JP2002198551A - Optical-to-electrical transducer element and device thereof using it as well as method for manufacturing the same - Google Patents

Optical-to-electrical transducer element and device thereof using it as well as method for manufacturing the same

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JP2002198551A
JP2002198551A JP2000397341A JP2000397341A JP2002198551A JP 2002198551 A JP2002198551 A JP 2002198551A JP 2000397341 A JP2000397341 A JP 2000397341A JP 2000397341 A JP2000397341 A JP 2000397341A JP 2002198551 A JP2002198551 A JP 2002198551A
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photoelectric conversion
semiconductor layer
type semiconductor
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JP2000397341A
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Tatsuyuki Nishimiya
立享 西宮
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical-to-electrical transducer element whose efficiency can be enhanced, to provide a device which uses it, and to provide a method for manufacturing the element. SOLUTION: In the optical-to-electrical transducer element, an n-type microcrystal silicon layer 4, an amorphous silicon layer 11, an intrinsic microcrystal silicon layer 12 and a p-type microcrystal silicon layer 16 are laminated sequentially on a substrate 1. The silicon layer 11 is made thin in such a way that, after it is deposited, its surface is dry-etched and treated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換素子とそ
れを用いた光電変換装置及び光電変換素子の製造方法に
係り、特に詳しくは、第1導電型半導体層と結晶質を含
む光電変換層との間に極めて薄厚の非晶質半導体層を設
けることにより、光電変換層の結晶性が向上し、その結
果、光電変換効率が向上した光電変換素子とそれを用い
た光電変換装置及び光電変換素子の製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion element, a photoelectric conversion device using the same, and a method of manufacturing the photoelectric conversion element. More specifically, the present invention relates to a first conductive semiconductor layer and a photoelectric conversion layer containing crystalline material. By providing an extremely thin amorphous semiconductor layer in between, the crystallinity of the photoelectric conversion layer is improved, and as a result, a photoelectric conversion element with improved photoelectric conversion efficiency, a photoelectric conversion device using the same, and a photoelectric conversion element The present invention relates to a method for manufacturing an element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、地球環境問題及びエネルギー問題
の観点から、太陽光発電の研究開発が盛んに行われてい
る。特に、光電変換層に微結晶シリコン(Si)を用い
たシリコン(Si)太陽電池は、プラズマCVD(Chem
ical Vapor Deposition)法により製造することが可能
なために大量生産に適していること、200℃程度の低
温プロセスで製造することができること、等の利点を有
することから、近い将来の普及型太陽電池として最も期
待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of photovoltaic power generation have been actively conducted from the viewpoint of global environmental problems and energy problems. In particular, a silicon (Si) solar cell using microcrystalline silicon (Si) for a photoelectric conversion layer is manufactured by plasma CVD (Chemical Chemistry).
ical vapor deposition) method, which is suitable for mass production because it can be manufactured by a low-temperature process at about 200 ° C. As most expected.

【0003】図7は、従来の膜面側光入射型のSi太陽
電池(NIP型)の一例を示す断面図であり、図におい
て、符号1は基板、2は金属材料からなる第1下部電極
層、3は酸化亜鉛(ZnO)、酸化第2錫(SnO2
あるいはITO(Indium TinOxide)等の透明導電材料
からなる第2下部電極層、4はn型微結晶シリコン層
(第1導電型半導体層)、5は光電変換層となる真性微
結晶シリコン層(結晶質を含む光電変換層:以下、i層
と称する)、6はp型微結晶シリコン層(第2導電型半
導体層)、7は透明導電体層、8は金属材料からなる櫛
型状の集電電極であり、n型微結晶シリコン層4、i層
5及びp型微結晶シリコン層6によりnip構造とされ
ている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a conventional film surface side light incident type Si solar cell (NIP type). In the figure, reference numeral 1 denotes a substrate, and 2 denotes a first lower electrode made of a metal material. Layer 3 is zinc oxide (ZnO), stannic oxide (SnO 2 )
Alternatively, a second lower electrode layer made of a transparent conductive material such as ITO (Indium TinOxide), 4 is an n-type microcrystalline silicon layer (first conductive type semiconductor layer), and 5 is an intrinsic microcrystalline silicon layer (crystal) serving as a photoelectric conversion layer Photoelectric conversion layer containing a material: hereinafter, referred to as i layer), 6 is a p-type microcrystalline silicon layer (second conductivity type semiconductor layer), 7 is a transparent conductor layer, and 8 is a comb-shaped collection made of a metal material. It is an electric electrode and has a nip structure by the n-type microcrystalline silicon layer 4, the i-layer 5, and the p-type microcrystalline silicon layer 6.

【0004】このSi太陽電池では、i層5に太陽光9
が入射すると、電子(e)−正孔(h)対が発生する。
一方、このnip構造では、pn接合によりi層5内部
に電界が形成されるために、発生した電子(e)−正孔
(h)対のうち、電子(e)はn型微結晶シリコン層4
側へ移動し、正孔(h)はp型微結晶シリコン層6側へ
移動する。そこで、第1下部電極層2及び集電電極8に
外部負荷10を接続すると、上記のpn接合により該外
部負荷10に電流Iが流れることとなり、このSi太陽
電池が発電機能を呈することとなる。なお、n型微結晶
シリコン層4をp型、p型微結晶シリコン層6をn型と
した場合、電子(e)及び正孔(h)それぞれの移動方
向は上記と逆方向になるため、外部負荷10に流れる電
流の方向も逆になる。
In this Si solar cell, the solar light 9
Is incident, an electron (e) -hole (h) pair is generated.
On the other hand, in this nip structure, since an electric field is formed inside the i-layer 5 by the pn junction, the electron (e) of the generated electron (e) -hole (h) pair is an n-type microcrystalline silicon layer. 4
And the holes (h) move to the p-type microcrystalline silicon layer 6 side. Therefore, when an external load 10 is connected to the first lower electrode layer 2 and the current collecting electrode 8, a current I flows through the external load 10 by the pn junction, and the Si solar cell exhibits a power generation function. . When the n-type microcrystalline silicon layer 4 is p-type and the p-type microcrystalline silicon layer 6 is n-type, the moving directions of the electrons (e) and the holes (h) are opposite to those described above. The direction of the current flowing through the external load 10 is also reversed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のSi
太陽電池においては、光電変換効率を向上させるために
は、i層5を構成する微結晶シリコンの粒径の増大、配
向性の向上が必要不可欠である。この微結晶シリコン
は、結晶成長する際に下地層からの影響を強く受けるも
のであるから、下地層の結晶性を向上させることによ
り、その結晶性を向上させることは可能である。
By the way, the conventional Si
In the solar cell, in order to improve the photoelectric conversion efficiency, it is indispensable to increase the grain size and the orientation of the microcrystalline silicon constituting the i-layer 5. Since the microcrystalline silicon is strongly affected by the underlayer during crystal growth, the crystallinity of the underlayer can be improved by improving the crystallinity of the underlayer.

【0006】一般に、微結晶シリコンの成長過程におい
ては、まず、種結晶となる結晶核が発生し、この結晶核
を中心としてシリコンの結晶が成長する。ここで、結晶
核の発生密度(発生する結晶核の単位面積当たりの個
数)が高い場合、隣り合った結晶同士が面方向の成長を
妨げあうので、結晶の体積分率は上がるものの、結晶の
粒径や配向性が小さなものになってしまう。従来のSi
太陽電池を考えると、i層5の下地層はn型(またはp
型)の微結晶シリコン層4であるから、i層5を構成す
る微結晶シリコンの結晶成長の条件が良好なものとなる
ために、結晶核の発生密度も高くなり、i層5を構成す
る微結晶シリコンの結晶粒径も小さなものとなる。した
がって、従来のSi太陽電池においては、微結晶シリコ
ンの粒径が小さく、配向性も向上しないという問題点が
あった。
Generally, in the growth process of microcrystalline silicon, first, a crystal nucleus serving as a seed crystal is generated, and a silicon crystal grows around the crystal nucleus. Here, when the generation density of crystal nuclei (the number of generated crystal nuclei per unit area) is high, adjacent crystals hinder growth in the plane direction, so that the volume fraction of crystals increases, but The particle size and orientation will be small. Conventional Si
Considering a solar cell, the underlying layer of the i-layer 5 is n-type (or p-type).
Since the microcrystalline silicon layer 4 is a (type) microcrystalline silicon layer, the conditions for crystal growth of the microcrystalline silicon constituting the i-layer 5 are favorable, so that the density of crystal nuclei increases and the i-layer 5 is formed. The crystal grain size of microcrystalline silicon is also small. Therefore, in the conventional Si solar cell, there is a problem that the grain size of microcrystalline silicon is small and the orientation is not improved.

【0007】そこで、n型(またはp型)の微結晶シリ
コン層4上にアモルファスシリコン層を積層し、意図的
にi層5を構成する微結晶シリコンの結晶成長の条件を
不利なものとすることで、結晶核の発生密度を低下させ
ることにより、i層5を構成する微結晶シリコンの結晶
粒径を大きなものとし、その結果、配向性が向上したS
i太陽電池が提案されている。しかしながら、このSi
太陽電池では、i層5の下地層として高抵抗層であるア
モルファスシリコン層を用いているために、太陽電池と
しての抵抗が増大し、その結果、太陽電池の光電変換効
率が低下するという問題点が生じる。
Therefore, an amorphous silicon layer is laminated on the n-type (or p-type) microcrystalline silicon layer 4, and the conditions for the crystal growth of the microcrystalline silicon constituting the i-layer 5 are intentionally disadvantageous. By reducing the generation density of crystal nuclei, the crystal grain size of the microcrystalline silicon constituting the i-layer 5 is increased, and as a result, S has improved orientation.
i solar cells have been proposed. However, this Si
In the solar cell, since the amorphous silicon layer which is a high-resistance layer is used as a base layer of the i-layer 5, the resistance as the solar cell increases, and as a result, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell decreases. Occurs.

【0008】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、光電変換効率を向上させることができる光
電変換素子とそれを用いた光電変換装置及び光電変換素
子の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a photoelectric conversion element capable of improving photoelectric conversion efficiency, a photoelectric conversion device using the same, and a method of manufacturing the photoelectric conversion element. The purpose is to:

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光電変換素子とそれを用いた光電
変換装置及び光電変換素子の製造方法を採用した。すな
わち、請求項1記載の光電変換素子は、基板上に、第1
導電型半導体層、非晶質半導体層、結晶質を含む光電変
換層、第2導電型半導体層が順次積層され、前記非晶質
半導体層は、堆積後にドライエッチング処理された表面
を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following photoelectric conversion element, a photoelectric conversion device using the same, and a method of manufacturing the photoelectric conversion element. That is, the photoelectric conversion element according to claim 1 is provided on the substrate with the first
A conductive semiconductor layer, an amorphous semiconductor layer, a photoelectric conversion layer containing crystalline material, and a second conductive semiconductor layer are sequentially stacked, and the amorphous semiconductor layer has a surface subjected to dry etching after deposition. Features.

【0010】この光電変換素子では、非晶質半導体層を
堆積させた後に、該非晶質半導体層をドライエッチング
処理したことにより、結晶質を含む光電変換層の下地層
を、極めて薄厚の非晶質半導体層により構成することが
可能になる。これにより、非晶質半導体層上に成長され
る光電変換層の結晶性及び、結晶の配向性が向上し、そ
の結果、光電変換効率が向上する。
In this photoelectric conversion element, the amorphous semiconductor layer is deposited, and then the amorphous semiconductor layer is dry-etched, so that the underlayer of the photoelectric conversion layer containing crystalline material can be formed into an extremely thin amorphous layer. It can be constituted by a high quality semiconductor layer. Thereby, the crystallinity and crystal orientation of the photoelectric conversion layer grown on the amorphous semiconductor layer are improved, and as a result, the photoelectric conversion efficiency is improved.

【0011】請求項2記載の光電変換素子は、請求項1
記載の光電変換素子において、前記非晶質半導体層のド
ライエッチング処理された表面は、島状であることを特
徴とする。
[0011] The photoelectric conversion element according to the second aspect is the first aspect.
The photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface of the amorphous semiconductor layer that has been subjected to the dry etching treatment has an island shape.

【0012】この光電変換素子では、非晶質半導体層の
ドライエッチング処理された表面を島状としたことによ
り、下地層としての非晶質半導体層の占有面積が狭いも
のとなり、該非晶質半導体層上に成長する結晶質を含む
光電変換層の結晶性を低下させるおそれがない。これに
より、非晶質半導体層上に成長される光電変換層の結晶
性及び、結晶の配向性がさらに向上し、その結果、光電
変換効率がさらに向上する。
In this photoelectric conversion element, since the surface of the amorphous semiconductor layer which has been subjected to the dry etching treatment is formed into an island shape, the occupied area of the amorphous semiconductor layer as a base layer is reduced. There is no risk of lowering the crystallinity of the photoelectric conversion layer containing crystalline material grown on the layer. Thereby, the crystallinity and the crystal orientation of the photoelectric conversion layer grown on the amorphous semiconductor layer are further improved, and as a result, the photoelectric conversion efficiency is further improved.

【0013】請求項3記載の光電変換素子は、請求項1
または2記載の光電変換素子において、前記ドライエッ
チング処理された非晶質半導体層の厚みは、最大値が5
nm以下であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion element.
3. The photoelectric conversion element according to 2, wherein the dry-etched amorphous semiconductor layer has a maximum thickness of 5
nm or less.

【0014】この光電変換素子では、非晶質半導体層の
厚みの最大値を5nm以下とすることにより、下地層と
しての非晶質半導体層の厚みが極めて薄いものとなり、
該非晶質半導体層上に成長する結晶質を含む光電変換層
の結晶性が低下しない。これにより、光電変換層の結晶
性及び、結晶の配向性がさらに向上し、その結果、光電
変換効率がさらに向上する。この非晶質半導体層の厚み
の最大値のより好ましい値は、1nm以下である。
In this photoelectric conversion device, by setting the maximum value of the thickness of the amorphous semiconductor layer to 5 nm or less, the thickness of the amorphous semiconductor layer as a base layer becomes extremely thin.
The crystallinity of the photoelectric conversion layer containing crystalline material grown on the amorphous semiconductor layer does not decrease. Thereby, the crystallinity and the crystal orientation of the photoelectric conversion layer are further improved, and as a result, the photoelectric conversion efficiency is further improved. A more preferable value of the maximum value of the thickness of the amorphous semiconductor layer is 1 nm or less.

【0015】請求項4記載の光電変換素子は、請求項
1、2または3記載の光電変換素子において、前記第1
導電型半導体層はp型半導体層であり、前記第2導電型
半導体層はn型半導体層であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the photoelectric conversion element according to the first, second, or third aspect, wherein
The conductive semiconductor layer is a p-type semiconductor layer, and the second conductive semiconductor layer is an n-type semiconductor layer.

【0016】請求項5記載の光電変換素子は、請求項
1、2または3記載の光電変換素子において、前記第1
導電型半導体層はn型半導体層であり、前記第2導電型
半導体層はp型半導体層であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the photoelectric conversion element according to the first, second, or third aspect, wherein the first
The conductive semiconductor layer is an n-type semiconductor layer, and the second conductive semiconductor layer is a p-type semiconductor layer.

【0017】請求項6記載の光電変換素子は、請求項1
ないし5のいずれか1項記載の光電変換素子において、
前記第2導電型半導体層上に、第1導電型半導体層、光
電変換層及び第2導電型半導体層からなる光電変換多層
膜を1つ以上積層し、前記光電変換層を複数層有する構
造としたことを特徴とする。
[0017] The photoelectric conversion element according to claim 6 is the first aspect.
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 5,
A structure in which one or more photoelectric conversion multilayer films each including a first conductivity type semiconductor layer, a photoelectric conversion layer, and a second conductivity type semiconductor layer are stacked on the second conductivity type semiconductor layer, and the plurality of photoelectric conversion layers are provided; It is characterized by having done.

【0018】この光電変換素子では、第2導電型半導体
層上に、第1導電型半導体層、光電変換層及び第2導電
型半導体層を1組以上積層することで、光電変換層を積
層方向に複数層配置した構成となり、複数の光電変換層
それぞれが入射する光を取り込むことで、入射する光の
利用効率が向上し、その結果、単位面積当たりの光電変
換効率が向上する。
In this photoelectric conversion element, the photoelectric conversion layer is stacked in the stacking direction by laminating at least one set of the first conductivity type semiconductor layer, the photoelectric conversion layer, and the second conductivity type semiconductor layer on the second conductivity type semiconductor layer. In this configuration, a plurality of photoelectric conversion layers are arranged to take in the incident light, whereby the utilization efficiency of the incident light is improved, and as a result, the photoelectric conversion efficiency per unit area is improved.

【0019】請求項7記載の光電変換装置は、請求項1
ないし6のいずれか1項記載の光電変換素子を備えたこ
とを特徴とする。この光電変換装置では、結晶性及び、
結晶の配向性が向上した光電変換層を有する光電変換素
子を備えたことにより、装置としての光電変換効率が高
まる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion device.
7. A photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 6. In this photoelectric conversion device, the crystallinity and
The provision of the photoelectric conversion element having the photoelectric conversion layer with improved crystal orientation improves the photoelectric conversion efficiency of the device.

【0020】請求項8記載の光電変換素子の製造方法
は、基板上に、第1導電型半導体層、非晶質半導体層を
順次積層し、次いで、該非晶質半導体層をドライエッチ
ング処理し、該ドライエッチング処理後の非晶質半導体
層上に、結晶質を含む光電変換層、第2導電型半導体層
を順次積層することを特徴とする。
In the method of manufacturing a photoelectric conversion device according to the present invention, a first conductivity type semiconductor layer and an amorphous semiconductor layer are sequentially laminated on a substrate, and then the amorphous semiconductor layer is subjected to dry etching. A crystalline photoelectric conversion layer and a second conductivity type semiconductor layer are sequentially stacked on the amorphous semiconductor layer after the dry etching treatment.

【0021】この製造方法では、非晶質半導体層をドラ
イエッチング処理することで、該非晶質半導体層が薄厚
化される。その後、この薄厚の非晶質半導体層上に、結
晶質を含む光電変換層、第2導電型半導体層を順次積層
することで、前記光電変換層を成長させる際に、下地層
である非晶質半導体層の影響が抑制され、成長する光電
変換層の結晶性が向上する。これにより、光電変換効率
の高い光電変換層を半導体層で挟んだ構造の光電変換素
子が容易に得られる。
In this manufacturing method, the thickness of the amorphous semiconductor layer is reduced by dry-etching the amorphous semiconductor layer. Thereafter, a photoelectric conversion layer containing a crystalline material and a second conductivity type semiconductor layer are sequentially laminated on the thin amorphous semiconductor layer, so that when the photoelectric conversion layer is grown, an amorphous layer serving as a base layer is formed. The influence of the quality semiconductor layer is suppressed, and the crystallinity of the growing photoelectric conversion layer is improved. Accordingly, a photoelectric conversion element having a structure in which a photoelectric conversion layer with high photoelectric conversion efficiency is sandwiched between semiconductor layers can be easily obtained.

【0022】請求項9記載の光電変換素子の製造方法
は、請求項8記載の光電変換素子の製造方法において、
前記ドライエッチング処理は、前記非晶質半導体層の厚
みの最大値が5nm以下になるまでドライエッチングす
ることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a photoelectric conversion element according to the eighth aspect.
In the dry etching, dry etching is performed until the maximum value of the thickness of the amorphous semiconductor layer becomes 5 nm or less.

【0023】この製造方法では、非晶質半導体層の厚み
の最大値が5nm以下になるまでドライエッチングする
ことにより、前記非晶質半導体層の厚みが極めて薄厚化
され、成長する光電変換層の結晶性が大幅に向上する。
これにより、光電変換効率の極めて高い光電変換素子が
容易に得られる。
In this manufacturing method, the thickness of the amorphous semiconductor layer is extremely thinned by dry etching until the maximum value of the thickness of the amorphous semiconductor layer becomes 5 nm or less, and the thickness of the growing photoelectric conversion layer is reduced. The crystallinity is greatly improved.
Thereby, a photoelectric conversion element having extremely high photoelectric conversion efficiency can be easily obtained.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の光電変換素子とそれを用
いた光電変換装置及び光電変換素子の製造方法の各実施
形態について、図面に基づき説明する。なお、以下の各
実施形態においては、光電変換素子としてシリコン系太
陽電池(Si太陽電池)を例に採り説明するが、本発明
の光電変換素子は以下の各実施形態のSi太陽電池に限
定されるものではない。また、これらの図においては、
従来例である図7と同一の構成要素については、同一の
符号を付してある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the photoelectric conversion device of the present invention, a photoelectric conversion device using the same, and a method of manufacturing the photoelectric conversion device will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a silicon-based solar cell (Si solar cell) will be described as an example of a photoelectric conversion element, but the photoelectric conversion element of the present invention is limited to the Si solar cell of each of the following embodiments. Not something. Also, in these figures,
The same components as those in FIG. 7 which is a conventional example are denoted by the same reference numerals.

【0025】「第1の実施形態」図1は本発明の第1の
実施形態の膜面側光入射型のシリコン系太陽電池(Si
太陽電池)(NIP型)を示す断面図であり、図におい
て、符号11は薄厚のアモルファスシリコン層(非晶質
半導体層:以下、a−Si層と略称する)、12はa−
Si層11上に堆積され光電変換層となる真性微結晶シ
リコン層(結晶質を含む光電変換層:以下、i層と称す
る)である。
First Embodiment FIG. 1 shows a film-side light incident type silicon-based solar cell (Si) according to a first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows a solar cell (NIP type). In the figure, the code | symbol 11 is a thin amorphous silicon layer (amorphous semiconductor layer: abbreviated as a-Si layer hereafter), 12 is a-.
An intrinsic microcrystalline silicon layer (a photoelectric conversion layer containing crystalline material; hereinafter, referred to as an i-layer) which is deposited on the Si layer 11 and serves as a photoelectric conversion layer.

【0026】このa−Si層11の表面は、堆積後にド
ライエッチング処理されており、このドライエッチング
処理後のa−Si層11の厚みは、最大値が5nm以
下、好ましくは最大値が1nm以下である。このSi太
陽電池は、n型微結晶シリコン層4、i層12及びp型
微結晶シリコン層6によりnip構造とされている。こ
こで、n型微結晶シリコン層4をp型、p型微結晶シリ
コン層6をn型とすると、pin構造となるため、電子
(e)及び正孔(h)それぞれの移動方向はnip構造
と逆向きになり、外部負荷に流れる電流の方向も逆にな
る。
The surface of the a-Si layer 11 is dry-etched after the deposition, and the thickness of the a-Si layer 11 after this dry-etching has a maximum value of 5 nm or less, preferably a maximum value of 1 nm or less. It is. This Si solar cell has a nip structure with an n-type microcrystalline silicon layer 4, an i-layer 12, and a p-type microcrystalline silicon layer 6. Here, if the n-type microcrystalline silicon layer 4 is of p-type and the p-type microcrystalline silicon layer 6 is of n-type, it has a pin structure, so that the moving directions of the electrons (e) and the holes (h) are nip structure. And the direction of the current flowing to the external load is also reversed.

【0027】このSi太陽電池では、基板1の材料とし
ては、ガラス、ステンレススチール、鋼等が好適に用い
られる。第1下部電極層2の材料としては、Al、A
g、Ti、Ni、Cr、Cu、あるいはそれらの合金等
が好適に用いられる。第2下部電極層3の材料として
は、ZnO、SnO2あるいはITO等の酸化物系透明
導電材料が好適に用いられる。櫛型の集電電極8の材料
としては、第1下部電極層2と同様、Al、Ag、T
i、Ni、Cr、Cu、あるいはそれらの合金が好適に
用いられる。
In this Si solar cell, glass, stainless steel, steel or the like is preferably used as the material of the substrate 1. The material of the first lower electrode layer 2 is Al, A
g, Ti, Ni, Cr, Cu, or alloys thereof are preferably used. As the material of the second lower electrode layer 3, an oxide-based transparent conductive material such as ZnO, SnO 2, or ITO is preferably used. Like the first lower electrode layer 2, the material of the comb-shaped current collecting electrode 8 is Al, Ag, T
i, Ni, Cr, Cu, or an alloy thereof is preferably used.

【0028】n型微結晶シリコン層4の膜厚は、5nm
以上かつ50nm以下が望ましい。このn型微結晶シリ
コン層4の膜厚が5nm未満の場合、部分的に第2下部
電極層3が露出した状態、いわゆる島状成長となる。こ
の場合、n型微結晶シリコン層4が成膜されていない部
分は、正常なnip接合が形成されないため、光電変換
素子としての特性が著しく低下する。一方、n型微結晶
シリコン層4の膜厚が50nmを超える場合、n型微結
晶シリコン層4での光吸収の影響が大きくなり、第1下
部電極層2で反射した光を有効に光電変換に利用できな
いため、長波長光に対する感度が低下するという素子性
能上の問題が生じる。
The thickness of the n-type microcrystalline silicon layer 4 is 5 nm.
The thickness is desirably not less than 50 nm. When the film thickness of this n-type microcrystalline silicon layer 4 is less than 5 nm, a state where second lower electrode layer 3 is partially exposed, that is, a so-called island-like growth is obtained. In this case, since a normal nip junction is not formed in a portion where the n-type microcrystalline silicon layer 4 is not formed, characteristics as a photoelectric conversion element are significantly reduced. On the other hand, when the film thickness of the n-type microcrystalline silicon layer 4 exceeds 50 nm, the influence of light absorption in the n-type microcrystalline silicon layer 4 increases, and the light reflected by the first lower electrode layer 2 is effectively photoelectrically converted. Therefore, there is a problem in device performance that sensitivity to long-wavelength light is reduced.

【0029】i層12の膜厚は、第2下部電極層3及び
i層12の表面形状などに依存する光閉じ込め状態によ
るが、1μm以上かつ10μm以下が望ましい。このi
層12の膜厚が1μm未満の場合、入射光を十分に吸収
できないため、光起電力素子としての短絡電流が小さい
という問題がある。また、i層12の膜厚が10μmを
超える場合、i層12に生じる内部電界が弱くなり、光
起電力素子としての開放電圧が低下する他、成膜時間が
長くなるため、産業利用上、生産性が低下する。
The thickness of the i-layer 12 depends on the state of light confinement depending on the surface shapes of the second lower electrode layer 3 and the i-layer 12, and is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. This i
When the thickness of the layer 12 is less than 1 μm, incident light cannot be sufficiently absorbed, and there is a problem that a short-circuit current as a photovoltaic element is small. When the film thickness of the i-layer 12 exceeds 10 μm, the internal electric field generated in the i-layer 12 is weakened, and the open-circuit voltage as a photovoltaic element is reduced. Productivity decreases.

【0030】p型微結晶シリコン層6の膜厚は、5nm
以上かつ50nm以下が望ましい。このp型微結晶シリ
コン層6の膜厚が5nm未満の場合、部分的にi層12
が露出した状態、いわゆる島状成長となる。この場合、
p型微結晶シリコン層6が成膜されていない部分は、正
常なnip接合が形成されないため、光起電力素子とし
ての特性が著しく低下する。一方、p型微結晶シリコン
層6の膜厚が50nmを超える場合、p型微結晶シリコ
ン層6での光吸収の影響が大きくなり、i層12に到達
する光量が低下するため、光起電力素子としての短絡電
流が小さいという素子性能上の問題が生じる。
The thickness of the p-type microcrystalline silicon layer 6 is 5 nm.
The thickness is desirably not less than 50 nm. If the thickness of this p-type microcrystalline silicon layer 6 is less than 5 nm, i-layer 12
Is exposed, so-called island growth. in this case,
Since a normal nip junction is not formed in a portion where the p-type microcrystalline silicon layer 6 is not formed, the characteristics as a photovoltaic element are significantly reduced. On the other hand, when the film thickness of the p-type microcrystalline silicon layer 6 exceeds 50 nm, the influence of light absorption in the p-type microcrystalline silicon layer 6 increases, and the amount of light reaching the i-layer 12 decreases. There is a problem in element performance that the short-circuit current of the element is small.

【0031】このSi太陽電池では、a−Si層11の
厚みの最大値を5nm以下としたことにより、i層12
の下地層としてのa−Si層11の厚みが極めて薄いも
のとなり、このa−Si層11上に成長するi層12の
結晶性が向上する。これにより、i層12の結晶性及び
配向性が大きく向上し、その結果、光電変換効率が大き
く向上する。
In this Si solar cell, the maximum thickness of the a-Si layer 11 is set to 5 nm or less, so that the i-layer 12
The thickness of the a-Si layer 11 as the underlayer is extremely thin, and the crystallinity of the i-layer 12 grown on the a-Si layer 11 is improved. As a result, the crystallinity and orientation of the i-layer 12 are greatly improved, and as a result, the photoelectric conversion efficiency is greatly improved.

【0032】このSi太陽電池では、p型微結晶シリコ
ン層6側からi層12に太陽光9が入射すると、電子
(e)−正孔(h)対が発生する。一方、このnip構
造では、pn接合によりi層12内部に電界が形成され
るために、発生した電子(e)−正孔(h)対のうち、
電子(e)はn型微結晶シリコン層4側へ移動し、正孔
(h)はp型微結晶シリコン層6側へ移動する。
In this Si solar cell, when sunlight 9 enters the i-layer 12 from the p-type microcrystalline silicon layer 6 side, an electron (e) -hole (h) pair is generated. On the other hand, in the nip structure, an electric field is formed inside the i-layer 12 by the pn junction, so that the generated electron (e) -hole (h) pair
The electrons (e) move toward the n-type microcrystalline silicon layer 4 and the holes (h) move toward the p-type microcrystalline silicon layer 6.

【0033】ここで、第1下部電極層2及び集電電極8
に外部負荷10を接続すると、上記のpn接合により該
外部負荷10に電流Iが流れることとなり、このSi太
陽電池が発電機能を呈することとなる。なお、n型微結
晶シリコン層4をp型、p型微結晶シリコン層6をn型
とした場合、電子(e)及び正孔(h)それぞれの移動
方向は上記と逆方向になるため、外部負荷10に流れる
電流の方向も逆になる。
Here, the first lower electrode layer 2 and the current collecting electrode 8
Is connected to the external load 10, a current I flows through the external load 10 by the pn junction, and the Si solar cell has a power generation function. When the n-type microcrystalline silicon layer 4 is p-type and the p-type microcrystalline silicon layer 6 is n-type, the moving directions of the electrons (e) and the holes (h) are opposite to those described above. The direction of the current flowing through the external load 10 is also reversed.

【0034】次に、このSi太陽電池の製造方法につい
て説明する。まず、基板1を用意する。この基板は、ガ
ラス、ステンレススチール、鋼等からなっている。つい
で、この基板1上に第1下部電極層2、第2下部電極層
3を順次成膜する。ここでは、第1下部電極層2は、真
空蒸着法またはスパッタ法等の物理蒸着法(PVD)に
より、Al、Ag、Ti、Ni、Cr、Cu、あるいは
それらの合金を成膜することで得られる。また、第2下
部電極層3は、CVD法またはスパッタ法等により、Z
nO、SnO2、ITO等の酸化物系透明導電材料を成
膜することで得られる。
Next, a method of manufacturing this Si solar cell will be described. First, the substrate 1 is prepared. This substrate is made of glass, stainless steel, steel or the like. Next, a first lower electrode layer 2 and a second lower electrode layer 3 are sequentially formed on the substrate 1. Here, the first lower electrode layer 2 is obtained by forming a film of Al, Ag, Ti, Ni, Cr, Cu, or an alloy thereof by a physical vapor deposition method (PVD) such as a vacuum vapor deposition method or a sputtering method. Can be Further, the second lower electrode layer 3 is made of Z
It can be obtained by forming a film of an oxide-based transparent conductive material such as nO, SnO 2 , and ITO.

【0035】ついで、プラズマCVD法等により、n型
微結晶シリコン層4、a−Si層11を順次成膜する。
ここでは、n型微結晶シリコン層4上に堆積されたa−
Si層にドライエッチングを施すことにより、膜厚が5
nm以下の薄厚のa−Si層11とする。ついで、プラ
ズマCVD法等により、薄厚のa−Si層11上に、i
層12、p型微結晶シリコン層6を順次成膜する。つい
で、このp型微結晶シリコン層6上に、CVD法または
スパッタ法等により、ZnO、SnO2、ITO等の酸
化物系透明導電材料を成膜し、透明導電体層7とする。
Next, an n-type microcrystalline silicon layer 4 and an a-Si layer 11 are sequentially formed by a plasma CVD method or the like.
Here, the a- layer deposited on the n-type microcrystalline silicon layer 4
By performing dry etching on the Si layer, the film thickness becomes 5
The thickness of the a-Si layer 11 is as thin as not more than nm. Then, the i-layer is formed on the thin a-Si layer 11 by a plasma CVD method or the like.
The layer 12 and the p-type microcrystalline silicon layer 6 are sequentially formed. Next, an oxide-based transparent conductive material such as ZnO, SnO 2 , or ITO is formed on the p-type microcrystalline silicon layer 6 by a CVD method, a sputtering method, or the like to form a transparent conductive layer 7.

【0036】ついで、透明導電体層7上に、真空蒸着法
またはスパッタ法等の物理蒸着法、あるいは印刷法等に
より、Al、Ag、Ti、Ni、Cr、Cu、あるいは
それらの合金を成膜し、櫛型状の集電電極8とする。以
上により、本実施形態のSi太陽電池が得られる。
Then, Al, Ag, Ti, Ni, Cr, Cu, or an alloy thereof is formed on the transparent conductor layer 7 by physical vapor deposition such as vacuum vapor deposition or sputtering, or printing. Then, a comb-shaped current collecting electrode 8 is formed. As described above, the Si solar cell of the present embodiment is obtained.

【0037】図2は微結晶Si層(i層12)のX線回
折パターンを示す図であり、図中、Aは本実施形態の製
造方法により得られた微結晶Si層のX線回折パターン
を、Bは従来の微結晶Si層のX線回折パターンを、そ
れぞれ示している。本実施形態の微結晶Si層は、Si
の(110)面が優先配向したものであり、図2に示す
ように、(220)面の積分強度と(111)面の積分
強度との比が3以上である。一方、従来の微結晶Si層
は、(220)面及び(111)面それぞれの積分強度
が非常に小さく、バックグラウンドのハローより僅かに
出ているにすぎない。
FIG. 2 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the microcrystalline Si layer (i-layer 12). In the figure, A indicates the X-ray diffraction pattern of the microcrystalline Si layer obtained by the manufacturing method of the present embodiment. B shows the X-ray diffraction pattern of the conventional microcrystalline Si layer. The microcrystalline Si layer of the present embodiment is made of Si
(110) plane is preferentially oriented, and as shown in FIG. 2, the ratio of the integrated intensity of the (220) plane to that of the (111) plane is 3 or more. On the other hand, in the conventional microcrystalline Si layer, the integrated intensity of each of the (220) plane and the (111) plane is very small, and is only slightly out of the background halo.

【0038】このように、本実施形態の微結晶Si層で
は、a−Si層にドライエッチングを施すことにより、
Siの(110)面の優先配向が得られ、i層12の結
晶性(配向性)を向上させることができる。この理由
は、i層12の下地層を薄厚のa−Si層11とするこ
とにより、意図的に結晶成長が不利になる条件を作り出
し、結晶核の発生密度を低下させることで成長初期の結
晶性を向上させ、このことによりi層12全体の結晶性
を向上させることができるためである。
As described above, in the microcrystalline Si layer of the present embodiment, by performing dry etching on the a-Si layer,
The preferred orientation of the (110) plane of Si is obtained, and the crystallinity (orientation) of the i-layer 12 can be improved. The reason for this is that the underlying layer of the i-layer 12 is made of the thin a-Si layer 11, thereby intentionally creating a condition where crystal growth is disadvantageous, and lowering the density of crystal nuclei, thereby reducing the crystal growth in the initial growth. This is because the crystallinity of the entire i-layer 12 can be improved.

【0039】ここでは、a−Si層がドライエッチング
されてなくなるまで、或いはわずかしかのこらないよう
に、成膜条件及びドライエッチング条件を適正化するこ
とにより、微結晶層に比べて抵抗が高いa−Si層の膜
厚を薄くすることができる。
Here, the resistance is higher than that of the microcrystalline layer by optimizing the film forming conditions and dry etching conditions so that the a-Si layer is not dry-etched or disappears only slightly. The thickness of the a-Si layer can be reduced.

【0040】図3は本実施形態の微結晶Si層の(22
0)面の積分強度と(111)面の積分強度との比
((220)/(111)積分強度比)と光電変換効率
との関係を示す図である。図3によれば、(220)/
(111)積分強度比が3以上のとき、光電変換効率は
0.8程度あるいはそれ以上となることが分かる。
FIG. 3 shows (22) of the microcrystalline Si layer of this embodiment.
It is a figure which shows the relationship between the ratio ((220) / (111) integrated intensity ratio) of the integrated intensity of the (0) plane and the (111) plane, and the photoelectric conversion efficiency. According to FIG. 3, (220) /
It can be seen that when the (111) integrated intensity ratio is 3 or more, the photoelectric conversion efficiency is about 0.8 or more.

【0041】以上説明したように、本実施形態のSi太
陽電池によれば、堆積後にドライエッチング処理が施さ
れた表面を有するa−Si層11上に、i層12を成膜
したので、下地層となるa−Si層11を極めて薄厚化
することができ、i層12の結晶性及び配向性を向上さ
せることができ、したがって、光電変換効率を向上させ
ることができる。
As described above, according to the Si solar cell of the present embodiment, the i-layer 12 is formed on the a-Si layer 11 having the surface subjected to the dry etching after the deposition. The a-Si layer 11 serving as the ground layer can be made extremely thin, and the crystallinity and orientation of the i-layer 12 can be improved, and therefore, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

【0042】また、本実施形態のSi太陽電池の製造方
法によれば、堆積したa−Si層の表面にドライエッチ
ング処理を施して薄厚化し、この薄厚化したa−Si層
11上にi層12を成膜するので、結晶性及び配向性が
向上したi層12を成膜することができる。したがっ
て、光電変換効率が向上したSi太陽電池を容易に作製
することができる。
Further, according to the method of manufacturing the Si solar cell of the present embodiment, the surface of the deposited a-Si layer is thinned by performing a dry etching process, and the i-layer is formed on the thinned a-Si layer 11. Since film 12 is formed, i-layer 12 with improved crystallinity and orientation can be formed. Therefore, a Si solar cell with improved photoelectric conversion efficiency can be easily manufactured.

【0043】また、本実施形態のSi太陽電池を用いて
発電システム等の光電変換装置を作製すれば、光電変換
効率が向上した発電システム等の光電変換装置を容易に
得ることができる。
If a photoelectric conversion device such as a power generation system is manufactured using the Si solar cell of the present embodiment, a photoelectric conversion device such as a power generation system with improved photoelectric conversion efficiency can be easily obtained.

【0044】「第2の実施形態」図4は本発明の第2の
実施形態の基板側光入射型の薄膜シリコン系太陽電池
(Si太陽電池)(PIN型)を示す断面図であり、図
において、符号21はガラス基板、透明プラスチック基
板等からなる透光性の基板、22は透明導電体層7上に
形成されたAl、Ag、Ti、Ni、Cr、Cu、ある
いはそれらの合金からなる裏面電極22である。
[Second Embodiment] FIG. 4 is a sectional view showing a substrate-side light incident type thin-film silicon-based solar cell (Si solar cell) (PIN type) according to a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes a light-transmitting substrate formed of a glass substrate, a transparent plastic substrate, or the like, and 22 denotes Al, Ag, Ti, Ni, Cr, Cu, or an alloy thereof formed on the transparent conductor layer 7. This is the back electrode 22.

【0045】このSi太陽電池の発電機構は、透光性の
基板21側からi層12に太陽光9が入射する点を除
き、上記の第1の実施形態のSi太陽電池と全く同様で
ある。本実施形態のSi太陽電池においても、上記の第
1の実施形態のSi太陽電池と全く同様の効果を奏する
ことができる。
The power generation mechanism of the Si solar cell is exactly the same as the Si solar cell of the first embodiment except that sunlight 9 enters the i-layer 12 from the transparent substrate 21 side. . Also in the Si solar cell of the present embodiment, exactly the same effects as those of the above-described Si solar cell of the first embodiment can be obtained.

【0046】「第3の実施形態」図5は本発明の第3の
実施形態の膜面側光入射型のタンデム型シリコン系太陽
電池(タンデム型Si太陽電池)(NIP型)を示す断
面図であり、上述した第1の実施形態のp型微結晶シリ
コン層6上に、n型半導体層(第1導電型半導体層)3
1、光電変換層となる真性半導体層(以下、i層と称す
る)32、p型半導体層(第2導電型半導体層)33を
順次積層した構造である。これらn型半導体層31〜p
型半導体層33はシリコン微結晶層により構成され、こ
れらn型半導体層31〜p型半導体層33により光電変
換多層膜が構成されている。なお、この光電変換多層膜
上に、同様の構成の光電変換多層膜を1つ以上積層した
構成としてもよい。また、p型微結晶シリコン層6をn
型微結晶シリコン層とした場合には、n型半導体層31
をp型、p型半導体層33をn型とすればよい。
[Third Embodiment] FIG. 5 is a sectional view showing a tandem-type silicon solar cell (tandem-type Si solar cell) (NIP type) of a film side light incident type according to a third embodiment of the present invention. The n-type semiconductor layer (first conductivity type semiconductor layer) 3 is formed on the p-type microcrystalline silicon layer 6 of the first embodiment described above.
1. A structure in which an intrinsic semiconductor layer (hereinafter, referred to as an i-layer) 32 serving as a photoelectric conversion layer and a p-type semiconductor layer (a second conductivity type semiconductor layer) 33 are sequentially stacked. These n-type semiconductor layers 31 to p
The type semiconductor layer 33 is constituted by a silicon microcrystalline layer, and the n-type semiconductor layer 31 to the p-type semiconductor layer 33 constitute a photoelectric conversion multilayer film. Note that one or more photoelectric conversion multilayer films having the same configuration may be stacked on the photoelectric conversion multilayer film. Also, the p-type microcrystalline silicon layer 6 is
When a microcrystalline silicon layer is used, the n-type semiconductor layer 31
May be p-type, and the p-type semiconductor layer 33 may be n-type.

【0047】本実施形態のタンデム型Si太陽電池にお
いても、上記の第1の実施形態のSi太陽電池と同様の
効果を奏することができる。しかも、p型微結晶シリコ
ン層6上に、n型半導体層31〜p型半導体層33を順
次積層した構造であるから、入射する光の利用効率を向
上させることができ、その結果、光電変換効率を向上さ
せることができる。
The tandem-type Si solar cell of this embodiment can also provide the same effects as those of the above-described first embodiment. Moreover, since the structure is such that the n-type semiconductor layer 31 to the p-type semiconductor layer 33 are sequentially stacked on the p-type microcrystalline silicon layer 6, the utilization efficiency of incident light can be improved, and as a result, photoelectric conversion Efficiency can be improved.

【0048】「第4の実施形態」図6は本発明の第4の
実施形態の基板側光入射型のタンデム型シリコン系太陽
電池(タンデム型Si太陽電池)(PIN型)を示す断
面図であり、上述した第2の実施形態のp型微結晶シリ
コン層6上に、n型半導体層31、光電変換層となる真
性半導体層(以下、i層と称する)32、p型半導体層
33を順次積層した構造である。これらn型半導体層3
1〜p型半導体層33により光電変換多層膜が構成され
ている。なお、この光電変換多層膜上に、同様の構成の
光電変換多層膜を1つ以上積層した構成としてもよい。
また、p型微結晶シリコン層6をn型微結晶シリコン層
とした場合には、n型半導体層31をp型、p型半導体
層33をn型とすればよい。
Fourth Embodiment FIG. 6 is a sectional view showing a tandem silicon-based solar cell (tandem Si solar cell) (PIN type) of a substrate side light incidence type according to a fourth embodiment of the present invention. In addition, on the p-type microcrystalline silicon layer 6 of the above-described second embodiment, an n-type semiconductor layer 31, an intrinsic semiconductor layer (hereinafter, referred to as an i-layer) 32 serving as a photoelectric conversion layer, and a p-type semiconductor layer 33 are provided. This is a structure in which layers are sequentially stacked. These n-type semiconductor layers 3
The 1 to p-type semiconductor layer 33 constitutes a photoelectric conversion multilayer film. Note that one or more photoelectric conversion multilayer films having the same configuration may be stacked on the photoelectric conversion multilayer film.
When the p-type microcrystalline silicon layer 6 is an n-type microcrystalline silicon layer, the n-type semiconductor layer 31 may be p-type and the p-type semiconductor layer 33 may be n-type.

【0049】本実施形態のタンデム型Si太陽電池にお
いても、上記の第2の実施形態のSi太陽電池と同様の
効果を奏することができる。しかも、p型微結晶シリコ
ン層6上に、n型半導体層31〜p型半導体層33を順
次積層した構造であるから、入射する光の利用効率を向
上させることができ、その結果、光電変換効率を向上さ
せることができる。
The tandem-type Si solar cell of the present embodiment can also provide the same effects as the above-described Si solar cell of the second embodiment. Moreover, since the structure is such that the n-type semiconductor layer 31 to the p-type semiconductor layer 33 are sequentially stacked on the p-type microcrystalline silicon layer 6, the utilization efficiency of incident light can be improved, and as a result, photoelectric conversion Efficiency can be improved.

【0050】以上、本発明の光電変換素子とそれを用い
た光電変換装置及び光電変換素子の製造方法の各実施形
態について図面に基づき説明してきたが、具体的な構成
は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能である。
The embodiments of the photoelectric conversion device, the photoelectric conversion device using the same, and the method of manufacturing the photoelectric conversion device according to the present invention have been described above with reference to the drawings. The design can be changed without departing from the gist of the present invention.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の光電変換素
子によれば、基板上に、第1導電型半導体層、非晶質半
導体層、結晶質を含む光電変換層、第2導電型半導体層
が順次積層され、前記非晶質半導体層は、堆積後にドラ
イエッチング処理された表面を有するので、前記光電変
換層の下地層を極めて薄厚の非晶質半導体層により構成
することができ、該非晶質半導体層上に成長される光電
変換層の結晶性及び配向性を向上させることができる。
その結果、光電変換素子の光電変換効率を向上させるこ
とができる。
As described above, according to the photoelectric conversion element of the present invention, the first conductivity type semiconductor layer, the amorphous semiconductor layer, the crystalline photoelectric conversion layer, the second conductivity type Since the semiconductor layers are sequentially stacked and the amorphous semiconductor layer has a surface subjected to dry etching after deposition, the underlayer of the photoelectric conversion layer can be formed of an extremely thin amorphous semiconductor layer, The crystallinity and the orientation of the photoelectric conversion layer grown on the amorphous semiconductor layer can be improved.
As a result, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element can be improved.

【0052】また、前記非晶質半導体層のドライエッチ
ング処理された表面を島状とすれば、下地層としての非
晶質半導体層の占有面積を狭くすることで、該非晶質半
導体層上に成長する前記光電変換層の結晶性を低下させ
るおそれがなくなる。したがって、非晶質半導体層上に
成長される光電変換層の結晶性及び配向性をさらに向上
させることができ、その結果、光電変換効率をさらに向
上させることができる。
When the surface of the amorphous semiconductor layer subjected to the dry etching treatment is formed into an island shape, the area occupied by the amorphous semiconductor layer as a base layer is reduced, so that the surface of the amorphous semiconductor layer is formed on the amorphous semiconductor layer. There is no risk of lowering the crystallinity of the growing photoelectric conversion layer. Therefore, the crystallinity and orientation of the photoelectric conversion layer grown on the amorphous semiconductor layer can be further improved, and as a result, the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

【0053】また、前記ドライエッチング処理された非
晶質半導体層の厚みの最大値を5nm以下とすれば、下
地層としての非晶質半導体層の厚みを極めて薄くするこ
とで、該非晶質半導体層上に成長する前記光電変換層の
結晶性を低下させるおそれがなくなる。したがって、非
晶質半導体層上に成長される光電変換層の結晶性及び配
向性をさらに向上させることができ、その結果、光電変
換効率をさらに向上させることができる。
When the maximum value of the thickness of the amorphous semiconductor layer subjected to the dry etching treatment is set to 5 nm or less, the thickness of the amorphous semiconductor layer as an underlayer is extremely reduced, and There is no risk of lowering the crystallinity of the photoelectric conversion layer grown on the layer. Therefore, the crystallinity and orientation of the photoelectric conversion layer grown on the amorphous semiconductor layer can be further improved, and as a result, the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

【0054】また、前記第2導電型半導体層上に、第1
導電型半導体層、光電変換層及び第2導電型半導体層か
らなる光電変換多層膜を1つ以上積層すれば、複数の光
電変換層それぞれが入射する光を取り込むことで、入射
する光の利用効率を向上させることができ、その結果、
単位面積当たりの光電変換効率を向上させることができ
る。
Further, the first conductive type semiconductor layer is provided on the second conductive type semiconductor layer.
If one or more photoelectric conversion multilayer films composed of a conductive type semiconductor layer, a photoelectric conversion layer, and a second conductive type semiconductor layer are laminated, the light incident on each of the plurality of photoelectric conversion layers is taken in, so that the utilization efficiency of the incident light is improved. Can be improved, so that
The photoelectric conversion efficiency per unit area can be improved.

【0055】本発明の光電変換装置は、本発明の光電変
換素子を備えたので、光電変換装置自体の光電変換効率
を高めることができる。
Since the photoelectric conversion device of the present invention includes the photoelectric conversion element of the present invention, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion device itself can be improved.

【0056】本発明の光電変換素子の製造方法によれ
ば、基板上に、第1導電型半導体層上に積層された非晶
質半導体層をドライエッチング処理し、該ドライエッチ
ング処理後の非晶質半導体層上に、結晶質を含む光電変
換層、第2導電型半導体層を順次積層するので、前記非
晶質半導体層を薄厚化することができる。また、この薄
厚の非晶質半導体層上に、結晶質を含む光電変換層、第
2導電型半導体層を順次積層するので、前記光電変換層
を成長させる際に、下地層である非晶質半導体層の影響
を抑制することができ、成長する光電変換層の結晶性を
向上させることができる。したがって、光電変換効率の
高い光電変換素子を容易に得ることができる。
According to the method of manufacturing a photoelectric conversion element of the present invention, the amorphous semiconductor layer laminated on the first conductivity type semiconductor layer is dry-etched on the substrate, and the amorphous semiconductor layer after the dry etching is formed. Since the photoelectric conversion layer containing crystalline material and the second conductivity type semiconductor layer are sequentially stacked on the amorphous semiconductor layer, the thickness of the amorphous semiconductor layer can be reduced. In addition, since a photoelectric conversion layer containing a crystalline material and a second conductivity type semiconductor layer are sequentially laminated on this thin amorphous semiconductor layer, when growing the photoelectric conversion layer, the amorphous The influence of the semiconductor layer can be suppressed, and the crystallinity of the growing photoelectric conversion layer can be improved. Therefore, a photoelectric conversion element having high photoelectric conversion efficiency can be easily obtained.

【0057】また、前記ドライエッチング処理を、前記
非晶質半導体層の厚みの最大値が5nm以下になるまで
ドライエッチングすることとすれば、前記非晶質半導体
層の厚みを極めて薄厚化することができ、成長する光電
変換層の結晶性を大幅に向上させることができる。した
がって、光電変換効率の極めて高い光電変換素子を容易
に得ることができる。
Further, if the dry etching is performed until the maximum value of the thickness of the amorphous semiconductor layer becomes 5 nm or less, the thickness of the amorphous semiconductor layer can be extremely reduced. And the crystallinity of the growing photoelectric conversion layer can be significantly improved. Therefore, a photoelectric conversion element having extremely high photoelectric conversion efficiency can be easily obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施形態の膜面側光入射型の
Si太陽電池を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a film-side light incident type Si solar cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施形態の微結晶Si層と従
来の微結晶Si層それぞれのX線回折パターンを示す図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating X-ray diffraction patterns of a microcrystalline Si layer according to the first embodiment of the present invention and a conventional microcrystalline Si layer.

【図3】 本発明の第1の実施形態の微結晶Si層の
(220)面の積分強度と(111)面の積分強度との
比と光電変換効率との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ratio of the integrated intensity on the (220) plane and the integrated intensity on the (111) plane of the microcrystalline Si layer and the photoelectric conversion efficiency according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第2の実施形態の基板側光入射型の
Si太陽電池を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a substrate-side light incident type Si solar cell according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第3の実施形態の膜面側光入射型の
タンデム型Si太陽電池を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a film-side light incident type tandem Si solar cell according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第4の実施形態の基板側光入射型の
タンデム型Si太陽電池を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a tandem-type Si solar cell of a substrate side light incidence type according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】 従来の膜面側光入射型のSi太陽電池の一例
を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a conventional light incident type Si solar cell on the film surface side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 第1下部電極層 3 第2下部電極層 4 n型微結晶シリコン層(第1導電型半導体層) 5 真性微結晶シリコン層(結晶質を含む光電変換層) 6 p型微結晶シリコン層(第2導電型半導体層) 7 透明導電体層 8 集電電極 9 太陽光 10 外部負荷 11 アモルファスシリコン層(非晶質半導体層) 12 真性微結晶シリコン層(結晶質を含む光電変換
層) 21 透光性の基板 22 裏面電極 31 n型半導体層(第1導電型半導体層) 32 真性半導体層(光電変換層) 33 p型半導体層(第2導電型半導体層)
Reference Signs List 1 substrate 2 first lower electrode layer 3 second lower electrode layer 4 n-type microcrystalline silicon layer (first conductive semiconductor layer) 5 intrinsic microcrystalline silicon layer (photoelectric conversion layer containing crystalline material) 6 p-type microcrystalline silicon Layer (second conductivity type semiconductor layer) 7 Transparent conductor layer 8 Collector electrode 9 Sunlight 10 External load 11 Amorphous silicon layer (amorphous semiconductor layer) 12 Intrinsic microcrystalline silicon layer (photoelectric conversion layer including crystalline) Reference Signs List 21 translucent substrate 22 back electrode 31 n-type semiconductor layer (first conductivity type semiconductor layer) 32 intrinsic semiconductor layer (photoelectric conversion layer) 33 p-type semiconductor layer (second conductivity type semiconductor layer)

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、第1導電型半導体層、非晶質
半導体層、結晶質を含む光電変換層、第2導電型半導体
層が順次積層され、 前記非晶質半導体層は、堆積後にドライエッチング処理
された表面を有することを特徴とする光電変換素子。
A first conductive type semiconductor layer, an amorphous semiconductor layer, a crystalline photoelectric conversion layer, and a second conductive type semiconductor layer are sequentially stacked on a substrate; A photoelectric conversion element having a surface subjected to a dry etching treatment later.
【請求項2】 前記非晶質半導体層のドライエッチング
処理された表面は、島状であることを特徴とする請求項
1記載の光電変換素子。
2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the surface of the amorphous semiconductor layer subjected to the dry etching treatment is in an island shape.
【請求項3】 前記ドライエッチング処理された非晶質
半導体層の厚みは、最大値が5nm以下であることを特
徴とする請求項1または2記載の光電変換素子。
3. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein a maximum value of the thickness of the amorphous semiconductor layer subjected to the dry etching treatment is 5 nm or less.
【請求項4】 前記第1導電型半導体層はp型半導体層
であり、前記第2導電型半導体層はn型半導体層である
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の光電変換
素子。
4. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the first conductivity type semiconductor layer is a p-type semiconductor layer, and the second conductivity type semiconductor layer is an n-type semiconductor layer. element.
【請求項5】 前記第1導電型半導体層はn型半導体層
であり、前記第2導電型半導体層はp型半導体層である
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の光電変換
素子。
5. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the first conductivity type semiconductor layer is an n-type semiconductor layer, and the second conductivity type semiconductor layer is a p-type semiconductor layer. element.
【請求項6】 前記第2導電型半導体層上に、第1導電
型半導体層、光電変換層及び第2導電型半導体層からな
る光電変換多層膜を1つ以上積層し、前記光電変換層を
複数層有する構造としたことを特徴とする請求項1ない
し5のいずれか1項記載の光電変換素子。
6. One or more photoelectric conversion multilayer films comprising a first conductivity type semiconductor layer, a photoelectric conversion layer, and a second conductivity type semiconductor layer are laminated on the second conductivity type semiconductor layer, and the photoelectric conversion layer is formed. The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein the photoelectric conversion device has a structure having a plurality of layers.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1項記載の
光電変換素子を備えたことを特徴とする光電変換装置。
7. A photoelectric conversion device comprising the photoelectric conversion element according to claim 1. Description:
【請求項8】 基板上に、第1導電型半導体層、非晶質
半導体層を順次積層し、次いで、該非晶質半導体層をド
ライエッチング処理し、該ドライエッチング処理後の非
晶質半導体層上に、結晶質を含む光電変換層、第2導電
型半導体層を順次積層することを特徴とする光電変換素
子の製造方法。
8. A first conductive type semiconductor layer and an amorphous semiconductor layer are sequentially laminated on a substrate, and then the amorphous semiconductor layer is subjected to dry etching, and the amorphous semiconductor layer after the dry etching is applied. A method for manufacturing a photoelectric conversion element, comprising sequentially laminating a photoelectric conversion layer containing a crystalline material and a second conductivity type semiconductor layer thereon.
【請求項9】 前記ドライエッチング処理は、前記非晶
質半導体層の厚みの最大値が5nm以下になるまでドラ
イエッチングすることを特徴とする請求項8記載の光電
変換素子の製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein the dry etching is performed until the maximum thickness of the amorphous semiconductor layer becomes 5 nm or less.
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