光电转换装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术目的在于提供一种在光电转换层中具有微结晶锗硅且电池特性提高了的光电转换装置及其制造方法。在基板侧杂质添加层和具有微结晶锗硅的ｉ层之间具有微结晶硅或者微结晶锗硅，并设有具有预定的拉曼峰值比的缓冲层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在光电转换层的i层中具有微结晶锗硅的光电转 换装置及其制造方法。
技术介绍
作为将太阳光的能量转换成电能的光电转换装置的一种，已知有通过等离子体CVD法成膜而形成光电转换层的薄膜硅类光电转换装 置。可以采用微结晶锗硅膜作为薄膜硅光电转换装置中使用的光电转 换层的膜的候补。由于微结晶锗硅膜与微结晶硅膜相比为窄间隙且吸 收特性更优良，期待通过与非结晶硅或微结晶硅等其他光电转换材料 的层积结构吸收长波长的太阳光而实现高效化的光电转换材料。光电转换层一般其大部分由本征半导体所构成的i层构成，该i 层构成为夹持于添加了 p型杂质的由半导体构成的薄p层和添加了 n 型杂质的由半导体构成的薄n层之间。在光电转换层中具有非结晶锗 硅或者微结晶锗硅的光电转换装置中，为了提高电池特性，公开有在p 层和i层之间或者n层和i层之间导入由非结晶硅构成的缓冲(Buffer) 层的方法(例如，参照专利文献l)。专利文献l:日本专利第3684041号公报(段落0021，图1)然而，在光电转换层中具有微结晶锗硅的光电转换装置中，在p 层和i层之间或者n层和i层之间导入由非结晶硅构成的缓冲层的情况 下，有时电池特性并没有提高。
技术实现思路
本专利技术正是鉴于所述情况而作出的，目的在于提供一种在光电转 换层中具有微结晶锗硅且电池特性提高了的光电转换装置及其制造方 法。光电转换层中使用的微结晶锗硅与非结晶锗硅不同，其结晶性会 影响到电池特性。但是，上述"
技术介绍
"中向具有非结晶锗硅或者 微结晶锗硅的光电转换层中导入缓冲层的技术虽然考虑到了器件结构 的电特性，但是至今为止没有考虑到微结晶锗硅的结晶成长的技术。 本专利技术者们不仅着眼于器件结构的电特性，还着眼于缓冲层的膜质作 为构成i层的微结晶锗硅结晶成长过程中的基底层所起的作用，从而完 成了本专利技术。艮口，本专利技术的光电转换装置是一种光电转换装置，具有基板和设 在该基板上的光电转换层，其特征在于，所述光电转换层具有向半导 体中添加了p型杂质的p层；向半导体中添加了n型杂质的n层；以 及设于所述p层和n层之间的主要具有微结晶锗硅的i层，所述p层和 所述n层中作为靠近基板一侧的层的基板侧杂质添加层与所述i层之间 具有缓冲层，该缓冲层主要具有微结晶硅或者微结晶锗硅，该缓冲层 在拉曼分光测定光谱中的结晶相的峰值强度Ic (1)相对非结晶相的峰 值强度Ia (1)的比值即拉曼峰值比Ic (1) /Ia (1) (480cm—"在0.8 以上。所谓0.S以上意为实际上含有结晶层。p层和n层可以是微结晶 SiGe或者微结晶SiC。由于该光电转换装置设于i层的基板侧的缓冲层的结晶性较高， 由此，i层中的微结晶锗硅的膜质提高，电池特性也提高。或者，本专利技术的光电转换装置是一种光电转换装置，具有基板和 设在该基板上的光电转换层,其特征在于，所述光电转换层具有向半 导体中添加了 p型杂质的p层；向半导体中添加了 n型杂质的n层； 以及设于所述p层和n层之间的主要具有微结晶锗硅的i层，所述p层和所述n层中作为靠近基板一侧的层的基板侧杂质添加层在拉曼分光测定光谱中的结晶相的峰值强度Ic(2)相对非结晶相的峰值强度Ia(2) 的比值即拉曼峰值比Ic (2) /Ia (2)在2以上。由于该光电转换装置的基板侧杂质添加层的结晶性较高，由此，i 层中的微结晶锗硅的膜质提高，电池特性也提高。如果在所述基板侧杂质添加层与所述i层之间设有缓冲层，该缓 冲层主要具有微结晶硅或者微结晶锗硅，则电池特性的提高度将更大 提高，因而优选。在所述的任一种光电转换装置中，考虑到电特性，优选所述缓冲 层中的锗浓度比所述i层中的锗浓度低。本专利技术的光电转换装置的制造方法为一种在基板上形成光电转换 层的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述光电转换层的形成包括顺序或反序形成以下层的工序向半导体中添加了 p型杂质的p 层；主要具有微结晶锗硅的i层；以及向半导体中添加了n型杂质的n 层，并且在形成所述p层和所述n层中作为靠近基板一侧的层的基板 侧杂质添加层的工序与形成所述i层的工序之间还具有形成缓冲层的 工序，该缓冲层主要具有微结晶硅或者微结晶锗硅，该缓冲层在拉曼 分光测定光谱中的结晶相的峰值强度Ic (1)相对非结晶相的峰值强度 Ia (1) (480cm—"的比值即拉曼峰值比Ic (1) /Ia (1)在0.8以上。p 层和n层可以是微结晶硅、微结晶SiGe或者微结晶SiC。此外，也可以以各种条件形成主要具有微结晶硅或者微结晶锗硅 的层以用于预先条件设定，相对于该层取得在拉曼分光测定光谱中的 结晶相的峰值强度Ic (1)相对非结晶相的峰值强度Ia (1)的比值即 拉曼峰值比Ic (1) /Ia (1)在0.8以上的条件，基于该条件形成所述缓 冲层。根据该光电转换装置的制造方法，由于设于i层的基板侧的缓冲 层的结晶性提高，由此，能够制造出i层中的微结晶锗硅的膜质提高， 电池特性也提高了的光电转换装置。或者，本专利技术的光电转换装置的制造方法为一种在基板上形成光 电转换层的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述光电转换层 的形成包括顺序或反序形成以下层的工序向半导体中添加了 p型杂 质的p层；主要具有微结晶锗硅的i层；以及向半导体中添加了 n型杂 质的n层，在形成所述p层和所述n层中作为靠近基板一侧的层的基 板侧杂质添加层的工序中，该基板侧杂质添加层在拉曼分光测定光谱 中的结晶相的峰值强度Ic (2)相对非结晶相的峰值强度Ia (2) (480cm-1)的比值即拉曼峰值比Ic (2) /Ia (2)在2以上。此外，也可以以各种条件形成预先条件设定用的杂质添加层，然 后相对于该层取得在拉曼分光测定光谱中的结晶相的峰值强度Ic (2) 相对非结晶相的峰值强度Ia (2)的比值即拉曼峰值比Ic (2) /Ia (2) 在2以上的条件，基于该条件形成所述光电转换装置的所述杂质添加 层。根据该光电转换装置的制造方法，由于基板侧杂质添加层的结晶 性提高，由此，能够制造出i层中的微结晶锗硅的膜质提高，电池特性 也提高了的光电转换装置。如果在形成所述基板侧杂质添加层的工序与形成所述i层的工序 之间设有形成缓冲层的工序，该缓冲层主要具有微结晶硅或者微结晶 锗硅，则电池特性的提高度变得更大，因而优选。在所述的任一种光电转换装置的制造方法中，考虑到制造出来的 光电转换装置的电特性，优选所述缓冲层中的锗浓度为比所述i层中的锗浓度更低的浓度。根据本专利技术，能够提供在光电转换层中具有微结晶锗硅并且电池 特性提高了的。附图说明图1是表示第一实施方式的光电转换装置的概要局部剖视图。图2是第一实施方式的光电转换装置中的光电转换层的放大剖视图。图3是表示等离子体CVD装置的一个实例的概要图。 图4是表示第一缓冲层的结晶性和短路电流密度的关系的图表。 图5是表示第一缓冲层的结晶性和开路电压的关系的图表。 图6是表示第一缓冲层的结晶性和形状因子的关系的图表。 图7是表示第一缓冲层的结晶性和电池效率的关系的图表。 图8是表示第二实施方式的光电转换装置的概要局部剖视图。 图9是表示第三实施方式的光电转换装置的概要局部剖视图。标号说明 1基板2第一透明电极 3光电转换层4 p层5 i层51本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换装置，具有基板和设在该基板上的光电转换层，其特征在于，　所述光电转换层具有：向半导体中添加了ｐ型杂质的ｐ层；向半导体中添加了ｎ型杂质的ｎ层；以及设于所述ｐ层和ｎ层之间的主要具有微结晶锗硅的ｉ层，　所述ｐ层和所述ｎ层中作为靠近所述基板一侧的层的基板侧杂质添加层与所述ｉ层之间具有缓冲层，该缓冲层主要具有微结晶硅或者微结晶锗硅，　该缓冲层在拉曼分光测定光谱中的结晶相的峰值强度Ｉｃ（１）相对非结晶相的峰值强度Ｉａ（１）的比值即拉曼峰值比Ｉｃ（１）／Ｉａ（１）在０．８以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴屋真之，坂井智嗣，佐竹宏次，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]