JPS6193675A - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents

光起電力装置の製造方法

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JPS6193675A
JPS6193675A JP59214956A JP21495684A JPS6193675A JP S6193675 A JPS6193675 A JP S6193675A JP 59214956 A JP59214956 A JP 59214956A JP 21495684 A JP21495684 A JP 21495684A JP S6193675 A JPS6193675 A JP S6193675A
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JP
Japan
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layer
intrinsic
monosilane
photovoltaic device
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP59214956A
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English (en)
Inventor
Takeo Fukatsu
深津 猛夫
Masaru Takeuchi
勝 武内
Kazuyuki Goto
一幸 後藤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
    • H10F71/103—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material including only Group IV materials
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は太陽光発電等に利用される光起電力装置の製造
方法に関する。
(ロ) 従来の技術 シリコン化合物ガスをプラズマ分解することによって得
られる非晶質シリコン系半導体(微結晶との混相も含む
)が新素材として研究され実用域に達している。従来実
用に供せられる上記シリコン化合物ガスとしてはモノシ
ラン(SiHJガスが一般的であるが、上記SiB*ガ
スに代って高次シランを使用する例がB、 A、 5c
ott他、’Glow discharge prep
aration of amorphous hydr
ogena、ted 5iticon from hi
gher 5ilanes」、Appl、 Phys、
 Lett。
37(8)、第725頁〜第727頁、1980年10
月15日発行に報告されている。ここに高次シランとは
、5inHan+n(n≧2)のことであり、ジシラン
(Six Ha)、トリシラン(Si3He)、テトラ
シラン(Si* Hll))、等が一般的である。
斯る高次シランはモノシランに比較して材料コストが高
くつく反面、反応条件を工夫することにより膜の成長速
度が数°倍量上速くなり量産性の向上が図れる、と云う
特徴を有している。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点本発明は実質的
に一つのpin接合を備えた非晶質シリコン系の半導体
光活性層を形成するに際し、各層毎にどのシリコン化合
物ガスを選択すれば良いか未だ明確でない点を解決しよ
うとするものである。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明光起電力装置の製造方法は、半導体光活性1の基
板側不純物層と実質的な真性層の主原料ガスとして高次
シランを用いると共に、上記真性層形成時に形成される
不純物層の主原料ガスとしてモノシランを用いる構成に
ある。
(ホ) 作用 上述の如く基板側不純物層及び実質的な真性層を高次シ
ランにより形成することによって、真性層形成時に既に
形成済みの基板側不純物層に高パワー印加によるダメー
ジを低減すべく作用すると共に、最終に形成される不純
物層についてはモノシランを使用することによってより
ダメージを低減すべく作用する。
(へ)実施例 第1図は本発明製造方法により製造される光起電力装置
の基本構造を示し、(1)は透光性且つ絶縁性の基板、
(2)は酸化スズ、酸化インジウムスズ等の透光性導電
酸化物からなる透明電極層、(3)はシリコン化合物雰
囲気中でのプラズマ分解により形成されるpin接合を
有する半導体光活性層、(4)は該光活性層(3)とそ
の背面に於いてオーミンク接触する背面電極層で、上記
透明電極層(2)、半導体光活性M(3)及び背面を極
層(4)はこの順序で基板(1)の一方の主面に積層被
着されている。上記半導体光活性層(3)は光入射面を
司どる基板(1)側から見て、非晶質シリコンカーバイ
ドのp型層(3p)と、p塑成いはn型決定不純物を全
く含まないか若しくは僅かにそれを含む非晶質シリコン
の実質的な真性層(3励と、非晶質シリコン或いは微結
晶シリコンとの混相を含むn型層(3n)と、を備え、
従って先ずp型層(3p)が形成された後、真性f@(
3巧、n型層(3n)の順序で形成される。
斯る基板(1)上にp型層(3p)、真性層(3人)、
n型ffl<3n)の順序で形成された光活性層(3)
は膜面に平行な一つのpin接合を備えるが故に、基板
(1)及び透明電極NI(2)を介して光照射を受ける
と主に肉厚な真性層(3巧に於いて自由状態の電子及び
正孔が発生し、それ等はpin接合電界に引かれて電子
は背面電、極層(4)側に移動すると共に、正孔は透明
電極層(2)側に移動し、最終的にその移動過程に於い
て再結合することなく両電極層(4)(2)に到達した
電子及び正孔が光電流として外部に取り出される。
而して、本発明者らは上述の如き構成にある光活性層(
3)をシリコン化合物雰囲気のプラズマ分解により形成
する際の具体的原料ガスとして、従来の技術の項で述べ
た如く高次シランがモノシランに比して成長速度が速い
ことに着目し、最も肉厚な真性N!!(3ん)のみに高
次シランを使用し、肉薄なp型層(3p)及びn型層(
3n)についてはモノシランを使用して光起電力装置を
製造した。ところが真性層(3人)のみを高次シランで
形成した光起電力装置と全てモノシランで形成した光起
電力装置とを光電変換効率について比較したところ、全
てモノシランで形成した光起電力装置の方が高効率であ
ることが確認された。この現象は高次シランをプラズマ
分解するに要する高周波(RF)パワーはモノシランの
それに比して大きく、従って真性層(3乃を高次シラン
により形成すると、モノシランによって既に形成済みの
p型層1(3p>の界面に高RFパワーのプラズマ価電
粒子が衝突し、真性層(3乃との結合界面(p/ん)に
ダメージを与える結果、膜質を劣化せしめたために発生
していたのである。即ち、肉厚な真性層〈3ん)のみの
成長速度の高速化を目的として高次シランを使用すると
光電変換効率の低下の原因となる膜質の劣化は免れない
。
第2図実線Aは上記p型層(3p)と高次シランととし
てジシランを使用した真性層(3ん)との界面(p/入
)に於けるダメージを等価再結合速度のRFパワー依存
性として表−わしたものであり、RFパワーが大きくな
ると等価再結合速度も上昇する。
この等価再結合速度の上昇は真性層(3ン)に於いて発
生した光キャリア、特に正孔が透明電極層(2)に移動
する過程に於いて再結合する度合が高くなったことを意
味し、光電変換効率の低下の原因となる。
一方、第2図実線Bは肉厚な真性m<s人)のみならず
肉薄なp型層(3p)についても原料ガスとじてジシラ
ンを使用した場合の等価再轄合速度のRFパワー依存性
を示している。この実線B、!:実線Aとを比較すると
、同一のRFパワーに於いてp型層(3p)をもジシラ
ンで形成した方が再結合速度が低下することが判る。こ
れは真性層(3人)を形成するに先立つp型Nj(3p
)も真性層(転)を形成するジシランを使用したために
、モノシランの反応条件に比して高RFパワーで成長せ
しめられたためであると考えられる。
この様にp型層(3p)及び真性WJ(転)の主原料ガ
スとして高次シランを使用すれば、モノシランのみ或い
はモノシランと高次シランを組合せた製造方法に比して
互いに相反する要求であった膜の成長速度の高速化と、
光電変換効率の上昇を同時に満足せしめることが可能と
なる。
次にn型層(3n)の主原料ガスについて考えると、斯
るn型層(3n)は真性層(3巧に比して肉薄であるこ
とからモノシランを使用しても膜の成長速度が高次シラ
ンに比して低下してもほとんど問題なく、高次シラン使
用による真性層(3乃とn型層(3n)との界面(入/
n>に於けるプラズマ価電粒子によるダメージを考慮し
てモノシランが選択される。
以下本発明製造方法に於ける光活性層(3)の具体的反
応条件を記す。
・p型層(3p)・・・非晶質シリコンカーバイド膜厚
:100〜200人 ガス組成比: CH+ /(Sr2He +CHJ=8
0〜10%可変 ボロンドープ量:1−0.1%可変 RFパワー=40〜100W 成長速度=20人/min ・真性層(31)・・・非晶質シリコン膜厚、 400
0〜7000人 ガス組成比: 5i2He =100%RFパワー:4
0〜150W 成長速度:5〜1(1人/sec ・n型層(3n)・・・非晶質シリコン膜厚:300〜
500人 ガス組成比: PH3/5in4” 1〜2%(リンド
ープ量) RFパワー:10〜20W 成長速度:1人/sec ・共通反応条件 反応方法;容量結合型プラズマ分解法 RF周波数: 13.56MHz 基板温度:200〜300℃ ガス圧: 0.3 Torr ただし、p型層(3p)に於いてはカーボン及びボロン
の含有量を光入射側からp/i界面に向って減少すべく
傾斜を持たせた。
斯る製造方法により製造されたpin接合型の光起電力
装置に於ける特性は下表の通りであり、また比較例とし
て全て、即ち11 M (3n )もジシランで形成し
たpin接合型光起電力装置の特性を併記する。
上記表に於いて、 VOC:開放11E圧 ISc :短終電流 FFニブイルファクタ(形状因子) l:光電変換効率 を示しており、この実施例と比較例との真性層(3人)
とn型層(3n)との界面(^/n)に於ける等価再結
合速度は夫h 4 X 10”(V/cITI )、2
×1oヰ(V/cm)であり、この値からも本発明の実
施例の方が光電変換効率が高いことが判る。
尚、以上の説明に於いては基板(1)側の不純物層とし
てp型Ji!(3pンを用いたがこのp型/i!(3p
)に代ってn型層とした場合、このn型層が高次シラン
により形成され、真性Ji(3i)形成後に形成される
p型層の主原料ガスはモノシランが選択される。
(ト)発明の効果 本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く、半導体
光活性層の基板側不純物層と実質的な真性層の主原料ガ
スとして高次シランを用いると共に、上記真性層形成後
に形成される不純物層の主原料ガスとしてモノシランを
用いることによって、真性層形成時に既に形成済みの基
板側不純物層に高パワー印カロによるダメージを低減す
べく作用すると共に、最終に形成される不純物層につい
てもダメージが低減されるので、互いに相反する膜の成
長速度の高速化と先覚変換効率の上昇を同時に満足せし
めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明製造方法により製造される光起電力装置
の基本構造を示す断面図、第2図はpム界面の等価再結
合速度のRFパワー依存性を示す特性図、である。 (1〉・・・基板、(3)・・・半導体光活性層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板側から実質的に一つのpin接合を備える半
    導体光活性層を形成するに際し、この光活性層の基板側
    不純物層と実質的な真性層の主原料ガスとして高次シラ
    ンを用いると共に、上記真性層形成後に形成される不純
    物層の主原料ガスとしてモノシランを用いることを特徴
    とした光起電力装置の製造方法。
JP59214956A 1984-10-12 1984-10-12 光起電力装置の製造方法 Pending JPS6193675A (ja)

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Cited By (3)

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