專利名稱：：光生伏打元件及其制造法和制造設備的制作方法
技術領域：
：本發明涉及采用非單晶半導體的光生伏打元件和采用等離子CVD方法連續形成光生伏打元件的非單晶半導體層的方法及制造設備。特別是涉及采用滾動設備大量生產如太陽電池的光生伏打元件的方法和設備。有許多利用非晶半導體改善光生伏打元件的光電轉換效率的方法，例如，需要改善P型半導體層，I型半導體層，n型半導體層，透明電極，背面電極等特性，利用pin型半導體結構成光生伏打元件。特別是，要求諸如p型半導體層或者n型半導體層那樣的所謂摻雜層，首先，要求被激發的受主或施主濃度高，并且激活能量小。因此，形成pin結時的擴散電位(固有電位)變大，并且光生伏打元件的開路電壓(Voc)變大，則提高了光電轉換效率。其次，基本上不構成產生光電流的摻雜層，因此，這層盡可能地不妨礙射到產生光電流的i型半導體層上的入射光，所以，為了減小摻雜層的吸收率，重要的是使光學帶隙變寬和使摻雜層的膜厚變薄。有如上所述特性的摻雜層材料，可用IV族半導體材料，例如，Si，SiC，SiN，或者SiO制成，并且研究了非晶或者微晶材料。首先，認為有很大禁帶寬度的IV族半導體合金材料是穩定的，因為它們具有小的吸收系數，并且認為微晶或者多晶半導體材料是穩定的，因為它們有小的吸收系數和小的激活能。另一方面，要求在摻雜層和i型半導體層之間形成的均質結或異質結的結界面的界面態要小。然而，在i型半導體層和微晶或多晶p型半導體層之間的晶格連續性不好，會產生結界面態。因此，載流子移動特性和占空因數(FF)大大降低，這樣，對其改善便成為一項任務。另一方面，在美國專利No.4400409中公開了一種采用連續滾動系統的連續等離子CVD方法，顯著地改進大批量生產率。按照本方法，利用長帶狀部件作為襯底，在其縱方向連續地傳送襯底，同時在許多輝光放電區淀積和形成所需要的導電類型半導體層，由此，能連續地形成具有半導體結的元件。附圖8是典型的連續滾動型等離子CVD設備的簡圖，用于依次疊成n、i和p型半導體層，由此，形成單電池型光生伏打元件。標號801表示整個疊加膜形成設備。標號802表示長的導電磁性材料帶狀部件，標號803表示帶狀部件的送片室，標號804表示帶狀部件的卷片室，標號805到807表示疊加膜形成室，其中標號805表示n型層形成室，標號806表示i型層形成室，標號807表示p型層形成室。標號809表示放電空間，標號808表示氣體閥門，標號810和811表示帶軸。下面參照圖8敘述形成半導體膜的過程。淀積膜形成設備801具有送片室803，用于發送帶狀部件802，位于相對端的卷片室804，用于卷取帶狀部件802，由等離子CVD方法形成多層半導體層的疊加膜形成室805，806，807，在送片室和卷片室之間通過氣體閥門808相互串聯。把諸如H2的清洗氣體輸入氣體閥門808，相對于位于相對端的淀積膜形成室形成氣壓隔離板，防止在各形成室之間進行氣體擴散，于是具有連續滾動型膜形成設備的特征。把材料氣體輸入到每個疊加膜形成室，通過施加高頻波或微波電功率，在放電空間進行放電。并且，每個疊加膜形成室有排除裝置，和氣壓調節閥，能使其保持在預定氣壓的減少的壓力狀態。在膜形成過程中，長的帶狀部件802從送片室803送出，傳送到卷片室804，在疊加膜形成室805、806、807的放電空間連續地淀積各半導體層，同時，使帶狀部件802連續地移動。而且，利用分別設置n、i、p型形成室的形成室系統可能制造串聯型電池的光生伏打元件。本發明的目的是提供光生伏打元件，采用能顯著提高大批量生產效率的連續滾動設備，使非晶i型層和微晶電導型層之間的結型界面具有良好晶格連續性，該元件具有優良的電流電壓特性，有優良的光電轉換效率，本發明還提供連續大批量生產諸如光生伏打元件的方法和設備。本發明的光生伏打元件是包括結型半導體元件的光生伏打元件，其特征是該元件包括第1導電類型的半導層，非晶i型半導體層，微晶i型半導體層，和包括微晶的第2導電類型的半導體層，并且是pin結型元件。本發明的光生伏打元件的特征是，半導體層主要由硅和包括鍺的非晶i型半導體層形成。并且，本發明的光生伏打元件的特征是，如此構成的元件，具有許多pin結。本發明的光生伏打元件的特征是，第2導電類型半導體層構成為，使其位于光入射一側。并且，其特征是，第2導電類型半導體層是p型層。還有，最好使微晶i型半導體層具有50到100埃的厚度。還有，最好使微晶p型半導體層的厚度是80到150埃。還有，其特征是，微晶p型半導體層在其外表面的雜質濃度是1021原子/cm3以上，而且其雜質濃度朝向微晶i型半導體層減少。還有，最好如此構成微晶i型半導體層，使其區域中的原子濃度為1018原子/cm3以下，并且具有至少30埃的厚度。其次，本發明制造光生伏打元件的方法的特征是，利用高頻等離子CVD方法在長襯底上形成第1導電類型的半導體層，在其上形成非晶i型半導體層，在其上形成微晶i型半導體層，并且，利用高頻等離子CVD方法，在其上形成包括微晶的第2導電類型的半導體層。還有，最好，用SiH4和H2作為原材料氣體，施加給SiH4的H2量是SiH4量的50倍以上，對原材料氣體施加高頻功率的數量是0.2W/cm2以上。還有，用SiH4、H2和BF3作為原材料氣體，形成微晶p型半導體層，施加的H2的量是SiH4的量的50倍以上，并且對原材料氣體施加的高頻電功率的數量為0.01到0.03W/cm2。還有，形成微晶i型半導體層的溫度低于形成非晶i型半導體層的溫度，而形成微晶i型半導體層的溫度是180℃到240℃。還有，其特征是利用微波等離子CVD方法形成非晶i型半導體層。還有，其特征是非晶i型半導體層具有由微波等離子CVD方法形成的i型層和由高頻等離子CVD方法形成的i型層。此外，本發明制造光生伏打元件設備的一種形式是利用等離子CVD方法在長襯底上連續累積多層半導體層的疊加膜形成設備，其特征是，至少第1淀積室具有讓原材料氣體在長襯底移動方向從上部向下部流動的部件，第2淀積室具有讓原材料氣體在長襯底移動方向從下部向上部流動的部件，第1淀積室和第2淀積室通過隔離通路相互連接。還有，其特征是，至少在第2淀積室用于為產生等離子而施加電功率的面積要大于淀積室中長襯底的面積。還有，其特征是，該電極是片狀或盒狀的形狀。還有，電極的電位相對于長襯底是正的。還有，其特征是，用于把原材料氣體輸入到淀積室的部分具有用于對原材料氣流屏蔽長襯底的部件。本發明制造光生伏打元件的另一種設備，是利用等離子CVD方法形成淀積膜的淀積膜形成設備，其特征是，用于施加電功率來產生等離子的電極的面積，大于淀積室中襯底的面積。還有，其特征是，該電極是片狀或盒狀的形狀。還有，其特征是，電極的電位相對于長襯底是正的。還有，其特征是，用于把原材料氣體施加到淀積室的部分具有用于對原材料氣流屏蔽長襯底的部件。圖1表示本發明形成硅單電池型光生伏打元件的設備。圖2表示本發明形成硅鍺單電池型光生伏打元件的設備。圖3表示本發明形成SiGe/SiGe/Si三電池型光生伏打元件的設備。圖4表示本發明微晶i型半導體層形成室。圖5表示本發明微晶p型半導體形成室。圖6表示本發明微晶p型半導體層形成室中陰極電極的形狀。圖7表示本發明微晶i型SiGe半導體層形成室。圖8表示利用典型的滾動系統形成單電池型光生伏打元件的設備。圖9表示利用本發明設備制作硅單電池型光生伏打元件的層狀結構。圖10表示利用本發明設備制造硅鍺單電池型光生伏打元件的層狀結構。圖11表示利用本發明設備制造SiGe/SiGe/Si三電池型光生伏打元件的層狀結構。為了提高非晶i型半導體層和微晶第2導電類型的晶格連續性，在非晶i型半導體層和微晶第2導電類型之間設備微晶i型半導體層，由此，在層的厚度方向從非晶到微晶平滑地變化和逐漸地階梯式變化晶格常數。也就是，該微晶i型半導體層和非晶i型半導體層相比較，近似于微晶第2導電類型層的晶格常數，因此能作為用于形成微晶第2導電類型層的良好底層，能促進形成作為微晶的第2導電類型層，能形成良好和均勻的微晶膜，它幾乎沒有諸如隙、裂縫、針孔的結構缺陷。而且，由較高雜質濃度含量，能證實其微晶特性。因此，采用該微晶i型半導體層，可使第2導電類型層的層厚度更小，在光生伏打元件的光電轉換特性方面，增加短路電流，改善填充系數。此外，由于該微晶i型半導體層的存在，在制造元件期間，能抑制第2導電類型雜質從微晶第2導電類型層擴散到非晶i型層，在大批量生產或制造期間，提高元件性能的均勻性和重復性。更具體地說，例如，在光電動勢功率元件使用中，例如，在載流子產生層中，采用非晶硅i型硅，在其上疊置作為非晶i型層的硅和作為第2導電類型層的p型硅，或者，當在載流子產生層中，采用非晶i型硅鍺時，疊置非晶i型硅鍺層，微晶i型硅層，和微晶p型硅層，由此，能構成該光電動勢功率元件。通過下述方法實現上述的結晶形式。利用高頻等離子CVD方法，形成微晶i型層。為了施加高頻電功率，采用帶狀部件作為陰極，采用與其相對的導電平板作為陰極，把夾在兩電極之間的區域變成放電空間。把原材料氣體輸入該放電空間，使其產生和維持放電。本發明i型半導體層是Si。把包含諸如SiH4或者Si.2H6的含硅氣體和H2作為原材料氣體輸入到放電空間。本發明的特征在于，原材料氣體在微晶i型半導體形成室和微晶第2導電類型形成室中流動。在微晶i型半導體層形成過程中，使沿著帶狀部件運動的方向傳輸的氣體從上部流向下部(p型層側)，由此，在放電空間下部放電，相對于上部(通過增加H2使稀釋率增加)放電，使SiH4濃度較低，這樣，上部放電狀態，對于下部、對于微晶化有利。換句話說，在下部形成的淀積膜(和p型層接觸的部分)的形成速度變成相對的小，則加速在非晶i型層上淀積膜的微結晶。并且，在第2導電類型層(p型層)的形成過程中，例如，采用諸如SiH4，或者Si2H6的含硅氣體，諸如含摻雜物(p型雜質)的BF3或B2H6氣體和稀釋氣體作為材料氣體。由于氫氣對含硅氣體的稀釋比率高和采用電功率(高頻)產生高放電的膜形成條件，因而加速微結晶膜的淀積。把材料氣體按帶狀部件運動方向輸入放電空間，從下部(下側)流向上部(i型層側)(i型層側變成氣體的下游)，由此，使p型半導體層的淀積速度在靠近i型層的部分(下游)趨向減少(變干)(氫的稀釋率是高的)，因而相對地加速微晶淀積膜的形成。采用高頻等離子CVD方法，形成微結晶第2電導型層(p型半導體層)。由于在放電空間陰極面積大于陽極面積，能使輝光放電時期陰極電位(自偏壓)相對于包括帶狀部件的陽極(接地)保持正電位。陰極電位(自偏壓)保持在正電位，按帶正電荷的離子方向把偏壓施加，到位于帶狀部件上的疊加膜上，因此，按朝向帶狀部件的方向有效地加速存在于等離子放電中的離子，通過所謂離子轟擊，即使按相對高的淀積速度，也以促使膜結構平緩的形式有效地把能量加到淀積膜的表面，把摻雜物摻入到4維坐標的硅晶格中，提高膜的質量和完整性，使其獲得高質量的p型半導體薄膜。為了使陰極表面積增大，假定陰極為在常規平面電極上的片狀結構或者盒狀結構。圖6表示前述的片狀陰極。片狀陰極的許多部分垂直地放置在帶狀部件的傳輸方向，并且相互平行。在圖6中，多個部分板602垂直于運輸方向。片狀電極是由諸如不銹鋼的導電材料構成。片狀電極之間的空間足以使相鄰的片狀電極之間地產生和保持放電。使材料氣體按帶狀部件的傳輸方向從下側輸入，流到片狀電極的上部(在片狀電極和帶狀部件之間)。對于上述的片狀電極，使制造大陰極表面的方法不受限制。在微晶i型層和微晶第2導電型層的形成室中，輸送到放電空間(輸入的部分材料氣體)位置周圍的材料氣體在等離子體中不分解，如果把這部分在等離子體中的激活氣體淀積到帶狀部件上，將阻止加速微結晶化，并且淀積出低電導率的膜，減少短路電流和光生伏打元件的填充系數。因此，相對于帶狀部件屏蔽位于輸入材料氣體正上方周圍部分，使輸入材料氣體的周圍部分的激活氣體不淀積在帶狀部件上，因此，能形成高電導率(高載流子輸送特性)的均勻微晶i型層和高電導率及小吸收系數均勻的微晶i型層，以便提高光生伏打元件的光電轉換特性。當然，為了使本發明的光生伏打元件更有效，必須保證各半導體層的高質量和高重復性。因此，當利用連續滾動設備依次形成半導體層時，必須充分保證非晶i型層，微晶i型層和微晶第2電導型層的形成氣氛相互無關。因此，最好分別提供，形成非晶i型層，微晶i型層和微晶第2電導型層的放電空間。并且，如果在分離的各形成室中形成放電空間，并且通氣門相互連接相鄰室，將會進一步改善各淀積室的氣氛不相關性。采用高頻等離子CVD方法，形成微晶i型層。放電加熱器采用帶狀部件作為陽極，加高頻的導電平板型陰極和帶狀部件的淀積膜形成表面相對設置，把兩電極之間的空間作為放電空間。把材料氣體輸入到放電空間，利用抽氣裝置能減少氣壓。關于微晶i型層的形成條件的要點是提供原材料氣體的數量，施加的電功率強度、和把材料氣體加到放電空間的方法。輸入到放電空間的材料氣體由氫化硅氣體，例如，SiH4，Si2H6等制成。利用氫(H2)氣稀釋氫化硅氣體，并向那里施加預定值的或更大的高頻電功率，由此，促進微晶i型層的形成。也就是說，使施加到放電空間的材料氣體氫H2的數量為SiH4的50倍以上，相對于陰極表面施加的高頻(13.56MHz)電功率強度為0.2W/cm2以上。適用作為底層的微晶i層的厚度為5nm到15nm，以便促進形成微晶p型層。如果該層厚度小于5nm，將不能充分形成微晶層，如果層厚度大于15nm，在光到達產生載流子的非晶i型層之前，在i型微晶層中光吸收數量，不能忽略不計，微晶i型層將作為光生伏打元件光電轉換特性的限制成分，并且不能忽略填充系數的減少。把材料氣體沿帶狀部件移動方向從上部輸入放電空間，并使其流向下部方向(朝向p型層側面)，由此，在原料氣由上部流向下部時，在放電空間中分解主要用作淀積的SiH4氣體，并淀積在帶狀部件上，下部放電過程和下部由氫稀釋率高的放電過程相比，含SiH4或Si的活化物質或離子較低。因此，準備了形成良好微晶膜的條件，用于淀積膜并把它形成在下部(和第2導電型層接觸的i型層部分(第2導電型層為p型層)]，有利于形成具有良好質量的均勻微晶膜。此外，在上部的放電，和下部的放電比較，是近似于形成底層非晶i型膜的放電狀態，在上部通過放電在非晶i型層上形成的膜，具有改善非晶硅i型層晶格連續性的效果。也利用高頻晶格等離子CVD方法，形成微晶第2導電類型層(p型層)。微晶第2導電類型層(p型層)形成條件的要點是輸入材料氣體的數量，施加的電功率強度，和輸入材料氣體到放電空間的方法。在輝光放電期間，使陰極電位(自偏壓)相對于包括帶狀部件的陽極(接地)保持在+30V以上的正電位時形成p型層，把偏壓按帶正電荷的離子的方向加到位于帶狀部件上的淀積膜上，存在于等離子放電中的離子朝帶狀部件被更有效地加速，通過所謂的離子轟擊以更高的淀積速度，把能量有效地加到淀積膜的表面，促使結構平緩，并且把雜質摻入到四維坐標的硅晶格中，提高了膜的質量和完整性，由此，可能獲得高質量的p型半導體薄膜。為了使陰極的電位(自偏壓)保持在正電位，則必須使放電空間中陰極表面積大于包括放電空間中的帶狀部件的表面積的整個陽極的表面積。為了使陰極的表面積增大，可把陰極設置成，例如，片形結構。圖6表示片形陰極結構。片狀陰極的許多部分設置成垂直于帶狀部件的傳送方向，并使其相互平行。片狀電極由諸如不銹鋼導電金屬材料構成。片狀電極之間的空間足夠在相鄰片狀電極之間產生和保持放電。按帶狀部件輸送方向從下部側輸入材料氣體，并使材料氣體輸入到片狀電極的上部(在電極和帶狀部件之間)。前述的電極不限制為片狀，但是，可假定，例如，有下述的形狀。例如，可能采用使材料氣體流到片狀電極下面的結構。并且，垂直交叉設置的片狀電極(即，帶狀部件移動方向)，使片狀電極垂直于帶狀部件的傳輸方向，因此使陰極面積增大。不把陰極電極限制為片狀形狀，但可以是凸凹形狀，或塊狀或者針狀形狀。作為輸入到放電空間的材料氣體，利用含第2導電類型(p型)雜質(摻雜劑)的如SiH4，或Si2H6，BF3或B2H2的氫硅化物制成和用氫(H2)氣稀釋過的前述氣體。輸入到放電空間的材料氣體，使H2氣的輸入量是SiH4的輸入量的50倍以上，向放電空間提供高頻電功率，使陰極的自偏壓成為正的(希望+100V以上)放電電壓，由此，在BF3的濃度相對于SiH4氣體的比例是0％到100％范圍內，能形成高質量的微晶p型半導體膜。然而，如果BF3的濃度小于10％以下，則進入該膜的雜質絕對含量不足，導致開啟電壓減小。可使該層的厚度增大，因此滿足摻雜絕對量，但是，由于光被p型層吸收，將導致光量的減少，并且增加電阻分量(填充系數)。還有，如果濃度超過50％，多余的雜質將進入3維坐標的硅晶格，由此，形成結構缺陷。顯著地降低結晶特性，引起短路電流增加，FF減少。希望薄膜厚度大于5nm和小于15nm，最好為10nm或10nm以下。按帶狀部件輸入放電空間的方向，把材料氣體從下部(卷帶的側面)輸入，使其流向上部(朝向i層側)由此，p型半導體層的淀積速度變低，其接近i型層，因為SiH4材料氣體趨于減少(rundry)，在p型層的上部變高，因為這部分靠近材料氣體的輸入部分。在i型層上面，以較低的淀積速度形成p型層，因此，由于兩層界面處晶格連續性的結構缺陷數量可能減少，在p型層的上部，可能以相對高的淀積速度，提供高生產率。還有，在膜中，在p型層的最外表面，可能含有足夠大的雜質(摻雜劑)濃度。可能在串聯型元件的光電轉換特性中的電流—電壓特性方面，使其獲得良好的結特性。圖3是滾動型連續等離子CVD設備的簡圖，用來形成疊層電池(三層電池)型光生伏打元件。采用如圖2所示的分別設置的n、i、p型層形成室構處理室結構，制造電池。為了通過改善晶格連續性來改善光電元件的電特性，和在制造期間保證元件特性的重復性。必須能重復地在該層的厚度方向控制包含在第2導電類型層中的雜質濃度，和在制造元件期間控制擴散和摻入雜質到相鄰微晶i型層和非晶i型層半導體層的工藝。當通過滾動系統形成上述半導體層時，必須充分保證非晶i型層，微晶i型層，微晶第2導電類型層的形成氣氛相互無關、以便滿足上述要求。也就是，本發明提供相互分離的并且通過氣門相互連接的形成非晶i型層，微晶i型層，微晶第2導電型層的膜形成室，由此滿足上述的要求。當微晶第2導電類型層位于入射光側，如果該層厚度小，則入射光損耗少，在載流子產生層中可能產生較多的載流子。在微晶第2導電類型層中包含的雜質量最小，需要產生足夠大的內部電場和具有足夠大的強度。然而，如果薄層中包含高雜質濃度，則在其中形成缺陷，降低微晶特性，降低元件的電特性。本發明的元件中，要求微晶第2導電類型層的厚度為80-150埃，要求該層雜質濃度最大為1021原子/cm3。第2導電類型層的雜質濃度具有梯度，所以，在入射光側最外而，濃度最高為1021原子/cm3以上，朝i型層減少，由此，進一步提高它和微晶i型層的連續性，并且進一步提高元件的電特性(光電轉換特性)。當例如由等離子CVD方法(假定連續滾動方法)形成時，通過使含氣體的雜質濃度造成(放電)立體分布，來制成雜質濃度梯度。該濃度梯度大大地改善了串聯電池的第2導電類型層和第1導電類型層的結特性。本發明，對于微晶i型半導體層的厚度的適用范圍是50-100埃。當該層厚度小于50埃時，對促進第2導電類型層的結晶沒有效果，并且，對于微晶i型層和第2導電類型層的連續性沒有效果。當液晶i型層厚度超過100埃，該層作為載流子移動的阻止層，元件的電特性(光電轉換特性)顯示出填充系數減少。在第2導電類型層形成時，在高溫下，或多或少地不可避免地有雜質擴散到微晶i型半導體層晶格內。事實上，第2導電類型雜質擴散到產生載流子的非晶i型半導體層，則會使大批量制造或產生該元件時，不能獲得電特性的重復性。事實上，為了減小影響，選取微晶i型層的厚度為50埃以上。圖1是表示按照本發明制造Si單電池型光生伏打元件的整個半導體層形成設備的簡圖。圖1中，通常用標號101表示淀積膜形成設備。標號102表示長的導電帶狀部件，標號103表示帶狀部件發送室，標號104表示帶狀部件的卷片室，標號105表示n型半導層形成室，標號106表示非晶i型Si層形成室，標號107表示微晶i型硅層形成室，標號108表示微晶p型半導體層形成室。標號110表示放電空間。標號109表示氣門。標號111和112表示帶軸。圖4是表示微晶i型Si半導體層形成室的結構截面圖。這是采用高頻等離子CVD方法的淀積膜形成室，并且圖1中n型半導體層形成室105和Si非晶i型半導體形成室106有相似的結構。在圖4中，標號401表示淀積膜形成室，標號402表示帶狀部件，標號403表示氣門，標號404表示門中氣體輸入部件，標號405表示放電器，標號406表示帶狀部件加熱器(燈加熱器)，標號407表示材料氣體輸入部件，標號408表示高頻電極(陰極)，標號409表示排氣裝置，標號410表示放電區域。箭頭411表示帶狀部件移動方向，箭頭412表示材料氣體流動方向。標號4B表示屏蔽裝置。下面敘述利用圖4所示的微晶i型Si半導體層形成室401，形成微晶i型層的工序。其中，延長帶狀部件402的淀積膜形成室401，首先利用排氣裝置進行排氣，以便降低氣壓，但沒有表示。使門氣體(如H2和He)從門氣體輸入裝置404流到相鄰室之間的氣門403，并使相鄰室之間氣氛相互隔離。隨后，把控制到預定量的材料氣體，利用材料氣體輸入裝置407，沿帶狀部件傳輸方向404，從上部傳送到下部，通過氣壓調整裝置(可變的傳送閥，沒表示)，保持放電器的氣壓為常數。利用帶狀部件加熱器406和材料氣體及放電器部件加熱裝置412，把帶狀部件402和放電器405控制到預定溫度。接著，把高頻電功率加到陰極410，引起放電，分解材料氣體，在帶狀部件上形成微晶i型膜，同時，以預定速度移動帶狀部件402。利用圖4所示的淀積膜形成室，在帶狀部件上用實驗方法形成微晶i型Si半導體膜，該部件由不銹鋼(SUS430)構成，在其上形成1000埃的非晶Si。形成條件是材料氣體SiH4為10sccm，H2為1000sccm，13.56Mhz高頻電功率為0.5W/cm2(在電極上)形成溫度為280℃，氣壓為1.3乇。當利用RHEED觀察形成的膜時，發現它為微晶膜。利用TEM(透射型電子顯微鏡)觀察淀積膜的剖面，也可以證實它是微晶層。并且，利用激光Raman光譜方法，也能得出類似的結論。圖5是表示如圖1所示的微晶p型半導體形成室的結構截面圖。這是利用高頻等離子CVD方法的淀積膜形成室。在圖5中，標號501表示淀積膜形成室，標號502表示帶狀部件，標號503表示氣門，標號504表示門氣體輸入部件，標號505表示放電器，標號506表示帶狀加熱部件(燈加熱器)，標號507表示材料氣體輸入部件，標號508表示片狀高頻電極(陰極)，標號509表示排氣部件，標號510表示放電區域。箭頭511表示帶狀部件移動方向，箭頭512表示材料氣體流動方向。標號513表示膜形成區域調整部件。現在，將敘述利用圖5所示的微晶i型Si半導體層形成室，形成微晶p型半導體層的工序。首先，利用抽氣裝置(其中，抽氣泵位于外部，沒有表示)對其中延伸帶狀部件502的淀積膜形成室進行抽氣，以便降低氣壓。使門氣體(例如，H2和He)從門氣體輸入部件504流到相鄰處理室之間的氣門503，因此，使相鄰淀積室氣氛相互隔離。接著，利用材料氣體輸入部件509，把預定量的材料氣體，按帶狀部件移動方向從下部輸入到上部側，利用氣壓調整部件(傳導調整閥，沒有表示)使放電加壓器的氣壓保持常數。利用帶狀部件加熱裝置507、材料氣體和放電器部件加熱裝置512把帶狀部件502和放電器505控制到預定的溫度。依次，把高頻電功率施加到陰極510，由此引起放電，分解材料氣體，把微晶p型膜形成在帶狀部件上，同時以預定速度移動帶狀部件502。利用如圖5所示的淀積膜形成室，按實驗方法在帶狀部件上形成微晶p型Si半導體層，其中帶狀部件由不銹鋼(SUS430)制成，在不銹鋼層上形成1000埃厚的非晶硅。形成條件是，作為材料氣體，SiH4為10sccm，H2為3000sccm，BF3為10sccm，13.6MHz高頻電功率為0.5W/cm2，(每電極區域)，形成溫度是200℃，氣壓為1.2乇。當用RHEED觀察形成膜時，發現膜已結晶、利用TEM觀察淀積膜的橫截面時，也獲得類似的結果。而且，利用激光Raman光譜方法，也達到類似的結論。還有，按照SIMS分析，發現膜中含硼的濃度1021atoms/cm3以上。下面敘述，利用如圖1所示的設備，采用滾壓方法，制造Si單電池型光生伏打元件的工序。首先，按滾筒形式纏繞在帶軸111的長的導電磁性材料帶狀部件102，從發送室103通過淀積膜形成室105-108和氣門109，利用根據彎曲形式施加的拉力伸出到卷片室104。把磁滾(沒表示)安裝到氣門和淀積膜形成室105-108中，用它牽引伸出的帶狀部件102，由此，安置，帶狀部件沿著它移動的履帶。接著，利用抽氣裝置沒有表示給設備101抽氣使氣壓降低到10-3Torr數量級，并且設置帶狀部件102的發送室103和帶狀部件102的卷片室104，淀積膜形成室105-108。為了使淀積膜形成室105-108的淀積膜形成條件保持相互無關，把作為門氣體的的惰性氣體和氫氣，從門氣體輸入裝置(沒表示)輸入到氣門109。把形成淀積膜的材料氣體從氣體輸入裝置(沒表示)輸入到淀積膜形成室105-108，利用裝在排氣管(未表示)的氣壓調節裝置(沒表示)控制淀積室的氣壓到預定數值。利用安裝在淀積室3～7的加熱裝置(沒表示)控制帶狀部件102和放電加熱器110中的部件到淀積膜形成的條件的溫度。把高頻電功率加到每個淀積室的陰極電極，由此使放電空間產生放電。其次，依次在帶狀部件上淀積n型半導體層，非晶i型半導體層，微晶i型半導體層和微晶p型半導體層，同時，從發送室103中的帶軸111把帶狀部件102傳送到卷片室104，由此形成Si單電池型光生伏打元件。還有，形成光生伏打元件的帶狀部件102，連續地被卷到卷片室104中的帶軸112上。而且，下面將進一步結合某些實施例敘述本發明，但是本發明不限于下述實施例。[實施例1]利用圖1所示的設備，制造圖9所示的具有多層結構的Si單電池類型光生伏打元件1201。利用依次在導電的帶狀部件(SUS430)902上面形成的背面反射層903，反射增加層904，第1導電類型層(n型層)905，非晶i型Si半導體層906，微晶i型Si半導體907，微晶p型半導體層908，透光電導膜909和集電極910構成該光生伏打元件901。帶狀部件902的寬度為40cm，厚度為0.14mm，并且在其上制成100m長的光生伏打元件。下面敘述具體的制造工序。首先，蒸發背反射層鋁薄膜和反射增加層ZnO，其厚度分別為100nm和1μm，再用濺射方法在充分去油脂的和沖洗過的帶狀部件上形成下電極。利用圖1所示的連續滾動系統，采用連續形成設備，由類似的工序，在其上形成半導體層。采用圖6所示的形狀的隔板式電極，作為微晶p型層形成室的陰極。帶狀部件和部分陰極的隔板式電極之間的最近距離是0.5cm，在18個隔板式電極的相鄰電極之間的間隔是5cm(即陰極電極的長度是105cm)。在帶狀部件寬度方向隔板式電極的長度是50cm、陰極面積對接地的包括導電的帶狀部件的整個陽極的比率是3.0倍。其次，ITO(In2O3+SnO2)通過濺射工藝被蒸鍍在微晶p型半導體層上，厚度為80nm，作為透明電極，利用真空蒸發淀積Al，厚度為2μm，作為電流收集電極，由此，制成光生伏打元件(元件實施例1)。上述光生伏打元件的半導體層形成條件(使用材料氣體、RF電功率、氣壓，襯底溫度)如下表1所示。表1襯底SUS430BA厚度0.13mm反射層鋁(Al)薄膜100nm反射增加層氧化鋅(ZnO)薄膜1μm門氣體700sccm來自各門透明電極ITO(In2O3+SnO2)薄膜80μm電流收集電極鋁(Al)薄膜2μm通過下述的比較和分析來評價按實施例1所制的光生伏打元件的光電轉換性能。為了比較，制造沒有微晶i型半導體層的Si單電池。除了在圖1所示設備中不在微晶i型Si半導體形成室107中產生放電外，按照制造實施例1的工序，制造元件A。并且，制造光生伏打元件，只是把加有等效厚度(10nm)的非晶i型半導體層代替元件實施例1的光生伏打元件中的微晶i型半導體層。除了在圖1中所示的設備中不在微晶i型半導體層形成室107中產生放電外，按照元件實施例1制造元件B，在非晶i型半導體層形成室106中，形成的非晶i型Si半導體層的厚度加10nm的。下面評價按照實施例1和比較實施例1制造的三種光生伏打元件。采用帶狀部件橫向方向的中心部分，評價電流—電壓特性，從端部(離末端5cm)切下邊長為5cm的正方形，放置在下午1點半鐘(1000mV/cm2)的陽光下，測定光電轉換效率。其結果如表2所示。表2當比較例1的元件各特性是1時，則各數值是任意值。用按照本發明的設備制成的實施例1的元件中的微晶i型層1，和沒有制備上述層的元件-A和元件-B相比較，結果發現，改善了占空因數，把轉換效率提高到1.07倍。檢驗形成作為微晶的微晶i型層的形成條件。由于采用類似于實施例1的工序，形成非晶i型層，然后按照下表3所示的形成條件，形成淀積膜，以便在其上形成微晶i型層而不形成p型層，并取出該淀積膜，利用TEM(透射電子顯微鏡)照片，來評價淀積膜的結晶特性。表4表示微晶i型層的形成條件和結晶特性。結果證實按下述條件制成的厚度為5nm以上的淀積膜已經結晶，所述條件是，加到放電空間的H2氣量是加入SiH4數量的50倍以上，施加在電極上的高頻電功率的密度是0.2(W/cm2)。表3其它形成條件氣壓1.3Torr襯底溫度為200℃[比較例3]根據和p型層接觸的i型層表面結晶特性和根據p型層形成條件(提供材料氣體的數量和提供高頻電功率的數量)，檢測光生伏打元件的微晶p型層的形成條件和電流-電壓特性(光電轉換特性)。由于采用類似實施例1的工序，形成非晶i型層，然后，在其上形成微晶i型層和要結晶的p型層，用作樣品。類似于比較例2，用TEM觀察樣品的橫截面，評價p型層的結晶特性。還有，在樣品上形成等于實施例1的透明導電膜，由此，形成電流集電極，來評價光生伏打元件的電流—電壓特性(光電轉換特性)。用帶狀部件橫方向的中心部分來評價電流—電壓特性，從端部(離末端5cm)切下，具有邊長為5cm的正方形，放置在下午一點半鐘(100mV/cm2)的陽光下，測量電流—電壓特性。由下表4表示樣品的形成條件和評價微晶特性的結果。對于p型層的結晶特性是用樣品的評價欄中的“○”標記表面已發現結晶，用“×”標記表示沒發現結晶。關于光生伏打元件的電流—電壓特性是，在樣品評價欄中寫有標記“○”的樣品，獲得最大數值的95％數值以上，在樣品評價欄中寫有標記“△”的樣品，獲得90％數值以上，在樣品評價欄中寫有標記“×”的樣品，獲得小于90％的數值。由評價結果發現，微晶i型層是位于非晶i型層上面，因此，促進p型層的結晶。也就是可能證實，厚度為0.5nm埃數量級的薄層具有微晶特性。還可能證實摻雜氣體BF3對SiH4流速比率為50％時，具有微晶特性，并且光生伏打元件的電流—電壓特性良好。p型層的其它形成條件是，RF電功率為0.02W/cm3，陰極的自偏壓為+100到+150，氣壓為1.2Torr，襯底溫度為200℃。表4-1</tables>表4-2表4-3</tables>按幾個圖形在層厚方向，改變微晶i型層的結晶性。設定結晶性朝p型層增加的情況和結晶性朝p型層減少的情況，然后相互比較光生伏打元件的電壓—電流特性。當結晶性朝p型層增加時，使材料氣體，從帶狀部件傳輸方向的上部，輸入到下部。當結晶性朝p型層減少時，使材料氣體，從帶狀部件傳輸方向的下部輸入到上部。下表5表示光生伏打元件的電流—電壓特性。表5</tables>當把材料氣體，從帶狀部件傳輸方向上部傳輸到下部，則淀積膜的結晶特性朝p型層改進，光生伏打元件的性能，FF，較高。(比較例5)通過下述比較和分析來評價按實施例1所制造的光生伏打元件的光電轉換性能。利用與實施例1相同的工序，對微晶i型層和微晶p型半導體層的厚度以及p型雜質濃度進行各種變化，由此，制造光電動力元件。在非晶i型層上形成微晶p型層，提供光電元件，改變p型雜質的濃度，由此評價實施例1和比較例5的光電元件的電流—電壓特性。用帶狀部件的橫向中心部分評價電流—電壓特性，該部分從端部(距端部5cm)，邊長為5cm的正方形，把其放在下午1點半鐘(100mW/cm2)的陽光下，測量光電轉換效率等。結果如下表6所示。當設定實施例1的各特性值是1時，則每個數值是任意值。在該表中，對于轉換效率，開路電壓，短路電流，占空系數各數值，最大值是1，當該特性值基本上等于最大數值的95％以上時，以標記○表示，當特性值稍微低于95％，小到90％的數值時，以△表示，當特性值是顯著地小于90％時，以標記×表示。并且，用二次離子質譜分析(SIMS)來確定雜質的濃度(分析組成)。表6<</tables>從表6可見，當微晶p型層的厚度變大約200埃時，則占空系數減少，當p型層中的p型雜質濃度的最大值是1021原子/cm3以下時，則開路電壓減少。微晶p型層在層厚度方向的雜質濃度，有三種分布，也就是，在層厚度方向(比較元件1-2A)是均勻的分布，p型層最外表面雜質濃度的分布最濃，因為朝向i型層(比較元件1-2B)變薄，p型層最外表面是稀疏的分布，因為朝向i型層(比較元件1-2C)變厚。在利用比較例5的情況，評價和測量該元件的電流電壓特性。其結果如下表7所示。表7對于元件的電流—電壓特性來說，在具有朝i型層減少p型層雜質濃度的濃度分布的元件中，獲得高轉換效率。(比較例7)等效于實施例1的光生伏打元件，除了位于微晶i型層和微晶p型層之間的非晶i型層的厚度以外，利用類似于實施例1的工序，改變微晶i型層和p型微晶層的層厚度。微晶p型層中的p型雜質濃度具有1021原子/cm3的數量級，并且具有朝i型層側減少濃度的分布。象比較例5的情況那樣，測量和比較所制元件的電流電壓特性。結果如下表8所示。表8</tables>如該表所示，當轉換效率，開路電壓，短路電流，占空因數各值是該實施例中各項數值的95％時，則其性能基本上等于實施例的性能，寫成標記○，當所述數值小于95％而小到90％時，其性能較差，寫為標記△，當所述數值小于90％時，其性能明顯變差，寫為標記×。關于上述轉換效率的電流—電壓特性，在具有微晶i型層厚度為50-100埃和微晶p型半導體層厚度為100到150埃(從詳細試驗可知，80-150埃是適合的)的光生伏打元件中，獲得了高的光生伏打轉換效率。從實施例1和比較例5、6、7可知，按照本發明制造的Si單電池型光生伏打元件的光電轉換特性，顯示出非常良好的光電轉換特性。按本發明，利用與實施例1相似的工序，按照表6所示的條件，制造有如圖10所示結構的SiGe單電池型光生伏打元件(實施例2—元件)。光生伏打元件1001由如下疊層構成在導電帶狀部件(SUS430)1002上面形成的背面反射層1003，反射增加層1004，第1導電類型層的非晶n型層半導體層1005，非晶i型SiGe半導體層1007，非晶i型Si半導體層1008，非晶i型Si半導體層1009，微晶p型Si半導體層1010，其是第2導電類型層，透光電導膜1011，和收集電流的電極1012。為了形成半導體層，使用具有與每個半導體層相對應的淀積膜形成室的單電池連續形成設備，和使用如圖2所示的滾壓系統。在圖2中，標號201通常表示淀積膜形成設備。標號203表示發送室，用于發送長的帶狀部件，標號204表示卷帶室，用于卷繞帶狀部件202，標號205，206，207，208，209，210表示淀積膜形成室。標號205表示形成作為第1導電類型層的非晶n型Si半導體層的形成室，標號206表示形成非晶i型Si半導體層的形成室，標號207表示形成非晶i型SiGe半導體層形成室，標號208表示形成非晶i型Si半導體層的形成室，標號209表示形成微晶i型Si半導體層的形成室，標號210表示形成微晶p型Si半導體層的形成室。標號212表示放電空間。標號211表示門，標號213和214表示帶軸。形成各半導體層的形成室通過氣門相互連接在一起，并且保持放電室相互獨立。圖7中，標號701表示淀積膜形成室，標號702表示帶狀部件，標號703表示氣門，標號704表示門氣體輸入裝置，標號705表示放電器，標號706表示帶狀部件加熱裝置(燈加熱器)，標號707表示材料氣體提供裝置，標號708表示微波輸入裝置，標號709表示高頻輸入裝置，標號710表示排氣裝置，標號711表示放電區域。箭頭712表示帶狀部件移動方向，標號713表示膜形成調節裝置。下面敘述利用非晶i型SiGe半導體形成室，形成非晶i型SiGe半導體層形成工序。首先，利用排氣裝置710，使淀積膜形成室抽真空，在該形成室中延伸帶狀部件702。接著，利用材料氣體輸入裝置，把材料氣體輸入到放電空間711，并且控制到預定數量，利用氣壓調節裝置(未示出)，保持放電器氣壓為常數。利用帶狀部件加熱裝置706，材料氣體和放電器加熱裝置，控制帶狀部件702和放電器705到預定溫度。接著，施加微波和高頻電功率，由此，引起放電和分解材料氣體，在帶狀部件702上面形成非晶i型SiGe，同時以預定速度移動帶狀部件702。表9襯底SUS430RA，厚度為0.13mm反射層鋁(Al)薄膜100nm反射增加層氧化鋅薄膜(ZnO)1μm門氣體700sccm、來自每個門</tables>透明電極ITO(In2O3+SnO2)薄膜80nm電流收集電極鋁(Al)薄膜2μm[比較例8]利用等效于實施例2的工藝程序，制造光生伏打元件(元件C)和光生伏打元件(元件D)，在元件C中沒設置微晶i型層，在元件D中，用非晶i型層代替微晶i型層的厚度。對于按實施例1和比較實施例1和2所制造的光電元件進行評價。利用帶狀部件的中心部分進行電流—電壓特性評價，從端部切下，(離端部5cm)，具有邊長為5cm的正方形，放在下午1點半鐘(100mW/cm2)的陽光下，進行光電轉換效率測量。為了比較，制造沒有微晶i型半導體層的Si單電池。(元件C)按照元件一實施例2的工序，制造元件C，除了在圖1所示的設備中，不在微晶i型Si半導體層形成室107中產生放電。并且，制造代替元件實施例1微晶i型半導體層的光生伏打元件，把等效厚度(10nm)施加到非晶i型Si半導體層上(元件D)。按照元件實施例2的工序，制造元件D，除了在圖1所示的設備中，在半導體i型半導體層形成室107中，增加10nm厚的非晶i型Si半導體層。對上述三種光電元件進行評價。用帶狀部件的中心部分評價電流—電壓特性，該部分位于其寬度方向，從末端(距端部5cm)切下，具有邊長為5cm的正方形，放在下午1點半鐘(100mW/cm2)的陽光下，測量光電轉換效率。結果如下表10所示。表10當元件比較例1的每一特性是1.00時，每一值是任意的數值。利用本發明的設備，在元件實施例2中設置一個微晶i型層，和沒有設置該層的元件C和元件D相比，由于把轉換效率提高到1.07倍，則占空因數得到改善。根據i型怪和p型層接觸表面的結晶特性以及p型層形成條件(提供材料氣體的數量以及高頻電功率的數量)，來檢驗光生伏打元件的p型層微晶形成條件及電流—電壓特性(光電轉換特性)。利用類似于實施例2的工序，形成直到非晶i型層，在其上形成非晶i型層和p型層，由此，提供一個樣品。象比較例2那樣，利用TEM來觀察樣品的橫截面，并且評價p型層的微晶特性。此外，在樣品上形成等效實施例1的透射導電膜，由此，形成收集電流電極，并且評價光生伏打元件的電流-電壓特性(光電轉換特性)。利用帶狀部件中心部分，來評價電流電壓特性，該部分位于其寬度方向，從端部(離端部5cm)切下，具有邊長5cm的正方形，放在下午1點半鐘(100mW/cm2)的陽光下，測量電流—電壓特性。樣品形成條件和微晶特性的評價結果，如表11所示。關于p型層的結晶特性，發現微晶的樣品，在欄中寫上標記○，沒發現微晶的樣品，在樣品欄中，填寫標記×。關于光生伏打元件的電流—電壓特性，獲得最大數值的95％以上的樣品，在樣品欄中填寫標記○，獲得最大值90％以上的樣品，在樣品欄中填寫標記△，獲得最大值的90％以下的樣品，在樣品欄中填寫標記×。從評價結果可知，微晶i型層設置在非晶i型層上，由此促進了p型層的微結晶。也就是，甚至對于厚度為5nm數量級的薄層，也能證實微晶特性。并且，即使在SiH4氣體流速中，摻雜氣體BF3的濃度高達50％時，也能證實微晶特性，并且使光生伏打元件的電流—電壓特性良好。表11-1</tables>表11-2下面通過比較和研究來評價按照實施例2制造的光生伏打元件的光電轉換特性。利用與實施例類似的工序，多方面地改變非晶i型硅層(第2導電類型層側)。微晶i型層，微晶p型層的厚度，由此，形成光生伏打元件。下面評價按照實施例1和比較例5制造光生伏打元件的電流電壓特性。利用帶狀部件中心部分評價電流電壓特性，該部分位于部件的寬度方向，從端部(離末端5cm)切下，邊長為5cm的正方形放置在下午一點半鐘(100mW/cm2)的陽光下，測量光電轉換效率。其結果如表6所示當實施例1的各特性是1.00時，每個值是任意的。微晶p型層在表面上的p型雜質濃度是1021原子/cm3數量級，在朝向i型層側，濃度的分布減少。象在比較例5的情況一樣，測量和評價所制造的元件的電流電壓特性。其結果如表12所示。在表中，當轉換效率，開路電壓，短路電流和占空因數各數值是實施例中各數值的95％以上時，認為各性能基本上和實施例的各性能相等，用標記○表示，當所述數值是90％到小于95％時，其性能較差，用標記△表示，當所述數值小于90％時，其性能顯著地變差，用標記×表示。表12-1>表12-2表12-3表12-4</tables>表12-5</tables>表12-6</tables>對于諸如轉換效率的電流電壓特性，以光生伏打元件得到了高光電轉換效率，該光生伏打元件中，非微晶i型Si半導體層厚度是50-100埃，微晶i型層的厚度是50-100埃，微晶p型半導體層的厚度是100-150埃(通過詳細實驗，發現80-150埃是合適的)。從實施例2和比較例可知，根據本發明制造的SiGe單電池型光生伏打元件，其光電轉換特性非常好。利用等離子CVD方法，采用如圖3所示的滾動系統的三單池連續形成設備，形成半導體層。在圖3中，標號301通常表示淀積膜形成設備。標號302表示長的導電磁性材料的帶狀部件，標號303表示發送帶狀部件的形成室，標號304表示帶狀部件的卷帶室，標號305表示底電池制造部分，標號306表示中間電池制造部分，標號307表示頂電池制造部分，標號308，314，320表示n型半導體層形成室，標號309，315，321表示非晶i型o層形成室，標號310，311，316，317表示非晶i型SiGe層形成室，標號312-318，322表示微晶i型SiGe層形成室，標號313，319，323表示微晶p型半導體層形成室。標號325表示放電器。標號324表示氣門，標號326，327表示帶軸。底電池和中間電池制造部分采用設備例2、頂電池制造部分采用設備例1。利用圖3的設備，采用與實施例1和2相似的工序，按照下表13所示的條件，制造具有圖11所示層結構的SiGe/SiGe/Si三電池型光生伏打元件1101。表13襯底SUS403BA，厚度0.13mm反射層鋁(Al)薄膜100nm反射增加層氧化鋅(ZnO)薄膜1μm門氣體700sccm，來自每個門透明電極ITO(In203+SnO2)薄膜80nm電流收集電極鋁(Al)薄膜2μm在導電帶狀部件(SUS430)1102上順序形成背反射層1103，反射增加層1104，底部SiGe電池1105(n型半導體層1108，非晶i型Si半導體緩沖層1109，非晶i型SiGe半導體層1110，非晶i型SiGe半導體緩沖層1111，微晶i型半導體緩沖層1112，微晶p型半導體層1113)，中間SiGe電池1106(n型半導體層1114，非晶i型Si半導體緩沖層1115，非晶i型SiGe半導體層1116，非晶i型SiGe半導體緩沖層1117，微晶i型半導體緩沖層1118，微晶p型半導體1119)，頂部Si電池1107(n型半導體層1120，非晶i型Si半導體層1121，微晶i型Si半導體緩沖層1122，微晶p型半導體層1123)，透明導電膜1124，電流收集電極1125。由這些膜層疊層構成光生伏打元件1101。為了比較，利用與實施例3相似的工序，制造SiGe\SiGe\Si3電池型光生伏打元件(元件E)，它有如圖1所示的層結構，其中微晶i型層沒有插入實施例3的3電池中，在實施例3的3電池中沒有用微晶i型Si層形成室(沒有引起放電)。并且，利用與實施例3相同的工序，制造SiGe\SiGe\Si3電池光生伏打元件(元件F)，用微晶i型層形成室形成相同層厚的非晶i型層代替其中的微晶i型層。利用與實施例1相同的方法，評價在實施例3(元件實施例3)和比較例12(元件E和F)中制造的光生伏打元件的電流—電壓特性。其結果如表14所示。表14如表14所示，實施例3的光生伏打元件，相對于比較例12的光電動力元件(元件E和F)的轉換效率是優良的，已經發現，按本發明方法制造的光生伏打元件具有優良的特性，本發明顯示出好的效果。通過下面比較和分析來評價按照實施例13制造的光生伏打元件的光電轉換性能。利用與實施例相似的工序，同時改變底部電池和中間電池中的微晶i型層和微晶p型層的厚度，由此，形成光生伏打元件。評價按實施例3和比較例所制造的光生伏打元件的電流電壓特性。利用帶狀部件的橫向方向中心部分評價電流電壓特性，從端部(距端部5cm)切開，邊長為5cm正方形，放置在下午1點半鐘(100mW/cm2)的陽光下，測量光電轉換效率。其結果如表6所示。當實施例1的每個特性值是1時，則每個數值是任意的。微晶p型雜質在表面的濃度具有1021原子/cm3的數量級，并且具有朝i層濃度的分布減少。象在比較例5的情況一樣，測量和評價所制造元件的電流—電壓特性。結果如表15所示。表15在表中，當開路電壓和占空因數是實施例的95％以上時，認為該性能基本上等于實施例的性能，用標號○表示，當所述數值是90％至小于95％時，性能稍差，用標記△表示，當所述數值小于90％，并且性能明顯變差，用標記×表示。對于3電池的電流電壓特性，按照下述條件，微晶i型層厚度為50-100埃，微晶p型半導體層厚度是100-1500埃(通過詳細實驗，發現80-150埃合適)，則獲得高光電轉換效率。從實施例3和比較例可知，根據本發明制造的串聯電池的光電轉換特性非常好。如上所述，按照本發明，對于pin結型的光生伏打元件中，利用具有微晶i型半導體層的結構，可能改善非晶i型半導體層和微晶第2導電類型半導體層的晶格連續性，則可能構成具有優良電流電壓特性和優良轉換效率的光生伏打元件。并且，利用微晶i型半導體層，可能使微晶第2導電類型半導體層的厚度較薄，光生伏打元件的光電轉換特性和短路電流增大并改善占空因數。此外，利用微晶i型半導體層，在制造元件時，可能抑制第2導電類型雜質從微晶第2導電類型半導體層擴散入非晶i型層，在制造元件時能改善元件性能的均勻性和重復性，能有效地大批量生產光生伏打元件。并且，在制造元件過程中，為了形成微晶p型半導體層，利用SiH4，H2，BF3作為原料氣體，提供H2對SiH4的量是50倍以上，提供BF3對SiH4的數量是10到50％，施加到原料氣體的高頻電功率數值是0.01到0.03W/cm2，由此，可能改善非晶i型半導體層和微晶第2導電類型半導體層之間的晶格連續性。并且，如此設計，使得在制造元件過程中，為了形成微晶i型半導體層，使原材料氣體在帶狀部件移動方向從上部流到下部，為了形成微晶第2導電類型半導體層，使原料氣體按帶狀部件移動方向從下部流到上部，由此，可能改善微晶i型半導體層和微晶第2導電類型層的晶格連續性，進一步改善非晶i型半導體層和微晶i型半導體層之間的晶格連續性。還有，在制造元件過程中，為了產生等離子，把電功率加到其面積比淀積室襯底表面大的電極上，因此，可能促進微晶第2導電類型半導體層的形成。權利要求1.一種光生伏打元件，由半導體結元件組成，其特征是，所述的元件包括第1導電類型的半導體層，非晶i型半導體層，微晶i型半導體層，微晶第2導電類型的半導體層，它是pin結元件。2.一種按照權利要求1的光生伏打元件，其特征是，所述半導體層主要包含硅。3.一種按照權利要求1的光生伏打元件，其特征是，所述非晶i型半導體層包括鍺。4.一種按照權利要求1的光生伏打元件，其特征是，所述元件具有多個pin結。5.一種按照權利要求1的光生伏打元件，其特征是，所述第2導電類型半導體層位于光入射一側。6.一種按照權利要求1的光生伏打元件，其特征是，所述第2導電類型半導體層是p型層。7.一種按照權利要求1的光生伏打元件，其特征是，所述微晶i型半導體層的厚度是50到100埃。8.一種按照權利要求6的光生伏打元件，其特征是，所述微晶p型半導體層的厚度是80到150埃。9.一種按照權利要求6的光生伏打元件，其特征是，所述微晶p型半導體層在最外表面的雜質濃度是1021原子/cm3或更大，朝向所述微晶i型半導體層的雜質濃度減少。10.一種按照權利要求1的光生伏打元件，其特征是，在所述微晶i型半導體層區域中，原子濃度是1018原子/cm3或更小，該層厚度至少為30埃。11.一種制造光生伏打元件的方法，其特征是，在長的襯底上形成第1導電類型的半導體層，在其上形成非晶i型半導體層，利用高頻等離子CVD方法在其上形成微晶i型半導體層，利用高頻等離子CVD方法在其上形成微晶第2導電類型半導體層。12.一種按照權利要求11的方法，其特征是，利用SiH4，H2作為原料氣體，用于形成所述微晶i型半導體層，輸入H2到SiH4的量比是50倍以上，施加到原料氣體的高頻電功率值是0.2W/cm2以上。13.一種按照權利要求11的方法，其特征是，利用SiH4，H2和BF3作為原料氣體，用來形成所述微晶第2導電類型半導體層，使所述H2對SiH4的數量比是50倍以上，使BF3對SiH4的數量是10到50％，施加到所述原料氣體的高頻電功率的量是0.01到0.03W/cm2。14.一種按照權利要求11的方法，其特征是，所述微晶i型半導體層的形成溫度是低于所述非晶i型半導體層的形成溫度，所述微晶i型半導體形成溫度是180℃到240℃。15.一種按照權利要求11的方法，其特征是，所述非晶i型半導體層是利用微波等離子CVD法形成的。16.一種按照權利要求11的方法，其特征是，所述非晶i型半導體層具有利用微波等離子CVD方法形成的i型層，和具有利用高頻等離子CVD方法形成的i型層。17.一種淀積膜形成設備，利用等離子CVD方法，在長的襯底上連續淀積多個半導體層，其特征是，至少第1淀積室具有使原材料氣體沿著所述長襯底移動方向，從上部流入下部的裝置，第2淀積室具有使原材料氣體沿所述長襯底移動方向從下部流向上部的裝置，所述第1淀積室和所述第2淀積室由分開的通路相互連接在一起。18.一種按照權利要求17的淀積膜形成設備，其特征是，至少在第2淀積室中的用于等離子施加電功率的電極面積是大于在所述淀積室中的所述長襯底的面積。19.一種按照權利要求18的淀積膜形成設備，其特征是，所述陰極是片形的。20.一種按照權利要求18的淀積膜形成設備，其特征是，所述電極是盒形的。21.一種按照權利要求18的淀積膜形成設備，其特征是，所述電極的電位相對于所述長襯底為正。22.一種按照權利要求17的淀積膜形成設備，其特征是，提供所述原材料氣體進入所述淀積室的部分有一個保護所述長襯底防止所述原材料氣體流動的屏蔽部件。23.一種淀積膜形成設備，利用等離子CVD方法形成淀積膜，其特征是，為產生等離子，施加電功率的電極面積大于淀積室中襯底的面積。24.一種按照權利要求23的淀積膜形成設備，其特征是，所述電極是片形的。25.一種按照權利要求23的淀積膜形成設備，其特征是，所述電極是盒狀的電極。26.按照權利要求23的淀積膜形成設備，其特征是，所述電極的電位相對于所述襯底是正的。27.一種按照權利要求23的淀積膜形成設備，其特征是，提供原材料氣體進入所述淀積室的部分具有保護所述襯底防止所述原材料氣體流動的屏蔽部件。全文摘要由半導體結型元件組成的光生伏打元件,其特征是,該元件包括第1導電類型半導體層,非晶i型半導體層,微晶第2導電類型半導體層,這是pin結合的。制造光生伏打元件的方法和設備,其特征是,有效地而連續地大量生產光生伏打元件,它具有優良的電流電壓特性,和優良的光電轉換效率。光生伏打元件,在非晶i型層和微晶導電層之間有良好的晶格連續性,該方法和設備用于連續地大批量地生產光生伏打元件。文檔編號H01L31/075GK1186347SQ97122850公開日1998年7月1日申請日期1997年9月5日優先權日1996年9月5日發明者岡部正太郎,藤岡靖,金井正博,酒井明,澤山忠志,幸田勇藏,芳里直,矢島孝博申請人:佳能株式會社