JPH10214986A - Photovoltaic device and its manufacture - Google Patents

Photovoltaic device and its manufacture

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Publication number
JPH10214986A
JPH10214986A JP9032974A JP3297497A JPH10214986A JP H10214986 A JPH10214986 A JP H10214986A JP 9032974 A JP9032974 A JP 9032974A JP 3297497 A JP3297497 A JP 3297497A JP H10214986 A JPH10214986 A JP H10214986A
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JP
Japan
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layer
photovoltaic
photovoltaic device
thin film
iii
Prior art date
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Pending
Application number
JP9032974A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Kondo
均 近藤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10214986A publication Critical patent/JPH10214986A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tandem-type photovoltaic device whose photoelectric conversion efficiency is extremely high. SOLUTION: This photovoltaic device is formed by stacking two different photovoltaic elements. In the photovoltaic device, a photovoltaic element 41 which is arranged on the incident side of light uses (112)-oriented I-III-VI2 compounds as a light absorption layer 6, and a photovoltaic element 31 on the other side uses crystalline silicon as a light absorption layer 1. As the I-III- VI2 compounds, Cu1-x Agx In1-y Gay S2 (where 0<=x<=0.7 and 0<=y<=0.4), Cu1-x Agx In1-y Aly S2 (where 0<=x<=0.7 and 0<=y<=0.2) and CuIn1-x Alx Se2 (where 0.2<=x<=0.5) are preferable.

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2つの異なる光起電
力素子が積層された、いわゆるタンデム型の高効率光起
電力装置およびその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a so-called tandem-type high-efficiency photovoltaic device in which two different photovoltaic elements are stacked, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光起電力装置において、入射光を有効に
利用して高い変換効率を得るために異なる2つの光起電
力素子を積層した、いわゆるタンデム型構造のものが知
られている。一般にこのような構造の場合、光の入射側
に近い素子(トップセル)では光吸収層にバンドギャッ
プの大きい半導体が用いられ、光の入射側から遠い素子
(ボトムセル)ではバンドギャップの小さい半導体が用
いられる。
2. Description of the Related Art There is known a photovoltaic device having a so-called tandem structure in which two different photovoltaic elements are stacked in order to effectively utilize incident light and obtain high conversion efficiency. In general, in the case of such a structure, a semiconductor having a large band gap is used for the light absorbing layer in an element (top cell) close to the light incident side, and a semiconductor having a small band gap is used in an element far from the light incident side (bottom cell). Used.

【0003】このようにすることによって、トップセル
で短波長領域の光を吸収し、そこで吸収できなかった長
波長領域の光をボトムセルで吸収するので、広い波長領
域の光を有効に活用することができる。
In this manner, light in the short wavelength region is absorbed by the top cell, and light in the long wavelength region that cannot be absorbed by the top cell is absorbed by the bottom cell, so that light in a wide wavelength region can be effectively used. Can be.

【0004】例えば、特公平6−44638号公報では
p型多結晶シリコン基板上にn型アモルファスシリコン
を形成して1つの光起電力素子とし、さらにp型アモル
フアスシリコン、i型アモルファスシリコン、n型アモ
ルファスシリコンを順次形成して他の光起電力素子とし
ている。各光起電力素子における光吸収層はp型多結晶
シリコン及びi型アモルファスシリコンであり、前者の
バンドギャップが約1.leV、後者のそれが約1.7
eVであるので光入射はアモルファスシリコン側から行
われる。しかし、アモルファスシリコンを光吸収層とし
た光起電力素子は変換効率が低く、また光照射によって
劣化するという問題があり、タンデム型構造とした場合
にも同様の問題を有していた。
For example, in Japanese Patent Publication No. 6-44638, an n-type amorphous silicon is formed on a p-type polycrystalline silicon substrate to form one photovoltaic element. Further, p-type amorphous silicon, i-type amorphous silicon, Another type of photovoltaic element is formed by sequentially forming type amorphous silicon. The light absorption layer in each photovoltaic element is p-type polycrystalline silicon and i-type amorphous silicon, and the former has a band gap of about 1. leV, the latter is about 1.7
Since it is eV, light is incident from the amorphous silicon side. However, a photovoltaic element using amorphous silicon as a light absorbing layer has a problem that conversion efficiency is low and that the photovoltaic element is deteriorated by light irradiation, and a tandem type structure has the same problem.

【0005】このような問題点を解決する方法として、
特開平6−283738号公報には、例えば、p型多結
晶シリコン基板上に熱拡散法によりリンをドープしてn
型層を形成して1つの光起電力素子とし、電極を形成し
た後、さらにp型Cu(In,Ga)S2、n型CdS
を順次形成して他の光起電力素子としたタンデム型光起
電力装置が開示されている。各光起電力素子における光
吸収層はp型多結晶シリコン及びp型Cu(In,G
a)S2であり、前者のバンドギャップは後者よりも小
さいので光入射はp型Cu(In,Ga)S2側から行
われる。
As a method for solving such a problem,
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-283737 discloses, for example, that a p-type polycrystalline silicon substrate is doped with phosphorus by a thermal diffusion method and n-type is doped.
After forming a mold layer to form one photovoltaic element and forming electrodes, p-type Cu (In, Ga) S 2 and n-type CdS
Are sequentially formed to form another photovoltaic element, and a tandem photovoltaic device is disclosed. The light absorbing layer in each photovoltaic element is composed of p-type polycrystalline silicon and p-type Cu (In, G
a) a S 2, since the band gap of the former is smaller than the latter light incident p-type Cu (In, Ga) is performed from the S 2 side.

【0006】しかしながら、このようなタンデム型光起
電力装置においても、光電変換効率の点で未だ充分なも
のではない。
[0006] However, even such a tandem photovoltaic device is not yet sufficient in terms of photoelectric conversion efficiency.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題は
このような問題点を解決し、光電変換効率の極めて高い
タンデム型光起電力装置を提供することにある。また、
本発明の課題は光電変換効率が高く、光照射に対する耐
久性などに優れた信頼性の高いタンデム型光起電力装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such a problem and to provide a tandem type photovoltaic device having extremely high photoelectric conversion efficiency. Also,
An object of the present invention is to provide a highly reliable tandem photovoltaic device having high photoelectric conversion efficiency and excellent durability against light irradiation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、異
なる2つの光起電力素子を積層してなる光起電力装置に
おいて、光の入射側に配設された光起電力素子(トップ
セル)が(112)配向したI−III−VI2族化合
物を光吸収層とし、他方の光起電力素子(ボトムセル)
が結晶質シリコンを光吸収層とすることを特徴とする光
起電力装置によって達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a photovoltaic device comprising two different photovoltaic elements stacked one on another, the photovoltaic element (top cell) being disposed on the light incident side. ) Is a (112) -oriented I-III-VI group 2 compound as a light absorbing layer, and the other photovoltaic element (bottom cell)
Is achieved by a photovoltaic device wherein crystalline silicon is used as the light absorbing layer.

【0009】トップセルの光吸収層であるI−III−
VI2族化合物がカルコパイライト構造の最稠密面であ
る(112)配向した多結晶体であることにより結晶欠
陥が少なく、したがって光キャリアを有効に取り出すこ
とができるため、極めて高い光電変換効率を得ることが
できる。また、I−III−VI2族化合物を光吸収層
とすることにより、光照射に対する耐久性などに優れた
信頼性の高い光起電力装置を得ることができる。
I-III- which is a light absorbing layer of the top cell
VI 2 group compound is the most dense surface of the chalcopyrite structure (112) less crystal defects by a polycrystal oriented, thus it is possible to take out effectively the optical carrier to obtain an extremely high photoelectric conversion efficiency be able to. In addition, by using a group I-III-VI 2 compound as the light absorbing layer, a highly reliable photovoltaic device excellent in durability against light irradiation and the like can be obtained.

【0010】なお、ここでいう(112)配向とは、基
板の表面に平行な結晶面の大部分が(112)面であ
る、換言すると、基板の表面に垂直な結晶軸の大部分が
(112)軸である、ことを意味している。ここでいう
大部分とは、X線回折等により見出される主要な4つの
回折面(112)、(200)または(004)、(2
04)または(220)、及び(312)からの規格化
された強度に対する、特定の面からの強度比が0.5以
上であることを意味しており、これは配向が完全にラン
ダムな場合の比率0.25の2倍以上である。
Here, the (112) orientation means that most of the crystal planes parallel to the surface of the substrate are (112) planes, in other words, most of the crystal axes perpendicular to the surface of the substrate are (112). 112) axis. The majority here means the four main diffraction planes (112), (200) or (004), (2) found by X-ray diffraction or the like.
04) or (220), and the ratio of the intensity from a particular plane to the normalized intensity from (312) is greater than or equal to 0.5, which means that the orientation is completely random. Is twice or more the ratio of 0.25.

【0011】また、本発明の上記課題は、異なる2つの
光起電力素子を積層してなる光起電力装置において、光
の入射側に配設された光起電力素子(トップセル)がC
1-xAgxIn1-yGay2(0≦x≦0.7、0≦y
≦0.4)、Cu1-xAgxIn1-yAly2(0≦x≦
0.7、0≦y≦0.2)及びCuIn1-xAlxSe2
(0.2≦x≦0.5)のいずれかを光吸収層とし、他
方の光起電力素子(ボトムセル)が結晶質シリコンを光
吸収層とすることを特徴とする光起電力装置によって達
成される。
Another object of the present invention is to provide a photovoltaic device in which two different photovoltaic elements are stacked, wherein the photovoltaic element (top cell) disposed on the light incident side is C-type.
u 1-x Ag x In 1 -y Ga y S 2 (0 ≦ x ≦ 0.7,0 ≦ y
≦ 0.4), Cu 1-x Ag x In 1-y Al y S 2 (0 ≦ x ≦
0.7, 0 ≦ y ≦ 0.2) and CuIn 1-x Al x Se 2
(0.2 ≦ x ≦ 0.5) achieved by a photovoltaic device characterized in that one of the photoabsorbing layers is used as the light absorbing layer, and the other photovoltaic element (bottom cell) uses crystalline silicon as the light absorbing layer. Is done.

【0012】トップセルの光吸収層であるI−III−
VI2族化合物が上記の範囲で示される組成を有してい
ることにより、その分光感度スペクトルと、長波長側で
ボトムセルの光吸収層である結晶質シリコンの分光感度
スペクトルとの重なりが少なく、短波長側で太陽光のス
ペクトルとのずれが小さくなり、したがって光収集効率
が向上するので、より高い光電変換効率を得ることがで
きる。
The light absorption layer I-III- of the top cell
By VI 2 compound has a composition represented by the above-mentioned range, its spectral sensitivity spectrum, less overlap of the spectral sensitivity spectrum of the crystalline silicon is a light absorbing layer of the bottom cell on the long wavelength side, Since the difference from the spectrum of sunlight on the short wavelength side is reduced, and the light collection efficiency is improved, higher photoelectric conversion efficiency can be obtained.

【0013】本発明の光起電力装置においては、光の入
射側に配設された光起電力素子(トップセル)がI−I
II−VI2族化合物を光吸収層とし、該光吸収層上
に、該光吸収層よりバンドギャップの大きい半導体材料
層を積層してなり、他方の光起電力素子(ボトムセル)
が結晶質シリコンを光吸収層とする光起電力装置が好ま
しい。
[0013] In the photovoltaic device of the present invention, the photovoltaic element (top cell) disposed on the light incident side is II.
A II-VI 2 compound as a light absorbing layer, the light absorbing layer, formed by laminating a large semiconductor material layer of a band gap than the light absorbing layer, the other of the photovoltaic element (bottom cell)
Is preferably a photovoltaic device using crystalline silicon as a light absorbing layer.

【0014】トップセルがI−III−VI2族化合物
とそれよりバンドギャップの大きい半導体材料層とを積
層してpn接合を形成していることにより、いわゆる窓
効果によってホモ接合の場合に比べて短波長感度が向上
し、より高い光電変換効率を得ることができる。なお、
この場合I−III−VI2族化合物よりバンドギャッ
プの大きい半導体材料層を光の入射側に配すること及び
両者の伝導型が逆のものとすることは言うまでもない。
[0014] By the top cell is by laminating a large semiconductor material layer bandgap than the I-III-VI 2 group compound to form a pn junction, as compared with the case of the homozygous by a so-called window effect Short wavelength sensitivity is improved, and higher photoelectric conversion efficiency can be obtained. In addition,
In this case, it goes without saying that a semiconductor material layer having a band gap larger than that of the I-III-VI group 2 compound is disposed on the light incident side, and the conduction types of the two are reversed.

【0015】この半導体材料層をI−III−VI2
化合物と接合を形成する層と透明電極層とで構成するこ
とにより、トップセルの接合特性が良好なものとなり、
光電変換効率をより向上させることができる。
By forming this semiconductor material layer with a layer which forms a junction with the I-III-VI group 2 compound and a transparent electrode layer, the junction characteristics of the top cell are improved.
The photoelectric conversion efficiency can be further improved.

【0016】I−III−VI2族化合物と接合を形成
する層はZnS、ZnSe、ZnO及びこれらの混晶に
より形成することが好ましい。これらの材料はいずれも
バンドギャップが2.6eV以上と大きいため窓効果が
期待でき、また適当な混晶比を選ぶことによって、I−
III−VI2族化合物との格子不整合を小さくするこ
とができるため良好な接合特性が得られ、光電変換効率
をより向上させることができる。さらには、従来用いら
れてきたCdSにおけるCdのような有害な物質を含ま
ない点でもこれらの材料が望ましい。
The layer forming a junction with the I-III-VI group 2 compound is preferably formed of ZnS, ZnSe, ZnO or a mixed crystal thereof. Each of these materials has a large band gap of 2.6 eV or more, so that a window effect can be expected. Also, by selecting an appropriate mixed crystal ratio, I-
Since the lattice mismatch with the III-VI group 2 compound can be reduced, good junction characteristics can be obtained, and the photoelectric conversion efficiency can be further improved. Further, these materials are desirable in that they do not contain harmful substances such as Cd in CdS which has been conventionally used.

【0017】本発明の光起電力装置においては、光の入
射側に配設された光起電力素子(トップセル)と他方の
光起電力素子(ボトムセル)との間にTi、Mo、W及
びTiNのいずれかからなる薄膜を設けることができ
る。これにより、2つの光起電力素子をモノリシックに
積層した場合でも、I−III−VI2族化合物を構成
する元素のシリコン層中への拡散が防止できるととも
に、トップセルとボトムセルの界面での逆起電力の発生
を防ぐことができ、光電変換効率をより向上させること
ができる。
In the photovoltaic device of the present invention, Ti, Mo, W, and Ti are placed between the photovoltaic element (top cell) disposed on the light incident side and the other photovoltaic element (bottom cell). A thin film made of any of TiN can be provided. Thereby, even when the two photovoltaic elements are monolithically stacked, the diffusion of the elements constituting the I-III-VI group 2 compound into the silicon layer can be prevented, and the reverse at the interface between the top cell and the bottom cell can be prevented. The generation of electromotive force can be prevented, and the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

【0018】また、本発明の光起電力装置においては、
他方の光起電力素子(ボトムセル)の結晶質シリコンが
シード層上に堆積した(111)配向した多結晶シリコ
ン薄膜であることが好ましい。結晶質シリコンがダイヤ
モンド構造の最稠密面である(111)配向した多結晶
薄膜であることにより、結晶欠陥が少なく、したがって
光キャリアを有効に取り出すことができ、光電変換効率
をより向上させることができる。また、薄膜化すること
により材料コストを大幅に削減することができる。な
お、ここでいう(111)配向とは、基板の表面に平行
な結晶面の大部分が(111)面である、換言すると、
基板の表面に垂直な結晶軸の大部分が(111)軸であ
る、ことを意味している。ここでいう大部分とは、X線
回折等により見出される主要な4つの回折面(11
1)、(220)、(311)、及び(400)からの
規格化された強度に対する、特定の面からの強度比が
0.5以上であることを意味しており、これは配向が完
全にランダムな場合の比率0.25の2倍以上である。
Further, in the photovoltaic device of the present invention,
The crystalline silicon of the other photovoltaic element (bottom cell) is preferably a (111) oriented polycrystalline silicon thin film deposited on the seed layer. Since the crystalline silicon is a (111) -oriented polycrystalline thin film which is the closest-packed surface of the diamond structure, the number of crystal defects is small, so that photocarriers can be effectively taken out and the photoelectric conversion efficiency can be further improved. it can. Further, the material cost can be significantly reduced by thinning. Here, the (111) orientation means that most of the crystal planes parallel to the surface of the substrate are (111) planes, in other words,
This means that most of the crystal axes perpendicular to the surface of the substrate are (111) axes. The majority here means the four main diffraction planes (11
1) The ratio of the intensity from a specific plane to the normalized intensity from (220), (311), and (400) is 0.5 or more, which means that the orientation is completely Is more than twice the ratio of 0.25 when random.

【0019】シード層上に堆積した(111)配向した
多結晶シリコン薄膜を形成するには、基板上に非晶質ま
たは微結晶質のシリコン薄膜を成膜し、このシリコン薄
膜にレーザビームを照射してシード層を形成し、このシ
ード層上にシリコン原子またはシリコン化合物分子を堆
積させて多結晶シリコン薄膜を形成することが好まし
い。
In order to form a (111) oriented polycrystalline silicon thin film deposited on a seed layer, an amorphous or microcrystalline silicon thin film is formed on a substrate, and the silicon thin film is irradiated with a laser beam. Preferably, a seed layer is formed, and silicon atoms or silicon compound molecules are deposited on the seed layer to form a polycrystalline silicon thin film.

【0020】基板上に非晶質または微結晶質のシリコン
薄膜を成膜し、このシリコン薄膜にレーザビームを照射
してシード層を形成することにより、非晶質または微結
晶質のシリコン薄膜から(111)配向の多結晶シリコ
ンが大きな粒径で形成されるため、この上に堆積する多
結晶シリコン薄膜の粒径も大きくすることができ、それ
により光電変換効率をより向上させることができる。
An amorphous or microcrystalline silicon thin film is formed on a substrate, and the silicon thin film is irradiated with a laser beam to form a seed layer. Since polycrystalline silicon having a (111) orientation is formed with a large grain size, the grain size of the polycrystalline silicon thin film deposited thereon can be increased, thereby further improving the photoelectric conversion efficiency.

【0021】シード層の形成とその上の多結晶シリコン
薄膜の堆積とは真空中で連続して行うようにすることが
好ましく、これによりシード層やその上の多結晶シリコ
ン薄膜が製造過程で酸化性の雰囲気に曝されないので、
多結晶シリコン薄膜をシード層の配向を反映して、(1
11)配向のまま成長させることができ、配向性の高い
多結晶シリコン薄膜が得られ、それにより光電変換効率
をより向上させることができる。
The formation of the seed layer and the deposition of the polycrystalline silicon thin film thereon are preferably performed continuously in a vacuum, whereby the seed layer and the polycrystalline silicon thin film thereon are oxidized during the manufacturing process. Because it is not exposed to a sexual atmosphere,
Reflecting the orientation of the seed layer in the polycrystalline silicon thin film, (1
11) The polycrystalline silicon thin film can be grown in the oriented state, and a highly oriented polycrystalline silicon thin film can be obtained, whereby the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

【0022】また、シード層の表面にエネルギービーム
を照射しながらシリコン原子またはシリコン化合物分子
を堆積させて多結晶シリコン薄膜を形成することによ
り、低い基板温度であっても(111)配向の多結晶シ
リコン薄膜を大きな粒径で成長させることができ、光起
電力装置の作製温度を低温化することができるので光起
電力装置作製コストの低減を図ることができる。
In addition, by depositing silicon atoms or silicon compound molecules while irradiating the surface of the seed layer with an energy beam to form a polycrystalline silicon thin film, polycrystalline silicon having a (111) orientation can be obtained even at a low substrate temperature. Since the silicon thin film can be grown with a large grain size and the manufacturing temperature of the photovoltaic device can be lowered, the manufacturing cost of the photovoltaic device can be reduced.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図1
に基づいて以下に説明する。まず、本実施の形態のタン
デム型光起電力装置はトップセル41とボトムセル31
とを基本構成要素としている。ボトムセル31はp型ま
たはn型の単結晶または多結晶シリコン基板1、n型ま
たはp型の結晶質または非晶質シリコン層2、表面電極
層4及び裏面電極層3よりなる。このセルにおける光吸
収層は単結晶または多結晶シリコン基板1である。トッ
プセル41はp型またはn型のI−III−VI2族化
合物層6、n型またはp型の半導体層7および8よりな
る。このセルにおける光吸収層はI−III−VI2
化合物層6である。5は透明絶縁体層である。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described below based on First, the tandem photovoltaic device according to the present embodiment has a top cell 41 and a bottom cell 31.
Are the basic components. The bottom cell 31 includes a p-type or n-type single crystal or polycrystalline silicon substrate 1, an n-type or p-type crystalline or amorphous silicon layer 2, a front electrode layer 4 and a back electrode layer 3. The light absorbing layer in this cell is a single crystal or polycrystalline silicon substrate 1. The top cell 41 includes a p-type or n-type I-III-VI group 2 compound layer 6, and n-type or p-type semiconductor layers 7 and 8. The light absorbing layer in this cell is the I-III-VI group 2 compound layer 6. 5 is a transparent insulator layer.

【0024】I−III−VI2族化合物層6は、基板
1の表面に平行な結晶面の大部分が(112)面である
ように形成されている。この配向の比率は下記に数式と
して示すようにX線回折強度に基づいて定義している。 (112)回折強度比=1(一定) (200)((004))回折強度比=[試料の(20
0)((004))の(112)に対する相対強度]/
[粉末の(200)((004))の(112)に対す
る相対強度] (204)((220))回折強度比=[試料の(20
4)((220))の(112)に対する相対強度]/
[粉末の(204)((220))の(112)に対す
る相対強度] (312)回折強度比=[試料の(312)の(11
2)に対する相対強度]/[粉末の(312)の(11
2)に対する相対強度] (112)配向比率=(112)回折強度比/[(11
2)回折強度比+(200)((004))回折強度比
+(204)((220))回折強度比+(312)回
折強度比] なお、ここでいう大部分とは、上記配向比率が0.5以
上であることを意味している。
I-III-VI group 2 compound layer 6 is formed such that most of the crystal planes parallel to the surface of substrate 1 are (112) planes. The ratio of the orientation is defined based on the X-ray diffraction intensity as shown in the following equation. (112) Diffraction intensity ratio = 1 (constant) (200) ((004)) Diffraction intensity ratio = [(20
0) ((004)) relative intensity to (112)] /
[Relative Intensity of (200) ((004)) to (112) of Powder] (204) ((220)) Diffraction Intensity Ratio = [(20
4) Relative strength of ((220)) to (112)] /
[Relative intensity of (204) ((220)) of powder relative to (112)] (312) Diffraction intensity ratio = ((11) of (312) of sample
Relative strength to 2)] / [(11) of (312) of powder
Relative intensity with respect to 2)] (112) Orientation ratio = (112) Diffraction intensity ratio / [(11
2) Diffraction intensity ratio + (200) ((004)) diffraction intensity ratio + (204) ((220)) diffraction intensity ratio + (312) diffraction intensity ratio Is 0.5 or more.

【0025】次に、上記タンデム型光起電力装置の製造
方法について説明する。まず、p型単結晶または多結晶
シリコン基板1上に熱拡散法、イオン注入法、プラズマ
CVD法等によりP、As等がドープされたn+型シリ
コン層2を形成する。ついで、このn+型シリコン層2
の上に熱酸化法、CVD法、スパッタリング法等により
SiO2等の透明絶縁体層5を膜厚100〜500nm
に形成する。透明絶縁体層5にコンタクトホールを形成
した後、真空蒸着法、スパッタリング法等によりTi/
Ag等の表面電極層4を膜厚0.5〜5μmに堆積し、
リフトオフ法等により櫛状にパターンニングする。
Next, a method of manufacturing the tandem photovoltaic device will be described. First, an n + -type silicon layer 2 doped with P, As, or the like is formed on a p-type single crystal or polycrystalline silicon substrate 1 by a thermal diffusion method, an ion implantation method, a plasma CVD method, or the like. Then, the n + type silicon layer 2
A transparent insulator layer 5 of SiO 2 or the like is formed to a thickness of 100 to 500 nm by thermal oxidation, CVD, sputtering, or the like.
Formed. After forming a contact hole in the transparent insulator layer 5, Ti /
A surface electrode layer 4 of Ag or the like is deposited to a thickness of 0.5 to 5 μm,
Patterning is performed in a comb shape by a lift-off method or the like.

【0026】この上に多源同時蒸着法、常圧または減圧
気相硫化(セレン化)法等により、p型I−III−V
2族化合物層6を膜厚0.5〜5μmに堆積する。そ
の際、堆積温度を高くする、あるいは硫化(セレン化)
時間を長くすることが(112)配向性に優れた膜を得
るためには好ましい。また、このI−III−VI2
化合物の組成としては、Cu1-xAgxIn1-yGay2
(0≦x≦0.7、0≦y≦0.4)、Cu1-xAgx
1-yAly2(0≦x≦0.7、0≦y≦0.2)及
びCuIn1-xAlxSe2(0.2≦x≦0.5)のい
ずれかを選ぶことか好ましい。
On this, p-type I-III-V is formed by multi-source simultaneous evaporation method, normal pressure or reduced pressure gas phase sulfurization (selenization) method or the like.
The I 2 group compound layer 6 is deposited to a thickness of 0.5 to 5 μm. At that time, increase the deposition temperature or sulfide (selenize)
It is preferable to increase the time in order to obtain a film having excellent (112) orientation. As the composition of the I-III-VI 2 group compounds, Cu 1-x Ag x In 1-y Ga y S 2
(0 ≦ x ≦ 0.7, 0 ≦ y ≦ 0.4), Cu 1-x Ag x I
Select one of n 1-y Al y S 2 (0 ≦ x ≦ 0.7, 0 ≦ y ≦ 0.2) and CuIn 1-x Al x Se 2 (0.2 ≦ x ≦ 0.5) Or preferred.

【0027】なお、I−III−VI2族化合物がCu
1-xAgxIn1-yGay2(0≦x≦0.7、0≦y≦
0.4)である時、x及びyを増加させることによりバ
ンドギャップが広がり光収集効率は向上するが、xが
0.7を越え、yが0.4を越えると、逆に光収集効率
が低下する。またx及びyを増加させることにより結晶
性が損なわれる傾向が見られており、この点を考慮する
と0≦x≦0.3及び0.1≦y≦0.2であることが
より好ましい。同様の理由で、I−III−VI2族化
合物がCu1-xAgxIn1-yAly2(0≦x≦0.
7、0≦y≦0.2)である時、0≦x≦0.3及び
0.05≦y≦0.15であることがより好ましい。ま
た、I−III−VI2族化合物がCuIn1-xAlx
2(0.2≦x≦0.5)である時、0.2≦x≦
0.3であることがより好ましい。
The compound of group I-III-VI 2 is Cu
1-x Ag x In 1- y Ga y S 2 (0 ≦ x ≦ 0.7,0 ≦ y ≦
0.4), the band gap is widened by increasing x and y, and the light collection efficiency is improved. However, when x exceeds 0.7 and y exceeds 0.4, the light collection efficiency is conversely increased. Decrease. In addition, there is a tendency that crystallinity is impaired by increasing x and y. In view of this, it is more preferable that 0 ≦ x ≦ 0.3 and 0.1 ≦ y ≦ 0.2. For the same reason, I-III-VI 2 compound is Cu 1-x Ag x In 1 -y Al y S 2 (0 ≦ x ≦ 0.
7, 0 ≦ y ≦ 0.2), it is more preferable that 0 ≦ x ≦ 0.3 and 0.05 ≦ y ≦ 0.15. Further, the I-III-VI group 2 compound is CuIn 1-x Al x S
When e 2 (0.2 ≦ x ≦ 0.5), 0.2 ≦ x ≦
More preferably, it is 0.3.

【0028】また、上記組成においては、Agの含有量
を増すことにより格子定数が大きくなり、Ga及びAl
の含有量を増すことにより格子定数が小さくなるので、
それぞれの適当な量を選ぶことにより下地層あるいは上
部層との格子整合性を良好なものにすることができる。
In the above composition, the lattice constant is increased by increasing the content of Ag, and Ga and Al are increased.
Since the lattice constant is reduced by increasing the content of
By selecting an appropriate amount, lattice matching with the underlayer or the upper layer can be improved.

【0029】続いて、p型I−III−VI2族化合物
層6の上に、n型半導体層を形成する。この材料として
はI−III−VI22化合物層6と同一の化合物を用
いること(ホモ接合)もできるが、それよりバンドギャ
ップの大きい半導体を用いることが、窓効果によって短
波長領域の光をより多くI−III−VI2族化合物層
6に取り込むことができる。すなわち短波長感度をより
向上させる点から望ましい。さらには図1に示すように
n型半導体層を、p型I−III−VI2族化合物層6
と接合を形成する層7とその上の透明電極層(縮退した
n型半導体層)8とを積層して形成するのが、接合特性
を良好なものにする点から望ましい。
Subsequently, an n-type semiconductor layer is formed on the p-type I-III-VI group 2 compound layer 6. While this use of I-III-VI2 2 compound layer 6 the same compound and as the material (homozygous) may, be used it from the large band gap semiconductor, more light in the short wavelength region by the window effect Many can be taken into the I-III-VI group 2 compound layer 6. That is, it is desirable from the viewpoint of further improving short wavelength sensitivity. Further the n-type semiconductor layer as shown in FIG. 1, p-type I-III-VI 2 group compound layer 6
And a transparent electrode layer (degenerate n-type semiconductor layer) 8 formed on the layer 7 is preferably stacked from the viewpoint of improving the bonding characteristics.

【0030】n型半導体層7は、溶液成長法、MOCV
D法等により、ZnSe、ZnS、ZnOまたはこれら
の混晶を膜厚10〜200nmに堆積して形成し、透明
電極層8はスパッタリング法、イオンプレーティング
法、真空蒸着法、MOCVD法等によりITO、Zn
O:Al等を濃厚0.1〜2μmに堆積して形成する。
最後に真空蒸着法、スパッタリング法等によりAl/A
g等の裏面電極層3を膜厚0.5〜5μmに形成する。
The n-type semiconductor layer 7 is formed by a solution growth method, MOCV
The transparent electrode layer 8 is formed by depositing ZnSe, ZnS, ZnO or a mixed crystal thereof to a thickness of 10 to 200 nm by a sputtering method, an ion plating method, a vacuum evaporation method, an MOCVD method, or the like. , Zn
O: formed by depositing Al or the like to a thickness of 0.1 to 2 μm.
Finally, Al / A by vacuum evaporation, sputtering, etc.
The back electrode layer 3 of g or the like is formed to a thickness of 0.5 to 5 μm.

【0031】次に、本発明の第二の実施の形態を図2に
基づいて説明する。これは、上記第一の実施の形態にお
ける表面電極層4及び透明絶縁体層5を省いたもので、
n型またはp型の結晶質または非晶質シリコン層2の上
に直接p型またはn型のI−III−VI2族化合物層
6を形成している。他の構成材料及び製造方法は上記第
一の実施の形態と同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This is because the surface electrode layer 4 and the transparent insulator layer 5 in the first embodiment are omitted.
The p-type or n-type I-III-VI group 2 compound layer 6 is formed directly on the n-type or p-type crystalline or amorphous silicon layer 2. The other constituent materials and the manufacturing method are the same as those in the first embodiment.

【0032】この場合には製造工程が簡略化できるとと
もに、特にシリコン層2が(111)配向した結晶質シ
リコンであるとその配向を反映して、I−III−VI
2族化合物の(112)配向性が向上するという利点が
ある。しかし、シリコン層2とI−III−VI2族化
合物層6とが、トップセル及びボトムセル内に形成され
る接合による起電力とは逆向きの起電力を生じさせる接
合を作ってしまうために、取り出される電圧が低下する
ことがある。さらには製造工程(加熱工程)中にI−I
II−VI2族化合物層6を構成する元素がシリコン層
2及びシリコン基板1中に拡散し、ボトムセルの特性を
悪化させる場合がある。
In this case, the manufacturing process can be simplified, and in particular, if the silicon layer 2 is (111) -oriented crystalline silicon, the orientation is reflected and the I-III-VI
There is an advantage that the (112) orientation of the group 2 compound is improved. However, since the silicon layer 2 and the I-III-VI group 2 compound layer 6 form a junction that generates an electromotive force in the opposite direction to the electromotive force generated by the junction formed in the top cell and the bottom cell, The extracted voltage may decrease. Further, during the manufacturing process (heating process), II
The element constituting the II-VI group 2 compound layer 6 may diffuse into the silicon layer 2 and the silicon substrate 1 and deteriorate the characteristics of the bottom cell.

【0033】本発明の第三の実施の形態は、このような
第二の実施の形態における不具合点を解消するもので、
それを図3に示す。
The third embodiment of the present invention solves such a problem in the second embodiment.
It is shown in FIG.

【0034】これは、上記第二の実施の形態におけるn
型またはp型の結晶質または非品質シリコン層2とp型
またはn型のI−III−VI2族化合物層6との間、
換言すればボトムセル31とトップセル41との間に導
電層9を挿入したものである。
This corresponds to n in the second embodiment.
Between the p-type or p-type crystalline or non-quality silicon layer 2 and the p-type or n-type I-III-VI group 2 compound layer 6,
In other words, the conductive layer 9 is inserted between the bottom cell 31 and the top cell 41.

【0035】導電層9の材料としてはスパッタリング
法、MOCVD法などにより形成されるZnO:B等の
透明導電膜を用いてもよいが、I−III−VI2族化
合物の結晶品質を高める点からは金属薄膜が望ましい。
金属薄膜としては、I−III−VI2族化合物層6を
構成する元素の拡散に対するバリア性が高く、かつ製造
工程(加熱工程)中にシリコンとの合金(シリサイド)
を形成しないものが望ましく、このような材料として
は、Ti、Mo、W及びTiNなどが挙げられる。これ
らを真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法などによ
り、膜厚3〜20nmに堆積して導電層9を形成する。
膜厚がこれより厚いと光の透過率が小さくなるので好ま
しくない。他の構成材料及び製造方法は上記第二の実施
の形態と同様である。
As a material of the conductive layer 9, a transparent conductive film such as ZnO: B formed by a sputtering method, an MOCVD method or the like may be used, but from the viewpoint of improving the crystal quality of the I-III-VI group 2 compound. Is preferably a metal thin film.
The metal thin film has a high barrier property against diffusion of elements constituting the I-III-VI group 2 compound layer 6 and an alloy with silicon (silicide) during the manufacturing process (heating process).
It is desirable not to form Ti, Mo, W, and TiN. These are deposited to a thickness of 3 to 20 nm by a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like to form the conductive layer 9.
If the film thickness is larger than this, the light transmittance is undesirably reduced. Other constituent materials and a manufacturing method are the same as those in the second embodiment.

【0036】次に、本発明の第四の実施の形態を図4に
基づいて説明する。このタンデム型光起電力装置は、上
記第三の実施の形態におけるボトムセルの光吸収層をシ
ード層13の上に堆積したp型またはn型多結晶シリコ
ン薄膜11としたものである。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this tandem photovoltaic device, the light absorbing layer of the bottom cell in the third embodiment is a p-type or n-type polycrystalline silicon thin film 11 deposited on a seed layer 13.

【0037】この多結晶シリコン薄膜は基板14の表面
に平行な結晶面の大部分が(111)面であるように形
成されている。この配向の比率は下記に数式として示す
ようにX線回折強度に基づいて定義している。 (111)回折強度比=1(一定) (220)回折強度比=[試料の(220)の(11
1)に対する相対強度」/[粉末の(220)の(11
1)に対する相対強度] (311)回折強度比=[試料の(311)の(11
1)に対する相対強度」/[粉末の(311)の(11
1)に対する相対強度] (400)回折強度比=[試料の(400)の(11
1)に対する相対強度」/[粉末の(400)の(11
1)に対する相対強度] (111)配向比率=(111)回折強度比/[(11
1)回折強度比+(220)回折強度比+(311)回
折強度比+(400)回折強度比] なお、ここでいう大部分とは、上記配向比率が0.5以
上であることを意味している。
This polycrystalline silicon thin film is formed so that most of the crystal planes parallel to the surface of the substrate 14 are (111) planes. The ratio of the orientation is defined based on the X-ray diffraction intensity as shown in the following equation. (111) Diffraction intensity ratio = 1 (constant) (220) Diffraction intensity ratio = [11 of (220) of the sample
Relative strength to 1) "/ [(220) of powder (11)
Relative intensity relative to 1)] (311) Diffraction intensity ratio = (11
Relative strength to 1) "/ [(11) of powder (311)
Relative intensity relative to 1)] (400) Diffraction intensity ratio = [(11) of (400) of sample
Relative strength to 1) "/ [(400) of powder (11)
Relative intensity with respect to 1)] (111) orientation ratio = (111) diffraction intensity ratio / [(11
1) Diffraction intensity ratio + (220) diffraction intensity ratio + (311) diffraction intensity ratio + (400) diffraction intensity ratio] In this case, most means that the orientation ratio is 0.5 or more. doing.

【0038】次に、上述したタンデム型光起電力装置の
製造方法を以下に説明する。まず、ガラス、セラミック
ス、プラスチック、金属等からなる基板14の上にシー
ド層13を形成する。シード層13の材料としては、一
軸配向したZnS、ZnSe、ZnO、AlN、GaN
等を用いてもよいが、多結晶シリコン薄膜11の結晶品
質を高める点から、非晶質または微結晶質のシリコン薄
膜にレーザビームを照射して形成したものが好ましい。
その際、例えばB、Al等を高濃度にドープして、p+
型とすれば下部電極を兼ねることができる。シード層1
3の膜厚は500nm以下が好ましく、特に10〜20
0nmが好ましい。
Next, a method of manufacturing the above-described tandem photovoltaic device will be described. First, the seed layer 13 is formed on a substrate 14 made of glass, ceramics, plastic, metal, or the like. The seed layer 13 may be made of uniaxially oriented ZnS, ZnSe, ZnO, AlN, or GaN.
However, from the viewpoint of improving the crystal quality of the polycrystalline silicon thin film 11, a film formed by irradiating an amorphous or microcrystalline silicon thin film with a laser beam is preferable.
At this time, for example, B, Al or the like is doped at a high concentration, and p +
If it is a mold, it can also serve as a lower electrode. Seed layer 1
3 is preferably 500 nm or less, particularly 10 to 20 nm.
0 nm is preferred.

【0039】p型多結晶シリコン薄膜11の形成は、シ
ード層13を形成した後、酸化性雰囲気(酸素、水、二
酸化炭素、酸化窒素等を少なくとも含む気体雰囲気、例
えば大気)に曝されることなく行われることが、(11
1)配向性を高める点から望ましい。この方法について
は後に詳細に説明する。p型多結晶シリコン薄膜11の
膜厚は1〜50μmが適当である。
The p-type polycrystalline silicon thin film 11 is formed by exposing the seed layer 13 to an oxidizing atmosphere (a gas atmosphere containing at least oxygen, water, carbon dioxide, nitrogen oxide, etc., for example, the atmosphere). Is done without (11
1) It is desirable from the viewpoint of enhancing the orientation. This method will be described later in detail. The thickness of the p-type polycrystalline silicon thin film 11 is suitably from 1 to 50 μm.

【0040】このp型多結晶シリコン薄膜11の上にプ
ラズマCVD法、真空蒸着法等によりP、As等がドー
プされたn+型の結晶質または非晶質シリコン層12を
膜厚10〜100nmに形成する。これ以降の製造方法
は上記第三の実施の形態と同様である。
On this p-type polycrystalline silicon thin film 11, an n + type crystalline or amorphous silicon layer 12 doped with P, As or the like by plasma CVD, vacuum evaporation or the like is formed to a thickness of 10 to 100 nm. Form. The subsequent manufacturing method is the same as that of the third embodiment.

【0041】ここで上記のシード層13及び多結晶シリ
コン薄膜11の形成方法の第一の例を図5に基づき説明
する。
Here, a first example of a method of forming the seed layer 13 and the polycrystalline silicon thin film 11 will be described with reference to FIG.

【0042】まず、基板14を第二の真空チャンバ−1
7内の基板ホルダー(兼対向電極)18に設置し真空排
気した後、B、Al等の元素を含むガスとSi元素を含
むガスの混合ガス、例えばB26/SiH4=0.5%
の原料ガスを供給し、カソード19に高周波電力を印加
することにより、p+型の非晶質または微結晶質シリコ
ン薄膜を形成する。次に、第一の真空チャンバー15を
真空排気した後、ゲートバルブ16を開いて、基板搬送
機構により基板14を真空チャンバー15内に移送す
る。基板14上のp+型非晶質または微結晶質シリコン
薄膜の表面にレーザー光源21から例えばArFエキシ
マレーザーを照射して結晶化し、シード層13を形成す
る。エキシマレーザーのエネルギーは200〜500m
J/cm2、基板温度は300〜500℃、ショット数
は20〜200が適当である。
First, the substrate 14 is placed in the second vacuum chamber-1.
After being placed on a substrate holder (also serving as a counter electrode) 18 and evacuated, a mixed gas of a gas containing an element such as B or Al and a gas containing a Si element, for example, B 2 H 6 / SiH 4 = 0.5 %
Is supplied and high frequency power is applied to the cathode 19 to form ap + -type amorphous or microcrystalline silicon thin film. Next, after the first vacuum chamber 15 is evacuated, the gate valve 16 is opened, and the substrate 14 is transferred into the vacuum chamber 15 by the substrate transfer mechanism. The surface of the p + type amorphous or microcrystalline silicon thin film on the substrate 14 is crystallized by irradiating, for example, an ArF excimer laser from a laser light source 21 to form a seed layer 13. Excimer laser energy is 200-500m
J / cm 2 , the substrate temperature is 300 to 500 ° C., and the number of shots is suitably 20 to 200.

【0043】このようにして形成されたシード層13は
(111)配向の多結晶シリコンの結晶粒からなってい
る。次に、再び第二の真空チャンバー17の内部を真空
とし、ゲートバルブ16を開いて、基板搬送機構により
基板14を第一の真空チャンバー15から第二の真空チ
ャンバー17に移送する。この後ゲートバルブ16を閉
止し、B、Al等の元素を含むガスとSi元素を含むガ
スの混合ガス、例えばB26/SiF4=0.1%の原
料ガスの供給とH2ガスの供給を交互に繰り返しなが
ら、カソード19に高周波電力を印加することにより、
p型の多結晶シリコン薄膜11を形成する。
The seed layer 13 thus formed is made of (111) oriented polycrystalline silicon crystal grains. Next, the inside of the second vacuum chamber 17 is evacuated again, the gate valve 16 is opened, and the substrate 14 is transferred from the first vacuum chamber 15 to the second vacuum chamber 17 by the substrate transfer mechanism. Thereafter, the gate valve 16 is closed, and a mixed gas of a gas containing an element such as B or Al and a gas containing a Si element, for example, supply of a raw material gas of B 2 H 6 / SiF 4 = 0.1% and H 2 gas By applying high frequency power to the cathode 19 while alternately repeating the supply of
A p-type polycrystalline silicon thin film 11 is formed.

【0044】なお、上記の方法では基板14の上に直接
シード層13を形成することを例示したが、基板14と
シード層13の間に熱バッファ層を設けて多結晶シリコ
ン薄膜11の結晶性を向上させることも可能である。熱
バッファ層の材料としては、熱拡散率(=熱伝導率/密
度×比熱)が小さいものが望ましく、そのような材料と
してはZrO2、TiO2、SiO2等が挙げられる。熱
バッファ層の厚さは0.2μm以上が好ましく、特に
0.3〜3μmが好ましい。熱バッファ層が薄すぎると
効果がなく、3μmを超える領域では効果に差異がない
ため上記範囲が望ましい。このような膜はスパッタリン
グ法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プ
ラズマCVD法、MOCVD法、ゾルゲル法、湿式コー
ティング法等によって形成することができる。このよう
な熱バッファ層を介して形成されるシード層13は、膜
厚よりもはるかに大きい粒径を有するものとなり、多結
晶シリコン薄膜11の大粒径化に多大な効果をもたら
す。
In the above method, the seed layer 13 is formed directly on the substrate 14. However, a thermal buffer layer is provided between the substrate 14 and the seed layer 13 so that the crystallinity of the polycrystalline silicon thin film 11 can be reduced. Can also be improved. As a material of the thermal buffer layer, a material having a small thermal diffusivity (= thermal conductivity / density × specific heat) is desirable, and examples of such a material include ZrO 2 , TiO 2 , and SiO 2 . The thickness of the thermal buffer layer is preferably at least 0.2 μm, particularly preferably 0.3 to 3 μm. If the thermal buffer layer is too thin, there is no effect, and there is no difference in effect in a region exceeding 3 μm, so that the above range is desirable. Such a film can be formed by a sputtering method, an electron beam evaporation method, an ion plating method, a plasma CVD method, an MOCVD method, a sol-gel method, a wet coating method, or the like. The seed layer 13 formed via such a thermal buffer layer has a grain size much larger than the film thickness, and has a great effect on increasing the grain size of the polycrystalline silicon thin film 11.

【0045】次に、シード層13及び多結晶シリコン薄
膜11の形成方法の第二の例を図6に基づき説明する。
Next, a second example of a method for forming the seed layer 13 and the polycrystalline silicon thin film 11 will be described with reference to FIG.

【0046】まず、基板14の上に電子ビーム蒸着法、
イオンプレーティング法、スパッタリング法、プラズマ
CVD法等により、p+型の非晶質または微結晶質シリ
コン薄膜を形成する。この基板を第一の真空チャンバー
15の内部の基板搬送機構にセットし、このセット後に
真空チャンバー15を真空排気する。
First, an electron beam evaporation method is
A p + -type amorphous or microcrystalline silicon thin film is formed by an ion plating method, a sputtering method, a plasma CVD method, or the like. This substrate is set in the substrate transfer mechanism inside the first vacuum chamber 15, and after this setting, the vacuum chamber 15 is evacuated.

【0047】次に、前記第一の例と同様の方法でシード
層13を形成した後、第二の真空チャンバー17の内部
を真空とし、ゲートバルブ16を開いて、基板搬送機構
により基板14を第一の真空チャンバー15から第二の
真空チャンバー17に移送する。この後ゲートバルブ1
6を閉止し、真空チャンバー17内を1×10-4Pa以
下に排気した後、製膜手段に応じた所定の雰囲気に保持
する。例えば、電子ビーム蒸着法では1×10-4Pa以
下の高真空または1×10-3Pa以下のH2雰囲気、イ
オンプレーティング法及びスパッタリング法ではl×l
-2〜10PaのAr、He、N2、H2等及びこれらの
混合ガス雰囲気、プラズマCVD法では1×l0-2〜1
00PaのSiH4、Si26、SiF4、SiH2Cl2
等及びこれらとH2との混合ガス雰囲気等が選択され
る。
Next, after the seed layer 13 is formed in the same manner as in the first example, the inside of the second vacuum chamber 17 is evacuated, the gate valve 16 is opened, and the substrate 14 is transferred by the substrate transfer mechanism. The transfer is performed from the first vacuum chamber 15 to the second vacuum chamber 17. After this, gate valve 1
6 is closed, the inside of the vacuum chamber 17 is evacuated to 1 × 10 −4 Pa or less, and then maintained in a predetermined atmosphere according to the film forming means. For example, a high vacuum of 1 × 10 −4 Pa or less or a H 2 atmosphere of 1 × 10 −3 Pa or less in an electron beam evaporation method, and 1 × 1 in an ion plating method and a sputtering method.
Ar, He, N 2 , H 2, etc. of 0 −2 to 10 Pa or a mixed gas atmosphere thereof, and 1 × 10 −2 to 1 in the plasma CVD method.
00Pa SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , SiH 2 Cl 2
And a mixed gas atmosphere of these and H 2 are selected.

【0048】次にエネルギービーム源24から電子ビー
ム、イオンビーム、レーザービーム、X線等を基板に照
射すると同時に、シリコン源25からシリコン原子ある
いはシリコン化合物分子を発生させ、基板上にシリコン
薄膜を堆積させる。なお、スパッタリング法ではSiタ
ーゲットが、またプラズマCVD法ではカソードがシリ
コン源の代わりに設置され、それに直流または高周波電
界を印加することによって製膜がなされる。この時同時
に、ドーピング元素源26からB、Al等を固体ソース
やB26、B(C25O)3、Al(C5723、A
l(C37O)3等のガスソースにより供給することに
よって、p型多結晶シリコン薄膜11を得ることができ
る。
Next, the substrate is irradiated with an electron beam, an ion beam, a laser beam, X-rays or the like from the energy beam source 24, and simultaneously, silicon atoms or silicon compound molecules are generated from the silicon source 25 to deposit a silicon thin film on the substrate. Let it. In the sputtering method, a Si target is provided, and in the plasma CVD method, a cathode is provided instead of a silicon source, and a DC or high-frequency electric field is applied thereto to form a film. At the same time, B, Al, etc. are converted from the doping element source 26 into a solid source, B 2 H 6 , B (C 2 H 5 O) 3 , Al (C 5 H 7 O 2 ) 3 , A
By supplying with a gas source such as l (C 3 H 7 O) 3 , the p-type polycrystalline silicon thin film 11 can be obtained.

【0049】上記エネルギービームの照射によって、シ
リコン原子の基板表面での移動度が大きくなるため、低
い基板温度でも粒径が大きく、配向性の高い多結晶シリ
コン薄膜が形成できる。上記のエネルギービームとして
は、特に電子ビームが好ましい。電子ビームは荷電粒子
の質量が小さいため、イオンビームに比べて下地や堆積
膜に与えるダメージが少なく、低欠陥の膜が得られると
いう長所がある。さらに電子ビームは磁界や電界による
偏向が可能であり、特に電界偏向を用いれば長距離を高
速に走査することができるので、レーザービームに比べ
て大面積に均一性に優れた膜が得られるという利点があ
る。電子ビーム源としては、熱電子を放出するフィラメ
ント、加速電極、収束レンズ、偏向レンズなどから構成
される通常の電子銃を使用することができるが、製膜中
のチャンバー内圧力が高い場合には、電子銃の動作を安
定化させるために電子銃内部を差動排気する必要があ
る。
Since the mobility of silicon atoms on the substrate surface is increased by the irradiation of the energy beam, a polycrystalline silicon thin film having a large grain size and high orientation can be formed even at a low substrate temperature. As the above energy beam, an electron beam is particularly preferable. Since the electron beam has a small mass of charged particles, the electron beam has an advantage that damage to an underlayer and a deposited film is smaller than that of an ion beam, and a film with a low defect can be obtained. Furthermore, electron beams can be deflected by a magnetic field or electric field. In particular, if electric field deflection is used, long-distance scanning can be performed at high speed, so that a film with a large area and excellent uniformity can be obtained compared to a laser beam. There are advantages. As the electron beam source, a normal electron gun composed of a filament that emits thermoelectrons, an accelerating electrode, a converging lens, a deflecting lens, and the like can be used, but when the pressure in the chamber during film formation is high, In order to stabilize the operation of the electron gun, the inside of the electron gun needs to be differentially evacuated.

【0050】照射する電子ビームのエネルギーは加速電
圧が100V〜100kV、好ましくはlkV〜30k
Vで、電流密度が1μA/cm2〜1A/cm2、好まし
くは10μA/cm2〜1mA/cm2が適当である。こ
の場合においても前記第一の例と同様、基板14とシー
ド層13の間に熱バッファ層を設けて多結晶シリコン薄
膜11の結晶性を向上させることが可能である。
The energy of the electron beam to be irradiated is such that the acceleration voltage is 100 V to 100 kV, preferably 1 kV to 30 kV.
At V, a current density of 1 μA / cm 2 to 1 A / cm 2 , preferably 10 μA / cm 2 to 1 mA / cm 2 is appropriate. Also in this case, similarly to the first example, it is possible to improve the crystallinity of the polycrystalline silicon thin film 11 by providing a thermal buffer layer between the substrate 14 and the seed layer 13.

【0051】[0051]

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説
明する。 実施例1 図1に示すタンデム型光起電力装置を以下のようにして
作製した。p型単結晶シリコン基板1の表面に熱拡散法
により、Pがドープされたn+型シリコン層2を形成し
た。裏面のn+型層をエッチング除去した後、n+型シリ
コン層2の上にCVD法により、膜厚200nmのSi
2膜を堆積し、コンタクトホールを形成して透明絶縁
層5とした。この上に真空蒸着法により、膜厚2μmの
Ti/Ag膜を堆積し、リフトオフ法により櫛状にパタ
ーンニングして表面電極層4とした。さらに裏面に真空
蒸着法により、膜厚1.5μmのAl/Ag膜を堆積し
て裏面電極層3とした。次に、スパッタリング法によ
り、Cu−Ga/Inの積層膜(プリカーサー)を堆積
し、これをArで希釈したH2Sガス中で500℃に加
熱することにより、膜厚2μmのp型I−III−VI
2族化合物層6を形成した。この時、プリカーサー中の
Cu−GaとInの膜厚比及びGa含有量を制御するこ
とにより、p型I−III−VI2族化合物層6の組成
をCuIn0.85Ga0.152とした。この層は強い(1
12)配向を示した。この層の上にMOCVD法によ
り、膜厚50nmのZnS膜を堆積しn型半導体層7と
した。続いて、スパッタリング法により、膜厚200n
mのITO膜を堆積し、透明電極層8を形成した。この
光起電力装置の変換効率は21.0%(AM1.51、
100mW/cm2)であった。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples. Example 1 A tandem photovoltaic device shown in FIG. 1 was manufactured as follows. An n + -type silicon layer 2 doped with P was formed on the surface of a p-type single crystal silicon substrate 1 by a thermal diffusion method. After the n + -type layer on the back surface is removed by etching, a 200 nm-thick Si film is formed on the n + -type silicon layer 2 by CVD.
An O 2 film was deposited, and a contact hole was formed to form a transparent insulating layer 5. A 2 μm-thick Ti / Ag film was deposited thereon by a vacuum deposition method, and was patterned into a comb shape by a lift-off method to form a surface electrode layer 4. Further, an Al / Ag film having a thickness of 1.5 μm was deposited on the back surface by a vacuum deposition method to form a back electrode layer 3. Next, a laminated film (precursor) of Cu—Ga / In is deposited by a sputtering method, and is heated to 500 ° C. in H 2 S gas diluted with Ar to form a p-type I— film having a thickness of 2 μm. III-VI
A group 2 compound layer 6 was formed. At this time, by controlling the film thickness ratio and Ga content of Cu-Ga and In in the precursor was the composition of the p-type I-III-VI 2 group compound layer 6 and CuIn 0.85 Ga 0.15 S 2. This layer is strong (1
12) The orientation was shown. A 50 nm-thick ZnS film was deposited on this layer by MOCVD to form an n-type semiconductor layer 7. Subsequently, a film thickness of 200 n was formed by a sputtering method.
Then, a transparent electrode layer 8 was formed. The conversion efficiency of this photovoltaic device is 21.0% (AM 1.51,
100 mW / cm 2 ).

【0052】実施例2 図4に示すタンデム型光起電力装置を以下のように作製
した。パイレックス基板4の上にスパッタリング法で、
膜厚1μmのZrO2の薄膜を熱バッファ層として形成
した。この基板を図6に示す第二の真空チャンバー17
内に設置し、300℃に加熱した。チャンバー内を5×
10-5Paに排気し、シリコン塊の充填された坩堝(シ
リコン源)25から電子ビーム加熱によってシリコン蒸
気を発生させ、同時にドーピング元素源26からB蒸気
を発生させることにより、膜厚80nmのp+型非晶質
シリコン薄膜を形成した。ゲートバルブ16を開いてこ
の基板を第一の真空チャンバー15に移送し、400℃
に加熱した。膜表面からArFエキシマレーザーをエネ
ルギー密度350mJ/cm2で100ショット照射
し、シード層13を形成した。次に、再び第二の真空チ
ャンバー17に移送し、400℃に加熱した。電子ビー
ム源24から基板に電子ビームを加速電圧10kV、電
流密度200μA/cm2で照射した。シリコン源25
から電子ビーム加熱によってシリコン蒸気を発生させ、
同時にドーピング元素源26からB蒸気を発生させるこ
とにより、膜厚5μmのp型多結晶シリコン薄膜11を
形成した。多結晶シリコン薄膜11は(111)配向し
ており、結晶粒径は約3μmであった。
Example 2 A tandem-type photovoltaic device shown in FIG. 4 was manufactured as follows. On a Pyrex substrate 4 by a sputtering method,
A thin film of ZrO 2 having a thickness of 1 μm was formed as a thermal buffer layer. This substrate is placed in a second vacuum chamber 17 shown in FIG.
And heated to 300 ° C. 5x inside the chamber
By evacuating to 10 -5 Pa and generating silicon vapor by electron beam heating from a crucible (silicon source) 25 filled with a silicon lump, and simultaneously generating B vapor from the doping element source 26, a p-layer having a thickness of 80 nm is formed. A + type amorphous silicon thin film was formed. The substrate is transferred to the first vacuum chamber 15 by opening the gate valve 16,
Heated. The seed layer 13 was formed by irradiating 100 shots of an ArF excimer laser at an energy density of 350 mJ / cm 2 from the film surface. Next, it was transferred to the second vacuum chamber 17 again and heated to 400 ° C. The substrate was irradiated with an electron beam from the electron beam source 24 at an acceleration voltage of 10 kV and a current density of 200 μA / cm 2 . Silicon source 25
To generate silicon vapor by electron beam heating,
At the same time, a p-type polycrystalline silicon thin film 11 having a thickness of 5 μm was formed by generating B vapor from the doping element source 26. The polycrystalline silicon thin film 11 had a (111) orientation and a crystal grain size of about 3 μm.

【0053】この基板を平行平板型のプラズマCVD装
置内に設置し、300℃に加熱した。チャンバーを排気
し、原料ガスとしてPH3/SiH4=2%を供給し、カ
ソードに高周波電力を印加し、膜厚100nmのn+
微結晶質シリコン層12を形成した。この上にMOCV
D法により、膜厚2μmのZnO:Bを堆積し、導電層
9とした。この層は(001)配向していた。次にC
u、In、Al及びSeをソースとする4源同時蒸着法
により、膜厚2μmのp型I−III−VI2族化合物
層6を形成した。この時、基板温度は450℃とし、各
ソースのフラックス量を制御することにより、CuIn
0.75Al0.25Se2の組成を得た。この層は強い(11
2)配向を示した。この上にMOCVD法により、膜厚
50nmのZnSe膜を堆積し、n型半導体層7とし
た。続いて、スパッタリング法により、膜厚200nm
のITO膜を堆積し、透明電極層8を形成した。この光
起電力装置の変換効率は20.0%(AM1.5、10
0mW/cm2)であった。
This substrate was placed in a parallel plate type plasma CVD apparatus and heated to 300 ° C. The chamber was evacuated, PH 3 / SiH 4 = 2% was supplied as a source gas, high frequency power was applied to the cathode, and an n + -type microcrystalline silicon layer 12 having a thickness of 100 nm was formed. MOCV on this
A conductive layer 9 was formed by depositing ZnO: B with a thickness of 2 μm by Method D. This layer was (001) oriented. Then C
A p-type I-III-VI group 2 compound layer 6 having a thickness of 2 μm was formed by a four-source simultaneous evaporation method using u, In, Al, and Se as sources. At this time, the substrate temperature was set to 450 ° C., and by controlling the flux amount of each source, CuIn
A composition of 0.75 Al 0.25 Se 2 was obtained. This layer is strong (11
2) The orientation was shown. A 50 nm-thick ZnSe film was deposited thereon by MOCVD to form an n-type semiconductor layer 7. Subsequently, a film thickness of 200 nm was formed by a sputtering method.
Was deposited to form a transparent electrode layer 8. The conversion efficiency of this photovoltaic device is 20.0% (AM1.5, 10
0 mW / cm 2 ).

【0054】[0054]

【発明の効果】請求項1の発明の光起電力装置によれ
ば、光の入射側に配設された光起電力素子(トップセ
ル)が(112)配向したI−III−VI2族化合物
を光吸収層とし、他方の光起電力素子(ボトムセル)が
結晶質シリコンを光吸収層としているので、トップセル
の光吸収層の結晶欠陥が少なく、したがって光キャリア
を有効に取り出すことができるため、極めて高い光電変
換効率を得ることができる。また、I−III−VI2
族化合物を光吸収層とすることにより、光照射に対する
耐久性などに優れた信頼性の高い光起電力装置を得るこ
とができる。
Effects of the Invention According to the photovoltaic device of the invention of claim 1, disposed on the light incident side photovoltaic element (top cell) (112) I-III-VI 2 compound oriented Is used as a light absorbing layer, and the other photovoltaic element (bottom cell) uses crystalline silicon as a light absorbing layer. Therefore, crystal defects in the light absorbing layer of the top cell are small, so that photocarriers can be effectively taken out. And extremely high photoelectric conversion efficiency can be obtained. Also, I-III-VI 2
By using a group III compound as the light absorbing layer, a highly reliable photovoltaic device excellent in durability against light irradiation and the like can be obtained.

【0055】請求項2の発明の光起電力装置によれば、
光の入射側に配設された光起電力素子(トップセル)が
Cu1-xAgxIn1-yGay2(0≦x≦0.7,0≦
y≦0.4)、Cu1-xAgxIn1-yAly2(0≦x
≦0.7,0≦y≦0.2)及びCuIn1-xAlxSe
2(0.2≦x≦0.5)のいずれかを光吸収層とし、
他方の光起電力素子(ボトムセル)が結晶質シリコンを
光吸収層とすることにより、トップセルの光吸収層とボ
トムセルの光吸収層との分光感度スペクトルの重なりが
少なく、光収集効率が向上し、より高い光電変換効率を
得ることができる。
According to the photovoltaic device of the second aspect of the present invention,
Disposed on the incident side of the light photovoltaic element (top cell) Cu 1-x Ag x In 1 -y Ga y S 2 (0 ≦ x ≦ 0.7,0 ≦
y ≦ 0.4), Cu 1-x Ag x In 1-y Al y S 2 (0 ≦ x
≦ 0.7, 0 ≦ y ≦ 0.2) and CuIn 1-x Al x Se
2 (0.2 ≦ x ≦ 0.5) as a light absorbing layer,
Since the other photovoltaic element (bottom cell) uses crystalline silicon as the light absorbing layer, the spectral sensitivity spectra of the light absorbing layer of the top cell and the light absorbing layer of the bottom cell are less overlapped, and the light collection efficiency is improved. , Higher photoelectric conversion efficiency can be obtained.

【0056】請求項3の発明の光起電力装置によれば、
光の入射側に配設された光起電力素子(トップセル)が
I−III−VI2族化合物を光吸収層とし、該光吸収
層よりバンドギャップの大きい半導体材料層を該光吸収
層上に積層してなり、他方の光起電力素子(ボトムセ
ル)が結晶質シリコンを光吸収層とすることにより、短
波長感度が向上し、より高い光電変換効率を得ることが
できる。
According to the photovoltaic device of the third aspect of the present invention,
A photovoltaic element (top cell) disposed on the light incident side uses a group I-III-VI group 2 compound as a light absorbing layer, and a semiconductor material layer having a larger band gap than the light absorbing layer on the light absorbing layer. When the other photovoltaic element (bottom cell) uses crystalline silicon as a light absorbing layer, short-wavelength sensitivity is improved, and higher photoelectric conversion efficiency can be obtained.

【0057】請求項4の発明の光起電力装置によれば、
I−III−VI2族化合物よりバンドギャップの大き
い半導体材料層がI−III−VI2族化合物と接合を
形成する層と透明電極層とからなっていることにより、
トップセルの接合特性が良好なものとなり、より高い光
電変換効率を得ることができる。
According to the photovoltaic device of the fourth aspect,
By large semiconductor material layer bandgap consists the layer and the transparent electrode layer to form a bond with the I-III-VI 2 group compounds than I-III-VI 2 group compounds,
The junction characteristics of the top cell become favorable, and higher photoelectric conversion efficiency can be obtained.

【0058】請求項5の発明の光起電力装置によれば、
I−III−VI2族化合物と接合を形成する層がZn
S、ZnSe、ZnO及びこれらの混晶により形成され
ていることにより、I−III−VI2族化合物との格
子不整合を小さくすることができるため良好な接合特性
が得られ、より高い光電変換効率を得ることができる。
また、有害物質を含まないために安全性に優れている。
According to the photovoltaic device of the fifth aspect,
The layer forming a junction with the I-III-VI group 2 compound is Zn
Since it is formed of S, ZnSe, ZnO and a mixed crystal thereof, lattice mismatch with the I-III-VI group 2 compound can be reduced, so that good junction characteristics can be obtained, and higher photoelectric conversion can be obtained. Efficiency can be obtained.
In addition, it is excellent in safety because it does not contain harmful substances.

【0059】請求項6の発明の光起電力装置によれば、
光の入射側に配設された光起電力素子(トップセル)と
他方の光起電力素子(ボトムセル)との間にTi、M
o、W及びTiNのいずれかからなる薄膜が設けられて
いることにより、I−III−VI2族化合物を構成す
る元素のシリコン層中への拡散が防止できるとともに、
トップセルとボトムセルの界面での逆起電力の発生を防
ぐことができるため、より高い光電変換効率を得ること
ができる。
According to the photovoltaic device of the invention of claim 6,
Ti, M are placed between the photovoltaic element (top cell) and the other photovoltaic element (bottom cell) disposed on the light incident side.
By providing a thin film made of any of o, W, and TiN, it is possible to prevent diffusion of elements constituting the I-III-VI group 2 compound into the silicon layer,
Since generation of back electromotive force at the interface between the top cell and the bottom cell can be prevented, higher photoelectric conversion efficiency can be obtained.

【0060】請求項7の発明の光起電力装置によれば、
結晶質シリコンがシード層上に堆積した(111)配向
した多結晶シリコン薄膜であることにより、結晶欠陥が
少なく、したがって光キャリアを有効に取り出すことが
できるため、より高い光電変換効率を得ることができ
る。また、薄膜化することにより材料コストを大幅に削
減することができる。
According to the photovoltaic device of the invention of claim 7,
Since the crystalline silicon is a (111) -oriented polycrystalline silicon thin film deposited on the seed layer, the number of crystal defects is small, so that photocarriers can be effectively taken out, so that higher photoelectric conversion efficiency can be obtained. it can. Further, the material cost can be significantly reduced by thinning.

【0061】請求項8の発明の光起電力装置の製造方法
によれば、基板上に非晶質または微結晶質のシリコン薄
膜を成膜し、このシリコン薄膜にレーザビームを照射し
てシード層を形成し、このシード層上にシリコン原子ま
たはシリコン化合物分子を堆積させて多結晶シリコン薄
膜を形成することにより、多結晶シリコン薄膜の粒径を
大きくすることができ、より高い光電変換効率を有する
光起電力装置を得ることができる。
According to the method for manufacturing a photovoltaic device of the present invention, an amorphous or microcrystalline silicon thin film is formed on a substrate, and the silicon thin film is irradiated with a laser beam to form a seed layer. By forming silicon atoms or silicon compound molecules on the seed layer to form a polycrystalline silicon thin film, the grain size of the polycrystalline silicon thin film can be increased, and a higher photoelectric conversion efficiency can be obtained. A photovoltaic device can be obtained.

【0062】請求項9の発明の光起電力装置の製造方法
によれば、シード層の形成とその上の多結晶シリコン薄
膜の堆積とを真空中で連続して行うようにすることによ
り、シード層やその上の多結晶シリコン薄膜が製造過程
で酸化性の雰囲気に曝されないので、多結晶シリコン薄
膜を(111)配向のまま成長させることができ、より
高い光電変換効率を有する光起電力装置を得ることがで
きる。
According to the method for manufacturing a photovoltaic device of the ninth aspect, the formation of the seed layer and the deposition of the polycrystalline silicon thin film thereon are continuously performed in a vacuum, whereby the seed layer is formed. Since the layer and the polycrystalline silicon thin film thereon are not exposed to an oxidizing atmosphere during the manufacturing process, the polycrystalline silicon thin film can be grown with the (111) orientation, and a photovoltaic device having higher photoelectric conversion efficiency Can be obtained.

【0063】請求項10の発明の光起電力装装置の製造
方法によれば、多結晶シリコン薄膜の形成を、シード層
の表面にエネルギービームを照射しながらシリコン原子
またはシリコン化合物分子を堆積させて行うことによ
り、低い基板温度であっても(111)配向の多結晶シ
リコン薄膜を大きな粒径で成長させることができるの
で、光起電力装置の作製温度を低温化することができ光
起電力装置作製コストの低減を図ることができる。
According to the photovoltaic device manufacturing method of the tenth aspect of the present invention, the polycrystalline silicon thin film is formed by depositing silicon atoms or silicon compound molecules while irradiating the surface of the seed layer with an energy beam. By doing so, a polycrystalline silicon thin film of (111) orientation can be grown with a large grain size even at a low substrate temperature, so that the fabrication temperature of the photovoltaic device can be lowered and the photovoltaic device can be reduced. Manufacturing cost can be reduced.

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

【図1】本発明による光起電力装置の一例を模式的に示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one example of a photovoltaic device according to the present invention.

【図2】本発明による光起電力装置の他の例を模式的に
示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing another example of the photovoltaic device according to the present invention.

【図3】本発明による光起電力装置の他の例を模式的に
示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another example of the photovoltaic device according to the present invention.

【図4】本発明による光起電力装置の他の例を模式的に
示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing another example of the photovoltaic device according to the present invention.

【図5】本発明による光起電力装置の製造法を模式的に
示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a method for manufacturing a photovoltaic device according to the present invention.

【図6】本発明による光起電力装置の他の製造法を模式
的に示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view schematically showing another method of manufacturing the photovoltaic device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 結晶シリコン基板 2 シリコン層 3 裏面電極層 4 表面電極層 5 透明絶縁体層 6 I−III−VI2族化合物層 7 半導体層 8 透明電極層 9 導電層 11 多結晶シリコン薄膜 12 シリコン層 13 シード層 14 基板 15 真空チャンバー 16 ゲートバルブ 17 真空チャンバー 18 対向電極 19 カソード 20 高周波電源 21 レーザー光源 22 レーザー光線 23 透光窓 24 エネルギービーム源 25 シリコン源 26 ドーピング元素源 31 ボトムセル 41 トップセルREFERENCE SIGNS LIST 1 crystal silicon substrate 2 silicon layer 3 back electrode layer 4 front electrode layer 5 transparent insulator layer 6 I-III-VI group 2 compound layer 7 semiconductor layer 8 transparent electrode layer 9 conductive layer 11 polycrystalline silicon thin film 12 silicon layer 13 seed Layer 14 Substrate 15 Vacuum chamber 16 Gate valve 17 Vacuum chamber 18 Counter electrode 19 Cathode 20 High frequency power supply 21 Laser light source 22 Laser beam 23 Translucent window 24 Energy beam source 25 Silicon source 26 Doping element source 31 Bottom cell 41 Top cell

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異なる2つの光起電力素子を積層してな
る光起電力装置において、光の入射側に配設された光起
電力素子が(112)配向したI−III−VI2族化
合物を光吸収層とし、他方の光起電力素子が結晶質シリ
コンを光吸収層とすることを特徴とする光起電力装置。
1. A different two photovoltaic elements are stacked comprising photovoltaic device, which is disposed on the incident side of the light photovoltaic element (112) I-III-VI 2 compound oriented A light absorbing layer, and the other photovoltaic element uses crystalline silicon as a light absorbing layer.
【請求項2】 異なる2つの光起電力素子を積層してな
る光起電力装置において、光の入射側に配設された光起
電力素子がCu1-xAgxIn1-yGay2(0≦x≦
0.7、0≦y≦0.4)、Cu1-xAgxIn1-yAly
2(0≦x≦0.7、0≦y≦0.2)及びCuIn
1-xAlxSe2(0.2≦x≦0.5)のいずれかを光
吸収層とし、他方の光起電力素子が結晶質シリコンを光
吸収層とすることを特徴とする光起電力装置。
2. A photovoltaic device formed by laminating two different photovoltaic element disposed on the incident side of the light photovoltaic element Cu 1-x Ag x In 1 -y Ga y S 2 (0 ≦ x ≦
0.7,0 ≦ y ≦ 0.4), Cu 1-x Ag x In 1-y Al y
S 2 (0 ≦ x ≦ 0.7, 0 ≦ y ≦ 0.2) and CuIn
A photovoltaic device characterized in that one of 1-x Al x Se 2 (0.2 ≦ x ≦ 0.5) is used as a light absorbing layer, and the other photovoltaic element uses crystalline silicon as a light absorbing layer. Power equipment.
【請求項3】 異なる2つの光起電力素子を積層してな
る光起電力装置において、光の入射側に配設された光起
電力素子がI−III−VI2族化合物を光吸収層と
し、該光吸収層よりバンドギャップの大きい半導体材料
層を該光吸収層上に積層してなり、他方の光起電力素子
が結晶質シリコンを光吸収層とすることを特徴とする請
求項1または2記載の光起電力装置。
3. A different two photovoltaic elements are stacked comprising photovoltaic device, is disposed on the incident side of the light photovoltaic element is a light absorbing layer a I-III-VI 2 group compounds And a semiconductor material layer having a larger band gap than the light absorbing layer is laminated on the light absorbing layer, and the other photovoltaic element uses crystalline silicon as the light absorbing layer. 3. The photovoltaic device according to 2.
【請求項4】 I−III−VI2族化合物よりバンド
ギャップの大きい半導体材料層がI−III−VI2
化合物と接合を形成する層と透明電極層とからなること
を特徴とする請求項3記載の光起電力装置。
4. A claim that large semiconductor material layer of a band gap than I-III-VI 2 group compound is characterized by comprising a layer and the transparent electrode layer to form a junction with I-III-VI 2 group compounds 3. The photovoltaic device according to 3.
【請求項5】 I−III−VI2族化合物と接合を形
成する層がZnS、ZnSe、ZnO及びこれらの混晶
から選ばれたものであることを特徴とする請求項4記載
の光起電力装置。
5. The photovoltaic device according to claim 4, wherein the layer forming a junction with the I-III-VI group 2 compound is selected from ZnS, ZnSe, ZnO and a mixed crystal thereof. apparatus.
【請求項6】 異なる2つの光起電力素子を積層してな
る光起電力装置において、光の入射側に配設された光起
電力素子と他方の光起電力素子との間にTi、Mo、W
及びTiNのいずれかからなる薄膜が設けられているこ
とを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の光
起電力装置。
6. A photovoltaic device in which two different photovoltaic elements are stacked, wherein Ti, Mo are placed between a photovoltaic element disposed on the light incident side and the other photovoltaic element. , W
6. The photovoltaic device according to claim 1, further comprising a thin film made of any one of TiN and TiN.
【請求項7】 結晶質シリコンがシード層上に堆積した
(111)配向した多結晶シリコン薄膜であることを特
徴とする請求項1、2、3、4、5または6記載の光起
電力装置。
7. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the crystalline silicon is a (111) oriented polycrystalline silicon thin film deposited on the seed layer. .
【請求項8】 異なる2つの光起電力素子を積層してな
り、光の入射側に配設された光起電力素子が(112)
配向したI−III−VI2族化合物を光吸収層とし、
他方の光起電力素子が結晶質シリコンを光吸収層とする
光起電力装置の製造方法において、結晶質シリコンの形
成を、基板上に非晶質または微結晶質のシリコン薄膜を
成膜し、このシリコン薄膜にレーザビームを照射してシ
ード層を形成し、該シード層上にシリコン原子またはシ
リコン化合物分子を堆積させて多結晶シリコン薄膜を形
成することにより行うことを特徴とする光起電力装置の
製造方法。
8. A photovoltaic element comprising two different photovoltaic elements stacked one on another, and the photovoltaic element disposed on the light incident side is (112).
The oriented I-III-VI group 2 compound is used as a light absorbing layer,
In the method for manufacturing a photovoltaic device in which the other photovoltaic element uses crystalline silicon as a light absorbing layer, the formation of crystalline silicon is performed by forming an amorphous or microcrystalline silicon thin film on a substrate, A photovoltaic device, wherein the silicon thin film is irradiated with a laser beam to form a seed layer, and silicon atoms or silicon compound molecules are deposited on the seed layer to form a polycrystalline silicon thin film. Manufacturing method.
【請求項9】 シード層の形成とその上の多結晶シリコ
ン薄膜の形成とを真空中で連続して行うようにしたこと
を特徴とする請求項8記載の光起電力装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a photovoltaic device according to claim 8, wherein the formation of the seed layer and the formation of the polycrystalline silicon thin film thereon are continuously performed in a vacuum.
【請求項10】 シード層の表面にエネルギービームを
照射しながらシリコン原子またはシリコン化合物分子を
堆積させて多結晶シリコン薄膜を形成することを特徴と
する請求項8または9記載の光起電力装置の製造方法。
10. The photovoltaic device according to claim 8, wherein silicon atoms or silicon compound molecules are deposited while irradiating the surface of the seed layer with an energy beam to form a polycrystalline silicon thin film. Production method.
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