JPH0430196B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0430196B2 JPH0430196B2 JP56167435A JP16743581A JPH0430196B2 JP H0430196 B2 JPH0430196 B2 JP H0430196B2 JP 56167435 A JP56167435 A JP 56167435A JP 16743581 A JP16743581 A JP 16743581A JP H0430196 B2 JPH0430196 B2 JP H0430196B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- silicon
- antimony
- substrate
- deposited
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/62—Electrodes ohmically coupled to a semiconductor
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は基板上にアモルフアスシリコン（以下
「ａ−シリコン」と記す。）の堆積層を有する太陽
電池の製造方法に関するものである。
「ａ−シリコン」と記す。）の堆積層を有する太陽
電池の製造方法に関するものである。
近年、ａ−シリコンは結晶シリコンに比して大
面積に高速で製造できるなど、製造上の利点があ
るほか、性能がすぐれていることから太陽電池の
材料として注目されている。
面積に高速で製造できるなど、製造上の利点があ
るほか、性能がすぐれていることから太陽電池の
材料として注目されている。
例えばシリコンダイオード、シリコントラジス
ター、シリコン制御整流器、電界効果型トランジ
スター（FET）、太陽電池または電子写真感光体
等の半導体装置に利用されている。これらの半導
体装置において、半導体層と電極との接触のあり
方には一般に整流性接触と非整流性接触とがあ
り、電子写真感光体等のように半導体層表面に静
電荷像を形成するような場合は別として、一般に
出力電流を利用する太陽電池にあつては、電極と
半導体層との間に非整流性接触、即ちオーミツク
な接触が必要とされ、これが不充分であれば太陽
電池としての機能が失なわれる。
ター、シリコン制御整流器、電界効果型トランジ
スター（FET）、太陽電池または電子写真感光体
等の半導体装置に利用されている。これらの半導
体装置において、半導体層と電極との接触のあり
方には一般に整流性接触と非整流性接触とがあ
り、電子写真感光体等のように半導体層表面に静
電荷像を形成するような場合は別として、一般に
出力電流を利用する太陽電池にあつては、電極と
半導体層との間に非整流性接触、即ちオーミツク
な接触が必要とされ、これが不充分であれば太陽
電池としての機能が失なわれる。
かかるオーミツクな接触をうるための方法とし
ては、従来週期律表第族の硼素、アルミニウ
ム、ガリウム、インジウム等をａ−シリコン層中
にヘヒードープした所謂るａ−シリコンP+層ま
たは週期律第族の燐、砒素、アンチモン、ビス
マス等をａ−シリコン層中にヘビードープした所
謂るａ−シリコンn+層を介して、この上にａ−
シリコン層を設けるようにしている。
ては、従来週期律表第族の硼素、アルミニウ
ム、ガリウム、インジウム等をａ−シリコン層中
にヘヒードープした所謂るａ−シリコンP+層ま
たは週期律第族の燐、砒素、アンチモン、ビス
マス等をａ−シリコン層中にヘビードープした所
謂るａ−シリコンn+層を介して、この上にａ−
シリコン層を設けるようにしている。
しかしながら上記の方法においては、ヘビード
ープ層を形成することによる工程の複雑化の外に
ａ−シリコン層に接するヘビードープ層のドープ
剤が前記ａ−シリコン層中に比較的多く拡散さ
れ、当該ａ−シリコン層の価電子制御が不可能に
なるなどの欠点があつた。
ープ層を形成することによる工程の複雑化の外に
ａ−シリコン層に接するヘビードープ層のドープ
剤が前記ａ−シリコン層中に比較的多く拡散さ
れ、当該ａ−シリコン層の価電子制御が不可能に
なるなどの欠点があつた。
本発明の目的は基板上にａ−シリコン層を設け
る際、当該基板ａ−シリコン層との間に極めて簡
単な層構成で良好なオーミツク接触が得られる太
陽電池の製造方法を提供するにある。
る際、当該基板ａ−シリコン層との間に極めて簡
単な層構成で良好なオーミツク接触が得られる太
陽電池の製造方法を提供するにある。
前記の目的は基板上にアンチモン層を形成する
工程と、グロー放電によりイオン化された水素ガ
スの存在下に、マグネトロンスパツタにより、前
記アンチモン層上にａ−シリコンの堆積層を設け
る工程とを有し、このａ−シリコンの堆積層を設
ける際、前記アンチモン層と前記ａ−シリコンの
堆積層との間にオーミツク接触が得られるように
し、さらに前記アンチモン層を形成する工程と、
前記ａ−シリコンの堆積層を設ける工程とを同一
または隣接する真空室を通して連続して遂行でき
るようにした太陽電池の製造方法により達成され
る。
工程と、グロー放電によりイオン化された水素ガ
スの存在下に、マグネトロンスパツタにより、前
記アンチモン層上にａ−シリコンの堆積層を設け
る工程とを有し、このａ−シリコンの堆積層を設
ける際、前記アンチモン層と前記ａ−シリコンの
堆積層との間にオーミツク接触が得られるように
し、さらに前記アンチモン層を形成する工程と、
前記ａ−シリコンの堆積層を設ける工程とを同一
または隣接する真空室を通して連続して遂行でき
るようにした太陽電池の製造方法により達成され
る。
即ち、本発明においては、例えばガラス、プラ
スチツク等の絶縁性基板またはステンレススチー
ル鋼、アルミニウム等の金属基板上に、特に低融
点であつて、かつａ−シリコン層中に拡散し易い
特性を有するアンチモン層を設け（但し基板がア
ンチモンから成る場合は直接）この上に、例えば
後述する方法によりａ−シリコン層の堆積層を設
けるようにしたものである。かくすることにより
アンチモン層とａ−シリコン層との間にオーミツ
クな接触が形成され太陽電池としての有能な機能
を付与することができる。かかるオーミツクな接
触が得られる理由としては前記特性を有するアン
チモン層上に真空室内または製膜室内においてａ
−シリコン層が堆積されるとき高い運動のエネル
ギーをもつて飛翔するシリコンがアンチモン層に
衝突したとき、前記運動のエネルギーを失うと同
時に高い熱エネルギー（温度にして1000℃付近の
高温に達する）に変換され、結果としてシリコン
とアンチモンとが原子状態で振動混合されて、前
記アンチモン層とａ−シリコン層との界面近傍に
おいてアンチモンがａ−シリコン層中に拡散され
た層が形成されるためと推察される。
スチツク等の絶縁性基板またはステンレススチー
ル鋼、アルミニウム等の金属基板上に、特に低融
点であつて、かつａ−シリコン層中に拡散し易い
特性を有するアンチモン層を設け（但し基板がア
ンチモンから成る場合は直接）この上に、例えば
後述する方法によりａ−シリコン層の堆積層を設
けるようにしたものである。かくすることにより
アンチモン層とａ−シリコン層との間にオーミツ
クな接触が形成され太陽電池としての有能な機能
を付与することができる。かかるオーミツクな接
触が得られる理由としては前記特性を有するアン
チモン層上に真空室内または製膜室内においてａ
−シリコン層が堆積されるとき高い運動のエネル
ギーをもつて飛翔するシリコンがアンチモン層に
衝突したとき、前記運動のエネルギーを失うと同
時に高い熱エネルギー（温度にして1000℃付近の
高温に達する）に変換され、結果としてシリコン
とアンチモンとが原子状態で振動混合されて、前
記アンチモン層とａ−シリコン層との界面近傍に
おいてアンチモンがａ−シリコン層中に拡散され
た層が形成されるためと推察される。
かかる拡散層はアンチモンがａ−シリコン層中
に10atomic％〜0.1atomic％程度拡散された層で
あろうと推察される。
に10atomic％〜0.1atomic％程度拡散された層で
あろうと推察される。
ところで前記ａ−シリコンは非晶質というその
不規則な原子配置構造により、いわば共有結合が
切れたままの状態のタングリングボンドが多く存
在しているため、そのままではギヤツプステート
が多く、例えば効果的なドーピングが得られず太
陽電池として好ましいものが得られない。そこ
で、例えば米国特許第4217374号明細書に記載さ
れるようにａ−シリコンの構造中に内在するダン
グリングボンドを封鎖して半導体特性を向上する
ため水素または弗素等が導入される。
不規則な原子配置構造により、いわば共有結合が
切れたままの状態のタングリングボンドが多く存
在しているため、そのままではギヤツプステート
が多く、例えば効果的なドーピングが得られず太
陽電池として好ましいものが得られない。そこ
で、例えば米国特許第4217374号明細書に記載さ
れるようにａ−シリコンの構造中に内在するダン
グリングボンドを封鎖して半導体特性を向上する
ため水素または弗素等が導入される。
また前記スパツタリング法においては、水素ガ
スおよびアルゴンガスおよび必要によりドーピン
グ用ジボラン、フエスフイン、アルシン等のガス
が存在する10-1〜10-3Torrの真空室内において、
シリコンより成るターゲツトにアルゴンイオンを
射突せしめてシリコンを叩き出し、これを基板の
アンチモン層上に被着せしめ、水素ガスによりダ
ングリングボンドが封鎖されたａ−シリコン層を
堆積せしめる。
スおよびアルゴンガスおよび必要によりドーピン
グ用ジボラン、フエスフイン、アルシン等のガス
が存在する10-1〜10-3Torrの真空室内において、
シリコンより成るターゲツトにアルゴンイオンを
射突せしめてシリコンを叩き出し、これを基板の
アンチモン層上に被着せしめ、水素ガスによりダ
ングリングボンドが封鎖されたａ−シリコン層を
堆積せしめる。
かくして単にアンチモン層上に前記方法により
得られるａ−シリコンの堆積層を設けるだけで両
層間に良好なオーミツク接触が達成される。
得られるａ−シリコンの堆積層を設けるだけで両
層間に良好なオーミツク接触が達成される。
なお必要によりかかる堆積層は、より完全なオ
ーミツク接触とするため100〜300℃付近で加熱処
理してアニーリングすることもできる。
ーミツク接触とするため100〜300℃付近で加熱処
理してアニーリングすることもできる。
また前記グロー放電法、スパツタリング法また
は蒸着法等において、基板上にアンチモン層を形
成する工程と、この上にａ−シリコン層を形成す
る工程とが、例えば同一の真空室内でまたは隣接
する真空室を通して連続して遂行できる製造方法
が好ましい。
は蒸着法等において、基板上にアンチモン層を形
成する工程と、この上にａ−シリコン層を形成す
る工程とが、例えば同一の真空室内でまたは隣接
する真空室を通して連続して遂行できる製造方法
が好ましい。
その理由はアンチモン層が形成された後、別の
装置に移されてａ−シリコン層が形成される場合
にはアンチモン層の表層が酸化されて変質する結
果、その上にａ−シリコン層を堆積したとき良好
なオーミツク接触が達成されないことがあるから
である。
装置に移されてａ−シリコン層が形成される場合
にはアンチモン層の表層が酸化されて変質する結
果、その上にａ−シリコン層を堆積したとき良好
なオーミツク接触が達成されないことがあるから
である。
やむを得ず、別々の装置でアンチモン層とａ−
シリコン層を形成する場合には、ａ−シリコン層
を堆積する前にアルゴンガスによりスパツタエツ
チするか、またはイオンエツチするか、あるいは
活性水素により表面を還元する等の処理をとるの
が望ましい。
シリコン層を形成する場合には、ａ−シリコン層
を堆積する前にアルゴンガスによりスパツタエツ
チするか、またはイオンエツチするか、あるいは
活性水素により表面を還元する等の処理をとるの
が望ましい。
以下図面によつて本発明の実施例を説明する。
第１図に示した装置においてベルジヤー１内をバ
タフライバルブ２を有する排気路３を介して真空
ポンプ（図示せず）を接続して、これによりベル
ジヤー１内を、例えば10-6Torrの真空状態とし、
当該ベルジヤー１内にはステンレス鋼より成る基
板４を配置して、これをヒーター５により温度
300℃に加熱し、基板４と対向するよう設けたア
ンチモン蒸発源８を抵抗加熱方式により加熱して
２秒間蒸着を行い、基板上に厚1000Åのアンチモ
ン層３０を形成した後、アンチモン蒸発源８の加
熱を停止し、シヤツターＳを閉じた。
第１図に示した装置においてベルジヤー１内をバ
タフライバルブ２を有する排気路３を介して真空
ポンプ（図示せず）を接続して、これによりベル
ジヤー１内を、例えば10-6Torrの真空状態とし、
当該ベルジヤー１内にはステンレス鋼より成る基
板４を配置して、これをヒーター５により温度
300℃に加熱し、基板４と対向するよう設けたア
ンチモン蒸発源８を抵抗加熱方式により加熱して
２秒間蒸着を行い、基板上に厚1000Åのアンチモ
ン層３０を形成した後、アンチモン蒸発源８の加
熱を停止し、シヤツターＳを閉じた。
次に基板４の温度300℃で、基板背面電極に−
0.3KVの直流電圧を印加し、他方水素放電管７の
電極部２２および２６間には600Vの直流電圧を
印加し、水素ガス流をグロー放電によりイオン化
および活性化し、これを前記ベルジヤー１内に導
入し、併せて導入管９よりアルゴンガスを導入
し、ベルジヤー１内を10-2Torrの圧力に調整し
た。一方、シリコンより成る陰極ターゲツト１２
を具えたマグネトロンスパツタ装置１０を陰極タ
ーゲツト１２と陽極１３との間に高周波電圧を印
加して動作せしめ、以つて基板４上に厚さ5000Å
のａ−シリコン層を形成した。
0.3KVの直流電圧を印加し、他方水素放電管７の
電極部２２および２６間には600Vの直流電圧を
印加し、水素ガス流をグロー放電によりイオン化
および活性化し、これを前記ベルジヤー１内に導
入し、併せて導入管９よりアルゴンガスを導入
し、ベルジヤー１内を10-2Torrの圧力に調整し
た。一方、シリコンより成る陰極ターゲツト１２
を具えたマグネトロンスパツタ装置１０を陰極タ
ーゲツト１２と陽極１３との間に高周波電圧を印
加して動作せしめ、以つて基板４上に厚さ5000Å
のａ−シリコン層を形成した。
なお、上記マグネトロンスパツタ装置１０は第
３図に示すように外方に拡開する円周面を有する
陰極ターゲツト１２と、この陰極ターゲツト１２
の中央底部に配置した陽極板１３と、前記陰極タ
ーゲツト１２の外周或いは更に背後に配置した永
久磁石１４とより成るものであり、高周波電圧若
しくは直流電圧が印加され陰極ターゲツト１２と
陽極板１３との間で生ずるグロー放電のプラズマ
が永久磁石１４の磁力によつて陰極ターゲツト１
２の表面近傍に拘束される結果、プラズマ中に高
密度に存在するアルゴンイオンにより陰極ターゲ
ツト１２の物質粒子が高い効率で叩き出され、更
に前記永久磁石１４の磁界の作用も加わつて、陰
極ターゲツト１２の内周面の延長によつて包囲さ
れた空間内で高い効率でスパツタが行なわれるよ
うに構成されたもので、具体的にはバリアン社
（米国）製のマグネトロンスパツタ装置「Ｓ−ガ
ン」が好ましい例として挙げられる。
３図に示すように外方に拡開する円周面を有する
陰極ターゲツト１２と、この陰極ターゲツト１２
の中央底部に配置した陽極板１３と、前記陰極タ
ーゲツト１２の外周或いは更に背後に配置した永
久磁石１４とより成るものであり、高周波電圧若
しくは直流電圧が印加され陰極ターゲツト１２と
陽極板１３との間で生ずるグロー放電のプラズマ
が永久磁石１４の磁力によつて陰極ターゲツト１
２の表面近傍に拘束される結果、プラズマ中に高
密度に存在するアルゴンイオンにより陰極ターゲ
ツト１２の物質粒子が高い効率で叩き出され、更
に前記永久磁石１４の磁界の作用も加わつて、陰
極ターゲツト１２の内周面の延長によつて包囲さ
れた空間内で高い効率でスパツタが行なわれるよ
うに構成されたもので、具体的にはバリアン社
（米国）製のマグネトロンスパツタ装置「Ｓ−ガ
ン」が好ましい例として挙げられる。
また前記水素放電管７は第２図に示すようにガ
ス入口２１を有する筒状の一方の電極部材２２を
一端に設けた放電空間２３を囲繞する、例えば筒
状ガラス製の放電空間部材２４と、この放電空間
部材２４の他端に設けた出口２５を有するリング
状の他方の電極部材２６とより成り、前記一方の
電極部材２２と他方の電極部材２６との間に直流
または交流の電圧が印加されることにより、ガス
入口２１を介して供給された水素ガスが放電空間
２３においてグロー放電を生じ、これにより電子
エネルギー的に賦活された水素原子若しくは分子
より成る活性水素および水素イオンが出口２５よ
り排出されるように構成されている。
ス入口２１を有する筒状の一方の電極部材２２を
一端に設けた放電空間２３を囲繞する、例えば筒
状ガラス製の放電空間部材２４と、この放電空間
部材２４の他端に設けた出口２５を有するリング
状の他方の電極部材２６とより成り、前記一方の
電極部材２２と他方の電極部材２６との間に直流
または交流の電圧が印加されることにより、ガス
入口２１を介して供給された水素ガスが放電空間
２３においてグロー放電を生じ、これにより電子
エネルギー的に賦活された水素原子若しくは分子
より成る活性水素および水素イオンが出口２５よ
り排出されるように構成されている。
以上のようにして基板上にアンチモン層および
その上にａ−シリコン層を形成した後、スパツタ
装置１０の作動を停止せしめ、基板温度を300℃
に維持した状態で白金を蒸発物質とする金属蒸発
源１２を抵抗加熱方式により加熱して白金を前記
ａ−シリコン層３１上に10秒間に亘つて蒸着して
厚さ100Åの透明金属層３３を形成し、更にこの
上にITOより成る電極層３４を設けて太陽電池を
製造したが、この太陽電池の光電変換効率は４％
であつた。
その上にａ−シリコン層を形成した後、スパツタ
装置１０の作動を停止せしめ、基板温度を300℃
に維持した状態で白金を蒸発物質とする金属蒸発
源１２を抵抗加熱方式により加熱して白金を前記
ａ−シリコン層３１上に10秒間に亘つて蒸着して
厚さ100Åの透明金属層３３を形成し、更にこの
上にITOより成る電極層３４を設けて太陽電池を
製造したが、この太陽電池の光電変換効率は４％
であつた。
他方上述の製造工程において、アンチモン層３
０の形成を行なわずに、基板４上に直接ａ−シリ
コン層３１を形成した以外は全く同様にして太陽
電池を製造したところ、光電交換効率は１％と低
いものであつた。
０の形成を行なわずに、基板４上に直接ａ−シリ
コン層３１を形成した以外は全く同様にして太陽
電池を製造したところ、光電交換効率は１％と低
いものであつた。
以上のように本発明によれば、従来のようにヘ
ビードーブ層を形成するためのドーピング工程を
必要とせず、単に基板のアンチモン層上にａ−シ
リコンの堆積層を設けるだけで両層間に良好なオ
ーミツク接触を形成することができ、かくして、
また良好な特性を有する太陽電池を提供すること
ができる。
ビードーブ層を形成するためのドーピング工程を
必要とせず、単に基板のアンチモン層上にａ−シ
リコンの堆積層を設けるだけで両層間に良好なオ
ーミツク接触を形成することができ、かくして、
また良好な特性を有する太陽電池を提供すること
ができる。
第１図は本発明太陽電池の製造方法の実施に用
いられる装置を示す説明図、第２図は第１図の製
造装置に用いられる水素ガス放電管の構成を示す
説明図、第３図は第１図の製造装置に用いられる
スパツタ装置の構成を示す説明図、第４図は本発
明の製造方法により得られる太陽電池の構成を示
す説明用断面図。 １……ベルジヤー、３……排気路、４……基
板、５……ヒーター、６……直流電源、７……水
素ガス放電管、８……アンチモン蒸発源、９……
アルゴンガス導入管、１０……シリコンスパツタ
装置、１１……白金蒸発源、２１……水素ガス入
口、２２，２６……電極部材、２３……放電空
間、３０……アンチモン層、３１……アモルフア
スシリコン層、３２……透明金属層、３３……
ITO透明導電膜。
いられる装置を示す説明図、第２図は第１図の製
造装置に用いられる水素ガス放電管の構成を示す
説明図、第３図は第１図の製造装置に用いられる
スパツタ装置の構成を示す説明図、第４図は本発
明の製造方法により得られる太陽電池の構成を示
す説明用断面図。 １……ベルジヤー、３……排気路、４……基
板、５……ヒーター、６……直流電源、７……水
素ガス放電管、８……アンチモン蒸発源、９……
アルゴンガス導入管、１０……シリコンスパツタ
装置、１１……白金蒸発源、２１……水素ガス入
口、２２，２６……電極部材、２３……放電空
間、３０……アンチモン層、３１……アモルフア
スシリコン層、３２……透明金属層、３３……
ITO透明導電膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板上にアンチモン層を形成する工程と、グ
ロー放電によりイオン化された水素ガスの存在下
に、マグネトロンスパツタにより前記アンチモン
層上にアモルフアスシリコンの堆積層を設ける工
程とを有し、このアモルフアスシリコンの堆積層
を設ける際、前記アンチモン層と前記アモルフア
スシリコンの堆積層との間にオーミツク接触が得
られるようにし、 さらに前記アンチモン層を形成する工程と、前
記アモルフアスシリコンの堆積層を設ける工程と
を同一または隣接する真空室を通して連続して遂
行できるようにしたことを特徴とする太陽電池の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56167435A JPS5868971A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56167435A JPS5868971A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5868971A JPS5868971A (ja) | 1983-04-25 |
| JPH0430196B2 true JPH0430196B2 (ja) | 1992-05-21 |
Family
ID=15849647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56167435A Granted JPS5868971A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5868971A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4251289A (en) * | 1979-12-28 | 1981-02-17 | Exxon Research & Engineering Co. | Gradient doping in amorphous silicon |
-
1981
- 1981-10-19 JP JP56167435A patent/JPS5868971A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5868971A (ja) | 1983-04-25 |
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