DE69926960T2 - Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Vorrichtung - Google Patents

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Takanori Kitakatsuragi-gun Nakano
Hitoshi Osaki-shi Sannomiya
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein photovoltaisches Dünnfilm-Bauteil aus einem amorphen Halbleiter mit einem pin-Übergang.
  • 2. Beschreibung der einschlägigen Technik
  • Im Verlauf der Entwicklung von Dünnschicht-Solarzellen mit pin-Übergängen erfolgten verschiedene Versuche im Hinblick auf dotierte Schichten auf einer Lichtempfangsseite, da diese Schichten wichtige Faktoren zum Verbessern des Wandlungswirkungsgrads (η) bilden.
  • Insbesondere erfolgte eine Anzahl von Untersuchungen zu einer p-Schicht, die eine der dotierten Schichten auf der Lichtempfangsseite ist und als Fensterschicht aus hydriertem, amorphem Silicium fungiert. Da die p-Schicht keine photoelektrische Wandlungsschicht ist, muss sie über die Eigenschaft verfügen, nur eine kleine Lichtmenge zu absorbieren. Gleichzeitig muss die p-Schicht auch über hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Eigenschaften der i/p-Grenzfläche verfügen. Es läuft eine Anzahl von Untersuchungen, um eine p-Schicht zu erhalten, die diesen widersprechenden Eigenschaften genügen kann.
  • Z.B. offenbaren die Veröffentlichungen JP 03-040515B und JP 03-063229B zu geprüften japanischen Patenten die Verwendung eines mit Boratomen dotierten a-SiC:H(hydriertes, amorphes Siliciumcarbid)-Films als p-Schicht. Gemäß diesen Veröffentlichungen wird die p-Schicht durch Zersetzen von B2H6-Gas gemeinsam mit einem Gasgemisch von Silan oder einem Silanderivat (z.B. SiH4), einem Kohlenwasserstoff (z.B. CH4), einem Inertgas (z.B. Ar, He) und dergleichen durch Glimmentladung hergestellt. Zu anderen allgemein bekannten Verfahren zum Herstellen der p-Schicht gehört plasma-unterstützte che mische Dampfabscheidung (Plasma-CVD).
  • Wenn jedoch B2H6-Gas mit Gasquellen gemischt wird, ziehen Boratome Wasserstoffatome ab, die Bindungen von Siliciumatomen usw. in der amorphen Schicht abschließen. Dies führt zu einer großen Anzahl freier Bindungen, die als ungepaarte Bindungen bezeichnet werden. Aus diesem Grund kann, wenn ein durch das oben angegebene Verfahren hergestellter, mit Bor dotierter amorpher Film als p-Fensterschicht für eine Solarzelle verwendet wird, die Lichtabsorption in dieser p-Schicht erhöht sein.
  • Um einen Anstieg der Lichtabsorption zu unterdrücken, werden Kohlenstoffatome mit bis zu einigen zehn Prozent in die Schicht eingeführt. Jedoch kann eine Erhöhung der Anzahl von Kohlenstoffatomen zu einer Beeinträchtigung der Qualität der Schicht führen. Im Ergebnis nimmt die elektrische Leitfähigkeit ab, und der Innenwiderstand des gesamten Bauteils nimmt zu. Es existiert ein technisches Problem in solcher Weise, dass es zu einem nicht vernachlässigbaren Anstieg der Lichtabsorption kommt, weswegen kein ausreichender photoelektrischer Strom gewährleistet ist, wenn für eine gewünschte Leitfähigkeit gesorgt wird, die nicht zu einem Anstieg des Reihenwiderstands hinsichtlich der Zelleneigenschaften führt.
  • Durch Plasma-CVD vergrößern Boratome im Plasma ungepaarte Bindungen auch an der Oberfläche des Films, was zu einer großen Anzahl von Rekombinationsniveaus an einer pi-Grenzfläche führt. Im Ergebnis wird der Wandlungswirkungsgrad nachteilig beeinflusst.
  • Wenn z.B. ein mit Bor dotierter SiC-Film als p-Schicht verwendet wird, zeigt er schlechte Verbindung mit der photoelektrischen Wandlungsschicht und wird zu einem Rekombinationszentrum erzeugter Photoladungsträger. Daher können keine ausreichende Leerlaufspannung (Voc) und zufriedenstellender Füllfaktor (FF) gewährleistet werden.
  • Um diese Nachteile zu meistern, ist es allgemein bekannt, einen amorphen Film, in dem sich die Menge von Kohlenstoffatomen allmählich ändert, oder einen eigenleitenden SiC:H-Film als Pufferschicht an der pi-Grenzfläche anzubringen, um nachteilige Effekte auf Solarzelleneigenschaften zu verringern.
  • Jedoch zeigen derartige Pufferschichten eine schlechte elektrische Leitfähigkeit, und sie können zu einem Anstieg des Innenwiderstands des Bauteils führen. Schließlich ist es unmöglich, eine Verringerung des FF zu vermeiden.
  • US 5 419 783 beschreibt einen Prozess, bei dem eine a-SiC-Pufferschicht, die an der pi-Grenzfläche positioniert ist, einer Plasmabehandlung mit hydriertem Gas unterzogen wird, um den FF zu verbessern.
  • Andererseits ist in der Veröffentlichung JP 07-022638A zu einem ungeprüften japanischen Patent hinsichtlich der Herstellung der p-Schicht ein Verfahren zum Herstellen einer p-Schicht aus hydriertem, amorphem Silicium durch Herstellen einer Schicht aus hydriertem, amorphem Bor (a-B:H) mit anschließendem Abscheiden einer Schicht aus hydriertem, amorphem Silicium auf dieser, vorgeschlagen, und in Appl. Phys. 36 (1997) 467 ist ein Verfahren zum Herstellen einer p-Schicht durch Herstellen einer hydrierten, amorphen Borschicht mit anschließendem Herstellen einer amorphen Kohlenstoffschicht (a-C) darauf vorgeschlagen.
  • Jedoch ist es immer noch schwierig, die Lichtabsorption in der Schicht aus hydriertem, amorphem Bor ausreichend zu verringern.
  • In üblichen Fällen wird als Substrat zum Herstellen photovoltaischer Bauteile ein Glassubstrat verwendet, das einen elektrisch leitenden, transparenten Oxidfilm, z.B. aus SnO2 oder ZnO, mit Erhebungen und Vertiefungen trägt. Wenn auf einem derartigen elektrisch leitenden, transparenten Oxidfilm ein pin-Übergang hergestellt wird, nimmt der Widerstand an der Grenzfläche zwischen ihm und den Schichten aus hydriertem, amorphem Bor, wie durch die Veröffentlichung JP 07-022638A zu einem ungeprüften japanischen Patent und Appl. Phys. 36 (1997) 467 vorgeschlagen, zu. Daher ist es immer noch schwierig, gute Zelleneigenschaften zu erzielen.
  • Es sind auch sogenannte photovoltaische Bauteile vom sogenannten Tandemtyp allgemein bekannt. Photovoltaische Bauteile vom Tandemtyp sind so aufgebaut, dass sie über mehrere geschichte pin-Übergänge verfügen, um Spektren des Sonnenlichts effizient zu nutzen, um die photoelektrische Wandlungsrate zu verbessern. Bei derartigen photovoltaischen Bauteilen kann durch wahlfreies Einstellen optischer Bandlücken in photoelektrischen Wandlungsschichten von pin-Übergängen der an jedem pin-Übergang erzeugte Photostrom effizient genutzt werden. Anders gesagt, ist bei einem photovoltaischen Bauteil vom Tandemtyp, bei dem es sich um ein Bauteil mit zwei oder drei oder mehr derartiger miteinander verbundener pin-Übergänge handelt, eine benachbart zu einer n-Schicht liegende Zwischenschicht-p-Schicht im Allgemeinen aus Laminat aus einer Kontaktschicht aus einem stark dotierten a-Si:H-Film zum Erzielen von Ohmschem Kontakt mit der darunterliegenden, benachbarten n-Schicht, und einem Film aus einer Siliciumlegierung mit großer Bandlücke, z.B. einem a-SiC:H-Film, einem a-SiO:H-Film usw. hergestellt.
  • Jedoch existieren in unvermeidlicher Weise zwischen p-Schichten und benachbarten n-Schichten in Zwischenschichten Grenzflächen. Demgemäß muss derzeit die Qualität von Filmen geopfert werden, um einen guten Ohmschen Kontakt zu erzielen, und an den Grenzflächen müssen Rekombinationsschichten mit einer Dicke von ungefähr 3 nm mit großer Lichtabsorption eingefügt werden. Darüber hinaus besteht ein Problem dahingehend, dass der FF des photovoltaischen Bauteils abnimmt, da die Lichtabsorption durch die Kontaktschicht, die keine aktive Schicht ist, zu einem großen Verlust führt, und da der Reihenwiderstand des Films aus einer Siliciumlegierung mit großer Bandlücke aus a-SiC:H, a-SiO:H oder dergleichen zu groß wird, als dass er vernachlässigt werden könnte.
  • Demgemäß wurde durch keines der oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren eine Technik erzielt, die den widersprechenden Eigenschaften genügt, wie sie für die p-Schicht und ein photovoltaisches Bauteil vom Tandemtyp mit mehreren laminierten pin-Übergängen erforderlich sind. Die widersprechenden Eigenschaften sind geringe Lichtabsorption, hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Grenzflächeneigenschaften sowohl des elektrisch leitenden, transparenten Oxidfilms der n-Schicht aus hydriertem, amorphem Silicium (oder einer mikrokristallinen Siliciumschicht) und der photoelektrischen Wandlungsschicht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils mit einer amorphen Halbleiter-Dünnschicht geschaffen, wie es im Anspruch 1 beansprucht ist.
  • Um die Erfindung einfacher verständlich zu machen, wird sie nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist eine grafische Darstellung der Lichtabsorption von p-Schichten zur Verwendung in einem photovoltaischen Bauteil;
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht des Hauptteils eines beispielhaften photovoltaischen Bauteils;
  • 3 ist eine grafische Darstellung einer I–V-Charakteristik des in der 2 dargestellten photovoltaischen Bauteils;
  • 4 ist eine schematische Schnittansicht des Hauptteils eines photovoltaischen Bauteils mit einer herkömmlichen p-Schichtstruktur zum Vergleich;
  • 5 ist eine grafische Darstellung der Lichtabsorption von p-Schichten zur Verwendung in einem anderen photovoltaischen Bauteil;
  • 6 ist eine schematische Schnittansicht des Hauptteils eines anderen beispielhaften photovoltaisches Bauteils;
  • 7 ist eine grafische Darstellung der I–V-Charakteristik des in der 6 dargestellten photovoltaischen Bauteils;
  • 8 ist eine schematische Schnittansicht des Hauptteils noch eines anderen beispielhaften photovoltaischen Bauteils;
  • 9 ist eine grafische Darstellung der I–V-Charakteristik des in der 8 dargestellten photovoltaischen Bauteils.
  • 10 ist eine schematische Schnittansicht des Hauptteils eines beispielhaften photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp;
  • 11 ist eine grafische Darstellung der Charakteristik der spektralen Empfindlichkeit beispielhafter photovoltaischer Bauteile und eines herkömmlichen photovoltaischen Bauteils.
  • 12 ist eine grafische Darstellung der I–V-Charakteristiken beispielhafter photovoltaischer Bauteile und eines herkömmlichen photovoltaischen Bauteils.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils mit einer amorphen Halbleiter-Dünnschicht beinhaltet die Schritte des Herstellens einer transparenten Elektrodenschicht; einer p-Schicht mit ei ner ersten p-Schicht und einer zweiten p-Schicht darüber, wobei die erste p-Schicht eine Dicke von 5 nm oder weniger aufweist und sie gleichmäßig mit einem p-Fremdstoff dotiert ist, und die zweite p-Schicht durch Zersetzen eines Gases hergestellt wird, das nicht zwangsweise einen p-Fremdstoff enthält, mit einem Eindiffundieren eines p-Fremdstoffs aus der ersten p-Schicht in die zweite p-Schicht gleichzeitig mit der Herstellung der zweiten p-Schicht, oder anschließend daran, und mit einem anschließenden Herstellen einer i-Schicht; einer n-Schicht und einer hinteren Elektrodenschicht, wobei die zweite p-Schicht einer wiederholten Plasmabehandlung unter Verwendung von Wasserstoffgas unterzogen wird. Diese Elektrodenschichten und der pin-Übergang werden vorzugsweise auf einem Substrat hergestellt.
  • Für das für das photovoltaische Bauteil verwendbare Substrat besteht keine spezielle Einschränkung auf irgendwelche Substrate, insoweit sie in der Technik allgemein verwendet werden. Zugehörige Beispiele sind Substrate aus verschiedenen Materialien, einschließlich Substraten aus Metallen wie rostfreiem Stahl, Aluminium, Kupfer und Zink; Substrate aus Glas; Substrate aus Harzen wie Polyimid, Polyethylenpolyterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES) und Teflon; Substrate aus mit Harzen beschichteten Metallen; und Substrate aus Harzen mit darauf hergestellten Metallschichten, unter denen transparente Substrate bevorzugt sind. Das Substrat kann in Verbindung mit einem isolierenden Film, einem elektrisch leitenden Film oder einer Leiterbahnschicht (z.B. aus einem Metall oder einem Halbleiter), einer Pufferschicht oder einer Kombination hiervon, abhängig davon, wie das Trägersubstrat verwendet wird, hergestellt werden. Für die Dicke des Substrats besteht keine spezielle Einschränkung, jedoch kann sie ungefähr 0,1 bis 30 mm betragen, so dass das Substrat über geeignete Stärke und ein geeignetes Gewicht verfügt. Das Substrat kann an seiner Oberfläche über Erhebungen und Vertiefungen verfügen.
  • Die transparente Elektrodenschicht zur Verwendung bei diesem photovoltaischen Bauteil kann aus einem elektrisch leitenden Oxid wie ZnO, ITO oder SnO2 bestehen. Diese Materialien für die Elektrode können als einzelne Schicht oder Laminatschicht hergestellt werden. Die Dicke der transparenten Elektrodenschicht kann geeignet ausgewählt werden, z.B. als ungefähr 200 bis 2000 nm. An der Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht können Erhebungen und Vertiefungen ausgebildet sein. Die Erhebungen und Vertiefungen können über eine Niveaudifferenz von ungefähr 0,1 bis 1,2 μm verfügen, d.h. ungefähr die Wellenlänge von Licht im sichtbaren Bereich, sowie eine Schrittweite von ungefähr 0,1 bis 10 μm.
  • Die p-Schicht besteht aus einer ersten p-Schicht mit einer Dicke von 5 nm oder weniger und mit gleichmäßiger Dotierung mit dem p-Fremdstoff (z.B. Bor) sowie einer zweiten p-Schicht, die durch Zersetzen des Gases hergestellt wird, das nicht zwangsweise einen p-Fremdstoff enthält. Durch diese Konstruktion kann die p-Schicht gute Grenzflächeneigenschaften zur darunter ausgebildeten leitenden, transparenten Schicht aufrechterhalten, und gleichzeitig kann eine Beeinträchtigung der Qualität der p-Schicht verhindert werden, zu der es andernfalls durch den Wasserstoffentzieheffekt des p-Fremdstoffs kommen könnte.
  • Bei der oben beschriebenen p-Schicht bestehen sowohl die erste als auch die zweite p-Schicht aus amorphem Silicium (a-Si).
  • Eine Dicke der ersten p-Schicht von 5 nm oder weniger bedeutet, dass sie so dünn ist, dass ihre optische Absorption vernachlässigt werden kann. Die erste p-Schicht kann als Film mit z.B. einer oder mehreren Halbleiter-Atomlagen hergestellt werden. Die erste p-Schicht verfügt vorzugsweise über die gesamte Fläche über eine gleichmäßige Dicke, jedoch kann sie inselförmig auf der Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht hergestellt werden. Ferner bedeutet eine gleichmäßige Dotierung der ersten p-Schicht mit dem p-Fremdstoff, dass die gesamte p-Schicht mit dem p-Fremdstoff mit einer bestimmten Konzentration dotiert ist. Z.B. kann die Ladungsträgerdichte ausreichen, wenn Siliciumatome mit 1022 Atome/cm2 in einer einatomaren Schicht vorhanden sind, und wenn der p-Fremdstoff mit 1018 Atomen/cm2 oder mehr in der Schicht vorhanden ist. Dies bedeutet, dass ein Ladungsträgeratom auf 10.000 Siliciumatome ausreicht. Daher können die Dicke der Schicht und die Konzentration des Fremdstoffs so ausgewählt werden, dass der Ladungsträger, z.B. ein Akzeptor wie Boratome, mit solcher Menge existiert, dass die o.g. Ladungsträgerdichte gewährleistet ist.
  • Beim oben beschriebenen Aufbau der ersten p-Schicht kann in der später beschriebenen i-Schicht ein ausreichendes internes elektrisches Feld erzeugt werden. Es kann eine relativ große Leerlaufspannung gewährleistet werden. Ein Anstieg der Lichtabsorption kann unterdrückt werden, und daher kann ein relativ großer Kurzschlussstrom erzielt werden.
  • Die Oberfläche der ersten p-Schicht kann mit einem Plasma behandelt werden, wie dies später beschrieben wird. Diese Plasmabehandlung der Oberfläche sorgt für gute Eigenschaften der pi-Grenzfläche.
  • Hinsichtlich der zweiten p-Schicht wird diese durch Zersetzung des Gases hergestellt, das nicht zwangsweise einen p-Fremdstoff enthält, was bedeutet, dass die zweite p-Schicht zunächst als i-Schicht (als zweite Schicht) durch Zersetzen eines Gases hergestellt wird, das keinen p-Fremdstoff enthält, wobei jedoch gleichzeitig mit dem Herstellen der i-Schicht oder danach der p-Fremdstoff aus der darunterliegenden ersten p-Schicht diffundiert, so dass sich die i-Schicht in eine p-Schicht wandelt. Demgemäß ist die Konzentration des Fremdstoffs in der zweiten p-Schicht niedriger als in der ersten p-Schicht. In der zweiten p-Schicht kann der p-Fremdstoff gleichmäßig diffundieren, jedoch diffundiert er vorzugsweise auf solche Weise, dass seine Konzentration von der ersten p-Schicht zur später beschriebenen i-Schicht allmählich abnimmt. Wenn die Konzentration des p-Fremdstoffs in der zweiten p-Schicht allmählich zur i-Schicht hin abnimmt, kann der Lichtabsorptionskoeffizient zur i-Schicht hin allmählich zunehmen. Anders gesagt, kann ein Entzug von Wasserstoffatomen aus der zweiten p-Schicht durch en p-Fremdstoff unterdrückt werden, so dass die Lichtabsorption allmählich verringert werden kann und eine Absenkung der Qualität der zweiten p-Schicht verhindert werden kann. Für die Dicke der zweiten p-Schicht besteht keine spezielle Einschränkung, jedoch kann sie beispielsweise ungefähr 1 bis 200 nm betragen. Die zweite p-Schicht wird aus mehreren Filmen hergestellt, von denen jeder eine Dicke von ungefähr 1 bis 30 nm aufweist.
  • Die Oberfläche jedes der Filme der zweiten p-Schicht wird einer Plasmabehandlung unterzogen, wie es später beschrieben wird.
  • Für die Herstellung der i-Schicht und der n-Schicht beim Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils besteht keine spezielle Einschränkung, und es können beliebige i-Schichten und n-Schichten verwendet werden, wie sie üblicherweise für pin-Übergänge photovoltaischer Bauteile verwendet werden. Z.B. werden sowohl die i-Schicht als auch die n-Schicht aus amorphen Schichten hergestellt, wie es oben angegeben ist. Die i-Schicht wird mit keinem Fremdstoff dotiert, der als Ladungsträger wirkt. Die n-Schicht kann mit einem als Donator wirkenden Fremdstoff, wie Arsen, Phosphor oder dergleichen, mit einer Konzentration von 1018 bis 1019/cm dotiert werden. Die Dicken der i- und der n-Schicht können unter Berücksichtigung der Energie, die vom photovoltaischen Bauteil erhalten werden soll, der Konzentration der Fremdstoffe in der p-Schicht und der n-Schicht, und dergleichen, geeignet gewählt werden, und sie können z.B. ungefähr 100 bis 600 nm bzw. 30 bis 100 nm betragen.
  • Die hintere Elektrodenschicht kann aus beliebigen leitenden Materialien hergestellt werden, insoweit sie in der Technik verwendet werden. Zu Beispielen hierzu gehören Metalle wie Gold, Platin, Silber, Kupfer und Aluminium sowie leitende Oxide, wie oben angegeben. Die zugehörige Dicke kann abhängig davon, wie das photovoltaische Bauteil zu verwenden ist, geeignet gewählt werden.
  • Das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils kann ein Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp sein, das über mindestens zwei pin-Übergänge verfügt. In diesem Fall besteht das photovoltaische Bauteil hauptsächlich aus einer transparenten Elektrodenschicht, einem ersten pin-Übergang, einem zweiten pin-Übergang mit einer p-Schicht angrenzend an eine n-Schicht des ersten pin-Übergangs, und einer hinteren Elektrodenschicht, die sequenziell ausgehend von einer Lichteintrittsseite angeordnet sind. Der zweite pin-Übergang verfügt über eine p-Schicht, eine i-Schicht und eine n-Schicht. Die p-Schicht verfügt über eine Schicht (erste p-Schicht) aus hydriertem, amorphem Silicium mit einer Dicke von 5 nm oder weniger, in der der p-Fremdstoff gegenüber einer kleinen Menge eines ebenfalls vorhandenen n-Fremdstoffs vorherrscht, und eine Schicht (zweite p-Schicht) aus hydriertem, amorphem Silicium, in der die Konzentration eines Fremdstoffs abnimmt, je näher diese Schicht aus hydriertem, amorphem Silicium an der i-Schicht liegt. Die i-Schicht und die n-Schicht bilden mit der p-Schicht einen pin-Übergang. Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils ferner die Herstellung eines dritten, eines vierten, ... pin-Übergangs beinhalten kann, wobei jedoch nicht alle dieser pin-Übergänge die oben beschriebene p-Schicht mit der ersten p-Schicht und der zweiten p-Schicht enthalten müssen. Mindestens einer der pin-Übergänge muss die auf die oben beschriebene Weise hergestellte p-Schicht mit der ersten p-Schicht und der zweiten p-Schicht aufweisen. Insbesondere verfügen vorzugsweise alle pin-Übergänge über die erste und die zweite p-Schicht.
  • Beim Verfahren zum Herstellen des photoelektrischen Wandlungsbauteils gemäß der Erfindung müssen nicht sowohl die n-Schicht als auch die i-Schicht und die p-Schicht, die den pin-Übergang bilden, aus hydriertem, amorphem Silicium bestehen. Zumindest die n-Schicht und die i-Schicht müssen aus hydriertem, amorphem Silicium hergestellt werden. Ferner kann das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils wahlweise über die folgenden Schritte verfügen: Herstellen einer Pufferschicht, einer Zwischenschicht, einer leitenden Schicht, einer Isolierschicht und/oder dergleichen zwischen der transparenten Elektrodenschicht, der p-Schicht, der i-Schicht, der n-Schicht und der hinteren Elektrodenschicht.
  • Beim Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils gemäß der Erfindung kann die erste p-Schicht mit einer Dicke von 5 nm oder weniger und mit gleichmäßiger Dotierung mit dem p-Fremdstoff auf dem Substrat hergestellt werden, das an seiner Oberfläche vorzugsweise mit der transparenten Elektrodenschicht versehen ist. Die erste p-Schicht kann durch ein bekanntes Verfahren hergestellt werden, z.B. ein CVD-Verfahren oder Plasma-CVD unter Verwendung von Gasquellen wie SiH4, GeH4, CH4, H2, Ar und He oder dergleichen. Der p-Fremdstoff (z.B. Bor) für die erste p-Schicht kann dotiert werden, während die erste p-Schicht hergestellt wird, und zwar durch Einmischen von B2H6-Gas in die Gasquellen, oder er kann durch Ionenimplantation oder thermische Diffusion nach dem Herstellen der ersten p-Schicht dotiert werden.
  • Die Oberfläche der ersten p-Schicht kann, wie oben angegeben, einer Plasmabehandlung unterzogen werden. Die Plasmabehandlung in diesem Stadium kann unter Verwendung von H2, He oder Ar ausgeführt werden. Wenn die erste p-Schicht aus einem a-Si:H-Film hergestellt wird, können die Bedingungen für die Plasmabehandlung beispielsweise so eingestellt werden, wie es in der Tabelle 1 angegeben ist. Tabelle 1
    Figure 00100001
    1 Torr = 133,32 Pa
  • Diese Plasmabehandlung verringert den Lichtabsorptionskoeffizienten in der ersten p-Schicht, d.h., dass eine Zunahme der Lichtabsorption in ihr herabgedrückt werden kann. Daher kann ein relativ hoher Kurzschlussstrom erzielt werden.
  • Anschließend wird die zweite p-Schicht durch Zersetzen eines Gases, das keinen p-Fremdstoff enthält, auf der ersten p-Schicht hergestellt. Die zweite p-Schicht kann auf dieselbe Weise wie die erste p-Schicht hergestellt werden, jedoch mit der Ausnahme, dass die Gasquellen keinen p-Fremdstoff enthalten.
  • Durch Herstellen der zweiten p-Schicht auf diese Weise, wobei jedoch die zweite p-Schicht nicht zwangsweise mit einem p-Fremdstoff dotiert wird, diffundiert der p-Fremdstoff in der darunterliegenden ersten p-Schicht in die zweite p-Schicht. Im Ergebnis enthält die zweite p-Schicht den p-Fremdstoff. Wenn die erste und die zweite p-Schicht durch eine Filmherstellvorrichtung, z.B. eine Plasma-CVD-Vorrichtung, hergestellt werden, und wenn die zweite p-Schicht anschließend auf die Herstellung der ersten p-Schicht in derselben Kammer hergestellt wird, mischt der p-Fremdstoff, der zum Herstellen der ersten p-Schicht zugeführt wurde und in der Atmosphäre verbleibt, in die zweite p-Schicht ein.
  • Die zweite p-Schicht wird einer Plasmabehandlung unterzogen. Diese Plasmabehandlung wird an der Oberfläche der zweiten p-Schicht, die gerade hergestellt wird, jedesmal dann ausgeführt, wenn die p-Schicht eine vorbestimmte Dicke erreicht hat. Die vorbestimmte Dicke beträgt hierbei ungefähr 1 bis 30 nm. Die Plasmabehandlung wird bei jeder vorbestimmten Dicke wiederholt ausgeführt, wodurch die Behandlungszeit und/oder die ausgeübte Leistung allmählich über die wiederholten Behandlungen hinweg abgesenkt wird/werden. Durch Ausführen der Plasmabehandlung auf diese Weise ist es möglich, den Lichtabsorptionskoeffizienten in der zweiten p-Schicht allmählich zur i-Schicht hin zu erhöhen. Daher kann der Kurzschlussstrom verbessert werden und es kann auch eine Abnahme der Voc und des FF verhindert werden.
  • Die Herstellung der zweiten p-Schicht kann in derselben Kammer der Filmbildungsvorrichtung, in der die erste p-Schicht hergestellt wurde, ausgeführt werden. In diesem Fall kann eine Zunahme der Lichtabsorption der ersten und der zweiten p-Schicht unterdrückt werden, ohne dass es erforderlich wäre, ein spezielles Dotierprofil zu konzipieren. Im Ergebnis können die Herstellkosten gesenkt werden.
  • Die zweite p-Schicht wird nicht notwendigerweise in derselben Kammer wie die erste p-Schicht hergestellt, sondern sie kann in einer anderen Kammer hergestellt werden. In diesem Fall kann das interne elektrische Feld in der zweiten p-Schicht leicht kontrolliert werden, da keine Möglichkeit besteht, dass der p-Fremdstoff übermäßig in die zweite p-Schicht diffundiert.
  • Das Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils mit einer amorphen Halbleiter-Dünnschicht wird nun mittels Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht so auszulegen, dass sie den Schutzumfang der Erfindung einschränken würden.
  • Ausführungsform 1
  • Diese Ausführungsform bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie beschreibt die lediglich die Auswertung der Lichtabsorption der p-Schicht.
  • Als Erstes wurde auf einem Trägersubstrat in einer Kammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung ein transparentes Glassubstrat platziert. Auf das transparente Glassubstrat wurden Gasquellen in Form von SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit einer Strömungsrate von 200 sccm geleitet. Bei einer zugeführten Leistung von 200 W für 10 Minuten in einer Atmosphäre auf 200°C wurde unter Aufrechterhalten der Temperatur des Substrats von 200°C ein Film hergestellt, um dadurch eine hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H zu erhalten, in die Bor mit hoher Konzentration eindotiert war. Die Dicke der so erhaltenen, hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H wurde auf ungefähr 2 nm eingestellt, d.h. eine solche Dicke, dass die Lichtabsorption der Schicht vernachlässigbar war.
  • Anschließend wurde eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm unter Verwendung von Gasquellen SiH4:H2 = 100:200 sccm in derselben Kammer hergestellt. Dabei wandelte sich die a-Si:H-Schicht aufgrund der Diffusion von Bor aus der darunterliegenden, hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H und/oder Einmischen von Bor aus der Atmosphäre in eine p-Schicht.
  • Durch Wiederholen dieser Schritte wurde eine p-Schicht mit einer Gesamtdicke von 300 nm hergestellt, die aus hochdotierten a-Si:H-Schichten mit jeweils einer Dicke von ungefähr 2 nm sowie a-Si:H-Schichten mit jeweils einer Dicke von ungefähr 10 nm, die abwechselnd aufeinanderlaminiert waren, bestand.
  • Zum Vergleich wurde eine einzelne p-Schicht mit einer Dicke von 300 nm auf einem transparenten Glassubstrat unter Verwendung von Gasgemischquellen aus SiH4:B2H6:H2 = 100:5:200 separat zur oben angegebenen laminierten p-Schicht hergestellt.
  • Es wurden die Lichtabsorption und die Leitfähigkeit der erhaltenen zwei Arten von p-Schichten gemessen. Die Ergebnisse sind in der 1 dargestellt.
  • Die Lichtabsorption der laminierten p-Schicht aus hochdotierten p-Schichten und p-Schichten ist kleiner als diejenige der typischen einzelnen p-Schicht, wie es in der 1 deutlich dargestellt ist. Es wird davon ausgegangen, dass der Grund darin besteht, dass in der laminierten p-Schicht während ihrer Herstellung nicht der Effekt auftrat, dass Bor Wasserstoffatome entzog.
  • Die p-Schichten zeigten beinahe dieselbe Leitfähigkeit von ungefähr 5 × 10–4 S/cm.
  • Bei der obigen Ausführungsform wurde eine Einheit einer hochdotierten p-Schicht und einer p-Schicht in der laminierten p-Schicht auf eine Dicke von ungefähr 12 nm eingestellt, und die hochdotierten p-Schichten von 2 nm Dicke waren mit einem Intervall von ungefähr 10 nm vorhanden. Wenn eine p-Schicht (die zweite p-Schicht) ungefähr 30 nm oder weniger hatte, wurde der Effekt einer Verringerung der Lichtabsorption im Vergleich zu bei 200°C hergestellten laminierten p-Schichten beobachtet, die eine Leitfähigkeit ähnlich der der obigen Ausführungsform zeigten.
  • Ausführungsform 2
  • Diese Ausführungsform bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie veranschaulicht lediglich ein photovoltaisches Bauteil und dessen Herstellverfahren.
  • Gemäß der 2 wurde das photovoltaische Bauteil dieser Ausführungsform so aufgebaut, dass es über eine transparente Elektrodenschicht 2, eine hochdotierte p-Schicht 7 aus a-Si:H, eine p-Schicht 8 aus a-Si:H, eine i-Schicht 4, eine n-Schicht 5 und eine hintere Elektrodenschicht 6 verfügt, die sequenziell auf einem transparenten Glassubstrat hergestellt waren.
  • Nun wird ein Verfahren zum Herstellen des oben angegebenen photovoltaischen Bauteils erläutert.
  • Als Erstes wurde ein ZnO-Film mit mäßigen Erhebungen und Vertiefungen mit einer Niveaudifferenz von ungefähr 300 nm mit einer Dicke von ungefähr 800 nm durch Sputtern auf dem transparenten Glassubstrat 1 hergestellt, um eine transparente Elektrodenschicht 2 auszubilden.
  • Anschließend wurde das sich ergebende transparente Glassubstrat 1 auf einem Substratträger in einer Kammer zum Herstellen einer p-Schicht in einer Abscheidungsvorrichtung platziert. Auf das Substrat wurden Gasgemischquellen entsprechend SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit einer Strömungsrate von 200 sccm geliefert. Bei einer zugeführten Leistung von 200 W für 10 Minuten bei einer Atmosphäre von 200°C unter Aufrechterhaltung der Temperatur des Substrats auf 200°C wurde ein Film hergestellt, um eine hochdotierte p-Schicht 7 aus a-Si:H mit einer Dicke von ungefähr 2 nm, die mit Bor mit hoher Konzentration dotiert war, als erste p-Schicht zu erhalten.
  • Anschließend wurde in derselben Kammer eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht 8 mit einer Dicke von ungefähr 10 nm hergestellt. Dabei wandelte sich die a-Si:H-Schicht aufgrund der Diffusion von Bor aus der darunterliegenden, hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H und/oder durch Einmischen von Bor aus der Atmosphäre in eine p-Schicht aus a-Si:H (zweite p-Schicht).
  • Als Nächstes wurde auf der a-Si:H-Schicht 8 in einer Kammer zum Herstellen einer i-Schicht unter Verwendung der Gase SiH4:H2 = 200:500 bei einer zugeführten Leistung von 100 W eine i-Schicht 4 von ungefähr 200 nm Dicke hergestellt. Ferner wurde in einer Kammer zum Herstellen einer n-Schicht unter Verwendung der Gase SiH4:H2:PH3 = 10:500:3 bei einer zugeführten Leistung von 100 W eine n-Schicht 5 mit einer Dicke von ungefähr 30 nm auf der i-Schicht 4 hergestellt.
  • Danach wurde in einem Sputtersystem bei einer Temperatur von 200°C ein Ag-Film mit einer Dicke ovvon00 nm hergestellt, um dadurch eine hintere Elektrode auszubilden.
  • Auf die oben beschriebene Weise wurde das in der 2 dargestellte photovoltaische Bauteil mit einem pin-Übergang hergestellt.
  • Es wurde die I–V-Charakteristik des hergestellten photovoltaischen Bauteils bewertet.
  • Zum Vergleich wurde ein photovoltaisches Bauteil mit demselben Aufbau wie dem des oben beschriebenen photovoltaischen Bauteils hergestellt, jedoch mit der Ausnahme einer einzelnen p-Schicht mit einer Dicke von 10 nm, die unter Verwendung eines Gasgemischs von SiH4:B2H6:H2 = 100:5:200 anstelle der hochdotierten p-Schicht 7 aus a-Si:H und der p-Schicht 8 aus a-Si:H, wie in der 4 dargestellt, hergestellt wurde.
  • Die 3 zeigt die I–V-Charakteristiken dieser photovoltaischen Bauteile bei A. M. 1.5.
  • Wie es deutlich aus der 3 erkennbar ist, zeigt das photovoltaische Bauteil der Ausführungsform 2 einen relativ großen Kurzschlussstrom von 15,0 mA/cm2, da die Lichtabsorption der p-Schicht klein ist, wie es bei der oben erläuterten Ausführungsform 1 angegeben ist. Aus Voc = 0,85 V und FF = 0,65 wird auch geschlossen, dass die p-Schicht dieser Ausführungsform eine ausreichende Ladungsträgerdichte aufweist.
  • Andererseits zeigt es sich, dass das photovoltaische Vergleichsbauteil mit der einzelnen p-Schicht einen unzureichenden Kurzschlussstrom von 13,2 mA/cm2 im Vergleich mit dem photovoltaischen Bauteil der Ausführungsform 2 aufweist, da die Lichtabsorption der einzelnen p-Schicht groß ist, wie es bei der Ausführungsform 1 angegeben ist.
  • Ausführungsform 3
  • Diese Ausführungsform bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie beschreibt lediglich die Bewertung der Lichtabsorption der p-Schicht.
  • Auf dieselbe Weise und unter Verwendung derselben Art von Substrat wie bei der Ausführungsform 1 wurde eine a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm auf einer hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H mit einer Dicke von ungefähr 2 nm hergestellt. Anschließend wurde die Oberfläche der a-Si:H-Schicht einer Plasmabehandlung unter Verwendung von Heliumgas unter den in der Tabelle 2 angegebenen Bedingungen unterzogen. Diese Schritte wurden wiederholt, bis eine p-Schicht mit einer Gesamtdicke von 300 nm erzielt war. Tabelle 2
    Figure 00150001
    1 Torr = 133,32 Pa
  • Es wurde die Lichtabsorption der erhaltenen p-Schicht gemessen. Die Ergebnisse sind in der 5 dargestellt.
  • Die 5 zeigt deutlich, dass die Lichtabsorption durch die Plasmabehandlung im Vergleich zur laminierten p-Schicht, die aus den hochdotierten p-Schichten und den p-Schichten der Ausführungsform 1 besteht, weiter verringert ist.
  • Bei dieser Ausführungsform wurde eine Einheit der hochdotierten p-Schicht und einer p-Schicht in der laminierten p-Schicht auf eine Dicke von ungefähr 10 nm eingestellt, und die hochdotierten p-Schichten waren alle ungefähr 10 nm vorhanden. Die Plasmabehandlung wurde für jede Einheit ausgeführt. Wenn eine p-Schicht (die zweite p-Schicht) ungefähr 30 nm oder weniger dick war, wurden ein Lichtabsorptions-Verringerungseffekt und eine Leitfähigkeit ähnlich wie bei der obigen Ausführungsform beobachtet.
  • Ausführungsform 4
  • Diese Ausführungsform bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie veranschaulicht lediglich ein photovoltaisches Bauteil und dessen Herstellverfahren.
  • Gemäß der 6 wurde das photovoltaische Bauteil dieser Ausführungsform so aufgebaut, dass es über eine transparente Elektrodenschicht 2, eine hochdotierte p-Schicht 7 aus a-Si:H, eine p-Schicht 8 aus a-Si:H, eine i-Schicht 4, eine n-Schicht 4 und eine hintere Elektrodenschicht 6 verfügt, die sequenziell auf einem transparenten Glassubstrat 1 ausgebildet waren, und mit einer Plasma-behandelten Fläche 9 auf der p-Schicht 8 aus a-Si:H.
  • Nun wird das Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen photovoltaischen Bauteils dieser Ausführungsform erläutert.
  • Als Erstes wurden die hochdotierte p-Schicht 7 aus a-Si:H und die a-Si:H-Schicht 8 auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform 2 auf dem transparenten Glassubstrat 1 hergestellt. Das transparente Glassubstrat 1 trug auf seiner Oberfläche einen ZnO-Film mit Erhebungen und Vertiefungen wie bei der Ausführungsform 2.
  • Anschließend wurde die Oberfläche der a-Si:H-Schicht 8 einer Plasmabehandlung unter Verwendung von Wasserstoffgas unter den in der Tabelle 3 angegebenen Bedingungen unterzogen. Tabelle 3
    Figure 00170001
    1 Torr = 133,32 Pa
  • Anschließend wurden, auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform 2, die i-Schicht 4, die n-Schicht 5 und die hintere Elektrode 6 auf der a-Si:H-Schicht 8 hergestellt. So wurde das in der 6 dargestellte photovoltaische Bauteil erhalten.
  • Es wurde die I–V-Charakteristik des erhaltenen photovoltaischen Bauteils ausgewertet.
  • Die 7 zeigt die I–V-Charakteristik dieses photovoltaischen Bauteils bei A. M. 1.5. Die 7 zeigt zum Vergleich auch die I–V-Charakteristik des bei der Ausführungsform 2 erhaltenen photovoltaischen Bauteils.
  • Aus der 7 ist es ersichtlich, dass das photovoltaische Bauteil dieser Ausführungsform 4 einen großen Kurzschlussstrom von 16,0 mA/cm2 aufweist, da die Lichtabsorption der p-Schicht klein ist, wie es bei der Ausführungsform 3 angegeben ist. Aus Voc = 0,9 V und FF = 0,68 wird auch geschlossen, dass die p-Schicht dieser Ausführungsform eine ausreichende Ladungsträgerdichte aufweist.
  • Ausführungsform 5
  • Diese Ausführungsform bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie veranschaulicht lediglich ein photovoltaisches Bauteil und dessen Herstellverfahren.
  • Das photovoltaische Bauteil dieser Ausführungsform wurde so aufgebaut, dass es über eine transparente Elektrodenschicht, eine hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H, eine p-Schicht aus a-Si:H, eine i-Schicht eine n-Schicht und eine hintere Elektrodenschicht verfügt, die sequenziell auf einem transparenten Glassubstrat hergestellt worden waren, und es verfügte über eine Plasma-behandelte Fläche auf der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H.
  • Nun wird das Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen photovoltaischen Bauteils dieser Ausführungsform erläutert.
  • Als Erstes wurde die hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform 2 auf dem transparenten Glassubstrat 1 hergestellt. Das transparente Glassubstrat 1 trug auf seiner Oberfläche einen ZnO-Film mit Erhebungen und Vertiefungen, wie bei der Ausführungsform 2. Danach wurde die Oberfläche der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H unter Verwendung von Wasserstoffgas unter den in der Tabelle 3 angegebenen Bedingungen einer Plasmabehandlung unterzogen.
  • Anschließend wurden die a-Si:H-Schicht, die i-Schicht, die n-Schicht und die hintere Elektrode auf der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H hergestellt. So wurde das photovoltaische Bauteil erhalten.
  • Die Auswertung der I–V-Charakteristik des bei der Ausführungsform 5 erhaltenen photovoltaischen Bauteils zeigt einen Kurzschlussstrom vom hohen Wert von 16,5 mA/cm2. Aus Voc = 0,9 V und FF = 0,68 wird auch geschlossen, dass die p-Schicht eine ausreichende Ladungsträgerdichte aufweist.
  • Ausführungsform 6: Herstellverfahren für ein photovoltaisches Bauteil.
  • Gemäß der 8 verfügt ein Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils gemäß dieser Ausführungsform über die Schritte des Herstellens einer transparenten Elektrodenschicht 2, einer hochdotierten p-Schicht 7 aus a-Si:H, einer p-Schicht 10, die einer Plasmabehandlung auf abgestufte Weise unterzogen wird, einer i-Schicht 4, einer n-Schicht 5 und einer hinteren Elektrodenschicht 6 auf sequenzielle Weise auf einem transparenten Glassubstrat 1, wobei ferner an dieser hochdotierten p-Schicht 7 aus a-Si:H eine Plasmabehandlung ausgeführt wird und an der Schicht 10 eine gestufte Plasmabehandlung ausgeführt wird.
  • Nun wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils detaillierter beschrieben.
  • Als Erstes wurde die hochdotierte p-Schicht 7 aus a-Si:H auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform 2 auf dem transparenten Glassubstrat 1 hergestellt. Das transparente Glassubstrat 1 trug auf seiner Oberfläche einen ZnO-Film mit Erhebungen und Vertiefungen, wie bei der Ausführungsform 2. Die Oberfläche der hochdotierten p-Schicht 7 aus a-Si:H wurde unter Verwendung von Wasserstoffgas auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform 5 einer Plasmabehandlung unterzogen.
  • Anschließend wurde in derselben Kammer, die zur Herstellung der hochdotierten p-Schicht 7 aus a-Si:H verwendet wurde, eine i-Schicht mit 3 nm Dicke hergestellt, und diese wurde unter Verwendung von H2 bei 50 W für eine Minute unter den in der Tabelle 2 angegebenen Bedingungen einer Plasmabehandlung unterzogen. Dann wurde darauf eine weitere i-Schicht von 3 nm Dicke hergestellt, die unter den in der Tabelle 3 angegebenen Bedingungen einer Plasmabehandlung unter Verwendung von H2 bei 20 W für eine Minute unterzogen wurde. Dadurch wandelten sich diese zwei i-Schichten, aufgrund des Einmischens von Bor in der Atmosphäre, in die einer gestuften Plasmabehandlung unterzogene p-Schicht 10.
  • Als Nächstes wurde die i-Schicht mit einer Dicke von 200 nm in einer Kammer zum Herstellen einer i-Schicht hergestellt.
  • Danach wurde die n-Schicht 5 mit einer Dicke von 30 nm in einer Kammer zum Herstellen einer n-Schicht hergestellt. Anschließend wurde die hintere Elektrode 6 hergestellt, um dadurch das in der 8 dargestellte photovoltaische Bauteil zu erhalten.
  • Es wurde die I–V-Charakteristik des erhaltenen photovoltaischen Bauteils ausgewertet.
  • Die 9 zeigt zum Vergleich auch die I–V-Charakteristik dieses photovoltaischen Bauteils bei A. M. 1.5. Zum Vergleich zeigt die 9 auch die I–V-Charakteristik des bei der Ausführungsform 3 erhaltenen photovoltaischen Bauteils, bei dem die oberste Fläche der a-Si:H-Schicht 8 einer Plasmabehandlung unter Verwendung von Wasserstoff unterzogen worden war.
  • Wie es in der 9 deutlich dargestellt ist, zeigt das photovoltaische Bauteil der Ausführungsform 6 einen großen Kurzschlussstrom von 16,5 mA/cm2, ähnlich wie die oben beschriebene Ausführungsform 5, und die p-Schicht verfügt auch über eine ausreichende Ladungsträgerdichte, da Voc 0,92 V beträgt und FF 0,73 beträgt.
  • Ausführungsform 7
  • Diese Ausführungsform bildet keinen Teil der Erfindung.
  • Bei dieser Ausführungsform besteht ein photovoltaisches Bauteil 10 vom Tandemtyp aus einer transparenten Elektrodenschicht 2, einem ersten pin-Übergang 3, einem zweiten pin-Übergang 9 aus einer p-Schicht 11, einer i-Schicht 4 und einer n-Schicht 5, sowie einer hinteren Elektrodenschicht 6, die sequenziell auf einem transparenten Glassubstrat 1 ausgebildet sind, wie es in der 10 dargestellt ist. Die p-Schicht 11 verfügt über eine erste p-Schicht 7 und eine zweite p-Schicht 8a.
  • Nun wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils 10 vom Tandemtyp erläutert.
  • Als Erstes wurde auf einem Substratträger in einer p-Schicht-Herstellkammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung das transparente Glassubstrat 1 platziert, das mit der transparenten Elektrodenschicht 2 aus ZnO mit Erhebungen und Vertiefungen versehen war. Auf dem Substrat 1 wurde der erste pin-Übergang 3 hergestellt.
  • Auf eine n-Schicht des ersten pin-Übergangs 3 wurden Gasquellen entsprechend SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit einer Strömungsrate von 200 sccm geliefert. Dabei wurden die Filmbildungstemperatur, die Temperatur des Substrats, die angelegte Spannung und die Filmbildungszeitperiode 200°C, 200°C, 200 W bzw. ungefähr eine Minute eingestellt. So wurde als erste p-Schicht 7 eine hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H, die mit Bor hoher Konzentration dotiert war, hergestellt. Die Dicke der erhaltenen, hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H wurde so eingestellt, dass die Lichtabsorption dieser Schicht vernachlässigt werden konnte, d.h. auf ungefähr 3 nm bei dieser Ausführungsform. Hierbei wurde die Filmbildungszeitperiode der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H so eingestellt, dass sich Bor ausreichend in die darunterliegende n-Schicht mischen sollte und durch diese ein guter Ohmscher Kontakt erzielt werden konnte (d.h. die oben angegebene eine Minute).
  • Anschließend wurde eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht in derselben Kammer unter Verwendung der Gasquellen SiH4:H2 = 100:200 sccm mit einer Dicke von ungefähr 10 nm hergestellt. Dabei wandelte sich diese a-Si:H-Schicht insgesamt in eine p-Schicht, um durch Bordiffusion ausgehend von der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H, d.h. der ersten p-Schicht 7, die unter dieser a-Si:H-Schicht liegt, oder durch Einmischen von Bor in diese a-Si:H-Schicht aus der Atmosphäre in die Kammer die zweite p-Schicht 8a auszubilden.
  • Als Nächstes wurde aus der aus dieser laminierten ersten p-Schicht 7 und der zweiten p-Schicht 8a bestehenden p-Schicht (der hydrierten, amorphen p-Schicht aus Silicium) die i-Schicht 4 in einer i-Schicht-Herstellkammer unter Verwendung von Gasquellen aus SiH4:H2 = 200:500 sccm mit einer ange legten Spannung von 100 W mit einer Dicke von ungefähr 200 nm hergestellt.
  • Ferner wurde, auf der i-Schicht 4, die n-Schicht 5 in einer n-Schicht-Herstellkammer unter Verwendung von Gasquellen aus SiH4:H2:PH3 = 10:500:3 bei einer angelegten Spannung von 100 W mit einer Dicke von ungefähr 300 nm hergestellt. So wurde der zweite pin-Übergang 9 ausgebildet. Anschließend wurde auf der n-Schicht 5 des zweiten pin-Übergangs 9 durch eine Sputtervorrichtung bei einer Filmbildungstemperatur von 200°C ein Ag-Film mit einer Dicke von ungefähr 500 nm hergestellt, um dadurch die hintere Elektrodenschicht 6 auszubilden. So wurde das photovoltaische Bauteil 10 vom Tandemtyp hergestellt.
  • Ausführungsform 8
  • Diese Ausführungsform bildet keinen Teil der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform besteht ein photovoltaisches Bauteil 20 vom Tandemtyp aus einer transparenten Elektrodenschicht 2, einem ersten pin-Übergang 3, einem zweiten pin-Übergang 9 aus einer p-Schicht 12, einer i-Schicht 4 und einer n-Schicht 5, und einer hinteren Elektrodenschicht 6, die sequenziell auf einem transparenten Glassubstrat 1 ausgebildet sind, wie es in der 10 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform verfügt die p-Schicht 12 über eine erste p-Schicht 7 und eine zweite p-Schicht 8b. Während die zweite p-Schicht 8b hergestellt wird, wird die sich ergebende Fläche derselben jedesmal dann, wenn sie eine vorbestimmte Dicke erreicht, einer Plasmabehandlung unterzogen.
  • Nun wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils 20 vom Tandemtyp erläutert.
  • Als Erstes wurde auf einem Substratträger in einer p-Schicht-Herstellkammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung das transparente Glassubstrat 1 platziert, das mit der transparenten Elektrodenschicht 2 aus ZnO mit Vertiefungen und Erhebungen versehen war. Auf dem Substrat 1 wurde der erste pin-Übergang 3 aus a-Si:H hergestellt. Auf die n-Schicht des ersten pin-Übergangs 3 wurden Gasquellen aus SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit einer Strömungsrate von 200 sccm geliefert. Dabei wurden die Filmbildungstemperatur, die Temperatur des Substrats, die angelegte Spannung und die Filmbildungszeitperiode auf 200°C, 200°C, 200 W bzw. ungefähr eine Minute eingestellt. So wurde als erste p-Schicht 7 eine hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H, die mit Bor mit hoher Konzentration dotiert war, hergestellt. Die Dicke der erhaltenen, hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H wurde so eingestellt, dass die Lichtabsorption dieser Schicht vernachlässigt werden konnte, d.h. ungefähr 3 nm bei dieser Ausführungsform.
  • Anschließend wurde eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm in derselben Kammer unter Verwendung von Gasquellen von SiH4:H2 = 100:200 sccm hergestellt. Dabei änderte sich diese a-Si:H-Schicht insgesamt durch Bordiffusion aus der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H, die unter ihr lag, oder durch Bor, das aus der Atmosphäre in der Kammer in diese a-Si:H-Schicht einmischte, insgesamt in eine p-Schicht, um die zweite p-Schicht 8b bilden.
  • Bei dieser Ausführungsform wurde, während die zweite p-Schicht 8b mit einer Dicke von ungefähr 10 nm auf der erhaltenen ersten p-Schicht 7 hergestellt wurde, jedesmal dann eine H2-Plasmabehandlung für drei Minuten ausgeführt, wenn die gerade hergestellte zweite p-Schicht 8b eine Dicke von 3 nm erreicht hatte, um Verluste durch Lichtabsorption der zweiten p-Schicht 8b zu verringern.
  • Als Nächstes wurden, auf der erhaltenen p-Schicht 12, eine i-Schicht 4 und eine n-Schicht 5 auf im Wesentlichen dieselbe Weise wie im Fall des o.g. photovoltaischen Bauteils 10 hergestellt, um dadurch den zweiten pin-Übergang 9 auszubilden. Anschließend wurde die hintere Elektrodenschicht 6 auf der n-Schicht 5 des zweiten pin-Übergangs 9 hergestellt, und es wurde das photovoltaische Bauteil 20 vom Tandemtyp hergestellt.
  • Ausführungsform 9
  • Bei dieser Ausführungsform verfügt das Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils 30 über die Schritte des Herstellens einer transparenten Elektrodenschicht 2, eines ersten pin-Übergangs 3, eines zweiten pin-Übergangs 9 aus einer p-Schicht 13, einer i-Schicht 4 und einer n-Schicht 5, sowie einer hinteren Elektrodenschicht 6 in sequenzieller Weise auf einem transparenten Glassubstrat 1, wie es in der 10 dargestellt ist. Zur Herstellung der p-Schicht 13 gehört die Herstellung einer ersten p-Schicht 7 und einer zweiten p-Schicht 8c. Während die zweite p-Schicht 8c hergestellt wird, wird eine sich ergebende Fläche derselben einer Plasmabehandlung unterzogen, wobei die Behandlungszeit und/oder die zuzuführende Leistung jedesmal dann verringert wurden, wenn die gerade hergestellte p-Schicht 8c eine vorbestimmte Dicke erreicht hatte.
  • Nun wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils 30 de taillierter erläutert.
  • Als Erstes wurde auf einem Substratträger in einer p-Schicht-Herstellkammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung das transparente Glassubstrat 1 platziert, das mit der transparenten Elektrodenschicht 2 aus ZnO mit Vertiefungen und Erhebungen versehen war. Auf dem Substrat 1 wurde der erste pin-Übergang 3 aus a-Si:H hergestellt. Auf die n-Schicht des ersten pin-Übergangs 3 wurden Gasquellen aus SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit einer Strömungsrate von 200 sccm geliefert. Dabei wurden die Filmbildungstemperatur, die Temperatur des Substrats, die angelegte Spannung und die Filmbildungszeitperiode auf 200°C, 200°C, 200 W bzw. ungefähr eine Minute eingestellt. So wurde als erste p-Schicht 7 eine hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H, die mit Bor mit hoher Konzentration dotiert war, hergestellt. Die Dicke der erhaltenen, hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H wurde so eingestellt, dass die Lichtabsorption dieser Schicht vernachlässigt werden konnte, d.h. ungefähr 3 nm bei dieser Ausführungsform.
  • Anschließend wurde eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm in derselben Kammer unter Verwendung von Gasquellen von SiH4:H2 = 100:200 sccm hergestellt. Dabei änderte sich diese a-Si:H-Schicht insgesamt durch Bordiffusion aus der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H, die unter ihr lag, oder durch Bor, das aus der Atmosphäre in der Kammer in diese a-Si:H-Schicht einmischte, insgesamt in eine p-Schicht, um die zweite p-Schicht 8c bilden.
  • Bei dieser Ausführungsform wurde, während die zweite p-Schicht 8c mit einer Dicke von ungefähr 10 nm auf der erhaltenen ersten p-Schicht 7 hergestellt wurde, eine H2-Plasmabehandlung dadurch für fünf Minuten ausgeführt, dass jedesmal dann die zugeführte Leistung verringert wurde, wenn die gerade in Herstellung befindliche zweite p-Schicht 8c eine Dicke von 3 nm erreicht hatte, um Verluste durch Lichtabsorption in der zweiten p-Schicht 8c zu verringern. Genauer gesagt, wurde a-Si:H mit ungefähr 3 nm auf der ersten p-Schicht 7 abgeschieden, und dann wurde die H2-Plasmabehandlung mit einer zugeführten Leistung von 300 W für fünf Minuten ausgeführt. Anschließend wurde erneut a-Si:H mit ungefähr 3 nm abgeschieden, und dann wurde die H2-Plasmabehandlung mit einer zugeführten Leistung von 200 W für fünf Minuten ausgeführt. Anschließend wurde a-Si:H mit ungefähr 3 nm abgeschieden, und dann wurde die H2-Plasmabehandlung mit einer zugeführten Leistung von 100 W für fünf Minuten ausgeführt. Dadurch wurde die zweite p-Schicht 8c mit einer Dicke von ungefähr 10 nm hergestellt.
  • Als Nächstes wurden, auf der erhaltenen p-Schicht 13, eine i-Schicht 4 und eine n-Schicht 5 im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie oben beschrieben hergestellt, um dadurch die zweite pin-Schicht 9 auszubilden. Anschließend wurde die hintere Elektrodenschicht 6 auf der n-Schicht 5 des zweiten pin-Übergangs 9 hergestellt, und es wurde das photovoltaische Bauteil 30 hergestellt.
  • Obwohl die Plasmabehandlung durch allmähliches Verringern der Behandlungsleistung ausgeführt wurde, während die Behandlungszeit bei dieser Ausführungsform konstant gehalten wurde, kann die Behandlungszeitperiode allmählich verringert werden, während die Behandlungsleistung konstant gehalten wird, oder es können sowohl die Plasmabehandlungszeit als auch die Behandlungsleistung allmählich verringert werden.
  • Ausführungsform 10
  • Diese Ausführungsform bildet keinen Teil der Erfindung.
  • Bei dieser Ausführungsform besteht ein photovoltaisches Bauteil 40 aus einer transparenten Elektrodenschicht 2, einem ersten pin-Übergang 3, einem zweiten pin-Übergang 9, aus einer p-Schicht 14, einer i-Schicht 4 und einer n-Schicht 5, sowie einer hinteren Elektrodenschicht 6, die sequenziell auf einem transparenten Glassubstrat 1 ausgebildet sind, wie es in der 10 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform verfügt die p-Schicht 14 über eine erste p-Schicht 7 und eine zweite p-Schicht 8d. Nach der Herstellung der ersten p-Schicht 7 wird die sich ergebende Oberfläche derselben einer Plasmabehandlung unterzogen.
  • Nun wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils 40 erläutert.
  • Als Erstes wurde auf einem Substratträger in einer p-Schicht-Herstellkammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung das transparente Glassubstrat 1 platziert, das mit der transparenten Elektrodenschicht 2 aus ZnO mit Vertiefungen und Erhebungen versehen war. Auf dem Substrat 1 wurde der erste pin-Übergang 3 aus a-Si:H hergestellt. Auf die n-Schicht des ersten pin-Übergangs 3 wurden Gasquellen aus SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit einer Strömungsrate von 200 sccm geliefert. Dabei wurden die Filmbildungstemperatur, die Temperatur des Substrats, die angelegte Spannung und die Filmbildungszeitperiode auf 200°C, 200°C, 200 W bzw. ungefähr eine Minute eingestellt. So wurde als erste p-Schicht 7 eine hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H, die mit Bor mit hoher Konzentration dotiert war, hergestellt. Die Dicke der erhaltenen, hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H wurde so eingestellt, dass die Lichtabsorption dieser Schicht vernachlässigt werden konnte, d.h. ungefähr 3 nm bei dieser Ausführungsform.
  • Anschließend wurde, in derselben Kammer, die Oberfläche der ersten p-Schicht 7 einer Plasmabehandlung unter Verwendung von H2-, He- oder Ar-Gas unter den in der Tabelle 4 angegebenen Bedingungen unterzogen. Tabelle 41
    Figure 00250001
    1 Torr = 133,32 Pa
  • Anschließend wurde eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm in derselben Kammer unter Verwendung von Gasquellen von SiH4:H2 = 100:200 sccm hergestellt. Dabei änderte sich diese a-Si:H-Schicht insgesamt durch Bordiffusion aus der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H, die unter ihr lag, oder durch Bor, das aus der Atmosphäre in der Kammer in diese a-Si:H-Schicht einmischte, insgesamt in eine p-Schicht, um die zweite p-Schicht 8d bilden.
  • Als Nächstes wurden, auf der erhaltenen p-Schicht 14, eine i-Schicht 4 und eine n-Schicht 5 im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie oben beschrieben hergestellt, um den zweiten pin-Übergang 9 auszubilden. Anschließend wurde die hintere Elektrodenschicht 6 auf der n-Schicht 5 des zweiten pin-Übergangs 9 hergestellt, und es wurde das photovoltaische Bauteil 40 vom Tandemtyp hergestellt.
  • Vergleichsbeispiel
  • Zum Vergleich wurde, zusätzlich zu den oben beschriebenen photovoltaischen Bauteilen 10, 20, 30 und 40, ein herkömmliches photovoltaisches Bauteil vom Tandemtyp hergestellt, das über einen zweiten pin-Übergang mit einer p-Schicht mit einer herkömmlichen Kontaktschicht verfügte (hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H und p-Schicht aus a-Si:H), wobei der zweite pin-Übergang einen Teil der auf einem transparenten Glassubstrat ausgebildeten Schichten bildete.
  • Eine hoch mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht wurde dadurch hergestellt, dass ein Gas von SiH4:CH4:B2H6 = 1:1:0,02 bei 200 sccm bei einer angelegten Spannung von 200 W strömte. Auf diesem a-Si:H-Film vom p-Typ wurde ein undotierter a-Si:H-Film mit einer Dicke von 10 nm abgeschieden, auf den eine 80 nm dicke i-Schicht, die in einer i-Schicht-Herstellkammer hergestellt wurde, und eine 30 nm dicke n-Schicht, die in einer n-Schicht-Herstellkammer hergestellt wurde, auflaminiert wurden, um dadurch einen ersten pin-Übergang zu bilden. Auf diesem ersten pin-Übergang wird eine hochdotierte p-Schicht, die als Rekombinationsschicht dient, mit einer Dicke von 3 nm abgeschieden. Anschließend wurde, durch die Strömung eines Gases aus SiH4:CH4:B2H6 = 1:1:0,02 von 200 sccm auf die hochdotierte p-Schicht eine hoch mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht bei einer angelegten Spannung von 200 W hergestellt. Auf diesem a-Si:H-Film vom p-Typ wurde ein undotierter a-Si:H-Film mit einer Dicke von 10 nm abgeschieden, auf den eine 300 nm dicke i-Schicht, die in einer i-Schicht-Herstellkammer hergestellt wurde, und eine 30 nm dicke n-Schicht, die in einer n-Schicht-Herstellkammer hergestellt wurde, auflaminiert wurden, um dadurch einen zweiten pin-Übergang auszubilden. Danach wurde eine rückseitige Metallelektrode durch Sputtern hergestellt. So wurde ein Bauteil (100) vom Tandemtyp zum Vergleich hergestellt.
  • Es wurden spektrale Empfindlichkeitseigenschaften dieses herkömmlichen photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp und der oben beschriebenen Bauteile 10, 20 und 30 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der 11 dargestellt, die zeigt, dass bei den photovoltaischen Bauteilen 10, 20 und 30 vom Tandemtyp die untere Zelle eine spektrale Empfindlichkeit zeigt, die mit der der Zelle unter Verwendung der p-Schicht aus a-Si:H vergleichbar ist. In der 11 zeigt die Linie 110 die Eigenschaften oberer Verbinder in diesen photovoltaischen Bauteilen.
  • Beim Vergleichen der I–V-Charakteristik des photovoltaischen Bauteils 10 vom Tandemtyp mit demjenigen mit der herkömmlichen Kontaktschicht und der p-Schicht aus a-Si:H wurden eine Voc und ein FF festgestellt, die im Wesentlichen denen des herkömmlichen photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp entsprachen. Dies zeigt, dass ein inneres elektrisches Feld der n-Schicht gewährleistet werden konnte, ohne dass es zu Problemen bei der Ohmschen Verbindung zu dieser kam.
  • Beim photovoltaischen Bauteil 20 vom Tandemtyp ergab sich auch der Kontakt zwischen der p-Schicht und n-Schicht als gut, da das FF größer als 0,7 war.
  • Ergebnisse zur Ermittlung der I–V-Charakteristiken des photovoltaischen Bauteils 30 und des oben beschriebenen herkömmlichen photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp sind in der 12 dargestellt.
  • Wie es in der 12 deutlich dargestellt ist, zeigt der Kurzschlussstrom des photovoltaischen Bauteils 30 vom Tandemtyp gemäß der Ausführungsform 9 denselben Wert, oder einen etwas größeren Wert, wie das herkömmliche photovoltaische Bauteil vom Tandemtyp, da die p-Schicht des photovoltaischen Bauteils 30 vom Tandemtyp eine geringe Lichtabsorption zeigte. Wie es ebenfalls aus der Voc deutlich erkennbar ist, war die Dichte der Ladungsträger in der p-Schicht ausreichend. Ferner konnte beim photovoltaischen Bauteil 30 vom Tandemtyp ein nachteiliger Effekt auf die pi-Grenzfläche dadurch unterdrückt werden, dass die Bedingungen für die Plasmabehandlung gelindert wurden, wenn die p-Schicht näher an der i-Schicht lag, was zu einer verringerten Rekombination an der Grenzfläche und einem verbesserten FF führte, vorausgesetzt, dass der FF größer als 0,74 war.
  • Die p-Schicht, die das photovoltaische Bauteil mit pin-Übergang aufbaut, ist ein Laminat aus der ersten p-Schicht mit einer Dicke von 5 nm oder weniger, die gleichzeitig mit dem p-Fremdstoff dotiert ist, und der zweiten p-Schicht, die durch die Zersetzung eines Gases hergestellt wurde, das keinen p-Fremdstoff enthält. Demgemäß ist die Lichtabsorption in der p-Schicht klein. Auch ist verhindert, dass Wasserstoffatome aus der die p-Schicht bildenden Halbleiterschicht durch den Fremdstoff in der p-Schicht herausgezogen werden, wodurch eine hohe Leitfähigkeit gewährleistet ist. Ferner zeigt die p-Schicht gute Grenzflächeneigenschaften sowohl zum transparenten Oxidfilm als auch zur fotoelektrischen Wandlungsschicht, wie sie darunter und darüber liegen. Zusätzlich zum Vorstehenden kann, ohne dass es erforderlich wäre, am herkömmlichen Material für die p-Schicht große Änderungen vorzunehmen, in der i-Schicht ein ausreichendes inneres elektrisches Feld erzeugt werden, es kann eine relativ große Leerlaufspannung erzielt werden, und es kann ein relativ großer Kurzschlussstrom erreicht werden, da eine Zunahme der Lichtabsorption verhindert ist.
  • Die zweite p-Schicht besteht aus mehreren Schichten mit größeren Lichtabsorptionskoeffizienten, je näher sie an der i-Schicht liegen, wodurch eine Übergangscharakteristik an der pi-Grenzfläche verbessert werden kann, eine Abnahme des FF und der Voc verhindert werden kann und die Möglichkeit verringert werden kann, dass der Fotostrom an der pi-Grenzfläche rekombiniert.
  • Auch dann, wenn mehrere pin-Übergänge ausgebildet sind, ist es möglich, p-Schichten zu realisieren, deren Filmeigenschaften nicht durch den Abzug von Wasserstoffatomen aus Siliciumfilmen durch Bor beeinträchtigt sind, während für gute Ohmsche Eigenschaften zu darunterliegenden n-Schichten gesorgt ist. Im Ergebnis können eine ausreichende Leerlaufspannung und ein verbesserter FF gewährleistet werden.
  • Ferner wird der Schritt zum Herstellen der p-Schicht im photovoltaischen Bauteil dadurch ausgeführt, dass die erste p-Schicht mit einer Dicke von 5 nm oder weniger, die gleichmäßig mit dem p-Fremdstoff dotiert ist, hergestellt wird, und dann die zweite p-Schicht auf der ersten p-Schicht dadurch hergestellt wird, dass ein Gas zersetzt wird, das keinen p-Fremdstoff enthält. Demgemäß ist es möglich, das oben beschriebene photovoltaische Bauteil auf einfache Weise herzustellen, ohne dass es erforderlich wäre, entweder eine spezielle Vorrichtung oder einen speziellen Prozess zu verwenden.
  • Die Lichtabsorption der p-Schicht wird weiter dadurch verringert, dass die Oberfläche der zweiten p-Schicht der Plasmabehandlung bei allmählich verringerter Behandlungsleistung und/oder allmählich verringerter Behandlungszeit jedesmal dann, wenn eine vorbestimmte Dicke erzielt ist, unterzogen wird.
  • Ferner ist es dann, wenn die erste p-Schicht und die zweite p-Schicht in derselben Kammer des Abscheidungssystems hergestellt werden, möglich, das oben beschriebene photovoltaische Bauteil auf einfache Weise herzustellen, ohne dass es erforderlich wäre, ein spezielles Dotierungsprofil zu konzipieren, weswegen die Herstellkosten stark gesenkt werden können.
  • Alternativ diffundiert der p-Fremdstoff nicht übermäßig in die i-Schicht, wenn die erste p-Schicht, die zweite p-Schicht und die i-Schicht in verschiedenen Kammern des Abscheidungssystems hergestellt werden. Demgemäß kann das innere elektrische Feld in der i-Schicht leicht kontrolliert werden, was zu einer Unterdrückung einer Raumladung in der i-Schicht führt. Daher kann die Effizienz des Sammelns des Fotostroms verbessert werden (eine Abnahme des FF kann verhindert werden).

Claims (4)

  1. Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils mit einer amorphen Halbleiter-Dünnschicht mit einem pin-Übergang aus einer aus amorphem Silicium hergestellten p-Schicht, einer i-Schicht (4) und einer n-Schicht (5) aus jeweils hydriertem, amorphem Silicium, mit den folgenden Schritten: – Herstellen einer ersten p-Schicht (7), die über eine Dicke von 5 nm oder weniger verfügt und gleichmäßig mit einem p-Fremdstoff dotiert ist; – Herstellen einer zweiten p-Schicht (8) durch Herstellen einer zweiten Schicht aus amorphem Silicium durch Zersetzen eines Gases, das keinen p-Fremdstoff enthält, und durch Eindiffundieren eines p-Fremdstoffs aus der ersten p-Schicht (7) in die zweite Schicht aus amorphem Silicium gleichzeitig mit dem Herstellen dieser zweiten Schicht aus amorphem Silicium oder anschließend daran; und anschließend – Herstellen der i-Schicht (4) und der n-Schicht (5) in dieser Reihenfolge; dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mal dann, wenn die zweite p-Schicht (8) während ihrer Herstellung eine vorbestimmte Dicke von 1 bis 30 nm erreicht, die sich ergebende Oberfläche derselben einer Plasmabehandlung unter Verwendung von Wasserstoffgas unterzogen wird; – wobei die Plasmabehandlung auf solche Weise ausgeführt wird, dass die Behandlungszeit und/oder die anzulegende Spannung jedes Mal dann allmählich über wiederholte Plasmabehandlungen verkleinert wird/werden, wenn die vorbestimmte Dicke erreicht ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche der ersten p-Schicht (7) einer Plasmabehandlung unter Verwendung von Wasserstoff, Helium oder Argon unterzogen wird, nachdem sie hergestellt wurde.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste p-Schicht (7) und die zweite p-Schicht (8) in derselben Kammer einer Filmbildungsvorrichtung hergestellt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die i-Schicht (4) in einer anderen Kammer der Filmbildungsvorrichtung als der, in der die erste p-Schicht (7) und die zweite p-Schicht hergestellt werden, hergestellt wird.
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