JPS59165468A - 太陽電池用窓枠材の製造方法 - Google Patents

太陽電池用窓枠材の製造方法

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JPS59165468A
JPS59165468A JP58039471A JP3947183A JPS59165468A JP S59165468 A JPS59165468 A JP S59165468A JP 58039471 A JP58039471 A JP 58039471A JP 3947183 A JP3947183 A JP 3947183A JP S59165468 A JPS59165468 A JP S59165468A
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高見沢 稔
Yasushi Kobayashi
小林 泰史
Akira Hayashida
章 林田
Takaaki Shimizu
孝明 清水
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽電池用窓枠材の製造方法、特には非晶質シ
リフン太PvJ電池用の窓枠材の製造方法に関するもの
である。
シリコン太陽電池については近時単結晶シリコンに代え
て非晶質シリコンを使用したものが開発され、ショット
キーバリヤー型−pln型、 MIS型−へテロ接合型
のものなどの研究が行なわれているが、このpin型太
陽電池についてはそのp型またはn型の非晶質シリフン
はキャリヤー寿命が短かく、また光の吸収係数がi層C
二比べて大きいことから、光を照射する側に位置する脂
、すなわち窓枠材であるp層での光の吸収ロスが太きい
という問題点があり、この改良のため(1七のn層側か
ら光を照射するという方法も試みられているがこれもp
層での光の吸収ロスが若干有利とされる程度であり、光
の吸収ロスがあるという不利は解決されていない。
七のため、この非晶質シリコンに代えてシラン−フッ化
シランまたはそれらの誘導体と炭化水素化合物、フッ化
炭化水素化合物、アルキルシラン−フッ化アルキルシラ
ンまたはそれらの誘導体との混合ガスをプラズマ気相沈
積法(以下0.VD法とい5)で処理して得た非晶質S
i OをPH3またI−X はB2H6でドーグした薄膜をp1n得合光電累子のp
JViIまたはn層の少なくとも一方に用いることによ
って−p型で7.2%、n型で7.3 %の変換効率を
示す太陽電池を得るという方法が提案されている(4¥
−開昭57−126175号公報参照)。しかし、この
方法には、始発材として使用されるシラン(SiH)が
空気中で発火性をもつ取扱いの難しいもので、その廃棄
ガス処理にも問題をもつものであり、これはまたフッ化
シラン(SiFmH)と共に工業的に高価格のものであ
るとい−m う不利な点があり、この方法(:はさら(ユこれらのガ
スと炭素源としての炭化水素化合物との混合モル比の選
定、保持が必要とされるとI、N’l難点力1ある。
本発明はこのような不利を解決した非晶質5lxO薄膜
をもつ太陽電池用窓枠材の製造方法Cニ−X 関するものであり、これは非晶質シリコン光電素子のp
層またはn層の少なくとも一方を1分子中C二少なくと
も1ケのE S i H結合をもつ有機けり)素化合物
のプラズマOVD法で得た式S iXO,−エ(Xは0
.2〜0.8)で示される非晶質炭化げし)累としてな
ることを特徴とするものである。
これを説明すると、本発明者らはさきC二分子中にSi
X結合(Xはハロゲン原子または酸素原子)を含まない
有機けい素化合物またはこの有機はし)素化合物と炭化
水素化合物とをプラズマOVD法で処理して基体上1m
非晶質の炭化けい素被覆を行なうという方法を開発した
(特願昭57−228504号)が、このようにして形
成させた非晶質炭化けい素被膜についてさらに検討を行
なったとごろ、このグラズマOVD法処理に当ってこの
有機けい素化合物にPH3,B2H6などのドーグ剤を
含有させればp型またはn型にドーグされた式Si O
で示される炭化けい素薄膜を容易に得るX  1.、−
X ことができ、これを光電素子のp層またはn層とすれば
転換効率の高い太陽電池を工業的(二容易に、かつ安価
(二製造できることを見出し、これらの反応条件など≦
二ついても検討を行ない本発明を完成させた。
本発明を実施するにあたっては例えば基体物質(ガラス
阪等)上にSnO等の透明電極をつけその上に分子中に
少なくとも1ケのH81−H結合を有する有機けい素化
合物および所足のドーグ材をプラズマ気相沈積法でpや
又はn型のSi Oでi−X 示される非晶質炭化けい累層を必要な厚さに蒸着し、こ
の上に1層として非晶質シリコン層−さらにn型または
p型層としてドーグ材を含有する非晶シシリコン層また
は非晶質51xC1−x層をプラズマ気相性積法C二よ
りもうけ一最後Cニアルミ電極なオーム接触させて光電
素子を製造することができる。
本発明の目的である良質な非晶質の51xO1−x被膜
を蒸着成長させるためシーは、ここに使用する有機機け
い素化合物が1反応器中シニガス状で導入されるので、
これは揮発性のものとされるが、このものはその分子中
に少なくとも1ケの=H3iH結合を含むものとするこ
とが必要であり−その分子中に分解性のわるいSiX結
合を含まないものとすることが望ましい。これらの有機
けい素化合物としては例えば一般式 R2n+28in
(ここミニRは水素原子またはメチル基−エチル基−グ
ロピル基−フェニル基、ビニル基から選ばれる1価炭化
水素基−nは1〜3の正数)で示されるシランまたはポ
リシラン類−および一般式 11 R3Si÷R−3i枯R(ここにRは前記に同じ、R1
はメチレン基、エチレン基またはフェニレン基1mは1
〜2の正数)で示されるシルアルキレン化合物またはシ
リフェニレン化合物あるいは同一分子中にこの両者の主
骨格をもつ化合物などがあげられる。この有機けい素化
合物としては次式%式% で示されるシラン、ポリシランが例示され、これらはそ
の1種または2種かあるいは2種以上の混合物として使
用される。これについてはメチルポリシラン類を350
℃以上で熱分解させて得られるメチルハイドロジエンシ
ラン類−または直接法と呼ばれているメチルポリシラン
類製造時に副/IIEすれるメチルクロロジシラン類の
還元により得られる一般式(ca)siH(ここにb=
i〜3−3a   be 2b+1≧a≧1.2b+1≧0≧1、a 十c =2
b+2)で示されるメチルハイドロジエンシラン類とす
ることがよく−これによれば工業的に安価に、しかもプ
ラズマOVD法で好ましい組成をもつ非晶質の5IXC
1−Xを得ることができるという有利性が与えられる。
これらの有機けい素化合物はプラズマ処理(=よって5
1xC1−Xで示される炭化けい素となり、これが基体
物質表面に被着されるのであるが−このX値は0.2〜
0.8、好ましくは0.3〜0.7とすることがよい。
なお、この5IXC1−Xの被覆層は太陽電池用とし・
てp型層またはn型層、にドーグしたものとされるが、
これをp型層とする場合にはこの有機けい素化合物に周
期律表mb族元素の化合物−例えばB2H,がS”xO
o−xの中C0,001〜10原子原子−好ましくは0
.005〜2,0原子係含まれるように添加すればよく
、これをn型層とするためCは周期律表vb族元素の化
合物例えばPH3がSi Oの中に0.001−10原
子係、好まし l−X くは0.005〜2.0原子チ含まれるように添加すれ
ばよい。
本発明の方法で製造されたSi Oの被覆層をI−X もつ基材は太陽電池の窓枠材として使用されるが−この
太陽電池は例えば添付の第1図−第2図5−示されてい
る。第1図に示されたものはガラス層1゜透明電極2−
p型Si O層3,1型S型層1゜I−X n型S1層5−アルミニウム電極6とから構成されるp
型層から受光する太陽電池であり一再2図C二はステン
レス層11−p型S1層12−1型Si層13.n9s
ia  層14.透明電極15I−X で構成されるn型層から受光する太陽電池が例示されて
いる。なお−このp型またはn型にドーグした非晶質の
Si Oをpin 型併合光電累子のi−X 窓枠材として利用すれば、変換効率が大巾に改善される
ことはすでに提案されている通りである。
つぎに第3図は本発明で使用されるプラズマCVD装置
の一例を示したものであるが、図(二示されているグラ
ズマ反応器31には−その内部に入力側′電極32とア
ース電極33が設置されており、これは糸外の真空ボン
ダ34によってトラップ36を経て10トル以下の減圧
下に保持され、この系内の真空度はセンサー36C:よ
ってピラニー真草計37に記録される。アース電極33
上には透明電極又は電極基板38がセットされており。
これは外部のヒーター電源39によって加熱され−50
〜500℃好ましくは100〜400℃の所足温度よ=
保持される。ついでp層−1層−n層またはn層−1層
−p層の順でシランまたは上記有機けい素化合物ガスが
必要に応じてドーグ剤および/またはH2+ H@ −
’Arなどのキャリヤーガスと共(二溝入され−10ト
ル以下好ましくは0.05〜lトルのガス圧にそれぞれ
誌整した後−入力端電極32(=高周波電源40からl
 OKHz〜100MHz、 5 W〜100KWの高
周波電力を印加して、系内に低温グラズマ発生させ、基
板上≦二p層−IJ曽−n層またはn層−1冶−p層曽
の順で非晶質S1層または非晶質S l xCl−x 
mを形成させればよい。
要するに本発明の方法は、上ばC特殊な有機けい素化合
物のプラズマ処理で生成した51xCi−x  で示さ
れる非晶質の炭化けい素糸化合物の皮膜を形成させて太
陽電池用の窓枠材を製造するものであり、これによれば
始発材を取扱う上での危険性および製造時における種々
の条件設定などC1困難性を伴なわず、容易に太陽電池
窓枠材としての好ましい特性をもったものを−しかも安
価C1得ることができるし、この場合においてここζ二
使用する有機けい素化合物の種類、キャリヤーガスの種
類−量、プラズマ発生条件などを調整すれば常に均一組
成の51xC1−X層を5〜50A/秒の成長速度で得
ることができる。
つぎ(二本発明方法の実施例をあげるが1例中における
Meはメチル基を示したものである。
実施例1 第3図C二示した装置を使用し−このアース電極上l二
5nQ2透明電極のついたガラス基板を固定してこれを
250℃に保ったのち一内圧を0.05)ルにまで真空
排気し一ついでキャリヤーガスとしてH2/Ar=1/
1 (容量比)の混合ガスを導入し0.2トルとしてか
ら−ここにB/SiOが0.1原子俤となるようにした
BE  を含むテトラメロ チルジシラン トルとした。
つぎに、この入力側電極に13.56 MN7.30W
の四周ll電力を印加して系内にプラズマを発生させて
、このSQO□電極上にBドーグされたp型の5IXC
1−X層を180^の厚さで成形し、この上l二同様の
条件でSiH4のグラズマ処理l二よるi型Si層を6
0001の厚さで、さらにその上にPH3でドーグした
n′型型土1層5ooiの厚さで堆積したのち、これに
アルミニウム層をMNさせて太陽電池を作り、これC二
ついての変換効率を測定したところ、これは6.7優の
値を示した。
なお、この5IXC1−X層のX値を測定するため一上
記の同じ条件で作成した5lXc1−X層について電子
分光分析を行なったところ、このX値は0.36であっ
た。
実施例2〜10 実施例1と同様の装置を使用し一第1表に示したように
有機けい素化合物の種類、導入量−キャリヤーガスの組
成、8人量を変えて同様の条件下でプラズマ処理を行な
ってガラス−透明電極−p型5ixO1−−−i型S1
層−n型S1層−At*極からなる太陽電池を作り、そ
の特性をしらべたところ一第1表に併記したような結果
力を得られた。
実施例11 第3図に示した装置を使用し、このアース電極上l二厚
さ1酬のステンレス板を固足して200℃l二加熱し一
内圧を0,1トルにまで真窄排気してからキャリヤーガ
スとしての82/Ar=l/1(容量比)のガスを導入
して内圧を0.25)ルとし一ついでここにB2H6を
1モル係含有するSiH4ガスを導入して内圧を0.4
トルとした。
つぎl二、この入力側電極に13.543 MHz、5
0Wの高周波電力を印加して系内Cニグラズマを発生さ
せて、このステンレス板上ζ二約20OAのp型S1層
を作ってから−この上にドーグしていないSiH4の導
入C:よって1型S1層5000λを堆積させ−さら(
二この上C二PH4を1.0モル含有すな導入し同様に
処理してz5oXのn坐SixC1−x層を形成させた
のち、これにITO膜を電子ビーム蒸着で付着させて太
陽電池を作り、この変換効率を測定したところ−これは
7.1%の値を示した。
なお−この5iXO,−についてのX値を実施例1と同
様C二して測定したところ、これは0,56であった。
実施例12〜17 実施例11における有機けい素化合物の柿類。
導入量、キャリヤーガスの組成、導入量を第2表のよう
に変え一同様C二処理してステンレス板−p型Sil曽
−1型81層−n型5iXO,−1層−透明電極層から
なる太陽電池を作り−これらの変換効率をしらべたとこ
ろ一第2fil=併記したとおりの結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明方法で作った5IXC1−X層
を有する太陽電池の縦断面要因で、第1図はp型層を受
光面とするもの一第2図はn型層を受光面とするもので
あり一第3図は本発明方法を実施するためのグラズマ反
応装置の縦断面要因を示したものである。 1・・・ガラス層、 2’−15・・・透明電極層、3
−、型5iXC1□層−4−13−i型s1層。 5・・・n型8i層、6−I+・・・電極層、12・・
’p型型土1層−14−n型5ixO,−X層−31・
・・プラズマ反応器−32・・・真空ボンダ、38・・
・基体−39・・−ヒーター。 40・・・高周波電源、 4.t、、44−46・・・
容器。 特許出願人 信越化学工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、非晶質シリコン光電素子のp層、n層の少なくとも
    一方を1分子中(1少なくとも1グの”5SiH結合を
    もつ有機けい素化合物のプラズマ気相沈積法で得た式 
    5in(ここにXXしX は0.2〜0.8)で示される非晶質炭化けい素として
    なることを特徴とする太陽電池用窓枠材の製造方法 2、有機けい素化合物が一般式(OH3)aSibHo
    (ここにb=1〜l 2b+1≧a≧1−2b+1≧C
    ≧1 + a+c=2 b+2 )で示されるメチルハ
    イドロジエンシランである特許請求の範囲第1項記載の
    太陽電池用窓枠材の製造方法
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