JPS60152076A - アモルフアスシリコン太陽電池 - Google Patents
アモルフアスシリコン太陽電池Info
- Publication number
- JPS60152076A JPS60152076A JP59007013A JP701384A JPS60152076A JP S60152076 A JPS60152076 A JP S60152076A JP 59007013 A JP59007013 A JP 59007013A JP 701384 A JP701384 A JP 701384A JP S60152076 A JPS60152076 A JP S60152076A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- solar cell
- amorphous silicon
- silicon solar
- boron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアモルファスシリコン太陽電池に関する。さら
に詳しくは、p−1−n接合を用いたアモルファスシリ
コン太陽電池において、P−’に合界面におけるp型不
純物元素であるホウ素の分布する一定レベルに規定する
ことを特徴とする太陽電池に胸する。
に詳しくは、p−1−n接合を用いたアモルファスシリ
コン太陽電池において、P−’に合界面におけるp型不
純物元素であるホウ素の分布する一定レベルに規定する
ことを特徴とする太陽電池に胸する。
シランガスのプラズマ分解法により得られるアモルファ
スシリコン膜8膜は、半4犀の性負をもち、しかも、ホ
スフィン(PBs)やジボラン(Bt I’s )等の
ドーパントあるいはそれらの希釈ガスを共存させること
によりイ曲紙子制御全行い、n型またはp型のアモルフ
ァスシリコン膜を容易に製造することができる。しかも
、これらと無ドーゾのi型アモルファスシリコン膜との
接合を形成することによシ、結晶シリコンに比べて大面
積、薄膜化した太陽電池を容易に製造することができる
。これまでのところ、その接合様式には、ショットキー
型、p−1−n型、MIS型、ヘテロ接合型筒が提案さ
れているが、そのうちp−1−n型が主流をなしている
。
スシリコン膜8膜は、半4犀の性負をもち、しかも、ホ
スフィン(PBs)やジボラン(Bt I’s )等の
ドーパントあるいはそれらの希釈ガスを共存させること
によりイ曲紙子制御全行い、n型またはp型のアモルフ
ァスシリコン膜を容易に製造することができる。しかも
、これらと無ドーゾのi型アモルファスシリコン膜との
接合を形成することによシ、結晶シリコンに比べて大面
積、薄膜化した太陽電池を容易に製造することができる
。これまでのところ、その接合様式には、ショットキー
型、p−1−n型、MIS型、ヘテロ接合型筒が提案さ
れているが、そのうちp−1−n型が主流をなしている
。
p−1−n型のアモルファスシリコン太陽電池について
は、これまで多くの研究がなされ、変換効率もかなり高
いレベルにまで達している。しかしながら、これらはす
べて、その成膜速度が数A/sec以下であυ、1つの
太陽電池を製造するためには少なくとも1時間以上を要
していた。それ故、この成膜速度を高め、よシ効率的に
太陽電池を製造することが今後の発展をもたらすための
大きな課題となっていた。このような状況下において、
本発明者らは、シランガスとしてジシラン(”*Ba)
なとの高次シランガスを用いることによって成膜速度を
飛躍的に増大させ得ることを見出し、かかる知見にもと
づいてSi、E、によるアモルファスシリコン太陽電池
の製造およびその評価について検討してきた。しかして
、Si、H6を原料としたアモルファスシリコン膜につ
いては、その膜質等において従来のモノシラン(SiE
、)を用いfc場合と種々異方る点が見出されておシ、
アモルファスシリコン太陽電池の製造にあたっても問題
点が多々見出されている。しかしながら、Si、H6を
用いたi型アモルファスシリコン膜の膜質に関しては、
成膜速度を高めた際にも、本発明者らが提案しているよ
うに放電電力密度を高めることによp良好な結果が得ら
れるようになシ、p−1−n型アモルファスシリコン太
陽電池を構成する最も厚いiN(通常5oooA前後で
あり、厚みのほとんどを占める)を作製する原料として
十分なものとなることが期待できるようになり、従来筐
での5tH4を用いた場合に要していた製造時間を鴇以
下に短縮できるようになシ、しかも、56H6を用いて
作製されたi膜の光電特性〔σ、h/σD恍導電率/暗
導電率/暗導電率れる〕は、成膜速度としテ10 A/
8tiC以上で’7’h”D> 10’ 〜1 gs
が倚られることになった。
は、これまで多くの研究がなされ、変換効率もかなり高
いレベルにまで達している。しかしながら、これらはす
べて、その成膜速度が数A/sec以下であυ、1つの
太陽電池を製造するためには少なくとも1時間以上を要
していた。それ故、この成膜速度を高め、よシ効率的に
太陽電池を製造することが今後の発展をもたらすための
大きな課題となっていた。このような状況下において、
本発明者らは、シランガスとしてジシラン(”*Ba)
なとの高次シランガスを用いることによって成膜速度を
飛躍的に増大させ得ることを見出し、かかる知見にもと
づいてSi、E、によるアモルファスシリコン太陽電池
の製造およびその評価について検討してきた。しかして
、Si、H6を原料としたアモルファスシリコン膜につ
いては、その膜質等において従来のモノシラン(SiE
、)を用いfc場合と種々異方る点が見出されておシ、
アモルファスシリコン太陽電池の製造にあたっても問題
点が多々見出されている。しかしながら、Si、H6を
用いたi型アモルファスシリコン膜の膜質に関しては、
成膜速度を高めた際にも、本発明者らが提案しているよ
うに放電電力密度を高めることによp良好な結果が得ら
れるようになシ、p−1−n型アモルファスシリコン太
陽電池を構成する最も厚いiN(通常5oooA前後で
あり、厚みのほとんどを占める)を作製する原料として
十分なものとなることが期待できるようになり、従来筐
での5tH4を用いた場合に要していた製造時間を鴇以
下に短縮できるようになシ、しかも、56H6を用いて
作製されたi膜の光電特性〔σ、h/σD恍導電率/暗
導電率/暗導電率れる〕は、成膜速度としテ10 A/
8tiC以上で’7’h”D> 10’ 〜1 gs
が倚られることになった。
しかしながら、かかる光電荷性の優れた薄膜を使用して
アモルファスシリコン太陽電池を組み立ててみると、そ
の′[電池の光電笈換効率(以下、変換効率とも略す)
は、予想に反し、従来までのものに比らべて低いものし
か得られ々かった。このような現象は、単室グラズマC
’VD装置により作製されたp−t−n太陽電池におい
て(・ま、SiB。
アモルファスシリコン太陽電池を組み立ててみると、そ
の′[電池の光電笈換効率(以下、変換効率とも略す)
は、予想に反し、従来までのものに比らべて低いものし
か得られ々かった。このような現象は、単室グラズマC
’VD装置により作製されたp−t−n太陽電池におい
て(・ま、SiB。
を用いた場合にも認められており、この場合は三室分=
iUプラズマ(、’ V D装置を用いることで容易に
改午仝される。しかるに、Si、H6を用いた場合には
、王室分離プラズマCVD装置を用いてp層、i層、n
Nを別々の室で形成しても、得られる太陽電池の変換効
率はほとんど改善されないのである。本発明者等は、そ
の原因を追求すべく種々の検討を行なった結果、王室分
離型の装首では、はとんどないと考えていた、i層内へ
の2層不純物(ドーノソント)であるホウ素のしみ込み
が、実はジシランによる高速製膜の場合に起っているこ
とが二次イオン質量分析法(SIMS)を用いることに
より見出された。
iUプラズマ(、’ V D装置を用いることで容易に
改午仝される。しかるに、Si、H6を用いた場合には
、王室分離プラズマCVD装置を用いてp層、i層、n
Nを別々の室で形成しても、得られる太陽電池の変換効
率はほとんど改善されないのである。本発明者等は、そ
の原因を追求すべく種々の検討を行なった結果、王室分
離型の装首では、はとんどないと考えていた、i層内へ
の2層不純物(ドーノソント)であるホウ素のしみ込み
が、実はジシランによる高速製膜の場合に起っているこ
とが二次イオン質量分析法(SIMS)を用いることに
より見出された。
しかも、その大きさが太陽電池の変換効率の良否を判定
する重要なノそラメータとなることが分かったのである
。すなわち、ホウ素のp−i界面での分布が変換効率に
対して支配的因子となっており、その大きさを制価1す
ることによシ、高性能アモルファスシリコン太陽電池が
得られることを見出し、本発明に到達した。
する重要なノそラメータとなることが分かったのである
。すなわち、ホウ素のp−i界面での分布が変換効率に
対して支配的因子となっており、その大きさを制価1す
ることによシ、高性能アモルファスシリコン太陽電池が
得られることを見出し、本発明に到達した。
斯くして、本発明によれは、p層、i層およびn 層i
+胆次イ貞層して成るp−1−ynn型アモルファス
シリコン太陽電池おいて、少なくとも該i層がジシラン
のグロー放電分解により形成されておシ、かつ該p層の
ドーパントであるホウ素の該i層へのしみ込み深さが5
00A以下となるように該i層の初期成膜部分を1lt
l制御して形成されたものであることを特徴とするp−
1−n型アモルファスシリコン太陽電池が提供される。
+胆次イ貞層して成るp−1−ynn型アモルファス
シリコン太陽電池おいて、少なくとも該i層がジシラン
のグロー放電分解により形成されておシ、かつ該p層の
ドーパントであるホウ素の該i層へのしみ込み深さが5
00A以下となるように該i層の初期成膜部分を1lt
l制御して形成されたものであることを特徴とするp−
1−n型アモルファスシリコン太陽電池が提供される。
添付図1riiに従ってさらに詳しく述べると、第1図
にみられるように、本発明のp−1−nfJ)アモルフ
ァス太陽汁:池においては、p−i界面におけるホウ素
の濃度分布がその最大濃度C,IncLzの位置を原点
とし、そこからi層側へ広がるホウ素の分布曲線におい
てホウ素濃度がlXl0”原子/備8となる位置までの
厚み(ホウ素の4Nへのしみ込み深さ)を△とすると、
このように定義されたΔを500A以下にすることによ
り高い変換効率のアモルファス太陽電池が得られるので
ある。
にみられるように、本発明のp−1−nfJ)アモルフ
ァス太陽汁:池においては、p−i界面におけるホウ素
の濃度分布がその最大濃度C,IncLzの位置を原点
とし、そこからi層側へ広がるホウ素の分布曲線におい
てホウ素濃度がlXl0”原子/備8となる位置までの
厚み(ホウ素の4Nへのしみ込み深さ)を△とすると、
このように定義されたΔを500A以下にすることによ
り高い変換効率のアモルファス太陽電池が得られるので
ある。
本発明の太陽電池の好ましい作製方法に従えば、ガラス
上に透明導電性薄膜として、ITOやSn、0゜あるい
はITUの上にさらに5nU2を蒸着したものを基板と
し、その上にp層、1reSnr=の順に成膜し、p−
1−n接合を構成する。本発明における製造方法におい
ては、p層を成膜したのちi/l!J’iH形成させる
が、その際のiRの初期成膜条件設定によシ、上述した
ような良好なホウ素の濃度分布、すなわちその大きさを
制御してアモルファスシリコン太陽電池を製造すること
ができる。たとえば、i贋作製における放電電力密度に
ついて少々くとも初期成膜部分において好ましくは放電
開始時から1分以上のあいだ0.2 F / 6n”以
下に好ましくは0.05 F/cm”以下に、保ち、i
層を形成する。この条件でi層のみを作製した場合には
形成速度も比較的遅く必ずしもSi、H6を用いた成膜
速度としては最適なものではないが、これでも従来の5
ill、を用いた場合の成膜速度に比らべれは十分に速
いものである。このような初期状態に続いてのi層成膜
の大部分の条件は、必ずしも初期成膜部分を維持する必
要はなく、i層成膜に適したより高速化した成膜速度(
たとえば、6A/秒以上、好ましくはlOA/秒以上、
更に好ましくは20A/秒以上)をその大部分について
維持することができる。たとえば、放電電力密度につい
てもさらに畠めることができ、約5000,4のi層の
形成に装する時間を全体として大幅に短縮することがで
き、実質的な成膜速度としては、放電電力密度の上昇速
度やその最終電力密度にも依存するが、オーバーオール
として少くとも1゜A/sec以上の高速成膜が5J能
になる。
上に透明導電性薄膜として、ITOやSn、0゜あるい
はITUの上にさらに5nU2を蒸着したものを基板と
し、その上にp層、1reSnr=の順に成膜し、p−
1−n接合を構成する。本発明における製造方法におい
ては、p層を成膜したのちi/l!J’iH形成させる
が、その際のiRの初期成膜条件設定によシ、上述した
ような良好なホウ素の濃度分布、すなわちその大きさを
制御してアモルファスシリコン太陽電池を製造すること
ができる。たとえば、i贋作製における放電電力密度に
ついて少々くとも初期成膜部分において好ましくは放電
開始時から1分以上のあいだ0.2 F / 6n”以
下に好ましくは0.05 F/cm”以下に、保ち、i
層を形成する。この条件でi層のみを作製した場合には
形成速度も比較的遅く必ずしもSi、H6を用いた成膜
速度としては最適なものではないが、これでも従来の5
ill、を用いた場合の成膜速度に比らべれは十分に速
いものである。このような初期状態に続いてのi層成膜
の大部分の条件は、必ずしも初期成膜部分を維持する必
要はなく、i層成膜に適したより高速化した成膜速度(
たとえば、6A/秒以上、好ましくはlOA/秒以上、
更に好ましくは20A/秒以上)をその大部分について
維持することができる。たとえば、放電電力密度につい
てもさらに畠めることができ、約5000,4のi層の
形成に装する時間を全体として大幅に短縮することがで
き、実質的な成膜速度としては、放電電力密度の上昇速
度やその最終電力密度にも依存するが、オーバーオール
として少くとも1゜A/sec以上の高速成膜が5J能
になる。
この方法により作表された太陽電池は、従来までの尚効
率太陽電池の製造法である5il14を用いてIA/a
gc程度の非常に低速度の成膜速度で製造した太陽電池
の変換効率と比べほぼ四等であり、しかも製造時間とし
ては殉以下という短時間で得られるのである。
率太陽電池の製造法である5il14を用いてIA/a
gc程度の非常に低速度の成膜速度で製造した太陽電池
の変換効率と比べほぼ四等であり、しかも製造時間とし
ては殉以下という短時間で得られるのである。
また、本発明は、アモルファス太l@電池のほか、’U
−f−力A感九体の感光ドラムをはじめとするp−i接
会部をもつ他のデバイスに対しても利用できるものであ
る。
−f−力A感九体の感光ドラムをはじめとするp−i接
会部をもつ他のデバイスに対しても利用できるものであ
る。
次に、実施例および比較例によって本発明を具体的に説
明する。
明する。
実施例1〜6
S ill、 、 CM、 、 B2H2、It、 ヲ
5ill、 /C114= 7 /3、S ill、
/H,= 175の流量比とし1がっB2n6をSi7
/4に対して0,1襲の割合で添加して、三V分M型の
平0゛平板型プラズマCV l)装「を用い、そのp増
作製型において、まずp層を100〜200Aで脱脂等
ノ処tW ’k シrc S nut / I T(J
/ Nラス基板上に成膜した。p漕形成続、独立した
別のi fill i・「製型においてひき続きi層を
第1衣に示す各種条H:によシ作製した。さらにn鳩を
5ill、、pH3、九をS 1l147B、 =−1
/ g、pli、を5ili、に対して約0.5%の割
合で添加し、別のn贋作製電において作製した。この一
連の操作によりp−1−n接合を形成したのち、n層上
部にアルミニウムN膜を蒸着して太陽電池を形成し、A
M−1ソ−ラーシュミレータによる光電変換効率をめた
。
5ill、 /C114= 7 /3、S ill、
/H,= 175の流量比とし1がっB2n6をSi7
/4に対して0,1襲の割合で添加して、三V分M型の
平0゛平板型プラズマCV l)装「を用い、そのp増
作製型において、まずp層を100〜200Aで脱脂等
ノ処tW ’k シrc S nut / I T(J
/ Nラス基板上に成膜した。p漕形成続、独立した
別のi fill i・「製型においてひき続きi層を
第1衣に示す各種条H:によシ作製した。さらにn鳩を
5ill、、pH3、九をS 1l147B、 =−1
/ g、pli、を5ili、に対して約0.5%の割
合で添加し、別のn贋作製電において作製した。この一
連の操作によりp−1−n接合を形成したのち、n層上
部にアルミニウムN膜を蒸着して太陽電池を形成し、A
M−1ソ−ラーシュミレータによる光電変換効率をめた
。
また、SIMSによるp−i界面におけるホウ素羨j皮
分布は、CAMECA IMS−3F型イオンマイクロ
アナライザーによシ内蔵のイン・デグス・グロフィル・
プログラムを利用し、ス/ぞツタリングに伴なうホウ素
の濃度の経時変化を測定した。SIMS測定条件は、−
次イオンビームに12−5KeVのO,ヲ用い深さ方向
分析におけるクレータ−効果を除くために、250X2
50μmのラスターをかけ、スパッタリング速度として
10〜50A/m1fLで行々つた。また、装置条件の
変化を補正するために”SiとlIBを同時に各々1秒
/ポイント、lO秒/ポイントで積算した。
分布は、CAMECA IMS−3F型イオンマイクロ
アナライザーによシ内蔵のイン・デグス・グロフィル・
プログラムを利用し、ス/ぞツタリングに伴なうホウ素
の濃度の経時変化を測定した。SIMS測定条件は、−
次イオンビームに12−5KeVのO,ヲ用い深さ方向
分析におけるクレータ−効果を除くために、250X2
50μmのラスターをかけ、スパッタリング速度として
10〜50A/m1fLで行々つた。また、装置条件の
変化を補正するために”SiとlIBを同時に各々1秒
/ポイント、lO秒/ポイントで積算した。
なお、ホウ素濃度は、イオン注入によるじ準試料におけ
るllB/80Sjの強度比から算出した。各条件下で
作製されたp−1−n太陽電池のp−4界面におけるホ
ウ素の濃度分布曲線を第2図に示す。
るllB/80Sjの強度比から算出した。各条件下で
作製されたp−1−n太陽電池のp−4界面におけるホ
ウ素の濃度分布曲線を第2図に示す。
比較例1〜4
1層作製条件を下表に示すように設定した以外は実施例
と同様にして電池をつくった。それらのSIMS測定結
果を第3図に示す。
と同様にして電池をつくった。それらのSIMS測定結
果を第3図に示す。
上衣および第1〜3図から明らかなように、p−i界面
のしみ込み深さ△が500A以下のときには良好な光電
変換動車が得られるが、△が500を越えると、変換効
率は急激に低下することがわかる。
のしみ込み深さ△が500A以下のときには良好な光電
変換動車が得られるが、△が500を越えると、変換効
率は急激に低下することがわかる。
第1図はp−i界面のホウ素濃度分布としみ込み深さ△
を示すグラフである。図において、横軸はホウ素最大儂
度Cなる点を原点とするi層ax 側への厚み(距離)(A)を示し、縦軸はホウ素濃匿(
原子/crn”)を示す。 第2図は実施例の各条件下で作製された太陽電池につい
てのホウ素濃度分布曲線のグラフである。 図において、番号1〜6は実施例番号を示す。 第3図は比較例の各条件下で作製された太陽電池につい
てのホウ素濃度分布曲線のグラフである。 図において、番号1〜4は比較例番号′を示す。
を示すグラフである。図において、横軸はホウ素最大儂
度Cなる点を原点とするi層ax 側への厚み(距離)(A)を示し、縦軸はホウ素濃匿(
原子/crn”)を示す。 第2図は実施例の各条件下で作製された太陽電池につい
てのホウ素濃度分布曲線のグラフである。 図において、番号1〜6は実施例番号を示す。 第3図は比較例の各条件下で作製された太陽電池につい
てのホウ素濃度分布曲線のグラフである。 図において、番号1〜4は比較例番号′を示す。
Claims (1)
- p層、i層およびn層を順次積層して成るp−1−n型
アモルファスシリコン太陽電池において、少なくとも該
i層がジシランのグロー放電分解により形成されておシ
、がっ該p層のドーパントであるオウ素の該i層へ。し
み込み深さが、。OA以下となるように該iJ−の初期
成膜部分を制御して形成されたものであることを特徴と
するp−1−n型アモルファスシリコン太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59007013A JPS60152076A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | アモルフアスシリコン太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59007013A JPS60152076A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | アモルフアスシリコン太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60152076A true JPS60152076A (ja) | 1985-08-10 |
Family
ID=11654157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59007013A Pending JPS60152076A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | アモルフアスシリコン太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60152076A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0225078A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-01-20 JP JP59007013A patent/JPS60152076A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0225078A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置及びその製造方法 |
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