JPH0445991B2 - - Google Patents
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- JPH0445991B2 JPH0445991B2 JP57204923A JP20492382A JPH0445991B2 JP H0445991 B2 JPH0445991 B2 JP H0445991B2 JP 57204923 A JP57204923 A JP 57204923A JP 20492382 A JP20492382 A JP 20492382A JP H0445991 B2 JPH0445991 B2 JP H0445991B2
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- energy gap
- optical energy
- substrate
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 技術分野
本発明は、アモルフアスシリコン（以下ａ−Si
と記す）膜の製造法に関する。
と記す）膜の製造法に関する。
(ロ) 背景技術
従来、ａ−Si膜はシラン（SiH4）ガスをグロ
ー放電分解する、いわゆるプラズマCVD法、あ
るいはシリコン（Si）ターゲツトを水素を含むア
ルゴン（Ar）ガスでスパツタする方法で製造さ
れており、ａ−Si膜を用いた光起電力素子は、光
電変換効率が８％を越えるものが製造されてい
た。
ー放電分解する、いわゆるプラズマCVD法、あ
るいはシリコン（Si）ターゲツトを水素を含むア
ルゴン（Ar）ガスでスパツタする方法で製造さ
れており、ａ−Si膜を用いた光起電力素子は、光
電変換効率が８％を越えるものが製造されてい
た。
しかしながら、ｉ型ａ−Si膜は光電変換を司る
重要な活性層であるが、良好な光電変換効率を得
る光起電力素子に用いるｉ型ａ−Si膜の光学的エ
ネルギーギヤツプがほぼ1.75eVと一定であるた
めに、長波長光は、エネルギーが小さくａ−Si膜
内で吸収されずに透過してしまう。また、短波長
光は、ａ−Si膜内で吸収されるが、光の持つエネ
ルギーが大きすぎるため、ａ−Si膜の光学的エネ
ルギーギヤツプ以上の過剰エネレギーはすべてエ
ネレギーロスとなるという欠点があつた。また従
来、前記の欠点を解消せんと、ａ−Si膜に炭素を
添加したいわゆるａ−SiC膜を用い光学的エネル
ギーギヤツプを大きくして短波長光を有効に利用
する試みや、ａ−Si膜にゲルマニウム（Ge）を
添加したいわゆるａ−Si膜を用い、光学的エネル
ギーギヤツプを小さくして長波長光を有効に利用
する試みがなされていた。
重要な活性層であるが、良好な光電変換効率を得
る光起電力素子に用いるｉ型ａ−Si膜の光学的エ
ネルギーギヤツプがほぼ1.75eVと一定であるた
めに、長波長光は、エネルギーが小さくａ−Si膜
内で吸収されずに透過してしまう。また、短波長
光は、ａ−Si膜内で吸収されるが、光の持つエネ
ルギーが大きすぎるため、ａ−Si膜の光学的エネ
ルギーギヤツプ以上の過剰エネレギーはすべてエ
ネレギーロスとなるという欠点があつた。また従
来、前記の欠点を解消せんと、ａ−Si膜に炭素を
添加したいわゆるａ−SiC膜を用い光学的エネル
ギーギヤツプを大きくして短波長光を有効に利用
する試みや、ａ−Si膜にゲルマニウム（Ge）を
添加したいわゆるａ−Si膜を用い、光学的エネル
ギーギヤツプを小さくして長波長光を有効に利用
する試みがなされていた。
しかしながら、これらのａ−SiC膜や、ａ−
SiGe膜は、添加に伴ない、光電気伝導部が大き
く低下するため、光学的エネルギーギヤツプの拡
大あるいは縮小の効果が、光電変換効率に大きく
寄与していないという問題点があつた。
SiGe膜は、添加に伴ない、光電気伝導部が大き
く低下するため、光学的エネルギーギヤツプの拡
大あるいは縮小の効果が、光電変換効率に大きく
寄与していないという問題点があつた。
(ハ) 発明の開示
そこで、本発明者は、前記問題点を解消すべく
種々検討を行なつた結果、基板にｐ−ｉ−ｎ構造
のアモルフアスシリコン膜のRFプラズマCVD法
で形成し、太陽電地を製造する方法において、ｉ
型アモルフアスシリコン膜形成時に前記基板に直
流電流を印加することにより、光学的エネルギー
ギヤツプを制御できることを見出した。
種々検討を行なつた結果、基板にｐ−ｉ−ｎ構造
のアモルフアスシリコン膜のRFプラズマCVD法
で形成し、太陽電地を製造する方法において、ｉ
型アモルフアスシリコン膜形成時に前記基板に直
流電流を印加することにより、光学的エネルギー
ギヤツプを制御できることを見出した。
本発明の目的は、光電気伝導度を低下すること
なく、光学的エネルギーギヤツプが自在に制御さ
れたｉ型ａ−Si膜を利用することにより、高効率
なｐ−ｉ−ｎ構造のアモルフアス太陽電池の製造
方法を提供することにある。
なく、光学的エネルギーギヤツプが自在に制御さ
れたｉ型ａ−Si膜を利用することにより、高効率
なｐ−ｉ−ｎ構造のアモルフアス太陽電池の製造
方法を提供することにある。
以下、本発明をいくつかの実施例に基づき詳細
に説明する。
に説明する。
実施例 １
第１図に本発明によるａ−Si膜の光学的エネル
ギーギヤツプと基板の導電部に印加した直流電圧
との関係を示す。基板はガラス板に厚さ約3000Å
の酸化スズ（SnO2）からなる透明導電膜を形成
したものを用い、ａ−Si膜の形成条件は、水素希
釈シランガス濃度10％、シランガス圧力1Torr、
シランガス流量50SCCM、高周波（RF）電力
500W、基板温度250℃、膜形成時間１時間で一定
とした。ａ−Si膜形成時に前記基板の導電部に、
−300V、−200V、−100V、0V、100V、200V、
300Vの直流電圧を印加し、形成した膜の光学的
エネルギーギヤツプをそれぞれ測定した。第１図
からわかるように、基板の導電部に直流電圧を印
加することにより、光学的エネルギーギヤツプを
変化させることができ、正電圧で光学的エネルギ
ーギヤツプを小さくまたは負電圧で光学的エネル
ギーギヤツプを大きくすることができる。光学的
エネルギーギヤツプが変化する理由は、現段階で
は明らかではないが、およそ次のように考えられ
る。基板に負の直流バイアス電圧を印加すること
によりプラズマが基板から遠ざけられ、水素関連
イオン（H2 +、H+、SiH+等）が中性ラジカルと
ともに膜成長に寄与するため膜中の水素量が増加
する。また、基板に正の直流バイアス電圧を印加
することにより、電子が基板に引きつけられ、膜
が一種のボンバードメントによるアニール効果を
受けるため、膜中の水素量が減少する。この膜中
の水素量の増減により、光学的エネルギーギヤツ
プが変化するものと考えられる。印加する直流電
圧が−300Vから＋300Vの範囲では、光学的エネ
ルギーギヤツプは1.70eVから1.85eVまで変化す
ることができた。また、光電気伝導度は、いずれ
の直流電圧を印加した場合でも１×10-4（Ω・cm）
-1とほぼ一定であり、光電変換層として優れた膜
であつた。
ギーギヤツプと基板の導電部に印加した直流電圧
との関係を示す。基板はガラス板に厚さ約3000Å
の酸化スズ（SnO2）からなる透明導電膜を形成
したものを用い、ａ−Si膜の形成条件は、水素希
釈シランガス濃度10％、シランガス圧力1Torr、
シランガス流量50SCCM、高周波（RF）電力
500W、基板温度250℃、膜形成時間１時間で一定
とした。ａ−Si膜形成時に前記基板の導電部に、
−300V、−200V、−100V、0V、100V、200V、
300Vの直流電圧を印加し、形成した膜の光学的
エネルギーギヤツプをそれぞれ測定した。第１図
からわかるように、基板の導電部に直流電圧を印
加することにより、光学的エネルギーギヤツプを
変化させることができ、正電圧で光学的エネルギ
ーギヤツプを小さくまたは負電圧で光学的エネル
ギーギヤツプを大きくすることができる。光学的
エネルギーギヤツプが変化する理由は、現段階で
は明らかではないが、およそ次のように考えられ
る。基板に負の直流バイアス電圧を印加すること
によりプラズマが基板から遠ざけられ、水素関連
イオン（H2 +、H+、SiH+等）が中性ラジカルと
ともに膜成長に寄与するため膜中の水素量が増加
する。また、基板に正の直流バイアス電圧を印加
することにより、電子が基板に引きつけられ、膜
が一種のボンバードメントによるアニール効果を
受けるため、膜中の水素量が減少する。この膜中
の水素量の増減により、光学的エネルギーギヤツ
プが変化するものと考えられる。印加する直流電
圧が−300Vから＋300Vの範囲では、光学的エネ
ルギーギヤツプは1.70eVから1.85eVまで変化す
ることができた。また、光電気伝導度は、いずれ
の直流電圧を印加した場合でも１×10-4（Ω・cm）
-1とほぼ一定であり、光電変換層として優れた膜
であつた。
なお、絶縁性のガラス基板上にも種々直流電圧
を印加してａ−Si膜を前記と同じ条件で形成した
が、光学的エネルギーギヤツプは、いずれのａ−
Si膜も1.75eVと変化はなかつた。
を印加してａ−Si膜を前記と同じ条件で形成した
が、光学的エネルギーギヤツプは、いずれのａ−
Si膜も1.75eVと変化はなかつた。
実施例 ２
第２図は、本発明によるａ−Si膜を用いた光起
電子素子の一構造図である。SnO2からなる透明
導電膜２を形成したガラス板１にホウ素をSiH4
に対するB2H6の流量比で１×10-3ドープしたｐ
型ａ−Si膜３を形成した後、ドープしないｉ型ａ
−Si膜４、さらにリンをSiH4に対するPH3の流
量比で１×10-3ドープしたｎ型ａ−Si膜５、最後
にアルミ電極６を形成した。ｉ型ａ−Si膜４は、
３分割し、ｐ型ａ−Si膜３側から膜形成時に−
300Vの直流電圧を印加したｉ型ａ−Si膜７、0V
の直流電流を印加したｉ型ａ−Si膜８、＋300Vの
直流電圧を印加したｉ型ａ−Si膜９の３種類の膜
で構成し、ｐ型ａ−Si膜３側（光入射側）のｉ型
ａ−Si膜７の光学的エネルギーギヤツプを大き
く、またｎ型ａ−Si膜５側のｉ型ａ−Si膜９の光
学的エネルギーギヤツプを小さくした。なお、シ
ランガス濃度、ガス圧力、シランガス流量、高周
波電力、基板温度はｐ型ａ−Si膜３、ｉ型ａ−Si
膜４、ｎ型ａ−Si膜５、すべて実施例１と同じで
ある。直流電圧を印加しなかつた光起電力素子の
光電変換効率が6.8％であつたのに対し、本実施
例による光起電力素子は、その光電変換層である
ｉ型ａ−Si膜の光学的エネルギーギヤツプを調整
したため、その光電変換効率は7.4％であつた。
なお、本実施例では、ｉ型ａ−Si膜形成時に−
300V、0V、＋300Vと離散的に直流電圧を変化さ
せたが、−300Vから＋300Vまで連続的に変化さ
せて良いことは言うまでもない。
電子素子の一構造図である。SnO2からなる透明
導電膜２を形成したガラス板１にホウ素をSiH4
に対するB2H6の流量比で１×10-3ドープしたｐ
型ａ−Si膜３を形成した後、ドープしないｉ型ａ
−Si膜４、さらにリンをSiH4に対するPH3の流
量比で１×10-3ドープしたｎ型ａ−Si膜５、最後
にアルミ電極６を形成した。ｉ型ａ−Si膜４は、
３分割し、ｐ型ａ−Si膜３側から膜形成時に−
300Vの直流電圧を印加したｉ型ａ−Si膜７、0V
の直流電流を印加したｉ型ａ−Si膜８、＋300Vの
直流電圧を印加したｉ型ａ−Si膜９の３種類の膜
で構成し、ｐ型ａ−Si膜３側（光入射側）のｉ型
ａ−Si膜７の光学的エネルギーギヤツプを大き
く、またｎ型ａ−Si膜５側のｉ型ａ−Si膜９の光
学的エネルギーギヤツプを小さくした。なお、シ
ランガス濃度、ガス圧力、シランガス流量、高周
波電力、基板温度はｐ型ａ−Si膜３、ｉ型ａ−Si
膜４、ｎ型ａ−Si膜５、すべて実施例１と同じで
ある。直流電圧を印加しなかつた光起電力素子の
光電変換効率が6.8％であつたのに対し、本実施
例による光起電力素子は、その光電変換層である
ｉ型ａ−Si膜の光学的エネルギーギヤツプを調整
したため、その光電変換効率は7.4％であつた。
なお、本実施例では、ｉ型ａ−Si膜形成時に−
300V、0V、＋300Vと離散的に直流電圧を変化さ
せたが、−300Vから＋300Vまで連続的に変化さ
せて良いことは言うまでもない。
実施例 ３
第３図は、本発明によるａ−Si膜を用いた光起
電力素子の一構成図である。SnO2からなる透明
導電膜１１を形成したガラス板１０に、ｐ型ａ−
Si膜１２、ｉ型ａ−Si膜１３、ｎ型ａ−Si膜１
４、ｐ型ａ−Si膜１５、ｉ型ａ−Si膜１６、ｎ型
ａ−Si膜１７、アルミ電極１８の順に形成した。
ｐ型ａ−Si膜１２および１５のホウ素のドープ
量、ｎ型ａ−Si膜１４および１７のリンのドープ
量はいずれもガスの量流比で１×10-3である。ま
たｉ型ａ−Si膜１３および１６は、膜形成時にそ
れぞれ−300V、＋300Vの直流電流を印加し、光
学的エネルギーギヤツプを各々大きくおよび小さ
くした。
電力素子の一構成図である。SnO2からなる透明
導電膜１１を形成したガラス板１０に、ｐ型ａ−
Si膜１２、ｉ型ａ−Si膜１３、ｎ型ａ−Si膜１
４、ｐ型ａ−Si膜１５、ｉ型ａ−Si膜１６、ｎ型
ａ−Si膜１７、アルミ電極１８の順に形成した。
ｐ型ａ−Si膜１２および１５のホウ素のドープ
量、ｎ型ａ−Si膜１４および１７のリンのドープ
量はいずれもガスの量流比で１×10-3である。ま
たｉ型ａ−Si膜１３および１６は、膜形成時にそ
れぞれ−300V、＋300Vの直流電流を印加し、光
学的エネルギーギヤツプを各々大きくおよび小さ
くした。
なお、シランガス濃度、ガス圧力、シランガス
流量、高周波電力、基板温度はすべてのａ−Si膜
とともに実施例１と同じである。実施例３と同構
造で直流電圧を印加しなかつた場合、および本実
施例の場合、それぞれ光起電力素子の光電変換効
率は6.9％および7.8％であつた。
流量、高周波電力、基板温度はすべてのａ−Si膜
とともに実施例１と同じである。実施例３と同構
造で直流電圧を印加しなかつた場合、および本実
施例の場合、それぞれ光起電力素子の光電変換効
率は6.9％および7.8％であつた。
本実施例の場合、光電変換層であるｉ型ａ−Si
膜の膜質を低下させることなく、その光学的エネ
ルギーギヤツプを調整できるので高い光電変換効
率が得られる。
膜の膜質を低下させることなく、その光学的エネ
ルギーギヤツプを調整できるので高い光電変換効
率が得られる。
以上詳細に説明したように、本発明により、光
電気伝導度を低下することなく光学的エネルギー
ギヤツプを自在に制御されたｉ型ａ−Si膜を得る
ことができ、高効率な太陽電池を製造することが
できる。
電気伝導度を低下することなく光学的エネルギー
ギヤツプを自在に制御されたｉ型ａ−Si膜を得る
ことができ、高効率な太陽電池を製造することが
できる。
第１図は本発明によるａ−Si膜の光学的エネル
ギーギヤツプと基板の導電部に印加した直流電圧
との関係を示す図であり、第２図は本発明による
ａ−Si膜を用いた光起電力素子の一構造図であ
り、第３図は本発明によるａ−Si膜を用いた光起
電力素子の一構成図である。 １……ガラス板、２……透明導電膜、３……ｐ
型ａ−Si膜、４……ｉ型ａ−Si膜、５……ｎ型ａ
−Si膜、６……アルミ電極、７……ｉ型ａ−Si
膜、８……ｉ型ａ−Si膜、９……ｉ型ａ−Si膜、
１０……ガラス板、１１……透明導電膜、１２…
…ｐ型ａ−Si膜、１３……ｉ型ａ−Si膜、１４…
…ｎ型ａ−Si膜、１５……ｐ型ａ−Si膜、１６…
…ｉ型ａ−Si膜、１７……ｎ型ａ−Si膜、１８…
…アルミ電極。
ギーギヤツプと基板の導電部に印加した直流電圧
との関係を示す図であり、第２図は本発明による
ａ−Si膜を用いた光起電力素子の一構造図であ
り、第３図は本発明によるａ−Si膜を用いた光起
電力素子の一構成図である。 １……ガラス板、２……透明導電膜、３……ｐ
型ａ−Si膜、４……ｉ型ａ−Si膜、５……ｎ型ａ
−Si膜、６……アルミ電極、７……ｉ型ａ−Si
膜、８……ｉ型ａ−Si膜、９……ｉ型ａ−Si膜、
１０……ガラス板、１１……透明導電膜、１２…
…ｐ型ａ−Si膜、１３……ｉ型ａ−Si膜、１４…
…ｎ型ａ−Si膜、１５……ｐ型ａ−Si膜、１６…
…ｉ型ａ−Si膜、１７……ｎ型ａ−Si膜、１８…
…アルミ電極。
Claims (1)
- １ 基板にｐ−ｉ−ｎ構造のアモルフアスシリコ
ン膜をRFプラズマCVD法で形成し、太陽電池を
製造する方法において、ｉ型アモルフアスシリコ
ン膜形成時に、前記基板に直流バイアス電圧を印
加して該電圧を変化させることにより、前記ｉ型
アモルフアスシリコン膜の光学的エネルギーギヤ
ツプを光の入射側から次第に小さくなるように制
御することを特徴とする太陽電池の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57204923A JPS5997514A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 太陽電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57204923A JPS5997514A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 太陽電池の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5997514A JPS5997514A (ja) | 1984-06-05 |
| JPH0445991B2 true JPH0445991B2 (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=16498601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57204923A Granted JPS5997514A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 太陽電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5997514A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4547621A (en) * | 1984-06-25 | 1985-10-15 | Sovonics Solar Systems | Stable photovoltaic devices and method of producing same |
| JPH0195770U (ja) * | 1987-12-17 | 1989-06-26 | ||
| JPH02122575A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-10 | Kyocera Corp | 光電変換装置 |
| JP2008115460A (ja) | 2006-10-12 | 2008-05-22 | Canon Inc | 半導体素子の形成方法及び光起電力素子の形成方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56130465A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-13 | Canon Inc | Film forming method |
| JPS56130466A (en) * | 1980-03-17 | 1981-10-13 | Canon Inc | Film forming method |
| JPS5855328U (ja) * | 1981-10-09 | 1983-04-14 | 三洋電機株式会社 | 切換装置 |
| GB2111534A (en) * | 1981-12-16 | 1983-07-06 | Energy Conversion Devices Inc | Making photoresponsive amorphous alloys and devices by reactive plasma sputtering |
| JPS5913617A (ja) * | 1982-07-16 | 1984-01-24 | Agency Of Ind Science & Technol | 微結晶シリコンを含むシリコン薄膜の製造法 |
-
1982
- 1982-11-22 JP JP57204923A patent/JPS5997514A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5997514A (ja) | 1984-06-05 |
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