JPH0634404B2 - アモルファスシリコン太陽電池の製造方法 - Google Patents
アモルファスシリコン太陽電池の製造方法Info
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- JPH0634404B2 JPH0634404B2 JP60192525A JP19252585A JPH0634404B2 JP H0634404 B2 JPH0634404 B2 JP H0634404B2 JP 60192525 A JP60192525 A JP 60192525A JP 19252585 A JP19252585 A JP 19252585A JP H0634404 B2 JPH0634404 B2 JP H0634404B2
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アモルファスシリコン太陽電池の製造方法
に関し、特に、良好な光伝導性で、しかも、光劣化特性
が抑制されたアモルファスシリコン太陽電池の製造方法
に関するものである。
に関し、特に、良好な光伝導性で、しかも、光劣化特性
が抑制されたアモルファスシリコン太陽電池の製造方法
に関するものである。
アモルファスシリコン太陽電池において、その光劣化特
性を抑制し、信頼性の向上させるためには、その発電領
域となるアモルファスシリコン層の内部応力を減少させ
ることが重要である（板垣他 第46回応用物理学会講演
会予稿60年10月，中村他 第11回インターナショナル
コンファレンス アモルファス アンド リキッド セ
ミコンファレンス予稿60年９月ローマ(G.Nakamura etal
Proc.11th ICALS)参照）。特に、アモルファスシリコ
ン太陽電池において通常ｐｉｎ構造のアモルファスシリ
コン層が用いられるわけであるが、このうち、キャリア
が発生するｉ型層（以下、ｉ層と称す。）における内部
応力を減少させることが上記光劣化特性を抑制する上で
特に必要である。
性を抑制し、信頼性の向上させるためには、その発電領
域となるアモルファスシリコン層の内部応力を減少させ
ることが重要である（板垣他 第46回応用物理学会講演
会予稿60年10月，中村他 第11回インターナショナル
コンファレンス アモルファス アンド リキッド セ
ミコンファレンス予稿60年９月ローマ(G.Nakamura etal
Proc.11th ICALS)参照）。特に、アモルファスシリコ
ン太陽電池において通常ｐｉｎ構造のアモルファスシリ
コン層が用いられるわけであるが、このうち、キャリア
が発生するｉ型層（以下、ｉ層と称す。）における内部
応力を減少させることが上記光劣化特性を抑制する上で
特に必要である。
一方、従来よりアモルファスシリコン太陽電池におい
て、ｉ層を含むアモルファスシリコン層（以下、ａ−S
i：Ｈ層と称す。）は、優れた光導電特性が得られるよ
うに、主成分ガスとしてSiH4ガスを用いてプラズマＣＶ
Ｄ法により、３０Ｗ程度の比較的低いＲＦパワー密度
で、SiH4ガス供給量を毎分５０ｃｃ（実際はＨｅガスで
SiH4ガスを１０％に希釈したガスの総流量を毎分５００
ｃｃにして供給する。）にした比較的成長速度の小さい
成長条件下で、その内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合の
みとなるように形成することが知られている。
て、ｉ層を含むアモルファスシリコン層（以下、ａ−S
i：Ｈ層と称す。）は、優れた光導電特性が得られるよ
うに、主成分ガスとしてSiH4ガスを用いてプラズマＣＶ
Ｄ法により、３０Ｗ程度の比較的低いＲＦパワー密度
で、SiH4ガス供給量を毎分５０ｃｃ（実際はＨｅガスで
SiH4ガスを１０％に希釈したガスの総流量を毎分５００
ｃｃにして供給する。）にした比較的成長速度の小さい
成長条件下で、その内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合の
みとなるように形成することが知られている。
上記のように、従来のアモルファスシリコン太陽電池に
おけるａ−Si：Ｈ層は、通常、優れた光導電特性が得ら
れるように、SiH4ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によ
り、その内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみとなるよ
うな，成長速度の小さい成長条件下に形成されている。
しかるに、上記ａ−Si：Ｈ層の圧縮応力は主として該層
内におけるSi−Ｈ結合の濃度に比例し、ａ−Si：Ｈ層内
の水素結合状態をSi−Ｈ結合のみにすると、光導電特性
は良好になるが、反面このSi−Ｈ結合によって層内の内
部応力が非常に大きくなり、その結果、光導電特性が太
陽電池の使用とともに次第に低下していく等の光劣化特
性が顕著になるという問題があった。特に、光の入射に
よってキャリアを発生するｉ層の内部応力が大きい場
合、この光劣化特性がより顕著に現れることになる。
おけるａ−Si：Ｈ層は、通常、優れた光導電特性が得ら
れるように、SiH4ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によ
り、その内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみとなるよ
うな，成長速度の小さい成長条件下に形成されている。
しかるに、上記ａ−Si：Ｈ層の圧縮応力は主として該層
内におけるSi−Ｈ結合の濃度に比例し、ａ−Si：Ｈ層内
の水素結合状態をSi−Ｈ結合のみにすると、光導電特性
は良好になるが、反面このSi−Ｈ結合によって層内の内
部応力が非常に大きくなり、その結果、光導電特性が太
陽電池の使用とともに次第に低下していく等の光劣化特
性が顕著になるという問題があった。特に、光の入射に
よってキャリアを発生するｉ層の内部応力が大きい場
合、この光劣化特性がより顕著に現れることになる。
この発明は上記のような従来の問題点を解消するために
なされたもので、良好な光導電特性を損なうことなく、
光劣化特性を抑制することができるアモルファスシリコ
ン太陽電池を得ることを目的としている。
なされたもので、良好な光導電特性を損なうことなく、
光劣化特性を抑制することができるアモルファスシリコ
ン太陽電池を得ることを目的としている。
この発明にかかるアモルファスシリコン太陽電池の製造
方法は、プラズマ雰囲気中でSi2H6 ガスを分解してａ−
Si：Ｈ層を形成する際、Si2H6 ガスの分解効率の低下に
より、形成されるａ−Si：Ｈ層内に引っ張り応力を生じ
させるSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合が増大していく
ことに着眼し、上記分解効率を決定する要因となるＲＦ
パワーと原料ガス流量を、SiH4ガスをプラズマ雰囲気中
で分解してその内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみに
なるようにａ−Si：Ｈ層を形成する場合のそれと同じに
すると、Si2H6 ガスの分解によって得られるａ−Si：Ｈ
層内にはSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合が多く存在し
て層全体の応力が引っ張り応力になることを利用して、
上記のSiH4ガスをプラズマ雰囲気中で分解してａ−Si：
Ｈ層を形成する際の該ａ−Si：Ｈ層内の水素結合状態を
Si−Ｈ結合のみにする成長条件（ＲＦパワーと原料ガス
供給量）下で、SiH4ガスとSi2H6 ガスとをSi2H6ガスの
モル比が２．５〜２０mol ／％となるように混合した混
合ガスを原料ガスとしてｉ型アモルファスシリコン層を
形成するようにしたものである。
方法は、プラズマ雰囲気中でSi2H6 ガスを分解してａ−
Si：Ｈ層を形成する際、Si2H6 ガスの分解効率の低下に
より、形成されるａ−Si：Ｈ層内に引っ張り応力を生じ
させるSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合が増大していく
ことに着眼し、上記分解効率を決定する要因となるＲＦ
パワーと原料ガス流量を、SiH4ガスをプラズマ雰囲気中
で分解してその内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみに
なるようにａ−Si：Ｈ層を形成する場合のそれと同じに
すると、Si2H6 ガスの分解によって得られるａ−Si：Ｈ
層内にはSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合が多く存在し
て層全体の応力が引っ張り応力になることを利用して、
上記のSiH4ガスをプラズマ雰囲気中で分解してａ−Si：
Ｈ層を形成する際の該ａ−Si：Ｈ層内の水素結合状態を
Si−Ｈ結合のみにする成長条件（ＲＦパワーと原料ガス
供給量）下で、SiH4ガスとSi2H6 ガスとをSi2H6ガスの
モル比が２．５〜２０mol ／％となるように混合した混
合ガスを原料ガスとしてｉ型アモルファスシリコン層を
形成するようにしたものである。
更に、この発明にかかるアモルファスシリコンの太陽電
池の製造方法は、上記SiH4ガスをプラズマ雰囲気中で分
解してａ−Si：Ｈ層を形成する際の該ａ−Si：Ｈ層内の
水素結合状態をSi−Ｈ結合のみにする成長条件（ＲＦパ
ワーと原料ガス供給量）下で、Si2H6ガスを原料ガスに
して第１のｉ型アモルファスシリコン層を形成し、これ
と交互に上記SiH4ガスを原料ガスにして第２のｉ型アモ
ルファスシリコン層を形成するようにしたものである。
池の製造方法は、上記SiH4ガスをプラズマ雰囲気中で分
解してａ−Si：Ｈ層を形成する際の該ａ−Si：Ｈ層内の
水素結合状態をSi−Ｈ結合のみにする成長条件（ＲＦパ
ワーと原料ガス供給量）下で、Si2H6ガスを原料ガスに
して第１のｉ型アモルファスシリコン層を形成し、これ
と交互に上記SiH4ガスを原料ガスにして第２のｉ型アモ
ルファスシリコン層を形成するようにしたものである。
この発明においては、ｉ型のアモルファスシリコン層に
おける水素結合状態を、Si−Ｈ結合とSi−H2あるいは
（Si−H2）ｎ結合が適度に混在した状態にできるから、
上記ｉ型のアモルファスシリコン層は、上記Si−Ｈ結合
によって良好な光導電特性を示すとともに、その層全体
の圧力はSi−Ｈ結合による圧縮応力とSi−H2あるいは
（Si−H2）ｎ結合により引っ張り応力とで緩和され、ア
モルファスシリコン層における良好な光導電特性が経時
的に劣化するのを防止することができる。
おける水素結合状態を、Si−Ｈ結合とSi−H2あるいは
（Si−H2）ｎ結合が適度に混在した状態にできるから、
上記ｉ型のアモルファスシリコン層は、上記Si−Ｈ結合
によって良好な光導電特性を示すとともに、その層全体
の圧力はSi−Ｈ結合による圧縮応力とSi−H2あるいは
（Si−H2）ｎ結合により引っ張り応力とで緩和され、ア
モルファスシリコン層における良好な光導電特性が経時
的に劣化するのを防止することができる。
更に、この発明においては、ｉ型のアモルファスシリコ
ン層を、その内部にSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合か
らなる水素結合を生じせしめた若干光導電特性が悪く、
膜全体の応力が引っ張り応力となる第１のｉ層と、その
内部の水素結合状態をSi−Ｈ結合のみにした，極めて優
れた光導電特性を示し，膜全体の応力が圧縮応力となる
第２のｉ層とを交互に積層した積層構造にしたから、上
記ｉ型のアモルファスシリコン層は、上記第２のｉ層に
よって良好な光導電特性を示すとともに、その層全体の
応力が第１のｉ層のSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合に
よる引っ張り応力と第２のｉ層のSi−Ｈ結合による圧縮
応力とで緩和され、アモルファスシリコン層における良
好な光導電特性が経時的に劣化するのを防止することが
できる。
ン層を、その内部にSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合か
らなる水素結合を生じせしめた若干光導電特性が悪く、
膜全体の応力が引っ張り応力となる第１のｉ層と、その
内部の水素結合状態をSi−Ｈ結合のみにした，極めて優
れた光導電特性を示し，膜全体の応力が圧縮応力となる
第２のｉ層とを交互に積層した積層構造にしたから、上
記ｉ型のアモルファスシリコン層は、上記第２のｉ層に
よって良好な光導電特性を示すとともに、その層全体の
応力が第１のｉ層のSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合に
よる引っ張り応力と第２のｉ層のSi−Ｈ結合による圧縮
応力とで緩和され、アモルファスシリコン層における良
好な光導電特性が経時的に劣化するのを防止することが
できる。
以下、本発明の基本的原理を述べ、併せて本発明の実施
例を説明する。
例を説明する。
Si2H6 ガスをプラズマ雰囲気中で分解して得られるａ−
Si：Ｈ膜では、Si2H6 ガスのプラズマ雰囲気中での分解
効率 の差によって、水素結合状態が変化し、分解能率の高い
膜ではその内部応力はSi−Ｈ結合に基づく圧縮圧力であ
るが、分解効率の低下にともない、Si−H2あるいは（Si
−H2）ｎ濃度が増加し、内部応力は圧縮応力から引張応
力まで連続的に変化する。
Si：Ｈ膜では、Si2H6 ガスのプラズマ雰囲気中での分解
効率 の差によって、水素結合状態が変化し、分解能率の高い
膜ではその内部応力はSi−Ｈ結合に基づく圧縮圧力であ
るが、分解効率の低下にともない、Si−H2あるいは（Si
−H2）ｎ濃度が増加し、内部応力は圧縮応力から引張応
力まで連続的に変化する。
第１図は０．４Toorの雰囲気圧力下、ＲＦパワー密度を
一定（３０Ｗ）にし、Si2H6 ガスの供給量（ここではSi
2H6 ガスをＨｅガスで１０％に希釈したガスの１分間の
総流量で示しており、実際のSi2H6 ガスの流量は図の横
軸の値の１／１０となる。）を変化させて形成されたａ
−Si：Ｈ膜の膜中圧力変化を示している。図中のSiH
4（−○−）は、０．４Toorの雰囲気圧力下，ＲＦパワ
ー密度３０Ｗで、SiH4ガスをＨｅガスで１０％に希釈し
たガスの供給量を毎分５００ｃｃ（SiH4ガスの供給量を
毎分５０ｃｃ）にした時に、その内部の水素結合状態が
Si−Ｈ結合のみとなって最も優れた光導電特性を示すａ
−Si：Ｈ層が形成されることを示している。
一定（３０Ｗ）にし、Si2H6 ガスの供給量（ここではSi
2H6 ガスをＨｅガスで１０％に希釈したガスの１分間の
総流量で示しており、実際のSi2H6 ガスの流量は図の横
軸の値の１／１０となる。）を変化させて形成されたａ
−Si：Ｈ膜の膜中圧力変化を示している。図中のSiH
4（−○−）は、０．４Toorの雰囲気圧力下，ＲＦパワ
ー密度３０Ｗで、SiH4ガスをＨｅガスで１０％に希釈し
たガスの供給量を毎分５００ｃｃ（SiH4ガスの供給量を
毎分５０ｃｃ）にした時に、その内部の水素結合状態が
Si−Ｈ結合のみとなって最も優れた光導電特性を示すａ
−Si：Ｈ層が形成されることを示している。
一方、第３図(a)は、上記第１図におけるSi2H6 ガスの
供給量を変化させてａ−Si：Ｈ膜を形成した時の、各供
給量に応じて形成されたａ−Si：Ｈ膜間のSi−Ｈ結合と
Si−H2及び（Si−H2）ｎ結合の存在量の変化を示した図
であり、図中の２０００ｃｍ-1の特性線（−○−）がＳ
−Ｈ結合に相当する赤外吸収ピークで、２０９０ｃｍ-1
の特性線（−●−）がSi−H2及び（Si−H2）ｎ結合に相
当する赤外吸収ピークで、この図より、第１図において
Si2H6 ガスの供給量が増大するにつれて、Si2H6ガスの
分解効率が低下して、成長するａ−Si：Ｈ膜内における
Si−Ｈ結合が減少し、Si−H2及び（Si−H2）ｎ結合が増
えることがわかる。
供給量を変化させてａ−Si：Ｈ膜を形成した時の、各供
給量に応じて形成されたａ−Si：Ｈ膜間のSi−Ｈ結合と
Si−H2及び（Si−H2）ｎ結合の存在量の変化を示した図
であり、図中の２０００ｃｍ-1の特性線（−○−）がＳ
−Ｈ結合に相当する赤外吸収ピークで、２０９０ｃｍ-1
の特性線（−●−）がSi−H2及び（Si−H2）ｎ結合に相
当する赤外吸収ピークで、この図より、第１図において
Si2H6 ガスの供給量が増大するにつれて、Si2H6ガスの
分解効率が低下して、成長するａ−Si：Ｈ膜内における
Si−Ｈ結合が減少し、Si−H2及び（Si−H2）ｎ結合が増
えることがわかる。
また、第２図は前述したSiH4ガスのみ用いた時の成長膜
内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみになる成長条件と
同じ成長条件、即ち、ＲＦパワー密度３０Ｗで、原料ガ
スの供給量を毎分５０ｃｃにして、SiH4ガスとSi2H6ガ
スの混合ガスを原料ガスとして該混合ガス中のSi2H6 ガ
スのmol 比（Si2H6 ／SiH4＋Si2H6 ）を変化させてａ−
Si：Ｈ膜を形成した時の膜中の内部応力の変化と、上記
と同じ成長条件、即ち、ＲＦパワー密度３０Ｗで、原料
ガスの供給量を毎分５０ｃｃにした成長条件で、Si2H6
ガスを原料ガスとして成長させた，成長膜内部にSi−H2
あるいは（Si−H2）ｎ結合が多く生じた〜４×109dynes
/cm2程度の引張応力をもつ第１のａ−Si：Ｈ膜と、SiH4
ガスを原料ガスとして成長させた，成長膜内部の水素結
合状態をSi−Ｈ結合のみにした〜10×109dynes/cm2程度
の圧縮力を持つ第２のａ−Si：Ｈ膜とを交互に積層した
薄膜積層構造からなるａ−Si：Ｈ膜のこれらの膜の膜厚
を変化させた時の積層膜全体における内部応力の変化を
示したものである。この図より、ＲＦパワー密度３０Ｗ
で、原料ガスの供給量を毎分５０ｃｃにした成長条件
で、SiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを原料ガスとして
ａ−Si：Ｈ膜を形成する場合、Si2H6 ガスのmol 比を
２．５〜２０％にすると、得られる膜にかかる圧縮或い
は引っ張り応力の値は３×109dynes/cm2より小さくな
り、光劣化特性を軽減できることがわかる。また、ＲＦ
パワー密度３０Ｗで、原料ガスの供給量を毎分５０ｃｃ
にした成長条件で、それぞれSiH4ガスを原料ガスとして
形成した第１のａ−Si：Ｈ膜とSi2H6 ガスを原料ガスと
して形成した第２のａ−Si：Ｈ膜を積層した場合、これ
らの膜厚を５０〜２００Åの範囲にすると、積層膜全体
にかかる圧縮応力の値が４×109dynes/cm2より小さくな
って、光劣化特性を軽減できることがわかる。一方、第
３図(b)は、上記第２図におけるSi2H6 ガスのmol 比を
２．５〜２０％に変化させた時の、各々の形成されたａ
−Si：Ｈ膜間におけるSi−Ｈ結合とSi−H2及び（Si−
H2）ｎ結合の存在量の変化を示した図であり、図中の２
０００ｃｍ-1の特性線（−○−）がＳ−Ｈ結合に相当す
る赤外吸収ピークで、２０９０ｃｍ-1の特性線（−□
−）がSi−H2及び（Si−H2）ｎ結合に相当する赤外吸収
ピークで、この図は、Si2H6 ガスのmol 比を２．５〜２
０％に変化させると、Si2H6 ガスのmol 比が大きくなる
につれて、Si2H6 ガスの分解効率が低下することによ
り、成長するａ−Si：Ｈ膜内におけるSi−H2及び（Si−
H2）ｎ結合が増えるが、Si−Ｈ結合はさほど減少せず、
ａ−Si：Ｈ膜の応力が緩和され、良好な光導電特性が維
持できることを実証している。
内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみになる成長条件と
同じ成長条件、即ち、ＲＦパワー密度３０Ｗで、原料ガ
スの供給量を毎分５０ｃｃにして、SiH4ガスとSi2H6ガ
スの混合ガスを原料ガスとして該混合ガス中のSi2H6 ガ
スのmol 比（Si2H6 ／SiH4＋Si2H6 ）を変化させてａ−
Si：Ｈ膜を形成した時の膜中の内部応力の変化と、上記
と同じ成長条件、即ち、ＲＦパワー密度３０Ｗで、原料
ガスの供給量を毎分５０ｃｃにした成長条件で、Si2H6
ガスを原料ガスとして成長させた，成長膜内部にSi−H2
あるいは（Si−H2）ｎ結合が多く生じた〜４×109dynes
/cm2程度の引張応力をもつ第１のａ−Si：Ｈ膜と、SiH4
ガスを原料ガスとして成長させた，成長膜内部の水素結
合状態をSi−Ｈ結合のみにした〜10×109dynes/cm2程度
の圧縮力を持つ第２のａ−Si：Ｈ膜とを交互に積層した
薄膜積層構造からなるａ−Si：Ｈ膜のこれらの膜の膜厚
を変化させた時の積層膜全体における内部応力の変化を
示したものである。この図より、ＲＦパワー密度３０Ｗ
で、原料ガスの供給量を毎分５０ｃｃにした成長条件
で、SiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを原料ガスとして
ａ−Si：Ｈ膜を形成する場合、Si2H6 ガスのmol 比を
２．５〜２０％にすると、得られる膜にかかる圧縮或い
は引っ張り応力の値は３×109dynes/cm2より小さくな
り、光劣化特性を軽減できることがわかる。また、ＲＦ
パワー密度３０Ｗで、原料ガスの供給量を毎分５０ｃｃ
にした成長条件で、それぞれSiH4ガスを原料ガスとして
形成した第１のａ−Si：Ｈ膜とSi2H6 ガスを原料ガスと
して形成した第２のａ−Si：Ｈ膜を積層した場合、これ
らの膜厚を５０〜２００Åの範囲にすると、積層膜全体
にかかる圧縮応力の値が４×109dynes/cm2より小さくな
って、光劣化特性を軽減できることがわかる。一方、第
３図(b)は、上記第２図におけるSi2H6 ガスのmol 比を
２．５〜２０％に変化させた時の、各々の形成されたａ
−Si：Ｈ膜間におけるSi−Ｈ結合とSi−H2及び（Si−
H2）ｎ結合の存在量の変化を示した図であり、図中の２
０００ｃｍ-1の特性線（−○−）がＳ−Ｈ結合に相当す
る赤外吸収ピークで、２０９０ｃｍ-1の特性線（−□
−）がSi−H2及び（Si−H2）ｎ結合に相当する赤外吸収
ピークで、この図は、Si2H6 ガスのmol 比を２．５〜２
０％に変化させると、Si2H6 ガスのmol 比が大きくなる
につれて、Si2H6 ガスの分解効率が低下することによ
り、成長するａ−Si：Ｈ膜内におけるSi−H2及び（Si−
H2）ｎ結合が増えるが、Si−Ｈ結合はさほど減少せず、
ａ−Si：Ｈ膜の応力が緩和され、良好な光導電特性が維
持できることを実証している。
尚、以上の図に示したデータは、０．４Toorの雰囲気圧
力下でａ−Si：Ｈ膜を形成した時のデータであるが、雰
囲気圧力を一般的な０．１〜５Toor間で変化させた場合
も、その雰囲気圧力下において上記と同様の特性（傾
向）が得られる。
力下でａ−Si：Ｈ膜を形成した時のデータであるが、雰
囲気圧力を一般的な０．１〜５Toor間で変化させた場合
も、その雰囲気圧力下において上記と同様の特性（傾
向）が得られる。
以上のような本発明の原理により、次のようなアモルフ
ァスシリコン太陽電池を作成することができる。
ァスシリコン太陽電池を作成することができる。
（ｉ）SiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを原料ガスとし
て、該原料ガスを、SiH4ガスの分解によって形成される
アモルファスシリコン膜（ａ−Si：Ｈ層）中の水素結合
状態がSi−Ｈ結合のみとなる成長条件下（ＲＦパワー密
度と原料ガス流量）で、分解させることにより、その内
部にSiH4ガスの分解によるSi−Ｈ結合と、Si2H6 ガスの
分解によるSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合を混在せし
めた，アモルファスシリコン層を形成し、これを、ｉ型
アモルファスシリコン層として具備したアモルファスシ
リコン太陽電池を作成する。これにより、良好な光導電
特性が長期間劣化することがない、アモルファスシリコ
ン太陽電池を得ることができる。
て、該原料ガスを、SiH4ガスの分解によって形成される
アモルファスシリコン膜（ａ−Si：Ｈ層）中の水素結合
状態がSi−Ｈ結合のみとなる成長条件下（ＲＦパワー密
度と原料ガス流量）で、分解させることにより、その内
部にSiH4ガスの分解によるSi−Ｈ結合と、Si2H6 ガスの
分解によるSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合を混在せし
めた，アモルファスシリコン層を形成し、これを、ｉ型
アモルファスシリコン層として具備したアモルファスシ
リコン太陽電池を作成する。これにより、良好な光導電
特性が長期間劣化することがない、アモルファスシリコ
ン太陽電池を得ることができる。
尚、上記SiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを混合比は好
ましく２．５〜２０mol ／％にし、特に好ましくは１０
〜２０mol ／％にする。第２図から明らかのように、上
記混合ガスの混合比を２．５〜２０mol ／％にした場
合、上記ｉ型アモルファスシリコン層の圧縮または引っ
張り応力は、４×109dynes/cm2より小さくでき、また、
１０〜２０mol ／％にした場合は、上記ｉ型アモルファ
スシリコン層の圧縮または引っ張り応力を１．５×109d
ynes/cm2より小さくできるとともに、層内のSi−Ｈ結合
及びSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合の存在量が適度な
量となり、アモルファスシリコン太陽電池の信頼性をよ
り向上できる。
ましく２．５〜２０mol ／％にし、特に好ましくは１０
〜２０mol ／％にする。第２図から明らかのように、上
記混合ガスの混合比を２．５〜２０mol ／％にした場
合、上記ｉ型アモルファスシリコン層の圧縮または引っ
張り応力は、４×109dynes/cm2より小さくでき、また、
１０〜２０mol ／％にした場合は、上記ｉ型アモルファ
スシリコン層の圧縮または引っ張り応力を１．５×109d
ynes/cm2より小さくできるとともに、層内のSi−Ｈ結合
及びSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合の存在量が適度な
量となり、アモルファスシリコン太陽電池の信頼性をよ
り向上できる。
（ii）Si2H6 ガスを原料ガスとして、該原料ガスを、Si
H4ガスの分解によって形成されるアモルファスシリコン
膜（ａ−Si：Ｈ膜）中の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみ
となる成長条件下（ＲＦパワー密度と原料ガス流量）
で、分解させることにより、その内部にSi2H6 ガスの分
解によるSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合を形成せしめ
た，第１のｉ型アモルファスシリコン層を形成し、これ
と交互に、SiH4ガスを原料ガスとして、該原料ガスを上
記第１のアモルファスシリコン層の成長条件下（ＲＦパ
ワー密度と原料ガス流量）と同じ成長条件下でで、分解
させることにより、その内部の水素結合状態がSi−Ｈ結
合のみとなるように形成せしめた，第２のｉ型アモルフ
ァスシリコン層を形成し、この積層膜をｉ型アモルファ
スシリコン層として具備したアモルファスシリコン太陽
電池を作成する。これにより、良好な光導電特性が劣化
することがない、アモルファスシリコン太陽電池を得る
ことができる。
H4ガスの分解によって形成されるアモルファスシリコン
膜（ａ−Si：Ｈ膜）中の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみ
となる成長条件下（ＲＦパワー密度と原料ガス流量）
で、分解させることにより、その内部にSi2H6 ガスの分
解によるSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合を形成せしめ
た，第１のｉ型アモルファスシリコン層を形成し、これ
と交互に、SiH4ガスを原料ガスとして、該原料ガスを上
記第１のアモルファスシリコン層の成長条件下（ＲＦパ
ワー密度と原料ガス流量）と同じ成長条件下でで、分解
させることにより、その内部の水素結合状態がSi−Ｈ結
合のみとなるように形成せしめた，第２のｉ型アモルフ
ァスシリコン層を形成し、この積層膜をｉ型アモルファ
スシリコン層として具備したアモルファスシリコン太陽
電池を作成する。これにより、良好な光導電特性が劣化
することがない、アモルファスシリコン太陽電池を得る
ことができる。
尚、上記第１，第２のｉ型アモルファスシリコン層の層
厚は好ましくは５０〜２００Åとし、特に好ましくは５
０〜１５０Åとする。第２図から明らかのように、上記
層厚を５０〜２００Åにした場合、上記ｉ型アモルファ
スシリコン層の圧縮応力は４×109dynes/cm2より小さく
でき、５０〜１５０Åにした場合は、３×109dynes/cm2
より小さくでき、これらの場合に特にアモルファスシリ
コン太陽電池の信頼性をより向上することができる。
厚は好ましくは５０〜２００Åとし、特に好ましくは５
０〜１５０Åとする。第２図から明らかのように、上記
層厚を５０〜２００Åにした場合、上記ｉ型アモルファ
スシリコン層の圧縮応力は４×109dynes/cm2より小さく
でき、５０〜１５０Åにした場合は、３×109dynes/cm2
より小さくでき、これらの場合に特にアモルファスシリ
コン太陽電池の信頼性をより向上することができる。
以上のように、本発明によれば、アモルファスシリコン
層のｉ層を、その内部における水素結合状態が、Si−Ｈ
結合とSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合が適度に混在
し、該ｉ層全体の応力が緩和され、しかも、良好な光導
電特性を示すものにしたので、優れた光導電特性を長期
間維持することができるアモルファスシリコン層を得る
ことができ、信頼性の高いアモルファスシリコン太陽電
池を得ることができる効果がある。
層のｉ層を、その内部における水素結合状態が、Si−Ｈ
結合とSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合が適度に混在
し、該ｉ層全体の応力が緩和され、しかも、良好な光導
電特性を示すものにしたので、優れた光導電特性を長期
間維持することができるアモルファスシリコン層を得る
ことができ、信頼性の高いアモルファスシリコン太陽電
池を得ることができる効果がある。
更に、この発明によれば、アモルファスシリコン層のｉ
層を、その内部にSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合を多
く生じせしめた，若干光導電特性が悪く、膜全体の応力
が引っ張り応力となる第１のｉ層と、その内部の水素結
合状態がSi−Ｈ結合のみからなる，極めて優れた光導電
特性で，膜全体の応力が圧縮応力となる第２のｉ層とを
交合に積層して構成したので、優れた光導電特性を長期
間維持することができるアモルファスシリコン層を得る
ことができ、信頼性の高いアモルファスシリコン太陽電
池を得ることができる効果ある。
層を、その内部にSi−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合を多
く生じせしめた，若干光導電特性が悪く、膜全体の応力
が引っ張り応力となる第１のｉ層と、その内部の水素結
合状態がSi−Ｈ結合のみからなる，極めて優れた光導電
特性で，膜全体の応力が圧縮応力となる第２のｉ層とを
交合に積層して構成したので、優れた光導電特性を長期
間維持することができるアモルファスシリコン層を得る
ことができ、信頼性の高いアモルファスシリコン太陽電
池を得ることができる効果ある。
第１図ないし第３図は本発明の原理を説明するための図
で、第１図はSi2H6 ガス流量を変化させた時の成長する
ａ−Si：Ｈ膜における内部応力の変化を示す図、第２図
はSiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを原料ガスとして該
混合ガス中のSi2H6 ガスのmol 比（Si2H6 ／SiH4＋Si2H
6 ）を変化させてａ−Si：Ｈ膜を形成した時の膜中の内
部応力の変化，及び，Si2H6 ガスを用いてその内部にSi
−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合が多く生じるように形成
した，若干光導電特性が悪く、膜全体の応力が引っ張り
応力となる第１のａ−Si：Ｈ膜と、SiH4ガスを用いてそ
の内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみになるように形
成した，極めて優れた光導電特性で、膜全体の応力が圧
縮応力となる第２のａ−Si：Ｈ膜とを交互に積み重ね、
各層の厚みを変化させた時の膜中応力の変化を示す図、
第３図(a)(b)は各々第１図及び第２図で示したアモルフ
ァス膜の赤外吸収の測定結果を示す図である。
で、第１図はSi2H6 ガス流量を変化させた時の成長する
ａ−Si：Ｈ膜における内部応力の変化を示す図、第２図
はSiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを原料ガスとして該
混合ガス中のSi2H6 ガスのmol 比（Si2H6 ／SiH4＋Si2H
6 ）を変化させてａ−Si：Ｈ膜を形成した時の膜中の内
部応力の変化，及び，Si2H6 ガスを用いてその内部にSi
−H2あるいは（Si−H2）ｎ結合が多く生じるように形成
した，若干光導電特性が悪く、膜全体の応力が引っ張り
応力となる第１のａ−Si：Ｈ膜と、SiH4ガスを用いてそ
の内部の水素結合状態がSi−Ｈ結合のみになるように形
成した，極めて優れた光導電特性で、膜全体の応力が圧
縮応力となる第２のａ−Si：Ｈ膜とを交互に積み重ね、
各層の厚みを変化させた時の膜中応力の変化を示す図、
第３図(a)(b)は各々第１図及び第２図で示したアモルフ
ァス膜の赤外吸収の測定結果を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】アモルファスシリコン層（ａ−Si：Ｈ層）
をその発電領域とするアモルファスシリコン太陽電池を
製造する方法において、 上記アモルファスシリコン層におけるｉ層を、 SiH4ガスとSi2H6 ガスをSi2H6 ガスのモル比（Si2H6 ／
SiH4＋Si2H6）が2.5〜20mol ／％となるように混合した
混合ガスを原料ガスとして用い、 その際のＲＦパワーと原料ガス流量を、SiH4ガスを原料
ガスにしてプラズマＣＶＤ法によりその成長膜内部の水
素結合がSi−Ｈ結合のみになるようにａ−Si：Ｈ層を形
成する場合のそれと同じにして、 プラズマＣＶＤ法により堆積形成することを特徴とする
アモルファスシリコン太陽電池の製造方法。 - 【請求項２】アモルファスシリコン層（ａ−Si：Ｈ層）
をその発電領域とするアモルファスシリコン太陽電池を
製造する方法において、 上記アモルファスシリコン層におけるｉ層を、 SiH4ガスを原料として用い、プラズマＣＶＤ法により、
その成長膜内部に生ずる水素結合がSi−Ｈ結合のみにな
るようなＲＦパワーと原料ガス流量でもって第１のｉ型
のａ−Si：Ｈ層を堆積形成する第１の工程と、 Si2H6 ガスを原料ガスとして用い、その際のＲＦパワー
と原料ガス流量を、上記SiH4ガスを原料ガスにしてプラ
ズマＣＶＤ法によりその成長膜内部の水素結合がSi−Ｈ
結合のみになるように上記第１のｉ型ａ−Si：Ｈ層を堆
積形成する場合のそれと同じにして、プラズマＣＶＤ法
により第２のｉ型ａ−Si：Ｈ層を堆積形成する第２の工
程とを交互に行って、 形成することを特徴とするアモルファスシリコン太陽電
池の製造方法。 - 【請求項３】上記第１のｉ型ａ−Si：Ｈ層及び第２のｉ
型ａ−Si：Ｈ層を、それぞれ５０〜２００Åの層厚に形
成することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のア
モルファスシリコン太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60192525A JPH0634404B2 (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | アモルファスシリコン太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60192525A JPH0634404B2 (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | アモルファスシリコン太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6252976A JPS6252976A (ja) | 1987-03-07 |
| JPH0634404B2 true JPH0634404B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=16292733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60192525A Expired - Fee Related JPH0634404B2 (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | アモルファスシリコン太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634404B2 (ja) |
-
1985
- 1985-08-30 JP JP60192525A patent/JPH0634404B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6252976A (ja) | 1987-03-07 |
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