JPH10150209A

JPH10150209A - 光電変換素子

Info

Publication number: JPH10150209A
Application number: JP9242708A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Kariya; 俊光狩谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 1998-06-02
Anticipated expiration: 2017-09-08
Also published as: JP3679561B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光電変換素子の光電変換効率、開放電圧、短
絡光電流、低照度開放電圧、リーク電流といった特性を
向上し、また屋外暴露試験、機械的強度、長時間光照射
における耐久性を向上すること。さらに光電変換素子の
コストを大幅に低減すること。【解決手段】基板、下部導電層、第1のドープ層、i
層、第2のドープ層、及び上部導電層を有する光電変換
素子において、前記下部導電層表面が凹凸形状を有し、
前記i層が柱状結晶粒を含有し、該柱状結晶粒の長手方
向は前記基板の法線方向に対して傾いて配置しているこ
とを特徴とする光電変換素子とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は下部導電層の表面形
状、i層の結晶構造、及びドープ層の構造を改良した非
単結晶光電変換素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、非単結晶半導体のpin接合を
用いた光電変換素子の光電変換効率の向上と光劣化の改
善が研究されている。

【０００３】ドープ層中のドーパント濃度を高めること
により、ドープ層の活性化エネルギーが減少してpin接
合のビルトインポテンシャルが増大し、素子の開放電圧
を増大させることが知られている。

【０００４】また、i型半導体層に微結晶材料を用いる
ことにより光劣化を改善することが知られている。

【０００５】微結晶シリコン(μc-Si)を用いた太陽電池
では、IEEE WCPEC;1994 Hawaii p409 " INTRINSIC MICR
OCRYSTALLINE (μc-Si:H)- A PROMISSING NEW THIN FIL
M SOLAR CELL MATERIAL " , J.Meier,A.Shah）に見ら
れるようにVHF(70MHz)を用いたプラズマCVD法により光
電変換効率4.6%を得ており、該太陽電池は光劣化がまっ
たく見られないことが報告されている。さらには非晶質
シリコンと微結晶シリコンとの積層型太陽電池を作製
し、初期光電変換効率9.1%を得ている。

【０００６】また、基板乃至金属層と、半導体層との間
に透明導電層を設けることが知られている。これは、金
属層の元素が半導体層へ拡散あるいはマイグレーション
をおこし、光電変換素子がシャントすることを防止す
る。さらに、適度な抵抗を持つことにより、半導体層の
ピンホール等の欠陥によるショートを防止する。さら
に、その表面に凹凸を有することにより入射光及び反射
光の乱反射を増大し、半導体層内での光路長を延ばす。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
微結晶シリコン系材料を用いた太陽電池は、光電変換効
率が4.6%とまだ低く実用レベルではない。また、a-Si/
μc-Si型の積層型太陽電池においては初期光電変換効率
は9.1%が得られているが、光入射側のa-Si層の光劣化が
大きいという問題がある。さらにμc-Si層の膜厚が3.6
μmと厚いうえに堆積速度が1.2A/secと遅いため、層形
成時間が8時間程度必要となるため産業的に実用レベル
ではないという問題がある。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】基板、下部導電層、第1の
ドープ層、i層、第2のドープ層、及び上部導電層を有す
る光電変換素子において、前記下部導電層表面が凹凸形
状を有し、前記i層が柱状結晶粒を含有し、該柱状結晶
粒の長手方向は前記基板の法線方向に対して傾いて配置
していることを特徴とする光電変換素子とする。数値的
に規定すると、柱状結晶粒を通りその長手方向と平行な
直線Aと、第1のドープ層と前記i層の界面1と、第2のド
ープ層と該i層の界面2との最短距離を結ぶ直線のうちこ
の柱状結晶粒Aを通る直線Bとのなす角度が20度以下であ
る比率が該i層全体容積に対して70%以上とする。

【０００９】更に、前記第2のドープ層と前記上部導電
層との間に第3のドープ層、第2のi層、及び第4のドープ
層を有し、該第2のi層は非晶質シリコン系半導体を有
し、膜厚が0.1μm以上、0.4μm以下であることを特徴と
する請求項1記載の光電変換素子とする。

【００１０】前記第1の及び/又は第3のドープ層が微結
晶シリコン系半導体材料からなる層と非晶質シリコン系
半導体材料からなる層と積層構造をなし、かつ該微結晶
シリコン系半導体材料からなる層は前記i層と接するこ
とを特徴とする光電変換素子とする。

【００１１】本発明の光電変換素子によれば、光電変換
素子の光電変換効率、開放電圧、短絡光電流、低照度開
放電圧、リーク電流といった特性を向上できるものであ
る。また屋外暴露試験、機械的強度、長時間光照射にお
ける耐久性を向上できるものである。さらに光電変換素
子のコストを大幅に低減できるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図1aは本発明の光電変換素子の概
略的断面図であり、101は基板、102は反射層102aと透明
導電層102bの2つの層からなる下部導電層、103は非単結
晶シリコン系半導体材料からなる第1のドープ層、104は
微結晶シリコン系半導体材料からなり、i型の導電性を
有する層、105は非単結晶シリコン系半導体材料からな
り、第1のドープ層とは逆の導電性を有する層である。1
03-104-105の層構成によってp-i-n接合を形成し、光起
電力を発生する機能を有する。103、104、105をまとめ
て光起電力層とする。106は上部透明電極、107は集電電
極である。

【００１３】本発明の下部導電層102、ｉ層104、及び第
1のドープ層103は以下の特徴を有する。

【００１４】（1）柱状結晶粒の方向と機械的強度、
光電変換効率の関係を調べた。図12-bに示すように、あ
る柱状結晶粒Aを通りその長手方向と平行な直線Aと、第
1のドープ層と第1のi層の界面1と、第2のドープ層と第1
のi層の界面2との最短距離を結ぶ直線のうちこの柱状結
晶粒Aを通る直線Bとのなす角度Fの度数分布を調べた。
そして角度Fが20度以下である柱状結晶粒全体容積の第1
のi層全体容積に対する割合Kと、「ねじり試験」後の光
電変換効率の関係を調べたところ、図12のような結果と
なった。すなわちこの割合Kが70%以上であるとき、良好
な光電変換効率を呈し、割合Kが70%以下では開放電圧が
低下し、光電変換効率が低下してしまうことが分った。
なお、「ねじり試験」は、結晶系太陽電池のJIS C8917
A-10項に準拠した。条件は10cm ×10cmの面積に対して
高さh=5mmのねじりを50回繰り返した。

【００１５】（2）本発明の下部導電層102は、その表面
の数十ミクロン程度の長さにおける表面粗さRaが0.1μm
以上、1μm以下とする。すると、(表面粗さ)×(第1のi
層の屈折率)と可視光または赤外光の波長が同程度とな
り、光閉じ込め効果が発揮され光電変換素子の短絡光電
流が飛躍的に向上するものである。

【００１６】第１のi層内部で吸収しきれなかった長波
の光は下部導電層で反射され、再びi層内に進入する
が、光は下部導電層表面で散乱されるため、i層内部で
干渉を起こすことがなく、光を強く吸収する領域がな
く、光劣化をよりいっそう抑えることができる。また同
様に光をほとんど吸収しない領域がないので、開放電圧
を向上できるものである。

【００１７】表面荒さと光電変換効率の関係を調べた。
結果を図6に示す。上記表面荒さの範囲で優れた変換効
率を示す事が分かった。

【００１８】（3）数百オングストローム程度の微小領
域における下部導電層の表面の法線と、該基板主面の法
線のなす角度G（120）が15度以上、45度以下である領域
が全表面領域の80%以上とすることにより、第1のi層の
膜厚分布が小さく、膜厚が極端に薄い領域がほとんどな
いためにリーク電流が小さく、従って開放電圧が高くす
る事ができる。また光閉じ込め効果がさらに発揮される
ものである。

【００１９】下部導電層の微小領域に対する法線と基板
主面の法線のなす角度(角度G)の分布と、「ねじり試
験」後の太陽電池の光電変換特性の関係を調べた。角度
Gは図1に示されている。図7は上記角度Gと「ねじり試
験」後の光電変換効率の関係である。角度Gの割合が80%
以下ではシャント抵抗が低下(弱い短絡状態)して光電変
換効率が低下することが分った。

【００２０】（4）i層中で発生した光キャリアは内部電
界によって移動するが、該内部電界は第1のドープ層と
第2のドープ層との最短距離を結ぶ直線とほぼ平行であ
る。従って、本発明ではi層に含有される柱状結晶粒の
長手方向が第1のドープ層と第2のドープ層との最短距離
を結ぶ直線がほぼ平行とし、また該柱状結晶粒の長手方
向の長さが100オングストローム以上、0.3μm以下とす
ることにより、各結晶粒の間に存在する界面を通過する
機会が少なくなるので、フィルファクター、短絡電流が
向上するものである。

【００２１】また該界面をキャリアが通過する機会が少
なくなるので、キャリアの再結合速度を抑えることがで
きる。従って光劣化をよりいっそう抑制することができ
るものである。また柱状結晶粒の方向がほぼそろってい
るため、柱状結晶粒の界面準位が少ないものである。従
って、開放電圧を向上することができるものである。

【００２２】さらに単結晶シリコンに対して光の吸収係
数が高いものであり、非晶質シリコン系半導体材料に比
較して長波の光の吸収係数が高いものである。従って長
波の光(赤外光)まで有効に吸収されるので3μm程度の膜
厚でも十分な短絡電流が得られるものである。

【００２３】また柱状結晶粒間の領域は水素を含有する
良好な非晶質シリコン系半導体材料で占有されているの
で、光キャリアがこの領域でトラップされる確率はほと
んどない。

【００２４】また柱状結晶粒の長手方向は全体的にみて
基板主面の法線に対して10度以上、50度以下の角度を有
するものがほとんどであり、外的なねじりなどに緩和で
きるものである。従って、Roll-to-Roll法を実施する際
に長尺基板をロールに巻いても膜剥れを起こさないもの
である。そして膜剥がれを起こさないので曲面をなす基
板の上にも形成することができる。同様に平面状の基板
の上に形成した本発明の光電変換素子を湾曲させて使用
することも容易である。特に本発明の光電変換素子を太
陽電池として使用する場合、ビルの壁面などの湾曲した
平面にも使用できるものである。

【００２５】さらには上記のように短絡電流を向上でき
るので第1のi層をより薄膜化できるので、光劣化の向
上、生産性の向上、電力コストを削減することができ
る。

【００２６】(5)前記i層中に、非晶質シリコン系半導体
材料からなる微小領域が、該i層の全領域に対して50%以
下の容積比率で存在することを特徴とする。それゆえ、
第1のi層の全領域が微結晶シリコン系半導体材料からな
る光電変換素子よりも開放電圧を向上させることができ
る。

【００２７】また理由は不明だがリーク電流を低減でき
るので開放電圧をさらに上げることができるものであ
る。またさらに第1のi層の全領域が微結晶シリコン系半
導体材料からなる光電変換素子よりも外力に対する耐性
が向上したものである。非晶質系のSi-Siのネットワー
クの柔軟性は微結晶系Si-Siのそれよりも優れているた
め、第1のi層に含有される非晶質シリコン系半導体材料
からなる領域が外力の緩和に効くと考えられる。またさ
らに同様にして内部応力の緩和にも効くと考えられる。

【００２８】容積比率が50%以上では光劣化が大きくな
るため、a-Si/μc-Siなどのような構造を有する積層型
の素子構成とすることが望ましい。

【００２９】(６)図1bに示すようなスタックセルの場合
には、前述のpin接合103乃至105の上に第3のドープ層11
0、第2のi層111、第4のドープ層112を順次積層し、かつ
第2のi層111の膜厚が0.1μm以上、0.4μm以下であるこ
とを特徴とする。このように光入射側から順に、a-Siの
ように短波光の光の吸収係数が大きい半導体材料で第２
のｉ層を構成し、次にμc-Siのように長波光の光の吸収
係数が大きい半導体材料で第１のｉ層を構成することに
より、より広い波長域の光に対して分光感度を増加する
ことができる。

【００３０】またさらに、第1のi層がμc-Siからなる光
電変換素子よりも開放電圧を上げることができ、光電変
換効率を向上できる。またこのように分光感度の異なる
i層を連結することにより、μc-Siからなる第２のｉ層
をより薄膜化できるので光導電特性のフィルファクター
（曲線因子、ＦＦ）を良くすることができる。

【００３１】また本発明の第２のｉ層は膜厚が0.1μm以
上、0.4μm以下と薄いため、第２のｉ層にアモルファス
半導体を用いても光劣化を極力抑制することができるも
のである。

【００３２】またさらに、理由は明確ではないが、非晶
質シリコン系半導体材料からなる第2のｉ層を積層する
ことにより、光電変換素子のリーク電流を低減すること
ができる。従ってなおいっそう開放電圧を増加すること
ができるものである。

【００３３】特に本発明の光電変換素子を光センサー、
イメージセンサーとして使用する場合にはリーク電流の
低減は重要である。また本発明の光電変換素子を太陽電
池として使用する場合、低照度の照射光下においても高
い開放電圧を出力することができるので、例えば曇の日
や朝方、夕方などの時間帯でも発電効率が極端に落ちる
ことはない。

【００３４】また前述のように下部導電層は平面ではな
いため、第２のi層内部で光が干渉を起こすことがな
く、従って、光を強く吸収する領域がなく、光劣化をよ
りいっそう抑えることができる。また同様に光をほとん
ど吸収しない領域がないので、開放電圧を向上できるも
のである。

【００３５】(7)第1のi層の形成方法 i層104は30MHz以上、600MHz以下の周波数を有する電磁
波を用いたプラズマCVD法により、圧力が1mTorr以上、1
Torr以下、シリコン含有ガスと水素ガスを原料ガスとし
て使用し、水素ガスに対するシリコン含有ガスの割合が
0.5%以上、30%以下である条件で形成されたものである
ことを特徴とする。

【００３６】上記のような周波数を有する電磁波をプラ
ズマCVD法はRF(工業的には13.56MHzが使用されている)
プラズマCVD法よりも低圧でプラズマが生起できるた
め、気相中でのポリシランの発生をなくすことができ、
良質な微結晶シリコン系半導体材料を形成することがで
きる。

【００３７】また低圧でプラズマ生起できるので、プラ
ズマを拡大することができ、大面積の光電変換素子を製
造するのに非常に適している。またこれらの理由から堆
積速度を上げることができるので、スループットが上
り、工業的に有利である。またシリコンを含有するガス
を水素ガスで大量に希釈しているので、膜形成表面への
水素を含有するラジカルの供給が通常の非晶質シリコン
系半導体薄膜を形成する場合よりも多く、良質な微結晶
シリコン系半導体薄膜を形成することができる。

【００３８】またさらに、放電用の電極には通常、負の
セルフバイアスが発生するため高エネルギーの正のイオ
ン種が膜形成面に照射されるのを抑制することができ、
良質な微結晶シリコン系半導体薄膜を形成することがで
きる。

【００３９】また理由は不明だがこのような方法を用い
ることで本発明のような微結晶構造を再現性よく形成す
ることができる。またRFプラズマCVD法よりもガスの分
解効率が良いので、ガス利用効率が優れており、工業的
に有利である。

【００４０】（8）第2のi層の形成方法第2のi層の材料としては、非晶質シリコン系半導体材
料、例えばa-Si、a-SiC、a-SiOなどが挙げられる。特に
a-Siが優れている。また、i層をより真性にするためにB
などを添加してもよい。未結合手を補償するためのH、C
l、F原子の濃度は0.1%以上、10%以下であることが望ま
しい。この層を形成するには通常プラズマCVD法が用い
られる。中でもRFプラズマCVD法が好ましい。堆積速度
は1A/sec以上、20A/sec以下、形成温度は150℃以上、35
0℃以下、圧力は0.1Torr以上、5Torr以下であることが
望ましい。特に微結晶構造のドープ層を形成する際には
シリコン含有ガスと水素ガスを原料ガスとして使用し、
水素ガスに対するシリコン含有ガスの割合が2%以上、50
%以下である条件で形成することが望ましい。

【００４１】(9) 前記第1のドープ層103、第2のドープ
層105、第3のドープ層110、第4のドープ層112のうち少
なくともひとつの層は微結晶シリコン系半導体材料から
なることを特徴とする。

【００４２】ドープ層に微結晶シリコン系半導体材料を
用いると該層のキャリア密度を上げられるため、光電変
換素子の開放電圧が向上するものである。さらには、微
結晶シリコン系半導体材料は可視光領域での吸収係数が
非晶質シリコン系半導体材料のそれよりも小さいため、
光入射側の窓層として用いた場合、短絡電流が増加する
ものである。

【００４３】またさらには第1のドープ層103、第2のド
ープ層105に微結晶シリコン系半導体材料を用いる場合
は第1のi層104との界面において急激な変化がないので
界面準位が少なく、光導電特性のフィルファクターが向
上するものである。

【００４４】(10) 図5のように、第1のドープ層を下部
導電層側の非晶質シリコン系半導体材料からなる層(503
a)と、第1のi層側の微結晶シリコン系半導体材料からな
る層(503b)との積層構造にすることが好ましい。第3の
ドープ層を同様の構成としてもよい。このようにドープ
層を積層構造にすることによって光電変換素子のフィル
ファクターを改善することができる。

【００４５】（11）本発明の透明導電層の形成方法酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、ITO、硫化亜鉛の
中から選ばれた材料で構成される。しかし、プラズマ耐
性の高さ、表面形状の制御のしやすさ、コストの面から
酸化亜鉛または酸化錫が望ましい。

【００４６】堆積速度の高いDCマグネトロンスパッタリ
ング法を用い、通常10(Å/sec)以上、200(Å/sec)以下
の堆積速度で形成する。また100℃以上500℃以下の温度
で形成することが重要である。特に150℃以上400℃以下
の温度が好適である。このような堆積速度、形成温度に
おいて本発明のような断面形状を有する透明導電層を得
ることができ、500nm以上の光で透過率が90%以上とな
る。また凹凸を形成するために、上記の方法で層を形成
した後に、HNO3、HF、HCl、H2SO4などの酸性溶液を用い
て基板表面を適度にエッチングしてもよい。

【００４７】以下その他の構成要素を説明する。

【００４８】(基板)基板101としては、金属、樹脂、ガ
ラス、セラミクス、半導体バルク等が用いられる。その
表面には微細な凹凸を有していてもよい。また、長尺の
形状とすることによって連続成膜に対応させることが出
来る。特にステンレス、ポリイミド等は可撓性を有する
ため好適である。

【００４９】(反射層）反射層１０２ａは電極としての
役割と、基板にまで到達した光を反射して半導体層で再
利用させる反射層としての役割がある。Al、Cu、Ag、Au
などを蒸着、スパッタ、めっき、印刷等の方法で形成す
る。

【００５０】その表面に凹凸を有することにより反射光
の半導体層内での光路長を延ばし、短絡電流を増大させ
る作用がある。

【００５１】基板が導電性を有する場合には反射層は形
成しなくてもよい。

【００５２】（上部透明電極）上部透明電極106はその
膜厚を適当に設定することにより反射防止膜の役割をか
ねることが出来る。

【００５３】透明電極106はITO、ZnO、InO3等の材料
を、蒸着、CVD、スプレー、スピンオン、浸漬などの方
法を用いて形成される。これらの化合物に導電率を変化
させる物質を含有してもよい。

【００５４】（集電電極）集電電極107は集電効率を向
上させるために設けられる。その形成方法として、マス
クを用いてスパッタによって電極パターンの金属を形成
する方法や、導電性ペーストあるいは半田ペーストを印
刷する方法、金属線を導電性ペーストで固着する方法な
どがある。銅ワイヤを用いた例を図3に示す。細い銅ワ
イヤの周囲に銀クラッド層を形成する。この層は銅ワイ
ヤとの接触抵抗を低減する機能を有する。さらに銀クラ
ッド層の周囲にアクリル樹脂をバインダーとしたカーボ
ンペーストの層を形成する。この層は上部透明電極との
密着性を維持する機能を有しかつ銀クラッド層との接触
抵抗を低減する機能を有する。また銀クラッド層中の銀
が光起電力層中に拡散することを防止する機能を有す
る。

【００５５】さらに電力取り出しのためのバスバー等が
図13のように形成される。素子の表面に複数の集電電極
が交差することなく配置され、その一端を108のバスバ
ーと電気的に接触させる。108のバスバーは107の上に形
成され、Cu板などの導電率のよい金属材料を用いる。ま
たバスバーと上部透明電極との間には絶縁性の両面テー
プを配して上部透明電極と密着させる。

【００５６】図4は本発明の光電変換素子をモジュール
化する一例を示したものである。図4のように複数の光
電変換素子を直列化し、各光電変換素子とは並列に406
のバイパスダイオードを接続したもので、ひとつの光電
変換素子が影となった場合でも他の光電変換素子から発
生する全電圧がこの光電変換素子に印加されることはな
い。また本発明の光電変換モジュールは図4のように各
部材を配した後フッ素樹脂と支持基板によって封止する
ので水蒸気の侵入を抑制することができる。

【００５７】

【実施例】以下に光電変換素子として太陽電池を例に挙
げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定
されるものではない。

【００５８】(実施例1)p-i-n接合をひとつ有する図1aの
太陽電池を作製した。具体的には、基板ステンレス(SU
S430 10×10cm2 厚さ0.2mm) / 反射層 Ag / 透明導電層
ZnO / 第1のドープ層 a-Si:H:P / 第1のi層 μc-Si:H
/ 第2のドープ層 μc-Si:H:B / 上部透明電極 ITO / 集
電電極 Cuワイヤー/Ag/C (第3図)の材料で構成された太
陽電池を作製した。

【００５９】ここで反射層、透明導電層は図8の装置を
用いてスパッタリング法で形成し、光起電力層は図9の
装置を用いて形成し、第1のi層は周波数500MHzの高周波
を用いたプラズマCVD法で、ドープ層はRFプラズマCVD法
で形成し、上部透明電極層はスパッタリング法で形成し
た。

【００６０】以下にスパッタリング法を用いた下部導電
層、反射層、透明導電層の形成手順を述べる。図8はス
パッタエッチングとDCマグネトロンスパッタリング法を
実施できる装置で、801は円筒形の堆積室、802は基板ホ
ルダー、803は基板、804はヒーター、805はマッチング
ボックス、806はRF電源、807は反射層形成用の金属ター
ゲット、808は透明導電層形成用のターゲット、810、81
1はDC電源、813、814はシャッター、816は排気管、817
はガス導入管、818は回転軸、819はプラズマである。こ
の他に、不図示ではあるがガス導入管817に接続された
ガス供給装置と、排気管816に接続された真空ポンプが
ある。821は排気方向を示す矢印である。まず、酸洗
浄、有機洗浄された基板803を円板状の基板ホルダーに
取り付け、この円板状基板ホルダーの中心軸である回転
軸818を回転させる。不図示の油拡散ポンプ/ローターリ
ーポンプを用いて堆積室内部を5×10E-6Torrまで真空排
気し、ガス導入管からArを導入し、806のRF電源からRF
電力を堆積室内部に導入し、Arプラズマを生起する。80
5のマッチング回路を調整して、反射電力が最小になる
ようにする。この際、基板はスパッタエッチング(逆ス
パッタ)され、さらに清浄な表面になる。次に、反射層
の形成温度になるようにヒーターを設定し、所定の温度
になったら、810のDC電源を入れ、Arプラズマ819を生起
し、シャッター813を開け、反射層が所定の膜厚だけ形
成されたら、シャッターを閉じ、DC電源を切る。次に、
透明導電層の形成温度になるようにヒーターを設定し、
所定の温度になったら、811のDC電源を入れ、Arプラズ
マを生起し、シャッター814を開け、透明導電層が所定
の膜厚だけ形成されたら、シャッターを閉じ、DC電源を
切る。

【００６１】図9はプラズマCVD法を実施することのでき
る装置で、901は反応室、902は下部導電層が形成された
基板、903はヒーター、904はコンダクタンスバルブ、90
8は高周波電極、909はマッチング回路を内蔵する高周波
電源(500MHz)、910はプラズマ、911はシャッター、914
は排気管、915はガス導入管である。913は排気方向、91
6はガス導入方向を示すものである。図には示していな
いが、油拡散ポンプ/ローターリーポンプなどの真空ポ
ンプが図の排気管に接続され、ガス導入装置が図のガス
導入管に接続されている。プラズマCVD装置は以上で構
成される。

【００６２】このプラズマCVD装置を用いて、実際の層
形成を行なうには、以下の手順でおこなう。まず、下部
導電層を形成した基板902を反応室901内部のヒーター90
3に取り付け、反応室内部の圧力が1×10E-4Torr以下に
なるように油拡散ポンプ/ローターリーポンプなどの真
空ポンプで排気する。圧力が1×10E-4Torr以下になった
らH2、Heなどのガスをガス導入管915から反応室に導入
し、ヒーターを入れ、基板902が所望の温度になるよう
に設定する。基板の温度が安定したところで、ガス導入
管から原料ガスを導入し、高周波電源909を入れ、高周
波電極908から高周波電力を反応室内部に導入する。プ
ラズマ910が生起したところで所望の圧力になるように
コンダクタンスバルブ904を調整する。その際、マッチ
ング回路を調整し、反射電力が最小にするのがよい。次
に、シャッター911を開け、所望の膜厚を有する層が形
成されたところでシャッターを閉じ、高周波電力の導
入、原料ガスの導入を止め、次の層を形成する準備をす
る。この装置でRFプラズマCVD法を行なうには上記の高
周波電源909の代わりにRF電源(13.56MHz)を接続し、RF
電力を導入してプラズマを生起すればよい。

【００６３】具体的な条件を表1に示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】図13に示すように、上部透明電極（ITO）
まで形成した基板の一辺に絶縁性両面テープを貼り、図
3に示すCuワイヤー、Agクラッド層、カーボンペースト
からなる集電電極の一端を該両面テープに固着し、更に
該集電電極の上から該両面テープにバスバーを固着し、
全体を加熱してカーボンペーストを融着させ、集電電極
とバスバーを固定した。

【００６６】この太陽電池(実1)と同じものを数枚作製
した。そのひとつの断面形状を透過型電子顕微鏡(TEM)
で観察したところ第1のi層は第1図な柱状結晶粒の長手
方向は前記基板の法線方向に対して傾いて配置している
構造のが形成されていることが分った。また下部導電層
(透明導電層及び反射層)の表面粗さRaを測定したとこ
ろ、長さ50μmあたりの平均は0.32μmであることが分っ
た。また角度G(下部導電層の微小領域の法線と基板主面
の法線がなす角度)が15度以上、45度以下である割合を
計数したところ91%であった。また角度Fが20度以下であ
る柱状結晶粒全体容積のi層全体容積に対する割合Kは90
%だった。

【００６７】(比較例1)下部導電層として、透明導電層
は設けずに通常のスパッタリング法を用いてほぼ平面状
のAgのみを形成し、図2の断面形状を有する太陽電池を
作製した。また第1のi層はRFプラズマCVD法を用いて表1
bに示す条件で形成した。それ以外は実施例1と同様な太
陽電池(図2の光電変換素子)を作製した。

【００６８】形成条件を表２に示す。

【００６９】

【表２】

【００７０】この太陽電池(比1)と同じものを数枚作製
した。そのひとつの断面形状を透過型電子顕微鏡(TEM)
で観察したところ第1のi層は第2図のように柱状微結晶
シリコンが形成されていることが分った。また下部導電
層の表面粗さRaを測定したところ、長さ50μmあたりの
平均は0.02μmであることが分った。

【００７１】まず、実施例1の太陽電池(実1)と比較例1
(比1)の太陽電池の初期特性(光導電特性、リーク電流、
低照度開放電圧)を測定した。

【００７２】ソーラーシュミレーター(AM1.5 100mW/cm2
表面温度25℃)を用いて光電変換効率、開放電圧、短絡
光電流を測定したところ、本発明の光電変換素子がそれ
ぞれ1.29倍、1.04倍、1.23倍優れていた。

【００７３】次に、照度500ルクス程度の蛍光灯下(低照
度)における開放電圧を測定したところ、(実1)の太陽電
池のほうが(比1)のものよりも1.2倍優れていることが分
った。暗所において逆バイアスを印加し、リーク電流を
測定したところ、本発明の太陽電池(実1)のリーク電流
は比較例1(比1)の約8分の1程度と小さく優れていること
が分った。

【００７４】次に(実1)、(比1)の太陽電池の光照射試験
を行なった。上記のシュミレーター(AM1.5 100mW/cm2
表面温度50℃)に1000時間暴露させところ、ともに試験
後の外観不良は見いだされなかった。

【００７５】光照射試験後の光電変換効率、開放電圧、
短絡光電流、低照度の開放電圧、リーク電流を測定した
ところ、低照度の開放電圧、リーク電流の試験前後での
低下に差が見られた。

【００７６】試験前後における低照度の開放電圧比 (試
験後の低照度開放電圧 / 試験前の低照度開放電圧)は
(実1)では0.95、(比1)では0.92であった。さらに試験前
後におけるリーク電流の比 (試験後のリーク電流 / 試
験前のリーク電流)は(実1)では1.2、(比1)では2.2であ
った。

【００７７】以上のように本発明の光電変換素子は従来
の光電変換素子に対して優れていることが分った。

【００７８】さらに前述の「ねじり試験」を行った。二
つの太陽電池には試験後の外観不良は見いだされなかっ
た。

【００７９】ねじり試験後の光電変換効率、開放電圧、
短絡光電流、低照度の開放電圧、リーク電流を測定した
ところ、光電変換効率、開放電圧、低照度の開放電圧、
リーク電流の試験前後での低下に差が見られた。

【００８０】試験前後における光電変換効率の比 (試験
後の光電変換効率 / 試験前の光電変換効率)は(実1)で
は0.98、(比1)では0.70であった。試験前後における開
放電圧の比 (試験後の開放電圧 / 試験前の開放電圧)は
(実1)では0.99、(比1)では0.84であった。

【００８１】また試験前後における低照度の開放電圧比
(試験後の低照度開放電圧 / 試験前の低照度開放電圧)
は(実1)では0.96、(比1)では0.87であった。

【００８２】さらに試験前後におけるリーク電流の比
(試験後のリーク電流 / 試験前のリーク電流)は(実1)で
は1.1、(比1)では3.1であった。

【００８３】以上のように本発明の光電変換素子は従来
の光電変換素子に対して優れていることが分った。

【００８４】同様に結晶系太陽電池関連のJIS C 8917に
記載の降ひょう試験を行なった。氷球の直径は25mm、終
速度23m/secの条件で10回、万遍なく落下させた。試験
後上記と同様な評価を行なったところ(実1)の太陽電池
は同様に(比1)の太陽電池よりも優れていることが分っ
た。

【００８５】(実施例2)他の実施形態の例として、図1-b
の太陽電池を作製した。具体的には、基板ステンレス
(SUS430 10×10cm2 厚さ0.2mm) / 反射層 Al / 透明導
電層 ZnO / 第1のドープ層 a-Si:H:P / 第1のi層 μc-S
i:H / 第2のドープ層 μc-Si:H:B / 第3のドープ層 a-S
i:H:P / 第2のi層 a-Si:H / 第4のドープ層 μc-Si:H:B
/上部透明電極 ITO / 集電電極 Cuワイヤー/Ag/C の材
料で構成された太陽電池(実2)をいくつか作製した。

【００８６】形成条件を表３に示す。

【００８７】

【表３】

【００８８】この太陽電池の断面をTEMで観察したとこ
ろ、第1のi層は図1-bのような微結晶構造になっている
ことが分かった。また下部導電層(透明導電層/反射層)
の表面粗さRaを測定したところ、長さ50μmあたりの平
均は0.29μmであることが分った。また角度G(下部導電
層の微小領域の法線と基板主面の法線がなす角度)が15
度以上、45度以下である割合を計数したところ93%であ
った。また角度Fが20度以下である柱状結晶粒全体容積
の第1のi層全体容積に対する割合Kは94%だった。

【００８９】(比較例2)図2のような構成を有する比較例
1(表1b)の太陽電池において第2のドープ層と上部透明電
極の間に実施例2と同様な第3のドープ層、第2のi層、第
4のドープ層を積層し、光電変換素子(比2)をいくつか作
製した。この太陽電池の断面をTEMで観察したところ、
第1のi層は図2のような微結晶構造になっていることが
分かった。実施例1と同様な測定、および試験を行なっ
たところ、(実2)の太陽電池は(比2)の太陽電池よりも優
れていることが分った。

【００９０】(実施例3)基板には長尺シートを用い、生
産性の高いRoll-to-Roll方式で反射層、透明導電層を順
次形成した。さらに、光起電力層、上部透明電極を形成
する際にもRoll-to-Roll方式を採用した。以下にその詳
細を説明する。

【００９１】図10の装置1000は可とう性(柔軟性)を有す
る長尺シート状の基板1001の表面上にいくつかの薄膜を
真空中で連続的に形成することのできる薄膜形成装置で
ある。1001はステンレスなどの可とう性を有する長尺基
板、1008はこの基板をロール状に巻きつけた送り出しロ
ール、1009は該基板を巻き取る巻き取りロール、1002は
送り出しロールを内部に固定することのできる真空容器
で、配管1018を介してロータリーポンプなどの真空ポン
プ1016が接続されている。同様に巻き取りロール1009は
真空容器1007に固定され、真空ポンプが接続されてい
る。

【００９２】真空容器1002と1007の間にはガスゲート10
21と呼ばれる基板の通路と、DCマグネトロンスパッタリ
ング法によって所望の薄膜を形成する真空容器1003、10
04、1005、1006が図10のように接続されている。ガスゲ
ート1021には図のようにガス導入管1010を接続してAr等
の掃気用ガス1011を流入させ、異なる種類の薄膜を形成
する真空容器の間でガスの相互拡散が起こらないように
することができる。そのため良好な接合を形成できるも
のである。ガスゲートは各真空容器の間に接続されてい
るが連続する真空容器で同じ薄膜を形成する場合にはガ
スゲートをその間に具備する必要はない。

【００９３】真空容器1003、1004、1005、1006には配管
1019を通して拡散ポンプ1017が接続され、さらに配管を
通してロータリーポンプなどの真空ポンプが接続されて
いる。さらに真空容器1003、1004、1005、1006の内部に
は基板を加熱するヒーター1014、所望の薄膜を形成する
ためのターゲット1023、磁石を内蔵した電極1013、スパ
ッタリング用のガス1022を導入するためのガス導入管10
20が具備されている。また各電極にはDC電源1012が接続
されている。

【００９４】以下にこの装置の使用方法を述べる。まず
ステンレスなどの可とう性を有する長尺基板を巻いた送
り出しロール1008を真空容器1002内に固定し、基板先端
を各ガスゲート、真空容器1003、1004、1005、1006を通
して真空容器1007内部に固定された巻き取りロール1009
に巻き付ける。

【００９５】各真空ポンプを起動し各真空容器の内圧が
数mTorrになるまで真空排気する。ガス導入管1010からA
rガスを、1020からは所望のガスを導入し、各ヒーター
電源を入れ、基板を矢印1024の方向に搬送する。基板の
温度が一定になったところで各DC電源を入れ、真空容器
1003、1004、1005、1006の中でプラズマ1015を生起し、
所望の薄膜を形成する。

【００９６】基板の終端部にさしかかったら搬送を止
め、各DC電源、各ヒーター電源を切り、基板を冷却す
る。基板の温度が室温程度になったら各真空容器をリー
クし、巻き取りロールを取りだす。

【００９７】厚さ0.15mmのステンレス基板(SUS430)を使
用し、上記の方法で、表3に示す条件で反射層、透明導
電層を連続的に形成した。この下部導電層(透明導電層/
反射層)の断面形状をSEMで観察したところ、図1のよう
な形状をなしていることが分った。また長さ50μmあた
りの平均表面粗さRaは0.35μmであった。また角度Gが15
度以上、45度以下である割合を計数したところ90%であ
った。

【００９８】次にRoll-to-Roll方式を用いて透明導電層
の上に光起電力層を形成する装置を詳細に説明する。図
11の装置は長尺基板上に6層からなる光起電力層を連続
的に形成する装置であり、一部の真空容器は図から省略
した。1101は下部導電層を形成した長尺基板、1108はこ
の基板をロール状に巻きつけた送り出しロール、1109は
該基板を巻き取る巻き取りロール、1102は送り出しロー
ルを内部に固定することのできる真空容器で、配管1118
を介してロータリーポンプなどの真空ポンプ1116が接続
されている。同様に巻き取りロール1109は真空容器1107
に固定され、真空ポンプが接続されている。真空容器11
02と1107の間には、所望の薄膜を形成する真空容器1103
-a、1104、1103-b(不図示)、1103-c(不図示)、1103-d、
1103-eが順次配置され、各真空容器の間にガスゲート11
21が接続されている。各ガスゲート1121には図のように
ガス導入管1110を接続してAr、H2、He等の掃気用ガス11
11を流入させ、異なる種類の薄膜を形成する真空容器の
間でガスの相互拡散が起こらないようにすることができ
る。このため該p-i-n接合は非常に良好なものである。
連続する真空容器で同じ薄膜を形成する場合にはガスゲ
ートをその間に具備する必要はない。

【００９９】真空容器1103-a、1103-b、1103-c、1103-
d、1103-eにおいてはRFプラズマCVD法(電源周波数 13.5
6MHz)を実施することができる。該真空容器には配管111
8を通してロータリーポンプとガス導入管1120が接続さ
れ、内部にはヒーター1114とRF電極1113が固定されてい
る。該RF電極にはRF電源1112が接続されている。また、
真空容器1104においては高周波プラズマCVD法(電源周波
数 150MHz)を実施することができる。該真空容器には配
管1119を通して拡散ポンプ1117が接続され、さらに配管
を通してロータリーポンプなどの真空ポンプが接続され
ている。さらにガス導入管が接続され、内部にはヒータ
ー1127と高周波電極1126が固定されている。該高周波電
極には高周波電源1125(周波数 150MHz)が接続されてい
る。

【０１００】以下にこの装置の使用方法を述べる。まず
下部導電層まで形成された上記のステンレス基板を巻い
た送り出しロール1108を真空容器1102内に固定し、基板
先端を各ガスゲート、各真空容器を通して真空容器1107
内部に固定された巻き取りロール1109に巻き付ける。各
真空ポンプを起動し各真空容器の内圧が数mTorrになる
まで真空排気する。ガス導入管1110からH2ガスを、ガス
導入管1120からは光起電力層形成用のガスを導入し、各
ヒーター電源を入れ、基板を矢印1124の方向に搬送す
る。基板の温度が一定になったところで各RF電源、高周
波電源を入れ、マッチングを調整して各真空容器内部に
プラズマ1115を生起し、所望の薄膜を形成する。基板の
終端部にさしかかたら搬送を止め、各DC電源、各マイク
ロ波電源、DC電源および各ヒーター電源を切り、基板を
冷却する。基板の温度が室温程度になったら各真空容器
をリークし、巻き取りロールを取りだす。上記のような
方法を用いて表3に示す条件で、第1のドープ層 a-Si:H:
P / 第1のi層 μc-Si:H / 第2のドープ層 μc-Si:H:B /
第3のドープ層 a-Si:H:P / 第2のi層 a-Si:H / 第4の
ドープ層 μc-Si:H:B を形成した。

【０１０１】取りだしたロール状の太陽電池を図10の装
置を使用して連続的に上部透明電極(ITO)を形成した。
その際、真空容器1006内部のターゲットをITOにし、真
空容器1003、1004、1005ではプラズマを生起せず、真空
容器1006のみでITOからなる上部透明電極を第4のドープ
層上に形成した。各層の形成条件は表４に示した。

【０１０２】

【表４】

【０１０３】取りだしたロール状の太陽電池を30×30cm
2の大きさに切り、次に図1-aのように実施例1と同様な
集電電極とバスバーを取り付け、図4のように4つの太陽
電池を直列化し、各太陽電池とは並列にバイパスダイオ
ードを接続した。次に、厚さ0.3mmの支持基板の上にEV
A、ナイロン樹脂、EVA、ガラス不織布、直列化した太陽
電池、ガラス不織布、EVA、ガラス不織布、EVA、ガラス
不織布、フッ素樹脂を重ねあわせて加熱真空封止(ラミ
ネーション)した。

【０１０４】上記のように作製した35×130cm2の大きさ
の太陽電池モジュール(実3)を実施例1と同様な測定およ
び試験を行なったところ、初期特性、ねじり試験、降ひ
ょう試験のいずれの場合にも(実1)の太陽電池よりもさ
らに優れた特性であった。また該太陽電池モジュール
(実3)を屋外に3カ月放置し、屋外暴露試験を行なった。
その外観変化はほとんど見られず、光電変換効率の低下
は5%程度であった。

【０１０５】以上のように本発明の光電変換モジュール
は優れた特性を有するものであることが分った。

【０１０６】(実施例4)実施例1において第1のi層の膜厚
を2μmとする以外は実施例1と同様な太陽電池(実4)を作
製した。断面をTEMで観察したところ第1のi層の構造は
図１のようになっていることが分かった。実施例1と同
様な測定、および試験を行なったところ、(実4)の太陽
電池は(実1)の太陽電池と同様に優れていることが分っ
た。

【０１０７】(実施例5)他の実施形態の例として、下部
導電層が単一層からなる太陽電池を作製した。該下部導
電層は膜厚0.5μmの銀の層からなり、スパッタリング法
で形成され、形成温度を350℃にすることによって該層
の表面形状を凹凸化(テクスチャー化)した。断面を観察
して角度G(下部導電層の微小領域の法線と基板主面の法
線がなす角度)が15度以上、45度以下である割合を計数
したところ91%であった。実施例１と同じ光起電力層と
上部透明電極、集電電極を該下部導電層上に形成し、図
１の太陽電池(実5)をいくつか作製した。実施例1と同様
な測定、および試験を行なったところ、(実5)の太陽電
池は(実1)の太陽電池と同様に優れていることが分っ
た。

【０１０８】(実施例6)他の実施形態の例として、第1の
ドープ層を a-Si:H:P/μc-Si:H:Pからなる積層構造とし
た図5の光起電力層を有する図1-bの太陽電池を作製し
た。実施例2において第1のドープ層を a-Si:H:P/μc-S
i:H:P とする以外は実施例2と同様な太陽電池(実6)を作
製した。実施例1と同様な測定、および試験を行なった
ところ、(実4)の太陽電池は(実2)の太陽電池と同様に優
れていることが分った。

【０１０９】

【発明の効果】本発明の光電変換素子によれば、光電変
換素子の光電変換効率、開放電圧、短絡光電流、低照度
開放電圧、リーク電流といった特性を向上できるもので
ある。また屋外暴露試験、機械的強度、長時間光照射に
おける耐久性を向上できるものである。さらに光電変換
素子のコストを大幅に低減できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】下部導電層及びi層に特徴を有する本発明の光
電変換素子

【図２】従来の光電変換素子

【図３】集電電極の一例

【図４】本発明の光電変換素子のモジュール化の一例

【図５】第1のドープ層に特徴を有する本発明の光電変
換素子

【図６】下部導電層の表面荒さと光電変換効率の関係

【図７】図1aで定義される角度Gが15度以上45度以下で
ある割合と光電変換効率の関係

【図８】本発明の光電変換素子の下部導電層、上部透明
電極を形成する装置

【図９】本発明の光電変換素子の光起電力層を形成する
装置

【図１０】本発明の光電変換素子の下部導電層、上部透
明電極を連続的に形成する装置

【図１１】本発明の光電変換素子の光起電力層を連続的
に形成する装置

【図１２】ａは図12bで定義される角度Fが0度以上20度
以下である割合と光電変換効率との関係ｂは角度Fを定
義する図

【図１３】本発明の光電変換素子にバスバーを設けた例

【符号の説明】

１０１基板１０２下部導電層１０２ａ反射層１０２ｂ透明導電層１０３第１のドープ層１０４第１のｉ層１０５第２のドープ層１０６上部透明電極１０７集電電極１０８バスバー１０９両面テープ１１０第３のドープ層１１１第２のｉ層１１２第４のドープ層１２０角度Ｇ２０１基板２０２下部導電層２０３第１のドープ層２０４第１のｉ層２０５第２のドープ層２０６上部透明電極２０７集電電極３０１銅ワイヤ３０２銀クラッド層３０３カーボンペースト層３０６上部透明電極の表面３０７集電電極４０１支持基板４０２，４０４，４０９，４１１ＥＶＡ４０３ナイロン樹脂４０５，４０８，４１０，４１２ガラス不織布４０６バイパスダイオード４０７光電変換素子４１３フッ素樹脂４１４バスバー５０３ａ第１のドープ層ａ５０３ｂ第１のドープ層ｂ５０４第１のｉ層５０５第２のドープ層５０６第３のドープ層５０７第２のｉ層５０８第４のドープ層８０１堆積室８０２基板ホルダー８０３基板８０４ヒーター８０５マッチングボックス８０６ＲＦ電源８０７反射層用のターゲット８０８透明導電層用のターゲット８１０，８１１ＤＣ電源８１３，８１４シャッター８１６排気管８１７ガス導入管８１８回転軸８１９プラズマ９０１反応室９０２下部導電層を形成した基板９０３ヒーター９０４コンダクタンスバルブ９０８高周波電極９０９高周波電源９１０プラズマ９１１シャッター９１３排気方向９１４排気管９１５ガス導入管９１６ガス導入方向１００１長尺基板１００２，１００３，１００４，１００５，１００６，
１００７真空容器１００８送り出しロール１００９巻き取りロール１０１０ガス導入管１０１１掃気用ガス１０１２ＤＣ電源１０１３電極１０１４ヒーター１０１５プラズマ１０１６真空ポンプ１０１７拡散ポンプ１０１８，１０１９排気管１０２０ガス導入管１０２１ガスゲート１０２２ガス１０２３ターゲット１０２４基板搬送方向１１０１下部導電層を形成した長尺基板１１０２，１１０３−ａ，１１０３−ｂ，１１０３−
ｃ，１１０３−ｄ，１１０３−ｅ，１１０３−ｆ，１１
０４，１１０７真空容器１１０８送り出しロール１１０９巻き取りロール１１１０掃気ガス導入管１１１１掃気用ガス１１１２ＲＦ電源１１１３ＲＦ電極１１１４ヒーター１１１５プラズマ１１１６真空ポンプ１１１７拡散ポンプ１１１８，１１１９排気管１１２０ガス導入管１１２１ガスゲート１１２２ガス１１２４基板搬送方向１１２５高周波電源１１２６高周波電極１１２７ヒーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板、下部導電層、第1のドープ層、i
層、第2のドープ層、及び上部導電層を有する光電変換
素子において、前記下部導電層表面が凹凸形状を有し、
前記i層が柱状結晶粒を含有し、該柱状結晶粒の長手方
向は前記基板の法線方向に対して傾いて配置しているこ
とを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】前記柱状結晶粒を通りその長手方向と平
行な直線Aと、第1のドープ層と前記i層の界面1と、第2
のドープ層と該i層の界面2との最短距離を結ぶ直線のう
ちこの柱状結晶粒Aを通る直線Bとのなす角度が20度以下
である比率が該i層全体容積に対して70%以上であること
を特徴とする光電変換素子。
【請求項３】基板と半導体層との間に位置する下部導
電層の、数十μm程度の長さにおける表面粗さRaが0.1μ
m以上、1μm以下であることを特徴とする請求項1記載の
光電変換素子。
【請求項４】前記下部導電層の微小領域における該下
部導電層の表面の法線方向が、該基板の主面の法線に対
して15度以上45度以下である領域が全表面領域の80%以
上であることを特徴とする請求項1記載の光電変換素
子。
【請求項５】前記柱状結晶粒の長手方向の長さが100
オングストローム以上、0.3μm以下であることを特徴と
する請求項1記載の光電変換素子。
【請求項６】前記i層の膜厚は0.3μm以上、3μm以下
であることを特徴とする請求項1記載の光電変換素子。
【請求項７】前記i層中に、非晶質シリコン系半導体
材料からなる微小領域が、該i層の全領域に対して50%以
下の容積比率で存在することを特徴とする請求項1記載
の光電変換素子。
【請求項８】前記i層は30MHz以上、600MHz以下の周波
数を有する電磁波を用いたプラズマCVD法により、圧力
が1mTorr以上、1Torr以下、シリコン含有ガスと水素ガ
スを原料ガスとして使用し、水素ガスに対するシリコン
含有ガスの割合が0.5%以上、30%以下である条件で形成
されたものであることを特徴とする請求項1記載の光電
変換素子。
【請求項９】前記第2のドープ層と前記上部導電層と
の間に第3のドープ層、第2のi層、及び第4のドープ層を
有し、該第2のi層は非晶質シリコン系半導体を有し、膜
厚が0.1μm以上、0.4μm以下であることを特徴とする請
求項1記載の光電変換素子。
【請求項１０】少なくともひとつのドープ層は微結晶
シリコン系半導体材料を有することを特徴とする請求項
9記載の光電変換素子。
【請求項１１】前記第1の及び/又は第3のドープ層が
微結晶シリコン系半導体材料からなる層と非晶質シリコ
ン系半導体材料からなる層と積層構造をなし、かつ該微
結晶シリコン系半導体材料からなる層は前記i層と接す
ることを特徴とする光電変換素子。
【請求項１２】前記基板は帯状の長尺基板であること
を特徴とする請求項1記載の光電変換素子。