JPH01278782A - 光起電力素子の製造方法 - Google Patents

光起電力素子の製造方法

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JPH01278782A
JPH01278782A JP63107673A JP10767388A JPH01278782A JP H01278782 A JPH01278782 A JP H01278782A JP 63107673 A JP63107673 A JP 63107673A JP 10767388 A JP10767388 A JP 10767388A JP H01278782 A JPH01278782 A JP H01278782A
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JP
Japan
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thin film
semiconductor thin
type semiconductor
film
gas
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Pending
Application number
JP63107673A
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English (en)
Inventor
Yutaka Ohashi
豊 大橋
Kenji Miyaji
宮地 賢司
Hirobumi Tanaka
博文 田中
Nobuhiro Fukuda
福田 信弘
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、非晶質シリコンの光起電力素子の製造方法に
関し、より詳しくは、その高性能化に関する。
[従来技術とその問題点] 非晶質シリコン光起電力素子は、製造コストが安く製造
に必要なエネルギーが少なくてすみ、さらに大面積が容
易なため、クリーンな光エネルギー変換素子として注目
を集めている。
従来技術におけるこの非晶質シリコン光起電力素子とし
て主に、p型半導体薄膜、第一の実質的に真性な半導体
薄膜、第二の実質的に真性な半導体Y:v膜、n型゛1
色導体)1す膜の順序に積層したものが用いられている
従来技術の問題点として、p型の半導体hす膜形成後に
作成される第一の実質的に真性の半導体)11111り
の製造方法の改善が必要であった。
p型半導体薄膜りとして、シリコンカーバイド半導体f
ilJ膜が用いられるが、本発明者らは、第一の実質的
に真性の半導体nlJ膜はシリコンに対してカーボンの
傾斜した半導体薄膜を用いた高性能化技術はすでに提案
しく特開昭62−07429) 、また、第一の実質的
に真性の半導体の製造方法において、形成温度を高める
ことにより改善できることもすでに提案した(特開昭6
2’−053057)。
しかして、本発明者等は、さらにお1意検討の結果、第
一の実質的に真性の半導体i1J膜の製造方法改善する
ことにより、光起電力素子の光電変換効率を飛曜的に向
上せしむることを発見したので、ここに該新技((・j
を公開するとともに、特許法第1条の趣旨に従い、その
代償として、独占排他権たる特許権の付与を請求するも
のである。
[発明の開示] 本発明は、透光性且つ絶縁性の基板上に、透光性導電酸
化物からなる電極、P型半導体7iv膜、第一の実質的
に真性な半導体’ir’J膜、第二の実質的に真性な半
導体RV II父、n型半導体薄膜、背面金属電極の順
に形成せしめられた光起電力素子において、上記p型半
導体Y;11膜と第一の実質的に真性の半導体薄1りの
順に形成後、該薄膜を水素の放電雰囲気に曝すことを特
徴とする光起電力素子の製造方法、である。
本発明において、P型半導体Y;す膜(以下略してp層
とも呼ぶ)の製造方法は、放電エネルギーまたは光エネ
ルギーを利用した気相化学分解法(以下略してCVD法
とも呼ぶ)で製造する。その原t1は、シラン化合物ガ
ス、P型の導電性与えるドーピングガス、稀釈ガスおよ
び炭素含有化合物ガスの汀り合ガスである。
該シラン化合物としては、シラン、ジシラン、I・ジシ
ランなどが用いられる。
また炭素含有化合物としては、アセチレン、モノメチル
シラン、ジメチルンラン、などが用いられる。
またp型の導電性を付与するドーパントガスとしては、
ジボラン、トリメチルボロン、トリメチルインシュウ1
、が用いられる。
稀釈ガスとしては、水素、ヘリウム、アルゴン、ネオン
等が用いられる。
本発明において、p層は、水素化された非晶質のシリコ
ンカーバイド半導体)1月1父である。2層の膜jゾは
通常約lO〜1000Δ程度である。
2層の製造条件は、基板温度100〜400°C1混合
ガスの全流星1〜101005e、圧力0.001〜1
0Torr程度である。
本発明において、第一の実質的に真性な半導体11月1
り(以下略してバッファ層とも呼ぶ)は、シラン化合物
ガスおよび、稀釈ガス、炭素含有化合物ガス等の混合ガ
スのCVDにより形成される。これらのガスとしては、
好ましくは前記P型半導体薄膜の製造ガスと同じものが
用いられる。
シラン化合物ガス、炭素含有化合物ガスおよび稀釈ガス
としては、それぞれ、ジシラン、アセチレン、水素が好
ましい。
バッファ層の製造方法は、p型の半導体)°:V膜をC
VD法で形成した後、ドーピングガスの供給を停止し、
炭素含有化合物ガスを漸減していき、その他の条件は同
一としてR17膜を製造する方がより好ましい。
本発明においてバッファ層は、水素化されたシリコンと
カーボンよりなる非晶質半導体薄膜である。バッファ層
の膜厚は25Å以上であり、その上限は数千人以内であ
れば、とくに臨界的に限定されるものではないが、高々
500人程度で十分である。本発明においては、光エネ
ルギーを利用したCVD (以下略して光CVDと呼ぶ
)で形成された50乃至300人の範囲の厚みを有する
非晶n ’r’+’月漠が特にkYましい。
本発明の最も特徴とするところは、上記P型半導体)1
す股と、第一の実質的に真性な半導体薄)1りを、CV
D法で堆積した後特別の処理を施す点にあるのである。
ずなわら、その処理は、ρ型半導体F、月1りと第一の
実質的に真性な半導体薄膜の順で堆積したのち、すぐに
第二の実質的に2°(性な半導体薄膜を堆積するのでは
なく、第一の真性な半導体);す膜を形成後、−旦、該
薄膜を水素の放電雰囲気に曝すことにある。
水素の放電雰囲気の発生装置は、通常の容量結合型平行
平板の放電装′11(以下略してプラズマCVD装置と
もよぶ)を用いる。
水素放電の処理条件は、基板温度100〜500°C1
水素流!1111−1O0se、圧力0.001〜10
Torr、放電電力0.001〜IOW/am”である
、より好ましくは、基板温度100〜300°C1水素
流!15〜20 s e c m、圧力0.01〜IT
o r r、放電電力0.01〜IW/ c rn ”
程度である。
水素放電の処理の時間は、1分以上、たかだか30分以
内で充分である。
本発明においては、かかる水素放電処理後、第二の実質
的に真正な半導体Y1す膜を形成する。
第二の実質的に真性な半導体薄膜(以下略してi層とも
呼ぶ)の製造方法は、シラン化合物ガスの放電を利用し
たCVD法(以下略して プラズマCVD法とも呼ぶ)
により形成される。シラン化合物としては、通常、シラ
ン、ジシランが用いられる。
i層は、水素化されたシリコンの非晶質半導体)°;V
膜である。i層の)模j7は、1000人〜10000
人程度である。
i層の製造条件として、シラン化合物ガスの流11〜1
00 s c cmS14仮温度200〜400°C1
圧力0.  OITo r r 〜10To r r、
放電電力0 、 001〜I W/ c m”である。
なお、シラン化合物ガスの稀釈ガスとして、水素やヘリ
ウムを使用してもよい。
さらに、n型半導体薄膜を形成するが、n型半導体)°
1月模は、水素化されたシリコンの非晶質と結晶のtI
2在した半導体’t:’111A (以下略してn層と
も呼ぶ)であり、シラン化合物ガス、ドーパントガス、
稀釈ガスの混合ガスのプラズマCVD法により製造する
n層の)模117は、100から1000人である。
シラン化合物として、シラン、ジシランが用いられ、稀
釈ガスとして、水素が用いられる。
ドーパントガスとして、ホスフィンを用いる。
かかるn層の製造条件は、シラン化合物ガスの流!fo
、  1〜100 s e cm、  ドーパントガス
ノ流!10.001〜10105e、水素tk量1〜1
01005e、  圧力0.01〜10Lorr、放電
電力0.Ol〜10W/cm” 、基板温度100〜4
00°C程度である。
以下、実施例により、本発明の好ましい実施の態様を説
明する。
[実施例] 製造装置は、仕込室、取り出し室、p型半導体薄膜形成
と第一の実質的に真性な半導体)゛1v膜形成用の光C
VD室、第二の実質的に真性な半導体薄膜形成用の第一
のプラズマCVD室、n型の半導体薄膜形成用の第二の
プラズマCVD室の合計5室よりなり、それぞれゲート
弁により、真空的に分離されている。プラズマCVDで
は、平行平板容量結合型の方式のものを用いた。
まずはじめに、2層を形成した。
2層とした、水素化された非晶質のシリコンカー・バイ
ト半導体fi12膜を作成した。透光性の絶縁基板とし
て、ガラス板を用いた。透光性導電性)°1v膜として
、酸化されたインジュウムと錫を含むhす膜と、酸化さ
れた錫をふくむaJ膜の二つ層からなるものをもちいた
。pWJO袈造方法は、直接分解光CVD法を用いた。
光CVD室での到達真空度は、10−’To r r以
下であった。
2層の製造条件は、′)!E板温度250°C、ジシラ
ン、アセチレン、ジボラン、水素の各ガスの流量を、そ
れぞれ、5sccm、3sccm、0.3SCCm、1
0105cとし、反応室内の圧力を、O,1Torrと
した。光CVD法での紫外光として、低圧水銀ランプか
ら発生した185nmと245nmの光を用いた。
plごの堆積方法として、上記紫外光を石英製の窓をと
うして光CVD室に導入し、あらかじめ光CVD室に導
入されているジシラン、アセチレン、ジボラン、水素の
混合ガスを分解することに行った。このとき、アセチレ
ン流量を、流星制御器で2つの値で交互に変えることに
より、p層γ;月模含まれるカーボンとシリコンの比率
を交互変えて粘層状の半導体薄膜を形成した。2層の膜
厚は、100から150人であった。
つぎに、バッファ層を形成した。
バッファ層として、水素化されたノンドープのシリコン
カーバイドの非晶質半導体i’!’J欣とした。とくに
、シリコンに対してカーボンが徐々に少なくなるように
形成した。
その製造方法として、ジシラン、アセチレンを光CVD
室に導入し、圧力を一定の値にしたあと、低圧水銀ラン
プから発生した紫外光を石英製の窓をとうして導入し、
非晶質の半導体薄膜を、p型半導体薄膜上に堆積した。
このとき、アセチレン流量を、ジシラン流量に対して徐
りに少なくなるべくして流■調節を行うように導入した
次に、本発明における特徴的な艮作たる水素放電処理を
行った。
水素放電処理の条件は、基板温度250°C1水素ガス
流lIQsccm、圧力0.2torr、放電電力0.
03W/cm”である。
水素の放電処理時間は、5分であった。
次に、i層を形成した。
i層は、水素化シリコンの非晶質半導体薄膜である。
その製造方法として、モノシランを第一のプラズマCV
D室導入し、温度、圧力を一定の値にしたあと、平行平
板TL極の閏周波電力を印加し、放電を発生させること
により堆積した。1層の製造条件は、モノシラン101
05c、l板温度250°C1圧力50mTorrであ
る。放電電力0゜Q I W / Cm ”であった、
  1llJの膜〃は、6000人であった。
次にn層を形成した。
その製造方法として、モノシランを第二プラズマCVD
室導入し、温度、圧力を一定の値にしたあと、平行平板
電極の高周波電力を印加し、放電を発生させることによ
り堆積した。n層の製造条件は、モノシラン流星1 s
 e cm、ホスフィン流1迂0.2secm、水素I
II Os c crn、基板温度250°C1圧力Q
、Torr、放電電力0,2W/cm”である、n層の
膜厚は、400人であった。
Q後に、背面の金属電極を形成した。
背面電極の形成方法として、抵抗加熱方式の真空蒸着装
置にて、アルミニウム金属を蒸着した。
斯くして形成した、本発明の光起電力素子を、ソーラー
シュミレータ−(ΔML  loomW/cm”)から
の1疑似太陽光下で、電圧電流特性をWl’l定した0
表1に1lll+定結果を示す。測定したサンプルl、
2は、水素放電処理を行わなかったもの、サンプル3.
4は、水素放電処理を行ったものである。水素放電処理
を行った方が、光起電力素子の性能が高かいこと、また
、素子の安定性、均一性も向上することが明らかである
以上、示したように、本発明は、透光性且つ絶縁性の基
板上に、透光性′!y電酸電動化物なる電極、p型半導
体γ−V膜、第一の実質的に真性な半導体薄l!、!、
第二の実質的に真性な半導体薄膜、n型半導体薄膜、背
面金属電極の順に形成せしめられた光起電力素子におい
て、上記ρ型半導体薄膜と第一の実質的に真性の半導体
7HIJ膜の順に形成後、該薄膜を水素の放電雰囲気に
曝すことを特徴とする光起電力素子の5!造方法であり
、かかる構成を取ることにより、光電変換効率が従来の
ものに比較して、大きく高められると云う作用効果が奏
されるのである。かかる点は、これまで全く知られおら
ず、また、従来技術から当業者が予4(すすることが出
来ない新規な方法である。
〔産業上の利用可能性〕
本発明は、太陽電池や光センサーなどの光起電力素子の
製造方法として工業的に有用である。
表1 光起電力素子の光電変換効率の比較例1  0.
85   +5.3   0.7G6  10.02 
 0.8B   15.4   0.1G1  10.
33  0.85  14.7   0.719   
B、934  0.85  15.0   0.701
  8.93特許出願人 三井東圧化学株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透光性且つ絶縁性の基板上に、透光性導電酸化物
    からなる電極、p型半導体薄膜、第一の実質的に真性な
    半導体薄膜、第二の実質的に真性な半導体薄膜、n型半
    導体薄膜、背面金属電極の順に形成せしめられた光起電
    力素子において、上記p型半導体薄膜と第一の実質的に
    真性の半導体薄膜の順に形成後、該薄膜を水素の放電雰
    囲気に曝すことを特徴とする光起電力素子の製造方法。
JP63107673A 1988-05-02 1988-05-02 光起電力素子の製造方法 Pending JPH01278782A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5419783A (en) * 1992-03-26 1995-05-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic device and manufacturing method therefor
US5716480A (en) * 1995-07-13 1998-02-10 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic device and method of manufacturing the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5864070A (ja) * 1981-10-13 1983-04-16 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd フツ素を含むアモルフアスシリコン太陽電池

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