JPH0744288B2 - 薄膜光電圧ソ−ラ−・セル - Google Patents

薄膜光電圧ソ−ラ−・セル

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JPH0744288B2
JPH0744288B2 JP61255981A JP25598186A JPH0744288B2 JP H0744288 B2 JPH0744288 B2 JP H0744288B2 JP 61255981 A JP61255981 A JP 61255981A JP 25598186 A JP25598186 A JP 25598186A JP H0744288 B2 JPH0744288 B2 JP H0744288B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ この発明は太陽光を電力に変換するための薄膜の光電圧
ソーラー・セルの技術分野に関する。
［背景技術］ 光電圧ソーラー・セルは太陽光を電気に変換する半導体
デバイスである。現在の利用技術は単結晶シリコン・セ
ル上に大きく依存している。このような光電圧ソーラー
・セルは通常の商業的な利用には高価過ることが明らか
となっている。このような高価格の主な理由は、単結晶
シリコンの経費、このような単結晶（又は大粒度多結
晶）シリコンをシートに形成するコスト及びスルー・プ
ットが高い連続的な製造処理が存在しないことにある。
薄膜ソーラー・セルを用いると、かなりコストの低減が
可能である。薄膜ソーラー・セルは低価格の基板上に半
導体の薄膜を堆積又は成長させることにより作られる。
これらの薄膜デバイスは、半導体の消費を80％以上節約
するように設計することができる。薄膜セルの設計仕様
はA.M.バーネット（Barnett）他により、「薄膜ソーラ
ー・セル：それらの電位についての統一化した分析」
（Thin Film Solar Cells:A Unified Analysis of Thei
r Potential）（IEEE電子デバイス学会報告、第ED−27
巻、第４号、1980年４月、第615頁〜第630頁）に示され
ている。
薄膜ソーラー・セルの開発は微視的かつ巨視的な欠陥
と、製造技術に関する問題とにより妨げられていた。薄
膜ソーラー・セルは通常、多結晶性のものである。これ
は、半導体層が小さな結晶からなることによる。結晶が
接合する個所には、粒子境界として当該の技術分野で知
られている結晶学的な欠陥が存在する。粒子境界はその
電気的及び化学的な特性を含め、全体的な結晶特性と異
なる特性を示す。粒子境界は開放回路電圧及びフィル
（fill）ファクターを損なうシャント及び短絡効果と、
短絡回路電流を損なう再結合と、信頼性及び安定性を損
なう相互拡散との原因になることが知られている。
多結晶半導体を用いた薄膜ソーラー・セルの開発が直面
している他の問題には、ピン・ホール、空胴及びクラッ
クのような微視的な欠陥の発生がある。ソーラー・セル
の半導体層にピン・ホールがあり、また前後の電気コン
タクトが接触すると、電気的な短絡が発生する。このよ
うな微視的な欠陥はパフォーマンス及び生産額をはなは
だしく限定するものである。
更に、他の問題として薄膜ソーラー・セルの製造があ
る。薄膜ソーラー・セルは、電気コンタクト手段を含
み、いくつかのソーラー・セル設計では光伝送及び反射
特性を最適化させた基板上に半導体層を連続的に成長さ
せることにより作られる。基板上に半導体の薄膜を効果
に成長させる方法は、基板における半導体の成長環境の
汚染と、基板と成長中の半導体との間の相互的な拡散及
び核化学的な反応と、成長中の基板の電気的及び光学的
な特性の劣化と、半導体層の格形成及び粒子の大きさの
制御不能と、粒子境界を原因とするシャント及び短絡と
により制限されていた。
光電圧技術においては先に述べた問題のいくつかに対す
る解決方法が知られている。A.M.バーネットに対して19
81年２月17日発行の米国特許第4,251,286号において説
明されている巨視的な欠陥は、絶縁物即ち適当な半導体
物質を選択的に形成しており、これが薄膜ソーラー・セ
ルの半導体層における微視的な欠陥を原因とした短絡及
びシャントを効果的に阻止している。
D.E.カールソン（Carlson）他は、「契約第EY−76−Ｃ
−03−1286に基づく期間1976年６月から1978年９月30日
に対する最終報告書、アモルファス・シリコン・ソーラ
ー・セル」（1978年10月第22頁〜第24頁）と題する米国
のエネルギー省報告第SA1286−８号において、電気的な
短絡は半導体膜の厚さに等しい、又はこれより厚い抵抗
膜を用いることにより除去することができることを述べ
ている。この報告書は、Ni−SiO2のような薄い背面サー
メット安定器を用いることにより、ピン・ホールにより
短絡の問題を軽減することを述べている。
粒子境界に関連する局部的な欠陥に対する解決方法に
は、C.O.ボズラー他に対して1980年４月８日に発行され
た米国特許第4,197,141号に説明されている粒子境界の
表面交差で絶縁物キャップを選択的に堆積することが含
まれている。しかし、この方法は半導体層内の粒子境界
の逆効果をなくしてはいない。G.W.ターナー（Turner）
他に対して1982年12月28日に発行された米国特許第4,36
6,338号は、ｐ型の粒子境界の隙間にｎ型補償ドーパン
トとしてスズを導入することによりｐ型のGaAsの粒子境
界を電気的にパッシベーション処理することを述べてい
る。しかし、ターナー他による粒子境界のパッシベーシ
ョン処理は効果があると証明されてはいない。
基板上に堆積されたソーラー・セルは、P.H.ファング
（Fang）に対して1975年10月28日に発行された米国特許
第3,914,856号に説明されている。米国特許第3,914,856
号は柔軟性のある基板上にアルミニウムの金属コンタク
ト電極を蒸着し、結晶シリコンの薄膜を堆積することを
説明している。
この特許によれば、シリコン結晶の成長のための核形成
と、シリコンの自動ドーピングとにアルミニウム基板を
使用している。このようなソーラー・セルは、薄膜ソー
ラー・セルの開発を妨げていた前述の欠点の全てを含ん
でいる。米国特許第3,914,856号も付加的なステップと
して金属電極の蒸着処理の前に基板に酸化ケイ素層を導
入するこを述べている。酸化ケイ素層は基板からの電気
的な絶縁と、基板材料と半導体との間の拡散の低減と、
成長シリコン膜用の基板との整合性の向上との３つの目
的に役立つものとして説明されている。
T.L.チュー（Chu）に対して1976年６月８日に発行され
た米国特許第3,961,997号は、シリカ、ホウケイ酸塩又
は燐化ケイ素の拡散障壁により被覆された鋼鉄基板上に
ドープしたシリコンの連続層を堆積することにより、多
結晶シリコン・ソーラー・セルを準備することを述べて
いる。
米国特許第3,914,856号及び第3,961,997号のソーラー・
セルに固有の問題は、シリカ、酸化ケイ素等の層が電気
的な絶縁体であるということにある。米国特許第3,914,
856号はこのようなソーラー・セルにおける電気コンタ
クト手段を説明していない。米国特許第3,961,997号は
受光するシリコンの最上面にあるデバイスのｎ及びｐ型
領域に抵抗性のコンタクトを配置することを説明してい
る。シリコンの前面上の電気的な両コンタクトを有する
薄膜ソーラー・セルは、コストが増加し、かつ許容でき
ないパフォーマンスの損失という欠点を有する。
基板上の薄膜半導体の成長に関連したこれらの問題のい
くつかは、A.M.バーネットのヨーロッパ特許出願第8230
6066.0号に対する1983年５月25日付のヨーロッパ特許庁
公報、第0 079 790号に説明されている治金的な障壁層
により、解決することができる。このヨーロッパ特許庁
公報は、炭化ケイ素又は酸化スズのような障壁層を説明
している。このような障壁層はいくつかの有用な機能、
即ち半導体成長中の汚染及び拡散を防止すること、基板
と半導体層との間の電気的な導通、及び光学的な反射を
強めて効率を高めることに役立つ。しかし、治金障壁は
巨視的な欠陥又は粒子境界のような微視的な欠陥に関連
した問題を解決しない。
本出願人は、薄膜ソーラー・セル用の基板を改良するこ
とにより、効率の高い低価格の薄膜ソーラー・セルの開
発に対する障害の克服が可能なことを確認した。従っ
て、この発明の目的は、絶縁体及び導電性の核形成サイ
ト（site）を有する新しい基板を含むソーラー・セルを
提供することにある。この発明の他の目的は新しい基板
の製造を含む薄膜ソーラー・セルを改良する方法を提供
することにある。
［発明の概要］ 薄膜ソーラー・セルは基板の上に形成された半導体層を
備えている。この基板は電気的な接点と、導電性の複数
の核形成サイトを含む絶縁体とを備えている。半導体層
を貫通する微視的な欠陥及び巨視的な欠陥は、基板の電
気コンタクトと、隣接する半導体との間に配置されてい
る絶縁体上で終結している。半導体層は絶縁層における
導電性の核形成サイトを介して基板の電気コンタクトと
導通している。絶縁層は半導体層の成長中に半導体層
と、その成長環境とが汚染するのを阻止している。核形
成サイトは電気的な抵抗と、粒子境界の損失とが最小と
なるように絶縁層に配置される。
薄膜ソーラー・セルは、基板材料に核形成サイトを選択
的に導入する処理と、半導体層を形成する処理と、かつ
半導体層の成長中に核形成サイトを活性化させる処理と
備えた処理により製造される。これに代わるものとし
て、この処理は絶縁材料に核形成サイトを選択的に導入
する処理と、基板の導電性面に核形成サイトを含む絶縁
体を加える処理と、次に半導体層を形成する処理とを備
えている。
［実施例の説明］ 第１図は薄膜ソーラー・セル10を示す。薄膜ソーラー・
セル10は基板100上に形成される。基板100は支持部材11
0及び連続的な導電層である第１の電気コンタクト105を
有する。基板100及び電気コンタクト105は鋼鉄又はアル
ミニウムのシートと同一の物質でよく、この場合は支持
部材110が薄膜ソーラー・セル10を動作させる電気コン
タクト手段となる。第１の半導体層130は電気コンタク
ト105による抵抗性のコンタクトである。第２の半導体
層140は半導体層130と逆の導電型のものであり、半導体
層130と半導体層140との間に整流接合135が形成されて
いる。第２の電気コンタクト150は半導体層140に対して
抵抗性コンタクトをなすものである。基板100が光に対
して不透明の場合は、グリッドの形式にある電気コンタ
クト150は本質的に透明とし、光が半導体層140を介して
薄膜ソーラー・セル10に進む。基板100が光に対して透
明の場合は、電気コンタクト150は不透明であってもよ
く、光は半導体層130を介して薄膜ソーラー・セル10に
進む。半導体層130及び140は均質接合のソーラー・セル
と同一の物質でよく、又は異質接合のソーラー・セルの
ように異なる物質でもよい。
半導体層130及び140が多結晶の薄膜のときは、粒子境界
160のような微視的な欠陥、及び半導体層130及び140を
介して伸延する巨視的な欠陥が発生する。ある粒子境界
160は低抵抗の電気的な通路である。電気コンタクト105
又は150のうち少なくとも一つが連続的なときは、粒子
境界に沿った電気的な流れを薄膜ソーラー・セル10につ
いて効果的にシャントさせることができる。これは開放
回路電圧及びフィル・ファクターを低下させる結果とな
る。更に、電気コンタクト105における半導体層130の核
形成サイトは本質的にランダムであり、半導体層130に
は再結合の中心として作用し、かつ薄膜ソーラー・セル
10の出力を低下させる恐れがある粒子境界が距離的に接
近して存在する。電気コンタクト150が電気コンタクト1
05に接触したときは、マクロ欠陥180が短絡回路を発生
させる。
第２図は薄膜ソーラー・セル20を示すものであり、この
発明により改良された基板200が含まれている。基板200
は支持部材210と、電気コンタクト層205と、絶縁体215
とを備えている。支持部材210が薄膜ソーラー・セル20
の電気コンタクト手段である場合には、電気コンタクト
層205は省略することができる。絶縁体215は導電性の核
形成サイト218を有する。この発明によれば、第１の半
導体層230の粒子が核形成サイト218から優先的に成長す
る。核形成サイト218間を分散させて間隔を置くように
したときは、バラついた核形成及び粒子の寸法の問題は
解決される。絶縁体215には、活性でないある数のサイ
ト（第２図には示していない。）が備えられている。活
性でない（不活性）サイトは本質的に絶縁性であるか、
又は活性サイトより誘電性がかなり低い。
複数の粒子は絶縁体215で終結する粒子境界260で会合す
る。従って、核形成位置218は各粒子の中央に近くに位
置し、粒子境界から離れて位置する。各粒子は核形成サ
イト218を介して電気コンタクト層205と電気的に導通し
ている。第２の半導体層240は、第１の半導体層230と逆
の導電型のものであり、半導体層230上に形成されて接
合235を生成する。
半導体層230及び240は、接合235が均質接合となるよう
にｎ型シリコン、又はｎ型及びｐ型ガリウムひ素でよ
い。半導体層230がガリウムひ素であり、半導体層240が
ガリウム・アルミニウムひ素又はガリウムひ素燐を逆に
ドープした合金であるときは、異質接合が形成される。
半導体層のうちの一つが硫化カドミウム又は硫化亜鉛カ
ドミウムのようなｎ型半導体であり、他の半導体層が硫
化銅、二セレン化銅インジウム又はテルル化カドミウム
のようなｐ型半導体であるときは、異質接合も形成され
る。これらの半導体を利用した均質接合及び異質接合の
ソーラー・セルは当該の技術分野では周知であり、これ
らを有する多結晶ソーラー・セルはこの発明が意図する
ものである。
第２の電気コンタクト250は例示的なソーラー・セルを
形作るように半導体層240と抵抗接触して配置されてい
る。当該技術分野で公知の反射防止被覆、導電性コンタ
クト手段及びカプセル封入（図示なし）を備えることも
できる。
薄膜ソーラー・セル20における粒子境界260は絶縁体215
で終結しているので、粒子境界のシャント及び短絡効果
は除去され、従ってこの発明により作られたソーラー・
セルの開放回路電圧及びフィル・ファクターは増加す
る。マクロ欠陥280は、半導体層230及び240を介して伸
延しているものであり、絶縁体215上で、又は本質的に
絶縁性の非活性な核形成サイト上で終結している。
支持部材210は導電性材料、合金、混合物、半金属、半
導体材料又は黒鉛でよい。薄いシート状の金属材料が好
ましい。電気コンタクト層205は、支持部材210の片面
に、又はその上に形成された金属、合金、混合物、強く
ドープされた半導体、導電性の酸化物、導電性のセラミ
ック等のような導電性材料に設けられ、光を反射するも
のが好ましい。
この発明の目的は、基板200の支持部材210が絶縁体であ
るときにも実現される。この実施例では、支持部材210
をポリマー、セラミック又はガラスとすることができ
る。電気コンタクト層205は金属、合金、混合物、導電
性のセラミック、強くドープされた半導体、又はシリコ
ン・カーバイド、酸化スズ若しくは酸化インジウムのよ
うな透明な導電材料である。絶縁体の支持材を用いたと
きは、支持部材210及び電気コンタクト層205には、ガラ
ス及び酸化スズがそれぞれ好ましい。
この発明によるソーラー・セルの効率は前述のヨーロッ
パ特許出願に示された拡散反射を得るように基板をテク
スチャー処理することにより、更に向上させることがで
きる。支持部材210はテクスチャーを付けた面を備えて
もよく、又はこれに代って電気コンタクト層205にテク
スチャーを付けてもよい。通常、支持部材210が金属材
料シートのときは、その表面にテクスチャーを付け、支
持部材210がガラスや、ポリマのような絶縁体のとき
は、テクスチャーを付けたコンタクト層が好ましい。金
属材料シートの表面にテクスチャーを付ける手段及びテ
クスチャーを付けた透明な導電酸化物を得る手段は、従
来技術で知られている。
絶縁体215は熱力学的に安定している絶縁体である。こ
の発明によれば、絶縁体215も基板と半導体層との間の
拡散及び化学的反応と、半導体層の形成中の成長環境の
汚染とを阻止する障壁として機能する。絶縁性のセラミ
ックと、シリカ、アルミナ及びアルミノケイ酸のような
無機酸化物からなるガラスと、同様にカーバイトと、窒
化物と、ホウ化物と、それらの混合物とは、この発明の
示すところに従って絶縁体215用に選択することができ
る。この発明の開示に従って選択されたポリマーのよう
な有機物質も絶縁体215として適している。
ソーラー・セルの効率を増加させるために、絶縁体215
は半導体層230及び240の禁止帯の幅に近いエネルギーに
対応する波長の光に対して、光学的に透明な特性も有す
るすることが好ましい。これらの特性は、絶縁体215が
シリコン、アルミニウム又はそれらの混合物の酸化物で
あるときに得られる。絶縁体215の厚さは、0.1〜100ミ
クロンである。
更に、絶縁体215が1/4波長の反射器として機能するよう
に、光学的に透明な絶縁体215の厚さは選択されること
が好ましい。絶縁体215の厚さは、1/4波長の反射器の条
件を満足するように選択されたときは、電気コンタクト
層205の表面からソーラー・セルの半導体層の戻光の反
射が増加し、ソーラー・セルの効率が向上する。絶縁体
215の厚さを選択するときに1/4波長の反射条件がなくて
も、絶縁体215が光学的に透明なために、電気コンタク
ト層205の表面から光が反射され、効率を増加させる機
能がある。この発明によれば、拡散反射させるためにテ
クスチャーを付けた面を有する絶縁体215を設けること
により、効率を更に増加することができる。テクスチャ
ーに基づく戻り表面反射及び拡散反射の増加により、効
率を向上させる利益及び条件は、前述のヨーロッパ特許
に説明されており、その説明はここでは引用によって関
連される。
導電性の核形成サイト218は絶縁体215の全体に分布して
いる。核形成サイト218は金属、半金属又は半導体材料
の導電性粒子を有する。シリコン又はゲルマニウムのよ
うな半導体材料が好ましい。半導体材料を有する核形成
サイト218は、必要とする導電性を得るために十分な不
純物濃度を有する。例えば、核形成サイト218がシリコ
ンのときは、必要な導電性を付与するドーパントとして
アルミニウムを関連させてもよい。
核形成サイト218は隣接する半導体層230である絶縁体21
5の表面と交差し、半導体層230の粒子と基板の電気コン
タクト層205との間を電気的に導通させている。核形成
サイト218の断面領域及び絶縁体215内の分布は、半導体
層230における粒子の大きさ及び半導体と基板との間に
電気的な抵抗が最適となるように選択される。
半導体層230における粒子の大きさは、核形成サイト218
間の距離により決定される。粒子の大きさとソーラー・
セルの電流出力との間の関係は、前述のA.M.バーネット
他によるIEEE電子デバイス学会報告と、ここでは引用に
より関連されたA.M.バーネット他による「鋼鉄基板上の
効率的な薄膜結晶シリコン・ソーラー・セルの設計と開
発」（第６回ヨーロッパ共同体光電圧太陽エネルギー会
議、D.ライデル（Reidel）、1985年、米国ボストン市、
第866頁〜第870頁）とに説明されている。
オームの法則に従って、核形成サイトの断面領域、核形
成サイト材のバルク抵抗、サイトと絶縁体の厚さとの間
の距離により電気抵抗が決定される。通常、サイトの抵
抗による電圧降下は、ソーラー・セルがその最大動作電
流を発生するときに、ソーラー・セルの最大値動作電圧
の２％以下でなければならない。各サイトは半導体層23
0における一粒子が発生する電流を収集するので、その
ままこの発明によりソーラー・セルを設計する対象とな
る。
この発明の一実施例において、薄膜ソーラー・セル20は
シリコン・ソーラー・セルである。基板200は鋼鉄のよ
うな鉄合金、又はアルミニウムのような非鉄合金材料で
よい。アルミニウム基板は重量で５％〜25％のシリコン
を含む必要がある。円滑なシートの形状にある共晶比が
87.4％のアルミニウム及び12.6％のシリコンのアルミニ
ウム及びシリコンは、基板に核形成サイトを導入してい
るこの発明の実施例にとって好ましい。
絶縁体215は、酸化物、例えば厚さが0.1〜100ミクロ
ン、アルミニウム又はシリコン単独又はその組合せの酸
化物でよい。化学式がAl2O3であり、厚さが0.1〜１ミク
ロンのアルミニウムは、アルミニウム：シリコン基板の
場合には好ましい。
核形成サイト218はシリコン又はゲルマニウムでよい。
核形成サイト218にはアルミニウムによりドープしたシ
リコンが好ましい。半導体層230は厚さが２〜50ミクロ
ン、好ましくは10ミクロンのｐ型シリコンであり、また
半導体層240は厚さ1.0ミクロン以下のｎ型シリコンであ
る。シリコンの半導体層230及び240における粒子の大き
さは、厚さで前述のバーネット他による米国特許公報に
記載されているものの少なくとも２倍でなければならな
い。
この発明によるGaAsソーラー・セルは半導体層230に対
してはｎ型のGaAsを用い、半導体層240に対してはｐ型
シリコンを用いる。ｐ型の粒子境界はｎ型の層に存在す
るシリコンの絶縁体215で終端している。個々の粒子は
それぞれ核形成サイト218を介して電気的に電気コンタ
クト層205と導通している。これらの核形成サイト218は
粒子の中心に向い、かつ粒子境界から離れて位置してい
る。薄膜ソーラー・セル20がこの発明によるGaAsソーラ
ー・セルのときは、シリコンの核形成サイトが好まし
い。各核形成サイトの抵抗値は0.1Ωより低く、その断
面は約７×10-8cm2であり、核形成サイト218は、平均距
離が約10ミクロンの距離によって厚さが0.1〜1.0ミクロ
ンのAl2O3絶縁体内に分布している。
この発明による他のGaAsソーラー・セルは、絶縁体215
とｎ型GaAsの半導体層230との間に配置されたｎ型のGaA
lAs障壁層を有する。薄膜光電圧ソーラー・セルにおけ
る障壁層の機能は前述の米国特許第4,251,286号に説明
されている。半導体層230及び障壁層を貫通している粒
子境界は絶縁体215で終端している。しかし、半導体層2
30を貫通し、かつｎ型のGaAlAs障壁層上で終端している
ｐ型の粒子境界は、n/p GaAs均質接合と並列に高電圧異
質接合を形成しているので、粒子境界の短絡も阻止して
いる。この発明によるGaAsを用いたソーラー・セルも表
面再結合を低減し、かつソーラー・セルの効率を向上さ
せるために、ｐ型GaAsの半導体層240上のｐ型GaALAsの
ウインドウ層を備えている。GaP又は傾斜GaAsPは、ここ
ではその開示が引用により関連されるA.M.バーネットの
1984年４月30日米国特許出願、第605,791号に説明され
ているように、ウインドウ層に対して用いられる。この
発明によるGaAsソーラー・セルが「Ｐ上のＮ」型である
ときは（ただし、半導体層230がｐ型であり、また半導
体層240がｎ型である。）、ｐ型の粒子境界はウインド
ウ層で終端している。
この発明の本質的な特徴は絶縁体と、導電性の核形成サ
イトとを有する基板を備えることである。この発明の広
範な実施例は第３図に示されており、これにはステップ
30及び各ステップ終了における基板の断面図300が示さ
れている。ステップ32を開始すると、核形成サイト318
の材料は基板材料310に導入され、核形成サイト318を含
む基板が形成されて中間基板320が形成される。随意の
ステップ34は基板を選択的にエッチングし、核形成サイ
ト318を露出させて中間の基板340を得る。随意のステッ
プ34は当該分野で知られているように、金属を化学的に
エッチングすることにより、達成することができる。例
えば、塩酸がシリコンを大きくエッチングすることな
く、アルミニウムをエッチングする。ステップ36は酸化
により絶縁体を形成して酸化物362及び364を得て、基板
材料310及び核形成サイト318をそれぞれ覆い、中間の基
板360を得る。ステップ38は酸化物364を選択的に除去す
ることにより核形成サイト318を活性化し、基板380の表
面に核形成サイト318を露出することにより、複数の半
導体層を形成する。核形成サイト318の活性化は、複数
の半導体層を形成する前に、独立したステップで行なう
ことができる。サイトを活性化する方法には化学的なエ
ッチング、プラズマ・エッチング及びハロゲンを含むガ
スを用いた気相エッチングがある。活性化は、例えば半
導体層が成長する初期段階で行なうことができる。例え
ば、複数の半導体相の成長が好適とする溶相成長法によ
るときは、溶液成長に対して選択的し、付加した少量の
化学的な還元剤は、酸化物を化学的に低減させて核形成
サイトを覆うが、絶縁体を侵すことはない。還元剤は熱
力学に基づいて選択的されることが好ましい。例えば、
還元剤とサイト酸化物との間の反応による自由エネルギ
ーの変化は、負でなければならなず、一方、還元剤と絶
縁体との間の反応の自由エネルギー変化は正でなければ
ならない。形成物の標準的なエンタルピーの表示値はこ
の発明の開示により還元剤の選択に有用である。しか
し、熱力学的なデータが得られないとき、又は核形成サ
イトを活性化処理が酸化物の低減以外に化学的な反応を
含むときは、実験は核形成サイトの活性化に効果のある
薬剤を選択するために必要な情報が得られる。
この発明による第３図の方法の実施例は、アルミニウム
及びシリコンの混合物を準備すること、前記混合物を溶
解すること、及びシリコン結晶がアルミニウムに拡散し
ている混合物のインゴットを鋳造することを含む。シリ
コンの結晶はこの発明の核形成サイトに対する前駆物質
として機能する。５％〜25％のシリコンを含むアルミニ
ウムを用いることができる。577℃の融点を有するアル
ミニウム−シリコン共晶と、12.6％のシリコン及び87.4
％のアルミニウムの混合物とは、シリコン結晶の大きさ
のバラツキを小さくするため、かつ形状に好ましい機械
的な特性を与えるために好ましい。次に、インゴット
は、例えば圧延により基板として理容するのに適した構
造に形成されて薄いシートが形成される。この発明の示
すところにより必要とするシリコン・サイトの導電性
は、アルミニウムのドーピング効果により得られる。
次に、基板は２〜20分間、200〜400℃の温度で酸素にさ
らされ、基板の上にAl2O3絶縁体を形成し、熱酸化によ
りサイトの上にSiO2を形成する。この酸化は、この発明
の示すところにより絶縁体の厚さ得るために十分となる
ところまで行なう。これに代って、酸化は電解陽極処理
により、又は酸素を含むプラズマにさらすことにより達
成することもできる。300℃の温度で、10分間、乾燥し
た酸素においての熱酸化が好ましいものである。
シリコン半導体層は前述のヨーロッパ特許出願において
説明された溶相成長法により堆積されるのが好ましく、
この場合はシリコンを温度勾配の存在において溶融スズ
の飽和溶液から堆積する。この発明の選択的した還元剤
の場合は、１％のアルミニウムが成長溶液に加えられ
る。マグネシウムも還元剤として用いるものであっても
よい。基板とアルミニウムを含む溶融スズとの間のコン
タクトは、SiO2を選択的に除去することにより、核形成
サイトを露出させ、かつ活性化させる。従って、核形成
サイトを活性化すると、シリコンの結晶は成長してこの
発明のソーラー・セルの半導体層を形成する。
この発明による好ましい液相成長方法は当該の技術分野
において知られている種々の溶媒を用いて実施すること
ができる。ここで参照文献により関連されるD.カス（Ka
ss）他は、「シリコンの液相エピタキシャル：可能性及
び展望」（Liquid Phase Epitaxy of Silicon:Potentia
lities and Prospects）（フィジカ（Physica）、第129
B巻、第161頁〜第165頁（1985））と題する出版物にお
いて、Ga、In、Sn、Bi及び又はそれらの合金とと共に、
Ｐ、Asのようなドーパントを用いることを説明してい
る。鉛又はゲルマニウムのような他の溶媒と、Sb、In、
Al又はGaのような他のドーパントとを複数の半導体層の
成長のために用いてもよい。
この発明により、複数の導体層を形成してソーラー・セ
ルを作る他の方法は、化学的な蒸着、プラズマ利用の化
学的な蒸着、真空蒸着、スパッタリング、電気溶着、及
びスプレー熱分解が含まれ、これらは全て薄膜半導体及
び光電圧の技術分野で周知である。半導体層は粒子を大
きくするために再結晶化されてもよい。
この発明によるGaAsを用いたソーラー・セルは第３図の
方法を用いて作ることもでき、この場合はアルミニウム
−シリコン基板はシリコン・サイトを含む酸化アルミニ
ウムの絶縁体を有する。溶融Gaの飽和溶液からGaAs半導
体層を成長させたときは、核形成サイトの活性化は１％
のアルミニウムを含む溶融ガリウムとの接触により起こ
る。
この発明によりソーラー・セルを製造する第２の方法
は、絶縁材料に核形成サイト材料を選択的に導入し、基
板材料の電気的なコンタクト層上にサイト材料を含む絶
縁体を付加し、その核形成サイトを活性化し、その上に
半導体層を形成する。例えば導入したサイトを含む絶縁
体を準備して、厚膜ハイブリッド回路の方法により付加
することもできる。Al2O3、SiO2の固体粒子、及びこの
発明の示すところにより選択した他の酸化物を単独又は
組合せて用い、絶縁材料を形成するようにしてもよい。
サイト材料に対しては、シリコン又はゲルマニウム、又
はシリコン又はゲルマニウムの酸化物のような前駆物質
を用いることもできる。絶縁材料及びサイト材料は、ア
ミル・アセテートのような液基剤、及び薄膜技術分野に
おいて知られている他の薬剤により全体的に混合され、
懸濁液即ちペーストを形成する。ペーストはスクリーン
印刷、ドクター・ブレード、ロラー塗装、スプレー等の
技術を用いて基板に付着される。被覆した基板を乾燥
し、加熱することにより、サイトを含む絶縁体の濃厚な
接着層が基板上に形成される。加熱ステップにおいて、
又は複数の半導体層の成長中に複数の核形成サイトと基
板の導体面との間が電気的に連続するようになる。この
発明による核形成サイトの活性化及び半導体の成長は以
上で説明した通りである。
複数のサイトを含む絶縁体は、プラズマ又は火炎溶射、
スパッタリング、真空蒸着、化学的な蒸着、及び堆積複
合材料や、サーメットの技術分野で周知のもの等の方法
により、基板に適用することができる。
既に複数のサイトを含む絶縁体を付加する方法は、この
発明によりステンレス・スチール又はガラス基板上にソ
ーラー・セルを作るときに特に適している。例えば、ク
ロム鋼のシート（合金27）はアミル・アセテート液体基
剤に複数の核形成サイトを混合し、噴霧し、かつ複合ガ
ラスの軟化点近くで加熱することにより、前記核形成サ
イトを含むシリカ・アルミナ・ガラス絶縁体により得ら
れる。これらの核形成サイトは、スズ又は他の適当な溶
媒に１％のアルミニウムを加えたときに、液相成長法に
よる半導体層の成長中に活性化される。鋼鉄の代りにガ
ラスを用いたときは、複数の核形成サイトを含む絶縁体
を付加する前に、酸化スズのように、透明な導電性の被
覆を加える。
基板上に形成された薄膜半導体材料からなる電子デイバ
ス及び光電子デイバスもこの発明の適用が期待される。
例えば、導電性の核形成サイトを含む絶縁体上に半導体
層を形成することにより、改良した発行ダイオード、光
検出器、薄膜トランジスタ等を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術において知られている薄膜ソーラー・
セルにおける巨視的及び微視的な欠陥を一定ではなく拡
大した断面図、第２図はこの発明による基板を有する薄
膜ソーラー・セルを一定ではなく拡大した断面図、第３
図は基板を作るステップを示すと共に、この発明による
基板を一定ではなく拡大して示す断面を含む図である。 100,200,340,360……基板、 105,150,250……電気コンタクト、 130,140,230,240……半導体層、 215,280……絶縁体、 362,364……酸化物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アレクサンダー ピー ダビドソン イギリス国，ワーウィックシャー，シップ ストン−オン−スタウア，ウィックフォー ド，ウッド ファーム ハウス（番地な し) (72)発明者 ジェフリー ダブリュ エディントン イギリス国，オーエックス２ ７アールユ ー，ノース オックスフォード，アップラ ンズ パーク ロード ３番地

Claims (88)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板と、第１の電気コンタクトと、少なく
    とも一つの光電圧接合を含む少なくとも一つの半導体層
    と、第２の電気的なコンタクトとをその構成要素として
    有する薄膜光電圧ソーラー・セルにおいて、前記第１の
    電気コンタクトと少なくとも一つの前記半導体層との間
    に配置された複数の導電性の核形成サイトを含む絶縁体
    を備え、巨視的な欠陥及び極微的な欠陥を有する前記半
    導体層の粒子境界は前記絶縁体の上で終端し、前記核形
    成サイトは前記第１の電気コンタクトと前記半導体層と
    の間を電気的に導通させることを特徴とする薄膜光電圧
    ソーラー・セル。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルにおいて、前記絶縁体はセラミック又はガ
    ラス材料であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・
    セル。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルにおいて、前記絶縁体は無機酸化物、カー
    バイド、窒化物、ホウカ化物及びそれらの混合物からな
    るグルームから選択されることを特徴とする薄膜光電圧
    ソーラー・セル。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルにおいて、前記絶縁体は酸化アルミニウム
    と酸化ケイ素の混合物であることを特徴とする薄膜光電
    圧ソーラー・セル。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第３項記載の薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルにおいて、前記絶縁体は酸化アルミニウム
    であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルにおいて、前記絶縁体は厚さが0.1から100
    ミクロンであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・
    セル。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルにおいて、前記核形成サイト材は金属、半
    金属及び半導体からなるグループから選択されることを
    特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第７項記載の薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルにおいて、前記核形成サイト材はゲルマニ
    ウムであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セ
    ル。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第７項記載の薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルにおいて、前記核形成サイト材はシリコン
    であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  10. 【請求項１０】特許請求の範囲第９項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記核形成サイト材は0.1Ω/
    cmより低い抵抗値を有し、強くドープされたシリコンで
    あることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  11. 【請求項１１】特許請求の範囲第10項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記核形成サイト材はアルミ
    ニウムによりドープされたシリコンであることを特徴と
    する薄膜光電圧ソーラー・セル。
  12. 【請求項１２】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、少なくとも一つの前記半導体
    層は多結晶であり、かつ前記絶縁体内のサイトの大きさ
    及びその分布は前記半導体層における格子の大きさ及び
    前記薄膜光電圧ソーラー・セル内の電気的な抵抗値を最
    適化するように選択されていることを特徴とする薄膜光
    電圧ソーラー・セル。
  13. 【請求項１３】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記基板は金属、半金属、合
    金級の半導体、セラミック、ガラス、及びポリマーから
    なるグループから選択されていることを特徴とする薄膜
    光電圧ソーラー・セル。
  14. 【請求項１４】特許請求の範囲第13項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記基板はシート状の金属で
    あることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  15. 【請求項１５】特許請求の範囲第14項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記基板は鉄合金であること
    を特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  16. 【請求項１６】特許請求の範囲第13項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記基板はガラスであること
    を特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  17. 【請求項１７】特許請求の範囲第16項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記第１の電気コンタクトは
    シリコン・カーバイド、酸化スズ、酸化インジウム及び
    それらの混合物からなるグループから選択された透明な
    導体であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セ
    ル。
  18. 【請求項１８】特許請求の範囲第17項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記第１の電気コンタクトは
    酸化スズであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・
    セル。
  19. 【請求項１９】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記絶縁体は光学的に透明で
    あることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  20. 【請求項２０】特許請求の範囲第19項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記第１の電気コンタクトは
    光を反射することを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セ
    ル。
  21. 【請求項２１】特許請求の範囲第19項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記絶縁体の厚さは1/4波長
    反射器として機能するように選択されていることを特徴
    とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  22. 【請求項２２】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記絶縁体は光を拡散反射を
    するようにテクスチャーを付けていることを特徴とする
    薄膜光電圧ソーラー・セル。
  23. 【請求項２３】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記第１の電気コンタクトは
    光を拡散反射をするようにテクスチャーを付けているこ
    とを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  24. 【請求項２４】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記薄膜光電圧ソーラー・セ
    ルはシリコン半導体を逆にドープした複数の領域と、前
    記領域間の均質接合とを有するシリコン・ソーラー・セ
    ルであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  25. 【請求項２５】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記薄膜光電圧ソーラー・セ
    ルはガリウムひ素半導体を逆にドープした複数の領域
    と、前記領域間の均質接合とを有するガリウムひ素ソー
    ラー・セルであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー
    ・セル。
  26. 【請求項２６】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記半導体はガリウムひ素及
    びガリウム・アルミニウムひ素を逆にドープした複数の
    層と、前記層間の均質接合とを有する薄膜光電圧ソーラ
    ー・セル。
  27. 【請求項２７】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記半導体はガリウムひ素及
    びガリウム燐を逆にドープした複数の層と、前記層間の
    均質接合とを有することを特徴とする薄膜光電圧ソーラ
    ー・セル。
  28. 【請求項２８】特許請求の範囲第１項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記半導体はｎ型の硫化カド
    ミウムと、テルル化カドミウム、二セレン化銅インジウ
    ム及び硫化銅からなるグループから選択されたｐ型の半
    導体とを含むことを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セ
    ル。
  29. 【請求項２９】薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法に
    おいて、 （ａ）導電性の表面を有する基板を得るステップと、 （ｂ）選択し、かつその内部に拡散された核形成サイト
    材と共に、選択した電気的な絶縁物を準備するステップ
    と、 （ｃ）前記基板の導電性の表面上に絶縁物を付加するス
    テップと、 （ｄ）サイト材を活性化するステップと、 （ｅ）活性化されたサイトを有する前記絶縁物上に半導
    体層を形成し、巨視的欠陥及び極微的欠陥を有する半導
    体層の粒子境界を前記絶縁物の上で終端させるステップ
    と、 （ｆ）前記基板の導電性の表面と、前記基板の反対側の
    前記半導体層の表面とに電気コンタクト手段を付加する
    ステップとを 有することを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製
    造方法。
  30. 【請求項３０】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記基板は金属シ
    ート、金属箔、ポリマー・フィルム、セラミック及びガ
    ラスから選択されることを特徴とする薄膜光電圧ソーラ
    ー・セルの製造方法。
  31. 【請求項３１】特許請求の範囲第30項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記基板は鉄合金
    であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製
    造方法。
  32. 【請求項３２】特許請求の範囲第30項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記基板はガラス
    であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製
    造方法。
  33. 【請求項３３】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記導電性表面は
    金属膜であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セ
    ルの製造方法。
  34. 【請求項３４】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記導電性の表面
    はシリコン・カーバイド、酸化スズ、酸化インジウム及
    びそれらの混合物から選択されることを特徴とする薄膜
    光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  35. 【請求項３５】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記基板はガラス
    であり、前記導電性の表面は酸化スズの被覆であること
    を特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  36. 【請求項３６】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記絶縁材は無機
    酸化物、窒化物、カーバイド、ホウ化物又はそれらの混
    合物であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル
    の製造方法。
  37. 【請求項３７】特許請求の範囲第36項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記絶縁材は酸化
    アルミニウムであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラ
    ー・セルの製造方法。
  38. 【請求項３８】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記サイト材はシ
    リコン、ゲルマニウム、シリコン化合物又はゲルマニウ
    ム化合物からなることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー
    ・セルの製造方法。
  39. 【請求項３９】特許請求の範囲第38項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記サイト材は酸
    化ケイ素であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・
    セルの製造方法。
  40. 【請求項４０】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、サイト材を含む電
    気的な前記絶縁材を準備する前記ステップはペーストを
    形成するように絶縁材の固体粒子と、サイト材とを液体
    基剤により混合する処理を含むことを特徴とする薄膜光
    電圧ソーラー・セルの製造方法。
  41. 【請求項４１】特許請求の範囲第40項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記絶縁材を付加
    する前記ステップはスクリーン印刷であることを特徴と
    する薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  42. 【請求項４２】特許請求の範囲第41項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、絶縁材を付加する
    前記ステップは密な接着剤の被膜を形成するように乾燥
    し、かつ加熱する処理を後続させていることを特徴とす
    る薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  43. 【請求項４３】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、半導体層を形成す
    る前記ステップは液相成長法の処理であることを特徴と
    する薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  44. 【請求項４４】特許請求の範囲第43項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、サイト材を活性化
    する前記ステップは半導体層を形成する前記ステップ中
    に生起することを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル
    の製造方法。
  45. 【請求項４５】特許請求の範囲第44項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、サイト材を活性化
    する前記ステップは前記液相成長法の溶媒に対して選択
    した化学的な還元剤を加えることにより実行されること
    を特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  46. 【請求項４６】特許請求の範囲第45項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記半導体層はシ
    リコンであり、前記液相成長法の溶媒はスズ、ガリウ
    ム、ビスマス、インジウム、鉛、ゲルマニウム及びそれ
    らの合金であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・
    セルの製造方法。
  47. 【請求項４７】特許請求の範囲第46項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、選択した前記還元
    剤はアルミニウムであることを特徴とする薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルの製造方法。
  48. 【請求項４８】特許請求の範囲第47項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記基板は鋼鉄シ
    ートであり、拡散したサイト材により絶縁材を準備する
    前記ステップは酸化アルミニウムの固体粒子及び酸化ケ
    イ素をアミル・アセテートと混合してペーストを形成
    し、かつ前記絶縁材を付加する前記ステップは乾燥及び
    加熱処理を従属させたスクリーン印刷であることを特徴
    とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  49. 【請求項４９】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、複数の前記半導体
    層は周期表の第III属及び第Ｖ属から選択された複数の
    化合物半導体であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラ
    ー・セルの製造方法。
  50. 【請求項５０】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、複数の前記半導体
    層はガリウムひ素を逆にドープした層であることを特徴
    とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  51. 【請求項５１】特許請求の範囲第49項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、サイト材を活性化
    し、半導体層を形成する前記ステップは還元剤としてア
    ルミニウムを含む溶融ガリウムから液相成長法により実
    行されることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの
    製造方法。
  52. 【請求項５２】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、導電性の表面を得
    る前記ステップは前記基板の表面をテクスチャーを付
    け、光を拡散反射させるようにする処理を含むことを特
    徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  53. 【請求項５３】特許請求の範囲第29項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記絶縁材化合物
    を付加する前記ステップは光の反射を強める予め選択し
    た厚さに前記絶縁材化合物を付加する処理を含むことを
    特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  54. 【請求項５４】特許請求の範囲第53項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、予め選択した前記
    厚さは1/4波長反射器の条件を満足することを特徴とす
    る薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  55. 【請求項５５】薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法に
    おいて、 （ａ）選択した拡散の核形成サイト材により選択した金
    属材から基板を形成するステップと、 （ｂ）前記基板の少なくとも一つの表面上に、選択した
    金属の化合物を有する電気的な絶縁性酸化物を形成する
    ステップと、 （ｃ）前記核形成サイト材を活性化して導電性のサイト
    を形成するステップと、 （ｄ）活性化されたサイトを有する前記絶縁物上に半導
    体層を形成し、巨視的欠陥及び極微的欠陥を有する半導
    体層の粒子境界を前記絶縁物の上で終端させるステップ
    と、 （ｅ）前記基板及び複数の前記半導体層のうちの一つに
    電気コンタクトを付加するステップとを 有することを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製
    造方法。
  56. 【請求項５６】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記絶縁材は酸化
    アルミニウムであり、前記導電性の核形成サイトはシリ
    コンであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル
    の製造方法。
  57. 【請求項５７】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記基板を形成す
    るステップは87.4重量パーセントのアルミニウム及び1
    2.6重量パーセントのシリコン化合物を有するアルミニ
    ウム・シリコン共晶混合物を準備し、前記アルミニウム
    ・シリコン共晶混合物を577℃の共晶点より高い温度で
    溶融し、溶融した前記アルミニウム・シリコン共晶混合
    物を急速に冷却して拡散した結晶シリコンを含むインゴ
    ットを形成し、かつ前記インゴットを成型して薄膜シー
    トを形成する処理であることを特徴とする薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルの製造方法。
  58. 【請求項５８】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記絶縁性酸化物
    を形成する前記ステップは熱酸化、電解陽極酸化又はプ
    ラズマ酸化から選択された処理であることを特徴とする
    薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  59. 【請求項５９】特許請求の範囲第58項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記絶縁性酸化物
    を形成するステップは200℃から400℃の温度で２分から
    20分間、酸素にさらす熱的な酸化処理であることを特徴
    とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  60. 【請求項６０】特許請求の範囲第59項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記絶縁性酸化物
    を形成するステップは、300℃の温度で10分間、乾燥し
    た酸素にさらす処理であることを特徴とする薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法。
  61. 【請求項６１】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記半導体層を形
    成するステップは液相成長法の処理であることを特徴と
    する薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  62. 【請求項６２】特許請求の範囲第61項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記サイト材を活
    性化するステップは前記半導体層を形成するステップ内
    に設けられることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セ
    ルの製造方法。
  63. 【請求項６３】特許請求の範囲第62項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記サイト材を活
    性化するステップは選択した化学的な還元剤を液相成長
    法の溶媒に加えることにより実行されるステップである
    ことを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方
    法。
  64. 【請求項６４】特許請求の範囲第63項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記半導体層はシ
    リコンであり、前記液相成長法の溶媒はスズ、ガリウ
    ム、ビスマス、インジウム、鉛、ゲルマニウム及びそれ
    らの合金から選択されることを特徴とする薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルの製造方法。
  65. 【請求項６５】特許請求の範囲第64項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、選択した前記還元
    剤はアルミニウムであることを特徴とする薄膜光電圧ソ
    ーラー・セルの製造方法。
  66. 【請求項６６】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記基板はシリコ
    ン金属シートを含むアルミニウムであり、電気的な前記
    絶縁性酸化物は酸化アルミニウムであり、導電性の前記
    核形成サイトはシリコンであり、かつシリコンの前記半
    導体層は前記サイトを活性化する還元剤としてアルミニ
    ウムを含む溶融スズから液相成長法により形成されるこ
    とを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  67. 【請求項６７】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記半導体層は周
    期表の第III属及び第Ｖ属から選択された化合物半導体
    であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セルの製
    造方法。
  68. 【請求項６８】特許請求の範囲第67項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記半導体層は逆
    にドープされたガリウムひ素であることを特徴とする薄
    膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  69. 【請求項６９】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記基板はシリコ
    ン金属シートを含むアルミニウムであり、電気的な前記
    絶縁性酸化物は酸化アルミニウムであり、導電性の前記
    核形成サイトはシリコンであり、かつガリウムひ素の前
    記半導体層は前記核形成サイトを活性化する還元剤とし
    てアルミニウムを含む溶融ガリウムから液相成長法によ
    り形成されることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セ
    ルの製造方法。
  70. 【請求項７０】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、絶縁性酸化物を形
    成する前記ステップの前に、前記基板を化学的にエッチ
    ングするステップを含むことにより、前記核形成サイト
    材を露出させることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・
    セルの製造方法。
  71. 【請求項７１】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、前記基板を形成す
    るステップは前記基板の表面にテクスチャーを付け、光
    を拡散反射させる処理を含むことを特徴とする薄膜光電
    圧ソーラー・セル。
  72. 【請求項７２】特許請求の範囲第55項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、絶縁性酸化物を形
    成する前記ステップは光の反射を強める予め選択した厚
    さに絶縁性酸化物を形成する処理を含むことを特徴とす
    る薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  73. 【請求項７３】特許請求の範囲第72項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルの製造方法において、予め選択した前記
    厚さは1/4波長反射器の条件を満足することを特徴とす
    る薄膜光電圧ソーラー・セルの製造方法。
  74. 【請求項７４】第１の電気コンタクトとして機能する基
    板と、少なくとも一つの光電圧接合を含む少なくとも一
    つの半導体層と、第２の電気的なコンタクトとをその構
    成要素として有する薄膜光電圧ソーラー・セルにおい
    て、５〜25重量パーセント量のシリコンを含むアルミニ
    ウム基板と、前記第１の電気コンタクトと少なくとも一
    つの前記半導体層との間に配置された絶縁体とを備え、
    前記絶縁体はアルミニウム及び酸化物ケイ素の混合物を
    有し、かつ前記絶縁体は拡散した導電性のシリコン核形
    成サイトを含むことにより、巨視的な欠陥及び極微的な
    欠陥を有する前記半導体層の粒子境界は前記絶縁体の上
    で終端し、前記核形成サイトは前記第１の電気コンタク
    トと前記半導体層との間を電気的に導通させることを特
    徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  75. 【請求項７５】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記基板は共晶比が87.4重量
    パーセントのアルミニウム及び12.6重量パーセントのシ
    リコンであるアルミニウム及びシリコンであることを特
    徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  76. 【請求項７６】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記アルミニウムはシート状
    であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  77. 【請求項７７】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記絶縁体は厚さが0.1から1
    00ミクロンであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー
    ・セル。
  78. 【請求項７８】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記シリコン・サイトは0.1
    Ω/cmより小さな抵抗値を有し、かつ強くドープされた
    シリコンであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・
    セル。
  79. 【請求項７９】特許請求の範囲第78項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、強くドープされた前記シリコ
    ンはアルミニウムによりドープされたシリコンであるこ
    とを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  80. 【請求項８０】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、少なくとも一つの前記半導体
    層は多結晶であり、前記絶縁体内のサイトの大きさ及び
    分布は前記半導体層における粒子の大きさ及び前記薄膜
    光電圧ソーラー・セル内の電気的な抵抗値を最適化する
    ように選択されていることを特徴とする薄膜光電圧ソー
    ラー・セル。
  81. 【請求項８１】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記絶縁体は光学的に透明で
    あることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  82. 【請求項８２】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記基板は光を反射すること
    を特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  83. 【請求項８３】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記絶縁体の厚さは前記絶縁
    体を1/4反射器として機能するように選択されているこ
    とを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  84. 【請求項８４】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記基板の表面はテクスチャ
    ーを付けて光を拡散反射するようにしたことを特徴とす
    る薄膜光電圧ソーラー・セル。
  85. 【請求項８５】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記薄膜光電圧ソーラー・セ
    ルはシリコン半導体を逆にドープした複数の領域とそれ
    らの間の均質接合とを有するシリコン・ソーラー・セル
    であることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・セル。
  86. 【請求項８６】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記薄膜光電圧ソーラー・セ
    ルはガリウムひ素半導体を逆にドープした複数の領域
    と、それらの間の均質接合とからなるシリコン・ソーラ
    ー・セルであることを特徴とする薄膜光電圧ソーラー・
    セル。
  87. 【請求項８７】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記半導体はガリウムひ素及
    びガリウム・アルミニウムを逆にドープした複数の領域
    と、それらの間の均質接合とを有することを特徴とする
    薄膜光電圧ソーラー・セル。
  88. 【請求項８８】特許請求の範囲第74項記載の薄膜光電圧
    ソーラー・セルにおいて、前記半導体はガリウムひ素及
    びガリウム燐を逆にドープした複数の領域と、それらの
    間の均質接合とを有することを特徴とする薄膜光電圧ソ
    ーラー・セル。
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