JPH07105517B2 - アモルファス太陽電池の製造方法 - Google Patents
アモルファス太陽電池の製造方法Info
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- JPH07105517B2 JPH07105517B2 JP1083281A JP8328189A JPH07105517B2 JP H07105517 B2 JPH07105517 B2 JP H07105517B2 JP 1083281 A JP1083281 A JP 1083281A JP 8328189 A JP8328189 A JP 8328189A JP H07105517 B2 JPH07105517 B2 JP H07105517B2
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- solar cell
- layer
- hydrogen
- amorphous solar
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高変換効率のアモルファス太陽電池の製造方
法に関するものである。
法に関するものである。
第２図（ａ）は従来の成膜方法によるアモルファスシリ
コンゲルマニウム（ａ−SiGe:H）膜成膜直後のSiとGeへ
の水素の結合状態を示す電子エネルギー損失分光（EEL
S）スペクトル図である。
コンゲルマニウム（ａ−SiGe:H）膜成膜直後のSiとGeへ
の水素の結合状態を示す電子エネルギー損失分光（EEL
S）スペクトル図である。
EELS（電子エネルギー損失分光）の原理、解釈等は例え
ばJ.A.シェーファー等フィジカル レヴュー（J.A.Scha
efer et.al:Phys.Rev.B33（1986）2999）に記載されて
いる。次に簡単に第２図（ａ）の解釈について説明す
る。
ばJ.A.シェーファー等フィジカル レヴュー（J.A.Scha
efer et.al:Phys.Rev.B33（1986）2999）に記載されて
いる。次に簡単に第２図（ａ）の解釈について説明す
る。
７はEELSスペクトルのストレッチングモード部分であ
り、８はGe・H1,2,3、９はSi・H1,2,3である。
り、８はGe・H1,2,3、９はSi・H1,2,3である。
このａ−SiGe:H膜は、従来のプラズマCVD装置で成膜さ
れたもので、組成比は、Siが１に対しGeが１である。第
２図（ａ）の７のEELSスペクトルを８と９のようにガウ
ス関数でピーク分離すると、表面の水素がSiに結合して
いるのか、Geに結合しているのかが分かる。第２図
（ａ）では８より９がかなり大きく、これによりSiとGe
が表面で同量あるにもかかわらず、水素はほとんどSiに
結合している。一方のGeの水素量が少ないことはGeにダ
ングリングボンド（dangling bond）が多く、良質膜が
得られないということである。
れたもので、組成比は、Siが１に対しGeが１である。第
２図（ａ）の７のEELSスペクトルを８と９のようにガウ
ス関数でピーク分離すると、表面の水素がSiに結合して
いるのか、Geに結合しているのかが分かる。第２図
（ａ）では８より９がかなり大きく、これによりSiとGe
が表面で同量あるにもかかわらず、水素はほとんどSiに
結合している。一方のGeの水素量が少ないことはGeにダ
ングリングボンド（dangling bond）が多く、良質膜が
得られないということである。
このように従来のａ−SiGe:H膜成膜直後の表面にはGeに
着いている水素が少なく、水素でターミネートされてい
ないGeの結合はダングリングボンドとなっていた。
着いている水素が少なく、水素でターミネートされてい
ないGeの結合はダングリングボンドとなっていた。
第１図はアモルファス太陽電池のデバイス構造を示す。
太陽光１が該デバイスに入射すると、透明電極２を通り
抜け、600〜700nmの波長の光は、ｐ層3a、ａ−Si:H（ア
モルファスシリコン）のｉ層3b、ｎ層3cで構成されたａ
−Si（アモルファスシリコン）セル３で吸収される。60
0〜700nmより長い波長の光は、ａ−Siセル３では吸収さ
れず、さらにｐ層4a、ａ−SiGe:Hのｉ層4b、ｎ層4cで構
成されたａ−SiGe（アモルファスシリコンゲルマニウ
ム）セル４で吸収される。光電変換された電気信号は透
明電極２と基板（導電性）５から取り出される。
太陽光１が該デバイスに入射すると、透明電極２を通り
抜け、600〜700nmの波長の光は、ｐ層3a、ａ−Si:H（ア
モルファスシリコン）のｉ層3b、ｎ層3cで構成されたａ
−Si（アモルファスシリコン）セル３で吸収される。60
0〜700nmより長い波長の光は、ａ−Siセル３では吸収さ
れず、さらにｐ層4a、ａ−SiGe:Hのｉ層4b、ｎ層4cで構
成されたａ−SiGe（アモルファスシリコンゲルマニウ
ム）セル４で吸収される。光電変換された電気信号は透
明電極２と基板（導電性）５から取り出される。
次いで従来の成膜方法について説明する。従来の成膜方
法は基板５にプラズマCVD法でｎ層（ｎ−type）4cを成
膜し、次いでａ−SiGe:H4bを成膜し、次いでｐ層（ｐ−
type）4aを成膜する。
法は基板５にプラズマCVD法でｎ層（ｎ−type）4cを成
膜し、次いでａ−SiGe:H4bを成膜し、次いでｐ層（ｐ−
type）4aを成膜する。
従来のアモルファス太陽電池の製造方法は以上のように
してａ−SiGe:H膜を成膜しているので、水素はGeに結合
し難く、良質膜を得ることはできなかった。
してａ−SiGe:H膜を成膜しているので、水素はGeに結合
し難く、良質膜を得ることはできなかった。
また、従来のａ−SiGe:H膜の成膜方法は順にｎ層、ｉ
層、ｐ層と成膜していたが、第２図（ａ）は、従来の成
膜方法では、4bと4aのp/i界面６の部分でGeに着いてい
る水素の量が少ないことを示している。第３図はp/i界
面６の部分を原子１個ずつに拡大した図である。p/i界
面でGeに付いている水素量が少ないことは第３図のダン
グリングボンド11がGeに発生することを示している。ダ
ングリングボンド11はバンドギャップ内に再結合中心を
作るため、デバイス特性を悪化させるなどの問題点があ
った。
層、ｐ層と成膜していたが、第２図（ａ）は、従来の成
膜方法では、4bと4aのp/i界面６の部分でGeに着いてい
る水素の量が少ないことを示している。第３図はp/i界
面６の部分を原子１個ずつに拡大した図である。p/i界
面でGeに付いている水素量が少ないことは第３図のダン
グリングボンド11がGeに発生することを示している。ダ
ングリングボンド11はバンドギャップ内に再結合中心を
作るため、デバイス特性を悪化させるなどの問題点があ
った。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ダングリングボンドをなくし、良質なａ−
SiGe:H膜を成膜できることによって、高効率なアモルフ
ァス太陽電池を製造することのできる方法を得ることを
目的とする。
れたもので、ダングリングボンドをなくし、良質なａ−
SiGe:H膜を成膜できることによって、高効率なアモルフ
ァス太陽電池を製造することのできる方法を得ることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 この発明は第１の発明に係るアモルファス太陽電池の製
造方法は、アモルファスシリコンゲルマニウム膜を構成
材料の１つとして使用しているアモルファス太陽電池の
製造方法において、アモルファスシリコンゲルマニウム
膜を断続的に成膜し、その成膜と成膜の間で、該膜表面
にArプラズマまたはAr+スパッタをかけるようにしたも
のである。
造方法は、アモルファスシリコンゲルマニウム膜を構成
材料の１つとして使用しているアモルファス太陽電池の
製造方法において、アモルファスシリコンゲルマニウム
膜を断続的に成膜し、その成膜と成膜の間で、該膜表面
にArプラズマまたはAr+スパッタをかけるようにしたも
のである。
また、この発明の第２の発明に係るアモルファス太陽電
池の製造方法は、アモルファスシリコンゲルマニウム膜
を構成材料の１つとして使用しているアモルファス太陽
電池の製造方法において、アモルファスシリコンゲルマ
ニウムからなる活性層を成膜した後、表面にArプラズマ
またはAr+スパッタをかけ、その後原子状水素の雰囲気
に露出させて水素を吸着させてダングリングボンドをタ
ーミネートし、続いてドーピング層を成膜するようにし
たものである。
池の製造方法は、アモルファスシリコンゲルマニウム膜
を構成材料の１つとして使用しているアモルファス太陽
電池の製造方法において、アモルファスシリコンゲルマ
ニウムからなる活性層を成膜した後、表面にArプラズマ
またはAr+スパッタをかけ、その後原子状水素の雰囲気
に露出させて水素を吸着させてダングリングボンドをタ
ーミネートし、続いてドーピング層を成膜するようにし
たものである。
この発明においては、上述のように構成したことによ
り、アモルファスシリコンゲルマニウム膜においてGeに
多くの水素を結合させることができ、良質のアモルファ
スシリコンゲルマニウム膜を成膜でき、高効率のアモル
ファス太陽電池が得られるアモルファス太陽電池の製造
方法となる。
り、アモルファスシリコンゲルマニウム膜においてGeに
多くの水素を結合させることができ、良質のアモルファ
スシリコンゲルマニウム膜を成膜でき、高効率のアモル
ファス太陽電池が得られるアモルファス太陽電池の製造
方法となる。
また、この発明においては、上述のように構成したこと
により、ゲルマニウムのダングリングボンドが水素でタ
ーミネートされ、ダングリングボンドの少ないp/i界面
ができ、p/i界面でのキャリアの再結合が少なくなり、
高光電変換効率のアモルファス太陽電池を作製できるア
モルファス太陽電池の製造方法となる。
により、ゲルマニウムのダングリングボンドが水素でタ
ーミネートされ、ダングリングボンドの少ないp/i界面
ができ、p/i界面でのキャリアの再結合が少なくなり、
高光電変換効率のアモルファス太陽電池を作製できるア
モルファス太陽電池の製造方法となる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第２図（ｂ）は本発明の第１の発明の一実施例の製造方
法によるａ−SiGe:HのEELSスペクトルを示し、図におい
て、７はEELSスペクトル、８はEELSスペクトル７をガウ
ス関数で分離した時のGeに結合している水素を表す。即
ちGe・Ｈ、Ge・H2、Ge・H3（略してGe・HX）であり、20
00cm-1付近にピークを持つ。同様にして、９はEELSスペ
クトル７をガウス関数で分離した時のSiに結合している
水素を表す。即ちSi・Ｈ、Si・H2、Si・H3（略してSi・
Hx）であり、2100cm-1にピークをもつ。
法によるａ−SiGe:HのEELSスペクトルを示し、図におい
て、７はEELSスペクトル、８はEELSスペクトル７をガウ
ス関数で分離した時のGeに結合している水素を表す。即
ちGe・Ｈ、Ge・H2、Ge・H3（略してGe・HX）であり、20
00cm-1付近にピークを持つ。同様にして、９はEELSスペ
クトル７をガウス関数で分離した時のSiに結合している
水素を表す。即ちSi・Ｈ、Si・H2、Si・H3（略してSi・
Hx）であり、2100cm-1にピークをもつ。
次にこのスペクトルについて説明する。７はSiとGeが同
量で混ざり合っているａ−SiGe:H膜のEELSスペクトルで
ある。第２図（ｂ）のスペクトルは第２図（ａ）の従来
のａ−SiGe:HをAr+スパッタし、その後原子状水素を吸
着させたもののEELSスペクトルである。８はGe・Hx、９
はSi・Hxである。これから８と９のピーク面積がほぼ等
しいため、水素はSiとGeに同量結合していることが分か
る。これによりａ−SiGe:H表面をArで処理したものは、
Geにも水素がよく結合し、良質膜が得られることがわか
る。従ってａ−SiGe:H膜を数Å（１〜２原子層）成膜
し、SiとGeがはじきとばされない程度にAr+スパッタ
し、また成膜するというサイクルを繰り返せば、良質膜
が得られることとなる。
量で混ざり合っているａ−SiGe:H膜のEELSスペクトルで
ある。第２図（ｂ）のスペクトルは第２図（ａ）の従来
のａ−SiGe:HをAr+スパッタし、その後原子状水素を吸
着させたもののEELSスペクトルである。８はGe・Hx、９
はSi・Hxである。これから８と９のピーク面積がほぼ等
しいため、水素はSiとGeに同量結合していることが分か
る。これによりａ−SiGe:H表面をArで処理したものは、
Geにも水素がよく結合し、良質膜が得られることがわか
る。従ってａ−SiGe:H膜を数Å（１〜２原子層）成膜
し、SiとGeがはじきとばされない程度にAr+スパッタ
し、また成膜するというサイクルを繰り返せば、良質膜
が得られることとなる。
なお、上記実施例ではａ−SiGe:H膜の成膜と成膜の間
に、Ar+スパッタを行う場合について説明したが、この
成膜と成膜の間に行う処理は、Ar+スパッタではなく高
周波によるArプラズマでもよく、全く同様の効果が得ら
れる。
に、Ar+スパッタを行う場合について説明したが、この
成膜と成膜の間に行う処理は、Ar+スパッタではなく高
周波によるArプラズマでもよく、全く同様の効果が得ら
れる。
次に本発明の第２の発明について説明する。
第１図は、上述のように、ａ−SiGe:Hを用いたアモルフ
ァス太陽電池の代表的な構成図であり、かつ本発明の第
２の発明の一実施例の構成図である。
ァス太陽電池の代表的な構成図であり、かつ本発明の第
２の発明の一実施例の構成図である。
太陽光１は、透明電極２を通過し、600〜700nmの波長の
光はｐ層3a、ａ−Si:Hのｉ層3b、ｎ層3cで構成された、
ａ−Siセル３で吸収される。ａ−Siセル３で吸収されな
かった600〜700nmより長い波長の光はｐ層4a,a−Si:Hの
ｉ層4b,n層4cで構成されたａ−SiGeセル４で吸収され
る。このようにａ−SiGeセルを用いた積層型アモルファ
ス太陽電池は広範囲の波長を有効利用するので、高変換
効率となる。
光はｐ層3a、ａ−Si:Hのｉ層3b、ｎ層3cで構成された、
ａ−Siセル３で吸収される。ａ−Siセル３で吸収されな
かった600〜700nmより長い波長の光はｐ層4a,a−Si:Hの
ｉ層4b,n層4cで構成されたａ−SiGeセル４で吸収され
る。このようにａ−SiGeセルを用いた積層型アモルファ
ス太陽電池は広範囲の波長を有効利用するので、高変換
効率となる。
本発明の第２の発明の一実施例の製造方法によるａ−Si
Ge:HのEELSスペクトルは上記第２図（ｂ）と同じであ
り、以下、本発明の第２の発明の実施例の成膜方法につ
いて説明する。
Ge:HのEELSスペクトルは上記第２図（ｂ）と同じであ
り、以下、本発明の第２の発明の実施例の成膜方法につ
いて説明する。
基板（例えばステンレス）５にプラズマCVD装置でｎ型
層4cを成膜する。続いてプラズマCVDでａ−SiGe:Hのｉ
層4bを成膜する。該ｉ層4bを成膜後、Ar+イオンやArプ
ラズマで表面を叩く。その後、タングステンフィラメン
ト加熱分解法または、マイクロ波分解法または水素プラ
ズマによって原子状水素を作製し、ｉ層4bの表面に露出
すると、SiにもGeにも水素が結合し、ダングリングボン
ド11がターミネートされる（12）。上記の処理を行った
後ｐ型層4aを成膜すれば、第４図のようにp/i界面６で
ダングリングボンドの少ないセルを成膜することができ
る。
層4cを成膜する。続いてプラズマCVDでａ−SiGe:Hのｉ
層4bを成膜する。該ｉ層4bを成膜後、Ar+イオンやArプ
ラズマで表面を叩く。その後、タングステンフィラメン
ト加熱分解法または、マイクロ波分解法または水素プラ
ズマによって原子状水素を作製し、ｉ層4bの表面に露出
すると、SiにもGeにも水素が結合し、ダングリングボン
ド11がターミネートされる（12）。上記の処理を行った
後ｐ型層4aを成膜すれば、第４図のようにp/i界面６で
ダングリングボンドの少ないセルを成膜することができ
る。
なお、上記実施例では、3a,4aをｐ層、3c,4cをｎ層とし
たが、逆にして3c,4cをｐ層、3a,4aをｎ層としてもよ
い。
たが、逆にして3c,4cをｐ層、3a,4aをｎ層としてもよ
い。
また、上記実施例では、導電性基板５上に成膜するタイ
プについて説明したが、これはガラス基板タイプのアモ
ルファス太陽電池であってもよい。
プについて説明したが、これはガラス基板タイプのアモ
ルファス太陽電池であってもよい。
また、上記実施例では、２層の積層型のセル3,4を有す
る場合について説明したが、ａ−SiGe:Hセル４一層だけ
の場合でもよい。
る場合について説明したが、ａ−SiGe:Hセル４一層だけ
の場合でもよい。
以上のように、この発明に係るアモルファス太陽電池の
製造方法によれば、アモルファスシリコンゲルマニウム
膜を構成材料の１つとして使用しているアモルファス太
陽電池の製造方法において、アモルファスシリコンゲル
マニウム膜を断続的に成膜し、その成膜と成膜の間で、
該膜表面にArプラズマまたはAr+スパッタをかけるよう
にしたので、アモルファスシリコンゲルマニウム膜にお
いてGeに多くの水素を結合させることができ、良質のア
モルファスシリコンゲルマニウム膜を成膜でき、高効率
のアモルファス太陽電池が得られるアモルファス太陽電
池の製造方法を実現できる効果がある。
製造方法によれば、アモルファスシリコンゲルマニウム
膜を構成材料の１つとして使用しているアモルファス太
陽電池の製造方法において、アモルファスシリコンゲル
マニウム膜を断続的に成膜し、その成膜と成膜の間で、
該膜表面にArプラズマまたはAr+スパッタをかけるよう
にしたので、アモルファスシリコンゲルマニウム膜にお
いてGeに多くの水素を結合させることができ、良質のア
モルファスシリコンゲルマニウム膜を成膜でき、高効率
のアモルファス太陽電池が得られるアモルファス太陽電
池の製造方法を実現できる効果がある。
また、この発明に係るアモルファス太陽電池の製造方法
によれば、アモルファスシリコンゲルマニウム膜を構成
材料の１つとして使用しているアモルファス太陽電池の
製造方法において、アモルファスシリコンゲルマニウム
からなる活性層を成膜した後、表面にArプラズマまたは
Ar+スパッタをかけ、その後原子状水素の雰囲気に露出
させて水素を吸着させてダングリングボンドをターミネ
ートし、続いてドーピング層を成膜するようにしたの
で、p/i界面でのキャリアの再結合が少なくなり、高光
電変換効率のアモルファス太陽電池を作製できるアモル
ファス太陽電池の製造方法を実現できる効果がある。
によれば、アモルファスシリコンゲルマニウム膜を構成
材料の１つとして使用しているアモルファス太陽電池の
製造方法において、アモルファスシリコンゲルマニウム
からなる活性層を成膜した後、表面にArプラズマまたは
Ar+スパッタをかけ、その後原子状水素の雰囲気に露出
させて水素を吸着させてダングリングボンドをターミネ
ートし、続いてドーピング層を成膜するようにしたの
で、p/i界面でのキャリアの再結合が少なくなり、高光
電変換効率のアモルファス太陽電池を作製できるアモル
ファス太陽電池の製造方法を実現できる効果がある。
第１図は従来および本発明の一実施例によるアモルファ
ス太陽電池の断面側面図、第２図（ａ）は従来のａ−Si
Ge:H膜表面のEELSスペクトル図、第２図（ｂ）はこの発
明の一実施例によるａ−SiGe:H膜表面のEELSスペクトル
図、第３図は従来のp/i界面のモデル図、第４図はこの
発明の一実施例によるp/i界面のモデル図である。 １は太陽光、２は透明電極、３はａ−Siセル、3aはｐ
層,3bはａ−SiGe:Hのｉ層,3cはｎ層、４はａ−Siセル、
4aはｐ層,4bはａ−SiGe:Hのｉ層,4cはｎ層、５は基板、
６はp/i界面、７はEELSスペクトル、８はGe・Hx、９はS
i・Hx、10は水素、11はダングリングボンド、12は水素
ターミネートされたボンドである。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
ス太陽電池の断面側面図、第２図（ａ）は従来のａ−Si
Ge:H膜表面のEELSスペクトル図、第２図（ｂ）はこの発
明の一実施例によるａ−SiGe:H膜表面のEELSスペクトル
図、第３図は従来のp/i界面のモデル図、第４図はこの
発明の一実施例によるp/i界面のモデル図である。 １は太陽光、２は透明電極、３はａ−Siセル、3aはｐ
層,3bはａ−SiGe:Hのｉ層,3cはｎ層、４はａ−Siセル、
4aはｐ層,4bはａ−SiGe:Hのｉ層,4cはｎ層、５は基板、
６はp/i界面、７はEELSスペクトル、８はGe・Hx、９はS
i・Hx、10は水素、11はダングリングボンド、12は水素
ターミネートされたボンドである。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】アモルファスシリコンゲルマニウム膜を構
成材料の１つとして使用しているアモルファス太陽電池
の製造方法において、 アモルファスシリコンゲルマニウム膜を断続的に成膜
し、その成膜と成膜の間で、該膜表面にArプラズマまた
はAr+スパッタをかけることを特徴とするアモルファス
太陽電池の製造方法。 - 【請求項２】アモルファスシリコンゲルマニウム膜を構
成材料の１つとして使用しているアモルファス太陽電池
の製造方法において、 アモルファスシリコンゲルマニウムからなる活性層を成
膜した後、表面にArプラズマまたはAr+スパッタをか
け、その後原子状水素の雰囲気に露出させて水素を吸着
させてダングリングボンドをターミネートし、続いてド
ーピング層を成膜することを特徴とするアモルファス太
陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083281A JPH07105517B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | アモルファス太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083281A JPH07105517B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | アモルファス太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02260666A JPH02260666A (ja) | 1990-10-23 |
| JPH07105517B2 true JPH07105517B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=13797988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1083281A Expired - Lifetime JPH07105517B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | アモルファス太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105517B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3119131B2 (ja) * | 1995-08-01 | 2000-12-18 | トヨタ自動車株式会社 | シリコン薄膜の製造方法及びこの方法を用いた太陽電池の製造方法 |
| JP3461819B2 (ja) * | 2001-06-14 | 2003-10-27 | 松下電器産業株式会社 | 半導体結晶膜の製造方法 |
| JP2004265889A (ja) | 2003-01-16 | 2004-09-24 | Tdk Corp | 光電変換素子、光電変換装置、及び鉄シリサイド膜 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6333874A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-13 | Central Glass Co Ltd | フツ素系シリコンゲルマニウム薄膜の製造法 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP1083281A patent/JPH07105517B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02260666A (ja) | 1990-10-23 |
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