JPH02177371A - アモルファス太陽電池の製造方法 - Google Patents
アモルファス太陽電池の製造方法Info
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- JPH02177371A JPH02177371A JP63213651A JP21365188A JPH02177371A JP H02177371 A JPH02177371 A JP H02177371A JP 63213651 A JP63213651 A JP 63213651A JP 21365188 A JP21365188 A JP 21365188A JP H02177371 A JPH02177371 A JP H02177371A
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はアモルファス太陽電池の製造方法に係り、より
詳しく述べるとアモルファス太陽電池のｐ−１−ｎ又は
ｎ −ｉ−ｐ構造のｉ層（真性アモルファス半導体層）
として狭光学バンドギャップの水素化アモルファスシリ
コンゲルマニウム膜を低水素希釈、低パワーで適用して
、特にタンデム型太陽電池を構成し、直変換効率を実現
する方法に関する。
詳しく述べるとアモルファス太陽電池のｐ−１−ｎ又は
ｎ −ｉ−ｐ構造のｉ層（真性アモルファス半導体層）
として狭光学バンドギャップの水素化アモルファスシリ
コンゲルマニウム膜を低水素希釈、低パワーで適用して
、特にタンデム型太陽電池を構成し、直変換効率を実現
する方法に関する。
アモルファスシリコン（ａ −５ｉ ： ）Ｉ）太ｌｉ
ｔ池は単結晶シリコン太陽電池よりも製造が容易であり
かつ理論的には高効率化が可能であるため、太陽電池の
開発の中心に位置付けられている。しかしながら、まだ
光！変換効率が低い、信頼性が充分でないなどの問題が
残されている。
ｔ池は単結晶シリコン太陽電池よりも製造が容易であり
かつ理論的には高効率化が可能であるため、太陽電池の
開発の中心に位置付けられている。しかしながら、まだ
光！変換効率が低い、信頼性が充分でないなどの問題が
残されている。
そこで、高効率化、高信鯨性化を実現するために、光電
変換１ｉｊ（ｐｉｎ又はｎｉｐ構造）を積層したタンデ
ム型太陽電池の開発が推進されている。
変換１ｉｊ（ｐｉｎ又はｎｉｐ構造）を積層したタンデ
ム型太陽電池の開発が推進されている。
このタンデム型太陽電池の開発では高品質の狭光学バン
ドギャップ材料の開発が要求され、その候補として水素
化アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ −３ｉＧｅ
： Ｈ）が期待されている。
ドギャップ材料の開発が要求され、その候補として水素
化アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ −３ｉＧｅ
： Ｈ）が期待されている。
しかしながら、ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜は現在のとこ
ろａ −５ｉ ： Ｈに比べて光転導度が低い、欠陥濃
度が高いなど膜質が劣っているので、アモルファス太陽
電池に適用するにはまだ問題が残っている。
ろａ −５ｉ ： Ｈに比べて光転導度が低い、欠陥濃
度が高いなど膜質が劣っているので、アモルファス太陽
電池に適用するにはまだ問題が残っている。
ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜の欠陥発生を抑制する方法と
して高水素希釈法が検討されているが、高水素希釈下で
のプラズマ化のためには高い高周波出力が必要になり、
そのため下地層が損傷し、ｐ−１−ｎ又はｎ−１−ｐ等
の積層構造を存するアモルファス太陽電池、特にそのｉ
層に適用するには問題がある。
して高水素希釈法が検討されているが、高水素希釈下で
のプラズマ化のためには高い高周波出力が必要になり、
そのため下地層が損傷し、ｐ−１−ｎ又はｎ−１−ｐ等
の積層構造を存するアモルファス太陽電池、特にそのｉ
層に適用するには問題がある。
そこで、本発明は、高品質でしかも下地層を損傷する不
都合のないａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜を形成して狭バン
ドギャップ、高光電変換効率を有する所望のアモルファ
ス太ｉｔ池を製造することを目的とする。
都合のないａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜を形成して狭バン
ドギャップ、高光電変換効率を有する所望のアモルファ
ス太ｉｔ池を製造することを目的とする。
本発明は、上記目的を、基板上にｐ−１−ｎ又はｎ−１
−ｐ構造を有するアモルファス半導体を形成してアモル
ファス太陽電池を製造する方法において、ｉ層、又はｐ
層もしくはｎ層とｉ層の間に挿入される中間層を形成す
るために、プラズマＣＶＤ法で水素化アモルファスゲル
マニウム（ａ−Ｇｅ：Ｈ）膜又は水素化アモルファスシ
リコンゲルマニウム（ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ） ＩＩ
Ｉと水Ｈｔｌ、アモルファスシリコン（ａ Ｓｉ：Ｈ
）膜とを、充分に薄く交互に堆積して、超格子構造を形
成することなく合金化した水素化アモルファスシリコン
ゲルマニウム（ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ） ｌｉとして
形成することを特徴とするアモルファス太陽電池の製造
方法を従供することによって達成する。
−ｐ構造を有するアモルファス半導体を形成してアモル
ファス太陽電池を製造する方法において、ｉ層、又はｐ
層もしくはｎ層とｉ層の間に挿入される中間層を形成す
るために、プラズマＣＶＤ法で水素化アモルファスゲル
マニウム（ａ−Ｇｅ：Ｈ）膜又は水素化アモルファスシ
リコンゲルマニウム（ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ） ＩＩ
Ｉと水Ｈｔｌ、アモルファスシリコン（ａ Ｓｉ：Ｈ
）膜とを、充分に薄く交互に堆積して、超格子構造を形
成することなく合金化した水素化アモルファスシリコン
ゲルマニウム（ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ） ｌｉとして
形成することを特徴とするアモルファス太陽電池の製造
方法を従供することによって達成する。
本発明の方法によって？！２造される未明電池の概要を
第２図を参照して説明する。このアモルファス太陽電池
は、基板２１、透明電極２２．２層２３．１層２５．０
層２６および電極２７とからなる。２層２３と１層２５
の間には、また１層２５と０層２６の間には必要に応じ
てバッファ層２４その他の中間層が形成されることがあ
る。
第２図を参照して説明する。このアモルファス太陽電池
は、基板２１、透明電極２２．２層２３．１層２５．０
層２６および電極２７とからなる。２層２３と１層２５
の間には、また１層２５と０層２６の間には必要に応じ
てバッファ層２４その他の中間層が形成されることがあ
る。
基板としては、ガラス、ステンレスあるいはポリイミド
等が採用される。特に好ましいのはガラスである。ｐ層
は、ａ−ｓｉ模膜中周期律表第■族のホウ素、アルミニ
ウム、ガリウム及びインジウムから選択される１種又は
２種以上の元素を不純物として０．０５〜３％含有せし
めたものである。
等が採用される。特に好ましいのはガラスである。ｐ層
は、ａ−ｓｉ模膜中周期律表第■族のホウ素、アルミニ
ウム、ガリウム及びインジウムから選択される１種又は
２種以上の元素を不純物として０．０５〜３％含有せし
めたものである。
特に好ましいｐｍは、ａ−３ｉ膜中にホウ素を０、１〜
２％含有したものである。ｉ層は、不純物を全く含まな
いか掻＜微開の不純物を含むａ−３ｉ（本発明では特に
３ ＳｉＧｅ＞である、ｎ層は、ａ−５ｉ膜またはマイ
クロクリスタルシリコンＣｔｔｃ−３ｉ）膜（微結晶力
＜？昆在したａ−３ｉ膜）中に周期律表第■族のリン及
びヒ素から選択される１種もしくは２種以上の元素を０
．０１〜１％含有せしめた膜で、好ましくはリンを不純
物として０、５〜１％の濃度でμｃ−３ｉへ含有させた
膜である。
２％含有したものである。ｉ層は、不純物を全く含まな
いか掻＜微開の不純物を含むａ−３ｉ（本発明では特に
３ ＳｉＧｅ＞である、ｎ層は、ａ−５ｉ膜またはマイ
クロクリスタルシリコンＣｔｔｃ−３ｉ）膜（微結晶力
＜？昆在したａ−３ｉ膜）中に周期律表第■族のリン及
びヒ素から選択される１種もしくは２種以上の元素を０
．０１〜１％含有せしめた膜で、好ましくはリンを不純
物として０、５〜１％の濃度でμｃ−３ｉへ含有させた
膜である。
なお、ｐＮ又はｎ層のａ−３ｉには炭素やゲルマニウム
などが合金化される場合がある。
などが合金化される場合がある。
電極は、酸化スズあるいは酸化スズ中にインジウムを含
有するＩＴＯといった透明電極か、アルミニウム等の金
属電極が採用される。通常、基板がガラスの場合は電ｉ
（２）として透明電極が採用され、電極（７）として
金属電極が採用される。
有するＩＴＯといった透明電極か、アルミニウム等の金
属電極が採用される。通常、基板がガラスの場合は電ｉ
（２）として透明電極が採用され、電極（７）として
金属電極が採用される。
また基板がステンレスやセラミックス等であれば、電極
（２）として金属電極、電極（７）として透明電極が選
択される。透明電極には、不純物としてホウ素やフッ素
等を含有させることができる。
（２）として金属電極、電極（７）として透明電極が選
択される。透明電極には、不純物としてホウ素やフッ素
等を含有させることができる。
次に、このアモルファス太陽電池の製造方法について説
明する。この太陽電池は、プラズマＣＶＤ装置、光ＣＶ
Ｄ装置、スバ・ンタリング装置さらには電子ビーム照射
装置といった薄膜製造装置を用いて製造することができ
る。以下、−例としてプラズマＣＶＤ装置を用いる方法
について説明する。
明する。この太陽電池は、プラズマＣＶＤ装置、光ＣＶ
Ｄ装置、スバ・ンタリング装置さらには電子ビーム照射
装置といった薄膜製造装置を用いて製造することができ
る。以下、−例としてプラズマＣＶＤ装置を用いる方法
について説明する。
ガラス基板に透明電極を被着した基板またはステンレス
基板もしくはセラミックス基板に金属電極を被着した基
板が、プラズマＣＶＤ装置に導入され電極上へまずｐｉ
が形成される。ｐ層は、原料ガスとしてシラン、ジシラ
ン、塩化シランといったシリコン化合物と、周期律表第
■族元素のホウ素が不純物として０．０５〜３％添加さ
れたガスとメタン、アセチレン、等の炭化水素化合物ガ
スの存在下、プラズマＣＶＤ反応によって形成される。
基板もしくはセラミックス基板に金属電極を被着した基
板が、プラズマＣＶＤ装置に導入され電極上へまずｐｉ
が形成される。ｐ層は、原料ガスとしてシラン、ジシラ
ン、塩化シランといったシリコン化合物と、周期律表第
■族元素のホウ素が不純物として０．０５〜３％添加さ
れたガスとメタン、アセチレン、等の炭化水素化合物ガ
スの存在下、プラズマＣＶＤ反応によって形成される。
シリコン化合物は水素によって２〜１００倍に希釈して
供給するのが反応丘作上好ましい。プラズマＣＶＤ装置
電極間の電力密度は０．０１〜０．３ Ｗ ／ ｃＡに
設定され、５０〜２００人のｐ層を製膜するに必要な時
間、プラズマＣＶＤ反応が継続される。電極は、平行平
板型の構造を有するものが好ましく両電極間にメソシュ
（第三電極）を配置した装置を使用してもよい。
供給するのが反応丘作上好ましい。プラズマＣＶＤ装置
電極間の電力密度は０．０１〜０．３ Ｗ ／ ｃＡに
設定され、５０〜２００人のｐ層を製膜するに必要な時
間、プラズマＣＶＤ反応が継続される。電極は、平行平
板型の構造を有するものが好ましく両電極間にメソシュ
（第三電極）を配置した装置を使用してもよい。
ｐ層上に次いでｉ層を形成する。これについては本発明
の方法の特徴をなす工程なので、後で詳しく説明する。
の方法の特徴をなす工程なので、後で詳しく説明する。
それから１００−１．０００人のｎＪ５をこのｉｒＩ！
ｉ上に製膜する。０層の原料としては、前記ｐＦＪと同
様のシリコン化合物に不純物としてリンやヒ素を０．０
１〜１％含有せしめた気体が用いられるａｎ層は、ａ−
３ｉよりもμｃ−３ｔの方が好ましく、基板温度を２０
０〜２５０°Ｃに加熱するか電力密度を０．０５〜０．
５ Ｗ ／ ｃＪに設定してａ−３ｉ膜中に微結晶シリ
コンが混在した膜質に形成することができる。
ｉ上に製膜する。０層の原料としては、前記ｐＦＪと同
様のシリコン化合物に不純物としてリンやヒ素を０．０
１〜１％含有せしめた気体が用いられるａｎ層は、ａ−
３ｉよりもμｃ−３ｔの方が好ましく、基板温度を２０
０〜２５０°Ｃに加熱するか電力密度を０．０５〜０．
５ Ｗ ／ ｃＪに設定してａ−３ｉ膜中に微結晶シリ
コンが混在した膜質に形成することができる。
最後に、ｎ層上にアルミニウム等で金属電極を形成する
。
。
以上、基板上に電極を介してｐ層、ｉ層及び０層を順次
形成してなるアモルファス太Ｈ池の構造およびその製造
方法を例示したが、基板の電極上にまず０層を形成し次
いで１層及びｐＨという順にｎｉｐ型接合を形成させて
太陽電池を構成することもできる。また、必要に応じて
ｐ層とｔｌＯ間、ｉ層とｐ層の間にバッファ層その他の
中間層を挿入してもよい。
形成してなるアモルファス太Ｈ池の構造およびその製造
方法を例示したが、基板の電極上にまず０層を形成し次
いで１層及びｐＨという順にｎｉｐ型接合を形成させて
太陽電池を構成することもできる。また、必要に応じて
ｐ層とｔｌＯ間、ｉ層とｐ層の間にバッファ層その他の
中間層を挿入してもよい。
さらに、本発明の方法は特にタンデム型太陽電池の製造
に向けられており、上記の如く製造したｐ−１−ｎ又は
ｎ−１−ｐ構造を繰り返して積層した構造（例えば、ｐ
−ｉ−ｎ／ｐ−ｉ−ｎ／ｐ−１−ｎ）にすることができ
る。このときｉＮには必ずしもａ−ＳｉＧｅｌｌＩＡの
みを用いることなく、むしろ光入射より順にエネルギー
バンドギャップが狭くなるように、例えばａ−５ｉ膜の
次にａ−ＳｉＧｅ膜のように配置される。
に向けられており、上記の如く製造したｐ−１−ｎ又は
ｎ−１−ｐ構造を繰り返して積層した構造（例えば、ｐ
−ｉ−ｎ／ｐ−ｉ−ｎ／ｐ−１−ｎ）にすることができ
る。このときｉＮには必ずしもａ−ＳｉＧｅｌｌＩＡの
みを用いることなく、むしろ光入射より順にエネルギー
バンドギャップが狭くなるように、例えばａ−５ｉ膜の
次にａ−ＳｉＧｅ膜のように配置される。
本発明の方法の特徴は、ｐ−１−ｎ又はｎ−１−ｐ構造
のｉ［として、プラズマＣＶＤ法においてガスを短時間
（数秒程度）で切り換えながら数原子層ごとにａ Ｓ
ｉＧｅ又はａ−Ｇｅとａ−５ｉを製膜してａ −ＳｉＧ
ｅ ： Ｈ膜を形成することである。
のｉ［として、プラズマＣＶＤ法においてガスを短時間
（数秒程度）で切り換えながら数原子層ごとにａ Ｓ
ｉＧｅ又はａ−Ｇｅとａ−５ｉを製膜してａ −ＳｉＧ
ｅ ： Ｈ膜を形成することである。
ａ −ＳｉＧｅ ： ｌ（の膜質がａＳｉ：）（に比べ
て低いことの理由として、ａ −ＳｉＧｅ ： ｌ（製
膜の際、Ｇｅ −１１の結合エネルギーがＳｉ −Ｈに
比べて弱いために成長表面からＧｅに結合した水素は抜
は易く、そのために５ｉｌｌ、 、 Ｇｅ１１３等の活
性種の表面移動度が低下し、ａ−５ｉ：１４に比べて改
質が低下してしまうと考えられている。これに対し、ａ
−ＳｉＧｅ ： Ｈ膜又はａ−Ｇｅ：Ｈ膜の製Ｖ後直
ちにａ −５ｉ ： Ｈ膜の製膜を行なうと、ａ−Ｇｅ
：Ｈ又はａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜の成長表面はＳｉで
覆われるため、水素の表面被覆率が向上し、Ｇｅ１１．
等の活性種の表面移動度が向上するので良質のａ −Ｓ
ｉＧｅ ： Ｈ膜が得られると考えられる。いずれにせ
よ、このようなａ −５ｉＧａ：１■又はａ−Ｇｅ：）
（膜とａ −５ｔ ： Ｈ膜を間歇的に製膜することに
よって、低水素希釈、低パワーで、電気的特性に優れた
ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜を得ることができる。低水素
希釈、低パワーで製膜できるので下地層を損傷すること
がなく、従ってｐ−１−ｎ又はｎ−１−ｐ構造の界面特
性を唄うこともなくすることができる。
て低いことの理由として、ａ −ＳｉＧｅ ： ｌ（製
膜の際、Ｇｅ −１１の結合エネルギーがＳｉ −Ｈに
比べて弱いために成長表面からＧｅに結合した水素は抜
は易く、そのために５ｉｌｌ、 、 Ｇｅ１１３等の活
性種の表面移動度が低下し、ａ−５ｉ：１４に比べて改
質が低下してしまうと考えられている。これに対し、ａ
−ＳｉＧｅ ： Ｈ膜又はａ−Ｇｅ：Ｈ膜の製Ｖ後直
ちにａ −５ｉ ： Ｈ膜の製膜を行なうと、ａ−Ｇｅ
：Ｈ又はａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜の成長表面はＳｉで
覆われるため、水素の表面被覆率が向上し、Ｇｅ１１．
等の活性種の表面移動度が向上するので良質のａ −Ｓ
ｉＧｅ ： Ｈ膜が得られると考えられる。いずれにせ
よ、このようなａ −５ｉＧａ：１■又はａ−Ｇｅ：）
（膜とａ −５ｔ ： Ｈ膜を間歇的に製膜することに
よって、低水素希釈、低パワーで、電気的特性に優れた
ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜を得ることができる。低水素
希釈、低パワーで製膜できるので下地層を損傷すること
がなく、従ってｐ−１−ｎ又はｎ−１−ｐ構造の界面特
性を唄うこともなくすることができる。
この間歇製膜における個々のａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜
、ａ−Ｇｅ：Ｈ膜、ａ−５ｉ：）（膜の製膜は、短時間
で切換えること、低水素希釈、低パワーでもよい点を除
けば、従来より慣用の手法と同様に行なうことができる
。
、ａ−Ｇｅ：Ｈ膜、ａ−５ｉ：）（膜の製膜は、短時間
で切換えること、低水素希釈、低パワーでもよい点を除
けば、従来より慣用の手法と同様に行なうことができる
。
このような間歇製膜のための装置としては、限定するわ
けではないが第１図を参照すると、通常のプラズマＣＶ
Ｄ反応室、ここでは容量結合型ＲＦプラズマＣＶＤ反応
室１に、異なる原料ガス種のためのガス供給源２，３、
及びガス切換弁４を設けると共に、ガスを切り換える間
、製膜を停止するためのメカニカルシャッタ５を設け、
さらに、分解エネルギーの異なる原料ガス種に応して適
正な分解条件が選べるように、ガスの切換えと放電出力
が調製及びシャッタの開閉をコンピュータ６で制御する
ことができる装置を用いることができる。なお、図中、
７は真空系、８はＲＦ′：Ｍ、源、９は基板側電極、１
０は対向電極、１１はプラズマ空間である。
けではないが第１図を参照すると、通常のプラズマＣＶ
Ｄ反応室、ここでは容量結合型ＲＦプラズマＣＶＤ反応
室１に、異なる原料ガス種のためのガス供給源２，３、
及びガス切換弁４を設けると共に、ガスを切り換える間
、製膜を停止するためのメカニカルシャッタ５を設け、
さらに、分解エネルギーの異なる原料ガス種に応して適
正な分解条件が選べるように、ガスの切換えと放電出力
が調製及びシャッタの開閉をコンピュータ６で制御する
ことができる装置を用いることができる。なお、図中、
７は真空系、８はＲＦ′：Ｍ、源、９は基板側電極、１
０は対向電極、１１はプラズマ空間である。
ａ−Ｇｅ：Ｈの製膜はＧｅ６１１Ｚ＋ｓ＋２ ＋ Ｇｅ
、、ｌｌ２ＡＩＧｅｎｌｌＪｘ＋、−ａ＊ｚ （Ｘはハ
ロゲン原子）などのゲルマニウム源のガスに、必要に応
じて水素ガス、希ガス、さらにはａ−Ｇｅ：）ｌをｐ型
又はΩ型の導電型を付与するためのドーピングガスを混
合した原料ガスの存在下、プラズマＣＶＤによりａ−Ｇ
ｅ：Ｈを堆積させて行なう。水素の希釈倍率は３０倍以
下；より好ましくは１〜１５倍が好ましい。本発明では
個々のａ −Ｓｉ ： ＨＪＩ夕の膜厚を数オングスト
ロームに制ｔπする必要があるので、ゲルマニウム源、
例えばＧａ１ｌイだけではｎり厚制御が困難であるので
、多少の水素で希釈して、製膜速度を下げることが望ま
しい。
、、ｌｌ２ＡＩＧｅｎｌｌＪｘ＋、−ａ＊ｚ （Ｘはハ
ロゲン原子）などのゲルマニウム源のガスに、必要に応
じて水素ガス、希ガス、さらにはａ−Ｇｅ：）ｌをｐ型
又はΩ型の導電型を付与するためのドーピングガスを混
合した原料ガスの存在下、プラズマＣＶＤによりａ−Ｇ
ｅ：Ｈを堆積させて行なう。水素の希釈倍率は３０倍以
下；より好ましくは１〜１５倍が好ましい。本発明では
個々のａ −Ｓｉ ： ＨＪＩ夕の膜厚を数オングスト
ロームに制ｔπする必要があるので、ゲルマニウム源、
例えばＧａ１ｌイだけではｎり厚制御が困難であるので
、多少の水素で希釈して、製膜速度を下げることが望ま
しい。
基板温度 １００〜３５０℃
（好ましくは１５０〜２５０℃）
圧 力 ０．０１〜１ ｔｏｒｒ
（好ましくは０．０５〜０．５Ｌｏｒｒ）電力密度 ０
．０１〜Ｏ１Ｉ Ｗ ／ ｃｎ！（好ましくは０．０１
〜０．０５Ｗ／ｃｄ）ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈの製膜は
ａ−Ｇｅ：Ｈ又はａ −３ｉ ：Ｈの製Ｖと同様である
が、原料ガスとしてゲルマニウム源とシリコン源の両方
を含む必要がある。
．０１〜Ｏ１Ｉ Ｗ ／ ｃｎ！（好ましくは０．０１
〜０．０５Ｗ／ｃｄ）ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈの製膜は
ａ−Ｇｅ：Ｈ又はａ −３ｉ ：Ｈの製Ｖと同様である
が、原料ガスとしてゲルマニウム源とシリコン源の両方
を含む必要がある。
ゲルマニウム源とシリコン源の比としては、ｌ：１〜１
；５が好ましい。ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ製膜の好まし
い操作条件はａ−Ｇｅ：）Ｉと同様である。
；５が好ましい。ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ製膜の好まし
い操作条件はａ−Ｇｅ：）Ｉと同様である。
前記の如く、ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ又はａ −Ｇｅ
： Ｉｆ膜とａ −５ｔ ： ＨＨとは交互に製膜する
が、これらの膜の積層周期の膜厚が大きくなると超格子
構造を呈するようになるので、本発明では積層周期が超
格子構造を呈しないような厚さ、典型的には１７人未満
、好ましくは１５Å以下、より好ましくは１〜１０人で
あるように選択する６本発明ではこのように積層周期が
超格子構造をなさない程度の積層構造を広義の合金化と
して把握するものである。個別ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ
又はａ−Ｇｅ：）！膜及びａ−５ｉ：Ｈ膜の厚みを小さ
くしてゆけばＧｅとＳｉがより均一に分散した合金化膜
が得られるであろう。
： Ｉｆ膜とａ −５ｔ ： ＨＨとは交互に製膜する
が、これらの膜の積層周期の膜厚が大きくなると超格子
構造を呈するようになるので、本発明では積層周期が超
格子構造を呈しないような厚さ、典型的には１７人未満
、好ましくは１５Å以下、より好ましくは１〜１０人で
あるように選択する６本発明ではこのように積層周期が
超格子構造をなさない程度の積層構造を広義の合金化と
して把握するものである。個別ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ
又はａ−Ｇｅ：）！膜及びａ−５ｉ：Ｈ膜の厚みを小さ
くしてゆけばＧｅとＳｉがより均一に分散した合金化膜
が得られるであろう。
また、ａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ又はａ−Ｇｅ：Ｈ膜とａ
−５ｆ ：ｆ１膜との膜厚の比は３：１〜１３で特に
、１：１程度が好ましい。
−５ｆ ：ｆ１膜との膜厚の比は３：１〜１３で特に
、１：１程度が好ましい。
実施■
プラズマＣＶＤ装置でガラス基板の透明導電膜上にｐＪ
！及びバッファ層を形成した。ｐ層は原料ガスとしてア
セチレンｃｚｎ□と水素とシラン５ｉ１１．を１：９：
２０の比、そしてこれにジボランＢＪ−を供給し、電力
密度０．０４Ｗ／ｃｆｆｌの条件でａ −５ｔ ： Ｉ
Ｉ膜を厚み８０人に堆積した。得られたｐ層の光学エネ
ルギーバンドギャップ（Ｅｇ、ｐｔ）は２．ＯｅＶであ
った。
！及びバッファ層を形成した。ｐ層は原料ガスとしてア
セチレンｃｚｎ□と水素とシラン５ｉ１１．を１：９：
２０の比、そしてこれにジボランＢＪ−を供給し、電力
密度０．０４Ｗ／ｃｆｆｌの条件でａ −５ｔ ： Ｉ
Ｉ膜を厚み８０人に堆積した。得られたｐ層の光学エネ
ルギーバンドギャップ（Ｅｇ、ｐｔ）は２．ＯｅＶであ
った。
バッファ層はＣｚｌｌｚ：Ｈｚ：５ｉｔｌａ＝０．４
： ３．６ ’３０の比で、但しＣ２１１□は徐々に比
を小さくしてｉ層との境界では０になるように調整した
。厚さ１２０人のａ−３ｉＣ：Ｈ膜（Ｃ？Ｈ度はｐ層側
からｉ層側まで傾斜している）を堆積した。
： ３．６ ’３０の比で、但しＣ２１１□は徐々に比
を小さくしてｉ層との境界では０になるように調整した
。厚さ１２０人のａ−３ｉＣ：Ｈ膜（Ｃ？Ｈ度はｐ層側
からｉ層側まで傾斜している）を堆積した。
次に、第１図に示したＣＶＤ装置で＝３ ＳｉＧｅ二Ｈ
／ａ−５ｉ：Ｈ間歇膜を製膜した。原料ガスとしてＧｅ
Ｈａ ： ＳｉＨ４： Ｈｚ＝ １ ： ３ ： ４の
比でＧｅＬ 、 ５ｉｌ１４＋＋ｘを用いて１回の堆積
で１．５人の厚みにａ −ＳｉＧｅ：Ｈを堆積し、これ
と５ｉｌｌ＜による１回の厚み１．５人のａ −３ｉ
： Ｈ膜とを交互に積層し、全体で厚み２５００人のａ
−ＳｉＧｅ ： ＨＩＩ９からなるｉ層を形成した。
／ａ−５ｉ：Ｈ間歇膜を製膜した。原料ガスとしてＧｅ
Ｈａ ： ＳｉＨ４： Ｈｚ＝ １ ： ３ ： ４の
比でＧｅＬ 、 ５ｉｌ１４＋＋ｘを用いて１回の堆積
で１．５人の厚みにａ −ＳｉＧｅ：Ｈを堆積し、これ
と５ｉｌｌ＜による１回の厚み１．５人のａ −３ｉ
： Ｈ膜とを交互に積層し、全体で厚み２５００人のａ
−ＳｉＧｅ ： ＨＩＩ９からなるｉ層を形成した。
基板温度は２５０℃、圧力は１ｏｏｎ＋ｔｏｒｒ、 電
力密度は０．０３Ｗ／ｃｕＪとした。
力密度は０．０３Ｗ／ｃｕＪとした。
このｉ層の光学エネルギーバンドギャップは１．６ｅＶ
であった。
であった。
さらに、ｉ層上にμｃ−３ｔ膜からなるｎ層を形成した
。原料ガスとしてホスフィンＰ１１．を１％含有するシ
ランＳｉＨ，及びＨｚ （Ｓｉｌ１４： Ｉｈ”” １
： ３０）を用い、基板温度２５０℃、電力密度Ｑ、
３ Ｗ ／ ｃｄの条件で厚み２００人とした。
。原料ガスとしてホスフィンＰ１１．を１％含有するシ
ランＳｉＨ，及びＨｚ （Ｓｉｌ１４： Ｉｈ”” １
： ３０）を用い、基板温度２５０℃、電力密度Ｑ、
３ Ｗ ／ ｃｄの条件で厚み２００人とした。
最後にアルミニウムで電極を形成し、アモルファス太陽
電池を完成した。
電池を完成した。
こうして得られたアモルファス太陽電池の特性〔開放電
圧（ＶＩｌｌｃ）、短＆８電２１ｔ（Ｊｓｃ） 、曲線
因子（ＦＦ）、光電変換効率、分光密度スペクトル）を
測定した。結果を下記表１及び第４図に示す。
圧（ＶＩｌｌｃ）、短＆８電２１ｔ（Ｊｓｃ） 、曲線
因子（ＦＦ）、光電変換効率、分光密度スペクトル）を
測定した。結果を下記表１及び第４図に示す。
また、同様にして太陽電池の光劣化を膜厚依存性及び光
学バンドギヤ・ノブエネルギー依存性について調べた。
学バンドギヤ・ノブエネルギー依存性について調べた。
几較貫
実施例と同様にして、但し、ｉ層の形成を間歇法ではな
く、高水素希釈下の混合法で行なって、アモルファス太
陽電池を作製した。
く、高水素希釈下の混合法で行なって、アモルファス太
陽電池を作製した。
ｉｉのａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ膜は原料ガスとして５ｉ
ｌ１４゜ＧｅＨ４，Ｈｚ （Ｓｉｌｌａ ： Ｇｅ１ｌ
ｉ ： ｆｉｚ ＝ ４．４ ： ０．６ ： ４５）
を混合して供給し、基板温度２５０℃、圧力１００＋ｗ
Ｌｏｒｒ、電力密度０．ＩＷ／ｃｄの条件下で厚み２
５００人に形成した。光学バンドギャップエネルギーは
１ 、６２ｅＶであった。
ｌ１４゜ＧｅＨ４，Ｈｚ （Ｓｉｌｌａ ： Ｇｅ１ｌ
ｉ ： ｆｉｚ ＝ ４．４ ： ０．６ ： ４５）
を混合して供給し、基板温度２５０℃、圧力１００＋ｗ
Ｌｏｒｒ、電力密度０．ＩＷ／ｃｄの条件下で厚み２
５００人に形成した。光学バンドギャップエネルギーは
１ 、６２ｅＶであった。
得られたアモルファス太陽電池について、実施例同様に
特性を調べた。結果を下記表１及び第４図に併せて示す
。
特性を調べた。結果を下記表１及び第４図に併せて示す
。
太陽電池の光劣化についても膜厚依存性及び光学バンド
ギャップ依存性を調べたが、実施例（間歇法）と比較例
（混合法）で有意の差は見られなかった。
ギャップ依存性を調べたが、実施例（間歇法）と比較例
（混合法）で有意の差は見られなかった。
夫−一り
この表に示されるように、光学バンドギャップが約１．
６ｅＶのｉＮを用いた場合、ＡＭＩ照射下での変換効率
は間歇法によるもので６．０５％、高水素希釈法による
もので５．４１％であった。効率の差は主として曲線因
子の違いによるもので、第４図に示す分光感度特性でも
見られるように短波長および長波長側の収集効率が改善
されている。この原因として、間歇製膜法の場合、低水
素希釈、低ＲＦパワーで製膜するため、不純物の取り込
みの影響が少なくなったためであると考えられる。また
短波長側の収集効率についても改善されており、同様の
原因でｐｉ接合界面へのダメージが軽減されていること
が考えられる。
６ｅＶのｉＮを用いた場合、ＡＭＩ照射下での変換効率
は間歇法によるもので６．０５％、高水素希釈法による
もので５．４１％であった。効率の差は主として曲線因
子の違いによるもので、第４図に示す分光感度特性でも
見られるように短波長および長波長側の収集効率が改善
されている。この原因として、間歇製膜法の場合、低水
素希釈、低ＲＦパワーで製膜するため、不純物の取り込
みの影響が少なくなったためであると考えられる。また
短波長側の収集効率についても改善されており、同様の
原因でｐｉ接合界面へのダメージが軽減されていること
が考えられる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ｐ−１−ｎ又はｎ−１−ｐ構造のｉＮ
にａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ１１９を用いて狭光学バンド
ギャップエネルギーの材料を適用し、かつａ−ＳｉＧｅ
： ｌ（膜の膜質に優れかつその堆積に当っては下地
を損傷することがないので太陽電池の界面構造にも優れ
、その結果光電変換効率等に優れたアモルファス太陽電
池の製造方法が提供され、特にタンデム型太陽電池にを
利に適用できる。
にａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ１１９を用いて狭光学バンド
ギャップエネルギーの材料を適用し、かつａ−ＳｉＧｅ
： ｌ（膜の膜質に優れかつその堆積に当っては下地
を損傷することがないので太陽電池の界面構造にも優れ
、その結果光電変換効率等に優れたアモルファス太陽電
池の製造方法が提供され、特にタンデム型太陽電池にを
利に適用できる。
第１図は本発明の方法を実施するＣＶＤ装置の模式図、
第２図はアモルファス太陽電池の模式図、第３図は間歇
製膜の単位膜厚に関するＸ線回折結果を示す図、第４図
はａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ太陽電池の分光感度スペクト
ル図である。 ｌ・・・ＣＶＤ反応室、 ２．３・・・原料ガス供給源
、４・・・切換弁、 ５・・・メカニカルシャ
ッタ、６・・・コンピュータ、 ２１・・・基板、２
２・・・透明電極、 ２３・・・ｐ層、２４・・・
中間層、 ２５・・・１層、２６・・・ｎ層、
２７・・・電極。
第２図はアモルファス太陽電池の模式図、第３図は間歇
製膜の単位膜厚に関するＸ線回折結果を示す図、第４図
はａ −ＳｉＧｅ ： Ｈ太陽電池の分光感度スペクト
ル図である。 ｌ・・・ＣＶＤ反応室、 ２．３・・・原料ガス供給源
、４・・・切換弁、 ５・・・メカニカルシャ
ッタ、６・・・コンピュータ、 ２１・・・基板、２
２・・・透明電極、 ２３・・・ｐ層、２４・・・
中間層、 ２５・・・１層、２６・・・ｎ層、
２７・・・電極。
Claims (1)
- １、基板上にｐ−ｉ−ｎ又はｎ−ｉ−ｐ構造を有するア
モルファス半導体を形成してアモルファス太陽電池を製
造する方法において、ｉ層、又はｐ層もしくはｎ層とｉ
層の間に挿入される中間層を形成するために、プラズマ
ＣＶＤ法で水素化アモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ
：Ｈ）膜又は水素化アモルファスシリコンゲルマニウム
（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）膜と水素化アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜とを、充分に薄く交互に堆積して、
超格子構造を形成することなく合金化した水素化アモル
ファスシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）膜と
して形成することを特徴とするアモルファス太陽電池の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213651A JPH02177371A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | アモルファス太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213651A JPH02177371A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | アモルファス太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02177371A true JPH02177371A (ja) | 1990-07-10 |
Family
ID=16642695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63213651A Pending JPH02177371A (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | アモルファス太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02177371A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004335733A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 薄膜太陽電池 |
| JP2004335734A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 薄膜太陽電池 |
| US8119904B2 (en) | 2009-07-31 | 2012-02-21 | International Business Machines Corporation | Silicon wafer based structure for heterostructure solar cells |
-
1988
- 1988-08-30 JP JP63213651A patent/JPH02177371A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004335733A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 薄膜太陽電池 |
| JP2004335734A (ja) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 薄膜太陽電池 |
| US8119904B2 (en) | 2009-07-31 | 2012-02-21 | International Business Machines Corporation | Silicon wafer based structure for heterostructure solar cells |
| US9496140B2 (en) | 2009-07-31 | 2016-11-15 | Globalfoundries Inc. | Silicon wafer based structure for heterostructure solar cells |
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