JPH0571196B2 - - Google Patents
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- JPH0571196B2 JPH0571196B2 JP62123776A JP12377687A JPH0571196B2 JP H0571196 B2 JPH0571196 B2 JP H0571196B2 JP 62123776 A JP62123776 A JP 62123776A JP 12377687 A JP12377687 A JP 12377687A JP H0571196 B2 JPH0571196 B2 JP H0571196B2
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- silicon
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- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、非晶質太陽電池に係り、特に高次シ
ランを用いた高速形成に好適なケイ素系pin型非
晶質太陽電池に関する。
ランを用いた高速形成に好適なケイ素系pin型非
晶質太陽電池に関する。
ケイ素系非晶質太陽電池の低コスト化のために
は、高次シランを用いて高速で非晶質層を形成す
ることが効果的である。ところが、高次シランを
用いて、高速で形成した太陽電池は、第44回応用
物理学会学術講演会、P.348（1983年）等に述べら
れているように、高効率の可能性はあるが、モノ
シランを用いた低速成膜によるもの（効率11％
台）に比べ、大幅に効率が低い。
は、高次シランを用いて高速で非晶質層を形成す
ることが効果的である。ところが、高次シランを
用いて、高速で形成した太陽電池は、第44回応用
物理学会学術講演会、P.348（1983年）等に述べら
れているように、高効率の可能性はあるが、モノ
シランを用いた低速成膜によるもの（効率11％
台）に比べ、大幅に効率が低い。
この原因としては、(1)高次シランの分解反応の
際に急激な圧力上昇を引き起こし、反応条件が不
安定となること、(2)反応室に初期にたまつた高次
シランに対し、反応初期の立上がりの際には、供
給されるエネルギーが小さいため、高次シランが
十分分解しないまま膜となり、膜中にSiH2結合
の多い、緻密でない質の悪い膜が形成されること
が考えられる。
際に急激な圧力上昇を引き起こし、反応条件が不
安定となること、(2)反応室に初期にたまつた高次
シランに対し、反応初期の立上がりの際には、供
給されるエネルギーが小さいため、高次シランが
十分分解しないまま膜となり、膜中にSiH2結合
の多い、緻密でない質の悪い膜が形成されること
が考えられる。
上記従来技術は、ケイ素系非晶質膜を高速で形
成する際に、高次シランの分解反応制御の点につ
いて配慮がされておらず、前述のように、高次シ
ラン分解初期の反応条件の安定性低下や、分解初
期の膜質低下を引き起こすという問題があつた。
成する際に、高次シランの分解反応制御の点につ
いて配慮がされておらず、前述のように、高次シ
ラン分解初期の反応条件の安定性低下や、分解初
期の膜質低下を引き起こすという問題があつた。
本発明の目的は、これらの問題を解決し、高次
シランを用いた高速形成太陽電池の特性を向上さ
せることにある。
シランを用いた高速形成太陽電池の特性を向上さ
せることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、高次シランを用いてケイ素系非晶
質層を形成するpin型ケイ素系非晶質太陽電池に
おいて、高次シラン分解反応の際に、高次シラン
を不活性ガスあるいは水素ガスで希釈し、上記不
活性ガスあるいは水素ガスと高次シランとの流量
比を変化させながらケイ素系非晶質膜を形成する
ことにより達成される。
質層を形成するpin型ケイ素系非晶質太陽電池に
おいて、高次シラン分解反応の際に、高次シラン
を不活性ガスあるいは水素ガスで希釈し、上記不
活性ガスあるいは水素ガスと高次シランとの流量
比を変化させながらケイ素系非晶質膜を形成する
ことにより達成される。
高次シラン分解反応の際に、(1)反応圧力の急激
な上昇等による反応条件の安定性低下、(2)反応室
内に初期に存在している高次シランの量に対し、
反応の立上がりの際には、単位高次シラン当りに
供給する分解エネルギーが不足することによる反
応初期に形成される膜質の低下、を低減するため
には、まず、高次シランを用いる反応の初期に
は、不活性ガス、あるいは、水素を流しておき、
その後徐々に上記不活性ガスあるいは水素の流量
を減らし、同時に高次シランの流量を徐々に増や
すことが効果的である。上記方法により、例えば
不活性ガスあるいは水素の流量と高次シランの流
量の和を一定に保つておけば、高次シラン分解反
応の際、初期の急激な反応による圧力変動や、反
応の立上がりの際の、単位高次シラン当りに供給
されるエネルギーが不足して膜質が低下する現象
を抑えることが可能である。
な上昇等による反応条件の安定性低下、(2)反応室
内に初期に存在している高次シランの量に対し、
反応の立上がりの際には、単位高次シラン当りに
供給する分解エネルギーが不足することによる反
応初期に形成される膜質の低下、を低減するため
には、まず、高次シランを用いる反応の初期に
は、不活性ガス、あるいは、水素を流しておき、
その後徐々に上記不活性ガスあるいは水素の流量
を減らし、同時に高次シランの流量を徐々に増や
すことが効果的である。上記方法により、例えば
不活性ガスあるいは水素の流量と高次シランの流
量の和を一定に保つておけば、高次シラン分解反
応の際、初期の急激な反応による圧力変動や、反
応の立上がりの際の、単位高次シラン当りに供給
されるエネルギーが不足して膜質が低下する現象
を抑えることが可能である。
高次シランを分解して、ケイ素系非晶質層を形
成する方法としては、光エネルギーやマイクロ波
放電、あるいはrfグロー放電を用いることができ
る。特に、高速成膜のために高次シランを分解し
て良質の非晶質膜を得るためには、rfグロー放電
法を用いることが好ましい。
成する方法としては、光エネルギーやマイクロ波
放電、あるいはrfグロー放電を用いることができ
る。特に、高速成膜のために高次シランを分解し
て良質の非晶質膜を得るためには、rfグロー放電
法を用いることが好ましい。
また、本法を適用するケイ素系pin型非晶質太
陽電池の構造としては、(1)光入射側から、透明基
板、透明電極、ｐ型ケイ素系非晶質層、ｉ
（intrinsic）型ケイ素系非晶質層、ｎ型ケイ素系
非晶質層、裏面電極の順に形成されるもの、(2)光
入射側から透明基板、透明電極、ｎ型、ｉ型、ｐ
型各ケイ素系非晶質層、裏面電極の順に形成され
るもの、(3)金属基板側からｐ，ｉ，ｎ，各ケイ素
系非晶質層、透明電極の順に形成されるもの、(4)
金属基板側から、ｎ，ｉ，ｐ，各ケイ素系非晶質
層、透明電極の順に形成されるもの、の４通りが
あるが、(2)，(4)の場合には、ｎ層を形成してから
ｉ層を形成することになり、ｎ型ドーパントであ
るｐ原子のｉ層中への混入により特性が低下する
虞れがある。好ましくは(1)，(3)の構造が良い。
陽電池の構造としては、(1)光入射側から、透明基
板、透明電極、ｐ型ケイ素系非晶質層、ｉ
（intrinsic）型ケイ素系非晶質層、ｎ型ケイ素系
非晶質層、裏面電極の順に形成されるもの、(2)光
入射側から透明基板、透明電極、ｎ型、ｉ型、ｐ
型各ケイ素系非晶質層、裏面電極の順に形成され
るもの、(3)金属基板側からｐ，ｉ，ｎ，各ケイ素
系非晶質層、透明電極の順に形成されるもの、(4)
金属基板側から、ｎ，ｉ，ｐ，各ケイ素系非晶質
層、透明電極の順に形成されるもの、の４通りが
あるが、(2)，(4)の場合には、ｎ層を形成してから
ｉ層を形成することになり、ｎ型ドーパントであ
るｐ原子のｉ層中への混入により特性が低下する
虞れがある。好ましくは(1)，(3)の構造が良い。
上記構造(1)，(2)の場合に用いる透明基板として
はガラス、耐熱性プラスチツク等が挙げられる
が、基板加熱（約220℃）時の熱的安定性、コス
トの点でガラスが好ましい。
はガラス、耐熱性プラスチツク等が挙げられる
が、基板加熱（約220℃）時の熱的安定性、コス
トの点でガラスが好ましい。
透明電極としては、酸化スズ（SnO2）、インジ
ウムチンオキサイド（ITO）、酸化亜鉛（ZnO）
等が挙げられるが、成膜時に不純物が混入しにく
いという点ではSnO2を用いることが好ましい。
ウムチンオキサイド（ITO）、酸化亜鉛（ZnO）
等が挙げられるが、成膜時に不純物が混入しにく
いという点ではSnO2を用いることが好ましい。
次に、ｐ型、ｎ型ケイ素系非晶質層としては、
ａ−SiC：Ｈ，ａ−Si：Ｈ、微結晶Si等が挙げら
れる。これらの層を光入射側にする場合には光学
的バンドギヤツプが大きいａ−SiC：Ｈ、微結晶
Siが好ましく、また裏面電極あるいは金属基板側
にする場合には、導電率の大きい微結晶Siが好ま
しい。ｉ層としては、ａ−Si：Ｈ，ａ−SiGe：
Ｈ、微結晶Si等が挙げられる。通常のシングルセ
ル型ではａ−Si：Ｈが好ましく、積層セル形で光
学的バンドギヤツプの小さい材料を用いる必要が
ある場合にはａ−SiGe：Ｈが好ましい。
ａ−SiC：Ｈ，ａ−Si：Ｈ、微結晶Si等が挙げら
れる。これらの層を光入射側にする場合には光学
的バンドギヤツプが大きいａ−SiC：Ｈ、微結晶
Siが好ましく、また裏面電極あるいは金属基板側
にする場合には、導電率の大きい微結晶Siが好ま
しい。ｉ層としては、ａ−Si：Ｈ，ａ−SiGe：
Ｈ、微結晶Si等が挙げられる。通常のシングルセ
ル型ではａ−Si：Ｈが好ましく、積層セル形で光
学的バンドギヤツプの小さい材料を用いる必要が
ある場合にはａ−SiGe：Ｈが好ましい。
上記のようにケイ素系非晶質層としては、ｐ
層、ｉ層、ｎ層があるが、このうちｉ層が最も膜
厚が大きく、高次シランを用いて高速形成する場
合には、ｉ層に高次シランを用いることが効果的
である。ただし、例えば、高次シランを用いて光
学的バンドギヤツプを大きくしたい場合等、特に
目的がある場合には、高次シランはｐ層、ｎ層に
も用いることができる。
層、ｉ層、ｎ層があるが、このうちｉ層が最も膜
厚が大きく、高次シランを用いて高速形成する場
合には、ｉ層に高次シランを用いることが効果的
である。ただし、例えば、高次シランを用いて光
学的バンドギヤツプを大きくしたい場合等、特に
目的がある場合には、高次シランはｐ層、ｎ層に
も用いることができる。
裏面電極としては、アルミニウム、銀等が挙げ
られ、目的に応じて使い分けることができる。
られ、目的に応じて使い分けることができる。
金属基板としては、ステンレス、鉄、アルミニ
ウム等が挙げられ、必要に応じて選択することが
できる。
ウム等が挙げられ、必要に応じて選択することが
できる。
前述の不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリウ
ム、ネオン、キセノン、クリプトン等が挙げられ
るがコストの点でアルゴン、ヘリウムが好まし
い。
ム、ネオン、キセノン、クリプトン等が挙げられ
るがコストの点でアルゴン、ヘリウムが好まし
い。
高次シランとしては、ジシラン（Si2H6）、ト
リシラン（Si3H8）、テトラシラン（Si4H10）等
が挙げられるが、純度、コストの点でジシランが
好ましい。
リシラン（Si3H8）、テトラシラン（Si4H10）等
が挙げられるが、純度、コストの点でジシランが
好ましい。
前述の不活性ガス、水素は、高次シランを分解
反応させる際、初期に急激に高次シランが反応し
ないように、濃度を調整する働きをし、さらに、
反応時の圧力変化を抑えるため、高次シランの流
量を増加させると同時に不活性ガス、水素の流量
を減らし、反応条件を安定化させる働きをする。
反応させる際、初期に急激に高次シランが反応し
ないように、濃度を調整する働きをし、さらに、
反応時の圧力変化を抑えるため、高次シランの流
量を増加させると同時に不活性ガス、水素の流量
を減らし、反応条件を安定化させる働きをする。
また、不活性ガスあるいは水素を初期に多く流
し、高次シランの分圧を下げておくことにより、
反応の立上がりの際に見られる単位高次シラン当
りに供給されるエネルギーの不足をなくす働きも
する。
し、高次シランの分圧を下げておくことにより、
反応の立上がりの際に見られる単位高次シラン当
りに供給されるエネルギーの不足をなくす働きも
する。
以下本発明の実施例を第１図、第２図により説
明する。
明する。
作製した太陽電池はガラス基板１上に透明電極
２としてSnO2を4000Å形成し、その上にｐ層３
として、Ｂ原子をドーピングしたａ−SiC：Ｈ膜
を約120Å形成した。この時の形成条件は、
13.56MHzの平行平板型プラズマCVD法により、
１％B2H6（Heベース）34sccm、50％SiH4（Heベ
ース）113sccm、炭素源として（CH3）2SiH2
6.4sccm流し、基板温度220℃、反応圧力66.5pa，
rfパワー120Wである。
２としてSnO2を4000Å形成し、その上にｐ層３
として、Ｂ原子をドーピングしたａ−SiC：Ｈ膜
を約120Å形成した。この時の形成条件は、
13.56MHzの平行平板型プラズマCVD法により、
１％B2H6（Heベース）34sccm、50％SiH4（Heベ
ース）113sccm、炭素源として（CH3）2SiH2
6.4sccm流し、基板温度220℃、反応圧力66.5pa，
rfパワー120Wである。
次に、ｉ層４を形成する際には第２図に示すよ
うにガス流量を時間変化させた。すなわち、反応
スタート時から70秒後まではH2流量を40sccmか
ら0sccmまで直線的に減少させ、同時にSi2H6流
量は最初０から70秒後に40sccm、更にその後４
分50秒間40sccmを維持した。この時のｉ層の膜
厚は約5400Åであり、ｉ層の平均成膜速度は15
Å／Ｓであつた。
うにガス流量を時間変化させた。すなわち、反応
スタート時から70秒後まではH2流量を40sccmか
ら0sccmまで直線的に減少させ、同時にSi2H6流
量は最初０から70秒後に40sccm、更にその後４
分50秒間40sccmを維持した。この時のｉ層の膜
厚は約5400Åであり、ｉ層の平均成膜速度は15
Å／Ｓであつた。
この時反応圧力は自動圧力制御弁により、一定
となるように制御しているが、反応中の圧力変動
の幅は±5Pa程度であつた。これは、比較例とし
て、ｉ層にSi2H6だけを用い、流量は40sccm固定
で５分間成膜した場合（成膜速度は、18Å／Ｓ）
の圧力変動値±20Paに比べ、大幅に圧力変動を
抑えることができた。
となるように制御しているが、反応中の圧力変動
の幅は±5Pa程度であつた。これは、比較例とし
て、ｉ層にSi2H6だけを用い、流量は40sccm固定
で５分間成膜した場合（成膜速度は、18Å／Ｓ）
の圧力変動値±20Paに比べ、大幅に圧力変動を
抑えることができた。
また、反応の立上がりをSiH3 *（413nm）の発
光スペクトルにより比較した結果を第３図に示
す。この図では、上記比較例の場合（図中実線）
に比べ、本法（図中破線）の方が、反応の立上が
りが鋭く、反応初期に無駄なジシランが反応室内
にたまつておらず、反応が効率よく進んでいるこ
とを示唆している。なお、ｉ層形成時の基板温度
は220℃、投入したrfパワーは280Wである。反応
圧力は113Paに設定した。
光スペクトルにより比較した結果を第３図に示
す。この図では、上記比較例の場合（図中実線）
に比べ、本法（図中破線）の方が、反応の立上が
りが鋭く、反応初期に無駄なジシランが反応室内
にたまつておらず、反応が効率よく進んでいるこ
とを示唆している。なお、ｉ層形成時の基板温度
は220℃、投入したrfパワーは280Wである。反応
圧力は113Paに設定した。
次にｎ層微結晶Siは、H2ベース1000ppmPH3
を100sccm，50％HeベースSiH4を10sccm，rfパ
ワー300W、成膜温度180℃で形成した。裏面電極
は、Alを約1μm抵抗加熱蒸着法により形成した。
を100sccm，50％HeベースSiH4を10sccm，rfパ
ワー300W、成膜温度180℃で形成した。裏面電極
は、Alを約1μm抵抗加熱蒸着法により形成した。
作製した太陽電池の特性は、短絡電流密度
18.3mA／cm2，開放電圧0.84V、曲線因子0.643、
変換効率9.88％である。また、上述のように、ｉ
層形成法として、不活性ガス、あるいはH2を用
いず、Si2H640sccm一定で５分間形成し、他の条
件を同じにした比較例では、短絡電流16.2mA／
cm2、開放電圧0.82V、曲線因子0.640、交換効率
8.50％であつた。
18.3mA／cm2，開放電圧0.84V、曲線因子0.643、
変換効率9.88％である。また、上述のように、ｉ
層形成法として、不活性ガス、あるいはH2を用
いず、Si2H640sccm一定で５分間形成し、他の条
件を同じにした比較例では、短絡電流16.2mA／
cm2、開放電圧0.82V、曲線因子0.640、交換効率
8.50％であつた。
第４図は本実施例と上記比較例の分光感度特性
の測定結果である。これによると、600nm以下の
短波長側で本法の場合、大きく感度が向上してい
る。これは、φ／ｉ界面付近のｉ層の膜質が向上
したため、界面付近でのキヤリア再結合が低減し
たためであると考えられる。
の測定結果である。これによると、600nm以下の
短波長側で本法の場合、大きく感度が向上してい
る。これは、φ／ｉ界面付近のｉ層の膜質が向上
したため、界面付近でのキヤリア再結合が低減し
たためであると考えられる。
本発明によれば、高次シランを用いた成膜にお
いても成膜初期の膜質を向上できるので、高効率
のケイ素系非晶質太陽電池を高速で形成でき、低
コスト化の効果がある。
いても成膜初期の膜質を向上できるので、高効率
のケイ素系非晶質太陽電池を高速で形成でき、低
コスト化の効果がある。
第１図は本発明の実施例のケイ素系非晶質太陽
電池の断面図、第２図はジシランを用いてｉ層ａ
−Si：Ｈ膜を形成する際のジシランと水素の流量
の時間変化を示すグラフ、第３図は成膜時のジシ
ランプラズマ中のSiH3 *（413nm）の発光強度の
時間変化を測定した結果を示すグラフ、第４図は
作製した太陽電池の分光感度特性を示すグラフで
ある。 １……ガラス基板、２……SnO2膜（約4000
Å）、３……ｐ型ａ−SiC：Ｈ膜（120Å）、４…
…ｉ型ａ−Si：Ｈ膜（5000Å）、５……ｎ型微結
晶Si膜（400Å）、６……裏面アルミニウム電極
（1μm）。
電池の断面図、第２図はジシランを用いてｉ層ａ
−Si：Ｈ膜を形成する際のジシランと水素の流量
の時間変化を示すグラフ、第３図は成膜時のジシ
ランプラズマ中のSiH3 *（413nm）の発光強度の
時間変化を測定した結果を示すグラフ、第４図は
作製した太陽電池の分光感度特性を示すグラフで
ある。 １……ガラス基板、２……SnO2膜（約4000
Å）、３……ｐ型ａ−SiC：Ｈ膜（120Å）、４…
…ｉ型ａ−Si：Ｈ膜（5000Å）、５……ｎ型微結
晶Si膜（400Å）、６……裏面アルミニウム電極
（1μm）。
Claims (1)
- １ 高次シランの分解反応の際に不活性ガスある
いは水素ガスで希釈し、不活性ガスあるいは水素
ガスと高次シランの流量比を変化させながらケイ
素系非晶質層を形成するpin型ケイ素系非晶質太
陽電池の製造方法において、不活性ガスあるいは
水素ガスと高次シランの流量の和を一定に保つよ
うに設定し、高次シランを用いる反応の初期には
不活性ガスあるいは水素ガスを流し、その後不活
性ガスあるいは水素ガスの流量を減らすと同時に
高次シランの流量を増やすことを特徴とするpin
型ケイ素系非晶質太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123776A JPS63289968A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 非晶質太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123776A JPS63289968A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 非晶質太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63289968A JPS63289968A (ja) | 1988-11-28 |
| JPH0571196B2 true JPH0571196B2 (ja) | 1993-10-06 |
Family
ID=14868998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62123776A Granted JPS63289968A (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 非晶質太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63289968A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0731691U (ja) * | 1993-11-25 | 1995-06-13 | ダイヤテックス株式会社 | 大形収納袋及びその収納補助具 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008047704A1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Omron Corporation | Method for manufacturing electronic device using plasma reactor processing system |
| KR101087351B1 (ko) | 2006-12-25 | 2011-11-25 | 샤프 가부시키가이샤 | 광전변환 장치 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0612835B2 (ja) * | 1984-08-20 | 1994-02-16 | 三井東圧化学株式会社 | 光電変換素子の製法 |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP62123776A patent/JPS63289968A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0731691U (ja) * | 1993-11-25 | 1995-06-13 | ダイヤテックス株式会社 | 大形収納袋及びその収納補助具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63289968A (ja) | 1988-11-28 |
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