專利名稱：薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的改良，尤其涉及利用了結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的長(zhǎng)波長(zhǎng)光 的利用效率的改良。此外，本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中的“結(jié)晶”以及“微結(jié)晶”的用語(yǔ)如本技術(shù)領(lǐng)域 中所用的那樣，也用于包括部分非晶質(zhì)的情況。
背景技術(shù)：
近幾年，利用半導(dǎo)體內(nèi)部的光電效應(yīng)來(lái)將光轉(zhuǎn)換成電的光電轉(zhuǎn)換裝置受到關(guān)注， 開(kāi)發(fā)如火如荼，但是該光電轉(zhuǎn)換裝置中硅系薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置也能夠在低溫下形成在大面 積的玻璃基板、不銹鋼基板上，因此能夠期待低成本化。這樣的硅系薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置一般含有按順序地層積在透明絕緣基板上的透明 電極層、一個(gè)以上光電轉(zhuǎn)換單元以及背面電極層。因此，光電轉(zhuǎn)換單元一般地是按照如下順 序或者按照其相反順序?qū)臃eP型層、i型層以及η型層而成的，占據(jù)其主要部分的i型光電 轉(zhuǎn)換層是非晶的光電轉(zhuǎn)換單元被稱為非晶光電轉(zhuǎn)換單元，i型層是結(jié)晶的光電轉(zhuǎn)換單元被 稱為結(jié)晶光電轉(zhuǎn)換單元。光電轉(zhuǎn)換層是吸收光來(lái)產(chǎn)生電子、空孔對(duì)的層。一般地，在硅系薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置 中，pin接合中的i型層是光電轉(zhuǎn)換層。作為光電轉(zhuǎn)換層的i型層占據(jù)光電轉(zhuǎn)換單元的主
要膜厚。i型層理想上是不包含導(dǎo)電型決定雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體層。但是，即使含有微量雜 質(zhì)，只要費(fèi)米能級(jí)位于禁帶的大致中央，就能夠作為Pin接合的i型層發(fā)揮功能，因此將其 實(shí)質(zhì)上稱為i型層。一般地，實(shí)質(zhì)上i型層是在原料氣體中不添加導(dǎo)電型決定雜質(zhì)來(lái)進(jìn)行 制作的。該情況下，也可以在作為i型層發(fā)揮功能的允許范圍內(nèi)含有導(dǎo)電型決定雜質(zhì)。另 外，為了消除因大氣、基底層產(chǎn)生的雜質(zhì)對(duì)費(fèi)米能級(jí)造成的影響，也可以故意添加微量導(dǎo)電 型決定雜質(zhì)來(lái)實(shí)質(zhì)上制作i型層。另外，已知采用層積了兩個(gè)以上的光電轉(zhuǎn)換單元的、被稱為層積型的構(gòu)造作為提 高光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率的方法的光電轉(zhuǎn)換裝置。在該方法中，通過(guò)在光電轉(zhuǎn)換裝置的 光入射側(cè)配置包括具有較大光學(xué)禁帶寬度的光電轉(zhuǎn)換層的前方光電轉(zhuǎn)換單元，在其后按順 序配置包括具有較小光學(xué)禁帶寬度的(例如Si-Ge合金等的)光電轉(zhuǎn)換層的后方光電轉(zhuǎn)換 單元，而能夠進(jìn)行在入射光的較大波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換，有效利用入射的光，由此實(shí)現(xiàn)作 為裝置整體的轉(zhuǎn)換效率的提高。在例如層積了非晶硅光電轉(zhuǎn)換單元與結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元而成的2接合型薄膜 光電轉(zhuǎn)換裝置的情況下，i型非晶硅(a-Si)能夠進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的波長(zhǎng)是在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)到 700nm左右為止，但是i型結(jié)晶硅能夠?qū)Ρ绕溟L(zhǎng)的約IlOOnm左右為止的波長(zhǎng)的光進(jìn)行光電 轉(zhuǎn)換。因此，在由光吸收系數(shù)大的非晶硅構(gòu)成的非晶硅光電轉(zhuǎn)換層中，為了在光電轉(zhuǎn)換中充 分的光吸收，即使是0. 3 μ m左右的厚度也是充分的，但是比較而言，在由光吸收系數(shù)小的 結(jié)晶硅構(gòu)成的結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換層中，為了更充分地吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，優(yōu)選具有2 3μπι左 右以上的厚度。即，結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換層通常地與非晶硅光電轉(zhuǎn)換層相比需要10倍左右的較大厚度。此外，在該2接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的情況下，將位于光入射側(cè)的光電轉(zhuǎn)換單元 稱為頂單元，將位于后方的光電轉(zhuǎn)換單元稱為底單元。并且，還利用具備三個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的3接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。在本說(shuō)明書(shū) 中，從光入射側(cè)按順序地將3接合型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換單元稱為頂單元、中間 單元、底單元。通過(guò)采用3接合的層積型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，開(kāi)路電壓(Voc)變高，短路電 流密度(Jsc)變低，與2接合的情況相比，能夠使頂單元的非晶硅光電轉(zhuǎn)換層的膜厚變薄。 因此，能夠抑制頂單元的光劣化。另外，通過(guò)使中間單元的光電轉(zhuǎn)換層的帶隙窄于頂單元， 而大于底單元，從而能夠更有效地利用入射的光。作為3接合的層積型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的例子，可舉出在中間單元的光電轉(zhuǎn)換層 中利用非晶硅鍺(a-SiGe)的、a-Si光電轉(zhuǎn)換單元/a-SiGe光電轉(zhuǎn)換單元/a-SiGe光電轉(zhuǎn) 換單元按順序地層積而成的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置、或者a-Si光電轉(zhuǎn)換單元/a-SiGe光電轉(zhuǎn)換 單元/結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元按順序地層積而成的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。通過(guò)對(duì)a-SiGe的膜 中的Ge濃度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，能夠?qū)⒅虚g單元的光電轉(zhuǎn)換層的i型a-SiGe的帶隙控制成頂 單元與底單元之間的值。另外，在中間單元與底單元兩方中利用a-SiGe光電轉(zhuǎn)換層的情況 下，底單元的Ge濃度變得比中間單元高。但是，可知與a-Si相比，在作為合金層的a-SiGe中，缺陷密度高，半導(dǎo)體特性劣 化，另外，光照射導(dǎo)致的缺陷密度的增加較大。因此，將a-SiGe用于中間單元或者底單元的 光電轉(zhuǎn)換層的3接合層積型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置與2接合薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置相比效率的提高 不是很充分。另外，a-SiGe的光劣化較大，因此盡管采用了 3接合層積型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝 置，仍然會(huì)存在光劣化抑制不充分的問(wèn)題。存在著如下問(wèn)題因在底單元中利用了 a-SiGe光電轉(zhuǎn)換單元的情況下，能夠進(jìn)行 光電轉(zhuǎn)換的光的波長(zhǎng)在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)是到900nm左右為止，在底單元中利用了結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換 單元的情況下能夠進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光的波長(zhǎng)在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)是到IlOOnm左右為止，所以長(zhǎng)波 長(zhǎng)側(cè)能夠利用的波長(zhǎng)的界限是與2接合的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置同樣的波長(zhǎng)，未得到改善，3接 合的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率的提高不充分。(現(xiàn)有例1)在非專利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了在光電轉(zhuǎn)換層中利用弱η型微結(jié)晶鍺的單接合薄膜光 電轉(zhuǎn)換裝置。薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)造是依次層積不銹鋼基板/n型非晶硅/i型非晶硅/ 微晶硅鍺的組成傾斜層/弱η型微結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層/微晶硅鍺的組成傾斜層/p型微晶硅 層/ITO而成的構(gòu)造。薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性是開(kāi)路電壓為Voc = 0. 22V、短路電流密度 Jsc = 25mA/cm2、曲線因子FF = 0. 36、轉(zhuǎn)換效率Eff = 2. 0%、在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)量子效率是10% 的波長(zhǎng)為約1080nm，量子效率是5%的波長(zhǎng)為1130nm。微結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層由利用了微波 放電的ECR引控式等離子體CVD法(ECR Remote Plasma CVD)形成。(現(xiàn)有例2)在非專利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了在光電轉(zhuǎn)換層中利用Ge組成從0%到最大35%的微晶 硅鍺的單接合的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。具體地，薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)造是依次層積玻璃基 板/凹凸&ι0/ρ型微晶硅/i型微晶硅鍺的光電轉(zhuǎn)換層/n型微晶硅層/ZnO/Ag而成的構(gòu)造。 薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性是在微晶硅鍺的膜中Ge濃度為20%時(shí)，Jsc, Eff達(dá)到最大，表現(xiàn) 為 Voc = 0. 427V、Jsc = 24. ImA/cm2、FF = 0. 616、Eff = 6. 33%。若將膜中 Ge 組成增加到20%以上，則Voc、Jsc、FF均降低，進(jìn)而Eff降低。尤其是若將膜中Ge濃度設(shè)為30%以 上，則FF顯著降低，Ge濃度為35%時(shí)，F(xiàn)F為約0. 4，Eff降低到約2%。另外，量子效率是 10%的波長(zhǎng)即使在Ge濃度為最大的35%的情況下也是約1050nm。^N^'JtxS^l :Xuejun Niu, Jeremy Booher and Vikran L. Dalai,"Nanocrystalline Germanium and Germanium Carbide Films and Devices，，， Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 862，A10.2 (2005) ·Takuya Matsui, Chia-ffen Chang,Tomoyuki Takada,Masao Isomura, Hiroyuki Fujiwara and Michio Kondo, "Microcrystalline Sil-xGex Solar Cells Exhibiting Enhanced Infrared Response with Reduced Absorber Thickness，，, Japanese Applied Physics Express, vol. 1，032501-1 3,2008.是2接合或者3接合的層積型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的底單元利用a-SiGe光電轉(zhuǎn)換 單元或者結(jié)晶硅光電轉(zhuǎn)換單元的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的情況下，存在在長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)能夠利用的 波長(zhǎng)的上限是900 llOOnm，長(zhǎng)波長(zhǎng)光的利用不充分，轉(zhuǎn)換效率的提高不充分的課題。另外，將微結(jié)晶Ge用于光電轉(zhuǎn)換層的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置存在FF低、轉(zhuǎn)換效率低的 課題。另外，能夠進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)的上限是約1080nm，存在提高不充分的問(wèn) 題。并且，將微結(jié)晶SiGe用于光電轉(zhuǎn)換層的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置存在若將膜中Ge濃度 設(shè)為20%以上則VoC、JSC、FF均降低進(jìn)而Eff急劇減小的課題。另外，在利用了膜中Ge濃度 到35%為止的微晶硅鍺的情況下能夠進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)上限是約1050nm， 存在提高不不充分的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明的目的在于提供能夠利用IlOOnm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的特性
高的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置。本發(fā)明的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于是包括1個(gè)以上在P型半導(dǎo)體層與 η型半導(dǎo)體層之間具備光電轉(zhuǎn)換層的光電轉(zhuǎn)換單元的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，至少一個(gè)光電 轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換層包括本征或者弱η形的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體，并且所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的 935士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足6000CHT1，由此解決所述課題。盡管未鑒別出波 數(shù)為935士5cm—1的紅外吸收峰值的起源，但是認(rèn)為是來(lái)源于聚合體或者聚簇狀的氫化鍺或 者氧化鍺，推定出通過(guò)將該紅外吸收峰值抑制為較小而形成致密的結(jié)晶鍺，來(lái)提高薄膜光 電轉(zhuǎn)換裝置的特性。另外，在本發(fā)明的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，優(yōu)選結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的波數(shù)為960士5CHT1 的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足3500CHT1。盡管未鑒別出960士5CHT1的紅外吸收峰值的起 源，但是與上述同樣地認(rèn)為是來(lái)源于聚合體或者聚簇狀的氫化鍺或者氧化鍺，認(rèn)為通過(guò)將 該紅外吸收峰值抑制為較小而形成致密的結(jié)晶鍺，來(lái)提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。優(yōu)選結(jié)晶鍺半導(dǎo)體由X線衍射測(cè)量到的O20)峰值與(111)峰值的強(qiáng)度比是2以 上。通過(guò)增強(qiáng)(220)取向，結(jié)晶鍺在基板中沿垂直方向形成柱狀的結(jié)晶，膜厚方向的結(jié)晶大 小變大，光電轉(zhuǎn)換電流易于流動(dòng)，進(jìn)而提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。光電轉(zhuǎn)換層也可以是層積實(shí)質(zhì)上為本征的結(jié)晶硅半導(dǎo)體與所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體而成的構(gòu)造。結(jié)晶硅半導(dǎo)體是基底層，提高了在其上層積的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的結(jié)晶性，以及/或 者減少了導(dǎo)電型層與結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的界面的缺陷，進(jìn)而提高了薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。 或者通過(guò)在結(jié)晶鍺半導(dǎo)體上形成結(jié)晶硅半導(dǎo)體，來(lái)減少在與其上形成的相反導(dǎo)電型層的界 面的缺陷，進(jìn)而提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。另外，也可以形成3接合的層積型薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，所述3接合的層積型薄膜光 電轉(zhuǎn)換裝置具備三個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，從光入射側(cè)按順序依次配置有光電轉(zhuǎn)換層利用了非晶 硅半導(dǎo)體的第一光電轉(zhuǎn)換單元、光電轉(zhuǎn)換層利用了結(jié)晶硅半導(dǎo)體的第二光電轉(zhuǎn)換單元、在 光電轉(zhuǎn)換層中包含所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的第三光電轉(zhuǎn)換單元。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，能夠利用 大波長(zhǎng)范圍的太陽(yáng)光，并且實(shí)現(xiàn)高Voc來(lái)提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。本發(fā)明的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置能夠通過(guò)用10 IOOMHz的頻率的高頻放電等離子體 CVD法來(lái)形成結(jié)晶鍺半導(dǎo)體而制造出。優(yōu)選結(jié)晶鍺半導(dǎo)體是基板溫度在250°C以上形成的。 另外，優(yōu)選結(jié)晶鍺半導(dǎo)體是高頻功率密度在550mW/cm2以上形成的。具體地，形成結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的高頻等離子體CVD裝置能夠利用具備配置有基板的 基板側(cè)電極與高頻電極的等離子體CVD裝置。此時(shí)，優(yōu)選高頻電極與基板間的距離(ES)是 12mm以下。另外，優(yōu)選高頻電極是空心陰極型的電極。優(yōu)選形成結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的高頻等離子體在其發(fā)光光譜中，未檢測(cè)出在波長(zhǎng)為 士2nm處具有峰值的Ge原子發(fā)光峰值以及在304nm士2nm處具有峰值的Ge原子發(fā)光峰值。另外，優(yōu)選結(jié)晶鍺半導(dǎo)體制膜時(shí)的壓力在SOOPa以上進(jìn)行制作。優(yōu)選本發(fā)明的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光的折射率 是4. O以上，更優(yōu)選在4. 7以上，更優(yōu)選在4. 9以上。一般認(rèn)為通過(guò)將光電轉(zhuǎn)換層的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的935士5CHT1的紅外吸收峰值的吸 收系數(shù)設(shè)為不足6000cm-1，就能夠抑制聚合體或者聚簇狀的氫化鍺或者氧化鍺的形成，形成 致密的結(jié)晶鍺，薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置能夠利用超過(guò)IlOOnm的波長(zhǎng)光來(lái)提高FF，進(jìn)而提高薄膜 光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。另外，由于結(jié)晶鍺半導(dǎo)體對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光的折射率為4. O以上，優(yōu)選在4. 7以 上，更優(yōu)選在4. 9以上，因此形成致密的結(jié)晶鍺，薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置能夠利用超過(guò)IlOOnm的 長(zhǎng)波長(zhǎng)光，并且提高FF進(jìn)而提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的單接合的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的示意性剖面 圖。圖2是本發(fā)明的其它實(shí)施方式涉及的單接合的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的示意性剖面 圖。圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式涉及的3接合的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的示意性剖面 圖。圖4是實(shí)施例1、2、比較例1的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的X線衍射光譜。圖5是實(shí)施例1、2、比較例1的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的拉曼散射光譜。圖6是實(shí)施例1的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的紅外線吸收光譜。
圖7是比較例1的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的紅外線吸收光譜。圖8是實(shí)施例2的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的紅外線吸收光譜。圖9是實(shí)施例3的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的紅外線吸收光譜。圖10是比較例2的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的紅外線吸收光譜。圖11是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的基板溫度由FIlR測(cè)量到的波數(shù)為 755CHT1、860CHT1,935cm_1、960cm_1 的峰值的吸收系數(shù)。圖12是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的基板溫度的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的 短路電流密度Jsc以及波長(zhǎng)為1300nm的量子效率。圖13是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的基板溫度的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的 轉(zhuǎn)換效率Eff。圖14是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的基板溫度的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的 曲線因子FF。圖15是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的基板溫度的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的 開(kāi)路電壓Voc。圖16是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的高頻功率密度的由FIlR測(cè)量到的 波數(shù)為7550^^86001^,93501^,9600^1的峰值的吸收系數(shù)。圖17是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的高頻功率密度的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝 置的短路電流密度Jsc以及波長(zhǎng)為1300nm的量子效率。圖18是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的高頻功率密度的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝 置的轉(zhuǎn)換效率EfT。圖19是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的高頻功率密度的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝 置的曲線因子FF。圖20是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的高頻功率密度的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝 置的開(kāi)路電壓Voc。圖21是針對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的波數(shù)為935CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)的薄 膜光電轉(zhuǎn)換裝置的短路電流密度Jsc以及波長(zhǎng)為1300nm的量子效率。圖22是針對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的波數(shù)為935CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)的薄 膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率Eff。圖23是針對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的波數(shù)為960CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)的薄 膜光電轉(zhuǎn)換裝置的短路電流密度Jsc以及波長(zhǎng)為1300nm的量子效率。圖M是針對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的波數(shù)為960CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)的薄 膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率Eff。圖25是針對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的由X線衍射測(cè)量到的(220)/(111)峰值強(qiáng)度比 的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的短路電流密度Jsc以及波長(zhǎng)為1300nm的量子效率。圖沈是針對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的由X線衍射測(cè)量到的(220)/(111)峰值強(qiáng)度比 的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率Eff。圖27是氣團(tuán)為1. 5的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜。圖28是參考實(shí)驗(yàn)例1的拉曼散射光譜。圖四是針對(duì)結(jié)晶硅鍺半導(dǎo)體薄膜以及結(jié)晶鍺半導(dǎo)體薄膜的GeH4氣體比GeH4/(GeH4+SiH4)的波長(zhǎng)為1300nm的吸收系數(shù)。圖30是本發(fā)明的制造涉及的等離子體CVD裝置的概念圖。圖31是本發(fā)明的制造涉及的具備空心陰極型電極的等離子體CVD裝置的概念圖。圖32是本發(fā)明的制造涉及的發(fā)光分光測(cè)量裝置的概念圖。圖33是形成本發(fā)明的實(shí)施例12、13、14的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層時(shí)的發(fā)光分光光譜。圖34是形成本發(fā)明的實(shí)施例12、13、14的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層時(shí)的發(fā)光分光光譜。圖35是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的電極間隔ES的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置 的短路電流密度Jsc以及波長(zhǎng)為1300nm的量子效率。圖36是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的電極間隔ES的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置 的轉(zhuǎn)換效率Eff。圖37是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的壓力的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的短路 電流密度Jsc以及波長(zhǎng)為1300nm的量子效率。圖38是針對(duì)對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)的壓力的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換 效率Eff。圖39是針對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)為600nm的折射率的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的 短路電流密度Jsc以及波長(zhǎng)為1300nm的量子效率。圖40是針對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的波長(zhǎng)為600nm的折射率的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的 轉(zhuǎn)換效率Eff。圖41是針對(duì)利用了結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層的單接合的光電轉(zhuǎn)換裝置的Eff的、結(jié)晶鍺 光電轉(zhuǎn)換層的利用FIlR的935CHT1的吸收系數(shù)(α 0935(31^1)以及針對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光的 折射率(η)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，一邊參照附圖一邊進(jìn)行說(shuō)明。此外在本申請(qǐng)的 各附圖中，對(duì)于厚度、長(zhǎng)度等尺寸關(guān)系，為了附圖的明確化和簡(jiǎn)略化而進(jìn)行了適當(dāng)?shù)淖兏?不代表實(shí)際尺寸關(guān)系。另外，在各附圖中，相同的參照附圖標(biāo)記表示相同部分或者相當(dāng)部 分。本發(fā)明人為了提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率，對(duì)將以往的硅系薄膜光電轉(zhuǎn)換 裝置無(wú)法利用的超過(guò)IlOOnm的長(zhǎng)波長(zhǎng)的光用于光電轉(zhuǎn)換進(jìn)行了研究。圖27表示氣團(tuán)為 1. 5的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜。太陽(yáng)光的照射強(qiáng)度在波長(zhǎng)為550nm附近具有最大值，隨著波長(zhǎng)變長(zhǎng) 而強(qiáng)度降低。此時(shí)，照射強(qiáng)度不是無(wú)變化地減少，而是受大氣中的氧元素、水蒸氣的影響在 波長(zhǎng)為900nm附近、IlOOnm附近、1400nm附近出現(xiàn)極小值。因此可知即使將薄膜光電轉(zhuǎn)換 裝置的量子效率的波長(zhǎng)上限從IlOOnm向長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)延伸數(shù)十nm，太陽(yáng)光的照射強(qiáng)度也存在 極小值，因此薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電電流的增加很少。因此，對(duì)到1300nm附近有光吸收且表現(xiàn)出良好發(fā)電特性的光電轉(zhuǎn)換層材料進(jìn)行 了精心研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)在結(jié)晶鍺半導(dǎo)體中，935士5cm—1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足 6000CHT1，因此能夠?qū)崿F(xiàn)能夠利用超過(guò)IlOOnm的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的良好光電轉(zhuǎn)換層。如現(xiàn)有例2所示，對(duì)微晶硅鍺(也稱為μ C-SiGe)來(lái)說(shuō)，在增加膜中Ge濃度的同 時(shí)薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性急劇降低。這被認(rèn)為是因?yàn)槿毕菖cμ C-SiGe的膜中Ge濃度同時(shí)增加。另外，同樣如現(xiàn)有例2所示，即使增加膜中Ge濃度，長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的量子效率也不大會(huì) 得到改善。公知有μ C-SiGe在膜中Ge濃度增加的同時(shí)結(jié)晶化變得困難，因此也可以說(shuō)若 Ge濃度高，則結(jié)晶化率降低，非晶部分增加，帶隙增加，進(jìn)而長(zhǎng)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)減小。作為參考實(shí)驗(yàn)例1，利用13. 56MHz的高頻等離子體CVD裝置，原料氣體利用SiH4、 GeH4,稀釋氣體利用H2，將μ C-SiGe半導(dǎo)體薄膜以及結(jié)晶鍺半導(dǎo)體薄膜制作在玻璃基板上。 以H2稀釋倍率H2/ (SiH4+GeH4) = 2000倍，設(shè)為恒定，使GeH4流量比GeH4/ (GeH4+SiH4)變化 30% 100%來(lái)在玻璃基板上進(jìn)行半導(dǎo)體薄膜的制膜。圖觀表示拉曼散射光譜。其結(jié)果， 來(lái)源于GeH4/ (GeH4+SiH4) = 30 70%的結(jié)晶硅鍺的拉曼光譜的結(jié)晶Ge-Ge或者結(jié)晶Si-Ge 的峰值較小，與此相對(duì)在GeH4/(GeH4+SiH4) = 100%的結(jié)晶鍺中結(jié)晶Ge-Ge峰值強(qiáng)度強(qiáng)出 4 5倍。即，利用到此為止的常識(shí)認(rèn)為越是增加μ C-SiGe的膜中Ge濃度結(jié)晶性就越降 低，因此薄膜的鍺的結(jié)晶化存在困難，但是與預(yù)想的相反，發(fā)現(xiàn)GeH4/(GeH4+SiH4) = 100% 的結(jié)晶鍺中結(jié)晶性良好。圖四表示針對(duì)參考實(shí)驗(yàn)例1的μ C-SiGe半導(dǎo)體薄膜以及結(jié)晶鍺半導(dǎo)體薄膜的 GeH4 氣體比 GeH4/(GeH4+SiH4)的波長(zhǎng)為 1300nm 處的吸收系數(shù)。在 GeH4/(GeH4+SiH4) = 30 70%中，盡管增加了 Ge的比例，吸收系數(shù)仍然大致恒定。與此相對(duì)，GeH4/(GeH4+SiH4)= 100%的結(jié)晶鍺的吸收系數(shù)急劇地增加，表現(xiàn)出超過(guò)eOOOcm—1的較高的吸收系數(shù)。這是因?yàn)?br> 結(jié)晶鍺的結(jié)晶性較高。通過(guò)上述研究可知當(dāng)不是μ C-SiGe而結(jié)晶鍺有效利用直到1300nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)光 時(shí)，能夠得到很好的吸收系數(shù)。自此，作為將微結(jié)晶鍺應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換層的例子，可舉出如現(xiàn)有例1所示的非專 利文獻(xiàn)。然而，薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的FF非常低，為0.36，轉(zhuǎn)換效率低到2.0%。另外，量子 效率變成10%的是波長(zhǎng)為1080nm，在波長(zhǎng)為1300nm，量子效率為0. 5%，長(zhǎng)波長(zhǎng)光的利用不 充分。因此，對(duì)結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的特性改善進(jìn)行精心研究后的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過(guò)使特征為 935士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足eOOOcnT1而能夠解決課題。盡管未鑒別出 935 士 5cm—1的紅外吸收峰值的起源，但是認(rèn)為是來(lái)源于聚合體或者聚簇狀的氫化鍺或者氧 化鍺，推定出通過(guò)將該紅外吸收峰值抑制為較小而能夠形成致密的結(jié)晶鍺，提高薄膜光電 轉(zhuǎn)換裝置的特性。另外，優(yōu)選960士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足3500(3!^1。自此，關(guān)于非晶鍺(a-Ge)的紅外線吸收峰值，在例如非專利文獻(xiàn)3 (G. Lucovsky， S. S. Chao, J. Yang, J. Ε. Tylor, R.C.Ross and W. Czubatyj, "Chemical bonding of hydorogen and oxygen in glow-discharge-deposited thin films of a-Ge:H and a-Ge (H, 0)，Phys. Rev. B, vol. 31, No. 4，pp. 2190-2197，1985)中有詳細(xì)報(bào)告。在非專利 文獻(xiàn)3中所鑒別的紅外線吸收峰值可舉出Ge-H結(jié)合(1880^,560^1) > (Ge-H2)n結(jié)合 (2000cm-1,825cm_1, 765cm_1, 560cm_1), Ge-O-Ge 結(jié)合(750CHT1，δΟΟαιΓ1，300CHT1)、(Ge-O-Ge)n 結(jié)合(860^,560111^,300^1), H-Ge-O 結(jié)合(670cm-1)。然而，關(guān)于上述波數(shù)為 935^^4^ 數(shù)為960CHT1的峰值則沒(méi)有報(bào)告。在現(xiàn)有例1的非專利文獻(xiàn)1中，沒(méi)有微結(jié)晶鍺的紅外吸收峰值的記載。但是，在現(xiàn) 有例1中，微結(jié)晶鍺的制膜利用微波等離子體CVD法，認(rèn)為氧作為雜質(zhì)進(jìn)入了膜中。在利用微波等離子體CVD法的情況下，氧作為雜質(zhì)易于進(jìn)入非晶硅或者微晶硅的膜中這是本領(lǐng) 域技術(shù)人員所熟知的。這也可以說(shuō)是因?yàn)樵谖⒉ǖ入x子體CVD法中，(1)對(duì)微波的導(dǎo)入 利用石英管，石英的表面被暴露在等離子體中而被蝕刻，來(lái)源于石英的氧作為雜質(zhì)易于進(jìn) 入膜中，或者( 在微波等離子體CVD法中，是以低壓力來(lái)進(jìn)行制膜的(在現(xiàn)有例1中是 0. 665Pa)，因此易于受到殘留氣體、來(lái)自壁面的除氣造成的影響，來(lái)源于大氣、水的氧作為 雜質(zhì)易于進(jìn)入膜中。因此，認(rèn)為在現(xiàn)有例1的微波等離子體CVD法產(chǎn)生的微結(jié)晶鍺中，也同 樣地，氧元素作為雜質(zhì)進(jìn)入膜中。實(shí)際上，在現(xiàn)有例1的非專利文獻(xiàn)1中，有“推定出使微結(jié) 晶鍺變成η型是由于在微結(jié)晶鍺中摻雜了氧作為雜質(zhì)”的記載?！癆ll the films as grown were η type,probably due to oxygen doping from residual gases in the reactor.，， 因此，認(rèn)為在現(xiàn)有例1的微結(jié)晶鍺中由于氧雜質(zhì)而形成GeO結(jié)合，推定出935士5CHT1的紅外 吸收峰值的吸收系數(shù)在δΟΟΟοπΓ1 Wi^eoiScnT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)在3500CHT1 以上。圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)例子的單接合的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的示意性 剖面圖。在透明基板1上，透明電極層2、結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3以及背面電極層6按順序配置。用于從基板側(cè)入射光的類型的光電轉(zhuǎn)換裝置的透明基板1利用由玻璃、透明樹(shù)脂 等構(gòu)成的板狀部件、薄膜狀部件。尤其是若利用玻璃板作為透明基板1，則其具有較高的透 射率并且價(jià)格低廉，因此是優(yōu)選的。S卩，透明基板1位于薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的光入射側(cè)，因此為了透過(guò)更多的太陽(yáng)光 來(lái)使其被光電轉(zhuǎn)換單元吸收，優(yōu)選盡量透明。從同樣的意圖出發(fā)，為了降低太陽(yáng)光在入射面 的光反射損失，優(yōu)選在透明基板1的光入射面上設(shè)置無(wú)反射涂層。優(yōu)選透明電極層2由Sn02、ZnO等導(dǎo)電性金屬氧化物構(gòu)成，優(yōu)選利用CVD、濺射、蒸 鍍等方法來(lái)形成。優(yōu)選透明電極層2在其表面具有細(xì)微凹凸，由此具有增大入射光散射的 效果。結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換單元3由等離子體CVD法按順序地層積形成例如ρ型層、光電轉(zhuǎn) 換層以及η型層。具體地，按順序地堆積例如摻雜了 0. 01原子％以上的硼的ρ型微晶硅層 31、實(shí)質(zhì)上為i型或者弱η型的結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層32以及摻雜了 0. 01原子％以上的磷的 η型微晶硅層33。結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層32是本征型或者弱η型。在對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層進(jìn)行制膜時(shí)， 不利用含有導(dǎo)電型決定雜質(zhì)元素的氣體。盡管這樣，仍然存在結(jié)晶鍺是弱η型的情況，可 以說(shuō)是因?yàn)榻Y(jié)晶鍺易于將氧等來(lái)源于大氣的雜質(zhì)引進(jìn)膜中。作為能夠用作光電轉(zhuǎn)換層的 弱η型的指標(biāo)，優(yōu)選由霍爾效應(yīng)測(cè)量求出的結(jié)晶鍺的載流子濃度是IO17CnT3以下，遷移率是 lcm2/(V-s)以上。若載流子濃度過(guò)高，則光電轉(zhuǎn)換裝置的暗電流增大而泄漏電流增加，光 電轉(zhuǎn)換裝置的FF降低。對(duì)結(jié)晶鍺光電轉(zhuǎn)換層32來(lái)說(shuō)，重要的是波數(shù)為935士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收 系數(shù)在OcnT1以上不足eOOOcnT1，優(yōu)選在OcnT1以上不足SOOOcnT1，更優(yōu)選在IOcnT1以上不足 2500cm-1.盡管未鑒別出波數(shù)為935士5CHT1的紅外吸收峰值的起源，但是認(rèn)為是來(lái)源于聚合 體或者聚簇狀的氫化鍺或者氧化鍺，推定出通過(guò)將該紅外吸收峰值抑制為較小而形成致密 的結(jié)晶鍺，來(lái)提高薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。如在后述的圖22、23中所說(shuō)明的那樣，若波數(shù)為935士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足6000CHT1，則短路電流密度(Jsc)以及波長(zhǎng) 為1300nm的量子效率急劇地增加而得以改善，Jsc能夠表現(xiàn)出30mA/cm2以上的較高的值， 量子效率能夠表現(xiàn)出5%以上的值。另外，轉(zhuǎn)換效率(Eff)在吸收系數(shù)為eOOOcm—1以上的情 況下不足1 %，與此相對(duì)，若吸收系數(shù)不足eOOOcm—1則Eff急劇地增加，表現(xiàn)出3%以上的較 高的Eff。另外，若波數(shù)為935 士 5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足5000CHT1，則Eff超過(guò) 3. 5%，因此是更優(yōu)選的。若波數(shù)為935士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)在IOcnT1以上不 足2500CHT1，則Eff超過(guò)4. 5%，因此是進(jìn)一步優(yōu)選的。理想地優(yōu)選波數(shù)為935 士 ScnT1的紅 外吸收峰值的吸收系數(shù)是OcnT1。但是，若為了降低紅外的吸收系數(shù)，而對(duì)結(jié)晶鍺半導(dǎo)體進(jìn)行 制膜時(shí)的溫度過(guò)高，則有時(shí)會(huì)受到來(lái)自電極層(透明電極層或者背面電極層)、導(dǎo)電型層(P 型層或者η型層)的雜質(zhì)擴(kuò)散的影響，因此若考慮制膜時(shí)的溫度，則優(yōu)選波數(shù)為935士5CHT1 的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)是IOcnT1以上。另外，優(yōu)選波數(shù)為960 士 5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)是OcnT1以上不足 3500CHT1，更優(yōu)選是OcnT1以上不足SOOOcnr1，進(jìn)一步優(yōu)選是IOcnT1以上不足1300CHT1。盡管 還未鑒別出960士5CHT1的紅外吸收峰值的起源，但是與所述同樣地，認(rèn)為是來(lái)源于聚合體 或者聚簇狀的氫化鍺或者氧化鍺，可以說(shuō)通過(guò)將該紅外吸收峰值抑制為較小來(lái)形成致密的 結(jié)晶鍺，提高了薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的特性。如在后述的圖22、23中所說(shuō)明的那樣，若波數(shù)為 960士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足3500CHT1，則短路電流密度(Jsc)以及波長(zhǎng)為 1300nm的量子效率急劇地增加而得以改善，Jsc表現(xiàn)出30mA/cm2以上的較高的值，量子效 率表現(xiàn)出5%以上的值。另外，轉(zhuǎn)換效率(Eff)在吸收系數(shù)為3500CHT1以上的情況下不足 1 %，與此相對(duì)若吸收系數(shù)不足3500CHT1，則Eff急劇地增加，表現(xiàn)出3%以上的較高的EfT。 另外，若波數(shù)為935 士 5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足βΟΟΟοπΓ1，則Eff超過(guò)3. 5%，因 此是更優(yōu)選的。若波數(shù)為935士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足UOOcnT1，則Eff超 過(guò)4.5%，因此是更優(yōu)選的。理想地優(yōu)選波數(shù)為960士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)是 Ocm-10但是，若為了降低紅外的吸收系數(shù)，而對(duì)結(jié)晶鍺半導(dǎo)體進(jìn)行制膜時(shí)的溫度過(guò)高，則有 時(shí)會(huì)受到來(lái)自電極層(透明電極層或者背面電極層)、導(dǎo)電型層(P型層或者η型層)的雜 質(zhì)擴(kuò)散的影響，若考慮制膜時(shí)的溫度，則優(yōu)選波數(shù)為960士5CHT1的紅外吸收峰值的吸收系 數(shù)是IOcnT1以上。紅外線的吸收光譜能夠利用 FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy 傅立葉變換紅外光譜)測(cè)量。例如，能夠按照如下的方法來(lái)求出紅外線的吸收光譜。(1)以 與光電轉(zhuǎn)換層相同的制膜條件在1 Ω · cm以上的高電阻的結(jié)晶硅基板上進(jìn)行制膜，測(cè)量紅 外線透過(guò)光譜。(2)樣品的透射率除以膜的不帶的結(jié)晶硅基板的透射率，求出僅結(jié)晶鍺膜的 透射光譜。( 由于由所述( 求出的透射光譜帶有干涉的影響、偏置，因此連接沒(méi)有吸收 的區(qū)域來(lái)引出一條基線，除以基線的透射率。(4)最后用下式求出吸收系數(shù)α。[數(shù)1]
權(quán)利要求
1.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于包括1個(gè)以上在P形半導(dǎo)體層與η型半導(dǎo)體 層之間具備光電轉(zhuǎn)換層的光電轉(zhuǎn)換單元，至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換層包括本征或 者弱η形的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體，并且所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的波數(shù)為935士5CHT1的紅外吸收峰值的 吸收系數(shù)不足δΟΟΟαιΓ1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的波數(shù) 為960士5cm—1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足3500(31^1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體 由X線衍射測(cè)量到的O20)峰值與(111)峰值的強(qiáng)度比是2以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于光電轉(zhuǎn) 換層是層積實(shí)質(zhì)上為本征的結(jié)晶硅半導(dǎo)體與所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體而成的構(gòu)造。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于具備三 個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，從光入射側(cè)按照順序依次配置有光電轉(zhuǎn)換層利用了非晶硅半導(dǎo)體的第一 光電轉(zhuǎn)換單元、光電轉(zhuǎn)換層利用了結(jié)晶硅半導(dǎo)體的第二光電轉(zhuǎn)換單元、在光電轉(zhuǎn)換層中包 含所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的第三光電轉(zhuǎn)換單元。
6.一種薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于是權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng) 所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，用10 IOOMHz的頻率的高頻放電等離子體CVD法 來(lái)形成所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于在基板溫度為 2500C以上來(lái)形成所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在于以高頻 功率密度在550mW/cm2以上來(lái)形成所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任意一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在 于用具備配置有基板的基板側(cè)電極和高頻電極的等離子體CVD裝置來(lái)制作所述結(jié)晶鍺半 導(dǎo)體，并且高頻電極與基板間的距離E/S是12mm以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中的任意一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征在 于用具備配置有基板的基板側(cè)電極和高頻電極的等離子體CVD裝置來(lái)制作所述結(jié)晶鍺半 導(dǎo)體，并且高頻電極是空心陰極型的電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中的任意一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征 在于在制作所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體時(shí)的高頻放電等離子體的發(fā)光光譜中，未被檢測(cè)出在波長(zhǎng) 為士 2nm處具有峰值的Ge原子發(fā)光峰值以及在304nm士 2nm處具有峰值的Ge原子發(fā) 光峰值。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至11中的任意一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法，其特征 在于以制膜時(shí)的壓力是SOOPa以上來(lái)制作所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述結(jié) 晶鍺半導(dǎo)體針對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光的折射率是4. 0以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述結(jié) 晶鍺半導(dǎo)體對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光的折射率是4. 7以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述結(jié) 晶鍺半導(dǎo)體對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光的折射率是4. 9以上。
全文摘要
在以往的將非晶鍺或者結(jié)晶硅用于光電轉(zhuǎn)換層的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置中，存在無(wú)法將1100nm以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光利用于光電轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換效率的提高不充分的課題。本發(fā)明利用薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置來(lái)解決所述課題，其特征在于所述薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置包括1個(gè)以上在p型半導(dǎo)體層與n型半導(dǎo)體層之間具備光電轉(zhuǎn)換層的光電轉(zhuǎn)換單元，至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的光電轉(zhuǎn)換層包括本征或者弱n型的結(jié)晶鍺半導(dǎo)體，并且所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的波數(shù)為935±5cm-1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足6000cm-1。另外，通過(guò)特征在于所述結(jié)晶鍺半導(dǎo)體的波數(shù)為960±5cm-1的紅外吸收峰值的吸收系數(shù)不足3500cm-1的薄膜光電轉(zhuǎn)換裝置來(lái)解決所述課題。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102138221SQ20098013387
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者佐佐木敏明, 門田直樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社鐘化