JP2000252484A - 非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 - Google Patents
非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 原料ガスの利用効率を高めて成膜速度を高め
ることにより生産のコストおよび効率を改善するととも
に、良好な性能を有する非晶質シリコン系薄膜光電変換
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 非晶質シリコン系薄膜光電変換装置に含
まれるｐ型半導体層、ｉ型非晶質シリコン系光電変換層
およびｎ型半導体層の少なくとも１層が以下の条件で成
膜される。反応室内に導入される原料ガスの主成分とし
てシラン系ガスと、水素を含む希釈ガスとが用いられ、
かつシラン系ガスに対する希釈ガスの流量が４倍以下
で、プラズマＣＶＤ反応室内の圧力のうちシラン系ガス
の分圧が１．２Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以下で、か
つアノード電極に配置された基板の表面とカソード電極
面との距離が８ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
ることにより生産のコストおよび効率を改善するととも
に、良好な性能を有する非晶質シリコン系薄膜光電変換
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 非晶質シリコン系薄膜光電変換装置に含
まれるｐ型半導体層、ｉ型非晶質シリコン系光電変換層
およびｎ型半導体層の少なくとも１層が以下の条件で成
膜される。反応室内に導入される原料ガスの主成分とし
てシラン系ガスと、水素を含む希釈ガスとが用いられ、
かつシラン系ガスに対する希釈ガスの流量が４倍以下
で、プラズマＣＶＤ反応室内の圧力のうちシラン系ガス
の分圧が１．２Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以下で、か
つアノード電極に配置された基板の表面とカソード電極
面との距離が８ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質シリコン系
薄膜光電変換装置の製造方法に関し、特に非晶質シリコ
ン系薄膜光電変換装置として良好な性能を得るととも
に、生産コストおよび効率を改善し得る製造方法に関す
るものである。
薄膜光電変換装置の製造方法に関し、特に非晶質シリコ
ン系薄膜光電変換装置として良好な性能を得るととも
に、生産コストおよび効率を改善し得る製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】薄膜光電変換装置の代表的なものとして
非晶質シリコン系太陽電池があり、非晶質光電変換材料
は通常２００℃前後の低い成膜温度の下でプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成されるので、ガラス、ステンレス、有
機フィルムなどの安価な基板上に形成することができ、
低コストの光電変換装置のための有力材料として期待さ
れている。また、非晶質シリコンにおいては可視光領域
での吸収係数が大きいので、５００ｎｍ以下の薄い膜厚
の非晶質光電変換層を用いた太陽電池において１５ｍＡ
／ｃｍ2 以上の短絡電流が実現されている。
非晶質シリコン系太陽電池があり、非晶質光電変換材料
は通常２００℃前後の低い成膜温度の下でプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成されるので、ガラス、ステンレス、有
機フィルムなどの安価な基板上に形成することができ、
低コストの光電変換装置のための有力材料として期待さ
れている。また、非晶質シリコンにおいては可視光領域
での吸収係数が大きいので、５００ｎｍ以下の薄い膜厚
の非晶質光電変換層を用いた太陽電池において１５ｍＡ
／ｃｍ2 以上の短絡電流が実現されている。
【０００３】この非晶質シリコン系太陽電池を構成する
ｐ型半導体層、ｉ型非晶質光電変換層およびｎ型半導体
層の各々は、通常プラズマＣＶＤ法によって形成され、
従来のプラズマＣＶＤ反応室内の圧力は１Ｔｏｒｒ以下
であった。
ｐ型半導体層、ｉ型非晶質光電変換層およびｎ型半導体
層の各々は、通常プラズマＣＶＤ法によって形成され、
従来のプラズマＣＶＤ反応室内の圧力は１Ｔｏｒｒ以下
であった。
【０００４】また比較的高い圧力条件下で非晶質シリコ
ン系太陽電池を製造する方法は、たとえばＵＳＰ５，６
４６，０５０に開示されている。この文献には、非晶質
シリコン系太陽電池中の非晶質シリコン層を、圧力が
１．０Ｔｏｒｒより高く１０Ｔｏｒｒ以下、希釈ガスの
原料ガスに対する希釈比が５：１〜２００：１などの条
件で形成することが示されている。
ン系太陽電池を製造する方法は、たとえばＵＳＰ５，６
４６，０５０に開示されている。この文献には、非晶質
シリコン系太陽電池中の非晶質シリコン層を、圧力が
１．０Ｔｏｒｒより高く１０Ｔｏｒｒ以下、希釈ガスの
原料ガスに対する希釈比が５：１〜２００：１などの条
件で形成することが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、反応室内の圧
力が１Ｔｏｒｒ以下では成膜速度が遅くなる。
力が１Ｔｏｒｒ以下では成膜速度が遅くなる。
【０００６】またＵＳＰ５，６４６，０５０に開示され
た非晶質シリコン層の成膜条件では、原料ガスに対する
希釈ガスの量が多すぎる。言い換えれば、希釈ガスに対
する原料ガスの量が少なすぎる。このため、プラズマＣ
ＶＤ反応室内に供給される原料ガス量が少なくなり、こ
の場合も成膜速度が遅くなるという問題点があった。
た非晶質シリコン層の成膜条件では、原料ガスに対する
希釈ガスの量が多すぎる。言い換えれば、希釈ガスに対
する原料ガスの量が少なすぎる。このため、プラズマＣ
ＶＤ反応室内に供給される原料ガス量が少なくなり、こ
の場合も成膜速度が遅くなるという問題点があった。
【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、原料ガスの利用効率を高めて成膜速度
を向上させることにより生産のコストおよび効率を改善
するとともに、良好な性能を有する非晶質シリコン系薄
膜光電変換装置の製造方法を提供することである。
なされたもので、原料ガスの利用効率を高めて成膜速度
を向上させることにより生産のコストおよび効率を改善
するとともに、良好な性能を有する非晶質シリコン系薄
膜光電変換装置の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一の局面に従う
非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法は、ｐ型
半導体層とｉ型の非晶質シリコン系光電変換層とｎ型半
導体層との積層構造を有する非晶質シリコン系薄膜光電
変換装置をプラズマＣＶＤ法を利用して製造する方法で
あって、プラズマＣＶＤ反応室内に導入される原料ガス
の主成分としてシラン系ガスと、水素を含む希釈ガスと
を用い、かつシラン系ガスに対する希釈ガスの流量を４
倍以下とし、プラズマＣＶＤ反応室内の圧力のうちシラ
ン系ガスの分圧を１．２Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以
下とし、かつ一方電極上に載置された基板表面と一方電
極に対向する他方電極面との距離（以下、単に電極間距
離と称する）を８ｍｍ以上１５ｍｍ以下とする条件下
で、ｐ型半導体層、ｉ型の非晶質シリコン系光電変換層
およびｎ型半導体層の少なくとも１層を形成することを
特徴とする。
非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法は、ｐ型
半導体層とｉ型の非晶質シリコン系光電変換層とｎ型半
導体層との積層構造を有する非晶質シリコン系薄膜光電
変換装置をプラズマＣＶＤ法を利用して製造する方法で
あって、プラズマＣＶＤ反応室内に導入される原料ガス
の主成分としてシラン系ガスと、水素を含む希釈ガスと
を用い、かつシラン系ガスに対する希釈ガスの流量を４
倍以下とし、プラズマＣＶＤ反応室内の圧力のうちシラ
ン系ガスの分圧を１．２Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以
下とし、かつ一方電極上に載置された基板表面と一方電
極に対向する他方電極面との距離（以下、単に電極間距
離と称する）を８ｍｍ以上１５ｍｍ以下とする条件下
で、ｐ型半導体層、ｉ型の非晶質シリコン系光電変換層
およびｎ型半導体層の少なくとも１層を形成することを
特徴とする。
【０００９】本発明の一の局面に従う非晶質シリコン系
薄膜光電変換装置の製造方法では、希釈条件、圧力条件
および電極間距離を所定範囲としているため、プラズマ
を電極間に効率よく閉じ込めることができる。これによ
り、成膜速度が向上しシラン系ガスなどの原料ガスの利
用効率も高くなるため、非晶質シリコン系薄膜光電変換
装置の製造コストを低下させることができる。また従来
方法で作製した光電変換装置（たとえば太陽電池）とほ
ぼ同性能のものが得られ、かつ長期間の光照射による光
電変換特性の劣化、つまり光劣化率も抑制できる。
薄膜光電変換装置の製造方法では、希釈条件、圧力条件
および電極間距離を所定範囲としているため、プラズマ
を電極間に効率よく閉じ込めることができる。これによ
り、成膜速度が向上しシラン系ガスなどの原料ガスの利
用効率も高くなるため、非晶質シリコン系薄膜光電変換
装置の製造コストを低下させることができる。また従来
方法で作製した光電変換装置（たとえば太陽電池）とほ
ぼ同性能のものが得られ、かつ長期間の光照射による光
電変換特性の劣化、つまり光劣化率も抑制できる。
【００１０】なお、シラン系ガスに対する希釈ガスの流
量を４倍以下としたのは、４倍を超えると従来例と同
様、反応室内の原料ガス量が少なくなり、成膜速度が遅
くなるからである。
量を４倍以下としたのは、４倍を超えると従来例と同
様、反応室内の原料ガス量が少なくなり、成膜速度が遅
くなるからである。
【００１１】またシラン系ガスの分圧を１．２Ｔｏｒｒ
以上５．０Ｔｏｒｒ以下としたのは、１．２Ｔｏｒｒ未
満では反応室内の原料ガス量が少なく成膜速度が遅くな
り、５．０Ｔｏｒｒを超えると反応室内にパウダー状の
生成物やダストなどが大量に発生するからである。
以上５．０Ｔｏｒｒ以下としたのは、１．２Ｔｏｒｒ未
満では反応室内の原料ガス量が少なく成膜速度が遅くな
り、５．０Ｔｏｒｒを超えると反応室内にパウダー状の
生成物やダストなどが大量に発生するからである。
【００１２】また、電極間距離を８ｍｍ以上１５ｍｍ以
下としたのは、８ｍｍ未満ではプラズマ放電が困難にな
るとともに電極間距離を電極面内で均一にすることが困
難となるため成膜が面内で不均一となり、１５ｍｍを超
えると放電を維持することができなくなるからである。
下としたのは、８ｍｍ未満ではプラズマ放電が困難にな
るとともに電極間距離を電極面内で均一にすることが困
難となるため成膜が面内で不均一となり、１５ｍｍを超
えると放電を維持することができなくなるからである。
【００１３】本発明の他の局面に従う非晶質シリコン系
薄膜光電変換装置の製造方法は、ｐ型半導体層とｉ型の
非晶質シリコン系光電変換層とｎ型半導体層との積層構
造を有する非晶質シリコン系薄膜光電変換装置をプラズ
マＣＶＤ法を利用して製造する方法であって、プラズマ
ＣＶＤ反応室内に導入される原料ガスの主成分としてシ
ラン系ガスを用いて希釈ガスを用いず、プラズマＣＶＤ
反応室内の圧力のうちシラン系ガスの分圧を１．２Ｔｏ
ｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以下とし、かつ一方電極上に載
置された基板表面と一方電極に対向する他方電極面との
距離を８ｍｍ以上１５ｍｍ以下とする条件下で、ｐ型半
導体層、ｉ型の非晶質シリコン系光電変換層およびｎ型
半導体層の少なくとも１層を形成することを特徴とす
る。
薄膜光電変換装置の製造方法は、ｐ型半導体層とｉ型の
非晶質シリコン系光電変換層とｎ型半導体層との積層構
造を有する非晶質シリコン系薄膜光電変換装置をプラズ
マＣＶＤ法を利用して製造する方法であって、プラズマ
ＣＶＤ反応室内に導入される原料ガスの主成分としてシ
ラン系ガスを用いて希釈ガスを用いず、プラズマＣＶＤ
反応室内の圧力のうちシラン系ガスの分圧を１．２Ｔｏ
ｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以下とし、かつ一方電極上に載
置された基板表面と一方電極に対向する他方電極面との
距離を８ｍｍ以上１５ｍｍ以下とする条件下で、ｐ型半
導体層、ｉ型の非晶質シリコン系光電変換層およびｎ型
半導体層の少なくとも１層を形成することを特徴とす
る。
【００１４】本発明の他の局面に従う非晶質シリコン系
薄膜光電変換装置の製造方法においても、上述した一の
局面と同様、希釈条件、圧力条件および電極間距離を所
定範囲としているため、プラズマを電極間に効率よく閉
じ込めることができる。これにより、成膜速度が向上し
シラン系ガスなどの原料ガスの利用効率も高くなるた
め、非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造コストを
低下させることができる。また従来方法で作製した光電
変換装置とほぼ同性能のものが得られ、光劣化率も抑制
することができる。
薄膜光電変換装置の製造方法においても、上述した一の
局面と同様、希釈条件、圧力条件および電極間距離を所
定範囲としているため、プラズマを電極間に効率よく閉
じ込めることができる。これにより、成膜速度が向上し
シラン系ガスなどの原料ガスの利用効率も高くなるた
め、非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造コストを
低下させることができる。また従来方法で作製した光電
変換装置とほぼ同性能のものが得られ、光劣化率も抑制
することができる。
【００１５】また希釈ガスを用いないため、反応室内に
原料ガスを多く供給することが可能となり、成膜速度を
向上させることができる。
原料ガスを多く供給することが可能となり、成膜速度を
向上させることができる。
【００１６】またシラン系ガス分圧および電極間距離の
規定理由については上述した一の局面と同様である。
規定理由については上述した一の局面と同様である。
【００１７】上記一および他の局面において好ましく
は、対向電極面の単位面積当りのシラン系ガスの流量が
０．０５ｓｃｃｍ／ｃｍ2 以下である。
は、対向電極面の単位面積当りのシラン系ガスの流量が
０．０５ｓｃｃｍ／ｃｍ2 以下である。
【００１８】これにより、反応室内のパウダー状の生成
物やダストなどの発生を抑制することができる。
物やダストなどの発生を抑制することができる。
【００１９】上記一および他の局面において好ましく
は、上記条件下で形成される層の成膜速度が１２ｎｍ／
分以上である。
は、上記条件下で形成される層の成膜速度が１２ｎｍ／
分以上である。
【００２０】これにより、成膜速度を速くすることがで
きる。上記一および他の局面において好ましくは、一方
電極は、成膜中に加熱されるアノード電極であり、他方
電極はカソード電極である。
きる。上記一および他の局面において好ましくは、一方
電極は、成膜中に加熱されるアノード電極であり、他方
電極はカソード電極である。
【００２１】これにより、プラズマを用いた成膜を良好
に行なうことができる。
に行なうことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。
て図に基づいて説明する。
【００２３】図１は、本発明の一実施の形態により製造
される非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の構成を概略
的に示す断面図である。
される非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の構成を概略
的に示す断面図である。
【００２４】図１を参照して、たとえばガラスよりなる
透明の基板１上に、透明導電膜２が成膜される。透明導
電膜２は、たとえばＳｎＯ2 よりなるが、これ以外にＩ
ＴＯやＺｎＯなどの透明導電性酸化膜より形成されても
よい。
透明の基板１上に、透明導電膜２が成膜される。透明導
電膜２は、たとえばＳｎＯ2 よりなるが、これ以外にＩ
ＴＯやＺｎＯなどの透明導電性酸化膜より形成されても
よい。
【００２５】透明導電膜２上に、ｐ型半導体層１１とｉ
型非晶質光電変換層１１２とｎ型半導体層１１３とがプ
ラズマＣＶＤ法により順次形成される。これにより、非
晶質型光電変換ユニット１１が形成される。
型非晶質光電変換層１１２とｎ型半導体層１１３とがプ
ラズマＣＶＤ法により順次形成される。これにより、非
晶質型光電変換ユニット１１が形成される。
【００２６】これらのｐ型半導体層１１１、ｉ型非晶質
光電変換層１１２およびｎ型半導体層１１３のうちの少
なくとも１層は、プラズマＣＶＤ反応室内に導入される
原料ガスの主成分としてシラン系ガスと、水素を含む希
釈ガスとが用いられ、かつシラン系ガスに対する希釈ガ
スの流量が４倍以下で、プラズマＣＶＤ反応室内の圧力
のうちシラン系ガスの分圧が１．２Ｔｏｒｒ以上５．０
Ｔｏｒｒ以下で、かつ加熱されたアノード電極（接地電
極）に密着して配置された基板の表面と対向側カソード
電極面との距離が８ｍｍ以上１５ｍｍ以下の条件下で形
成される。
光電変換層１１２およびｎ型半導体層１１３のうちの少
なくとも１層は、プラズマＣＶＤ反応室内に導入される
原料ガスの主成分としてシラン系ガスと、水素を含む希
釈ガスとが用いられ、かつシラン系ガスに対する希釈ガ
スの流量が４倍以下で、プラズマＣＶＤ反応室内の圧力
のうちシラン系ガスの分圧が１．２Ｔｏｒｒ以上５．０
Ｔｏｒｒ以下で、かつ加熱されたアノード電極（接地電
極）に密着して配置された基板の表面と対向側カソード
電極面との距離が８ｍｍ以上１５ｍｍ以下の条件下で形
成される。
【００２７】なお、プラズマＣＶＤ反応室内の圧力は
１．５Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以下とされることが
好ましい。
１．５Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以下とされることが
好ましい。
【００２８】このｐ型半導体層１１１としては、たとえ
ば導電型決定不純物原子であるボロンが０．０１原子％
以上ドープされたｐ型非晶質シリコン薄膜などが用いら
れ得る。しかし、ｐ型半導体層１１１についてのこれら
の条件は限定的なものではなく不純物原子としてはたと
えばアルミニウムなどでもよく、また非晶質シリコンカ
ーバイドや非晶質シリコンゲルマニウムなどの合金材料
の層が用いられてもよい。
ば導電型決定不純物原子であるボロンが０．０１原子％
以上ドープされたｐ型非晶質シリコン薄膜などが用いら
れ得る。しかし、ｐ型半導体層１１１についてのこれら
の条件は限定的なものではなく不純物原子としてはたと
えばアルミニウムなどでもよく、また非晶質シリコンカ
ーバイドや非晶質シリコンゲルマニウムなどの合金材料
の層が用いられてもよい。
【００２９】またｉ型非晶質光電変換層１１２として
は、ノンドープのｉ型非晶質シリコン薄膜や微小の不純
物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型で光電変換効率を十分に
備えているシリコン系薄膜材料が使用され得る。また、
ｉ型非晶質光電変換層１１２はこれらの材料に限定され
ず、非晶質シリコンカーバイドや非晶質シリコンゲルマ
ニウムなどの合金材料の層が用いられてもよい。
は、ノンドープのｉ型非晶質シリコン薄膜や微小の不純
物を含む弱ｐ型もしくは弱ｎ型で光電変換効率を十分に
備えているシリコン系薄膜材料が使用され得る。また、
ｉ型非晶質光電変換層１１２はこれらの材料に限定され
ず、非晶質シリコンカーバイドや非晶質シリコンゲルマ
ニウムなどの合金材料の層が用いられてもよい。
【００３０】またｎ型半導体層１１３としては、たとえ
ば導電型決定不純物原子であるリンが０．０１原子％以
上ドープされたｎ型非晶質シリコン薄膜などが用いられ
得る。しかし、ｎ型半導体層１１３についてのこれらの
条件は限定的なものではなく、非晶質シリコンカーバイ
ドや非晶質シリコンゲルマニウムなどの合金材料の層が
用いられてもよい。
ば導電型決定不純物原子であるリンが０．０１原子％以
上ドープされたｎ型非晶質シリコン薄膜などが用いられ
得る。しかし、ｎ型半導体層１１３についてのこれらの
条件は限定的なものではなく、非晶質シリコンカーバイ
ドや非晶質シリコンゲルマニウムなどの合金材料の層が
用いられてもよい。
【００３１】また、上記の成膜条件においては、希釈ガ
スを用いた場合について説明したが、反応室内に導入さ
れる原料ガスの主成分としてシラン系ガスを用い、希釈
ガスを用いなくともよい。
スを用いた場合について説明したが、反応室内に導入さ
れる原料ガスの主成分としてシラン系ガスを用い、希釈
ガスを用いなくともよい。
【００３２】また上記条件の下での成膜速度は１２ｎｍ
／分以上であることが好ましい。また上記条件の下での
対向電極面（カソード電極面）の単位面積当りのシラン
系ガスの流量は０．０５ｓｃｃｍ／ｃｍ2 以下であるこ
とが好ましい。
／分以上であることが好ましい。また上記条件の下での
対向電極面（カソード電極面）の単位面積当りのシラン
系ガスの流量は０．０５ｓｃｃｍ／ｃｍ2 以下であるこ
とが好ましい。
【００３３】本実施の形態では、希釈条件、圧力条件お
よび電極間距離を所定範囲内としているため、プラズマ
を電極間に効率よく閉じ込めることができる。これによ
り、成膜速度が向上しシラン系ガスなどの原料ガスの利
用効率も高くなるため、非晶質シリコン系薄膜光電変換
装置の製造コストを低下させることができる。また従来
方法で作製した光電変換装置（たとえば太陽電池）とほ
ぼ同性能のものが得られ、長期間の光照射による光電変
換特性の劣化、つまり光劣化率も抑制することができ
る。
よび電極間距離を所定範囲内としているため、プラズマ
を電極間に効率よく閉じ込めることができる。これによ
り、成膜速度が向上しシラン系ガスなどの原料ガスの利
用効率も高くなるため、非晶質シリコン系薄膜光電変換
装置の製造コストを低下させることができる。また従来
方法で作製した光電変換装置（たとえば太陽電池）とほ
ぼ同性能のものが得られ、長期間の光照射による光電変
換特性の劣化、つまり光劣化率も抑制することができ
る。
【００３４】シラン系ガスに対する希釈ガスの流量を４
倍以下としたのは、４倍を超えると従来例と同様、反応
室内の原料ガス量が少なくなり、成膜速度が遅くなるか
らである。
倍以下としたのは、４倍を超えると従来例と同様、反応
室内の原料ガス量が少なくなり、成膜速度が遅くなるか
らである。
【００３５】またシラン系ガスの分圧を１．２Ｔｏｒｒ
以上としたのは、１．２Ｔｏｒｒ未満では反応室内の原
料ガス量が少なく、成膜速度が遅くなるからである。ま
たシラン系ガスの分圧を５．０Ｔｏｒｒ以下としたの
は、５．０Ｔｏｒｒを超えると反応室内にパウダー状の
生成物やダストなどが大量に発生するからである。
以上としたのは、１．２Ｔｏｒｒ未満では反応室内の原
料ガス量が少なく、成膜速度が遅くなるからである。ま
たシラン系ガスの分圧を５．０Ｔｏｒｒ以下としたの
は、５．０Ｔｏｒｒを超えると反応室内にパウダー状の
生成物やダストなどが大量に発生するからである。
【００３６】また電極間距離を８ｍｍ以上としたのは、
８ｍｍ未満ではプラズマ放電が困難になるとともに、電
極間距離を電極面内で均一にすることが困難となるため
成膜が面内で不均一となるからである。また電極間距離
を１５ｍｍ以下としたのは、１５ｍｍを超えると放電を
維持することができなくなるからである。
８ｍｍ未満ではプラズマ放電が困難になるとともに、電
極間距離を電極面内で均一にすることが困難となるため
成膜が面内で不均一となるからである。また電極間距離
を１５ｍｍ以下としたのは、１５ｍｍを超えると放電を
維持することができなくなるからである。
【００３７】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００３８】（実施例１）図１に示す構成のアモルファ
ス（非晶質）シリコン太陽電池を作製した。基板１には
ガラスを用い、透明導電膜２にはＳｎＯ2 を用いた。こ
の上に、ボロンドープのｐ型アモルファスシリコンカー
バイド（ａ−ＳｉＣ）層１１１を１０ｎｍ、ノンドープ
のアモルファスシリコン光電変換層１１２を３５０ｎ
ｍ、リンドープのｎ型アモルファスシリコン層１１３を
２０ｎｍの膜厚で、それぞれプラズマＣＶＤ法により成
膜した。これにより、ｐ−ｉ−ｎ接合のアモルファスシ
リコン光電変換ユニット１１を形成した。さらに、裏面
電極部１２として、ＺｎＯ膜１２１を８０ｎｍ、Ａｇ膜
１２２を３００ｎｍの膜厚で、それぞれスパッタ法によ
り形成した。
ス（非晶質）シリコン太陽電池を作製した。基板１には
ガラスを用い、透明導電膜２にはＳｎＯ2 を用いた。こ
の上に、ボロンドープのｐ型アモルファスシリコンカー
バイド（ａ−ＳｉＣ）層１１１を１０ｎｍ、ノンドープ
のアモルファスシリコン光電変換層１１２を３５０ｎ
ｍ、リンドープのｎ型アモルファスシリコン層１１３を
２０ｎｍの膜厚で、それぞれプラズマＣＶＤ法により成
膜した。これにより、ｐ−ｉ−ｎ接合のアモルファスシ
リコン光電変換ユニット１１を形成した。さらに、裏面
電極部１２として、ＺｎＯ膜１２１を８０ｎｍ、Ａｇ膜
１２２を３００ｎｍの膜厚で、それぞれスパッタ法によ
り形成した。
【００３９】アモルファスシリコン光電変換層１１２
は、平行平板型プラズマＣＶＤ法で堆積した。そのとき
の成膜条件については、下地温度を２００℃、反応室内
圧力を２．０Ｔｏｒｒ、単位電極面積当りのシランガス
流量を０．０３ｓｃｃｍ／ｃｍ 2 、単位電極面積当りの
水素ガス流量を０．０１５ｓｃｃｍ／ｃｍ2 （シランガ
スと水素ガスとの流量比を２：１、シランガス分圧を
１．３３Ｔｏｒｒ）、放電電力密度を４０ｍＷ／ｃ
ｍ2 、成膜速度を２０ｎｍ／分とした。
は、平行平板型プラズマＣＶＤ法で堆積した。そのとき
の成膜条件については、下地温度を２００℃、反応室内
圧力を２．０Ｔｏｒｒ、単位電極面積当りのシランガス
流量を０．０３ｓｃｃｍ／ｃｍ 2 、単位電極面積当りの
水素ガス流量を０．０１５ｓｃｃｍ／ｃｍ2 （シランガ
スと水素ガスとの流量比を２：１、シランガス分圧を
１．３３Ｔｏｒｒ）、放電電力密度を４０ｍＷ／ｃ
ｍ2 、成膜速度を２０ｎｍ／分とした。
【００４０】このアモルファスシリコン太陽電池に入射
光３としてＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2 光量を用い
たときの光電変換効率は１０．１％であった。また、こ
の太陽電池に長時間（５５０時間）連続してＡＭ１．
５、１００ｍＷ／ｃｍ2 光量の光を照射した後の安定化
効率は８．０％であった。
光３としてＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2 光量を用い
たときの光電変換効率は１０．１％であった。また、こ
の太陽電池に長時間（５５０時間）連続してＡＭ１．
５、１００ｍＷ／ｃｍ2 光量の光を照射した後の安定化
効率は８．０％であった。
【００４１】なお、希釈ガスとしての水素ガスを用い
ず、かつそれ以外の条件を上述と同様にした場合に得ら
れたアモルファスシリコン太陽電池も上記と同様の光電
変換効率および安定化効率を示した。
ず、かつそれ以外の条件を上述と同様にした場合に得ら
れたアモルファスシリコン太陽電池も上記と同様の光電
変換効率および安定化効率を示した。
【００４２】（比較例１）同じく図１に示す構成のアモ
ルファスシリコン太陽電池を作製した。ｉ型光電変換層
１１２の成膜条件以外は実施例１と全く同じとした。
ルファスシリコン太陽電池を作製した。ｉ型光電変換層
１１２の成膜条件以外は実施例１と全く同じとした。
【００４３】アモルファスシリコン光電変換層１１２
は、平行平板型プラズマＣＶＤ法で堆積した。そのとき
の成膜条件については、下地温度を１８０℃、反応室内
圧力を０．１Ｔｏｒｒ、単位電極面積当りのシランガス
流量を０．０６ｓｃｃｍ／ｃｍ 2 、水素ガスは用いず、
放電電力密度を１５ｍＷ／ｃｍ2 、成膜速度を６ｎｍ／
分とした。
は、平行平板型プラズマＣＶＤ法で堆積した。そのとき
の成膜条件については、下地温度を１８０℃、反応室内
圧力を０．１Ｔｏｒｒ、単位電極面積当りのシランガス
流量を０．０６ｓｃｃｍ／ｃｍ 2 、水素ガスは用いず、
放電電力密度を１５ｍＷ／ｃｍ2 、成膜速度を６ｎｍ／
分とした。
【００４４】このアモルファスシリコン太陽電池に入射
光３としてＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2 光量を用い
たときの光電変換効率は１０．６％であった。また、こ
の太陽電池に長時間（５５０時間）連続してＡＭ１．
５、１００ｍＷ／ｃｍ2 光量の光を照射した後の安定化
効率は実施例１とほぼ同じく８．０％であった。
光３としてＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2 光量を用い
たときの光電変換効率は１０．６％であった。また、こ
の太陽電池に長時間（５５０時間）連続してＡＭ１．
５、１００ｍＷ／ｃｍ2 光量の光を照射した後の安定化
効率は実施例１とほぼ同じく８．０％であった。
【００４５】ただし、実施例１と比べてシランガス流量
は２倍、成膜時間は３．３倍要していることから、シラ
ンガスの利用効率は非常に悪くなった。
は２倍、成膜時間は３．３倍要していることから、シラ
ンガスの利用効率は非常に悪くなった。
【００４６】
【発明の効果】本発明の非晶質シリコン系薄膜光電変換
装置の製造方法では、希釈条件、圧力条件および電極間
距離を所定範囲としているため、プラズマを電極間に効
率よく閉じ込めることができる。これにより、成膜速度
が向上しシラン系ガスなどの原料ガスの利用効率も高く
なるため、非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造コ
ストを低下させることができる。また従来方法で作製し
た光電変換装置（たとえば太陽電池）とほぼ同性能のも
のが得られ、かつ長期間の光照射による光電変換特性の
劣化、つまり光劣化率も抑制できる。
装置の製造方法では、希釈条件、圧力条件および電極間
距離を所定範囲としているため、プラズマを電極間に効
率よく閉じ込めることができる。これにより、成膜速度
が向上しシラン系ガスなどの原料ガスの利用効率も高く
なるため、非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造コ
ストを低下させることができる。また従来方法で作製し
た光電変換装置（たとえば太陽電池）とほぼ同性能のも
のが得られ、かつ長期間の光照射による光電変換特性の
劣化、つまり光劣化率も抑制できる。
【００４７】なお、シラン系ガスに対する希釈ガスの流
量を４倍以下としたのは、４倍を超えると従来例と同
様、反応室内の原料ガス量が少なくなり、成膜速度が遅
くなるからである。
量を４倍以下としたのは、４倍を超えると従来例と同
様、反応室内の原料ガス量が少なくなり、成膜速度が遅
くなるからである。
【００４８】またシラン系ガスの分圧を１．２Ｔｏｒｒ
以上５．０Ｔｏｒｒ以下としたのは、１．２Ｔｏｒｒ未
満では反応室内の原料ガス量が少なく成膜速度が遅くな
り、５．０Ｔｏｒｒを超えると反応室内にパウダー状の
生成物やダストなどが大量に発生するからである。
以上５．０Ｔｏｒｒ以下としたのは、１．２Ｔｏｒｒ未
満では反応室内の原料ガス量が少なく成膜速度が遅くな
り、５．０Ｔｏｒｒを超えると反応室内にパウダー状の
生成物やダストなどが大量に発生するからである。
【００４９】また、電極間距離を８ｍｍ以上１５ｍｍ以
下としたのは、８ｍｍ未満ではプラズマ放電が困難にな
るとともに電極間距離を電極面内で均一にすることが困
難となるため成膜が面内で不均一となり、１５ｍｍを超
えると放電を維持することができなくなるからである。
下としたのは、８ｍｍ未満ではプラズマ放電が困難にな
るとともに電極間距離を電極面内で均一にすることが困
難となるため成膜が面内で不均一となり、１５ｍｍを超
えると放電を維持することができなくなるからである。
【図１】本発明の一実施の形態における方法で製造され
た非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の構成を概略的に
示す断面図である。
た非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の構成を概略的に
示す断面図である。
１ 基板 ２ 透明導電膜 １１ 非晶質型光電変換ユニット １２ 裏面電極部 １１１ ｐ型半導体層 １１２ ｉ型の非晶質光電変換層 １１３ ｎ型半導体層 １２１ 導電膜 １２２ 金属薄膜
Claims (5)
- 【請求項１】 ｐ型半導体層とｉ型の非晶質シリコン系
光電変換層とｎ型半導体層との積層構造を有する非晶質
シリコン系薄膜光電変換装置をプラズマＣＶＤ法を利用
して製造する方法であって、 プラズマＣＶＤ反応室内に導入される原料ガスの主成分
としてシラン系ガスと、水素を含む希釈ガスとが用いら
れ、かつ前記シラン系ガスに対する希釈ガスの流量を４
倍以下とし、前記プラズマＣＶＤ反応室内の圧力のうち
シラン系ガスの分圧を１．２Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒ
ｒ以下とし、かつ一方電極上に載置された基板表面と前
記一方電極に対向する他方電極面との距離を８ｍｍ以上
１５ｍｍ以下とする条件下で、前記ｐ型半導体層、前記
ｉ型の非晶質シリコン系光電変換層および前記ｎ型半導
体層の少なくとも１層を形成することを特徴とする、非
晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。 - 【請求項２】 ｐ型半導体層とｉ型の非晶質シリコン系
光電変換層とｎ型半導体層との積層構造を有する非晶質
シリコン系薄膜光電変換装置をプラズマＣＶＤ法を利用
して製造する方法であって、 プラズマＣＶＤ反応室内に導入される原料ガスの主成分
としてシラン系ガスを用いて希釈ガスを用いず、前記プ
ラズマＣＶＤ反応室内の圧力のうちシラン系ガスの分圧
を１．２Ｔｏｒｒ以上５．０Ｔｏｒｒ以下とし、かつ一
方電極上に載置された基板表面と前記一方電極に対向す
る他方電極面との距離を８ｍｍ以上１５ｍｍ以下とする
条件下で、前記ｐ型半導体層、前記ｉ型の非晶質シリコ
ン系光電変換層および前記ｎ型半導体層の少なくとも１
層を形成することを特徴とする、非晶質シリコン系薄膜
光電変換装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記対向電極面の単位面積当りの前記シ
ラン系ガスの流量が、０．０５ｓｃｃｍ／ｃｍ2 以下で
あることを特徴とする、請求項１または２に記載の非晶
質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記条件下で形成される層の成膜速度が
１２ｎｍ／分以上であることを特徴とする、請求項１〜
３のいずれかに記載の非晶質シリコン系薄膜光電変換装
置の製造方法。 - 【請求項５】 前記一方電極は、成膜中に加熱されるア
ノード電極であり、前記他方電極はカソード電極であ
る、請求項１〜４のいずれかに記載の非晶質シリコン系
薄膜光電変換装置の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11050152A JP3046965B1 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 |
| AU44733/99A AU761280B2 (en) | 1999-02-26 | 1999-08-27 | Method of manufacturing amorphous silicon based thin film photoelectric conversion device |
| EP99307040A EP1032054B1 (en) | 1999-02-26 | 1999-09-03 | Method of manufacturing amorphous silicon based thin film photoelectric conversion device |
| DE69932227T DE69932227T2 (de) | 1999-02-26 | 1999-09-03 | Herstellungsverfahren einer photoelektrischen Dünnschicht-Umwandlungsanordnung aus amorphem Silizium |
| AT99307040T ATE332575T1 (de) | 1999-02-26 | 1999-09-03 | Herstellungsverfahren einer photoelektrischen dünnschicht-umwandlungsanordnung aus amorphem silizium |
| US09/390,040 US6326304B1 (en) | 1999-02-26 | 1999-09-03 | Method of manufacturing amorphous silicon based thin film photoelectric conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11050152A JP3046965B1 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3046965B1 JP3046965B1 (ja) | 2000-05-29 |
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Family
ID=12851221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11050152A Expired - Lifetime JP3046965B1 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6326304B1 (ja) |
| EP (1) | EP1032054B1 (ja) |
| JP (1) | JP3046965B1 (ja) |
| AT (1) | ATE332575T1 (ja) |
| AU (1) | AU761280B2 (ja) |
| DE (1) | DE69932227T2 (ja) |
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| CN102341916A (zh) * | 2009-03-02 | 2012-02-01 | 株式会社钟化 | 薄膜太阳能电池组件 |
| KR101531700B1 (ko) * | 2008-12-01 | 2015-06-25 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지의 제조방법 |
| CN105887040A (zh) * | 2010-04-16 | 2016-08-24 | 瑞士艾发科技 | 用于在光伏应用中沉积微晶材料的方法和设备 |
| CN113755816A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-07 | 理想万里晖真空装备(泰兴)有限公司 | 用于改善反应腔粉尘的预镀膜方法及所形成的预镀膜 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2004095953A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Canon Inc | 窒化シリコンの堆積膜形成方法 |
| UA81965C2 (en) * | 2006-02-14 | 2008-02-25 | Александра Николаевна Шмирева | Integral thin-film module |
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| JP2008115460A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-05-22 | Canon Inc | 半導体素子の形成方法及び光起電力素子の形成方法 |
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