光能转换装置的制作方法

专利名称：光能转换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光能转换装置及其制备方法。更具体地说，涉及光能转换装置及其制备方法，根据上述装置和方法，能够减小装置的厚度，提高转换效率，使得该装置能够应用于太阳能电池或光电传感器。
背景技术：
作为将预定能源转换为电能并且获取所转换的电能的技术，通常采用热能发电和核能发电。在热能发电中，燃烧矿物燃料例如煤或石油来产生能量，此能量通过机械能转换为电能。在核能电站，使用核燃料来产生核裂变，并且将如此产生的核能转换为电能。
然而，在热能发电中，由于燃烧矿物燃料产生的二氧化碳，存在像全球变暖的问题。另一方面，核能发电永远伴随着例如核裂变反应中辐射的放射性污染环境的问题，并且影响人类的健康。
也就是说，如果将通过采用上述发电技术来得到电能，那么就伴随着对环境的影响，持续依赖矿物燃料和核能的结果也会引起严重的问题。
同时，太阳能电池作为将太阳光转换为电能的光电转换器件，利用太阳光作为能源，因此对全球环境的负面影响很小，所以期望广泛使用太阳能电池作为未来的发电设备。
首先，参考

图1说明一直预示着作为下一代发电设备的太阳能电池的效率。太阳能电池是一种将入射光能转换为电能的器件。在目前的技术水平，入射光能的主要部分在光能到电能的转换工艺过程中以及提取电能的过程中损失了。在入射到太阳能电池上的光能的损失中，有量子损失、由于载流子复合的损失、表面反射损失、掺杂层的吸收和由于串连电阻的损失。
入射到太阳能电池上的光能与可利用的电能之比对应于入射光能减去上述损失，将上述的比值定义为太阳能电池的有效效率。在太阳能电池的制备中如何提高太阳能电池的有效效率是总的任务。
同时，太阳能电池的基本结构是在p和n型半导体的结中具有阴极和阳极的二极管。如果光落在此半导体上，每个光子在比半导体的正常禁带高的水平上产生电子-空穴对。电子和空穴通过pn结的电场彼此隔离，并被分别拉向n型半导体和p型半导体，因此在两个电极之间产生电压(光电动势)。如果阴极和阳极彼此连接，产生电功率。
除了上述具有pn结的p-n型太阳能电池，还有由夹在p型和n型半导体层之间的本征半导体区的i-层构成的p-i-n型结构。具有p-i-n型结构的太阳能电池的宽度比p型半导体层或n型半导体层的宽度更宽。利用i层作为耗尽区，具有p-i-n型结构太阳能电池能够吸收入射到太阳能电池上的光子，以便产生尽可能多的电子-空穴对，并且使光响应更快。上述i-层变为p-i-n型太阳能电池的光活性层。
图2显示了在p-i-n型太阳能电池的端子短路的情况下的能带图。P型半导体层的费米能级Ef比价电子带上端稍高，空穴为多数载流子，电子为少数载流子。另一方面，n型半导体层的费米能级Ef比导带稍低，电子为多数载流子，空穴为少数载流子。i-层作为p型半导体层和n型半导体层的结，形成了势垒。
构成太阳能电池的材料通常是硅。由硅形成的太阳能电池粗略地分为由单晶太阳能电池或多晶硅形成的晶体太阳能电池和非晶硅太阳能电池。
迄今为止已经是主流的晶体硅太阳能电池在目前的技术水平比非晶硅太阳能电池低很多，问题在于由于晶体生长工艺是消耗能源和时间的，因此太阳能电池难以批量生产，同时制造费用高。
相反，在目前的技术水平，非晶硅太阳能电池的转换效率比晶体太阳能电池低，然而，在光吸收方面非晶硅太阳能电池更高，使得光电转换所需要的太阳能电池的厚度可能是晶体太阳能电池厚度的1/100，因此可以通过沉积更薄的层构成太阳能电池。此外，非晶硅太阳能电池的衬底材料可以从更宽范围的材料中选择，例如玻璃、不锈钢或聚酰亚胺基塑料膜，使得非晶硅太阳能电池具有制造容差宽并且可以增加面积的优点。此外，由于非晶硅太阳能电池与晶体太阳能电池相比可以降低制造成本，因此期望非晶太阳能电池未来用于从家庭使用到大规模发电站的宽广的应用领域。
作为CVD(化学汽相沉积)技术发展的结果，可以通过依次沉积具有任何希望的成分和厚度的半导体薄膜来制备作为非晶硅太阳能电池的最小单元的太阳能电池。总的来说，含磷的n型非晶硅薄膜缩写为a-SiH，将不含杂质的i型a-SiH薄膜和含硼的p型a-SiH膜依次沉积在衬底例如玻璃衬底上，以便形成太阳能电池。此太阳能电池具有从其接收入射光的表面向其背面的电位梯度，应注意a-SiH是氢化的非晶硅薄膜，在形成硅薄膜过程中其中已经吸收了氢。通过具有吸收到非晶硅中的氢，可以增加可见光区中的光吸收系数，以便增加可见光范围内的光吸收系数。通过采用这类材料作为电池材料，可以提高太阳能电池的转换效率。
然而，如果上述a-SiH仅用于制备太阳能电池，由于a-SiH的禁带大约为1.75eV，几乎不能使用不低于800nm波长的光。
这样，已经提出其中由杂质产生电位梯度的太阳能电池，重叠沉积具有不同禁带的两种或更多种半导体材料，以便为不同波长的光束提供有效的光电转换。
具有上述结构的太阳能电池称为异质结型电池，鉴于这种电池不能光电转换能量比形成太阳能电池的半导体材料的禁带更低的光，以及半导体材料的禁带越大，通过光电转换得到的电压越高这样的事实，已经提出了上述异质结型电池。利用异质结型太阳能电池，通过提供具有与入射光能量对应的禁带的多个半导体层来改进光电转换效率。
异质结型太阳能电池的目的在于通过使用例如非晶硅锗(下面称为a-SiGeH)实现有效的光利用。然而，此a-SiGeH具有下列缺陷，尽管它表现出对更长波长光的更明显的吸收，因此它能够扩大短路电流，但它表现出比a-SiH更多的形成在带隙内的带隙内能级，降低曲线因数(curve factor)以致于便降低转换效率。
这个问题通过改变a-SiGeH和a-SiH的成分从而连续改变禁带来阐明。
利用此方法，i层禁带的最小值部分与作为光入射侧的p型半导体的禁带的最小值部分越接近，越可以降低光的损耗(deterioration)以便提高器件的可靠性。这是由于p型半导体层附近光吸收的分布越大，空穴的收集程度越高。然而，出现一个问题是如果在p型半导体层的附近形成禁带的最小值部分，那么p型半导体层附近的i层的禁带变得更小，因此进一步降低了电压值。此外，在此方法中，降低i层的禁带以便增加光吸收，在i层的禁带大约为1.4eV或更小的情况下增加了曲线因数，这样在不考虑增加光吸收的情况下，在改进转换效率方面增加了限制。
还提出一种方法，在p型半导体层和i层之间的界面中提供具有大约2.1eV的宽带隙的碳化非晶硅(a-SiCH)层。然而，此方法有一个问题是，由于不能形成高质量的a-SiCH膜，趋向于增加光损耗，这会导致光照后空穴移动恶化。
同时，为了使太阳能电池适应各种应用，需要符合下列要求实现产品的轻量化、提高生产率、易于加工弯曲的表面和降低成本。
在低温可以将大部分低熔点材料或塑料模制为所希望的形状，因此可以有利地降低加工成本。此外，塑料具有重量轻和不易破裂的优点。因此，希望使用低熔点材料或塑料作为太阳能电池的衬底。如果塑料、尤其是普通的塑料例如聚酯膜作为衬底，那么利用辊对辊型制造系统，采用细长衬底，可以显著提高生产率。
然而，由于普通塑料的耐热温度一般是200℃或更低，需要使用低温膜形成工艺，并且在低温膜形成工艺中形成高质量的膜。
如果在200℃或更低的衬底温度下，利用如Si、Si1-xGex、Ge或Si1-xCx等材料进行膜形成工艺，那么得到的膜通常是非晶的。在此非晶膜中，存在大量的元素，这些元素作为少数载流子再复合的核，例如能带隙中的局部能级，载流子长度比单晶膜或多晶膜中的载流子长度短。
因此，如果使用用杂质掺杂的a-SiH膜、a-Si1-xGexH膜、a-GeH膜或a-Si1-xCxH膜、例如当用硼或磷掺杂时已经变为p或n型半导体层的膜作为p-i-n型太阳能电池中的p型半导体层和/或n型半导体层，由于更低的暗电流比而降低了转换效率，这样产生了在低温制备高质量太阳能电池的障碍。因此，如果使用这些材料，那么暗电流比必须不低于1×10-3S/cm，而且需要不低于1×10-2S/cm。
此外，在p-i-n型太阳能电池中，p型半导体层或n型半导体层中的光吸收不是贡献于效率的改进(所谓的死区)。用杂质掺杂的a-Si1-xGexH膜、a-GeH膜或a-Si1-xCxH膜在掺杂效率方面是不足的，因此这些膜趋向于耗尽。如果使用a-Si1-xGexH膜、a-GeH膜或a-Si1-xCxH膜，或多或少需要膜更厚以便防止耗尽。因此，利用这种太阳能电池，其中增加了p型半导体层或n型半导体层的膜厚，增加了这些层中的光吸收，阻碍了转换效率的提高。
这样，在p-i-n型非晶硅基太阳能电池中，已经提出了这样的技术，其中仅使杂质掺杂的p型半导体层和i层结晶以便降低光吸收系数值(此光吸收系数值作为易于光吸收的指标)以便提高转换效率的指标。
例如，在日本专利公开H-6-5780中，用准分子激光器照射氢化非晶硅的p型半导体层和n型半导体层，而在日本特许公开S-63-133578中，用用于退火的YGA激光照射器照射氢化非晶硅的p型半导体层和n型半导体层，从而使p型半导体层和n型半导体层结晶。
然而，具有足以使氢化非晶硅结晶的能量强度的激光直接照射膜表面时，在从膜中突然抽取氢的压力下，a-SiH膜挥发，同时也抽取了多晶硅层下面钝化的氢，产生具有大量悬挂键的光性能低下的膜。图3显示了上述强度的准分子激光器(ELA)照射前后，氢化非晶硅膜的状态。
从图3可以看出，作为激光照射的结果，氢从氢化非晶硅膜中被逐出。氢从膜内被逐出，毁坏了膜。
尤其是，在低温制备的膜中，有许多情况是大量的氢包含在Si网格之间。为了规避由突然的游移而导致的消蚀和导致的氢暴露，需要通过提高炉内的温度到大约400℃进行所谓的氢抽取操作。图4显示了其中通过在膜上照射准分子激光(ELA)使膜结晶的方式，通过该方式，氢如上所述被抽取了。
通常，其中构成原子缺乏规则性的非晶硅材料的主要缺陷在于没有键合的构成原子的悬挂键。表示每单位体积的悬挂键数目的悬挂键密度是光伏效应的量度，使得如果悬挂键密度高，光吸收系数变得更高。如果增加非晶硅的悬挂键数目，悬挂键密度自然增加，其结果是增加了用激光照射的氢化非晶硅的光吸收系数。
通过激光照射时的退火仅使氢化非晶硅的掺杂层结晶，不能形成具有高质量的掺杂多晶膜的p-i-n型太阳能电池，此高质量的掺杂多晶膜仅具有更少量的悬挂键。
发明的公开因此本发明的目的是提供一种具有高转换效率的薄型光能转换装置及其制备方法。
在一个技术方案中，本发明提供了一种光能转换装置，包含形成在衬底上的第一杂质掺杂的半导体层，第一杂质掺杂的半导体层是混合有第一杂质的半导体材料层；形成在第一杂质掺杂的半导体层上的光活性层，该光活性半导体层是含氢的非晶半导体材料层；和第二杂质掺杂的半导体层，混合有第二杂质并形成在光活性半导体层上，此第二杂质掺杂的半导体层是多晶半导体材料层，氢浓度比光活性半导体层的材料的氢浓度低。第二杂质掺杂的半导体层的平均晶粒粒径在从第二杂质掺杂的半导体层的表面向衬底前进的方向上逐步降低。
在此光能转换装置中，在第二杂质掺杂的半导体层中形成微晶体，使得平均晶粒粒径从第二杂质掺杂的半导体层的表面向衬底降低。
在另一个技术方案中，本发明提供了一种制备光能转换装置的方法，在衬底上形成第一杂质掺杂的半导体层，第一杂质掺杂的半导体层是含氢的非晶半导体材料层；在第一杂质掺杂的半导体层上形成光活性层，光活性层是含氢的非晶半导体材料层；在光活性层上形成第二杂质掺杂的半导体层，第二杂质掺杂的半导体层是混有第二杂质并且氢浓度比光活性层低的非晶半导体材料层；为了激光退火，形成第二杂质掺杂的半导体层之后在衬底上照射激光。
在一个光能转换装置的制备方法中，形成氢浓度比光活性层低的第二杂质掺杂的半导体层之后，为了激光退火，在形成的第二杂质掺杂的半导体层上照射激光，并使第二杂质掺杂的半导体层结晶。
附图的简要描述图1说明太阳能电池的效率。
图2说明p-i-n型太阳能电池的能带图。
图3说明其中准分子激光照射时氢毁坏膜的方式。
图4说明其中低温准分子激光照射时氢毁坏膜的方式。
图5是说明实施本发明的太阳能电池结构的截面图。
图6说明用于模拟计算转换效率的第一太阳能电池模型。
图7说明用于模拟计算转换效率的第二太阳能电池模型。
图8说明用于模拟计算转换效率的第三太阳能电池模型。
图9是采用太阳能电池模型模拟计算的转换效率的结果图。
图10是实施本发明的太阳能电池的UV反射的测量结果图。
图11是图10所示的太阳能电池的FTIR测量的测量结果图。
图12是由TEM成像的图10所示的太阳能电池的第一截面图。
图13是由TEM成像的图10所示的太阳能电池的第二截面图。
图14显示了图10所示的太阳能电池的SIMS测量结果。
图15是图10所示的太阳能电池的具体结构的截面图。
图16是传统的太阳能电池的具体结构的第一截面图。
图17是传统的太阳能电池的具体结构的第二截面图。
实施本发明的最佳方式下面将参考附图详细说明实施本发明的最佳方式。
下文描述了实施本发明的太阳能电池10。太阳能电池10示于图5的截面图中。
太阳能电池10包含塑料衬底1。在塑料衬底1的材料中，它们例如是聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯；或者聚碳酸酯等聚酯类；聚烯烃，例如聚丙烯；聚苯硫醚类，例如聚苯硫醚、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚醚酮、聚酰亚胺、丙烯酸树脂和PMMA。尤其是，普通的塑料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、醋酸酯、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯乙烯、尼龙、聚丙烯。优选聚氯乙稀、丙烯酸树脂和PMMA。如果使用膜形的塑料衬底，鉴于机械稳定性和强度，塑料材料最好是双轴拉伸的。
利用溅射设备在塑料衬底1上形成电极层2。此电极层2是透明导电膜或者金属电极。
作为透明导电膜，使用高透明度和低阻的氧化物，例如IT0、氧化锡、掺氟的氧化锡、氧化锌一氧化铝。如果使用ITO，氧化锡的掺杂量最好是2-20wt％。
金属电极材料例如可以是Ag、Cr、Mo、Ta或Al。
在电极层2和塑料衬底1之间，最好提供粘结层3，用于提高电极层2和塑料衬底1彼此之间的粘结性。作为形成粘结层3的粘结剂，最好是丙烯酸粘结剂、有机硅基粘结剂或者EVA树脂基粘结剂。
电极2可以是由透明导电膜和金属电极构成的层状结构，例如由ZnO/Al、ZnO/Ag、ZnO/Cr、ITO/Al、ITO/Ag或ITO/Cr构成的层状结构。利用透明导电膜和金属电极的层状结构，电极层2阻止金属扩散，以便实现高的电导率。
在塑料衬底1的背面上，也就是在塑料衬底1的与其承载电极层2的表面相对的表面上，可以形成背面阻挡层，未示出。此背面阻挡层能够抑制塑料衬底1吸收潮气，这样防止当太阳能电池10从溅射设备的真空室暴露于大气压力或者太阳能电池制造过程中塑料衬底10变形。此背面阻挡层可以由氧化硅形成。
还可以在塑料衬底1和电极层2之间形成阻挡层4。与背面阻挡层类似，阻挡层4也可以由氧化硅形成。在这种情况下，阻挡层4作为保护层。
在电极层2的上表面上，掺杂预定的杂质，以便形成Si基非晶膜，例如a-SiH膜、a-Si1-xGexH膜、a-GeH膜或a-Si1-xCxH膜。作为膜形成设备，使用溅射设备。在膜形成中，衬底温度设为不高于200°C，在这个温度塑料衬底不见得会毁坏，最好不高于150℃。
利用准分子激光(ELA)使沉积在电极层2上表面上的Si基非晶膜结晶为多晶体来形成微晶，以便形成例如多晶硅、多晶-Si1-xGe1-x、多晶锗或者多晶Si1-xCx的掺杂层5。
作为准分子激光，使用例如ArF准分子激光、XeF准分子激光、XeCl准分子激光或者KrF准分子激光。选择准分子激光的照射能量和照射时间，使得塑料衬底的温度保持在200℃或更低，最好保持在150℃或更低。通过调整照射的准分子激光的能量，能够产生厚度极薄的膜，此膜的掺杂效率更高。
已经确定，膜的结晶系数随着照射的准分子激光的能量而变化，使得如果膜没有完全结晶而是微结晶，那么在膜内产生大量的悬挂键，然而，当接着形成氢化膜时，会出现钝化使得此膜变为氢化的微晶膜(日本专利申请H-11-334978，申请日1999年11月25日，申请人Akio Machida，Gosign D.P.，Takashi Noguchi and Setsuo Usui)。
然后，利用PECVD设备或者溅射设备形成非晶层6，此层可以是a-SiH膜、a-Si1-xGexH膜、a-GeH膜、a-Si1-xCxH膜或者上述膜的叠层膜。如果掺杂膜5的结晶系数低使得掺杂膜5微结晶，在氢化掺杂膜5的同时形成非晶层6。
在非晶层6的上表面，利用溅射设备形成氢浓度比非晶层6的氢浓度低并且用预定杂质掺杂的Si基非晶膜例如a-SiH膜、a-Si1-xGexH膜、a-GeH膜或a-Si1-xCxH膜；或者不含氢的Si基非晶膜，例如a-Si膜、a-Si1-xGex膜、a-Ge膜或a-Si1-xCx膜。
利用准分子激光使形成在非晶层6上表面上的Si基非晶膜结晶，形成掺杂层7，例如多晶Si、多晶Si1-xGex、多晶Ge或者多晶Si1-xCx。
通过以下列方式形成掺杂层7，即掺杂层7的浓度比非晶层6的浓度低或者氢含量为零，在准分子激光照射使其结晶时可以通过残留的氢形成掺杂层7而不会损害掺杂层7。
如图5所示，作为用准分子激光照射的结果，使掺杂层7完全结晶，掺杂层7变为多晶层，其中晶体的平均晶粒大小在从表面向塑料衬底1的方向上逐步降低。
利用从非晶层6的a-SiH层稍微吸取的残余的氢，由于钝化形成了通过激光结晶的多晶层。因此，掺杂层7具有令人满意的光特性，仅具有少量的悬挂键。
同时，众所周知，通常非晶硅膜中的氢浓度显著影响非晶硅膜的性能(例如，Paulo V.Santos and Warren B.Jackson；Physical ReviewB，46，1992，p.4595)，并且当氢浓度为1-30％(5×1020原子/cc至1.5×1022原子/cc)，或者最好5-25％(2.5×1021原子/cc至1.25×1022原子/cc)时，可以得到具有令人满意的性能的非晶硅膜(参见K.Zellama，L.Chahed，P.Sladek，M.L.Theye，J.H.von Baradelebenand P.Rocai Cabrrocas；Physical Review B，53，1996，p.3804)。
对于晶粒大小为1nm的微晶层来说，如果晶体的体积晶体形成比(结晶比)大约为80％，那么晶体硅的密度为5×1022(1/cm3)，设想具有氢浓度大约为5％非晶区域的微晶层存在于其周围，进行预设计算，理论上看出如果使微晶界面完全钝化，具有大约5％氢浓度的氢存在于非晶区域，假设存在大约6.3×1020(1/cm3)的氢。因此，如果考虑微晶区的特性，希望用准分子激光能量束照射后非晶层6包含至少大约5×1020原子/cc的氢。
因此，掺杂层7的氢浓度需要比非晶层6的氢浓度低，因此设为5×1020原子/cc或更低。
在掺杂层7的上表面上形成电极层8，电极层8是透明导电膜。作为透明导电膜，使用高透明度和低电阻的氧化物，例如ITO、氧化锡、氟掺杂的氧化锡、氧化锌-氧化铝。如果使用ITO，希望掺杂量为2-20wt％。
以此方式，制造了由叠层结构构成的太阳能电池10。此时，掺杂层7是多晶层，晶粒大小从掺杂层7的表面向塑料衬底1逐步变小。作为此掺杂层7，还可以使用其它的Si基半导体膜，例如a-Si1-xOx、a-Si1-xNx、SiAl、SiGa、SiS或SiSn。
具有如上所述制备的太阳能电池10，可以在不热损害塑料衬底1的情况下实现这种具有高掺杂效率的晶体膜。结果是，由于太阳能电池10的掺杂层5和7表现出高导电率，因此在分别具有p型半导体层和n型半导体层的掺杂层的情况下，分别可以使费米能级接近价带或接近导带，这样提高了转换效率。
另一方面，具有用激光结晶的膜，可以制造这种具有高掺杂效率的膜，这种膜与由传统方法得到的膜不同，要点是在膜形成时检测氢的量并且只是逐渐形成膜，因此在具有更薄的p型半导体层和n型半导体层的情况下，能够保持从光接收表面到背面的电位梯度，以便提高用先有技术体系难以结晶的SiC的结晶度。
通过模拟计算可以确认通过制备太阳能电池10可以提高转换效率的事实。
例如，利用如图6-8所示构成的太阳能电池模型，可以进行转换效率的模拟计算。
如图6所示，此太阳能电池模型是一种具有p+a-SiH/a-SiH/n+a-SiH结构的模型，它全部由非晶硅膜形成。
如图7所示，此太阳能电池模型是一种具有p+μc-SiH/a-SiH/n+μc-SiH结构的模型，其中使作为掺杂层的p和n型半导体层微结晶。
如图8所示，此太阳能电池模型是一种具有p+μc-SiCH/a-SiH/n+μc-SiH结构的模型，其中使作为掺杂层的p和n型半导体层微结晶。
在进行模拟计算中，基于Nakamura et al的计算方法(Nakamuraet al.；Proc.4thEC PVSEC，Stresa，May10-14，1982)，假设从p型半导体层照射AM1.0的太阳光。基于晶体硅的吸收系数计算微晶膜的吸收系数。
图9显示了模拟计算的结果。从图9可以看出，具有p+a-SiH/a-SiH/n+a-SiH结构的太阳能电池模型的转换效率Eff为7.8％，而具有p+μc-SiH/a-SiH/n+μc-SiH结构的太阳能电池模型的转换效率为13.2％。这样可以看出，其中使p型和n型半导体层微结晶的太阳能电池模型的转换效率比其中使p型和n型半导体层及i层微结晶的太阳能电池模型的转换效率高大约1.7倍。
另一方面，其中p型半导体层由SiC形成并且使n型半导体层微结晶的太阳能电池模型的转换效率Eff为14.4％，比其中使p型和n型半导体层及i层微结晶的太阳能电池模型的转换效率高大约1.8倍。
应注意Nakamura et al通过相同的计算方法证实了具有异质结型结构的太阳能电池的上述特性，并且证实通过将异质结型太阳能电池和本发明的掺杂层组合可以进一步提高转换效率。
图10显示了结晶比和由UV反射比的测量得到的表面反射比之间的关系，其中采用200nm的光进行表面反射比的测量，从图10和表示FTIR正反射测量结果可以容易地详细确认太阳能电池10的掺杂层7的结晶性能和结晶方式以及太阳能电池10的特性。
下面解释图10所示的UV反射比的结果。
膜表面上由UV反射得到的降低的反射比表示膜表面上增加的光散射。这样，通过由提供带有电极层8的掺杂层7带来的光散射急剧地降低了透光量，电极层8例如是透明导电膜。透过表面层的光量直接代表太阳能电池10中照射在i层上的光量，使得如果降低了掺杂层7上的反射比，也就降低了照射在i层上的光量，这样影响转换效率。
图10的测量结果表明如果高能量激光直接照射在a-SiH上，那么降低了反射比，由此可以推断表面膜被烧蚀。另一方面，如果激光照射在a-Si/a-SiH结构的表面上，例如太阳能电池10的a-Si/a-SiH结构的表面上，那么改善的反射比，这表明结构表面上的结晶化最优化。
下面解释图11的FTIR的测量结果。
由于如由FTIR所测量的Si-H键的状态与i层的光电导性和暗电导性密切相关(例如参见M.Sumiya，M.Kawasaki，H.Koinuma，Proceedings of the 10th symposium on plasaproceeding，Osaka，I-2，1992)，可以通过测量Si-H键合检查太阳能电池10的特性。
图11显示了如由正反射型FTIR法测量的包含在整个膜中的Si-H键的情况中峰值量的转变，即，包含在膜中的Si-H键的量的转变。
在图11中，在标有as-depo(刚沉积的)的位置的图表示大约60nm(■)厚的a-Si膜600nm厚(Δ)的a-SiH膜的Si-H键的峰值，其中a-Si膜通过溅射设备形成在厚600nm的a-SiH膜上。图11显示在使这些值标准化为一(1)的情况下，激光照射后Si-H键的峰值量的偏移。
参考图11，a-Si/a-SiH表面是由太阳能电池10或者太阳能电池10的掺杂层7拥有的结构，用准分子激光使a-Si/a-SiH表面退火，增加了用来证明高光电特性所需要的Si-H峰值，这样在不降低膜质量的情况下证实改进的膜质量。
相反，如果准分子激光照射在掺杂层中包含大量氢的a-SiH上，如有别于太阳能电池10的传统太阳能电池所拥有的结构，可以看出Si-H键的毁坏过程，这样表明形成的膜的特性低。如果检查此时的光导电性，作为当光不照射在光电转换器件上时的电导率的暗电导率大约为1×10-7S/cm，而作为当光照射在光电转换器件上的电导率的光电导率大约为1×10-5S/cm量级，暗电导率和光电导率之间的差极小，相当于两位数大小。如果暗电导率和光电导率差大，太阳能电池的光照作用增加，使得在这种情况下，可以看出略微降低了太阳能电池的效率。
参考图11计算太阳能电池10的多晶掺杂层7的Si-H键的密度。
如果在对应于太阳能电池10的非晶层6的a-SiH膜的上部，形成大约60nm厚的a-Si，此a-Si对应于太阳能电池的掺杂层7，随着激光照射a-SiH膜中的过量的氢被吸收到上部a-Si层，Si-H键的总的增加量可以认为是a-Si膜中Si-H键的增加量，此a-Si膜的对应于形成的厚大约60nm的太阳能电池10的掺杂层7。
与从Brodsky等式和FTIR测量的一样，在as-depo从Si-H峰的峰值区域计算的Si-H键的密度大约为7.9×1021(原子/cm3)，而当分别用185mJ/cm2、250mJ/cm2和310mJ/cm2的激光功率照射时，Si-H键的密度为8.2×1021(原子/cm3)、8.6×1021(原子/cm3)和8.4×1021(原子/cm3)。
这样，在通过激光照射的结晶后，对于分别照射185mJ/cm2、250mJ/cm2和310mJ/cm2来说，太阳能电池10的掺杂层7中的溅射层部分中的Si-H的键密度分别大约为3.3×1021(原子/cm3)、7.7×1021(原子/cm3)和5.5×1021(原子/cm3)。
图12显示了多晶(微晶)/非晶/多晶结构的TEM图，此结构是通过在相应于太阳能电池10的非晶层6的厚600nm的a-SiH膜上由溅射设备沉积相应于太阳能电池10的掺杂层7的a-Si并且通过照射准分子激光制备的。如果照射大约310J/cm2的更强能量的激光，那么在表面上生成有大约30nm的结晶区，从表面到衬底侧，晶粒变得更小。如果照射能量降低，那么表面晶粒的尺寸自然降低。
为了检测太阳能电池10的掺杂层7的掺杂效率值，a-Si膜溅射在厚600nm的对应于太阳能电池10的非晶层6的a-SiH膜上，将PH3等离子导到约厚40nm a-Si膜表面，以便吸收磷，此后照射准分子激光以便制备掺杂层7，作为用磷掺杂的多晶层。
图13显示了磷掺杂时对结构用TEM观察的结果。这些结果表明最上表面的平均晶粒尺寸大约为30nm，沿着深度方向对整个膜的晶粒尺寸取平均时的晶粒尺寸可以认为大约10nm。
图14显示了用磷掺杂的a-Si膜的SIMS的磷浓度的测量结果。图14所示的SIMS结果表明大约1.5×1020原子/cm3的磷掺杂到a-Si膜中。用磷掺杂的a-Si膜中的空穴测量结果表明载流子密度共计为1.5×1020cm-3。
既然可以假设基本上掺杂到a-Si膜中的所有的磷都贡献于a-Si膜的载流子，可以看出已经实现了整个a-Si膜的掺杂效率几乎等于100％。另一方面，比较图13所示的通过TEM观察的结构的结果和图14所示的通过SIMS测得的磷浓度的结果，表明在a-Si膜的深度方向、也就是层叠方向，对于大约10nm的平均晶粒尺寸的膜来说掺杂效率大约为100％。
从上面可以看出，由于实施本发明的太阳能电池10包含高度结晶的掺杂层7，并且掺杂层7的掺杂效率高，因此能够提高转换效率。
由于太阳能电池10是p-i-n结构的太阳能电池，并且i层是非晶硅基薄膜，因此i层的光吸收效率更高，使得光电转换所需要的i层的厚度可以是晶体硅基太阳能电池的情况下厚度的百分之一。
此外，由于将塑料衬底1用作太阳能电池10中的衬底，因此可以在更低的温度下将太阳能电池模制成任意的形状，使得批量生产性高，并且减小了加工成本。与本体太阳能电池例如单晶和多晶太阳能电池相比，由于太阳能电池10使用非晶薄膜，因此可以进一步抑制制备成本。
例子为了进一步澄清本发明的效果，例举了几个例子来说明太阳能电池10的具体制备，并且例举了比较例，说明用更高的掺杂层氢浓度结晶的太阳能电池10的制备和具有非晶掺杂层的太阳能电池的制备。
例子是具有μc-SiH/a-SiH结构的掺杂层7和非晶层6的太阳能电池10，而比较例是其中掺杂层7和非晶层6为a-SiH/a-SiH结构的太阳能电池10。
图15示意性地显示了通过下面例子1至13说明的技术制备的太阳能电池10。下面参考图15说明这些例子。
例1首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上(hard-eoated)的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备2抽真空到10-6乇，而PET衬底11的表面温度设为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Al，以便形成Al层14。然后形成厚50nm的ITO层15，以便形成电极。形成此Al层14和IT0层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
然后，在1000W的功率下，产生等离子，用磷掺杂的目标衬底是DC溅射的，以便形成用磷掺杂的5nm的a-Si膜。
用最大为200mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有能量强度从短束轴方向的一端逐渐增加能量强度的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下抑制了由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用磷掺杂的a-Si膜作为n型半导体层。
然后，使50sccm的SiH4(10％)/H2在多晶硅层16上流动，当排出(discharging)压力设为20毫乇，PET衬底11的表面温度设为120℃时，形成厚600nm的未掺杂的a-Si-H层17。此a-Si-H层17变为太阳能电池的光活性层。
使50sccm的SiH4(10％)/H2和50sccm的B2H6(1％)/H2在此a-Si-H层17上流动，当设定溅射设备使排出时压力为200毫乇并且PET衬底的表面温度为120℃时，在200W的功率下产生等离子，以便形成用硼掺杂的5nm的a-SiH膜。
然后，使30sccm的Ar流动，并且设定溅射设备使得排出中压力为3毫乇和PET衬底11的表面温度为120℃。在1000W的功率下产生等离子，并且DC溅射用硼掺杂的目标衬底(target substrate)，以便形成10nm的硼掺杂a-Si膜。如同形成上述多晶硅层16，以线束的形式计，在最大为250mJ/cm2的最大处照射XeCl准分子激光，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18变为太阳能电池10中上杂质添加层。由于这里用硼掺杂此层，它作为p型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al以便利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从表面向PET衬底11逐渐细化(comminuted)时，μc-SiH层18结晶。
例2首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上(hard-coated)的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Al，以便形成Al层14。然后形成厚50nm的ITO层15，以便形成电极。形成此Al层14和ITO层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
然后，在1000W的功率下，产生等离子，DC溅射用磷掺杂的目标衬底，以便形成用磷掺杂的5nm的a-Si膜。
用最大为200mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有能量强度从短束轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下抑制了由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用磷掺杂的a-Si膜作为p型半导体层。
然后，使50sccm的SiH4(10％)/H2在多晶硅层16上流动，当排出压力设为20毫乇，PET衬底11的表面温度设为120℃时，形成厚600nm的未掺杂的a-Si-H层17。此a-Si-H层17变为太阳能电池10的光活性层。
使50sccm的SiH4(10％)/H2和50sccm的PH3(1％)/H2在此a-Si-H层17上流动，当设定溅射设备使排出时压力为200毫乇并且PET衬底11的表面温度为120℃时，在200W的功率下产生等离子，以便形成用磷掺杂的5nm的a-SiH膜。
然后，使30sccm的Ar流动，并且设定溅射设备使得排出中压力为3毫乇和PET衬底11的表面温度为120℃。在1000W的功率下产生等离子，并且DC溅射用磷掺杂的目标衬底，以便形成10nm的磷掺杂a-Si膜。如同在形成上述多晶硅层16，以线束的形式，在最大为250mJ/cm2的最大处照射XeCl准分子激光，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18变为太阳能电池10中上杂质添加层。由于这里用磷掺杂此层，因此它作为n型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al以便利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从层的表面向PET衬底11逐渐细化时，μc-SiH层18结晶。
例3首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Al，以便形成Al层14。然后形成厚50nm的ITO层15，以便形成电极。形成此Al层14和ITO层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
然后，在1000W的功率下，产生等离子，然后DC溅射用硼掺杂的目标衬底，以便形成用硼掺杂的5nm的a-Si膜。
用最大为300mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有能量强度从短束轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下抑制了由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用硼掺杂的a-Si膜作为p型半导体层。
然后，在120℃的PET衬底11的表面温度温度下，在该多晶硅层16上形成厚600nm的未掺杂a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)。GeH4(10％)/H2与SiH4(10％)/H2的流量比从膜开始生成起逐渐变化，使得膜的成份是这样的，即a-SixGe1-xH层17中x的比例将从PET衬底11侧增加，从中间阶段中断GeH4(10％)/H2的流动。此a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)变为太阳能电池10的光活性层。
使50sccm的SiH4(10％)/H2和50sccm的PH3(1％)/H2在此a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)上流动，当设定溅射设备使排出时压力为200毫乇并且PET衬底11的表面温度为120℃时，在20W的功率下产生等离子，以便形成用磷掺杂的5nm的a-SiH膜。
然后，使30sccm的Ar流动，并且设定溅射设备使得排出中压力为3毫乇和PET衬底11的表面温度为120℃。在1000W的功率下产生等离子，并且DC溅射用硼掺杂的目标衬底，以便形成10nm的磷掺杂a-Si膜。如同在形成上述多晶硅层16中，以线束的形式，在最大为250mJ/cm2的最大处照射XeCl准分子激光，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18变为太阳能电池10中上杂质添加层。由于这里用磷掺杂此层，因此它作为n型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al以便利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从表面向PET衬底11逐渐细化时，μc-SiH层18结晶。
例4首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Al，以便形成Al层14。然后形成厚50nm的ITO层15，以便形成电极。形成此Al层14和ITO层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
然后，在1000W的功率下，产生等离子，DC溅射用硼掺杂的目标衬底，以便形成用硼掺杂的5nm的a-Si膜。
用最大为200mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有能量强度从短束轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用磷掺杂的a-Si膜作为n型半导体层。
然后，在120℃的PET衬底11的表面温度温度下，在多晶硅层16上形成厚600nm的未掺杂a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)。GeH4(10％)/H2与SiH4(10％)/H2的流量比从膜开始生成起逐渐变化，使得膜的成份是这样的，即a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)中x的比例将从PET衬底11侧增加，而在中间阶段中断GeH4(10％)/H2的流动。此a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)变为太阳能电池10的光活性层。
使50sccm的SiH4(10％)/H2和50sccm的B2H6(1％)/H2在此a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)上流动，当设定溅射设备使排出时压力为200毫乇并且PET衬底11的表面温度为120℃时，在20W的功率下产生等离子，以便形成用硼掺杂的5nm的a-SiH膜。
然后，使30sccm的Ar流动，并且设定溅射设备使得排出中压力为3毫乇和PET衬底11的表面温度为120℃。在1000W的功率下产生等离子，并且DC溅射用硼掺杂的目标衬底，以便形成10nm的硼掺杂a-Si膜。如同在形成上述多晶硅层16中，以线束的形式，在最大为250mJ/cm2的最大处照射XeCl准分子激光，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18变为太阳能电池10中上杂质添加层。由于这里用硼掺杂此层，因此它作为p型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al以便利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从层的表面向PET衬底11逐渐细化时，μc-SiH层18结晶。
例5首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Al，以便形成Al层14。然后形成厚50nm的ITO层15，以便形成电极。形成此Al层14和ITO层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
然后，在1000W的功率下，产生等离子，DC溅射用硼掺杂的目标衬底，以便形成用硼掺杂的10nm的a-Si膜。
用最大为300mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有能量强度从短束轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用硼掺杂的a-Si膜作为p型半导体层。
然后，使50sccm的SiH4(10％)/H2在多晶硅层16上流动，当排出压力设为20毫乇，PET衬底11的表面温度设为120℃时，形成厚600nm的未掺杂的a-Si-H层17。此a-Si-H层17变为太阳能电池10的光活性层。
然后，使30sccm的Ar流动，并且设定溅射设备使得排出中压力为3毫乇和PET衬底11的表面温度为120℃。在1000W的功率下产生等离子，并且DC溅射用硼掺杂的目标衬底，以便形成10nm的硼掺杂a-Si膜。如同在形成上述多晶硅层16中，以线束的形式，在250mJ/cm2的最大处照射XeCl准分子激光，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18变为太阳能电池10中上杂质添加层。由于这里用磷掺杂μc-SiH层，因此它作为n型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al以便利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从层的表面向PET衬底11逐渐细化时，μc-SiH层18结晶。
例6首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Al，以便形成Al层14。然后形成厚50nm的ITO层15，以便形成电极。形成此Al层14和ITO层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
然后，在1000W的功率下，产生等离子，DC溅射用磷掺杂的目标衬底，以便形成用磷掺杂的10nm的a-Si膜。
用最大为300mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有能量强度从短束轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用磷掺杂的a-Si膜作为n型半导体层。
然后，使50sccm的SiH4(10％)/H2在多晶硅层16上流动，当排出压力设为20毫乇，PET衬底11的表面温度设为120℃时，形成厚600nm的未掺杂的a-Si-H层17。此a-Si-H层17变为太阳能电池10的光活性层。
然后，使30sccm的Ar流动，并且设定溅射设备使得排出中压力为3毫乇和PET衬底11的表面温度为120℃。在1000W的功率下产生等离子，并且DC溅射用硼掺杂的目标衬底，以便形成10nm的硼掺杂a-Si膜。如同在形成上述多晶硅层16中，以线束的形式，在250mJ/cm2的最大处照射XeCl准分子激光，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18变为太阳能电池10中上杂质添加层。由于这里用硼掺杂此层，因此它作为p型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al以便利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从表面向PET衬底11逐渐细化时，μc-SiH层18结晶。
例7首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Ag，以便形成Ag层14。然后通过反应溅射形成厚50nm的ZnO；Al层15，以便形成电极。形成此Ag层14和ZnO；Al层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
将电极放在溅射设备的衬底夹具上，承载此ZnO；Al层15的表面朝上，并且利用真空泵抽真空到大约10-6乇。在1000W的功率下产生等离子，DC溅射用磷掺杂的目标衬底，以便形成用磷掺杂的10nm的a-Si衬底。
用最大到300mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有使能量强度从束短轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用磷掺杂的a-Si膜作为n型半导体层。
然后，使50sccm的SiH4(10％)/H2在多晶硅层16上流动，当排出压力设为20毫乇，PET衬底11的表面温度设为120℃时，形成厚600nm的未掺杂的a-Si-H层17。此a-Si-H层17变为太阳能电池10的光活性层。
利用掺杂了硼的靶，通过溅射法在未掺杂的a-Si-H层17的上表面上形成30nm的a-Si膜。
在此a-Si膜上，使50sccm的H2流动和10sccm的B2H6(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子3分钟。以最大为250mJ/cm2的线束照射XeCl准分子激光，同时进行结晶和掺杂，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18后来变为太阳能电池10中的上杂质添加层。这里，用硼掺杂的a-Si层作为p型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al，并且利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从表面向PET衬底11逐渐减小时，μc-SiH层18结晶。
例8首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上，通过反应溅射形成厚300nm的SiO2膜13，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Ag，以便形成Ag层14。然后形成厚50nm的ZnO；Al层15，以便形成电极。形成此Ag层14和ZnO；Al层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
将电极放在溅射设备的衬底夹具上，承载此ZnO；Al层15的表面朝上，并且利用真空泵抽真空到大约10-6乇。在1000W的功率下产生等离子，DC溅射用硼掺杂的目标衬底，以便形成用硼掺杂的10nm的a-Si衬底。
用最大到300mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有使能量强度从束短轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用硼掺杂的a-Si膜作为p型半导体层。
然后，使50sccm的SiH4(10％)/H2在多晶硅层16上流动，当排出压力设为20毫乇，PET衬底11的表面温度设为120℃时，形成厚600nm的未掺杂的a-Si-H层17。此a-Si-H层17变为太阳能电池10的光活性层。
利用掺杂了磷的靶，通过溅射法在未掺杂的a-Si-H层17的上表面上形成30nm的a-Si膜。
在此a-Si膜上，使50sccm的H2和10sccm的PH3(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子3分钟。以最大为250mJ/cm2的线束照射XeCl准分子激光，同时进行结晶和掺杂，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18后来变为太阳能电池10中的上杂质添加层。这里，用磷掺杂的a-Si层作为n型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al，并且利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从表面向PET衬底11逐渐减小时，μc-SiH层18结晶。
例9首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上，通过反应溅射形成厚300nm的SiO2膜，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Ag，以便形成Ag层14。然后形成厚50nm的ZnO；Al层15，以便形成电极。形成此Ag层14和ZnO；Al层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
将电极放在溅射设备的衬底夹具上，承载此ZnO；Al层15的表面朝上，并且利用真空泵抽真空到大约10-6乇。在1000W的功率下产生等离子，DC溅射用磷掺杂的目标衬底，以便形成用磷掺杂的10nm的a-Si衬底。
在此a-Si膜上，使50sccm的H2和10sccmPH3(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子。用最大到300mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有使能量强度从束短轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用磷掺杂的a-Si膜作为n型半导体层。
然后，使50sccm的SiH4(10％)/H2在多晶硅层16上流动，当排出压力设为20毫乇，PET衬底11的表面温度设为120℃时，形成厚600nm的未掺杂的a-Si-H层17。此a-Si-H层17变为太阳能电池10的光活性层。
利用掺杂了硼的靶，通过溅射法在未掺杂的a-SiH层17的上表面上形成30nm的a-Si膜。
在此a-Si膜上，使50sccm的H2和10sccm的B2H6(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子。以最大为250mJ/cm2的线束照射XeCl准分子激光，同时进行结晶和掺杂，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18后来变为太阳能电池10中的上杂质添加层。这里，用硼掺杂的a-Si层作为p型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al，并且利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从表面向PET衬底11逐渐减小时，μc-SiH层18结晶。
例10首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上，通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Ag，以便形成Ag层14。然后形成厚50nm的ZnO；Al层15，以便形成电极。形成此Ag层14和ZnO；Al层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
将电极放在溅射设备的衬底夹具上，承载此ZnO；Al层15的表面朝上，并且利用真空泵抽真空到大约10-6乇。在1000W的功率下产生等离子，DC溅射用磷掺杂的目标衬底，以便形成用磷掺杂的10nm的a-Si衬底。
在此a-Si膜上，使50sccm的H2和10sccmPH3(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子3分钟。用最大到3000mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，同时实施结晶和掺杂，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有使能量强度从束短轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用磷掺杂的多晶硅膜作为n型半导体层。
然后，在PET衬底11的表面温度为120℃的温度下，在多晶硅层16上形成厚600nm的未掺杂a-SixGe1-xH(0＜x≤1)层17。GeH4(10％)/H2与SiH4(10％)/H2的流量比从膜开始生成起逐渐变化，使得膜的成份是这样的，即a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)中x的比例将从PET衬底11侧增加，从中间阶段中断GeH4(10％)/H2的流动，以便形成a-SiH(x＝1)膜。此a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)变为太阳能电池10的光活性层。
利用用硼掺杂的靶，通过溅射法，在未掺杂的a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)上形成厚30nm的a-Si膜。
在此a-Si膜上，使50sccm的H2和10sccm的B2H6(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子中3分钟。以最大为250mJ/cm2的线束照射XeCl准分子激光，同时进行结晶和掺杂，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18后来变为太阳能电池10中的上杂质添加层。这里，用硼掺杂的μc-SiH层18作为p型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al，并且利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从层的表面向PET衬底11逐渐减小时，μc-SiH层18结晶。
例11首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上，通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Ag，以便形成Ag层14。然后形成厚50nm的ZnO；Al层15，以便形成电极。形成此Ag层14和ZnO；Al层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
将电极放在溅射设备的衬底夹具上，承载此ZnO；Al层15的表面朝上，并且利用真空泵抽真空到大约10-6乇。在1000W的功率下产生等离子，DC溅射用磷掺杂的目标衬底，以便形成用磷掺杂的10nm的a-Si衬底。
在此a-Si膜上，使50sccm的H2和10sccmPH3(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子3分钟。用最大到3000mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，同时实施结晶和掺杂，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有使能量强度从束短轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用磷掺杂的多晶硅层作为n型半导体层。
然后，在PET衬底11的表面温度为120℃的温度下，在多晶硅层16上形成厚600nm的未掺杂a-SixGe1-xH(0＜x≤1)层17。GeH4(10％)/H2与SiH4(10％)/H2的流量比从膜开始生成起逐渐变化，使得膜的成份是这样的，即a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)中x的比例将从PET衬底11侧增加，而从中间阶段中断GeH4(10％)/H2的流动，以便形成a-SiH(x＝1)膜。此a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)变为太阳能电池10的光活性层。
利用用硼掺杂的SixC1-x靶，通过溅射法，在未掺杂的a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)的上表面上形成厚30nm的a-SixC1-x膜。
在此a-SixC1-x膜上，使50sccm的H2和10sccm的B2H6(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子3分钟。以最大为250mJ/cm2的线束照射XeCl准分子激光，同时进行结晶和掺杂，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18后来变为太阳能电池10中的上杂质添加层。这里，用硼掺杂的μc-SiH层18作为p型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al，并且利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从层的表面向PET衬底11逐渐减小时，μc-SiH层18结晶。
例12首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上，通过反应溅射形成厚300nm的SiO2，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。
然后，利用ZnO；Al靶，形成厚50nm的ZnO；Al层15，以便形成电极。形成此ZnO；Al层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
将电极放在溅射设备的衬底夹具上，承载此ZnO；Al层15的表面朝上，并且利用真空泵抽真空到大约10-6乇。在1000W的功率下产生等离子，DC溅射用硼掺杂的目标衬底，以便形成用硼掺杂的10nm的a-SixC1-x膜。
在此a-SixC1-x膜上，使50sccm的H2和10sccmB2H6(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子3分钟。用最大为300mJ/cm2的线束照射XeCl准分子激光同时进行结晶和掺杂，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有使能量强度从束短轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用硼掺杂的多晶硅膜作为p型半导体层。
然后，在PET衬底11的表面温度为120℃的温度下，在多晶硅层16上形成厚600nm的未掺杂a-SixGe1-xH(0＜x≤1)层17。GeH4(10％)/H2与SiH4(10％)/H2的流量比从膜开始生成起逐渐变化，使得膜的成份是这样的，即a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)中x的比例将从PET衬底11侧降低。此a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)变为太阳能电池10的光活性层。
利用用磷掺杂的靶，通过溅射法，在未掺杂的a-SiH层17的上表面上，形成30nm的a-Si膜。
在此a-Si膜上，使50sccm的H2和10sccm的PH3(1％)/H2流动，暴露于在20W产生的等离子。以最大为250mJ/cm2的线束照射XeCl准分子激光，同时进行结晶和掺杂，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18后来变为太阳能电池10中的上杂质添加层。这里，用磷掺杂的μc-SiH层作为n型半导体。
最后，通过溅射形成200nm的Al，并且利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。此Al电流集电极20作为反面电极，同时作为反面的反射表面。
同时，当晶粒尺寸从表面向PET衬底11逐渐减小时，μc-SiH层18结晶。
例13首先，冲洗PET衬底11，此PET衬底11承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层12，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层12朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，并且设定PET衬底11的表面温度为120℃。
在丙烯酸树脂层12的上表面上，通过反应溅射形成厚300nm的SiO2膜，以便形成SiO2层13，此SiO2层13后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Ag，以便形成Ag层14。然后通过反应溅射形成厚50nm的ZnO；Al层15，以便形成电极。形成此Ag层14和ZnO；Al层15以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
将电极放在溅射设备的衬底夹具上，承载此ZnO；Al层15的表面朝上，并且利用真空泵抽真空到大约10-7乇。然后，使50sccm的SiH4(10％)/H2和10sccm的PH3(1％)/H2流动，在20W产生等离子，形成用磷掺杂的10nm的a-Si衬底。
现在承载着a-Si膜的衬底在真空中传送到溅射室，并且DC溅射的a-SixGe1-x目标衬底，形成厚30nm的a-SixGe1-x膜。用最大为250mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层16。
此时使用的线束具有使能量强度从束短轴方向的一端逐渐增加的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层16变为太阳能电池10中更低的杂质添加层。这里，用磷掺杂的a-Si膜作为n型半导体层。
然后，在PET衬底11的表面温度为120℃的温度下，在多晶硅层16上形成厚600nm的未掺杂a-SixGe1-xH(0＜x≤1)层17。GeH4(10％)/H2与SiH4(10％)/H2的流量比从膜开始生成起逐渐变化，使得膜的成份是这样的，即a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)中x的比例将从PET衬底11侧增加，而从中间阶段中断GeH4(10％)/H2的流动被打断。此a-SixGe1-xH层17(0＜x≤1)变为太阳能电池10的光活性层。
利用用硼掺杂的SixC1-x靶，通过溅射法，在未掺杂的a-SixGe1-xH(0＜x≤1)层17上形成30nm的a-SixC1-x膜。
在此a-SixC1-x膜上，使50sccm的H2和10sccm的B2H6(1％)流动，暴露于在20W产生的等离子3分钟。以最大为250mJ/cm2的线束照射XeCl准分子激光，同时进行结晶和掺杂，以便形成μc-SiH层18。此μc-SiH层18后来变为太阳能电池10中的上杂质添加层。这里，用硼掺杂的μc-SiH层18作为p型半导体。
然后，通过RF溅射形成150nm的ITO靶膜，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al，并且利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
同时，当晶粒尺寸从表面向PET衬底11逐渐减小时，μc-SiH层18结晶。
图16示意性地显示了由下面比较例1所示的技术制备的太阳能电池30。
比较例1首先，冲洗PET衬底31，此PET衬底31承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层32，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层32朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，PET衬底31的表面温度设为120℃。
在丙烯酸树脂层32的上表面上，通过反应溅射形成300nm的SiO2膜，以便形成SiO2层33，此SiO2层33后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Al，以便形成Al层34。然后形成厚50nm的ITO层35，以便形成电极。形成此Al层34和ITO层35以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
在1000W的功率下产生等离子，用于DC溅射用磷掺杂的目标衬底，以便形成用硼掺杂的5nm的a-Si膜。
用最大为300mJ/cm2的XeCl准分子激光照射形成的膜，以便形成结晶的多晶硅层36。
此时使用的线束具有能量强度从束短轴方向的一端逐渐增加能量强度的能量梯度。通过从低能量强度侧逐渐扫描膜，使膜结晶，在这种情况下使由于俘获到膜中的少量的Ar的排放而导致的膜的损坏最小。此多晶硅层36变为太阳能电池30中更低的杂质添加层。这里，用硼掺杂的多晶硅膜作为p型半导体层。
然后，使50sccm的SiH4(10％)/H2在多晶硅层36上流动，当排出压力设为20毫乇，PET衬底31的表面温度设为120℃时，形成600nm的未掺杂的a-Si-H层37。此a-Si-H层37变为太阳能电池30的光活性层。
使50sccm的SiH4(10％)/H2和50sccm的PH3(1％)/H2在此未掺杂a-SiH层37上流动，并且设定溅射设备使排出时压力将为200毫乇并且PET衬底31的表面温度为120℃。在20W的功率下产生等离子，以便形成用磷掺杂的15nm的a-SiH膜。
如同在形成上述多晶硅层36中，以最大为250mJ/cm2的线束照射XeCl准分子激光，同时进行结晶和掺杂，以便形成μc-SiH层38。此μc-SiH层38后来变为太阳能电池30中上杂质添加层。这里，用磷掺杂的a-Si层作为n型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶，以便形成ITO层19。最后，通过溅射形成200nm的Al，并且利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极40。
图17示意性地显示了通过下面比较例2所示的技术制备的太阳能电池50。
比较例2首先，冲洗PET衬底51，此PET衬底51承载硬涂覆于其上的丙烯酸树脂层52，并将其置于溅射设备的衬底夹具上，丙烯酸树脂层52朝上。通过真空泵给溅射设备抽真空到10-6乇，PET衬底51的表面温度设为120℃。
在丙烯酸树脂层52的上表面上，通过反应溅射形成300nm的SiO2膜，以便形成SiO2层53，此SiO2层53后来在接着的热处理工艺过程中变为热缓冲层。然后，通过DC溅射形成厚200nm的Al，以便形成Al层54。然后利用Zn；Al靶，通过反应溅射形成厚50nm的ZnO；Al层55，以便形成电极。形成此Ag层54和ZnO；Al层55以便分别作为电极和相反表面上的反射膜。
在此ZnO；Al层55上，50sccm的SiH4(10％)/H2和50sccm的PH3(1％)/H2流动，设定溅射设备使得排出压力和PET衬底11的表面温度分别为200毫乇和120℃。在20W的功率下产生等离子，以便形成掺杂了磷的15nm的a-Si-H层56。
此a-SiH层56变为太阳能电池50中更低的杂质添加层。这里，由于掺杂有磷，因此此层作为n型半导体层。
然后当排出压力设为20毫乇和PET衬底51的表面温度设为120℃C时，使50sccm的SiH4(10％)/H2在多晶硅层56上流动，以便形成600nm的未掺杂a-Si-H层57。此a-Si-H层57变为太阳能电池50的光活性层。
然后当设定溅射设备使得排出压力和PET衬底11的表面温度分别为200毫乇和120℃时，使50sccm的SiH4(10％)/H2和50sccm的B2H6(1％)/H2在此未掺杂a-Si-H层57上流动，在20W的功率下产生等离子，以便形成用硼掺杂的5nm的a-Si-H层58。此a-Si-H层58变为太阳能电池50的上杂质添加层。由于这里掺杂硼，因此，此层作为p型半导体。
然后通过RF溅射形成150nm的ITO靶膜，以便形成ITO层59。最后，通过溅射形成200nm的Al，并且利用抗蚀剂通过清除形成Al电流集电极20。
在比较例1中，形成的太阳能电池的μc-Si层38在目检时出现混浊。破坏了此表面膜结构，使得膜表面散射光，如图10所示。膜表面上的UV反射特性量值为3％。通过FTIR得到的正(positive)反射特性表明Si-H键略微遭到相当破坏。这样，可以推断此太阳能电池的转换效率接近零。
利用比较例2，得到了一种太阳能电池，此太阳能电池具有与仅由p+a-SiH/a-SiH/n+a-SiH的非晶结构形成的太阳能电池模型一样的结构。这样，参考图9，可以估计转换效率大约为7％。
另一方面，利用例1、4、6、7、9和10，可以制备一种太阳能电池10，结构上与图7所示具有p+μc-SiH/a-SiH/n+μc-SiH结构的太阳能电池模型类似。
因此，参考图9，可以预期以此方式制备的太阳能电池10具有大约13％的转换效率。尤其是，利用如例4和例10所制备的太阳能电池10，其中i层会具有异质结结构，可以预期转换效率共计不低于13％。
在例11和13中，可以制备一种太阳能电池10，此太阳能电池10具有与具有p+μc-SixC1-xH/a-SiH/n+μc-SiH结构的太阳能电池模型的结构一样的结构，如图8所示。
因此，从图9可以看出，可以预期如此制备的太阳能电池10的转换效率共计达大约14％。另一方面，利用如例11和例13中制备的太阳能电池10，其中i层会具有异质结结构，可以预期转换效率共计不低于14％。
在例2、3、5和8中，可以制备这样的太阳能电池10，它具有从图7所示的太阳能电池模型的结构反演的n+μc-SiH//a-SiH/p+μc-SiH结构。因此，可以预期如此制备的太阳能电池10的转换效率比比较例1和2的太阳能电池的转换效率高。
在例12中，可以制备这样的太阳能电池10，它具有n+μc-SiH/a-SiH/p+μc-SixC1-xH结构，此结构是图8所示的太阳能电池模型结构的反演结构。另一方面，利用如例12制备的太阳能电池10，其中i层会具有异质结结构，与例2、3、5和8的太阳能电池相比，可以预期转换效率会进一步提高。
本发明不仅可以应用于上述太阳能电池，而且可以应用于例如光电传感器。
工业实用性根据本发明，在光能转换装置中，其中控制浓度使得杂质掺杂的半导体层中的氢浓度比光活性层的氢浓度低，所述杂质掺杂的半导体层形成在非晶光活性层上，第二杂质掺杂的半导体层形成多晶层，在多晶层中，在从半导体层的表面向衬底前进的方向上，平均粒径逐步降低。这样，通过以此方式形成多晶层，能够防止在通过激光退火结晶时产生的由于包含在杂质添加层中的氢而导致的膜的毁坏，以便杂质添加层形成为具有最佳结晶度的多晶，从而提高转换效率。
根据本发明的光能转换装置包含杂质掺杂的半导体层和非晶的光活性层，杂质掺杂的半导体层是具有最佳结晶度的多晶，因此实现了薄型的装置。
利用根据本发明的光能转换装置的制造方法，其中在非晶光活性层上形成杂质掺杂的半导体层，并且进行激光退火，此杂质掺杂的半导体层具有比光活性层的氢浓度更低的氢浓度，能够形成其中杂质掺杂的半导体层的平均粒径在从半导体层的表面向衬底的方向上逐步降低的多晶层。
因此，利用如此制备的光能转换装置，其中在光活性层的上表面上形成多晶的杂质掺杂的半导体层，能够提高转换效率。
权利要求
1.一种光能转换装置，包括形成在衬底上的第一杂质掺杂的半导体层，所述第一杂质掺杂的半导体层是混有第一杂质的半导体材料层；形成在所述第一杂质掺杂的半导体层上的光活性层，所述光活性半导体层是含氢的非晶半导体材料层；和第二杂质掺杂的半导体层，混有第二杂质并形成在所述光活性半导体层上，所述第二杂质掺杂的半导体层是多晶半导体材料层，氢浓度比所述光活性半导体层的材料低；其中所述第二杂质掺杂的半导体层的平均晶粒粒径在从第二杂质掺杂的半导体层的表面向所述衬底前进的方向上逐步降低。
2.根据权利要求1的光能转换装置，其中所述第一杂质掺杂的半导体层、所述光活性层和所述第二杂质掺杂的半导体层是硅基半导体材料层。
3.根据权利要求2的光能转换装置，其中所述光活性层的平均氢浓度不低于5×1020原子/cc。
4.根据权利要求2的光能转换装置，其中所述光活性层的平均氢浓度不低于5×1021原子/cc。
5.根据权利要求2的光能转换装置，其中在具有平均晶粒粒径不小于10nm的所述第二杂质掺杂的半导体层区中，所述第二杂质的平均掺杂效率大约为100％。
6.根据权利要求1的光能转换装置，其中衬底由塑料材料制成。
7.根据权利要求1的光能转换装置，其中在所述衬底和第一杂质掺杂的半导体层之间提供第一电极层，并且其中在所述第二杂质掺杂的半导体层上提供第二电极层。
8.根据权利要求7的光能转换装置，其中所述第一和第二电极层由透明导电膜和/或金属电极形成。
9.根据权利要求8的光能转换装置，其中所述透明导电膜由ITO、氧化锡、掺氟的氧化锡、氧化锌或氧化锌-氧化铝形成。
10.根据权利要求8的光能转换装置，其中所述金属电极由Ag、Cr、Mo、Ta或Al形成。
11.根据权利要求7的光能转换装置，其中在所述衬底和所述第一电极层之间提供粘结层。
12.根据权利要求1的光能转换装置，其中在波长为200nm的光入射到所述第二杂质掺杂的半导体上时，反射比共计达50％或更高。
13.根据权利要求1的光能转换装置，其中所述第一杂质掺杂的半导体层或所述第二杂质掺杂的半导体层由SixC1-x制成。
14.一种光能转换装置的制备方法，包括在衬底上形成第一杂质掺杂的半导体层，所述第一杂质掺杂的半导体层是含氢的非晶半导体材料层；在所述第一杂质掺杂的半导体层上形成光活性层，所述光活性层是含氢的非晶半导体材料层；在所述光活性层上形成第二杂质掺杂的半导体层，所述第二杂质掺杂的半导体层是混有第二杂质并且氢浓度比所述光活性层低的非晶半导体材料层；和为了激光退火，形成所述第二杂质掺杂的半导体层之后在所述衬底上照射激光。
15.根据权利要求14的光能转换装置的制备方法，其中在所述衬底上形成所述第一杂质掺杂的半导体层之前，在所述衬底上形成第一电极层；和在形成所述第二杂质掺杂的半导体层之后，在所述第二杂质掺杂的半导体上形成第二电极层。
16.根据权利要求14的光能转换装置的制备方法，其中通过溅射设备形成所述第一和第二杂质掺杂的半导体层。
17.根据权利要求14的光能转换装置的制备方法，其中通过溅射设备或通过CVD(化学汽相沉积)设备形成所述光活性层。
18.根据权利要求14的光能转换装置的制备方法，其中当准分子激光照射在所述第二杂质掺杂的半导体层的表面上时，使所述第二杂质掺杂的半导体层结晶为多晶。
19.根据权利要求14的光能转换装置的制备方法，其中在激光退火中使用的激光的功率具有使所述第二杂质掺杂的半导体层结晶的水平，使得当200nm波长的光入射在所述第二杂质掺杂的半导体层上时，反射率不低于50％。
全文摘要
一种光能转换装置10，包含形成在衬底上的第一杂质掺杂的半导体层5，它是混有第一杂质的半导体材料层；形成在第一杂质掺杂的半导体层5上的光活性层6，它是含氢的非晶半导体材料层；和混有第二杂质并且形成在光活性半导体层6上的第二杂质掺杂的半导体层7。第二杂质掺杂的半导体层是氢浓度比光活性半导体层6的材料低的多晶半导体材料层。在光活性半导体层6和第二杂质掺杂的半导体层7之间的界面结构中，深度方向的平均晶粒粒径在从第二杂质掺杂的半导体层向衬底1前进的方向上逐步降低。通过控制第二杂质掺杂的半导体层7的氢浓度，显著降低了第二杂质掺杂的半导体层7中的悬挂键的数目，显示出较高的结晶度，提高了装置10的转换效率。
文档编号H01L31/00GK1422443SQ01807883
公开日2003年6月4日 申请日期2001年3月13日 优先权日2000年3月13日
发明者町田暁夫, 碓井节夫, 野本和正 申请人:索尼株式会社