JP2896247B2

JP2896247B2 - 光電変換素子

Info

Publication number: JP2896247B2
Application number: JP3096568A
Authority: JP
Inventors: 賢司宮地; 紀行柳川; 芳徳芦田; 信弘福田
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1999-05-31
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JPH04326577A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非晶質太陽電池の高性能
化に関し、特に、導電性薄膜に極薄膜状態で結晶性を有
する半導体薄膜を適用し、開放端電圧、光電変換効率を
改善する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】非晶質太陽電池は、電卓や時計を駆動す
るための出力の小さいエネルギー供給源として既に実用
化されている。しかしながら、太陽光発電用途のよう
に、 0.1Ｗ以上のような出力の大きいエネルギー供給源
としては、性能および安定性に関しては十分とはいえ
ず、性能向上をめざして、各種の検討が実施されてい
る。しかして、太陽電池の光電変換効率は開放端電圧、
短絡光電流ならびに曲線因子の積で表される。各種の検
討の結果、短絡光電流ならびに曲線因子については、現
在の達成値は理論的に予想される値に近づいてきたが、
こと開放端電圧は未だ充分改善されていない。

【０００３】太陽電池の信頼性向上のために、近年、光
入射側にｐ層を設けたｐｉｎ型非晶質太陽電池が検討さ
れている。この非晶質太陽電池において、開放端電圧を
改善するためには、ｐ型半導体薄膜の光電特性を改善せ
ねばならず、特に、光学的バンドギャップの拡大と電気
導電率の向上を同時に行わねばならないところに、技術
の困難性があった。

【０００４】これらを満足する材料として、微結晶薄膜
が提案されているが、プラズマＣＶＤ法などの従来技術
を用いて、透明電極上にｐ型微結晶薄膜を形成すべき成
膜条件で薄膜の形成を試みても、結果的には非晶質太陽
電池の開放端電圧は向上していない。この理由として、
ｐｉｎ型非晶質太陽電池のｐ層として必要十分な50〜30
0Åの膜厚において、透明電極上にｐ型微結晶薄膜を形
成することが困難なためであることが報告されている
（例えば、ビー．ゴールドスタイン他「通常のＲＦグロ
ー放電によって成膜されたｐ型 SiC:H微結晶薄膜の特
性」、アプライドフィジックスレター、53巻、2672〜
2674頁、1988年発行(B.Goldstein et al.,"Properties
of P⁺microcrystalline films of SiC:H deposited by
conventional rf glow discharge", Applied Physics
letters, 53, p2672〜2674 (1988))。つまり、50〜300
Åの膜厚においては結晶化せず、高抵抗化しており、曲
線因子も低く、開放端電圧の改善も得られない。一方、
ＥＣＲ(Electron CyclotronResonane) プラズマＣＶＤ
法を用いてｐ層を形成した場合は、開放端電圧の改善お
よび光電変換効率の向上が報告されているが、本法では
イオン衝撃による下地材料への損傷が激しく、本法によ
って得られるｐ型微結晶薄膜の特性を十分に引き出せて
いないのが現状である（例えば、ユタカ．ハットリ他
「ＥＣＲ−ＣＶＤで形成したｐ型微結晶 SiC膜を用いた
高効率アモルファスヘテロ接合太陽電池」テクニカル
ダイジェストオブインターナショナル PVSEC−３、
171〜174頁、1987年発行(Y.Hattori et al., "High Ef
ficiency Amorphous Heterojunction Solar cell Emplo
ying ECR-CVD Produced p-Type Microcrystalline SiC
Film", Technical Digest of the International PVSEC
-3、p.171 〜174(1987))。

【０００５】近年、成膜後、マイクロ波プラズマや高周
波プラズマ等で発生させた原子状水素で処理することを
繰り返すことにより、微結晶薄膜を得られることが報告
されているが、これらについては、全膜厚が 300Å以下
でも微結晶化が可能であるかは言及されていない（例え
ば、エー．アサノ「水素化アモルファスシリコンおよび
微結晶シリコン薄膜の網目構造に対する水素原子の影
響」、アプライドフィジックスレター、56巻、533
〜535 頁、1990年発行 (A.Asano, "Effects ofhydrogen
atoms on the network structure of hydrogenated am
orphous andmicrocrystalline silicon thin films", A
pplied Physics letters, 56, p.533〜535(1990))、イ
サム．シミズ他「低基板温度での結晶性シリコンの成長
に対する化学反応制御」、マテリアルリサーチソサ
エティーシンポジウムプロシーディング、164 巻、
195 〜204 頁、1990年発行(I.Shimizu et al.,"CONTROL
OF CHEMICAL REACTIONS FOR GROWTH OF CRYSTALLINE Si
AT LOW SUBSTRATE TEMPERATURE", Materials Research
Society Symposium Proceeding Vol.164, p.195〜204
(1990)))。

【０００６】また、900 〜1000Åのシリコン薄膜を形成
後、イオンビームを処理することにより、微結晶薄膜を
得られることも報告されているが、これらの場合、keV
〜MeV オーダーの高エネルギーのイオンを照射しなけれ
ばならず（例えば、ジェ−．エス．イム他「アモルファ
スシリコン薄膜内でのイオン照射による結晶核生成」ア
プライドフィジックスレター、57巻、1766〜1768
頁、1990年発行 (J.S.Imet al., "Ion irradiation enh
anced crystal nucleationin amorphous Si thin film
s", Applied Physics letters, 57, p.1766 〜1768 (19
90))、シー．スピネラ他「化学気相堆積法によるアモル
ファスシリコンへのイオンビーム照射下での粒成長機
構」アプライドフィジックスレタ−、57巻、554 〜
556 頁、1990年発行(C.Spinella et al., "Grain growt
h kinetics during ion beam irradiation of chemical
vapor deposited amorphous silicon", Applied Physi
cs letters, 57, p.554 〜556 (1990)))、下地材料への
損傷が生じること、並びに、装置が極めて大型で高価な
ものになり、実用的でない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、導電性薄膜
に結晶性の半導体薄膜を形成して開放端電圧を向上させ
た光電変換素子を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため、鋭意検討した結果、成長表面へ1keV以
下の低エネルギ−イオンを照射しながら 100Å以下の極
薄膜を形成後、更に、イオン照射を継続することによ
り、膜の結晶化を促進させ、300 Å以下の膜厚でも結晶
性を有する半導体薄膜を形成できることを見出し、本発
明を完成した。

【０００９】本結晶性薄膜をｐ層またはｎ層に用いるこ
とにより、極めて高い開放端電圧、光電変換効率を有す
る光電変換素子を得ることが出来る。

【００１０】本発明は、基体上に、第一の電極、第一の
導電性薄膜、より薄い第一の実質的に真性の薄膜、より
厚い第二の実質的に真性の薄膜、第二の導電性薄膜、第
二の電極の順に形成した光電変換素子において、少なく
とも、第一の導電性薄膜を荷電粒子を含む雰囲気で薄膜
形成を行う工程（以下、成膜工程と略称する）と薄膜形
成原料の供給を停止して当該薄膜形成表面に荷電粒子の
みを導く工程（以下、改質工程と略称する）とを繰り返
し、かつ、両工程の一回づつの繰り返しにおいて成膜さ
れる薄膜の厚みが１から 100Åである全膜厚が 300Å以
下の結晶性半導体薄膜であることを特徴とする光電変換
素子である。

【００１１】本発明においては、少なくとも、第一の導
電性薄膜に結晶性半導体薄膜を適用することが必須であ
るが、第二の導電性薄膜に同様の結晶性薄膜を適用して
も、なんら本発明の効果を妨げるものではなく、むしろ
好ましい形態である。以下に導電性薄膜の形成の詳細を
説明する。

【００１２】導電性薄膜の形成において、第一の導電性
薄膜と第二の導電性薄膜とは、互いに異なる導電型を有
するものである。例えば、第一の導電型をｐ型とすれ
ば、第二の導電型はｎ型になる。その逆の場合もありえ
ることは云うまでもない。

【００１３】成膜工程は、その薄膜成長を荷電粒子を含
む雰囲気で行うことに特徴を有し、薄膜形成原料の供給
手段、即ち成膜手段自体は、特に限定されるものではな
い。具体的には、真空蒸着、スパッタリング、イオンプ
レーティングなどの物理的成膜方法や光ＣＶＤ、プラズ
マＣＶＤなどの化学気相成膜（ＣＶＤ）法により実施さ
れる。イオン照射とは、陽イオンまたは陰イオンを含む
雰囲気を発生させ、基板にバイアス電圧を印加する等の
手段により、基板の薄膜表面に導く（衝突させる) もの
である。

【００１４】一方、改質工程とは、成膜工程での薄膜形
成原料の供給を停止し、荷電粒子を含む雰囲気のみ継続
させ、基板の薄膜形成表面に導き（衝突させ）、半導体
薄膜の性質を改善する工程である。

【００１５】以下に、効果的な物理的成膜方法を説明す
る。前述したように、成膜工程での荷電粒子を含む雰囲
気は、これから説明する物理的成膜方法や化学気相成膜
法と併せて行われるものであるが、独立に制御できるも
のであり、改質工程での荷電粒子を含む雰囲気と同じ発
生方法であるので、効果的な発生法などについては、後
述する改質工程の具体的な項で説明する。

【００１６】成膜のための出発原料として、シリコン、
炭化シリコン、窒化シリコン、シリコン−ゲルマニウム
合金または複合粉末、シリコン−錫合金または複合粉末
などの元素や化合物、合金を効果的に用いることができ
る。この他にも炭素、ゲルマニウム、錫等の元素、化合
物、合金を用いることもできる。

【００１７】ｐ型の導電性を付与するには、出発原料に
元素の周期率表第 III族の元素（例えば、ホウ素）を含
む化合物を用いるか、ジボラン、ハロゲン化ホウ素、ト
リメチルホウ素ガス等の雰囲気で成膜することで行え
る。また、ｎ型の導電性を付与するには、出発原料に第
Ｖ族の元素（例えば、リン）を含む化合物を用いるか、
ホスフィン、アルシン、ハロゲン化リン、ハロゲン化砒
素、アルキルリン、アルキル砒素ガス等の雰囲気で成膜
することで行える。

【００１８】成膜条件は、薄膜成長中にイオンを照射す
る以外には、とくに限定されるものではなく、アルゴ
ン、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン等の希ガ
ス、水素、炭化水素、フッ素、窒素、酸素ガス等の雰囲
気で成膜することができる。具体的な条件として、ガス
流量は、0.1 〜 100sccm、反応圧力は、0.0001mtorr 〜
100mtorrの範囲である。また、成膜速度に応じて、流
量、圧力、電力等の成膜条件は適宜選択される。

【００１９】成膜温度については、基板温度を管理する
ことで成膜が行われる。温度範囲は、基本的には制約を
うけるものではないが、改質工程に適合させて温度を設
定することが好ましい。具体的には、 500℃以下の温度
範囲で選択される。

【００２０】次に、効果的な化学気相成膜法の具体的示
例を示す。

【００２１】成膜のための原料ガスとして、一般式Si_n
H_2n+2(ｎは自然数）で表されるモノシラン、ジシラン、
トリシラン、テトラシランなどシラン化合物や、フッ化
シラン、有機シラン、炭化水素、ゲルマン化合物などが
用いられる。また、水素、重水素、フッ素、塩素、ヘリ
ウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン、窒素
などのガスを原料ガスとともに導入しても良い。これら
のガスを用いる場合には、原料ガスに対して、0.01〜 1
00％（容積比率）の範囲で用いると効果的であり、成膜
速度や膜特性を考慮して適宜選択されるものである。

【００２２】ｐ型の導電性を付与するには、原料ガスに
ジボラン、ハロゲン化ホウ素、トリメチルホウ素ガス等
を加えて、成膜することで行える。また、ｎ型の導電性
を付与するには、原料ガスにホスフィン、アルシン、ハ
ロゲン化リン、ハロゲン化砒素、アルキルリン、アルキ
ル砒素ガス等を加えて、成膜することで行える。

【００２３】成膜条件については、物理的成膜方法と同
様に、薄膜成長中に荷電粒子を含む雰囲気で行うこと以
外にはとくに限定されるものではない。具体的な条件を
以下に開示する。

【００２４】光ＣＶＤは、低圧水銀ランプや重水素ラン
プや希ガスランプなどの、波長350nm以下の紫外光源を
用いて原料ガスを分解し成膜が行われる。成膜時の条件
として、ガス流量１〜 100sccm、反応圧力15mtorr 〜大
気圧、基板温度 200〜 600℃、基板の耐熱性、成膜速度
から考えられる成膜時間、改質工程の温度等を考慮する
と、より好ましくは、 300〜 500℃の範囲において適宜
選択される。

【００２５】また、プラズマＣＶＤについて、以下に具
体的に示す。放電の方式として、高周波放電、直流放
電、マイクロ波放電、ＥＣＲ放電等の方式を有効に用い
ることができる。原料ガスの流量１〜 900sccm、反応圧
力0.001mtorr〜大気圧、電力１mW/cm²〜 10W/cm²の範囲
で十分である。これらの成膜条件は成膜速度、放電方法
に応じ適宜変更されるものである。基板温度は200 〜 6
00℃であり、より好ましくは、 300〜 500℃である。

【００２６】本発明において、改質工程及び成膜工程に
おける荷電粒子を含む雰囲気とは、非堆積性のガスを用
いた放電により、荷電粒子を発生させ、成長表面に暴露
した雰囲気であり、その雰囲気中にイオン化されていな
いものが存在していても、なんら本発明の効果を妨げる
ものではない。この放電雰囲気に暴露するとともに、基
板にバイアス電圧を印加し、イオン化した成分を効果的
に基板上に導くことは改質方法としてより好ましい手段
である。放電を発生させる方式は高周波放電、直流放
電、マイクロ波放電、ＥＣＲ放電等を有効に利用するこ
とができる。又、イオン発生装置により、効果的にイオ
ンを発生せしめ、これを基板表面に導くことも本発明に
おいては有用な方法である。具体的には、カウフマン型
イオン銃やＥＣＲイオン銃など種々のイオン発生装置が
用いられる。非堆積性のガスとは、水素、フッ素、フッ
素化合物等の反応性ガス及びアルゴン、ネオン、ヘリウ
ム、キセノン、クリプトン等の希ガス等であり、水素ガ
ス、重水素ガス、フッ化水素ガス、フッ素ガス、三フッ
化窒素、四フッ化炭素、アルゴンガス、ネオンガス、ヘ
リウムガス、キセノンガス、クリプトンガス等を有効に
用いることができる。また、これらのガスの混合物も有
効に用いることができる。

【００２７】次に、改質工程の具体的な条件を開示す
る。放電を用いる場合には、放電電力１〜500W、非堆積
性のガスの流量５〜 500sccm、圧力0.001mtorr〜大気圧
の範囲において、発生維持される。イオン銃を用いる場
合には、非堆積性ガスの流量 0.1〜 50sccm、圧力0.000
1mtorr 〜100mtorrであり、イオンの発生ならびに十分
の寿命を有する圧力範囲が用いられる。また、イオンエ
ネルギーとしては、10〜1000eVの範囲で十分であり、好
ましくは100〜600eVである。イオンのエネルギーをこの
範囲を越えて高くすると、改質の効果よりも、イオンに
よる損傷やスパッタリング現象が激しくなり効果的でな
い。

【００２８】改質工程における温度条件は、基板の温度
で管理される。この基板温度は、成膜工程の基板温度と
同じか、あるいはより低い温度であり、室温から 600
℃、好ましくは、 200〜 500℃である。

【００２９】一回の成膜工程においては、1 〜100 Å、
好ましくは3 〜50Åの膜厚に形成される。膜厚が 100Å
を越える場合には、本発明の効果が低下する。また、１
Å未満の膜厚においては、実用性の観点から成膜、改質
の繰り返し回数が増加するので好ましくない。１サイク
ルに要する時間は、特に限定される要件ではないが、10
00秒以内である。

【００３０】本発明において、実質的に真性の薄膜は、
水素化シリコン薄膜、水素化シリコンゲルマニウム薄
膜、水素化シリコンカーボン薄膜などであり、非晶質太
陽電池の光活性領域を形成するものである。これら実質
的に真性の薄膜は、分子内にシリコンを有する化合物、
ゲルマン、シリルゲルマンなどの分子内にゲルマニウム
を有する化合物、メチルシランなどの有機シラン化合
物、炭化水素ガスなどから目的の半導体薄膜に応じて適
宜選択される原料ガスに、プラズマＣＶＤ法や光ＣＶＤ
法を適用することにより容易に形成される。原料ガスを
水素、重水素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオ
ン、クリプトンなどで希釈して用いることや原料ガスに
ごく微量のジボランを添加することなど、実質的に真性
の薄膜形成における従来技術を併用することについて
は、なんら本発明の効果を妨げるものではない。

【００３１】形成条件は、温度150 〜 500℃、好ましく
は、175〜 350℃であり、形成圧力は0.01〜５torr、好
ましくは、0.03〜1.5torr で行われる。実質的に真性の
薄膜の膜厚は太陽電池の用途に応じて適宜決定されるも
のであり、本発明の限定条件ではない。本発明の効果を
達成するためには、1000〜10000Åで十分である。

【００３２】本発明で用いる基体や電極の材料について
は特に制限されず、従来用いられている物質が有効に用
いられる。たとえば、基体としては、絶縁性または導電
性、透明、不透明のいずれかの性質を有するものでもよ
い。基本的にはガラス、アルミナ、シリコン、ステンレ
ススティール、アルミニウム、モリブデン、クロム、耐
熱性高分子等の物質で形成されるフィルムあるいは板状
の材料を有効に用いることができる。電極材料として
は、光入射側にはもちろん透明あるいは透明性の材料を
用いなければならないが、これ以外の実質的な制限はな
い。アルミニウム、銀、クロム、チタン、ニッケル−ク
ロム、金、白金等の金属や酸化スズ、酸化亜鉛、酸化イ
ンジウム等の金属酸化物の中から適宜、選択して用いる
ことができる。

【００３３】

【実施例】

実施例１本発明を実施するための装置としては、図１に示すよう
な基体挿入室（１）、第一の導電性薄膜形成室（２）、
実質的に真性の薄膜形成室（３）、第二の導電性薄膜形
成室（４）、第二の電極形成室（５）からなり、第一の
導電性薄膜形成室には、シリコンを堆積するための電子
ビーム蒸着装置（14）およびイオンを発生するためのイ
オン発生装置（15）を有していているものを用いた。第
一の電極として、酸化スズ薄膜が形成されたガラス基体
（７）は、基体挿入室で真空中加熱され、第一の導電性
薄膜形成室に移送される。第一の導電性薄膜は出発原料
として、高純度シリコンをるつぼにセッットし、電子ビ
ームを入射し、蒸発させて形成する。イオン発生装置
に、水素／ジボランを20/0.1の割合で、圧力 1.5x 10^-3
torr導入し、イオンビーム電圧 300V 、加速電圧 50V印
加し、イオンビームを発生させ、イオンビームのシャッ
ターを開き、基体にイオンビームを照射した。同時に、
電子ビーム蒸着装置のシャッターを20秒開き、 250℃に
加熱された基体上に20Åシリコン薄膜を蒸着した。つぎ
に、電子ビーム蒸着装置のシャッターを閉じ、イオンビ
ーム照射のみを10秒おこなった。こうして、電子ビーム
蒸着装置のシャッターの開閉を各々の時間間隔で繰り返
した。10回の繰り返しにより約 200Åの厚みのｐ型結晶
性シリコン膜を形成した。ついで、実質的に真性の薄膜
形成室に当該基体を移送し、モノシランを10sccm導入し
て、圧力0.05torr、形成温度 250℃の条件で、プラズマ
ＣＶＤ法により、アモルファスシリコン薄膜を約6000Å
の膜厚に形成した。プラズマＣＶＤ法は、13.56MHzのＲ
Ｆ放電を利用した。このときの、ＲＦ電力は５W であっ
た。実質的に真性の薄膜形成後、第二の導電性薄膜形成
室に当該基体を移送した。第二の導電性薄膜には、ｎ型
の導電性を付与するために、原料ガスとして、ジシラン
／ホスフィン／水素を10/0.01/100 の割合で導入し、圧
力 0.2torr、形成温度 250℃、ＲＦ電力 80Wで約 500Å
の厚みのｎ型微結晶シリコン膜を形成した。ついで、第
二電極形成室へ移送し、真空蒸着により、アルミニウム
膜を第二の電極として形成した。

【００３４】かくして得られた非晶質太陽電池の光電変
換特性をＡＭ−1.5 、100mW/cm² の光をソーラーシュミ
レーターにより、照射して測定した。この結果、開放端
電圧0.970Vと非常に高い値を得た。短絡光電流17.70mA/
cm² 、曲線因子 0.745と大きい値であり、結果として、
光電変換効率12.8％と極めて優れた性能であった。

【００３５】なお、本第一の導電性薄膜の形成条件で作
製した薄膜のみをラマン散乱スペクトルで測定したとこ
ろ、結晶シリコンに特有の 520cm^-1のラマン散乱スペク
トルが得られた。

【００３６】実施例２実施例１において、第一の導電性薄膜の形成の場合の一
回当たりの蒸着厚みならびに改質時間のみ変更し、それ
ぞれ、約４Åおよび６秒として、ｐ型結晶性薄膜を形成
した。蒸着厚みの変更は電子ビーム蒸着装置のシャッタ
ーを開く時間を変更することにより実施した。実施例１
において、電子ビーム蒸着による蒸着速度が約１Å／秒
と判明したので、本実施例においては一回の成膜時間を
４秒とした。蒸着工程−改質工程の50回の繰り返しによ
り約 200Åのｐ型結晶性薄膜を得た。実施例１と同様に
光電変換特性を測定した結果、開放端電圧0.950V、短絡
光電流17.40mA/cm² 、曲線因子 0.755と大きい値であ
り、結果として光電変換効率12.5％と極めて優れた性能
であった。

【００３７】比較例１実施例１において、第一の導電性薄膜の形成の場合に、
イオン照射のみで、改質工程を経ることなく 200Åの厚
みにまで形成した。すなわち、イオンビーム蒸着装置と
電子ビーム蒸着装置のシャッターを同時に開き、実施例
１において、電子ビーム蒸着による蒸着速度が約１Å／
秒と判明したので、 200秒後に両方のシャッターを閉じ
て、第一の導電性薄膜の形成を終了した。本試料も実施
例と同様の光電変換特性を測定したところ、開放端電圧
0.830V、短絡光電流15.67mA/cm² 、曲線因子 0.702、光
電変換効率9.13％と実施例に比べ低い性能であった。特
に、開放端電圧、短絡光電流は低いものであった。この
ような第一の導電性薄膜の形成条件で形成した薄膜のみ
をラマン散乱スペクトルで測定したところ、結晶化して
おらず、開放端電圧、短絡光電流の低下は、この結晶化
の有無に対応していることが判明した。

【００３８】比較例２実施例１において、第一の導電性薄膜の形成の場合に、
Si薄膜を 200Åの厚みにまで形成した後、イオン照射の
みを継続した。照射のみの時間は、1000秒とした。本条
件により得られた素子の光電変換特性は、開放端電圧0.
825 V 、短絡光電流15.75mA/cm² 、曲線因子 0.698、光
電変換効率9.07％と比較例１とほとんど同じ特性であっ
た。このような第一の導電性薄膜の形成条件でも、該薄
膜が結晶化していないため、開放端電圧、短絡光電流の
改善が得られていない。

【００３９】比較例３実施例１において、第一の導電性薄膜の形成の場合に、
成膜工程でイオン照射を行わずに膜形成を実施した。す
なわち、電子ビーム蒸着装置のシャッターを20秒開き、
基板上に20Åシリコン薄膜を蒸着後、電子ビーム蒸着装
置のシャッターを閉じるとともに、イオンビームのシャ
ッターを開き、イオンビーム照射を10秒行った。次に、
イオンビームのシャッターを閉じるとともに、電子ビー
ム蒸着装置のシャッターを再び開けて成膜を行う。この
成膜と改質の繰り返しを10回繰り返すことにより、約 2
00Åのｐ型結晶性薄膜を得た。本条件により得られた素
子の光電変換特性は、開放端電圧0.832 V 、短絡光電流
15.57mA/cm² 、曲線因子 0.701、光電変換効率9.08％と
比較例１とほとんど同じ特性であった。このような第一
の導電性薄膜の形成条件でも、該薄膜が結晶化していな
いため、開放端電圧、短絡光電流の改善が得られていな
い。

【００４０】

【発明の効果】以上の実施例ならびに比較例から明らか
なように、本方法を用いて作製した半導体薄膜は、 300
Å以下の膜厚においても、結晶性を有しており、このこ
とは、従来、困難であった微結晶半導体薄膜の非晶質太
陽電池のｐ層への適用を可能にするものであり、開放端
電圧、短絡光電流の大幅な改善につながるものである。
したがって、本発明は電力用太陽電池に要求される高変
換効率ならびに高信頼性を可能にする技術を提供できる
ものであり、エネルギー産業にとって、きわめて有用な
発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の素子を形成するために好まし
い装置の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１基体挿入室２第一の導電性薄膜形成室３実質的に真性の薄膜形成室４第二の導電性薄膜形成室５第二電極形成室６基体取り出し室７基体８放電電力印加電極９基体加熱電極１０メタルマスク１１第二電極材料蒸着源１２真空排気ライン１３原料ガス導入ライン１４シリコン蒸着源１５イオン発生装置１６ゲ−ト弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−177371（ＪＰ，Ａ) 特開平２−166727（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−136220（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 31/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に、第一の電極、第一の導電性薄
膜、実質的に真性の薄膜、第二の導電性薄膜、第二の電
極の順に形成した光電変換素子において、少なくとも第
一の導電性薄膜が、荷電粒子を含む雰囲気で薄膜形成を
行う工程と薄膜形成原料の供給を停止して、荷電粒子を
含む雰囲気で当該薄膜形成表面を、さらに改質する工程
とを繰り返し、かつ、その一回の繰り返しにおいて成膜
される薄膜の厚みが１から 100Åである全膜厚が 300Å
以下の結晶性半導体薄膜であることを特徴とする光電変
換素子。