JPH03280475A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents
光電変換装置の製造方法Info
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- JPH03280475A JPH03280475A JP2082582A JP8258290A JPH03280475A JP H03280475 A JPH03280475 A JP H03280475A JP 2082582 A JP2082582 A JP 2082582A JP 8258290 A JP8258290 A JP 8258290A JP H03280475 A JPH03280475 A JP H03280475A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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。
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、太陽電池等の充電変換装置の製造方法に関し
、特に導電型の異なる２つの不純物半導体層（ｐ層、ｎ
層）の間に真性半導体層（ｉ層）を設けた非単結晶半導
体からなる光電変換装置の製造方法に関する。
、特に導電型の異なる２つの不純物半導体層（ｐ層、ｎ
層）の間に真性半導体層（ｉ層）を設けた非単結晶半導
体からなる光電変換装置の製造方法に関する。
［従来の技術］
非単結晶半導体からなる光電変換装置は、安定性が良く
ないといわれている。特にアモルファスシリコン太陽電
池の場合には、５ｔａｅｂｌｅｒ−Ｗｒｏｎｓｋｉ効果
と呼ばれる現象がある。すなわち、ｐ層、ｉ層及びｎ層
からなる素子のうち活性層であるｉ層の電導度が光照射
によりしだいに低下してキャリア輸送能が下がり、素子
の変換効率が低下するのである。
ないといわれている。特にアモルファスシリコン太陽電
池の場合には、５ｔａｅｂｌｅｒ−Ｗｒｏｎｓｋｉ効果
と呼ばれる現象がある。すなわち、ｐ層、ｉ層及びｎ層
からなる素子のうち活性層であるｉ層の電導度が光照射
によりしだいに低下してキャリア輸送能が下がり、素子
の変換効率が低下するのである。
そこで、ｉ層を薄膜化してこの層の電界強度を高める試
みがなされている。キャリア輸送能を予め上げておくこ
とによって素子の劣化を抑制しようとするのである。
みがなされている。キャリア輸送能を予め上げておくこ
とによって素子の劣化を抑制しようとするのである。
また、それぞれｐ層、１層及びｎ層からなる複数の素子
をタンデム接続し、受光面側素子のｉ層を薄膜化する試
みもなされている。このようなタンデム構造の採用によ
り、受光面側素子はｉ層薄膜化の効果で劣化が抑制され
、裏面側素子は長波長光のみが照射されるために劣化が
抑制されると考えられている。
をタンデム接続し、受光面側素子のｉ層を薄膜化する試
みもなされている。このようなタンデム構造の採用によ
り、受光面側素子はｉ層薄膜化の効果で劣化が抑制され
、裏面側素子は長波長光のみが照射されるために劣化が
抑制されると考えられている。
［発明が解決しようとする課８］
上記ｉ層薄膜化技術やタンデム構造の採用によっても太
陽電池の劣化の抑制は十分ではなく、１年問屋外使用し
たときの光電変換効率の劣化の割合が１５％を上回る問
題があった。
陽電池の劣化の抑制は十分ではなく、１年問屋外使用し
たときの光電変換効率の劣化の割合が１５％を上回る問
題があった。
さて、ｐ層とｎ層との間のｉ層を高温で成膜することは
劣化抑制に効果があるものと考えられる。しかしながら
、本発明者らは、太陽電池の製造過程において単にｉ層
を高温で成膜するだけでは初期変換効率が著しく低下す
ることを見いだした。ｐ層上にｉ層を高温成膜する際に
０層中の不純物がｉ層内に拡散してｐ／ｉ界而に面活性
層が生成し、これにより初期変換効率が低下するものと
考えられる。
劣化抑制に効果があるものと考えられる。しかしながら
、本発明者らは、太陽電池の製造過程において単にｉ層
を高温で成膜するだけでは初期変換効率が著しく低下す
ることを見いだした。ｐ層上にｉ層を高温成膜する際に
０層中の不純物がｉ層内に拡散してｐ／ｉ界而に面活性
層が生成し、これにより初期変換効率が低下するものと
考えられる。
本発明は、導電型の異なる２つの不純物半導体層の間に
真性半導体層を設けた非単結晶半導体からなる光電変換
装置に関し、初期変換効率の低下を防止しながら劣化の
抑制を実現する製造方法を提供することを目的とする。
真性半導体層を設けた非単結晶半導体からなる光電変換
装置に関し、初期変換効率の低下を防止しながら劣化の
抑制を実現する製造方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明に係る光電変換装置の製造方法は、第１の不純物
半導体層（ｐ層又はｎ層）上にこの層の成膜温度と同等
又はこれより低い温度で真性半導体を成膜して低温ｉ層
とし、この低温ｉ層の成膜温度より高い温度で更に真性
半導体を成膜して高温ｉ層としたうえで、第２の不純物
半導体層（ｎ層又はｐ層）を成膜するものである。
半導体層（ｐ層又はｎ層）上にこの層の成膜温度と同等
又はこれより低い温度で真性半導体を成膜して低温ｉ層
とし、この低温ｉ層の成膜温度より高い温度で更に真性
半導体を成膜して高温ｉ層としたうえで、第２の不純物
半導体層（ｎ層又はｐ層）を成膜するものである。
高７！！ｉ層の成膜温度は、２００℃以上、４００℃以
下とする。
下とする。
ｉ層の膜厚については、低温ｉ層の膜厚を３００Å以上
、４０００Å以下とし、かつ低温ｉ層と高温ｉ層との膜
厚の和を４０００Å以上、７０００Å以下とする。
、４０００Å以下とし、かつ低温ｉ層と高温ｉ層との膜
厚の和を４０００Å以上、７０００Å以下とする。
［作 用］
本発明に係る方法によれば、第１の不純物半導体層上に
低温ｉ層を成膜する。後者の成膜温度は前者の成膜温度
と同等又はこれより低いから、低温ｉ層の成膜の際に第
１の不純物半導体層から低温１層中に不純物が拡散する
ことはない。しかも、低！ｉｉ層の成膜によって表面の
耐熱性及び耐プラズマ性を向上させたうえで高温ｉ層の
成膜を行なうから、高温１層中への不純物拡散もない。
低温ｉ層を成膜する。後者の成膜温度は前者の成膜温度
と同等又はこれより低いから、低温ｉ層の成膜の際に第
１の不純物半導体層から低温１層中に不純物が拡散する
ことはない。しかも、低！ｉｉ層の成膜によって表面の
耐熱性及び耐プラズマ性を向上させたうえで高温ｉ層の
成膜を行なうから、高温１層中への不純物拡散もない。
したがって、初期変換効率の低下が防止できる。
また、高ｉｆ層は光照射を受けてもキャリア輸送能が安
定しており、劣化が抑制される。
定しており、劣化が抑制される。
［実施例］
第１図は、本発明の実施例に係る方法で製造した有効面
積１．０ｃｍ２ （１，０ｃｍＸ１゜Ｏｃｍ）の太陽電
池の断面図である。ただし、各゛１′−導体層の成膜に
は平行平板容量結合型グロー放電装置を使用するのが適
当である。
積１．０ｃｍ２ （１，０ｃｍＸ１゜Ｏｃｍ）の太陽電
池の断面図である。ただし、各゛１′−導体層の成膜に
は平行平板容量結合型グロー放電装置を使用するのが適
当である。
ガラス基板（１）上の例えばＳ ｎ Ｏ２からなる透明
電極（２）の上に、まずａ−３ｉＣ：Ｈからなるｐ層（
３）を２５０人成膜する。グロー放電装置に供給するガ
ス流量は、ＳｉＨ４が５ｓｃｃ ｍ ｓ ＣＨ４が１５
ｓ ｃ ｃｍｓ Ｂ２ Ｈａ （１０００ｐｐｍｌ（
２希釈品）が１５ｓｅｃｍ％Ｈ２が５０ｓｅｃｍである
。他の条件は、反応圧力１、ＯＴｏ ｒ ｒ、基板温度
２００℃、ＲＦパワー５０ｍＷ／ｃｍ２である。
電極（２）の上に、まずａ−３ｉＣ：Ｈからなるｐ層（
３）を２５０人成膜する。グロー放電装置に供給するガ
ス流量は、ＳｉＨ４が５ｓｃｃ ｍ ｓ ＣＨ４が１５
ｓ ｃ ｃｍｓ Ｂ２ Ｈａ （１０００ｐｐｍｌ（
２希釈品）が１５ｓｅｃｍ％Ｈ２が５０ｓｅｃｍである
。他の条件は、反応圧力１、ＯＴｏ ｒ ｒ、基板温度
２００℃、ＲＦパワー５０ｍＷ／ｃｍ２である。
次に、ｐ層（３）上にａ−８ｉ：Ｈからなる低温１層（
４）を４０００人成膜する。基板温度は、ｐ層（３）の
成膜の場合と同じ２００℃である。
４）を４０００人成膜する。基板温度は、ｐ層（３）の
成膜の場合と同じ２００℃である。
他の成膜条件は、Ｓ ｔ Ｈ４のガス流ｍ １０ ｓ
ｃｃｍ、反応圧力０．３Ｔｏ ｒ ｒ、ＲＦパワー５０
ｍ Ｗ ／ ｃ ｍ ２である。
ｃｃｍ、反応圧力０．３Ｔｏ ｒ ｒ、ＲＦパワー５０
ｍ Ｗ ／ ｃ ｍ ２である。
続いてａ−Ｓｉ：Ｈからなる膜厚１００ｏ人の高温ｉ層
（５）を基板温度３２０”Ｃで成膜する。
（５）を基板温度３２０”Ｃで成膜する。
他の成膜条件は、低温ｉ層（４）の場合と同じである。
この高温ｉ層（５）の上に、微結晶化したａ−Ｓｉ：Ｈ
からなるｎ層（６）を３００人成膜する。
からなるｎ層（６）を３００人成膜する。
ガス流量は、Ｓ ｉＨ４が５ｓｃｃｍ、ＰＨ３（１００
０ｐｐｍＨ２希釈品）が１０１００５ｃ ｓ Ｈ２が２
００ ｓ ｅ ｃｍである。他の条件は、反応圧力１．
０Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃、ＲＦパワー５００ ｍ
Ｗ／ ｃ ｍ２である。
０ｐｐｍＨ２希釈品）が１０１００５ｃ ｓ Ｈ２が２
００ ｓ ｅ ｃｍである。他の条件は、反応圧力１．
０Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃、ＲＦパワー５００ ｍ
Ｗ／ ｃ ｍ２である。
最後に金属からなる裏面電極（７）をｎ層（８）上に成
膜する。
膜する。
第２図は、以上に説明した方法で製造した太陽電池の初
期外部特性（電流電圧特性）を示すグラフである。測定
には、ＡＭ−１，１００ｍＷ／Ｃｍ２のソーラーシミュ
レート光を用いた。
期外部特性（電流電圧特性）を示すグラフである。測定
には、ＡＭ−１，１００ｍＷ／Ｃｍ２のソーラーシミュ
レート光を用いた。
特性値は、開放電圧０．８５８ｖｏｌＬｓ 、短絡型流
１６．０６ｍＡ／ｃｍ ％ＦＦ （フィルファクタ）
６０．２２％、光電変換効率８．３０２％である。１年
問屋外使用したときの充電変換効率の劣化の割合は１０
％未満であって、従来に比べて大幅に劣化が抑制されて
いる。
１６．０６ｍＡ／ｃｍ ％ＦＦ （フィルファクタ）
６０．２２％、光電変換効率８．３０２％である。１年
問屋外使用したときの充電変換効率の劣化の割合は１０
％未満であって、従来に比べて大幅に劣化が抑制されて
いる。
第３図は太陽電池の比較例を示す断面図である。ａ−５
ｔ：Ｈからなる膜厚５０００人のｉ層全体（５）を基板
温度３２０℃の高温で成膜した点以外は上記実施例と同
一である。第４図は、この比較例の場合の初期外部特性
を示す。特性Ａｌｌｌｌ性は上記実施例の場合と同一で
ある。特性値は、開放電圧Ｑ、 ８Ｑ ６ｖｏｌｔｓ
、短絡電流１５．５８ｍＡ／ｃｍ ＦＦ４７．８２
％、光電変換効率６．０１４％である。
ｔ：Ｈからなる膜厚５０００人のｉ層全体（５）を基板
温度３２０℃の高温で成膜した点以外は上記実施例と同
一である。第４図は、この比較例の場合の初期外部特性
を示す。特性Ａｌｌｌｌ性は上記実施例の場合と同一で
ある。特性値は、開放電圧Ｑ、 ８Ｑ ６ｖｏｌｔｓ
、短絡電流１５．５８ｍＡ／ｃｍ ＦＦ４７．８２
％、光電変換効率６．０１４％である。
両特性の比較から、高温ｉ層（５）の成膜前に低温ｉ層
（４）を成膜することによって、ＦＦ等の初期外部特性
が改善されることがわかる。特に初期変換効率の大幅な
改善が認められる。
（４）を成膜することによって、ＦＦ等の初期外部特性
が改善されることがわかる。特に初期変換効率の大幅な
改善が認められる。
ｐ層（３）の成膜温度は、５０℃以上、４００℃以下が
望ましい。低温ｉ層（４）の成膜温度は、ｐ層成脱湿度
と同等又はこれより低いことが必要であるが、１００℃
以上、３００℃以下が望ましく、更に好ましくは１５０
℃以上、２５０℃以下である。高温ｉ層（５）の成膜温
度は、低温ｉ層（４）の成膜温度より高く、２００℃以
上、４００℃以下であることが必要である。
望ましい。低温ｉ層（４）の成膜温度は、ｐ層成脱湿度
と同等又はこれより低いことが必要であるが、１００℃
以上、３００℃以下が望ましく、更に好ましくは１５０
℃以上、２５０℃以下である。高温ｉ層（５）の成膜温
度は、低温ｉ層（４）の成膜温度より高く、２００℃以
上、４００℃以下であることが必要である。
ｐ層（３）及びｎ層（６）の膜厚は、８０Å以上、３０
０Å以下が適当である。低温ｉ層（４）の膜厚は３００
Å以上、４０００Å以下である必要があるが、好ましく
は５００Å以上、４０００Å以下である。高温ｉ層（５
）の膜厚は、低温ｉ層（４）の膜厚との和が４０００Å
以上、７０００Å以下となる範囲で決定する必要がある
。
０Å以下が適当である。低温ｉ層（４）の膜厚は３００
Å以上、４０００Å以下である必要があるが、好ましく
は５００Å以上、４０００Å以下である。高温ｉ層（５
）の膜厚は、低温ｉ層（４）の膜厚との和が４０００Å
以上、７０００Å以下となる範囲で決定する必要がある
。
なお、光電変換装置を構成する非単結晶半導体としては
Ｓ ｉＳＳ ｔ Ｃｓ Ｓ ｔ Ｎ ％Ｓ ＩＧ ｅ
５ＳｉＳｎ等の水素化合金（例えば実施例でｐ層（３）
に使用したａ−９ｉＣ：Ｈやｉ層（４，５）に使用した
ａ−３ｉ：Ｈ）やフッ素化合金等の一般に光起電力素子
に使用されるアモルファスシリコン系半導体をあげるこ
とができる。上記実施例においてｎ層（６）に使用した
ような微結晶を含むアモルファス半導体でも良いし、多
結晶半導体でも良い。受光面側には、上記実施例のよう
にａ−５ｉＣ：Ｈに周期律表ｍｂ族の元素をドープした
ｐ層（３）を配するのが最も好適である。ただし、受光
面側にｎ層を配置しても良く、この場合のｎ層には周期
律表ｖｂ族の元素をドープしたａ−ＳｉＣ：Ｈを使用す
るのが最適である。
Ｓ ｉＳＳ ｔ Ｃｓ Ｓ ｔ Ｎ ％Ｓ ＩＧ ｅ
５ＳｉＳｎ等の水素化合金（例えば実施例でｐ層（３）
に使用したａ−９ｉＣ：Ｈやｉ層（４，５）に使用した
ａ−３ｉ：Ｈ）やフッ素化合金等の一般に光起電力素子
に使用されるアモルファスシリコン系半導体をあげるこ
とができる。上記実施例においてｎ層（６）に使用した
ような微結晶を含むアモルファス半導体でも良いし、多
結晶半導体でも良い。受光面側には、上記実施例のよう
にａ−５ｉＣ：Ｈに周期律表ｍｂ族の元素をドープした
ｐ層（３）を配するのが最も好適である。ただし、受光
面側にｎ層を配置しても良く、この場合のｎ層には周期
律表ｖｂ族の元素をドープしたａ−ＳｉＣ：Ｈを使用す
るのが最適である。
ｐ層（３）とｉ層（４，５）との間又はｎ層（６）と１
層（４，５）との間にｉ層（４，５）に向かって光学的
禁制帯幅及び不純物濃度が段階的に減少する層を設けて
も良い。この不純物半導体層の膜厚は、３０Å以上、５
００Å以下が適当であり、より好ましくは５０Å以上、
２００Å以下である。
層（４，５）との間にｉ層（４，５）に向かって光学的
禁制帯幅及び不純物濃度が段階的に減少する層を設けて
も良い。この不純物半導体層の膜厚は、３０Å以上、５
００Å以下が適当であり、より好ましくは５０Å以上、
２００Å以下である。
受光面側の不純物半導体層（ｐ層（３）又はｎ層）と透
明電極（２）との間に、両者間の接触抵抗を下げる目的
で、受光面側不純物半導体層と同じ導電型の高濃度ドー
ピング層を設けても良い。この高濃度ドーピング層の膜
厚は、５Å以上、１００Å以下が適当であり、より好ま
しくは１０Å以上、５０Å以下である。不純物濃度は、
受光面側不純物半導体層の５倍以上、５０倍以下が適当
である。
明電極（２）との間に、両者間の接触抵抗を下げる目的
で、受光面側不純物半導体層と同じ導電型の高濃度ドー
ピング層を設けても良い。この高濃度ドーピング層の膜
厚は、５Å以上、１００Å以下が適当であり、より好ま
しくは１０Å以上、５０Å以下である。不純物濃度は、
受光面側不純物半導体層の５倍以上、５０倍以下が適当
である。
それぞれｐ層、ｉ層及びｎ層からなる２素子をタンデム
接続した２段タンデム構造を採用する場合には、受光面
より遠い側の素子について本発明を適用するのが効果的
である。
接続した２段タンデム構造を採用する場合には、受光面
より遠い側の素子について本発明を適用するのが効果的
である。
［発明の効果］
以上に説明したように、本発明に係る製造方法は、導電
型の異なる２つの不純物半導体層の間に真性半導体層を
設けた非単結晶半導体からなる光電変換装置の製造方法
であって、第１の不純物半導体層上にこの層の成膜温度
と同等又はこれより低い温度で真性半導体を成膜して低
温真性半導体層とし、この低温真性半導体層の成膜温度
より高い温度で更に真性半導体を成膜して高温真性半導
体層としたうえで、第２の不純物半導体層を成膜するも
のであるから、光電変換装置の初期変換効率の低下を防
止しながらその劣化を抑制することができる。したがっ
て本発明によれば高効率かつ高信頓性の光電変換装置を
製造することができる。
型の異なる２つの不純物半導体層の間に真性半導体層を
設けた非単結晶半導体からなる光電変換装置の製造方法
であって、第１の不純物半導体層上にこの層の成膜温度
と同等又はこれより低い温度で真性半導体を成膜して低
温真性半導体層とし、この低温真性半導体層の成膜温度
より高い温度で更に真性半導体を成膜して高温真性半導
体層としたうえで、第２の不純物半導体層を成膜するも
のであるから、光電変換装置の初期変換効率の低下を防
止しながらその劣化を抑制することができる。したがっ
て本発明によれば高効率かつ高信頓性の光電変換装置を
製造することができる。
第１図は本発明の実施例に係る方法で製造した太陽電池
の断面図、第２図は前図の太ｖＡ１ａ池の初期外部特性
を示すグラフ、第３図は太陽電池の比較例を示す断面図
、第４図は前図の太陽電池の初期外部特性を示すグラフ
である。 符号の説明 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・ｐ層
、４・・・低温ｉ層、５・・・高温ｉ層、６・・・ｎ層
、７・・・裏面電極。
の断面図、第２図は前図の太ｖＡ１ａ池の初期外部特性
を示すグラフ、第３図は太陽電池の比較例を示す断面図
、第４図は前図の太陽電池の初期外部特性を示すグラフ
である。 符号の説明 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・ｐ層
、４・・・低温ｉ層、５・・・高温ｉ層、６・・・ｎ層
、７・・・裏面電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、導電型の異なる２つの不純物半導体層の間に真性半
導体層を設けた非単結晶半導体からなる光電変換装置の
製造方法であって、第１の不純物半導体層上にこの層の
成膜温度と同等又はこれより低い温度で真性半導体を成
膜して低温真性半導体層とし、この低温真性半導体層の
成膜温度より高い温度で更に真性半導体を成膜して高温
真性半導体層としたうえで、第２の不純物半導体層を成
膜する製造方法。 ２、高温真性半導体層の成膜温度を２００℃以上、４０
０℃以下とする請求項１記載の製造方法。 ３、低温真性半導体層の膜厚を３００Å以上、４０００
Å以下とし、低温真性半導体層と高温真性半導体層との
膜厚の和を４０００Å以上、７０００Å以下とする請求
項１又は２に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2082582A JPH03280475A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 光電変換装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2082582A JPH03280475A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 光電変換装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03280475A true JPH03280475A (ja) | 1991-12-11 |
Family
ID=13778478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2082582A Pending JPH03280475A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 光電変換装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03280475A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6566594B2 (en) | 2000-04-05 | 2003-05-20 | Tdk Corporation | Photovoltaic element |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP2082582A patent/JPH03280475A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6566594B2 (en) | 2000-04-05 | 2003-05-20 | Tdk Corporation | Photovoltaic element |
| US6960718B2 (en) | 2000-04-05 | 2005-11-01 | Tdk Corporation | Method for manufacturing a photovoltaic element |
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