JP2000243987A - 太陽電池装置およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池装置およびその製造方法Info
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- JP2000243987A JP2000243987A JP11044429A JP4442999A JP2000243987A JP 2000243987 A JP2000243987 A JP 2000243987A JP 11044429 A JP11044429 A JP 11044429A JP 4442999 A JP4442999 A JP 4442999A JP 2000243987 A JP2000243987 A JP 2000243987A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＩＮ型太陽電池装置において、透明酸化物
電極２とｐ型半導体層４間の界面調整層であるところの
シリコン窒化膜は、各層のイオンの相互拡散層として機
能するが、絶縁膜であるため、高照度下で抵抗性分とし
て特性を劣化させてしまう。 【解決手段】 絶縁性基板１上に透明酸化物電極２のパ
ターンを形成した後に表面処理を行い、該透明酸化物電
極２表面を化学的に安定化させてから、発電層、金属電
極８を順次積層する事を特徴とする太陽電池装置を形成
する。
電極２とｐ型半導体層４間の界面調整層であるところの
シリコン窒化膜は、各層のイオンの相互拡散層として機
能するが、絶縁膜であるため、高照度下で抵抗性分とし
て特性を劣化させてしまう。 【解決手段】 絶縁性基板１上に透明酸化物電極２のパ
ターンを形成した後に表面処理を行い、該透明酸化物電
極２表面を化学的に安定化させてから、発電層、金属電
極８を順次積層する事を特徴とする太陽電池装置を形成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池およびその
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７に従来の太陽電池装置の断面構造図
を示す。透明酸化物電極２は、絶縁性基板１から入射す
る光をｐ型半導体層４と真性半導体層６とｎ型半導体層
７に導き、かつｐ型半導体層４とのオーム性接触を保つ
ための電極である。調整層であるシリコンチッ化膜３
は、透明酸化物電極２とｐ型半導体層４に混入するイオ
ンの相互拡散を抑制する為の絶縁層である。
を示す。透明酸化物電極２は、絶縁性基板１から入射す
る光をｐ型半導体層４と真性半導体層６とｎ型半導体層
７に導き、かつｐ型半導体層４とのオーム性接触を保つ
ための電極である。調整層であるシリコンチッ化膜３
は、透明酸化物電極２とｐ型半導体層４に混入するイオ
ンの相互拡散を抑制する為の絶縁層である。
【０００３】ｐ型半導体層４は、真性半導体層６で生成
された電荷担体を透明酸化物電極２に導くための半導体
層である。バッファー層５は、ｐ型不純物による禁制帯
幅の狭小化を防ぐための層である。真性半導体層６は、
光照射によって電荷担体となる電子および正孔を生成す
るための半導体層である。ｎ型半導体層７は、真性半導
体層６で生成された電荷担体を金属電極８へ導くための
半導体層である。
された電荷担体を透明酸化物電極２に導くための半導体
層である。バッファー層５は、ｐ型不純物による禁制帯
幅の狭小化を防ぐための層である。真性半導体層６は、
光照射によって電荷担体となる電子および正孔を生成す
るための半導体層である。ｎ型半導体層７は、真性半導
体層６で生成された電荷担体を金属電極８へ導くための
半導体層である。
【０００４】図７を用いて従来の太陽電池装置の製造方
法を説明する。絶縁性基板１に透明酸化物電極２として
インジウムスズ酸化物（以下ＩＴＯと記載する。）をス
パッタ（真空蒸着）法にて成膜し、太陽電池装置を作る
領域に透明酸化物電極が残るように感光性樹脂を塗布
し、所定のマスクを用いて露光及び現像処理を行う。次
に、この感光性樹脂をエッチングマスクとして反応性イ
オンエッチング法により透明酸化物電極２を得る。
法を説明する。絶縁性基板１に透明酸化物電極２として
インジウムスズ酸化物（以下ＩＴＯと記載する。）をス
パッタ（真空蒸着）法にて成膜し、太陽電池装置を作る
領域に透明酸化物電極が残るように感光性樹脂を塗布
し、所定のマスクを用いて露光及び現像処理を行う。次
に、この感光性樹脂をエッチングマスクとして反応性イ
オンエッチング法により透明酸化物電極２を得る。
【０００５】その後、感光性樹脂を除去してから、プラ
ズマＣＶＤ（化学気相体積）法により窒素、モノシラン
（ＳｉＨ４）を原料ガスとしてシリコン窒化膜３を形成
する。ここで、シリコン窒化膜３の代わりにシリコン酸
化膜を用いても良い。次に、連続してｐ型半導体層４を
同法により原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ４）およ
びジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いて形成する。この時、同
時にメタンガス（ＣＨ４）を導入し、ｐ型半導体層４の
炭化珪素化を行い、禁制帯幅の狭小化を防ぎ変換効率の
低下を防止する。引き続き、バッファー層５をモノシラ
ン（ＳｉＨ４）及びメタン（ＣＨ４）を用いてプラズマ
ＣＶＤ法により堆積する。次に、真性半導体層６を原料
ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ４ ）、水素（Ｈ2）を用
いてプラズマＣＶＤ法により形成する。さらに、ｎ型半
導体層７を原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ４ ）及
びホスフィン（ＰＨ３ ）を用いてプラズマＣＶＤ法に
より形成する。その後、スパッタ法を用いて金属電極８
を形成する。ここで用いる、金属電極は反射率６０％以
上の材質であり、チタン（Ｔｉ）、２層Ｔｉ／アルミニ
ウム（Ａｌ）構造、Ａｌ、モリブデン（Ｍｏ）、２層Ｍ
ｏ／Ａｌ、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）
などを用いる。
ズマＣＶＤ（化学気相体積）法により窒素、モノシラン
（ＳｉＨ４）を原料ガスとしてシリコン窒化膜３を形成
する。ここで、シリコン窒化膜３の代わりにシリコン酸
化膜を用いても良い。次に、連続してｐ型半導体層４を
同法により原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ４）およ
びジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いて形成する。この時、同
時にメタンガス（ＣＨ４）を導入し、ｐ型半導体層４の
炭化珪素化を行い、禁制帯幅の狭小化を防ぎ変換効率の
低下を防止する。引き続き、バッファー層５をモノシラ
ン（ＳｉＨ４）及びメタン（ＣＨ４）を用いてプラズマ
ＣＶＤ法により堆積する。次に、真性半導体層６を原料
ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ４ ）、水素（Ｈ2）を用
いてプラズマＣＶＤ法により形成する。さらに、ｎ型半
導体層７を原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ４ ）及
びホスフィン（ＰＨ３ ）を用いてプラズマＣＶＤ法に
より形成する。その後、スパッタ法を用いて金属電極８
を形成する。ここで用いる、金属電極は反射率６０％以
上の材質であり、チタン（Ｔｉ）、２層Ｔｉ／アルミニ
ウム（Ａｌ）構造、Ａｌ、モリブデン（Ｍｏ）、２層Ｍ
ｏ／Ａｌ、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）
などを用いる。
【０００６】次に、感光性樹脂を塗布し、所定のマスク
を用いて露光および現像処理を行い、太陽電池装置を形
成する領域に感光性樹脂を残存させる。この感光性樹脂
をエッチングマスクとして金属電極８、ｎ型半導体層
７、真性半導体層６、バッファー層５及びｐ型半導体層
４を反応性イオンエッチング法により除去し、太陽電池
装置を形成する。
を用いて露光および現像処理を行い、太陽電池装置を形
成する領域に感光性樹脂を残存させる。この感光性樹脂
をエッチングマスクとして金属電極８、ｎ型半導体層
７、真性半導体層６、バッファー層５及びｐ型半導体層
４を反応性イオンエッチング法により除去し、太陽電池
装置を形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図７の従来の方法によ
り形成した高効率の太陽電池装置には、透明酸化物電極
２とｐ型半導体層４の界面に界面調整の為の調整層であ
るところのシリコン窒化膜３やシリコン酸化膜が必要で
あった。つまり、透明酸化物電極２中のインジウムや酸
素原子と、窓層であるｐ型半導体層に混入したボロンが
太陽電池装置の製造プロセス中の加熱処理で界面層を境
に相互拡散し、電気特性の低下を引き起こす現象を抑制
する為に、バリア層として導入していた。つまり、酸素
イオンがＩＴＯから移動する事で透明酸化物電極膜２の
表面抵抗が増大し、ｐ型半導体層４からボロンが移動す
る事で、特性変動が起こす。
り形成した高効率の太陽電池装置には、透明酸化物電極
２とｐ型半導体層４の界面に界面調整の為の調整層であ
るところのシリコン窒化膜３やシリコン酸化膜が必要で
あった。つまり、透明酸化物電極２中のインジウムや酸
素原子と、窓層であるｐ型半導体層に混入したボロンが
太陽電池装置の製造プロセス中の加熱処理で界面層を境
に相互拡散し、電気特性の低下を引き起こす現象を抑制
する為に、バリア層として導入していた。つまり、酸素
イオンがＩＴＯから移動する事で透明酸化物電極膜２の
表面抵抗が増大し、ｐ型半導体層４からボロンが移動す
る事で、特性変動が起こす。
【０００８】前記イオンの相互拡散を抑えるためのシリ
コン窒化膜３の厚みは、１０から２０ｎｍで十分である
が、高照度の光が照射されて太陽電池装置に高電流が流
れる場合、シリコン窒化膜３は膜抵抗が高いため、電流
値特性が悪化する。
コン窒化膜３の厚みは、１０から２０ｎｍで十分である
が、高照度の光が照射されて太陽電池装置に高電流が流
れる場合、シリコン窒化膜３は膜抵抗が高いため、電流
値特性が悪化する。
【０００９】また、太陽電池の発電層に用いるアモルフ
ァスシリコン層は、その禁制帯幅を広げ、欠陥の少ない
緻密な膜を得るために、ＣＶＤ成膜温度を最低でも１５
０度以上に加熱する必要がある。また、通常太陽電池装
置の初期特性への復元を目的として、素子形成後に１０
０度前後で約２０分間熱処理を行う。このように、前記
発電層の成膜温度や素子形成後の熱処理工程などを行っ
ても、透明酸化物電極２とｐ型半導体層４の界面付近の
相互イオン拡散を抑える事ができ、しかも高抵抗膜であ
るバリア層が太陽電池装置に挟まれていない事が望まし
い。
ァスシリコン層は、その禁制帯幅を広げ、欠陥の少ない
緻密な膜を得るために、ＣＶＤ成膜温度を最低でも１５
０度以上に加熱する必要がある。また、通常太陽電池装
置の初期特性への復元を目的として、素子形成後に１０
０度前後で約２０分間熱処理を行う。このように、前記
発電層の成膜温度や素子形成後の熱処理工程などを行っ
ても、透明酸化物電極２とｐ型半導体層４の界面付近の
相互イオン拡散を抑える事ができ、しかも高抵抗膜であ
るバリア層が太陽電池装置に挟まれていない事が望まし
い。
【００１０】本発明の目的は、前記欠点を除去すること
により、電流値損失を少なくした太陽電池装置およびそ
の製造方法を提供することである。
により、電流値損失を少なくした太陽電池装置およびそ
の製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の太陽電池装置とその製造方法は、下記記載の手
段を採用する。
本発明の太陽電池装置とその製造方法は、下記記載の手
段を採用する。
【００１２】絶縁性基板１上に透明酸化物電極２のパタ
ーンを形成した後に表面処理を行い、該透明酸化物電極
２表面を化学的に安定化させてから、発電層、金属電極
８を順次積層する事を特徴とする太陽電池装置を形成す
る。
ーンを形成した後に表面処理を行い、該透明酸化物電極
２表面を化学的に安定化させてから、発電層、金属電極
８を順次積層する事を特徴とする太陽電池装置を形成す
る。
【００１３】透明酸化物電極２の表面処理法は、水分や
残留イオンの吸着材として知られる、ゲッター膜１０を
透明酸化物電極２上に成膜し、加熱処理してからゲッタ
ー膜１０を除去する。つぎに膜表面を酸素プラズマ処理
して、順次発電層と金属電極８を形成する工程とを有す
る。
残留イオンの吸着材として知られる、ゲッター膜１０を
透明酸化物電極２上に成膜し、加熱処理してからゲッタ
ー膜１０を除去する。つぎに膜表面を酸素プラズマ処理
して、順次発電層と金属電極８を形成する工程とを有す
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図９を用いて本発明の最適
な実施の形態について説明する。図９に本発明の太陽電
池を組み込んだ太陽電池時計の断面図を示す。風防ガラ
ス３１を透過して入射した光を採光して太陽光発電を行
えるように、太陽電池を配設する。前記太陽電池時計
は、ムーブメント３５と対向する透過性の文字盤３３に
太陽電池３４を係着し、風防ガラス３１、文字盤３３を
透過した光を太陽電池３４に当て、光電変換を行い時計
を駆動させることができる。太陽電池３４は文字盤３３
またはムーブメント３５枠に係着し固定したり、文字盤
３３の裏側に直接太陽電池を作り込んで使用する。
な実施の形態について説明する。図９に本発明の太陽電
池を組み込んだ太陽電池時計の断面図を示す。風防ガラ
ス３１を透過して入射した光を採光して太陽光発電を行
えるように、太陽電池を配設する。前記太陽電池時計
は、ムーブメント３５と対向する透過性の文字盤３３に
太陽電池３４を係着し、風防ガラス３１、文字盤３３を
透過した光を太陽電池３４に当て、光電変換を行い時計
を駆動させることができる。太陽電池３４は文字盤３３
またはムーブメント３５枠に係着し固定したり、文字盤
３３の裏側に直接太陽電池を作り込んで使用する。
【００１５】また、風防ガラス３１と対向する文字盤３
３に太陽電池３４を配設して風防ガラス３１を透過した
光を利用して光電変換を行い時計を駆動させてもよい。
３に太陽電池３４を配設して風防ガラス３１を透過した
光を利用して光電変換を行い時計を駆動させてもよい。
【００１６】つぎに、図６、７を用いて本発明の最適な
実施の形態について説明する。 （太陽電池装置の構造：図６）図６に示すように、絶縁
性基板１上に、下部電極として透明酸化物電極（ＩＴ
Ｏ）２を設け、該透明酸化物電極２の表面を安定化させ
た後、該表面処理層１１上に、発電層としてｐ型半導体
層４とバッファー層５と真性半導体層６とｎ型半導体層
７とを順次設け、ｎ型半導体層７の上に上部電極として
金属電極８とを備える。
実施の形態について説明する。 （太陽電池装置の構造：図６）図６に示すように、絶縁
性基板１上に、下部電極として透明酸化物電極（ＩＴ
Ｏ）２を設け、該透明酸化物電極２の表面を安定化させ
た後、該表面処理層１１上に、発電層としてｐ型半導体
層４とバッファー層５と真性半導体層６とｎ型半導体層
７とを順次設け、ｎ型半導体層７の上に上部電極として
金属電極８とを備える。
【００１７】図６に示す透明酸化物電極２は、絶縁性基
板１から入射する光をｐ型半導体層４と真性半導体層６
とｎ型半導体層７に導き、かつｐ型半導体層４とのオー
ム性接触を保つための透明酸化物電極２である。表面処
理層１１は、透明酸化物電極膜２の表面を化学的に安定
化させた層である。ｐ型半導体層４は、真性半導体層６
生成された電荷担体を透明酸化物電極２に導くための半
導体層である。バッファー層５は、ｐ型不純物による禁
制帯幅の狭小化を防ぐために導入している。真性半導体
層６は、光照射によって電荷担体となる電子及び正孔を
生成するための半導体層である。ｎ型半導体層７は、真
性半導体層６で生成された電荷担体を金属電極８に導く
ための半導体層である。
板１から入射する光をｐ型半導体層４と真性半導体層６
とｎ型半導体層７に導き、かつｐ型半導体層４とのオー
ム性接触を保つための透明酸化物電極２である。表面処
理層１１は、透明酸化物電極膜２の表面を化学的に安定
化させた層である。ｐ型半導体層４は、真性半導体層６
生成された電荷担体を透明酸化物電極２に導くための半
導体層である。バッファー層５は、ｐ型不純物による禁
制帯幅の狭小化を防ぐために導入している。真性半導体
層６は、光照射によって電荷担体となる電子及び正孔を
生成するための半導体層である。ｎ型半導体層７は、真
性半導体層６で生成された電荷担体を金属電極８に導く
ための半導体層である。
【００１８】従来法で形成した太陽電池装置を図７に示
す。図７に示すように、透明酸化物電極２と発電層であ
るｐ型半導体層４界面でのイオン拡散を抑えるために、
界面調整のための調整層であるところのシリコン窒化膜
３やシリコン酸化膜を挿入していた。しかし、図６に示
すように、本発明により形成する太陽電池装置はシリコ
ン窒化膜を用いていないが、その界面が非常に安定であ
るので、低照度、高照度特性ともに良好な太陽電池装置
を提供する事ができる。
す。図７に示すように、透明酸化物電極２と発電層であ
るｐ型半導体層４界面でのイオン拡散を抑えるために、
界面調整のための調整層であるところのシリコン窒化膜
３やシリコン酸化膜を挿入していた。しかし、図６に示
すように、本発明により形成する太陽電池装置はシリコ
ン窒化膜を用いていないが、その界面が非常に安定であ
るので、低照度、高照度特性ともに良好な太陽電池装置
を提供する事ができる。
【００１９】つぎに、前記太陽電池装置の製造方法を示
す。絶縁性基板１上に形成する透明酸化物電極２である
ＩＴＯ膜の抵抗が最小値になるように酸素流量を設定し
膜を形成する。その後スパッタリング法にてゲッター膜
１０であるチタンを連続成膜し、加熱処理を行いＩＴＯ
表面の酸素イオンをチタン膜に移動させる。電極表面の
酸素イオンが除かれるので、見かけ上電極の界面抵抗が
増大する。次に反応性ドライエッチング法にて、チタン
を除去し、そのまま真空中で加熱しながら酸素プラズマ
で電極表面を処理し、表面処理層１１を形成する。
す。絶縁性基板１上に形成する透明酸化物電極２である
ＩＴＯ膜の抵抗が最小値になるように酸素流量を設定し
膜を形成する。その後スパッタリング法にてゲッター膜
１０であるチタンを連続成膜し、加熱処理を行いＩＴＯ
表面の酸素イオンをチタン膜に移動させる。電極表面の
酸素イオンが除かれるので、見かけ上電極の界面抵抗が
増大する。次に反応性ドライエッチング法にて、チタン
を除去し、そのまま真空中で加熱しながら酸素プラズマ
で電極表面を処理し、表面処理層１１を形成する。
【００２０】続けて、ＣＶＤ法によりｐ型半導体層４、
バッファー層５、真性半導体層６、ｎ型半導体層７を順
次積層する。このように、一連の作業を大気暴露せず
に、真空中で行うので、電極の自然酸化による表面改質
や、水分吸着を起こさず、安定した界面を有する太陽電
池装置を作成する事ができる。また、電極表面が安定化
するので、ｐ型半導体層４中のボロンイオンの拡散も併
せて最小限に抑える事ができる。
バッファー層５、真性半導体層６、ｎ型半導体層７を順
次積層する。このように、一連の作業を大気暴露せず
に、真空中で行うので、電極の自然酸化による表面改質
や、水分吸着を起こさず、安定した界面を有する太陽電
池装置を作成する事ができる。また、電極表面が安定化
するので、ｐ型半導体層４中のボロンイオンの拡散も併
せて最小限に抑える事ができる。
【００２１】このように界面を安定化させてから発電層
を成膜すると電流損失の少ない太陽電池装置を作成する
事ができる。
を成膜すると電流損失の少ない太陽電池装置を作成する
事ができる。
【００２２】
【実施例】（実施例１）時計に本発明の太陽電池を配設
した場合の事例を図９を用いて説明する。図９に示すよ
うに、ムーブメントと対向する透光性の文字盤３３に太
陽電池３４を配設して風防ガラス３１と文字盤３３を透
過した光を利用して光電変換を行い時計を駆動させる。
文字盤３３に対向する面のムーブメント３５枠に太陽電
池３４を係着したり、ムーブメント３５の対向する面の
文字盤３３にを係着したり、文字盤３３を基板として太
陽電池３４を直接作り込んで使用してもよい。
した場合の事例を図９を用いて説明する。図９に示すよ
うに、ムーブメントと対向する透光性の文字盤３３に太
陽電池３４を配設して風防ガラス３１と文字盤３３を透
過した光を利用して光電変換を行い時計を駆動させる。
文字盤３３に対向する面のムーブメント３５枠に太陽電
池３４を係着したり、ムーブメント３５の対向する面の
文字盤３３にを係着したり、文字盤３３を基板として太
陽電池３４を直接作り込んで使用してもよい。
【００２３】また、風防ガラス３１に対向する面の文字
盤３３上に太陽電池３４を係着してもよい。何れの方法
も、太陽電池とムーブメントとの接続をリード線で行
い、ムーブメント３５に配設した２次電池に蓄電し、時
計を駆動する。
盤３３上に太陽電池３４を係着してもよい。何れの方法
も、太陽電池とムーブメントとの接続をリード線で行
い、ムーブメント３５に配設した２次電池に蓄電し、時
計を駆動する。
【００２４】（実施例２）以下、図１〜６を用いて本発
明の太陽電池装置の製造方法を説明する。
明の太陽電池装置の製造方法を説明する。
【００２５】（太陽電池装置の製造方法：図１〜図６）
以下、本発明の最適な実施の形態の製造方法について図
１〜図６を用いて説明する。まず、図１に示すように、
絶縁性基板１上に過剰の酸素ガスを添加ガスにＡｒ（８
０ｓｃｃｍ）と酸素（１ｓｃｃｍ）を用い、反応室圧力
を５ｍＴｏｒｒとし、２００度に加熱しながら１ｋＷで
ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、膜厚さ９００
ｎｍのＩＴＯを成膜する。次に、ＩＴＯ表面に膜厚２．
３μｍの感光性樹脂９を回転塗布法により塗布する。そ
の後、透明酸化物電極２を形成する目的で、所定のマス
クを用いて露光現像処理を行って、この目的の感光性樹
脂９のパターンを形成する。その後、図２に示すように
この感光性樹脂９をエッチングマスクとして、ＩＴＯを
ヨウ化水素（ＨＩ）とアルゴン（Ａｒ）を原料ガスとし
て反応性ドライエッチング法にてエッチングしてから、
感光性樹脂９を除去する。
以下、本発明の最適な実施の形態の製造方法について図
１〜図６を用いて説明する。まず、図１に示すように、
絶縁性基板１上に過剰の酸素ガスを添加ガスにＡｒ（８
０ｓｃｃｍ）と酸素（１ｓｃｃｍ）を用い、反応室圧力
を５ｍＴｏｒｒとし、２００度に加熱しながら１ｋＷで
ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、膜厚さ９００
ｎｍのＩＴＯを成膜する。次に、ＩＴＯ表面に膜厚２．
３μｍの感光性樹脂９を回転塗布法により塗布する。そ
の後、透明酸化物電極２を形成する目的で、所定のマス
クを用いて露光現像処理を行って、この目的の感光性樹
脂９のパターンを形成する。その後、図２に示すように
この感光性樹脂９をエッチングマスクとして、ＩＴＯを
ヨウ化水素（ＨＩ）とアルゴン（Ａｒ）を原料ガスとし
て反応性ドライエッチング法にてエッチングしてから、
感光性樹脂９を除去する。
【００２６】続けて、図３に示すように、室温で添加ガ
スにアルゴン（８０ｓｃｃｍ）を用い、反応室圧力を５
ｍＴｏｒｒとし、３ｋｗで、チタン（Ｔｉ）をＤＣスパ
ッタリング法で２００ｎｍ堆積させてから、１００度で
加熱処理を１０分間行い、ゲッター膜１０を成膜する。
次に、反応性エッチング法にてチタンを３塩化ホウ素
（ＢＣｌ3）と塩素（Ｃｌ2）の２：３の混合ガスで１
３．５６ＧＨｚ高周波電力１ｋＷを印加して、反応室圧
力１０ｍＴｏｒｒでゲッター膜１０を反応性イオンエッ
チング法で除去する。
スにアルゴン（８０ｓｃｃｍ）を用い、反応室圧力を５
ｍＴｏｒｒとし、３ｋｗで、チタン（Ｔｉ）をＤＣスパ
ッタリング法で２００ｎｍ堆積させてから、１００度で
加熱処理を１０分間行い、ゲッター膜１０を成膜する。
次に、反応性エッチング法にてチタンを３塩化ホウ素
（ＢＣｌ3）と塩素（Ｃｌ2）の２：３の混合ガスで１
３．５６ＧＨｚ高周波電力１ｋＷを印加して、反応室圧
力１０ｍＴｏｒｒでゲッター膜１０を反応性イオンエッ
チング法で除去する。
【００２７】次に、酸素（Ｏ２）とアルゴン（Ａｒ）と
を原料ガスとして流量比６：１で１３．５６ＭＨｚの高
周波電力を３００Ｗ印加し、反応室圧力を１００ｍＴｏ
ｒｒとし、１００度で２分間プラズマ雰囲気に曝して表
面処理層１１を形成する。
を原料ガスとして流量比６：１で１３．５６ＭＨｚの高
周波電力を３００Ｗ印加し、反応室圧力を１００ｍＴｏ
ｒｒとし、１００度で２分間プラズマ雰囲気に曝して表
面処理層１１を形成する。
【００２８】その後、図３に示すように大気暴露せず
に、ｐ型半導体層４をモノシラン（ＳｉＨ４ ）とメタ
ン（ＣＨ４ ）とジボラン（Ｂ２Ｈ６）とを原料ガスと
して、プラズマＣＶＤ法により２２５度下で膜厚１０ｎ
ｍ成長させる。ｐ型半導体層４は、一部炭化珪素化し
て、禁制帯幅の狭小化を防いで光吸収効率の低下を避け
るようにしている。
に、ｐ型半導体層４をモノシラン（ＳｉＨ４ ）とメタ
ン（ＣＨ４ ）とジボラン（Ｂ２Ｈ６）とを原料ガスと
して、プラズマＣＶＤ法により２２５度下で膜厚１０ｎ
ｍ成長させる。ｐ型半導体層４は、一部炭化珪素化し
て、禁制帯幅の狭小化を防いで光吸収効率の低下を避け
るようにしている。
【００２９】次に、図３に示すようにバッファー層５を
モノシラン（ＳｉＨ４）とメタン（ＣＨ４ ）と水素
（Ｈ２ ）とを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によっ
て、２２５度下で膜厚１３ｎｍ形成する。このバッファ
ー層５は、半導体層を一部炭化珪素としてｐ型半導体層
４から真性半導体層６への硼素（Ｂ）の拡散を抑制し、
禁制帯幅の狭小化を防いで光吸収効率の低下を防ぐため
に形成する。
モノシラン（ＳｉＨ４）とメタン（ＣＨ４ ）と水素
（Ｈ２ ）とを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ法によっ
て、２２５度下で膜厚１３ｎｍ形成する。このバッファ
ー層５は、半導体層を一部炭化珪素としてｐ型半導体層
４から真性半導体層６への硼素（Ｂ）の拡散を抑制し、
禁制帯幅の狭小化を防いで光吸収効率の低下を防ぐため
に形成する。
【００３０】その後、図３に示すようにモノシラン（Ｓ
ｉＨ４ ）、水素（Ｈ2）を原料ガスとして、プラズマＣ
ＶＤ法によって、２２５度下で非晶質の真性半導体層２
２を膜厚６００ｎｍ堆積する。次に、ｎ型半導体層７を
モノシラン（ＳｉＨ４）とホスフィン（ＰＨ３）とを原
料ガスとしてプラズマＣＶＤ法により、２２５度下で膜
厚４０ｎｍ成長させる。
ｉＨ４ ）、水素（Ｈ2）を原料ガスとして、プラズマＣ
ＶＤ法によって、２２５度下で非晶質の真性半導体層２
２を膜厚６００ｎｍ堆積する。次に、ｎ型半導体層７を
モノシラン（ＳｉＨ４）とホスフィン（ＰＨ３）とを原
料ガスとしてプラズマＣＶＤ法により、２２５度下で膜
厚４０ｎｍ成長させる。
【００３１】次に、図３に示すようにスパッタリング法
によってチタン（Ｔｉ）を２００ｎｍ堆積させ、金属電
極８を形成する。さらに、感光性樹脂９を回転塗布法に
より、膜厚１．２μｍで塗布する。
によってチタン（Ｔｉ）を２００ｎｍ堆積させ、金属電
極８を形成する。さらに、感光性樹脂９を回転塗布法に
より、膜厚１．２μｍで塗布する。
【００３２】ついで、太陽電池装置を形成する領域に、
感光性樹脂９が残存するように所定のマスクを用いて露
光現像処理を行って、この感光性樹脂をパターニングす
る。
感光性樹脂９が残存するように所定のマスクを用いて露
光現像処理を行って、この感光性樹脂をパターニングす
る。
【００３３】その後、図４に示すようにこの感光性樹脂
９をエッチングマスクとして、塩素（Ｃｌ２ ）と三塩
化ホウ素（ＢＣｌ３ ）とを流量比２：３で反応性イオ
ンエッチング装置の反応室に導入し、周波数２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電力１ｋＷ、周波数１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力５０Ｗを印加して、反応室圧力１０ｍＴｏ
ｒｒの条件下でプラズマを発生させ、チタン（Ｔｉ）を
エッチングして金属電極８を形成する。
９をエッチングマスクとして、塩素（Ｃｌ２ ）と三塩
化ホウ素（ＢＣｌ３ ）とを流量比２：３で反応性イオ
ンエッチング装置の反応室に導入し、周波数２．４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電力１ｋＷ、周波数１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力５０Ｗを印加して、反応室圧力１０ｍＴｏ
ｒｒの条件下でプラズマを発生させ、チタン（Ｔｉ）を
エッチングして金属電極８を形成する。
【００３４】次に、図４に示すように同じ感光性樹脂３
０と金属電極２６とをエッチングマスクとして、六フッ
化イオウ（ＳＦ６ ）と塩素（Ｃｌ２ ）とを原料ガスと
した反応性イオンエッチング装置によってｎ型半導体層
７、真性半導体層６、バッファー層５、ｐ型半導体層４
とを自己整合的にエッチングし、その後、感光性樹脂９
を除去する。
０と金属電極２６とをエッチングマスクとして、六フッ
化イオウ（ＳＦ６ ）と塩素（Ｃｌ２ ）とを原料ガスと
した反応性イオンエッチング装置によってｎ型半導体層
７、真性半導体層６、バッファー層５、ｐ型半導体層４
とを自己整合的にエッチングし、その後、感光性樹脂９
を除去する。
【００３５】前記ゲッター膜１０としてチタンを用いた
が、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）を用いて
も良い。また、シリコンをゲルマン（Ｇｅ）、セレン
（Ｓｅ）に代えて、発電層領域を作成したり、上部電極
に反射率６０％以上の金属膜として、２層Ｔｉ／アルミ
ニウム（Ａｌ）、Ａｌ、モリブデン（Ｍｏ）、２層Ｍｏ
／Ａｌ、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）な
どを用いても良い。
が、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）を用いて
も良い。また、シリコンをゲルマン（Ｇｅ）、セレン
（Ｓｅ）に代えて、発電層領域を作成したり、上部電極
に反射率６０％以上の金属膜として、２層Ｔｉ／アルミ
ニウム（Ａｌ）、Ａｌ、モリブデン（Ｍｏ）、２層Ｍｏ
／Ａｌ、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）な
どを用いても良い。
【００３６】以上の工程により、図４に示すように透明
酸化物電極２上に表面処理層１１、ｐ型半導体層４、バ
ッファー層５、真性半導体層６、ｎ型半導体層７、金属
電極８とを形成し、太陽電池装置を製造することができ
る。
酸化物電極２上に表面処理層１１、ｐ型半導体層４、バ
ッファー層５、真性半導体層６、ｎ型半導体層７、金属
電極８とを形成し、太陽電池装置を製造することができ
る。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本法に
より形成する太陽電池装置は透明酸化物電極２と発電層
間に界面調整のための調整層であるところの絶縁膜を用
いておらず、その界面が非常に安定である。
より形成する太陽電池装置は透明酸化物電極２と発電層
間に界面調整のための調整層であるところの絶縁膜を用
いておらず、その界面が非常に安定である。
【００３８】その太陽電池の高照度下（５万ルクス）で
の動作電気特性を示す線図を図８に示す。本発明を採用
する事で、界面調整層の抵抗を最小限に抑えた太陽電池
装置を提供する事ができるので、抵抗成分にほとんど寄
与しない低照度の動作特性はほとんど変動しないが、高
照度の光が太陽電池に当たり太陽電池に高電流が流れる
と、最適動作時の電流電圧値から算出される曲線因子Ｆ
Ｆが低下する。つまり、線図８から本法を採用する事
で、従来法による曲性因子ＦＦを０．３４から０．４０
まで向上させることができた。
の動作電気特性を示す線図を図８に示す。本発明を採用
する事で、界面調整層の抵抗を最小限に抑えた太陽電池
装置を提供する事ができるので、抵抗成分にほとんど寄
与しない低照度の動作特性はほとんど変動しないが、高
照度の光が太陽電池に当たり太陽電池に高電流が流れる
と、最適動作時の電流電圧値から算出される曲線因子Ｆ
Ｆが低下する。つまり、線図８から本法を採用する事
で、従来法による曲性因子ＦＦを０．３４から０．４０
まで向上させることができた。
【図１】本発明の最適な実施形態における太陽電池装置
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の最適な実施形態における太陽電池装置
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の最適な実施形態における太陽電池装置
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の最適な実施形態における太陽電池装置
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の最適な実施形態における太陽電池装置
の製造方法とを示す断面図である。
の製造方法とを示す断面図である。
【図６】本発明の最適な実施形態における太陽電池装置
の構成とその製造方法とを示す断面図である。
の構成とその製造方法とを示す断面図である。
【図７】従来例における太陽電池装置の断面図である。
【図８】動作時のＩＶ曲線を示してなる線図である。
【図９】実施例を示してなる断面図である。
１ 絶縁性基板 ２ 透明酸化物電極 ３ シリコン窒化膜 ４ ｐ型半導体層 ５ バッファー層 ６ 真性半導体層 ７ ｎ型半導体層 ８ 金属電極 ９ 感光性樹脂 １０ ゲッター膜 １１ 表面処理層 ２１ 本法の太陽電池装置のＩＶ曲線 ２２ 従来の太陽電池装置のＩＶ曲線 ３１ 風防ガラス ３２ 指針 ３３ 文字盤 ３４ 太陽電池 ３５ ムーブメント ３６ 裏蓋
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性基板と下部電極である透明酸化物
電極と調整層と発電層であるｐ型半導体層とバッファー
層と真性半導体層とｎ型半導体層と上部電極である金属
電極とが順次配設してなる太陽電池装置であって、前記
調整層は表面処理を施した表面処理層が形成されてなる
事を特徴とする太陽電池装置。 - 【請求項２】 絶縁性基板と下部電極である透明酸化物
電極と調整層と発電層であるｐ型半導体層とバッファー
層と真性半導体層とｎ型半導体層と上部電極である金属
電極が順次配設してなり、前記調整層は表面処理を施し
た表面処理層が形成されてなる事を特徴とする太陽電池
装置の製造方法であって、前記表面処理層は、絶縁性基
板上に透明酸化物電極のパターン形成した後に酸素プラ
ズマで表面処理を行い安定した電極表面を形成し、その
後、発電層、金属電極を順次積層する事を特徴とする太
陽電池装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044429A JP2000243987A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 太陽電池装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044429A JP2000243987A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 太陽電池装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000243987A true JP2000243987A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12691260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11044429A Pending JP2000243987A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 太陽電池装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000243987A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100418379B1 (ko) * | 2001-06-05 | 2004-02-11 | 학교법인고려중앙학원 | 인듐주석산화막 표면개질을 이용한 박막 광전지 및 그 제조방법 |
| CN107706278A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-16 | 中山大学 | 一种紫外发光二极管的透明电极制备方法及其应用 |
| KR102512130B1 (ko) | 2022-10-24 | 2023-03-22 | 쌍용씨앤이 주식회사 | 시멘트 소성로의 순환물질을 인출하여 배가스 오염물질을 처리하는 장치 및 방법 |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP11044429A patent/JP2000243987A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100418379B1 (ko) * | 2001-06-05 | 2004-02-11 | 학교법인고려중앙학원 | 인듐주석산화막 표면개질을 이용한 박막 광전지 및 그 제조방법 |
| CN107706278A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-16 | 中山大学 | 一种紫外发光二极管的透明电极制备方法及其应用 |
| KR102512130B1 (ko) | 2022-10-24 | 2023-03-22 | 쌍용씨앤이 주식회사 | 시멘트 소성로의 순환물질을 인출하여 배가스 오염물질을 처리하는 장치 및 방법 |
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