JPH04214680A - 太陽電池 - Google Patents

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】

【０００１】

【利用分野】本発明は、入射光を散乱せしめて活性層で
の光吸収を増加させる高効率太陽電池に関する。

【０００２】

【従来技術】光反射性基板を用いた太陽電池において、
その光反射面を凹凸のある粗面として形成し、低吸収波
長の光の行路長を増大せしめることによりその効率を改
善する方法は、例えば、ＵＳＰ４１２６１５０号公報（
出願人、ＲＣＡ）に示唆され、特開昭５６−１５２２７
６号公報（出願人、帝人）においても述べられている。 更に特開昭５９−１０４１８５号公報（出願人、エクソ
ン・リサーチ・アンド・エンジニアリング・カンパニー
）において、粗面化基板の光学的効果が詳述されている
。

【０００３】凹凸の形成法としては、特開昭５４−１５
３５８８号公報（出願人、ナショナル・パテント・ディ
ベロップメント・コーポレーション）においてウエット
・エッチング法が、特開昭５８−１５９３８３号公報（
出願人、エナジー・コンバージョン・デバイセス）にお
いてサンドブラスト法、共蒸着法が、特開昭５９−１４
６８２号公報（出願人、電解箔工業他）において、直流
電解エッチング法又は、化学エッチング法によるアルミ
ニウムの粗面化がそれぞれ開示されている。

【０００４】また、特開昭６３−１６９７６９号公報に
おいて、ダイヤモンド薄膜上に透明電極を形成し、該透
明電極上にｐ型層、ｉ型層及びｎ型層を積層した太陽電
池を形成する例が示されている。

【０００５】

【従来技術の問題点】前記従来技術による基板表面の凹
凸形成方法では、太陽電池を形成した場合に種々の問題
点があった。

【０００６】たとえば、直流電解エッチング又は化学エ
ッチング等の溶液でのエッチングでは、基板のエッチン
グ残渣が基板表面に生じていた。そのためこのような基
板上に半導体層を堆積すると、エッチング残渣が半導体
層に拡散し、太陽電池の特性を低下させていた。また、
このようなエッチング残渣は基板との密着性が弱いため
に、その上に堆積した半導体層がはがれやすく、均一な
特性の太陽電池を堆積することが難しいという問題点が
あった。

【０００７】またサンドブラスト法では、微粒子を基板
に吹きつけて凹凸を形成するため、基板上に吹きつけた
微粒子が残り、微粒子が半導体層の異常成長の核となる
場合があった。また、微粒子は、基板との密着性が悪い
ために、その上に堆積した半導体層がはがれやすいとい
う問題点もあった。また更に、サンドブラスト法は、微
粒子を吹き付けて基板表面に凹凸を形成するため、基板
に歪が生じ、それが経時的に緩和していくために堆積し
た半導体層に、歪を生じさせる場合があり、半導体層の
はがれや、電気的特性の劣化をまねいていた。

【０００８】また共蒸着法によって、基板表面に凹凸を
形成する場合では、少なくとも２種の原料を同時に蒸着
するため、蒸着膜に不均一性が生じやすいという問題が
あり、その上に半導体層を堆積して形成した太陽電池に
特性むらができやすいという問題点があった。

【０００９】また更に、前記特開昭６３−１６９７６９
号公報に記載のダイヤモンド薄膜を太陽電池の基板に用
いる例においては、ダイヤモンド薄膜上に透明電極を形
成し、当該透明電極上に半導体層を積層して、太陽電池
を形成している。この様な層構成の場合、ダイヤモンド
はガラス基板のかわりの高抵抗な基板として使用されて
いる。そのためダイヤモンド薄膜の上に透明電極が設け
られていた。この従来例では、ダイヤモンド薄膜と、半
導体層との間の優れた密着性が生かされないものであっ
た。また、透明電極の構成元素が半導体層に拡散すると
いう問題があった。

【００１０】

【発明の目的】本発明は前記従来技術の問題点を解決す
ることを目的としている。

【００１１】すなわち本発明の目的は、エッチング残渣
による太陽電池特性の低下のない太陽電池を提供するこ
とである。

【００１２】また本発明の目的は、サンドブラスト法等
で基板上に生じる残留微粒子の影響の全くない太陽電池
を提供することである。更に、微粒子の衝突による基板
の歪の経時的緩和による特性の低下のない太陽電池を提
供することである。

【００１３】また更に本発明の目的は、電極材料の半導
体層への拡散の影響のない太陽電池を提供することであ
る。

【００１４】また本発明の目的は、変換効率の高い太陽
電池を提供することにある。

【００１５】また更に本発明の目的は、基板の歪による
太陽電池の経時的な劣化の問題のない太陽電池を提供す
ることにある。

【００１６】

【問題点を解決するための手段】本発明の太陽電池は、
前記問題点を解決し、目的を達成するために、導電性基
板上に、非単結晶Ｓｉから成るｐ型層、活性層としての
ｉ型層、ｎ型層の各半導体層を積層して構成される太陽
電池において、前記ｐ型層とｎ型層の少なくとも一方に
炭素原子を含有し、かつ前記導電性基板と前記半導体層
との間に、表面に凹凸を有し、価電子制御剤を含有する
ダイヤモンド層を積層したことを特徴としている。

【００１７】図１は、本発明の太陽電池の１例の模式的
説明図である。

【００１８】図１において、本発明の太陽電池は導電性
基板１０１、ダイヤモンド層１０２、ｎ型層１０３、ｉ
型層１０４、ｐ型層１０５、透明電極１０６から構成さ
れている。

【００１９】以下本発明の太陽電池を構成する各層につ
いて詳細に述べる。

【００２０】（導電性基板）本発明において、導電性の
基板は、導電性の材料または、導電処理された絶縁性材
料で形成される。導電性の材料としては、例えばＮｉＣ
ｒ、ステンレス、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｎｂ、Ｔａ
、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｂ等の金属またはこれ等の合金が
挙げられる。

【００２１】電気絶縁性材料としては、ポリエステル、
ポリエチレン、ポリカーボーネート、セルロースアセテ
ート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィ
ルム又はシート、ガラス、セラミックス、紙などが通常
使用される。これ等の電気絶縁性材料は、少なくともそ
の一方の表面を導電処理し、該導電処理した表面側に他
の層を設けるのが望ましい。

【００２２】例えば、ガラスであれば、その表面に、Ｎ
ｉＣｒ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＩＴＯ
（Ｉｎ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）等から成る薄膜を設けること
によって導電性が付与され、或いはポリエステルフィル
ム等の合成樹脂フィルムであれば、ＮｉＣｒ、Ａｌ、Ａ
ｇ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｎｂ
、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ等の金属の薄膜を真空蒸着、電
子ビーム蒸着、スパッタリング等でその表面に設け、又
は前記金属でその表面をラミネート処理して、その表面
に導電性が付与される。

【００２３】基板の厚さは、所望通りの太陽電池が形成
される様に適宜決定されるが、製造上及び取り扱い上、
機械的強度等の点から、通常は１０μｍ以上とされる。

【００２４】（ダイヤモンド層）本発明において、ダイ
ヤモンド層は、太陽電池の交換効率を向上させ、かつ経
時的劣化を減少させる働きをする重要な層である。

【００２５】本発明において、ダイヤモンド層は、多結
晶のダイヤモンドで形成される。多結晶のダイヤモンド
には平滑多面体形状、骸晶形状、針状結晶集合体形状等
があるが、本発明においては、平滑多面体形状の多結晶
ダイヤモンドが適している。

【００２６】この様に平滑多面体形状の多結晶ダイヤモ
ンドで形成したダイヤモンド層は、該層表面に凹凸を有
している。該凹凸によって太陽電池内に照射された光が
散乱され、太陽電池表面で散乱光が全反射し、または散
乱光は太陽電池内を厚さ方向に対して、斜めに進行する
。その結果、太陽電池内で吸収される光量が増加し、太
陽電池の変換効率が増加する。特に、平滑多面体形状の
多結晶ダイヤモンドは、平滑多面体の多面体表面がほぼ
鏡面であり、従来技術による凹凸の各微小表面より表面
性が良い。その結果、太陽電池内での光閉じ込め効果が
、従来よりも良くなり、太陽電池の変換効率が向上する
。

【００２７】又、更に平滑多面体形状の多結晶ダイヤモ
ンド層は、多結晶ダイヤモンドの構造が非常にち密であ
るため、導電性基板からの金属の半導体層への拡散を防
止することができる。

【００２８】又、多結晶ダイヤモンドは、構造的に結晶
界面が柔軟であるため、太陽電池作製時の歪を緩和する
ことができる。その結果、前記基板からの不純物の拡散
または歪による太陽電池の経時的劣化を防止することが
できる。

【００２９】このような機能を有する平滑多面体形状の
多結晶ダイヤモンド層は、全ての平滑多面体形状が適し
ている訳ではなく、ごく限られたものが適するものであ
る。

【００３０】本発明に適したダイヤモンド層は、層厚が
０．１μｍ〜５μｍであり、表面の凹凸は０．０５Ｓ〜
１Ｓである。

【００３１】又、平滑多面体結晶の大きさは、平均半径
で０．０５μｍ〜５μｍである。

【００３２】また更にダイヤモンド層内、特に多結晶の
界面に水素が含有される。含有水素量は１〜５ａｔ％が
適している。

【００３３】加えて本発明のダイヤモンド層は、導電性
基板と半導体層の間に設けられるため、ダイヤモンド層
は低抵抗であることが必要である。ダイヤモンド層の好
ましい暗導電率としては、０．１Ｓ／ｃｍ以上である。 この様な暗導電率にするために必要な不純物のドーピン
グ量は、１ａｔ％〜１０ａｔ％である。不純物のドーピ
ング量が１０ａｔ％より多くなると、ダイヤモンド層が
平滑多面体形状の結晶で構成することができなくなる。

【００３４】本発明において、ダイヤモンド層内に含有
される価電子制御剤としては、ｎ型である場合には、周
期表５族の元素、特に、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉが適
している。またｐ型である場合には、周期表３族の元素
、特に、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌが適している。

【００３５】本発明におけるダイヤモンド層は、熱フィ
ラメントＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、マイクロ
波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣＶＤ法、イオンビ
ーム法、等で堆積される。

【００３６】その中で特にマイクロ波プラズマＣＶＤ法
が適している。

【００３７】本発明におけるダイヤモンド層を、前記プ
ラズマＣＶＤ法で堆積する場合、適した原料ガスとして
は、次の様な原料ガスが挙げられる。

【００３８】炭素原子導入用の原料ガスとなる炭素原子
含有化合物としては、例えば炭素数１〜４の飽和炭化水
素、炭素数２〜４のエチレン系炭化水素、炭素数２〜３
のアセチレン系炭化水素等が挙げられる。

【００３９】具体的には、飽和炭化水素としては、メタ
ン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ
８）、ｎ−ブタン（ｎ−Ｃ４Ｈ１０）、ペンタン（Ｃ５
Ｈ１２）、エチレン系炭化水素としては、エチレン（Ｃ
２Ｈ４）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、ブテン−１（Ｃ４
Ｈ８）、ブテン−２（Ｃ４Ｈ８）、イソブチレン（Ｃ４
Ｈ８）、ペンテン（Ｃ５Ｈ１０）、アセチレン系炭化水
素としては、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、メチルアセチレ
ン（Ｃ３Ｈ４）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）等が挙げられる。

【００４０】又、ハロゲン原子含有の炭化水素も挙げら
れる。

【００４１】具体的には、ＣＨ３Ｆ、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ
３Ｃｌ、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｈ５Ｆ、Ｃ２Ｈ４
Ｆ２、Ｃ２Ｈ４ＦＣｌ、Ｃ２Ｈ２Ｆ２、Ｃ２Ｈ２ＦＣｌ
等が挙げられる。

【００４２】また更に、本発明のダイヤモンド層形成に
は、前記炭素原子導入用の原料ガスに加えて、水素ガス
が必須である。

【００４３】本発明のダイヤモンド層形成に適した炭素
原子導入用原料ガスの水素ガスに対する混合比は、１〜
１０％である。

【００４４】本発明において第３族原子導入用の出発物
質として有効に使用されるものとしては、具体的には硼
素原子導入用として、Ｂ２Ｈ６、Ｂ４Ｈ１０、Ｂ５Ｈ９
、Ｂ５Ｈ１１、Ｂ６Ｈ１０、Ｂ６Ｈ１２、Ｂ６Ｈ１４等
の水素化硼素、ＢＦ３、ＢＣｌ３、ＢＢｒ３等のハロゲ
ン化硼素等を挙げることができるが、この他、ＡｌＣｌ
３、ＧａＣｌ３、ＩｎＣｌ３、ＴｌＣｌ３等も挙げるこ
とができる。

【００４５】本発明において、第５族原子導入用の出発
物質として有効に使用されるのは、具体的には燐原子導
入用としては、ＰＨ３、Ｐ２Ｈ４等の水素化燐、ＰＨ４
Ｉ、ＰＦ３、ＰＦ５、ＰＣｌ３、ＰＣｌ５、ＰＢｒ３、
ＰＢｒ５、ＰＩ３等のハロゲン化燐が挙げられる。この
他、ＡｓＨ３、ＡｓＦ３、ＡｓＣｌ３、ＡｓＢｒ３、Ａ
ｓＦ５、ＳｂＨ３、ＳｂＦ３、ＳｂＦ５、ＳｂＣｌ３、
ＳｂＣｌ５、ＢｉＨ３、ＢｉＣｌ３、ＢｉＢｒ３等も挙
げることができる。

【００４６】加えて本発明のダイヤモンド層をプラズマ
ＣＶＤ法で堆積する場合、以下の様な条件で堆積するこ
とが望ましい。

【００４７】本発明のダイヤモンド層を堆積する場合、
プラズマ内で分解された炭素原子導入用ガス同志の気相
反応を防止することが必要である。そのため、プラズマ
発生時の内圧は、１ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒの間に
制御することが必要である。

【００４８】また、プラズマ内で炭素原子導入用ガスと
水素ガスは、十分に分解または活性化されなければなら
ない。そのために反応空間内に投入されるパワーは、炭
素原子導入用ガスの流量及び反応空間の体積に対して０
．０１〜１Ｗ／ｓｃｃｍ・ｃｍ３の間に制御することが
必要である。

【００４９】加えて、反応空間内のプラズマで分解され
た炭素原子導入用ガスと水素ガスが基板上で反応し、本
発明のダイヤモンド層を形成する上で基板温度は重要な
因子であり、本発明においては、２００℃〜８００℃と
することが望ましい。

【００５０】（ｎ型層）本発明においてｎ型層は、太陽
電池の起電力や光電流を支配する重要な層である。

【００５１】ｎ型層の材料としては、シリコン含有の非
単結晶半導体が適し、特に水素化及びハロゲン化アモル
ファスシリコン（マイクロクリスタルシリコンを含む）
が適するものである。また更に限定すれば、アモルファ
スシリコンの中のマイクロクリスタルシリコンが最適で
ある。

【００５２】又、ｎ型層側から光照射を行う場合には、
ｎ型層での光吸収をより少なくし、ｉ型層へより多くの
光量を導入するためには、アモルファス炭化シリコン（
マイクロクリスタル炭化シリコンも含有する）をｎ型層
の材料として用いるのが好ましい。

【００５３】マイクロクリスタルシリコン及びマイクロ
クリスタル炭化シリコンの粒径は、好ましくは３０Å〜
２００Åであり、最適には３０Å〜１００Åである。

【００５４】また水素及びハロゲン原子の含有量は、マ
イクロクリスタルシリコン又は、マイクロクリスタル炭
化シリコンの場合には、好ましくは１ａｔ％〜１０ａｔ
％であり、最適には１ａｔ％〜７ａｔ％である。

【００５５】アモルファスシリコン及びアモルファス炭
化シリコンの場合に水素及びハロゲン原子の含有量は、
好ましくは、１ａｔ％〜４０ａｔ％、最適には５ａｔ％
〜２０ａｔ％である。

【００５６】また更に、ｎ型層に含有される価電子制御
剤としては、周期表第５Ａ族元素が適している。その中
で特にリン（Ｐ）、ちっ素（Ｎ）、ひ素（Ａｓ）、アン
チモン（Ｓ６）が最適である。

【００５７】加えて、ｎ型層に含有される価電子制御剤
の含有量は、好ましくは１ａｔ％〜２０ａｔ％であり、
最適には５ａｔ％〜１０ａｔ％である。

【００５８】ｎ型層の電気的特性としては、前記各条件
内で、活性化エネルギーが０．２ｅＶ以下のものが好ま
しく、０．１ｅＶ以下のものが最適である。また比抵抗
としては、１０Ωｃｍ以下が好ましく、１Ωｃｍ以下が
最適である。

【００５９】（ｉ型層）本発明において、ｉ型層は、照
射光に対してキャリアを発生、輸送する重要な層である
。ｉ型層に適したシリコン原子を含有する非単結晶材料
としてはアモルファスシリコン（微結晶シリコン）が挙
げられる。アモルファスシリコンの中でも特に水素化ア
モルファスシリコン、水素化及びハロゲン化アモルファ
スシリコンが適している。

【００６０】又、アモルファスシリコン中に含有される
水素またはハロゲンの含有量は、局在準位を減少させ電
気的特性を高品質に保つために非常に重要である。水素
原子とシリコン原子の結合状態は、シリコン原子に水素
原子が１ケ結合した状態が好ましいものである。ハロゲ
ン原子とシリコン原子の結合状態についても同様である
。

【００６１】又、水素原子とハロゲン原子の含有量は、
好ましくは１ａｔ％〜４０ａｔ％であり、最適には５ａ
ｔ％〜２０ａｔ％である。

【００６２】また更に、ｉ型層の層厚は、本発明の光起
電力素子の特性を左右する重要なパラメーターである。 ｉ型層の好ましい層厚は、０．１μｍ〜１μｍであり、
最適な層厚は、０．２μｍ〜０．６μｍである。

【００６３】この層厚は、ｉ型層の吸光係数や太陽光等
のスペクトルを考慮し、上記範囲内で設計することが望
ましいものである。

【００６４】（ｐ型層）本発明において、ｐ型層は、太
陽電池の光起電力や光電流を支配する重要な層である。

【００６５】ｐ型層の材料としては、シリコン原子含有
の非単結晶半導体が適し、特に水素化及びハロゲン化ア
モルファスシリコン（マイクロクリスタルシリコンを含
む）と水素化及びハロゲン化アモルファス炭化シリコン
が適するものである。

【００６６】また更に限定すれば、光起電力や光電流を
より大きくするために禁制帯幅が広く、太陽光に対して
透過率の高いマイクロクリスタル炭化シリコンが好まし
い。

【００６７】本発明において、マイクロクリスタルシリ
コン及びマイクロクリスタル炭化シリコンの粒径は、好
ましくは３０Å〜５００Åであり、最適には、５０Å〜
３００Åである。

【００６８】又、水素及びハロゲン原子の含有量は、マ
イクロクリスタルの場合には、好ましくは１ａｔ％〜１
０ａｔ％であり、最適には１ａｔ％〜７ａｔ％である。

【００６９】本発明において、アモルファスの場合には
、水素及びハロゲン原子の含有量は、好ましくは１ａｔ
％〜４０ａｔ％、最適には５ａｔ％〜２０ａｔ％である
。

【００７０】ｐ型層の層厚は、好ましくは１０Å〜５０
０Å、最適には３０Å〜２００Åである。

【００７１】アモルファス炭化シリコン（マイクロクリ
スタル炭化シリコンも含む）中の炭素含有量は、好まし
くは５ａｔ％〜５０ａｔ％、最適には１０ａｔ％〜３０
ａｔ％である。

【００７２】また更に、ｐ型層に含有される添加物とし
ては、周期表第３族元素が適している。その中で特にほ
う素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）
が最適である。

【００７３】加えて、ｐ型層に含有される添加物の含有
量は、好ましくは１ａｔ％〜２０ａｔ％であり、最適に
は５ａｔ％〜１０ａｔ％である。

【００７４】ｐ型層の電気的特性としては、前記各条件
内で、活性化エネルギーが０．２ｅＶ以下のものが好ま
しく、０．１ｅＶ以下のものが最適である。また比抵抗
としては、１０Ωｃｍ以下が好ましく、１Ωｃｍ以下が
最適である。

【００７５】（透明電極）本発明において用いられる透
明電極としては太陽や白色蛍光灯等からの光を半導体層
内に効率良く吸収させるために光の透過率が８５％以上
であることが望ましく、さらに、電気的には太陽電池の
出力に対して抵抗成分とならぬようにシート抵抗値は１
００Ω以下であることが望ましい。このような特性を備
えた材料として例えばＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、
ＣｄＯ、Ｃｄ２ＳｎＯ４、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３＋ＳｎＯ
２）などの金属酸化物や、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属を
極めて薄く半透明状に成膜した金属薄膜等が挙げられる
。

【００７６】これらの作製方法としては、抵抗加熱蒸着
法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタリング法、スプレ
ー法等を用いることができ所望に応じて適宜選択される
。

【００７７】本発明において、ｐ型層、ｎ型層、ｉ型層
は、直流プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、
マイクロ波プラズマＣＶＤ法等で形成することが適して
いる。

【００７８】前記プラズマＣＶＤ法に適した原料ガスと
して次のガスが挙げられる。

【００７９】本発明において使用されるＳｉ供給用の原
料ガスとしては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、
Ｓｉ４Ｈ１０等のガス状態の又はガス化し得る水素化硅
素（シラン類）が有効に使用されるものとして挙げられ
、殊に、層作成作業の扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等
の点でＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６が好ましいものとして挙げ
られる。

【００８０】本発明において使用されるハロゲン原子導
入用の原料ガスとして有効なのは、多くのハロゲン化合
物が挙げられ、例えばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハ
ロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体等
のガス状態の又はガス化し得るハロゲン化合物が好まし
く挙げられる。

【００８１】又、さらには、シリコン原子とハロゲン原
子とを構成要素とするガス状態の又はガス化し得る、ハ
ロゲン原子を含む硅素化合物も有効なものとして本発明
においては挙げることができる。

【００８２】本発明において好適に使用し得るハロゲン
化合物としては、具体的にはフッ素、塩素、臭素、ヨウ
素のハロゲンガス、ＢｒＦ、ＣｌＦ、ＣｌＦ３、ＢｒＦ
５、ＢｒＦ３、ＩＦ３、ＩＦ７、ＩＣｌ、ＩＢｒ等のハ
ロゲン間化合物を挙げることができる。

【００８３】ハロゲン原子を含む硅素化合物、所謂、ハ
ロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体的
には例えばＳｉＦ４，Ｓｉ２Ｆ６，ＳｉＣｌ４，ＳｉＢ
ｒ４等のハロゲン化硅素が好ましいものとして挙げるこ
とができる。

【００８４】このようなハロゲン原子を含む硅素化合物
を採用してグロー放電法によって本発明の特徴的な積室
中に導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形成してやれば
良い。

【００８５】本発明においては、ハロゲン原子導入用の
原料ガスとして上記されたハロゲン化合物或いはハロゲ
ンを含む硅素化合物が有効なものとして使用されるもの
であるが、その他に、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ等の
ハロゲン化水素、ＳｉＨ２Ｆ２、ＳｉＨ２Ｉ２、ＳｉＨ
２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｂｒ２、ＳｉＨＢｒ
３等のハロゲン置換水素化硅素、等々のガス状態の或い
はガス化し得る、水素原子を構成要素の１つとするハロ
ゲン化物も有効な出発物質として挙げることができる。

【００８６】これ等の水素原子を含むハロゲン化物は、
層形成の際に形成される層中にハロゲン原子の導入と同
時に電気的或いは光電的特性の制御に極めて有効な水素
原子も導入されるので、本発明においては好適なハロゲ
ン導入用の原料として使用される。

【００８７】炭素原子導入用の原料となる炭素原子含有
化合物としては、例えば炭素数１〜４の飽和炭化水素、
炭素数２〜４のエチレン系炭化水素、炭素数２〜３のア
セチレン系炭化水素等が挙げられる。

【００８８】具体的には、飽和炭化水素としては、メタ
ン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ
８）、ｎ−ブタン（ｎ−Ｃ４Ｈ１０）、ペンタン（Ｃ５
Ｈ１２）、エチレン系炭化水素としては、エチレン（Ｃ
２Ｈ４）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、ブテン−１（Ｃ４
Ｈ８）、ブテン−２（Ｃ４Ｈ８）、イソブチレン（Ｃ４
Ｈ８）、ペンテン（Ｃ５Ｈ１０）、アセチレン系炭化水
素としては、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、メチルアセチレ
ン（Ｃ３Ｈ４）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）等が挙げられる。

【００８９】ＳｉとＣとＨとを構成原子とする原料ガス
としては、Ｓｉ（ＣＨ３）４、Ｓｉ（Ｃ２Ｈ４）等のケ
イ化アルキルを挙げることができる。

【００９０】第３族原子又は第５族原子の含有される層
を形成するのにグロー放電法を用いる場合、該層形成用
の原料ガスとなる出発物質は、前記したＳｉ用の出発物
質の中から適宜選択したものに、第３族原子又は第５族
原子導入用の出発物質が加えられたものである。そのよ
うな第３族原子又は第５族原子導入用の出発物質として
は第３族原子又は第５族原子を構成原子とするガス状態
の物質又はガス化しうる物質をガス化したものであれば
、いずれのものであってもよい。

【００９１】本発明において第３族原子導入用の出発物
質として有効に使用されるものとしては、具体的には硼
素原子導入用として、Ｂ２Ｈ６、Ｂ４Ｈ１０、Ｂ５Ｈ９
、Ｂ５Ｈ１１、Ｂ６Ｈ１０、Ｂ６Ｈ１２、Ｂ６Ｈ１４等
の水素化硼素、ＢＦ３、ＢＣｌ３、ＢＢｒ３等のハロゲ
ン化硼素等を挙げることができるが、この他、ＡｌＣｌ
３、ＧａＣｌ３、ＩｎＣｌ３、ＴｌＣｌ３等も挙げるこ
とができる。

【００９２】本発明において第５族原子導入用の出発物
質として有効に使用されるのは、具体的には燐原子導入
用としては、ＰＨ３、Ｐ２Ｈ４等の水素化燐、ＰＨ４Ｉ
、ＰＦ３、ＰＦ５、ＰＣｌ３、ＰＣｌ５、ＰＢｒ３、Ｐ
Ｆｒ５、ＰＩ３等のハロゲン化燐が挙げられる。この他
、ＡｓＨ３、ＡｓＦ３、ＡｓＣｌ３、ＡｓＢｒ３、Ａｓ
Ｆ５、ＳｂＨ３、ＳｂＦ３、ＳｂＦ５、ＳｂＣｌ３、Ｓ
ｂＣｌ５、ＢｉＨ３、ＢｉＣｌ３、ＢｉＢｒ３等も挙げ
ることができる。

【００９３】（実験例） 以下実験例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれらによって限定されるものではない。

【００９４】（実験例１） マイクロ波（以下「μＷ」と略記する）グロー放電分解
法によって本発明の太陽電池を形成した。

【００９５】図３に原料ガス供給装置１０２０と堆積装
置１０００からなるμＷグロー放電分解法による太陽電
池の製造装置を示す。

【００９６】図中の１０７１〜１０７５のガスボンベに
は、本発明の各々の層を形成するための原料ガスが密封
されており、１０７１はＳｉＨ４ガス（純度９９．９９
％）ボンベ、１０７２はＨ２ガス（純度９９．９９９９
％）ボンベ、１０７３はＣＨ４ガス（純度９９．９９９
％）ボンベ、１０７４はＨ２ガスで１０％に希釈された
Ｂ２Ｈ６ガス（純度９９．９９９％、以下「Ｂ２Ｈ６／
Ｈ２」と略記する）ボンベ、１０７５はＨ２ガスで１０
％に希釈されたＰＨ３ガス（純度９９．９９９％、以下
「ＰＨ３／Ｈ２」と略記する）ボンベである。また、あ
らかじめ、ガスボンベ１０７１〜１０７５を取り付ける
際に、各々のガスを、バルブ１０５１〜１０５５から流
入バルブ１０３１〜１０３５のガス配管内に導入してあ
る。

【００９７】図中１００４は基板であり、１００ｍｍ角
、厚さ０．２５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ４３０ＢＡ）
製で、表面に鏡面加工を施してある。

【００９８】まず、ガスボンベ１０７１よりＳｉＨ４ガ
ス、ガスボンベ１０７２よりＨ２ガス、ガスボンベ１０
７３よりＣＨ４ガス、ガスボンベ１０７４よりＢ２Ｈ６
／Ｈ２ガス、ガスボンベ１０７５よりＰＨ３／Ｈ２ガス
を、バルブ１０５１〜１０５５を開けて導入し、圧力調
整器１０６１〜１０６５により各ガス圧力を２Ｋｇ／ｃ
ｍ２に調整した。

【００９９】次に、流入バルブ１０３１〜１０３５、堆
積室１００１のリークバルブ１００９が閉じられている
ことを確認し、又、流出バルブ１０４１〜１０４５、補
助バルブ１００８が開かれていることを確認して、コン
ダクタンス（バタフライ型）バルブ１００７を全開にし
て、不図示の真空ポンプにより堆積室１００１及びガス
配管内を排気し、真空計１００６の読みが約１×１０−
４Ｔｏｒｒになった時点で補助バルブ１００８、流出バ
ルブ１０４１〜１０４５を閉じた。

【０１００】次に、流入バルブ１０３１〜１０３５を徐
々に開けて、各々のガスをマスフローコントローラー１
０２１〜１０２５内に導入した。

【０１０１】以上のようにして成膜の準備が完了した後
、基板１００４上に、ダイヤモンド層、ｎ型層、ｉ型層
、ｐ型層の成膜を行なった。

【０１０２】ダイヤモンド層を形成するには、基板１０
０４を加熱ヒーター１００５により４００℃に加熱し、
流出バルブ１０４２、１０４３、１０４５及び補助バル
ブ１００８を徐々に開いて、Ｈ２ガス、ＣＨ４ガス、Ｐ
Ｈ３／Ｈ２ガスをガス導入管１００３を通じて堆積室１
００１内に流入させた。この時、Ｈ２ガス流量が５００
ｓｃｃｍ、ＣＨ４ガス流量が５ｓｃｃｍ、ＰＨ３／Ｈ２
ガス流量が２．５ｓｃｃｍとなるように各々のマスフロ
ーコントローラー１０２２、１０２３、１０２５で調整
した。 堆積室１００１内の圧力は、２０ｍＴｏｒｒとなるよう
に真空計１００６を見ながらコンダクタンスバルブ１０
０７の開口を調整した。次に、基板１００４に直流電源
１０１１により、堆積室１００１に対して−１００ｖの
直流バイアスを印加した。その後、不図示のμＷ電源の
電力を０．５Ｗ／ｃｍ３に設定し、不図示の導波管、導
波部１０１０及び誘電体窓１００２を通じて堆積室１０
０１内にμＷ電力を導入し、μＷグロー放電を生起させ
、基板１００４上にダイヤモンド層の形成を開始し、層
厚１μｍのダイヤモンド層を形成したところでμＷグロ
ー放電を止め、直流電源１０１１の出力を切り、又、流
出バルブ１０４２、１０４３、１０４５及び補助バルブ
１００８を閉じて、堆積室１００１内へのガス流入を止
め、ダイヤモンド層の形成を終えた。

【０１０３】次に、ｎ型層を形成するには、基板１００
４を加熱ヒーター１００５により２８０℃に加熱し、流
出バルブ１０４１、１０４２、１０４３、１０４５及び
補助バルブ１００８を徐々に開いて、ＳｉＨ４ガス、Ｈ
２ガス、ＣＨ４ガス、ＰＨ３／Ｈ２ガスをガス導入管１
００３を通じて堆積室１００１内に流入させた。この時
、ＳｉＨ４ガス流量が５ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量が５０
ｓｃｃｍ、ＣＨ４ガス流量が０．５ｓｃｃｍ、ＰＨ３／
Ｈ２ガス流量が５ｓｃｃｍとなるように各々のマスルフ
ローコントローラー１０２１、１０２２、１０２３、１
０２５で調整した。堆積室１００１内の圧力は、１０ｍ
Ｔｏｒｒとなるように真空計１００６を見ながらコンダ
クタンスバルブ１００７の開口を調整した。次に、基板
１００４に直流電源１０１１により、堆積室１００１に
対して−６０ｖの直流バイアスを印加した。その後、不
図示のμＷ電源の電力を０．０５Ｗ／ｃｍ３に設定し、
不図示の導波管、導波部１０１０及び誘電体窓１００２
を通じて堆積室１００１内にμＷ電力を導入し、μＷグ
ロー放電を生起させ、ダイヤモンド層上にｎ型層の形成
を開始し、層厚０．０１μｍのｎ型層を形成したところ
でμＷグロー放電を止め、直流電源１０１１の出力を切
り、又、流出バルブ１０４１、１０４２、１０４３、１
０４５及び補助バルブ１００８を閉じて、堆積室１００
１内へのガス流入を止め、ｎ型層の形成を終えた。

【０１０４】次に、ｉ型層を形成するには、基板１００
４を加熱ヒーター１００５により２８０℃に加熱し、流
出バルブ１０４１、１０４２及び補助バルブ１００８を
徐々に開いて、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガスをガス導入管１
００３を通じて堆積室１００１内に流入させた。この時
、ＳｉＨ４ガス流量が５０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量が１
００ｓｃｃｍとなるように各々のマスフローコントロー
ラー１０２１、１０２２で調整した。堆積室１００１内
の圧力は、１０ｍＴｏｒｒとなるように真空計１００６
を見ながらコンダクタンスバルブ１００７の開口を調整
した。次に、基板１００４に直流電源１０１１により、
堆積室１００１に対して−５０ｖの直流バイアスを印加
した。その後、不図示のμＷ電源の電力を０．１５Ｗ／
ｃｍ３に設定し、不図示の導波管、導波部１０１０及び
誘電体窓１００２を通じて堆積室１００１内にμＷ電力
を導入し、μＷグロー放電を生起させ、ｎ型層上にｉ型
層の形成を開始し、層厚０．４μｍのｉ型層を形成した
ところでμＷグロー放電を止め、直流電源１０１１の出
力を切り、ｉ型層の形成を終えた。

【０１０５】次に、ｐ型層を形成するには、基板１００
４を加熱ヒーター１００５により２８０℃に加熱し、流
出バルブ１０４１、１０４２、１０４３、１０４４及び
補助バルブ１００８を徐々に開いて、ＳｉＨ４ガス、Ｈ
２ガス、ＣＨ４ガス、Ｂ２Ｈ６／Ｈ２ガスをガス導入管
１００３を通じて堆積室１００１内に流入させた。この
時、ＳｉＨ４ガス流量が３ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量が５
００ｓｃｃｍ、ＣＨ４ガス流量が０．５ｓｃｃｍ、Ｂ２
Ｈ６／Ｈ２ガス流量が５ｓｃｃｍとなるように各々のマ
スフローコントローラー１０２１、１０２２、１０２３
、１０２４で調整した。堆積室１００１内の圧力は、２
０ｍＴｏｒｒとなるように真空計１００６を見ながらコ
ンダクタンスバルブ１００７の開口を調整した。次に、
基板１００４に直流電源１０１１により、堆積室１００
１に対して−１００ｖの直流バイアスを印加した。その
後、不図示のμＷ電源の電力を０．５Ｗ／ｃｍ３に設定
し、不図示の導波管、導波部１０１０及び誘電体窓１０
０２を通じて堆積室１００１内にμＷ電力を導入し、μ
Ｗグロー放電を生起させ、ｉ型層上にｐ型層の形成を開
始し、層厚０．００５μｍのｐ型層を形成したところで
μＷグロー放電を止め、直流電源１０１１の出力を切り
、又、流出バルブ１０４１、１０４２、１０４３、１０
４４及び補助バルブ１００８を閉じて、堆積室１００１
内へのガス流入を止めｐ型層の形成を終えた。

【０１０６】以上の、太陽電池の作成条件を表１、表２
、表３に示す。

【０１０７】それぞれの層を形成する際に、必要なガス
以外の流出バルブ１０４１〜１０４５は完全に閉じられ
ていることは云うまでもなく、また、それぞれのガスが
堆積室１００１内、流出バルブ１０４１〜１０４５から
堆積室１００１に至る配管内に残留することを避けるた
めに、流出バルブ１０４１〜１０４５を閉じ、補助バル
ブ１００８を開き、さらにコンダクタンスバルブ１００
７を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必
要に応じて行なう。

【０１０８】作成した太陽電池のｐ型層上に、透明電極
として、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）を公知の方法
にて０．０８５μｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａ
ｌを公知の方法にて２μｍ蒸着し、太陽電池を作成した
。 同様の操作を行なうことにより２枚の太陽電池を作成し
た（電池Ｎｏ．実−１）。

【０１０９】（比較実験例１）基板１００４を３５０℃
に加熱し、基板１００４表面上に、スパッタリング法に
より、銀薄膜を０．４５μｍ、さらにＺｎＯ薄膜を２μ
ｍ蒸着して下部電極を形成した後に、ダイヤモンド層を
形成しない以外は、実験例１と同じ作成条件で、下部電
極上に、ｎ型層、ｉ型層、ｐ型層、透明電極、集電電極
を形成して２枚の太陽電池を作成した（電池Ｎｏ．比−
１）。

【０１１０】実験例１（電池Ｎｏ．実１）及び比較実験
例１（電池Ｎｏ．比１）で作成した太陽電池の初期特性
、熱劣化特性及び応力劣化特性の評価を行なった。

【０１１１】初期特性は、実験例１（電池Ｎｏ．実１）
及び比較実験例１（電池Ｎｏ．比１）で作成した各々２
枚の太陽電池を、ＡＭ−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ２）
光照射下に設置し、光電変換効率を測定して評価した。 特性評価の結果、比較実験例（電池Ｎｏ．比１）に対し
て、実験例１（電池Ｎｏ．実１）の太陽電池は、光電変
換効率が平均して１．２５倍に優れていた。

【０１１２】熱劣化特性は、実験例１（電池Ｎｏ．実１
）及び比較実験例１（電池Ｎｏ．比１）で作成した各々
１枚の太陽電池を、１００℃に設定した定温乾燥器（ヤ
マト科学（株）製　　ＤＶ−４１）中に１時間放置し、
次に５℃に設定した冷蔵庫（日立製作所（株）製　　Ｒ
−１０７Ｗ）中に１時間放置する操作を１０回繰返した
のちに、初期特性の評価と同様に、ＡＭ−１．５（１０
０ｍＷ／ｃｍ２）光照射下に設置し、光電変換効率を測
定して評価した。特性評価の結果、比較実験例（電池Ｎ
ｏ．比１）に対して実験例１（電池Ｎｏ．実１）の太陽
電池は、光電変換効率が１．４倍優れていた。

【０１１３】応力劣化特性は、実験例１（電池Ｎｏ．実
１）及び比較実験例１（電池Ｎｏ．比１）で作成し、熱
劣化特性の評価を行なっていないほうの各々１枚の太陽
電池を、ステンレス製基板を内側にして、曲率半径５４
ｍｍに曲げ、次に、平面に戻す操作を５０回繰返したの
ちに、初期特性の評価と同様に、該太陽電池をＡＭ−１
．５（１００ｍＷ／ｃｍ２）光照射下に設置し、光電変
換効率を測定して評価した。特性評価の結果、比較実験
例（電池Ｎｏ．比１）に対して、実験例１（電池Ｎｏ．
実１）の太陽電池は、光電変換効率が１．３５倍優れて
いた。

【０１１４】又、ステンレス製基板上に、実験例１と同
じ作成条件でダイヤモンド層を１μｍ成膜して、結晶分
析用サンプルを作成し、Ｘ線回折装置（理学電機製　　
ＲＡＤ−３ｂ型）によりダイヤモンド層の結晶性を評価
したところ、立方晶ダイヤモンドの（１１１）、（２２
０）面の回折線に相当する位置、４３．９°、７５．４
°に鋭い回折線が観察され、ダイヤモンドの結晶が生成
していることが判った。又、該結晶性分析用サンプルの
表面性を表面粗さ測定計（（株）小坂研究所製ＳＥ−３
０Ｄ）により測定したところ、Ｒｚ（十点平均粗さ）は
０．２μｍであった。

【０１１５】又、ステンレス製基板上に、実験例１と同
じ作成条件で、ｉ型層を０．１μｍ、さらにｐ型層を０
．００５μｍ成膜して、結晶性分析用サンプルを作成し
、ＲＨＥＥＤ（日本電子製　　ＪＥＭ−１００ＳＸ）に
より、ｐ型層の結晶性を評価したところ、リング状で、
アモルファス（マイクロクリスタルを含む）であること
が判った。

【０１１６】（実験例２及び比較実験例２）ダイヤモン
ド層を形成するに際して、ＣＨ４ガスの流量を表４に示
した値に変えた以外は、実験例１と同じ作成条件で、各
々２枚の太陽電池を作成した（電池Ｎｏ．実２−１〜３
及び電池Ｎｏ．比２−１〜２）。又、実験例１と同様に
、ステンレス製基板上に、表４に示した作成条件でダイ
ヤモンド層を１μｍ成膜して、結晶性分析用サンプルを
作成した。

【０１１７】実験例２（電池Ｎｏ．実２−１〜３）及び
比較実験例２（電池Ｎｏ．比２−１〜２）で作成した太
陽電池、結晶性分析用サンプルを、実験例１と同様な方
法で、特性評価を行なった。

【０１１８】太陽電池の初期特性、熱劣化特性及び応力
劣化特性と、ダイヤモンド層の結晶性及び表面性を図４
に示す。尚、結晶性は、Ｘ線回折において、立方晶ダイ
ヤモンドの（１１１）面の回折線に相当する４３．９°
の位置での回折線の半値巾により求めた。図４から判る
とおり、本発明の太陽電池（電池Ｎｏ．実１、実２−１
〜３）が比較実験例の太陽電池（電池Ｎｏ．比２−１〜
２）に対して、優れた特性を有することが判明し、本発
明の効果が実証された。

【０１１９】（実験例３及び比較実験例３）ダイヤモン
ド層を形成するに際して、ＰＨ３／Ｈ２ガスの流量を表
５に示した値に変えた以外は、実験例１と同じ作成条件
で、各々２枚の太陽電池を作成した（電池Ｎｏ．実３−
１〜３及び電池Ｎｏ．比３−１〜２）。又、実験例１と
同様に、ステンレス製基板上に、表４に示した作成条件
でダイヤモンド層を１μｍ成膜して、導電率測定用サン
プルを作成した。

【０１２０】実験例３（電池Ｎｏ．実３−１〜３）及び
比較実験例３（電池Ｎｏ．比３−１〜２）で作成した太
陽電池を、実験例１と同様な方法で、特性評価を行なっ
た。

【０１２１】実験例３（電池Ｎｏ．実３−１〜３）及び
比較実験例３（電池Ｎｏ．比３−１〜２）で作成した導
電率測定用サンプルは、ダイヤモンド層の表面にクロム
（Ｃｒ）を直径２ｍｍ、厚さ０．１μｍの大きさで蒸着
してクロム電極を形成したのちに、該導電率測定用サン
プルを暗所に設置し、ｐＡメーター（横河ヒューレット
パッカード（株）製　　４１４０Ｂ）を用いて、クロム
電極とステンレス基板の間に電圧Ｖを印加し、両電極間
に流れる電流Ｉを測定し、ダイヤモンド層の層厚Ｄを用
いて、下記式により、暗導電率σｄを求めた。

【０１２２】

【外】

【０１２３】又、実験例１で作成した結晶性分析用サン
プル（電池Ｎｏ．実１）も、同様な手順により暗導電率
σｄを求めた。

【０１２４】太陽電池の初期特性、熱劣化特性及び応力
劣化特性と、ダイヤモンド層の暗導電率を図５に示す。 図５から判るとおり、本発明の太陽電池（電池Ｎｏ．実
１、実３−１〜３）が比較実験例の太陽電池（電池Ｎｏ
．比３−１〜２）に対して、優れた特性を有することが
判明し、本発明の効果が実証された。

【０１２５】（実験例４及び比較実験例４）ダイヤモン
ド層を形成するに際して、ＰＨ３／Ｈ２ガスの代りにＢ
２Ｈ６／Ｈ２ガスを用い、Ｂ２Ｈ６／Ｈ２ガスの流量を
表４に示した値に変えた以外は、実験例１と同じ作成条
件で、各々２枚の太陽電池を作成した（電池Ｎｏ．実４
−１〜３及び電池Ｎｏ．比４−１〜２）。又、実験例３
と同様に、ステンレス製基板上に、表６に示した作成条
件でダイヤモンド層を１μｍ成膜して、導電率測定用サ
ンプルを作成した。

【０１２６】実験例４（電池Ｎｏ．実４−１〜３）及び
比較実験例４（電池Ｎｏ．比４−１〜２）で作成した太
陽電池を、実験例１と同様な方法で、特性評価を行ない
、実験例４（電池Ｎｏ．実４−１〜３）及び比較実験例
４（電池Ｎｏ．比４−１〜２）で作成した導電率測定用
サンプルを、実験例３と同様な方法で、暗導電率σｄを
求めた。

【０１２７】太陽電池の初期特性、熱劣化特性及び応力
劣化特性と、ダイヤモンド層の暗導電率σｄを図６に示
す。図６から判るとおり、本発明の太陽電池（電池Ｎｏ
．実４−１〜３）が比較実験例の太陽電池（電池Ｎｏ．
−比４−１〜２）に対して、優れた特性を有することが
判明し、本発明の効果が実証された。

【０１２８】（実験例５及び比較実験例５）ダイヤモン
ド層を形成するに際して、ダイヤモンド層の層厚を表７
に示した値に変えた以外は、実験例１と同じ作成条件で
、各々２枚の太陽電池を作成し（電池Ｎｏ．実５−１〜
３及び電池Ｎｏ．比５−１〜２）、実験例１と同様な方
法で、特性評価を行なった。

【０１２９】太陽電池の初期特性、熱劣化特性及び応力
劣化特性と、ダイヤモンド層の層厚を図７に示す。図７
から判るとおり、本発明の太陽電池（電池Ｎｏ．実１、
実５−１〜３）が比較実験例の太陽電池（電池Ｎｏ．比
５−１〜２）に対して、優れた特性を有することが判明
し、本発明の効果が実証された。

【０１３０】以下実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。

【０１３１】

【実施例】（実施例１）実験例１と同じ作成条件で、２
枚の太陽電池を作成し、これらを用いて、太陽電池モジ
ュールを作製し、図８に示すような回路構成の充電器を
作った。図８において、太陽電池モジュール８０１で発
生した電力は、逆流防止ダイオード８０３を経て、２次
電池（（株）東芝製　　ＴＮ−１Ｕ）８０４に充電され
る。８０２は過充電防止用ダイオードである。

【０１３２】（比較例１）比較実験例１と同じ作成条件
で、２枚の太陽電池を作成し、これらを用いて、実施例
１と同様な充電器を作った。

【０１３３】実施例１と比較例１で作製した充電器を昼
間の晴天時に屋外に設置し、太陽電池モジュール８０１
で発生した電力を２次電池８０４に充電し、次に、実施
例１と比較例１の充電器で充電した各々の２次電池８０
４を、懐中電灯（（株）東芝製　　Ｋ−６７）に入れて
ライトを点灯させ、２次電池８０４の電力を使い切った
ところで、再び実施例１と比較例１の充電器を用いて２
次電池８０４を充電する操作を繰返したところ、実施例
１の充電器のほうが、比較例１の充電器よりも約１．３
倍長く、懐中電灯を点灯させることが出来、本発明によ
る太陽電池の効果が実証された。

【０１３４】（実施例２）ダイヤモンド層、ｎ型層、ｉ
型層、ｐ型層を、表６に示す作製条件とした以外は、実
験例１と同様な方法で太陽電池２枚を作製し、これらを
用いて実施例１と同様な充電器を作り、実施例１と同様
に使用したところ、実施例１とほぼ同じ時間、懐中電灯
を点灯させることができ、本発明による太陽電池の効果
が実証された。

【０１３５】又、ステンレス製基板上に、表８、表９に
示す作成条件で、ダイヤモンド層を１μｍ、更にｎ型層
を０．０１μｍ成膜して、結晶性分析用サンプルを作成
し、実験例１と同様に、ｎ型層の結晶性を評価したとこ
ろ、リング状で、アモルフアス（マイクロクリスタルを
含む）であることが判った。

【０１３６】更に、ステンレス製基板上に、表８、表９
に示す作成条件で、ｉ型層を０．１μｍ、更にｐ型層を
０．００５μｍ成膜して、結晶性分析用サンプルを作成
し、実験例１と同様に、ｐ型層の結晶性を評価したとこ
ろ、リング状で、アモルフアス（マイクロクリスタルを
含む）であることが判った。

【０１３７】（実施例３）ダイヤモンド層、ｎ型層、ｉ
型層、ｐ型層を、表１０、表１１に示す作製条件とした
以外は、実験例１と同様な方法で太陽電池２枚を作製し
、これらを用いて実施例１と同様な充電器を作り、実施
例１と同様に使用したところ、実施例１とほぼ同じ時間
、懐中電灯を点灯させることができ、本発明による太陽
電池の効果が実証された。

【０１３８】又、ステンレス製基板上に、表７に示す作
成条件で、ｉ型層を０．１μｍ、更にｎ型層を０．００
５μｍ成膜して、結晶性分析用サンプルを作成し、実験
例１と同様に、ｎ型層の結晶性を評価したところ、リン
グ状で、アモルフアス（マイクロクリスタルを含む）で
あることが判った。

【０１３９】

【表】

【０１４０】

【表】

【０１４１】

【表】

【０１４２】

【表】

【０１４３】

【表】

【０１４４】

【表】

【０１４５】

【表】

【０１４６】

【表】

【０１４７】

【表】

【０１４８】

【表】

【０１４９】

【表】

【０１５０】

【発明の効果】本発明のダイヤモンド層を有する太陽電
池においては、変換効率が向上し、経時的特性劣化が減
少した。その結果、著しく太陽電池の特性が改善された
。

【０１５１】また、本発明のダイヤモンド層を有する太
陽電池は、従来の技術による太陽電池よりも製造上の歩
留りが著しく改善された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池の層構成を説明するための模
式的構成図。

【図２】従来の太陽電池の層構成を説明するための模式
的構成図。

【図３】本発明の太陽電池を作成するための装置の一例
でμＷを用いたグロー放電法による製造装置の模式的説
明図。

【図４】本発明のダイヤモンド層の結晶性及び表面性と
太陽電池の初期特性、熱劣化特性及び応力劣化特性との
関係を示す説明図。

【図５】本発明のダイヤモンド層の暗導電率と初期特性
、熱劣化特性及び応力劣化特性との関係を示す説明図。

【図６】本発明のダイヤモンド層の暗導電率と初期特性
、熱劣化特性及び応力劣化特性との関係を示す説明図。

【図７】本発明のダイヤモンド層の層厚と太陽電池の初
期特性、熱劣化特性及び応力劣化特性との関係を示す説
明図。

【図８】本発明の太陽電池を用いた充電器の電気回路図
。

【符号の説明】

１０１　　導電性基板 １０２　　ダイヤモンド層 １０３　　ｎ型層（またはｐ型層） １０４　　ｉ型層 １０５　　ｐ型層（またはｎ型層） １０６　　透明電極 ２０１　　導電性基板 ２０２　　下部電極 ２０３　　ｎ型層（またはｐ型層） ２０４　　ｉ型層 ２０５　　ｐ型層（またはｎ型層） ２０６　　透明電極 １０００　　μＷグロー放電分解法による成膜装置１０
０１　　堆積室 １００２　　誘電体窓 １００３　　ガス導入管 １００４　　基板 １００５　　加熱ヒーター １００６　　真空計 １００７　　コンダクタンスバルブ １００８　　補助バルブ １００９　　リークバルブ １０１０　　導波部 １０１１　　直流電源 １０２０　　原料ガス供給装置 １０２１〜１０２５　　マスフローコントローラー１０
３１〜１０３５　　ガス流入バルブ１０４１〜１０４５
　　ガス流出バルブ１０５１〜１０５５　　原料ガスボ
ンベのバルブ１０６１〜１０６５　　圧力調整器 １０７１〜１０７５　　原料ガスボンベ８０１　　太陽
電池モジュール ８０２　　過充電防止用ダイオード ８０３　　逆流防止ダイオード ８０４　　２次電池

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電性基板上に、非単結晶Ｓｉから成
   るｐ型層、活性層としてのｉ型層、ｎ型層の各半導体層
   を積層して構成される太陽電池において、前記ｐ型層と
   ｎ型層の少なくとも一方に炭素原子を含有し、かつ前記
   導電性基板と前記半導体層との間に表面に凹凸を有し、
   価電子制御剤を含有するダイヤモンド層を積層したこと
   を特徴とする太陽電池。