JPS6332276B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6332276B2 JPS6332276B2 JP56125811A JP12581181A JPS6332276B2 JP S6332276 B2 JPS6332276 B2 JP S6332276B2 JP 56125811 A JP56125811 A JP 56125811A JP 12581181 A JP12581181 A JP 12581181A JP S6332276 B2 JPS6332276 B2 JP S6332276B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transparent conductive
- conductive film
- solar cell
- semiconductor
- cell element
- 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.)
- Expired
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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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は太陽電池素子の製造方法に関する。
従来より各種半導体および酸化物系透明導電膜
を使用した光起電力素子は存在する。近年モノシ
ラン（SiH4）ガスをグロー放電分解することな
どにより得られるアモルフアスシリコン（以下ａ
−Siと称する）はそれまで不可能とされていた価
電子制御が可能であることが明らかにされた。そ
れ以来薄膜で光起電力素子が構成でき、大面積化
が容易であるなどの特徴が考えられ、太陽電池な
どへの応用が考えられている。 太陽電池などに使用される、つまり価電子制御
が可能なａ−Si膜には多量の水素やフツ素が含ま
れている。また、ａ−Si作成時の基板温度の最適
値は約250℃である。このａ−Si膜上に酸化物系
透明導電膜を形成し、光起電力素子とするが、透
明導電膜の特性としては光の透過率が高いこと、
および面抵抗が小さいことがその必要条件とされ
る。 透過率は85％以上、面抵抗は100Ω／□以下で
あることが望ましい。酸化インジウム、酸化錫な
どの酸化物系透明導電膜に於いては、85％以上の
透過率を得るためには1μｍ以下の厚みが好まし
く、また100Ω／□以下の面抵抗を得るためには
1000Å以上の厚みが好ましいため、透明導電膜の
厚みは3000Å程度のものがよく使用される。酸化
物系透明導電膜を真空蒸着等の手段で作成すると
きの基板温度が300℃以上でなければ光透過率の
良い、抵抗の小さい透明導電膜は得られない。と
ころがａ−Si膜を形成后、ａ−Siをその形成時の
温度（250℃）以上に加熱すると、ａ−Si中に含
まれていた水素やフツ素が離脱することなどによ
りａ−Siの特性、つまり太陽電池の特性が悪くな
る欠点を有していた。 一方、反応性イオンプレーテイング法、反応性
スパツタ法などの方法で、プラズマをかいして酸
化物系透明導電膜を作成する場合、比較的低温で
光の透過率の良い導電膜が得られる。しかし、半
導体表面が活性化された酸素のため酸化等により
犯され、半導体と透明導電膜の界面状態が悪くな
り、太陽電池特性が悪くなる欠点を有していた。 本発明は、半導体上に第１の透明導電膜を通常
の真空蒸着法で形成し、しかる後に第１の透明導
電膜上に第２の透明導電膜をプラズマ状態を経て
形成することにより、特性の良い、つまり光電変
換効率の高い光起電力素子を提供するものであ
る。以下、実施例について詳細に説明する。 第１図は、従来法によるａ−Si半導体を使用し
た光起電力素子の構造を示す断面図であり、１は
ステンレス鋼基板、２はａ−Si半導体層、３は酸
化インジウム・錫（酸化錫が５〜10wt％）の透
明導電膜、４は太陽光線を示す。ａ−Si半導体層
２はホウ素(B)をドープしたＰ形のａ−Si層、不純
物をドープしないｉ形のａ−Si層、および燐
（Ｐ）をドープしたｎ形のａ−Si層から成立つて
おり、プラズマCVD法（グロー放電分解法）で
作成される。ステンレス鋼基板１上にａ−Si層２
を形成したものの上に酸化インジウム錫透明導電
膜３を従来法で形成した。 従来法 １ 酸化インジウム・錫透明導電膜を基板温度150
℃で真空蒸着法で形成した。真空度は10-6Torr
台、膜成長速度は約１Å／secである。 従来法 透明導電膜を基板温度150℃で10-4Torrの酸素
雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約
１Å／secである。 従来法 透明導電膜を基板温度350℃で10-4Torrの酸素
雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約
１Å／secである。 従来法 酸化インジウム・錫透明導電膜を下に述べるイ
オンプレーテイング法で、基板温度150℃で形成
した。イオンプレーテイング法とは蒸発源と基板
との間に高周波または直流電圧を印加するイオン
化電極により、蒸発粒子あるいは／および雰囲気
ガスをイオン化し、成膜する方法である。本方法
では蒸発物と雰囲気ガスがイオン化し、活性化し
ているので、蒸発物質と雰囲気ガスとの反応性蒸
着が可能である。 本従来法においては、蒸発源は酸化インジウ
ム・錫（酸化錫が５〜10wt％）をし、イオン化
電極には13.56MHzの高周波電力を200Wかけ、
10-4Torrの酸素雰囲気とした。 第２図は本発明の製造方法によるａ−Si半導体
を使用した太陽電池素子の構造を示す断面図であ
り、１１はステンレス鋼基板、１２はａ−Si半導
体層、１３は第１の酸化インジウム・錫（酸化錫
が５〜10wt％）の透明導電膜、１４は第２の酸
化インジウム錫（酸化錫が５〜10wt％）の透明
導電膜、１５は太陽光線である。 ａ−Si半導体層１２は、第１図で示したａ−Si
半導体層２と同じである。 実施例 ステンレス基板１１上にａ−Si層１２を形成
し、その上に第１の透明導電膜１３を真空蒸着法
で、10-4Torr台の酸素雰囲気で、基板温度150℃
で、膜厚100Å形成した。しかる后に第１の透明
導電膜１３上に前述のイオンプレーテイング法で
第２の透明導電膜１４を基板温度150℃で膜厚
2900Å形成した。イオンプレーテイング法は基板
に負電圧を印加することにより、イオン化した粒
子を通常の蒸着などより大きい運動オネルギで基
板に付着させ、密着性の良い膜を形成することも
可能である。 本実施例においては、蒸発源は酸化インジウ
ム・錫（酸化錫が５〜10wt％）とし、イオン化
電極には13.56MHzの高周波電力を200Wかけ、
10-4Torrの酸素雰囲気とした。酸素分圧はイオ
ン化を安定するために10-2〜10-5Torrが好まし
い。また、基板には直流負電圧を印加しなかつ
た。 以上説明した従来法および本発明の実施例にお
いて、透明導電膜の厚みは3000Åとし、面積は９
mm2とした。また透明導電膜以外の製法、および構
造は全て同一とした。 以上説明した従来法、および本発明の実施例で
試作した光起電力素子の太陽光（AM−１、100
ｍＷ／cm2）照射時の出力特性を表１に示す。 Jscは短絡光電流、Vocは周波端電圧、FFはカ
ーブフイルフアクタ、Effは光電変換効率である。
を使用した光起電力素子は存在する。近年モノシ
ラン（SiH4）ガスをグロー放電分解することな
どにより得られるアモルフアスシリコン（以下ａ
−Siと称する）はそれまで不可能とされていた価
電子制御が可能であることが明らかにされた。そ
れ以来薄膜で光起電力素子が構成でき、大面積化
が容易であるなどの特徴が考えられ、太陽電池な
どへの応用が考えられている。 太陽電池などに使用される、つまり価電子制御
が可能なａ−Si膜には多量の水素やフツ素が含ま
れている。また、ａ−Si作成時の基板温度の最適
値は約250℃である。このａ−Si膜上に酸化物系
透明導電膜を形成し、光起電力素子とするが、透
明導電膜の特性としては光の透過率が高いこと、
および面抵抗が小さいことがその必要条件とされ
る。 透過率は85％以上、面抵抗は100Ω／□以下で
あることが望ましい。酸化インジウム、酸化錫な
どの酸化物系透明導電膜に於いては、85％以上の
透過率を得るためには1μｍ以下の厚みが好まし
く、また100Ω／□以下の面抵抗を得るためには
1000Å以上の厚みが好ましいため、透明導電膜の
厚みは3000Å程度のものがよく使用される。酸化
物系透明導電膜を真空蒸着等の手段で作成すると
きの基板温度が300℃以上でなければ光透過率の
良い、抵抗の小さい透明導電膜は得られない。と
ころがａ−Si膜を形成后、ａ−Siをその形成時の
温度（250℃）以上に加熱すると、ａ−Si中に含
まれていた水素やフツ素が離脱することなどによ
りａ−Siの特性、つまり太陽電池の特性が悪くな
る欠点を有していた。 一方、反応性イオンプレーテイング法、反応性
スパツタ法などの方法で、プラズマをかいして酸
化物系透明導電膜を作成する場合、比較的低温で
光の透過率の良い導電膜が得られる。しかし、半
導体表面が活性化された酸素のため酸化等により
犯され、半導体と透明導電膜の界面状態が悪くな
り、太陽電池特性が悪くなる欠点を有していた。 本発明は、半導体上に第１の透明導電膜を通常
の真空蒸着法で形成し、しかる後に第１の透明導
電膜上に第２の透明導電膜をプラズマ状態を経て
形成することにより、特性の良い、つまり光電変
換効率の高い光起電力素子を提供するものであ
る。以下、実施例について詳細に説明する。 第１図は、従来法によるａ−Si半導体を使用し
た光起電力素子の構造を示す断面図であり、１は
ステンレス鋼基板、２はａ−Si半導体層、３は酸
化インジウム・錫（酸化錫が５〜10wt％）の透
明導電膜、４は太陽光線を示す。ａ−Si半導体層
２はホウ素(B)をドープしたＰ形のａ−Si層、不純
物をドープしないｉ形のａ−Si層、および燐
（Ｐ）をドープしたｎ形のａ−Si層から成立つて
おり、プラズマCVD法（グロー放電分解法）で
作成される。ステンレス鋼基板１上にａ−Si層２
を形成したものの上に酸化インジウム錫透明導電
膜３を従来法で形成した。 従来法 １ 酸化インジウム・錫透明導電膜を基板温度150
℃で真空蒸着法で形成した。真空度は10-6Torr
台、膜成長速度は約１Å／secである。 従来法 透明導電膜を基板温度150℃で10-4Torrの酸素
雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約
１Å／secである。 従来法 透明導電膜を基板温度350℃で10-4Torrの酸素
雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約
１Å／secである。 従来法 酸化インジウム・錫透明導電膜を下に述べるイ
オンプレーテイング法で、基板温度150℃で形成
した。イオンプレーテイング法とは蒸発源と基板
との間に高周波または直流電圧を印加するイオン
化電極により、蒸発粒子あるいは／および雰囲気
ガスをイオン化し、成膜する方法である。本方法
では蒸発物と雰囲気ガスがイオン化し、活性化し
ているので、蒸発物質と雰囲気ガスとの反応性蒸
着が可能である。 本従来法においては、蒸発源は酸化インジウ
ム・錫（酸化錫が５〜10wt％）をし、イオン化
電極には13.56MHzの高周波電力を200Wかけ、
10-4Torrの酸素雰囲気とした。 第２図は本発明の製造方法によるａ−Si半導体
を使用した太陽電池素子の構造を示す断面図であ
り、１１はステンレス鋼基板、１２はａ−Si半導
体層、１３は第１の酸化インジウム・錫（酸化錫
が５〜10wt％）の透明導電膜、１４は第２の酸
化インジウム錫（酸化錫が５〜10wt％）の透明
導電膜、１５は太陽光線である。 ａ−Si半導体層１２は、第１図で示したａ−Si
半導体層２と同じである。 実施例 ステンレス基板１１上にａ−Si層１２を形成
し、その上に第１の透明導電膜１３を真空蒸着法
で、10-4Torr台の酸素雰囲気で、基板温度150℃
で、膜厚100Å形成した。しかる后に第１の透明
導電膜１３上に前述のイオンプレーテイング法で
第２の透明導電膜１４を基板温度150℃で膜厚
2900Å形成した。イオンプレーテイング法は基板
に負電圧を印加することにより、イオン化した粒
子を通常の蒸着などより大きい運動オネルギで基
板に付着させ、密着性の良い膜を形成することも
可能である。 本実施例においては、蒸発源は酸化インジウ
ム・錫（酸化錫が５〜10wt％）とし、イオン化
電極には13.56MHzの高周波電力を200Wかけ、
10-4Torrの酸素雰囲気とした。酸素分圧はイオ
ン化を安定するために10-2〜10-5Torrが好まし
い。また、基板には直流負電圧を印加しなかつ
た。 以上説明した従来法および本発明の実施例にお
いて、透明導電膜の厚みは3000Åとし、面積は９
mm2とした。また透明導電膜以外の製法、および構
造は全て同一とした。 以上説明した従来法、および本発明の実施例で
試作した光起電力素子の太陽光（AM−１、100
ｍＷ／cm2）照射時の出力特性を表１に示す。 Jscは短絡光電流、Vocは周波端電圧、FFはカ
ーブフイルフアクタ、Effは光電変換効率である。
【表】
表１に示すごとく、従来法に於いては透明導
電膜の光の透過率が悪いため、短絡光電流の値が
悪い。従来法に於いては、従来法に比べて透
明導電膜の光の透過率は若干改善されて短絡光電
流は増加しているものの充分ではない。従来法
に於いては透明導電膜の光の透過率は良くなつて
はいるが、透明導電膜形成時にａ−Si膜の形成さ
れた基板温度を350℃にも上げるため、ａ−Si膜
の特性が劣化し、従つて短絡光電流も伸びなやみ
他の特性も悪く、従つて光電変換効率も悪い。ま
た、従来法に於いては、透明導電膜の透光性は
改善されてはいるが、透明導電膜形成時の酸素イ
オンにより、半導体表面が犯され、半導体と透明
導電膜との界面状態が悪くなり、太陽電池特性は
良くない。 一方、本発明の実施例に於いては、第１の透
明導電膜により、ａ−Si半導体表面が被覆されて
いるため、第２の透明導電膜をプラズマをかいし
て形成しても、半導体表面が犯されることなく、
従つて半導体と透明導電膜の界面状態も良い。ま
た、第１の透明導電膜の膜厚を適当に選ぶことに
より、基板温度が低くくても、透光性の良い透明
導電膜が得られる。従つて太陽電池特性として非
常に優れた特性を示す。 プラズマを作る方法として電子線照射により酸
素や蒸発粒子をイオン化する方法などがあるが、
前述の高周波電界、あるいは直流電界によりイオ
ン化する方法が高透光性、低抵抗の透明導電膜を
得るのに好ましい。 また、本実施例においては、蒸発源として酸化
インジウム・錫を利用した場合について述べた
が、蒸発源を金属インジウム・錫を使用し、反応
性蒸着を行つても同様の効果が得られる。 透明導電膜として酸化インジウム・錫ほどの酸
化インジウム系の場合について述べたが、酸化
錫、酸化錫に酸化アンチモンを添加したものなど
の酸化錫系の透明導電膜でも同様の効果が得られ
る。他に透光性および導電性を有する酸化物があ
るが、酸化錫系および酸化インジウム系透明導電
膜が優れている。 また、半導体として、ａ−Siの場合について述
べたが、250℃以上の高温にさらすと特性の悪く
なる半導体の場合も同様の効果が得られる。 第１の透明導電膜の厚みは、第２の透明導電膜
形成時に、半導体表面が犯されなくするため、つ
まり膜として存在し、半導体表面がおおわれ得る
50Å以上でかつ基板温度が低くても充分な透光性
を有する1000Å以下が好ましい。 以上詳細に説明したごとく、本発明によれば光
電変換効率の高い太陽電池が得られる。
電膜の光の透過率が悪いため、短絡光電流の値が
悪い。従来法に於いては、従来法に比べて透
明導電膜の光の透過率は若干改善されて短絡光電
流は増加しているものの充分ではない。従来法
に於いては透明導電膜の光の透過率は良くなつて
はいるが、透明導電膜形成時にａ−Si膜の形成さ
れた基板温度を350℃にも上げるため、ａ−Si膜
の特性が劣化し、従つて短絡光電流も伸びなやみ
他の特性も悪く、従つて光電変換効率も悪い。ま
た、従来法に於いては、透明導電膜の透光性は
改善されてはいるが、透明導電膜形成時の酸素イ
オンにより、半導体表面が犯され、半導体と透明
導電膜との界面状態が悪くなり、太陽電池特性は
良くない。 一方、本発明の実施例に於いては、第１の透
明導電膜により、ａ−Si半導体表面が被覆されて
いるため、第２の透明導電膜をプラズマをかいし
て形成しても、半導体表面が犯されることなく、
従つて半導体と透明導電膜の界面状態も良い。ま
た、第１の透明導電膜の膜厚を適当に選ぶことに
より、基板温度が低くくても、透光性の良い透明
導電膜が得られる。従つて太陽電池特性として非
常に優れた特性を示す。 プラズマを作る方法として電子線照射により酸
素や蒸発粒子をイオン化する方法などがあるが、
前述の高周波電界、あるいは直流電界によりイオ
ン化する方法が高透光性、低抵抗の透明導電膜を
得るのに好ましい。 また、本実施例においては、蒸発源として酸化
インジウム・錫を利用した場合について述べた
が、蒸発源を金属インジウム・錫を使用し、反応
性蒸着を行つても同様の効果が得られる。 透明導電膜として酸化インジウム・錫ほどの酸
化インジウム系の場合について述べたが、酸化
錫、酸化錫に酸化アンチモンを添加したものなど
の酸化錫系の透明導電膜でも同様の効果が得られ
る。他に透光性および導電性を有する酸化物があ
るが、酸化錫系および酸化インジウム系透明導電
膜が優れている。 また、半導体として、ａ−Siの場合について述
べたが、250℃以上の高温にさらすと特性の悪く
なる半導体の場合も同様の効果が得られる。 第１の透明導電膜の厚みは、第２の透明導電膜
形成時に、半導体表面が犯されなくするため、つ
まり膜として存在し、半導体表面がおおわれ得る
50Å以上でかつ基板温度が低くても充分な透光性
を有する1000Å以下が好ましい。 以上詳細に説明したごとく、本発明によれば光
電変換効率の高い太陽電池が得られる。
第１図は従来の太陽電池の構造を示す断面図、
第２図は本発明の製法による太陽電池の構造を示
す断面図である。 １，１１：ステンレス鋼基板、２，１２：ａ−
Si半導体層、３：透明導電膜、１３：第１の透明
導電膜、４，１５：太陽光線、１４：第２の透明
導電膜。
第２図は本発明の製法による太陽電池の構造を示
す断面図である。 １，１１：ステンレス鋼基板、２，１２：ａ−
Si半導体層、３：透明導電膜、１３：第１の透明
導電膜、４，１５：太陽光線、１４：第２の透明
導電膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも酸化物系透明導電膜と半導体とか
らなる太陽電池素子に於いて、半導体上に第１の
透明導電膜を真空蒸着法で形成し、第１の透明導
電膜上に第２の透明導電膜をプラズマ状態を経て
形成することを特徴とする太陽電池素子の製造方
法。 ２ 第２の透明導電膜を形成するときのプラズマ
を作る手段が高周波電界あるいは／および直流電
界であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の太陽電池素子の製造方法。 ３ 第２の透明導電膜を形成するときの雰囲気の
酸素分圧が10-2〜10-5Torrであることを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の太陽電池素子の
製造方法。 ４ 第１および第２の透明導電膜が酸化インジウ
ム系あるいは酸化錫系透明導電膜であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項、第２項あるいは
第３項記載の太陽電池素子の製造方法。 ５ 半導体がアモルフアスシリコンであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３
項あるいは第４項記載の太陽電池素子の製造方
法。 ６ 第１の透明導電膜の厚みが50Å〜1000Åであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
５項記載の太陽電池素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56125811A JPS5827376A (ja) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | 太陽電池素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56125811A JPS5827376A (ja) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | 太陽電池素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5827376A JPS5827376A (ja) | 1983-02-18 |
| JPS6332276B2 true JPS6332276B2 (ja) | 1988-06-29 |
Family
ID=14919503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56125811A Granted JPS5827376A (ja) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | 太陽電池素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5827376A (ja) |
-
1981
- 1981-08-10 JP JP56125811A patent/JPS5827376A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5827376A (ja) | 1983-02-18 |
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