JPS5950571A - 非晶質シリコン太陽電池の製造方法 - Google Patents

非晶質シリコン太陽電池の製造方法

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JPS5950571A
JPS5950571A JP57159615A JP15961582A JPS5950571A JP S5950571 A JPS5950571 A JP S5950571A JP 57159615 A JP57159615 A JP 57159615A JP 15961582 A JP15961582 A JP 15961582A JP S5950571 A JPS5950571 A JP S5950571A
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film
silicon solar
solar cell
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JP57159615A
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Seiji Kumada
熊田 政治
Hideo Tanabe
英夫 田辺
Katsuo Yuhara
克夫 湯原
Akira Misumi
三角 明
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10Semiconductor bodies
    • H10F77/16Material structures, e.g. crystalline structures, film structures or crystal plane orientations
    • H10F77/169Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates
    • H10F77/1692Thin semiconductor films on metallic or insulating substrates the films including only Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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】 本発明は非晶質シリコン太陽電池の製造方法に係わシ、
特に非晶質シリコン膜を形成する基板表面上に設けられ
る絶縁膜の形成方法に関するものである。
近年、新しいエネルギー源として太陽電池への関心が高
まっており、その中でも特に非晶質シリコンを用いた太
陽電池に大きな期待が寄せられている。これは太陽光エ
ネルギーが無公害で枯渇する心配がないこと、また従来
の太陽電池、例えば単結晶シリコンからなる太陽電池が
極めて高価で用途が特殊分野に限定されていたことなど
の理由に対して非晶質シリコン太陽電池は大幅な低価格
化が実現可能と考えられるためである。
これまで、非晶質シリコンから力る太陽電池の基板とし
ては、透光性ガラス板もしくはステンレス板材が主に用
いられてきた。これらのガラス。
ステンレス板材は非晶質シリコン太陽電池の基板として
多くの優れた特長を有している。
しかしながら、ガラス、ステンレス板材々どけ、低価格
化を実現させるという観点からは非晶質シリコン太陽電
池の基板として必ずしも望ましいとは言えなかった。す
なわち、非晶質シリコン太陽電池の低価格化が実現可能
であろうと考えられる根拠の一つとして、非晶質シリコ
ン膜が大面積でかつ連続的に形成可能である点をあげる
ことができるが、この利点を活かすためには、基板をフ
ィルム化して連続的にロールで巻上げるようにすること
が望ましい。
このような試みとしては、これまで耐熱性を有するポリ
イミド系高分子樹脂からなるフィルムを非晶質シリコン
太陽電池の基板として用いられた例がある。しかしなが
ら、高分子(・11脂フイルムは水分を透過しやすいた
めに信頼性の点で問題が生じ、実用化は困維であった。
したがって基板としては無機物が望韮しいことになる。
一方、非晶質シリコン太陽電池の出力電圧は、通常1■
以下であるが、集用化に際しては多くの場合1■以上で
あることが要求される。このため、太陽電池を複数個直
列に接続することが必要となるが、低価格化を実現させ
るという観点からはこれを同一基板上に連続的に形成で
きることが不可欠である。
このような問題を改善したものとしては、非晶質シリコ
ン形成基板にステンレスフィルムを用いた非晶質シリコ
ン太陽電池が提案されている。
しかしながら、基板にステンレスフィルムを用いた場合
、次のような問題があった。すなわち、基板上に太陽電
池を複数個直列に接続するためには、まず個々の太陽電
池が電気的に分離されている必要があるが、基板にステ
ンレスフィルムを用いた場合には、ステンレスが高い導
電性を有するため、その表面に形成された非晶質シリコ
ン太陽電池は電気的に接続されてしまい、直列接続する
ことが不可能となる。したがって、ステンレスフィルム
上に形成された非晶質シリコン太陽電池を複数個直列に
接続するためには、非晶質シリコン太陽電池を形成する
前にステンレスフィルムの表面に絶縁層を形成して非晶
質シリコン太陽電池とステンレスフィルムとを電気的に
分離させることが必要となる。この絶縁層としては、ス
パッタ。
蒸着、ディップ法などの形成手段によって5iOs+。
A、1808などの膜を形成した結果、外部からピンホ
ールがない緻密々膜を大面状にわたって形成することは
技術的に極めて困鵬であシ、まだいずれの膜においても
十分な絶縁性を得ることができなかった。
さらにこのような問題を改善したものとしては、基板に
Crを含む金属板材を用い、これをlHz Oを含んだ
H2中で加熱して基板表面にCr酸化膜からなる絶縁層
を形成することによって、ピンホールの全くない緻密な
絶縁層を大面積にわたって得ることのできる非晶質シリ
コン太陽n:池が発明者らによって提案されている。
しかしながら、このように構成された非晶質シリコン太
陽電池は、絶縁層としてのCr1b化膜が別の点におい
て問題を引起すことが分った。すなわち、Cr酸化膜が
形成される以前の基板の表面が平滑であっても、その上
面に形成されるCr酸化膜が一様に形成されないために
Cr酸化膜が形成されると、基板表面の平温性が失なイ
)れるという問題があった。
通常、非晶会電池シ1、ドーピングされlコ非晶質シリ
コン層を約10 oX程度の厚さて一様に形成すること
が必要である。したがって、ドーピングされた非晶質シ
リコン層が形成される基板表面が十分な平滑性を持たな
い場合には非晶質シリコン層が一様に形成されず、その
結果、このようにして得られた非晶質シリコン太陽電池
の光起電力特性が低下する。
したがって本発明は、前述した問題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところdl、非晶質シリコン
太陽電池を形成する基板をCrを含んだ薄膜状の金属基
板で構成するとともに、この金属基板の表面に外部から
絶縁膜またはl−I20を含んだH2中の加熱によって
絶縁物となる膜を形成し、しかる後H20を含んだHa
中で熱処理して金属基板と金ハ酸化膜との間にCr熱酸
化膜を形成することによって、ピンホールが全くなく)
I!”’々密で、しかも平滑な絶縁層を大面債にわたっ
て倒られるようにした非晶質シリコン太陽電池の製造方
法を提供することにある。
以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説1明する。
図は本発明による非晶質シリコン太陽電池の製造方法の
一例を説明するだめの非晶質シリコン太陽電池の要部断
面41.¥成図である。同図において、Crを含む薄板
状金屑基板として例えばロール巻きされた板厚約100
μm程度のステンレス基板1上に、金属酸化物として例
えば5iOzを約5000A程度の厚さにスパッタして
表面が滑らかな5iOz膜2aを形成する。次に表1:
’iiに5i02J11°N2aが形成されたステンレ
ス基板1を露点θ℃の水素中で約850℃、30分間加
熱し、ステンレスノー;板1の内部に含有されているC
rのみを選択的に酸化させ、ステンレス基板1の表面上
にCr熱酸化膜2bを形成する。したがって、この場合
、ステンレス基板1上には下層にCr熱酸化膜21)、
上層にS iOz+hs 2 aの順に積層形成される
ので、その表面にば5iOz膜2aによる表面が平滑化
されだ絶縁膜2が形成される。次にこの絶縁膜2−ヒに
ステンレスを所定間隔幅でスパッタして膜厚約2000
A程度の下部電極3a13bt3Ct3d136をそれ
ぞれ形成し、さらにこれらの各下部上1iE 3 a 
+ 31) + 3 C+3d+3e上にプラズマCV
D法により、基板1の温度約250℃で非晶質シリコン
るp・i、nの順にそれぞれ300A、5000A、1
00aの厚さで被着して非晶質シリコン膜4a、4b+
4C14d、4eを形成する。次にこれらの各非晶質シ
リコン膜4a+4b14CI4d14eJ二には隣接す
る各下部電極3b13CI3dT3e上の一端にまたが
ってIn20s−8nOzを約80OAの厚さにスパッ
タして透光性上部電極5 a + 5 b + 5 c
 r 5 d + 5 eをそれぞれ被着形成する。さ
らにこれらの上部電極5a〜5e上にはSiNxを約2
000A程度の厚さにスパッタしてパッシベーションと
しての8iNx膜6を被着して5個直列接続された非晶
質シリコン太陽電池を完成した。この場合、5個の各非
晶質シリコン太陽電池の相互の接続は、各上部電極5a
lsb、5C15a+5eの電極パターンの形成と同時
に形成され、まだ、下部電極3aの一端部と上部電極5
eの一端部には出力電圧取り出し用の端子3a’+5e
’がそれぞれ形成されている。
このようにして形成された非晶質シリコン太陽電池は、
光照射下での開放電圧を測定したところ、単一の非晶質
太陽電池で得られる電圧値の約5倍の大きさの電圧値が
得られた。比較として、非晶質シリコン膜とステンレス
基板間の絶縁膜としてCr熱酸化膜のみを用い、それ以
外は全く同一の条件で製作した非晶質シリコン太陽電池
について光照射下の開放電圧を測定したところ、一部の
ものについては単一の非晶質シリコン太陽電池で得られ
る電圧値の約5倍の大きさの電圧値がイ9られたが、一
部のものについてはそれ以下の電圧値しか得られなかっ
た。
なお、前述した実施例においては、Crを含む金属基板
としてステンレス板を用いた場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えばp e
 −N i −Cr合金、Fe−Cr合金、Ni−Cr
合金などを用いても前述と全く同様の効果が得られるこ
とは明らかである。
また、前述した実施例においては、HzOを含んだH2
中で熱処理する前に外部から全屈基板表面に形成する膜
として、スパッタリングによって形成した5i(h膜を
用いた場合について説明し/ζが、本発明はこれに限定
されるものではなく、膜としては、例えばAA!zOs
、8iNx、Crなどでも良く、Irc形成方法として
は、例えば蒸着法、プラズマCVD法などによって形成
した膜を用いても前述と全く同様の効果が得られること
は言うまでもない。
以上説明したように本発明によれば、非晶質シリコン太
陽電池を形成する金属基板上にCr酸化膜と金属酸化膜
とからなる絶縁膜を設けたことによって、ピンホールが
全くなく、緻密でしかも平滑な絶縁膜が大面積にわたっ
て均一に形成できるので、信頼性の高い、高品質、高性
能の非晶質シリコン太陽電池が得られるという極めて優
れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による非晶質シリコン太陽電池の一例を示す
要部断面構成図である。 1・噛・・ステンレス基板、2a・・eacr熱酸化膜
、2b・・・・5i(h膜、2・・・・絶縁層、3a〜
3e−φ・・下部電極、33′・・・置端子、4・・・
争非晶質シリコン膜、5a〜5e・中+1・上部電極、
5 e /  ・・・・端子、6・・・・SiNx欣。 代理人 弁理士  薄 1)利 幸

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、  Crを含む金属基板と、前記金属基板上に形成
    された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された下部電極と
    、前記下部電極上に形成された非晶質シリコン膜と、前
    記非晶質シリコン膜上に形成された上部電極とを少なく
    とも備えた非晶質シリコン太陽電池において、前記金属
    基板上に第1の絶縁膜を形成した後、熱処理して前記金
    属基板と前記第1の絶縁膜との間にCr熱酸化膜を形成
    することによって前記絶縁層を形成したことを特徴とし
    た非晶質シリコン太陽電池の製造方法。 2 前記Cr熱酸化膜はH2Oを含む水素中で加熱処理
    することによって形成することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の非晶質シリコン太陽電池の製造方法。 3、  Crを含む金属基板と、前記金属基板上に形成
    された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された下部電極と
    、前記下部電極上に形成された非晶質シリコン膜と、前
    記非晶質シリコン膜上に形成された上部電極とを少なく
    とも備えた非晶質シリコン太陽電池において、前記金属
    基板上に熱処理によって第1の絶縁膜となる膜を形成し
    た後、熱処理して前記膜を前記第1の絶縁膜にするとと
    もに前記金属基板と前記第1の絶縁膜との間にCr熱酸
    化膜を形成することによって前記絶縁層を構成すること
    を特徴とした非晶質シリコン太陽電池の製造方法。 4、前記第1の絶縁膜と前記Cr熱酸化膜は)I20を
    含む水素中で加熱することによって形成することを特徴
    とする特許請求の範囲第3項記載の非晶質シリコン太陽
    電池の製造方法。
JP57159615A 1982-09-10 1982-09-16 非晶質シリコン太陽電池の製造方法 Pending JPS5950571A (ja)

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EP83107887A EP0103168A3 (en) 1982-09-10 1983-08-10 Amorphous silicon solar battery

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS614446U (ja) * 1984-06-13 1986-01-11 株式会社 半導体エネルギ−研究所 薄膜太陽電池
JPS62189337U (ja) * 1986-05-24 1987-12-02
JP2805394B2 (ja) * 1990-05-07 1998-09-30 キヤノン株式会社 太陽電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS614446U (ja) * 1984-06-13 1986-01-11 株式会社 半導体エネルギ−研究所 薄膜太陽電池
JPS62189337U (ja) * 1986-05-24 1987-12-02
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