラズマアニールによる不純物の拡散が抑制できるの
で、光劣化が少なく、高い光電変換効率を有する光起電
力素子が得られる。

【００３２】また、前記第１のｎｉｐ接合を構成するｉ
型半導体層とｐ型半導体層との間に第４の不純物拡散防
止層を設けることによって、ｉ型微結晶半導体層上部か
らの拡散も抑制することが可能となり、さらに高い光電
変換効率を有し、光劣化の抑制された光電変換素子が得
られる。

【００３３】特に、前記第３及び前記第４の不純物拡散
防止層の厚さを１ｎｍ以上２０ｎｍ以下としたとき、こ
れらの作用がより安定して得られるので好ましい。

【００３４】上記特徴において、前記第３及び前記第４
の不純物拡散防止層を、ｉ型の窒化シリコン、ｉ型の炭
化シリコン又はｉ型の酸化シリコンのいずれか一つから
構成することにより、さらに安定な拡散防止層が作製で
きるので、光起電力素子の光電変換効率が向上するとと
もに、光劣化をさらにを抑制できる。

【００３５】また上記特徴において、前記第１のｎｉｐ
接合を構成するｉ型半導体層の厚さを０．５μｍ以上２
５μｍ以下とすることにより、充分な光電流を確保した
上でキャリアの走行性を損なうことの無い、高効率な光
起電力素子が得られる。その際、前記第２のｎｉｐ接合
を構成するｉ型半導体層の層厚は、好適には０．１μｍ
〜０．５μｍである。

【００３６】さらに上記特徴において、前記第１のｎｉ
ｐ接合を構成するｉ型半導体層は、シリコン原子に対し
て１０ｐｐｍ以下のホウ素を含有することにより、ホー
ルの走行性を向上させることができる。また、前記第１
のｎｉｐ接合及び前記第２のｎｉｐ接合を構成するｎ型
半導体層として、微結晶シリコンの複数の層、又は、微
結晶シリコンと非晶質シリコンの複数の層を設けること
により、ｎ型半導体層へのプラズマダメージを低減さ
せ、前記第１のｎｉｐ接合及び前記第２のｎｉｐ接合を
構成するｐ型半導体層を微結晶シリコンとすることによ
って、光入射量の増加が可能となり、高効率で光劣化の
少ないダブルセル型の光起電力素子が得られる。

【００３７】また、上述したｉ型半導体層を、周波数が
０．１ＧＨｚ以上のマイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ
法により形成することにより、堆積速度が大きく、結晶
化度も高いｉ型微結晶半導体層が得られため、高い光電
変換効率を有する光起電力素子の作製が可能となる。さ
らに０．１ＧＨｚ以上の高周波に加えて、前記二組のｎ
ｉｐ接合を載置するために用いる導電性基板にＤＣ又は
／及びＲＦのバイアスを印加することにより、イオンダ
メージを増加させることなくプラズマを活性化させ、よ
り結晶化度の高い良質の微結晶半導体層を高速で形成す
ることができる。その結果、光電変換効率がさらに高
く、光劣化が小さな、光起電力素子の作製が可能とな
る。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下では、本発明に係る実施態様
例を説明する。

【００３９】（光起電力素子の構成）以下、図面を参照
しながら、本発明の光起電力素子の構成とその製造方法
をさらに詳しく説明する。

【００４０】図１は、本発明に係る光起電力素子の一例
を示す模式的な断面図である。ただし、本発明は図１の
構成の光起電力素子に限られるものではない。図１にお
いて、１００は光起電力素子、１０１は基板、１０２は
反射層、１０３は透明電極、１０４はｎ型半導体層、１
０５は第１の不純物拡散防止層、１０６はｉ型微結晶半
導体層、１０８はｐ型半導体層、１０９は上部透明電
極、１１０は集電電極である。

【００４１】図１の光起電力素子は、導電性基板１０１
の上に、水素を含有するシリコンの非単結晶からなるｎ
型半導体層１０４、ｉ型半導体層１０６及びｐ型半導体
層１０８を順に積層してなるｎｉｐ接合を一組設けた光
起電力素子であり、前記ｉ型半導体層１０６は微結晶シ
リコンからなり、ｉ型半導体層１０６とｎ型半導体層１
０４との間に第１の不純物拡散防止層１０５を設けた点
が特徴である。

【００４２】図２は、本発明に係る光起電力素子の他の
一例を示す模式的な断面図である。図２の光起電力素子
２００は、ｉ型微結晶半導体層２０６とｐ型半導体層２
０８との間に第２の不純物拡散防止層２０７を設けた点
のみ図１の光起電力素子と異なり、他の層構成は図１と
同様である。

【００４３】また、図１及び図２ではｐ型半導体層側か
ら光入射する構成であるが、ｎ型半導体層側から光入射
する構成の光起電力素子の場合は、１０４、２０４がｐ
型半導体層、１０８、１０８がｎ型半導体層となる。さ
らに、図１及び図２は基板と逆側から光を入射する構成
であるが、基板側から光を入射する構成の光起電力素子
では、基板を除いて図１とは逆の順番に各層が積層され
ることもある。

【００４４】以下、本発明に係る光起電力素子を構成す
る基板及び各層について詳しく説明する。

【００４５】（基板）本発明に係る光起電力素子で用い
られる半導体層１０２〜１１０、２０２〜２１０は高々
数μｍ程度の薄膜であるため、各半導体層は適当な基板
上に堆積される。

【００４６】このような基板１０１、２０１の材質は、
単結晶質でも非単結晶質でも構わない。また基板の電気
的な性質は、導電性でも絶縁性でもよい。さらには基板
の光学的な性質は、透光性又は非透光性のいずれでも構
わない。しかしながら、基板としては、変形および歪み
が少なく、所望の強度を有するものが好ましい。具体的
には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｐｂ等の金属、またはこれらの合
金、例えば真鍮、ステンレス鋼等の薄板及びその複合
体、及びポリイミド等の耐熱性合成樹脂のフィルム上に
金属薄膜をスパッタ法、蒸着法、電着法等により表面コ
ーティング処理を行ったものが好ましい。長尺ロール基
板として用いない場合は、ガラス、セラミックスなどに
金属薄膜をコーティングしたものであっても構わない。

【００４７】基板として電気導電性を有する金属等を用
いた場合には、基板を直接電流取り出し用の電極として
用いても良い。一方、基板が電気絶縁性の合成樹脂等か
らなる場合には、堆積膜の形成される側の表面に金属単
体又は合金、及び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）を鍍金、
蒸着、スパッタ等の方法であらかじめ表面処理を行い、
電流取り出し用の電極を形成しておくことが望ましい。

【００４８】勿論、基板が金属等の電気導電性のもので
あっても、長波長光の基板表面上での反射率を向上させ
たり、基板材質と堆積膜との間での構成元素の相互拡散
を防止する等の目的で異種の金属層等を前記基板上の堆
積膜が形成される側に設けても良い。又、前記基板が比
較的透明であって、該基板の側から光入射を行う層構成
の光起電力素子とする場合には前記透明導電性酸化物や
金属薄膜等の導電性薄膜をあらかじめ堆積形成しておく
ことが望ましい。

【００４９】前記基板の表面形状は、いわゆる平滑面で
あっても、微小の凹凸面であっても良い。微小の凹凸面
とする場合にはその凹凸形状は球状、円錐状、角錐状等
であって、且つその最大高さ（Ｒmax）が好ましくは
０．０５μｍ乃至２μｍとすることにより、該表面での
光反射が乱反射となり、該表面での反射光の光路長の増
大をもたらす。

【００５０】前記基板の形状は、用途により平滑表面或
は凸凹表面を有する板状、長尺ベルト状、円筒状等であ
ることができる。また、前記基板の厚さは、所望通りの
光起電力素子を形成し得るように適宜決定するが、光起
電力素子として可撓性が要求されるされる場合、または
基板の側より光入射がなされる場合には、基板としての
機能が充分発揮される範囲内で可能な限り薄くすること
が好ましい。しかしながら、基板の製造上及び取扱い
上、機械的強度等の点から、通常は、１０μｍ以上とさ
れる。

【００５１】（裏面電極、光反射層）本発明に係る光起
電力素子で用いられる裏面電極は、光入射方向に対し半
導体層の裏面側に配される電極である。裏面電極の材料
としては、例えば金、銀、銅、アルミニウム等の金属ま
たはステンレス等の合金が挙げられる。中でも、銀、
銅、アルミニウムなどの反射率の高い金属が特に好まし
い。反射率の高い金属を用いた場合、裏面電極に、半導
体層で吸収しきれなかった光を再び半導体層に反射する
光反射層の役割も兼ねさせることができる。このような
裏面金属反射層は、２種類以上の材料を２層以上積層し
て形成しても良い。

【００５２】また、裏面電極の形状は平坦であっても良
いが、光を散乱するための凹凸形状を備えた方がより好
ましい。この凹凸形状を備えることによって、半導体層
で吸収しきれなかった長波長光を散乱させて半導体層内
での光路長を延ばすことができる。その結果、光起電力
素子の長波長感度を向上させて短絡電流を増大させ、光
電変換効率を向上させることができる。

【００５３】また、図１、２において、裏面電極１０
２、２０２とｎ型微結晶半導体層１０４、２０４との間
に、導電性酸化亜鉛等の拡散防止層１０３、２０３を設
けても良い。該拡散防止層の効果としては裏面電極１０
２、２０２を構成する金属元素がｎ型微結晶半導体層中
へ拡散するのを防止するのみならず、若干の抵抗値をも
たせることで半導体層を挟んで設けられた裏面電極１０
２、２０２と透明電極１１０、２１０との間にピンホー
ル等の欠陥で発生するショー卜を防止すること、及び薄
膜による多重干渉を発生させ入射された光を光起電力素
子内に閉じ込める等の効果を挙げることができる。

【００５４】（半導体層）本発明に係る半導体層の材料
としては、例えば、Ｓｉ，Ｇｅ等のＩＶ族元素を用いた
もの、ＳｉＧｅ，ＳｉＣ，ＳｉＳｎ等のＩＶ族合金を用
いたものが挙げられる。

【００５５】中でも、本発明の光起電力素子ではＩＶ族
系非単結晶半導体材料が特に好適に用いられる。具体的
には、水素化非晶質材料（ａ−と表示する）、水素化微
結晶材料（ｍｃ−と表示する）としては，例えばａ−Ｓ
ｉ，ａ−ＳｉＣ，ａ−ＳｉＧｅ，ａ−ＳｉＧｅＣ，ａ−
ＳｉＯ，ａ−ＳｉＮ，ｍｃ−Ｓｉ，ｍｃ−ＳｉＣ，ｍｃ
−ＳｉＧｅ，ｍｃ−ＳｉＯ，ｍｃ−ＳｉＮ等、あるいは
これらの材料の混合物が挙げられる。また、多結晶材料
（ｐｏｌｙ−と表示する）としては、例えばｐｏｌｙ−
Ｓｉ，ｐｏｌｙ−ＳｉＣ，ｐｏｌｙ−ＳｉＧｅ等が挙げ
られる。

【００５６】上記半導体層は、価電子制御及び禁制帯幅
制御を行うことができる。この制御は、半導体層を形成
する際に価電子制御剤又は禁制帯幅制御剤となる元素を
含む原料化合物を単独で、又は、前記堆積膜形成用原料
ガス若しくは前記希釈ガスに混合して、成膜空間内に導
入することで可能となる。

【００５７】そして、半導体層を価電子制御することに
よって、少なくともその一部が、ｐ型およびｎ型にドー
ピングされ、少なくとも一組のｐｉｎ接合がえられる。
さらに、ｐｉｎ接合を複数積層することにより、いわゆ
るスタックセルの構成が形成できる。

【００５８】上記半導体層の形成方法としては、マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、光ＣＶ
Ｄ法、熱ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法などの各種ＣＶＤ法に
よって、あるいはＥＢ蒸着、ＭＢＥ、イオンプレーティ
ング、イオンビーム法等の各種蒸着法、スパッタ法、ス
プレー法、印刷法などが挙げられる。中でも、工業的に
は、原料ガスをプラズマで分解し、基板上に堆積させる
プラズマＣＶＤ法が好んで用いられる。また、上記形成
方法で用いる反応装置としては、バッチ式の装置や連続
成膜装置などが所望に応じて使用できる。また、複数の
半導体層形成室の中を長尺状の基板を前記基体の長さ方
向に搬送しながら通過させつつ基板上に複数の半導体層
を連続的に積層する方法（いわゆるロールツーロール
法）は、製造コストを低減させる効果や、膜質及び特性
の均一性を向上させる効果があり特に好適に用いられ
る。

【００５９】以下、本発明の半導体層について、さらに
詳しく述べる。

【００６０】（１）ｉ型半導体層（真性半導体層）本発明の光起電力素子において、ｐｉｎ接合に用いるｉ
型半導体層（以下ｉ型層と記す）は、照射光に対してキ
ャリアを発生輸送する機能を担う重要な層である。この
ような機能が求められるｉ型層の材料としては、上述し
たＩＶ族及びＩＶ族合金系非単結晶半導体材料のうち、
微結晶の材料が最も好適に用いられる。

【００６１】ｉ型層としては、光キャリアの走行性の促
進のために僅かに価電子制御剤を添加した、僅かｐ型、
僅かｎ型の層も使用できる。このように、僅かにドーピ
ングしたｉ型層も実質的に真性の半導体層とみなす。

【００６２】また、微結晶半導体中の欠陥、あるいは微
結晶の粒界あるいは、非晶質半導体中には、水素原子
（Ｈ，Ｄ）またはハロゲン原子（Ｘ）が含有され、これ
が重要な働きを持つ。

【００６３】すなわち、ｉ型層に含有される水素原子
（Ｈ，Ｄ）またはハロゲン原子（Ｘ）は、ｉ型層の未結
合手（ダングリングボンド）を補償する働きをし、ｉ型
層におけるキァリアの移動度と寿命の積を向上させるも
のである。またｐ型層／ｉ型層、ｎ型層／ｉ型層の各界
面の界面準位を補償する働きもあり、光起電力素子の光
起電力、光電流そして光応答性を向上させる効果もあ
る。ｉ型層に含有される水素原子または／及びハロゲン
原子は、０．１〜４０ａｔ％が最適な含有量として挙げ
られる。特に、ｐ型層／ｉ型層、ｎ型層／ｉ型層の各界
面側で水素原子または／及びハロゲン原子の含有量が多
く分布しているものが好ましい分布形態として挙げら
れ、該界面近傍での水素原子または／及びハロゲン原子
の含有量はバルク内の含有量の１．０５〜２倍の範囲が
好ましい範囲として挙げられる。更にシリコン原子の含
有量に対応して水素原子または／及びハロゲン原子の含
有量が変化していることが好ましい。

【００６４】（２）ｐ型半導体層またはｎ型半導体層本発明の光起電力素子において、ｐ型半導体層（以下ｐ
型層と記す）１０８、２０８またはｎ型半導体層（以下
ｎ型層と記す）１０４、２０４としては、上述した水素
化非晶質材料、水素化微結晶材料または多結晶材料に、
ｐ型の価電子制御剤（周期率表第ＩＩＩ族原子Ｂ，Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ）やｎ型の価電子制御剤（周期率
表第Ｖ族原子Ｐ，Ｓ，Ｓｂ，Ｂｉ）を高濃度に添加した
材料が挙げられる。

【００６５】特に光入射側のｐ型層には、光吸収の少な
い結晶性の半導体層かバンドギャップの広い非晶質半導
体層が適している。

【００６６】ｐ型層への周期率表第ＩＩＩ族原子の添加
量およびｎ型層への周期率表第Ｖ族原子の添加量は０．
１〜５０ａｔ％が最適量として挙げられる。

【００６７】またｐ型層またはｎ型層に含有される水素
原子（Ｈ，Ｄ）またはハロゲン原子はｐ型層またはｎ型
層の未結合手を補償する働きをし、ｐ型層またはｎ型層
のドーピング効率を向上させるものである。ｐ型層また
はｎ型層へ添加される水素原子またはハロゲン原子は
０．１〜４０ａｔ％が好ましい。特にｐ型層またはｎ型
層が結晶性の場合には、水素原子またはハロゲン原子は
０．１〜８ａｔ％が最適量として挙げられる。更に、ｐ
型層／ｉ型層、ｎ型層／ｉ型層の各界面側で水素原子ま
たは／及びハロゲン原子の含有量が多く分布しているも
のが好ましい分布形態であり、該界面近傍での水素原子
または／及びハロゲン原子の含有量はバルク内の含有量
の１．０５〜２倍の範囲が好適である。このようにｐ型
層／ｉ型層、ｎ型層／ｉ型層の各界面近傍で水素原子ま
たはハロゲン原子の含有量を多くすることによって、該
界面近傍の欠陥準位や機械的歪が減少するため、本発明
の光起電力素子の光起電力や光電流を増加させることが
できる。

【００６８】光起電力素子のｐ型層及びｎ型層の電気特
性としては活性化エネルギーが０．２ｅＶ以下のものが
好ましく、０．１ｅＶ以下のものが最適である。また非
抵抗としては１００Ωｃｍ以下が好ましく、１Ωｃｍ以
下が最適である。さらにｐ型層及びｎ型層の層厚は１〜
５０ｎｍが好ましく、３〜１０ｎｍが最適である。

【００６９】（３）半導体層の形成方法本発明に係る光起電力素子の半導体層として、好適なＩ
Ｖ族及びＩＶ族合金系非単結晶半導体層を形成する方法
としては、例えばＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法等の交流あるいは高周波を用いたプラズ
マＣＶＤ法が挙げられる。中でも、本発明に係る半導体
層を形成する場合は、周波数０．１ＧＨｚ以上の高周波
を用いたマイクロ波プラズマＣＶＤ法が特に望ましい。

【００７０】マイクロ波プラズマＣＶＤ法は、減圧状態
にできる堆積室（真空チャンバー）に原料ガス、希釈ガ
スなどの材料ガスを導入し、真空ポンプによって排気し
つつ、堆積室の内圧を一定にして、マイクロ波電源によ
って発振されたマイクロ波を、導波管または同軸ケーブ
ルによって導き、誘電体窓（アルミナセラミックス等）
または電気的に堆積室より絶縁された導電体（Ｎｉ、
Ｗ、ＳＵＳ等の棒）を介して前記堆積室に導入して、材
料ガスのプラズマを生起させて分解し、堆積室内に配置
された基板上に、所望の堆積膜を形成する方法であり、
広い堆積条件で光起電力装置に適用可能な堆積膜を形成
することができる。

【００７１】本発明の光起電力素子の半導体層を、マイ
クロ波プラズマＣＶＤ法で、堆積する場合、堆積室内の
基板温度は２００〜５００℃、内圧は０．５〜５００ｍ
Ｔｏｒｒ、マイクロ波パワーは０．０１〜１Ｗ／ｃ
ｍ³、マイクロ波の周波数は０．１〜１０ＧＨｚが好ま
しい範囲として挙げられる。またマイクロ波に重畳して
印加されるＤＣまたはＲＦまたはＤＣ＋ＲＦ電力は、Ｄ
Ｃの場合、好適には−３００Ｖ〜＋２００Ｖであり、Ｒ
Ｆの場合０．００１〜０．１Ｗ／ｃｍ³である。

【００７２】また、ＲＦプラズマＣＶＤ法で堆積する場
合、堆積室内の基板温度は１００〜３５０℃、内圧は
０．１〜１０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは０．０１〜５．０
Ｗ／ｃｍ³、堆積速度は０．１〜１５Å／ｓｅｃが好適
な条件として挙げられる。

【００７３】また、本発明の光起電力素子の半導体層の
形成に適した堆積膜形成方法としては、例えば、米国特
許第４，４００，４０９号明細書に開示された、ロール
・ツー・ロール方式による方法が挙げられる。この方法
は、複数のグロー放電領域を順次貫通する経路に沿って
配置し、必要とされる導電型の半導体層をそれぞれのグ
ロー放電領域で堆積形成しつつ、帯状の基板をその長手
方向に連続的に搬送させるものである。これによって、
所望の半導体接合を有する光起電力素子を連続的に形成
することができるようになっている。

【００７４】（４）成膜ガス本発明の光起電力素子に好適なＩＶ族及びＩＶ族合金系
非単結晶半導体層の堆積に適した原料ガスとしては、シ
リコン原子、ゲルマニウム原子、炭素原子、窒素原子、
あるいは酸素原子を含有したガス化し得る化合物等、及
び該化合物の混合ガスを挙げることができる。

【００７５】シリコン原子を含有したガス化し得る化合
物としては、鎖状または環状シラン化合物が用いられ、
例えば、ＳｉＨ₄，Ｓｉ₂Ｈ₆，ＳｉＦ₄，ＳｉＣｌ₄，Ｓ
ｉＨＣｌ₃，ＳｉＨ₂Ｃｌ₂等のガス状態のまたは容易に
ガス化し得るものが挙げられる。

【００７６】ゲルマニウム原子を含有したガス化し得る
化合物としては、例えば、ＧｅＨ₄，ＧｅＤ₄，ＧｅＦ₄
等が挙げられる。

【００７７】炭素原子を含有したガス化し得る化合物と
しては、例えば、ＣＨ₄，ＣＤ₄，Ｃ _nＨ_2n+2（ｎは整
数），Ｃ_nＨ_2n（ｎは整数），Ｃ₂Ｈ₂，ＣＯ₂，ＣＯ等が
挙げられる。

【００７８】窒素含有ガスとしては、例えば、Ｎ₂，Ｎ
Ｈ₃，ＮＤ₃，ＮＯ，ＮＯ₂，Ｎ₂Ｏ等が挙げられる。

【００７９】酸素含有ガスとしては、例えば、Ｏ₂，Ｃ
Ｏ，ＣＯ₂，ＮＯ，ＮＯ₂，Ｎ₂Ｏ等が挙げられる。

【００８０】また、価電子制御するためにｐ型層または
ｎ型層に導入される物質としては周期率表第ＩＩＩ族原
子及び第Ｖ族原子が挙げられる。

【００８１】第ＩＩＩ族原子導入用の出発物質には、例
えばホウ素原子導入用として、Ｂ₂Ｈ₆，Ｂ₄Ｈ₁₀等の水
素化ホウ素、ＢＦ₃，ＢＣｌ₃等のハロゲン化ホウ素等が
用いられる。中でも、Ｂ₂Ｈ₆，ＢＦ₃が好適である。

【００８２】第Ｖ族原子導入用の出発物質には、例えば
燐原子導入用として、ＰＨ₃，Ｐ₂Ｈ ₄等の水素化燐、Ｐ
Ｈ₄Ｉ，ＰＦ₃等のハロゲン化燐が用いられる。中でも、
ＰＨ₃，ＰＦ₃が好適である。

【００８３】また、前記ガス化し得る化合物をＨ₂，Ｈ
ｅ等のガスで適宜希釈して堆積室に導入しても構わな
い。

【００８４】特に、微結晶半導体層を堆積する場合は水
素ガスで２〜１００倍に原料ガスを希釈し、マイクロ波
パワー、あるいはＲＦパワーあるいはＤＣ電力を比較的
高く導入するのが好ましいものである。

【００８５】（透明電極）本発明に係る光起電力素子で
用いられる透明電極１０３、１０９、２０３、２０９
は、光を透過する光入射側の電極であるとともに、その
膜厚を最適化する事によって反射防止膜としての役割も
兼ねる。透明電極は半導体層の吸収可能な波長領域にお
いて高い透過率を有することと、抵抗率が低いことが要
求される。好ましくは、波長５５０ｎｍにおける透過率
が８０％以上、より好ましくは８５％以上であることが
望ましい。また、抵抗率は、好ましくは５×１０^-3Ωｃ
ｍ以下、より好ましくは１×１０^-3Ωｃｍ以下であるこ
とが望ましい。透明電極の材料としては、例えばＩｎ₂
Ｏ₃，ＳｎＯ₂，ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）、ＺｎＯ
等の導電性酸化物あるいはこれらを混合したものが好適
に用いられる。また、これらの化合物に、導電率を変化
させる元素（ドーパント）を添加しても良い。

【００８６】上述した透明電極の形成方法としては、例
えば蒸着法、ＣＶＤ法、スプレー法、スピンオン法、デ
ップ法等が好適に用いられる。

【００８７】（集電電極）本発明に係る光起電力素子で
用いられる集電電極１１０、２１０は、透明電極１０
９、２０９の抵抗率が充分低くできない場合に必要に応
じて透明電極１０９、２０９上の一部分に形成され、電
極の抵抗率を下げ光起電力素子の直列抵抗を下げる働き
をする。その材料としては、導電性の高い金属、または
それらの合金、あるいは粉末状金属を用いた導電ペース
トなどが挙げられる。そしてその形状は、できるだけ半
導体層への入射光を遮らないように、枝状に形成され
る。

【００８８】また、光起電力素子の全体の面積の中で、
集電電極の占める面積は、好ましくは１５％以下、より
好ましくは１０％以下、最適には５％以下が望ましい。

【００８９】また、集電電極のパターンの形成には、マ
スクを用い、その形成方法としては、例えば蒸着法、ス
パッタ法、メッキ法あるいは印刷法などによって形成す
る方法や、金属ワイヤーを導電性ペーストで固着する方
法などが用いられる。

【００９０】（光起電力素子に係るその他の構成）本発
明に係る光起電力素子において、所望の出力電圧、出力
電流の光起電力装置を製造する場合には、本発明の光起
電力素子を直列あるいは並列に接続し、表面と裏面に保
護層を形成し、出力の取り出し電極等が取り付けられ
る。また、必要に応じて光起電力素子の両面に保護層を
形成することもある。さらにまた、本発明の光起電力素
子を直列接続する場合、逆流防止用のダイオードを組み
込むことがある。

【００９１】

【実施例】以下、非単結晶シリコン系半導体材料からな
る光起電力素子を用いて本発明を詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。

【００９２】（実施例１）本例では、図３に示す堆積装
置を用いて、図１に示した、一組のｎｉｐ接合を有し、
ｉ型半導体層１０６とｎ型半導体層１０４との間にｉ型
の炭化シリコンからなる第１の不純物拡散防止層１０５
を設けた光起電力素子を作製した。このとき、ｉ型半導
体層１０６は微結晶シリコンで形成し、前記一組のｎｉ
ｐ接合を載置するために用いる基板１０１は、ｎｉｐ接
合に対して光入射側とは反対側に設けた。

【００９３】図３の堆積装置は、成膜チャンバー３００
に基板３０２を設置し、基板加熱ヒーター３０１を用い
て基板３０２を所望の温度まで加熱する。原料ガスはガ
ス導入管３０３よりチャンバー３００内部へと導入され
る。原料ガスとしては、いずれも高純度に精製されたも
のを用い、ＳｉＨ₄ガス、Ｓｉ₂Ｈ₆ガス、Ｈ₂ガス、ＰＨ
₃／Ｈ₂ガス、ＢＦ₃／Ｈ₂ガス、Ｂ₂Ｈ₆ガス、ＣＨ₄ガ
ス、ＮＨ₃ガス、Ｏ₂ガスを、それぞれ必要に応じて、独
立したガスライン中のマスフローコントローラーを介し
た後混合し、ガス導入管３０３に導いた。但し、Ｏ₂ガ
スは、ガス導入管内での反応を防ぐために成膜チャンバ
ーで混合した。プラズマ生成の際はアンテナ３０５よ
り、０．１ＧＨｚ以上の高周波電力を導入した。

【００９４】上記設定とした堆積装置を用い、以下に示
す工程にしたがって本発明に係る光起電力素子を形成し
た。

【００９５】（１）半導体層を成膜する前に、ステンレ
ス基板１０１の上にスパッタリング装置を用い、表１に
示したＡｌからなる反射層１０２と酸化亜鉛からなる透
明電極１０３を形成した。基板１０１の上にこれら２層
を形成したものを基板３０２として用いた。次いで、成
膜チャンバー３００に基板３０２を設置し、基板加熱ヒ
ーター３０１を用いて基板３０２を所望の温度まで加熱
した。その際、チャンバー３００内部は、不図示のター
ボ分子ポンプにより１０^-5Ｔｏｒｒまで真空引きした。

【００９６】（２）成膜準傭が完了した後、表１に示す
条件でｎ型半導体層（以下ｎ１層と呼ぶ）１０４を作製
した。

【００９７】（３）ｎ１層１０４の上に、第１の不純物
拡散防止層１０５を表１に示す条件で作製した。

【００９８】（４）拡散防止層１０５の上に、ｉ型微結
晶半導体層１０６の作製を表１に示す条件で行った。

【００９９】（５）ｉ型微結晶半導体層１０６の上に、
ｐ型半導体層１０８の作製を表１に示す条件で行った。

【０１００】これら各層を積層させる場合は、各々の層
作製は個別のチャンバーを用いて行い、チャンバー間の
基板の搬送は不図示のゲートバルブを介して真空中で搬
送した。

【０１０１】（６）上記工程（２）〜（５）により形成
された一組のｎｉｐ接合上に、表１に示す条件で、真空
蒸着装置を用いて透明導電層１０９を堆積した後、透明
導電層１０９の上に集電電極１１０を作製し、図１に示
した光起電力素子１００の形成を終えた。

【０１０２】（７）上記工程（６）で形成した光起電力
素子１００を、パターニングすることによって２５個の
サブセルに分割した。これらの光起電力素子を（実素子
１）と呼ぶことにした。

【０１０３】

【表１】

【０１０４】（比較例１）本例では、ｉ型半導体層１０
６とｎ型半導体層１０４との間に第１の不純物拡散防止
層１０５を設けなかった点が実施例１と異なる。

【０１０５】他の点は、実施例１と同様とした。

【０１０６】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（比素子１）と呼ぶことにした。

【０１０７】以下では、実施例１及び比較例１で作製し
た光起電力素子、すなわち（実素子１）および（比素子
１）に対して行った各種評価について説明する。

【０１０８】作製した光起電力素子を、ＡＭ１．５
（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下に設置して、Ｖ−１特
性を測定することにより、初期変換効率を求めた。

【０１０９】初期効率に対する温度３５℃でＡＭ１．
５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下に１５００時間放置
した後の効率（以下、「光劣化後効率」と略する）を測
定した。

【０１１０】温度８５℃、湿度８０％の暗所に、逆バ
イアス−０．８Ｖを印加した状態で２０００時間放置し
た後の効率（以下、「ＨＨＲＢ劣化後効率」と略す
る）、歩留りについて測定を行った。

【０１１１】各光起電力素子に対してＳＩＭＳ分析を
行い、ｎ型半導体層からｉ型微結晶半導体層へのリン
（Ｐ）元素の拡散量を調べた。拡散量についてはｉ型微
結晶半導体層中の充分ｎ型半導体層から離れている部分
のＰ元素の濃度（測定上のべースライン：約１０^-16／
ｃｍ²）と比較してｎ型半導体層から約１００ｎｍ離れ
たｉ型微結晶半導体層中のＰ元素量と換算し相対値をと
った。

【０１１２】表２は、（実素子１）と（比素子１）にお
ける各特性の測定結果を示した。但し、（比素子１）の
測定結果は（実素子１）の各測定値を１とし、規格化し
て示した。

【０１１３】

【表２】

【０１１４】表２から、本発明に係る光起電力素子（実
素子１）は、従来の光起電力素子（比素子１）より、初
期変換効率、光劣化後効率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留
りの全てにおいて優れており、かつ、Ｐ拡散量も少ない
ことが分かった。従って、ｉ型の炭化シリコンからなる
第１の不純物拡散防止層１０５を設けたことが、これら
の効率向上につながったと判断した。

【０１１５】（実施例２）本例では、図１における第１
の不純物拡散防止層１０５として、ｉ型の炭化シリコン
の代わりにｉ型の酸化シリコン又はｉ型の窒化シリコン
を用いた点が実施例１と異なる。

【０１１６】他の点は、実施例１と同様として、光起電
力素子を形成した。

【０１１７】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（実素子２−１）、（実素子２−
２）と呼ぶことにした。但し、ｉ型の酸化シリコンを用
いた場合が（実素子２−１）であり、ｉ型の窒化シリコ
ンを用いた場合が（実素子２−２）である。

【０１１８】表３は、上述したｉ型の酸化シリコン、及
びｉ型の窒化シリコンの作製条件である。

【０１１９】

【表３】

【０１２０】（比較例２）本例では、ｉ型半導体層１０
６とｎ型半導体層１０４との間に第１の不純物拡散防止
層１０５を設けなかった点が実施例２と異なる。

【０１２１】他の点は、実施例２と同様とした。

【０１２２】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（比素子２）と呼ぶことにした。

【０１２３】実施例１と同様に、実施例２及び比較例２
で作製した光起電力素子、すなわち（実素子２−１）、
（実素子２−２）および（比素子２）に対しても、初期
変換効率、光劣化後効率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留り
について測定を行った。

【０１２４】また、各光起電力素子について、実施例１
と同様にＳＩＭＳ分析を行い、ｎ型半導体層からｉ型微
結晶半導体層へのＰ元素の拡散量を調べた。

【０１２５】表４は、（実素子２−１）、（実素子２−
２）および（比素子２）における各特性の測定結果を示
した。但し、（実素子２−２）および（比素子２）の測
定結果は（実素子２−１）の各測定値を１とし、規格化
して示した。

【０１２６】

【表４】

【０１２７】表４から、本発明に係る光起電力素子（実
素子２−１）及び（実素子２−２）は、従来の光起電力
素子（比素子２）より、初期変換効率、光劣化後効率、
ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留りの全てにおいて優れてお
り、かつ、Ｐ拡散量も少ないことが分かった。従って、
ｉ型の酸化シリコン又はｉ型の窒化シリコンからなる第
１の不純物拡散防止層１０５を設けたことが、これらの
効率向上につながったと判断した。

【０１２８】（実施例３）本例では、図３に示す堆積装
置を用いて、図２に示した、一組のｎｉｐ接合を有し、
ｉ型半導体層２０６とｐ型半導体層２０８との間にｉ型
の炭化シリコンからなる第２の不純物拡散防止層２０７
を設けた点が実施例１と異なる。

【０１２９】他の点は、実施例１と同様として、光起電
力素子を形成した。

【０１３０】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（実素子３）と呼ぶことにした。

【０１３１】表５は、上述したｉ型の炭化シリコンの作
製条件である。

【０１３２】

【表５】

【０１３３】（比較例３）本例では、第１の不純物拡散
防止層２０５と第２の不純物拡散防止層２０７を設けな
かった点が実施例３と異なる。

【０１３４】他の点は、実施例３と同様とした。

【０１３５】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（比素子３）と呼ぶことにした。

【０１３６】実施例１と同様に、実施例３及び比較例３
で作製した光起電力素子、すなわち（実素子３）および
（比素子３）に対しても、初期変換効率、光劣化後効
率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留りについて測定を行っ
た。

【０１３７】また、各光起電力素子について、実施例１
と同様にＳＩＭＳ分析を行い、ｎ型半導体層からｉ型微
結晶半導体層へのリン（Ｐ）元素の拡散量と、ｐ型半導
体層からｉ型微結晶半導体層へのホウ素（Ｂ）元素の拡
散量とを調べた。

【０１３８】表６は、（実素子３）および（比素子３）
における各特性の測定結果を示した。但し、（比素子
３）の測定結果は（実素子３）の各測定値を１とし、規
格化して示した。

【０１３９】

【表６】

【０１４０】表６から、本発明に係る光起電力素子（実
素子３）は、従来の光起電力素子（比素子３）より、初
期変換効率、光劣化後効率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留
りの全てにおいて優れており、かつ、Ｐ拡散量及びＢ拡
散量も少ないことが分かった。従って、ｉ型の炭化シリ
コンからなる第１の不純物拡散防止層２０５と第２の不
純物拡散防止層２０７を設けたことが、これらの効率向
上につながったと判断した。

【０１４１】（実施例４）本例では、図３に示す堆積装
置を用いて、図１に示した光起電力素子を形成する際
に、ｉ型微結晶半導体層１０６の堆積時間を変えること
によって、その層厚を０．２μｍ〜５０μｍの範囲で変
化させた点が実施例１と異なる。

【０１４２】他の点は、実施例１と同様として、光起電
力素子を形成した。

【０１４３】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（実素子４）と呼ぶことにした。

【０１４４】表７は、層厚の異なるｉ型微結晶半導体層
１０６を有する（実素子４）における各特性の測定結果
を示した。但し、層厚０．５μｍのｉ型微結晶半導体層
１０６を有する（実素子４）の各測定値を１とし、他の
層厚条件で作製した素子の測定結果は規格化して示し
た。

【０１４５】

【表７】

【０１４６】表７から、ｉ型微結晶半導体層１０６の層
厚を０．５μｍ以上２５μｍ以下とした光起電力素子
（実素子４）は、優れた初期変換効率、光劣化後効率、
ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留りが得られることが分かっ
た。

【０１４７】（実施例５）本例では、図３に示す堆積装
置を用いて、図１に示した光起電力素子を形成する際
に、ｉ型微結晶半導体層１０６に含有させるホウ素
（Ｂ）元素を０．５ｐｐｍ〜２５ｐｐｍの範囲で変化さ
せた点が実施例１と異なる。

【０１４８】他の点は、実施例１と同様として、光起電
力素子を形成した。

【０１４９】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（実素子５）と呼ぶことにした。

【０１５０】表８は、ホウ素（Ｂ）元素の含有量の異な
るｉ型微結晶半導体層１０６を有する（実素子５）にお
ける各特性の測定結果を示した。但し、ホウ素（Ｂ）元
素の含有量が１０ｐｐｍのｉ型微結晶半導体層１０６を
有する（実素子５）の各測定値を１とし、他の含有量の
条件で作製した素子の測定結果は規格化して示した。

【０１５１】

【表８】

【０１５２】表８から、ｉ型微結晶半導体層１０６に含
有されるホウ素（Ｂ）元素の量を１０ｐｐｍ以下とした
光起電力素子（実素子４）は、優れた初期変換効率、光
劣化後効率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留りが得られるこ
とが分かった。

【０１５３】（実施例６）本例では、図３に示す堆積装
置を用いて、図１に示した光起電力素子を形成する際
に、ｎ型半導体層１０４を、非晶質層と微結晶層からな
る２層、又は、微結晶層からなる単層とした点が実施例
１と異なる。

【０１５４】他の点は、実施例１と同様として、光起電
力素子を形成した。

【０１５５】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（実素子６−１）、（実素子６−
２）と呼ぶことにした。但し、ｎ型半導体層１０４を非
晶質層と微結晶層からなる２層とした場合が（実素子６
−１）であり、ｎ型半導体層１０４を微結晶層からなる
単層とした場合が（実素子６−２）である。

【０１５６】表９は、（実素子６−１）及び（実素子６
−２）におけるｎ型半導体層１０４の作製条件である。

【０１５７】

【表９】

【０１５８】（比較例６）本例では、ｎ型半導体層１０
４を、非晶質層からなる単層とした点が実施例１と異な
る。本例に係る非晶質層の作製条件は、表９に示した
（実素子６−１）における非晶質層と同様とした。

【０１５９】他の点は、実施例６と同様とした。

【０１６０】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（比素子６）と呼ぶことにした。

【０１６１】実施例１と同様に、実施例６及び比較例６
で作製した光起電力素子、すなわち（実素子６−１）、
（実素子６−２）および（比素子６）に対しても、初期
変換効率、光劣化後効率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留り
について測定を行った。

【０１６２】また、各光起電力素子について、実施例１
と同様にＳＩＭＳ分析を行い、ｎ型半導体層からｉ型微
結晶半導体層へのＰ元素の拡散量を調べた。

【０１６３】表１０は、（実素子６−１）、（実素子６
−２）および（比素子６）における各特性の測定結果を
示した。但し、（実素子６−１）および（比素子６）の
測定結果は（実素子６−２）の各測定値を１とし、規格
化して示した。

【０１６４】

【表１０】

【０１６５】表１０から、本発明に係る光起電力素子
（実素子６−１）及び（実素子６−２）は、従来の光起
電力素子（比素子６）より、初期変換効率、光劣化後効
率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留りの全てにおいて優れて
いることが分かった。これらは、ｎ型半導体層１０４の
結晶化率の増加に伴い、第１の不純物拡散防止層１０５
を通してｉ型微結晶半導体層１０６の結晶化度も向上し
た結果、結晶粒界の良質化に繋がったと考えられる。ま
た、Ｐ拡散量も抑えられることから、これらの効率向上
が得られたと判断した。

【０１６６】（実施例７）本例では、図３に示す堆積装
置を用いて、図１に示した光起電力素子を形成する際
に、ｐ型半導体層１０８を、微結晶層からなる単層とし
た点が実施例１と異なる。

【０１６７】他の点は、実施例１と同様として、光起電
力素子を形成した。

【０１６８】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（実素子７）と呼ぶことにした。

【０１６９】表１１は、（実素子７）におけるｐ型半導
体層１０８の作製条件である。

【０１７０】

【表１１】

【０１７１】（比較例７）本例では、ｐ型半導体層１０
８を、非晶質層からなる単層とした点が実施例７と異な
る。

【０１７２】他の点は、実施例７と同様とした。

【０１７３】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（比素子７）と呼ぶことにした。

【０１７４】表１２は、（比素子７）におけるｐ型半導
体層１０８の作製条件である。

【０１７５】

【表１２】

【０１７６】実施例１と同様に、実施例７及び比較例７
で作製した光起電力素子、すなわち（実素子７）および
（比素子７）に対しても、初期変換効率、光劣化後効
率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留りについて測定を行っ
た。

【０１７７】表１３は、（実素子７）および（比素子
７）における各特性の測定結果を示した。但し、（比素
子７）の測定結果は（実素子７）の各測定値を１とし、
規格化して示した。

【０１７８】

【表１３】

【０１７９】表１３から、本発明に係る光起電力素子
（実素子７）は、従来の光起電力素子（比素子７）よ
り、初期変換効率、光劣化後効率、ＨＨＲＢ劣化後効
率、歩留りの全てにおいて優れていることが分かった。
これらは、ｐ型半導体層１０８の結晶化率の増加に伴
い、入射光量が増えたことにより、これら各特性の効率
が向上したと考えた。

【０１８０】（実施例８）本例では、図３及び図４に示
す堆積装置を用いて、図１に示した光起電力素子を形成
する際に、ｉ型微結晶半導体層１０６の作製条件の一つ
であるマイクロ波の周波数を、０．０１３５ＧＨｚ〜
５．００ＧＨｚの範囲で変化させた点が実施例１と異な
る。

【０１８１】但し、０．１ＧＨｚ以上のマイクロ波に対
して０．５ＧＨｚはアンテナを電力導入用に用いたが、
２．４５ＧＨｚでは無電極放電のため、導波管４０６か
ら誘電体窓４０５を介して成膜チャンバー内にマイクロ
波を投入した。

【０１８２】他の点は、実施例１と同様として、光起電
力素子を形成した。

【０１８３】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（実素子８）と呼ぶことにした。

【０１８４】表１４は、マイクロ波の周波数を変えて作
製したｉ型微結晶半導体層１０６を有する（実素子８）
における各特性の測定結果を示した。但し、マイクロ波
の周波数を０．１ＧＨｚとして作製したｉ型微結晶半導
体層１０６を有する（実素子４）の各測定値を１とし、
他の層厚条件で作製した素子の測定結果は規格化して示
した。

【０１８５】

【表１４】

【０１８６】表１４から、ｉ型微結晶半導体層１０６の
作製条件の一つであるマイクロ波の周波数を０．１ＧＨ
ｚ以上とした光起電力素子（実素子８）は、優れた初期
変換効率、光劣化後効率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留り
が得られることが分かった。

【０１８７】（実施例９）本例では、図３に示す堆積装
置を用いて、図１に示した光起電力素子を形成する際
に、ｉ型微結晶半導体層１０６の作製条件として、マイ
クロ波電力を投入すると同時にＲＦ電力、ＲＦ＋ＤＣ電
力を重畳させた点が実施例１と異なる。ここで、ＲＦと
は１３．５６ＭＨｚを指す。

【０１８８】また、比較のために、重畳バイアスが無い
場合も検討した。

【０１８９】他の点は、実施例１と同様として、光起電
力素子を形成した。

【０１９０】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（実素子９）と呼ぶことにした。

【０１９１】表１５は、マイクロ波電力を投入すると同
時にＲＦ電力、（ＲＦ＋ＤＣ）電力を重畳させたて作製
したｉ型微結晶半導体層１０６を有する（実素子８）に
おける各特性の測定結果を示した。但し、重畳バイアス
を用いず作製したｉ型微結晶半導体層１０６を有する
（実素子４）の各測定値を１とし、他の層厚条件で作製
した素子の測定結果は規格化して示した。

【０１９２】

【表１５】

【０１９３】表１５から、ｉ型微結晶半導体層１０６を
作製するとき、マイクロ波にＲＦ電力又は（ＲＦ＋Ｄ
Ｃ）電力を重畳して形成した光起電力素子（実素子９）
は、優れた初期変換効率、光劣化後効率、ＨＨＲＢ劣化
後効率、歩留りが得られることが分かった。

【０１９４】（実施例１０）本例では、図３に示す堆積
装置を用いて、不図示のダブルセル型の光起電力素子を
形成した。

【０１９５】その際、ボトムセルは基本的に実施例１で
作製したｎｉｐ接合としたが、ｎ型半導体層のみ実施例
６で説明した非晶質ｎ型半導体層と微結晶ｎ型半導体層
からなる２層構造とした。すなわち、ボトムセルでは、
ｉ型半導体層とｎ型半導体層との間にｉ型の炭化シリコ
ンからなる第３の不純物拡散防止層を設けた。一方、ト
ップセルは表１６に示す条件で作製した。トップセルの
上に形成する透明電極および集電電極は、実施例１と同
様とした。

【０１９６】他の点は、実施例１と同様として、ダブル
セル型の光起電力素子を形成した。

【０１９７】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（実素子１０）と呼ぶことにし
た。

【０１９８】

【表１６】

【０１９９】（比較例１０）本例では、ボトムセルにお
いて、ｉ型半導体層とｎ型半導体層との間に設けたｉ型
の炭化シリコンからなる第３の不純物拡散防止層を設け
なかった点が実施例１０と異なる。

【０２００】他の点は、実施例１０と同様とした。

【０２０１】本例で形成した光起電力素子も、パターニ
ングすることによって２５個のサブセルに分割した。こ
れらの光起電力素子を（比素子１０）と呼ぶことにし
た。

【０２０２】実施例１と同様に、実施例１０及び比較例
１０で作製した光起電力素子、すなわち（実素子１０）
および（比素子１０）に対しても、初期変換効率、光劣
化後効率、ＨＨＲＢ劣化後効率、歩留りについて測定を
行った。

【０２０３】また、各光起電力素子について、実施例１
と同様にＳＩＭＳ分析を行い、ｎ型半導体層からｉ型微
結晶半導体層へのＰ元素の拡散量を調べた。

【０２０４】表１７は、（実素子１０）および（比素子
１０）における各特性の測定結果を示した。但し、（比
素子１０）の測定結果は（実素子１０）の各測定値を１
とし、規格化して示した。

【０２０５】

【表１７】

【０２０６】表１７から、本発明に係る光起電力素子
（実素子１０）は、従来の光起電力素子（比素子１０）
より、初期変換効率、光劣化後効率、ＨＨＲＢ劣化後効
率、歩留りの全てにおいて優れており、Ｐ拡散量も少な
いことから、これらの効率向上に繋がったと考えた。

【０２０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ドーピング層とｉ型微結晶半導体層との間に不純物拡散
防止層を設けたことにより、ドーピング層から価電子制
御元素であるリン（Ｐ）元素あるいはホウ素（Ｂ）元素
が、ｉ型微結晶半導体層の中へ拡散するのを防止でき
る。その結果、光電変換効率、光安定性および耐環境性
が高く、安定的に低コストで作製可能な、光電変換素子
及びその作製方法が得られる。

【０２０８】また、比較的強いプラズマを使用すること
でｉ型微結晶半導体層の結晶構造を良質化できるので、
光起電力素子の光電変換効率をさらに向上させることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光起電力素子の一例を示す模式的
な断面図である。

【図２】本発明に係る光起電力素子の他の一例を示す模
式的な断面図である。

【図３】本発明に係る光起電力素子を構成する半導体層
の堆積装置の一例を示す模式的な断面図である。

【図４】本発明に係る光起電力素子を構成する半導体層
の堆積装置の他の一例を示す模式的な断面図である。

【符号の説明】

１００、２００光起電力素子、１０１、２０１基板、１０２、２０２反射層、１０３、２０３透明電極、１０４、２０４ｎ型半導体層、１０５、２０５第１の不純物拡散防止層、１０６、２０６ｉ型微結晶半導体層、１０８、２０８ｐ型半導体層、１０９、２０９上部透明電極、１１０、２１０集電電極、２０７第２の不純物拡散防止層、３００、４００成膜チャンバー、３０１、４０１加熱ヒーター、３０２、４０２基板、３０３、４０３ガス導入管、３０４、４０４バイアス印加棒、３０５高周波導入アンテナ、４０５マイクロ波導波管、４０５誘電体窓。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素を含有するシリコンの非単結晶から
なるｎ型半導体層、ｉ型半導体層及びｐ型半導体層を順
に積層してなるｎｉｐ接合を一組有し、前記ｐ型半導体
層を光の入射側とした光起電力素子において、前記ｉ型
半導体層は微結晶シリコンからなり、前記ｉ型半導体層
と前記ｎ型半導体層との間に第１の不純物拡散防止層を
有することを特徴とする光起電力素子。
【請求項２】前記ｉ型半導体層と前記ｐ型半導体層と
の間に第２の不純物拡散防止層を有することを特徴とす
る請求項１に記載の光起電力素子。
【請求項３】前記第１及び前記第２の不純物拡散防止
層の厚さが、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴
とする請求項１又は２に記載の光起電力素子。
【請求項４】前記第１及び前記第２の不純物拡散防止
層は、ｉ型の窒化シリコン、ｉ型の炭化シリコン又はｉ
型の酸化シリコンのいずれか一つからなることを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光起電力素
子。
【請求項５】前記ｉ型半導体層の厚さが、０．５μｍ
以上２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至
４のいずれか１項に記載の光起電力素子。
【請求項６】前記ｉ型半導体層は、シリコン原子に対
して１０ｐｐｍ以下のホウ素を含有することを特徴とす
る請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光起電力素
子。
【請求項７】前記ｎ型半導体層は、微結晶シリコンの
複数の層、又は、微結晶シリコンと非晶質シリコンの複
数の層、からなることを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれか１項に記載の光起電力素子。
【請求項８】前記ｐ型半導体層は、微結晶シリコンか
らなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項
に記載の光起電力素子。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
ｉ型半導体層を、周波数が０．１ＧＨｚ以上のマイクロ
波を用いたプラズマＣＶＤ法により形成することを特徴
とする光起電力素子の作製方法。
【請求項１０】前記ｉ型半導体層をプラズマＣＶＤ法
により形成するとき、前記一組のｎｉｐ接合を載置する
ために用いる導電性基板に、ＤＣ又は／及びＲＦのバイ
アスを印加することを特徴とする請求項９に記載の光起
電力素子の作製方法。
【請求項１１】水素を含有するシリコンの非単結晶か
らなるｎ型半導体層、ｉ型半導体層及びｐ型半導体層を
順に積層してなるｎｉｐ接合を二組有し、前記ｐ型半導
体層を光の入射側とし、かつ、第２のｎｉｐ接合を通し
て光が入射するように第１のｎｉｐ接合を配設してなる
光起電力素子において、前記第１のｎｉｐ接合を構成す
るｉ型半導体層は微結晶シリコンからなり、該第１のｎ
ｉｐ接合を構成するｉ型半導体層とｎ型半導体層との間
に第３の不純物拡散防止層を有することを特徴とする光
起電力素子。
【請求項１２】前記第１のｎｉｐ接合を構成するｉ型
半導体層とｐ型半導体層との間に第４の不純物拡散防止
層を有することを特徴とする請求項１１に記載の光起電
力素子。
【請求項１３】前記第３及び前記第４の不純物拡散防
止層の厚さが、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特
徴とする請求項１１又は１２に記載の光起電力素子。
【請求項１４】前記第３及び前記第４の不純物拡散防
止層は、ｉ型の窒化シリコン、ｉ型の炭化シリコン又は
ｉ型の酸化シリコンのいずれか一つからなることを特徴
とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の光起
電力素子。
【請求項１５】前記第１のｎｉｐ接合を構成するｉ型
半導体層の厚さが、０．５μｍ以上２５μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に
記載の光起電力素子。
【請求項１６】前記第１のｎｉｐ接合を構成するｉ型
半導体層は、シリコン原子に対して１０ｐｐｍ以下のホ
ウ素を含有することを特徴とする請求項１１乃至１５の
いずれか１項に記載の光起電力素子。
【請求項１７】前記第１のｎｉｐ接合及び前記第２の
ｎｉｐ接合を構成するｎ型半導体層は、微結晶シリコン
の複数の層、又は、微結晶シリコンと非晶質シリコンの
複数の層、からなることを特徴とする請求項１１乃至１
６のいずれか１項に記載の光起電力素子。
【請求項１８】前記第１のｎｉｐ接合及び前記第２の
ｎｉｐ接合を構成するｐ型半導体層は、微結晶シリコン
からなることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれ
か１項に記載の光起電力素子。
【請求項１９】請求項１１乃至１８のいずれか１項に
記載の第１のｎｉｐ接合を構成するｉ型半導体層を、周
波数が０．１ＧＨｚ以上のマイクロ波を用いたプラズマ
ＣＶＤ法により形成することを特徴とする光起電力素子
の作製方法。
【請求項２０】前記第１のｎｉｐ接合を構成するｉ型
半導体層をプラズマＣＶＤ法により形成するとき、前記
二組のｎｉｐ接合を載置するために用いる導電性基板に
ＤＣ又は／及びＲＦのバイアスを印加することを特徴と
する請求項１９に記載の光起電力素子の作製方法。