JP2000252488A - シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 - Google Patents
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】 結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットの電
気的物性を改善することにより、製造されるシリコン系
薄膜光電変換装置の特性を改善できる方法を提供する。 【解決手段】 基板（１）上に、一導電型層、実質的に
真性半導体の結晶質シリコン系薄膜光電変換層および逆
導電型層を含む結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット
（３）と、この光電変換ユニットの両面を挟む一対の電
極（２、４）とを有するシリコン系薄膜光電変換装置を
製造するにあたり、プラズマＣＶＤ法により５５０℃以
下の温度で、厚さ０．５〜１０μｍの結晶質シリコン系
薄膜光電変換ユニット（３）を形成した後、０．２〜
１．０ＭＰａの圧力の水蒸気雰囲気中において１００〜
３００℃の温度で熱処理する。
気的物性を改善することにより、製造されるシリコン系
薄膜光電変換装置の特性を改善できる方法を提供する。 【解決手段】 基板（１）上に、一導電型層、実質的に
真性半導体の結晶質シリコン系薄膜光電変換層および逆
導電型層を含む結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット
（３）と、この光電変換ユニットの両面を挟む一対の電
極（２、４）とを有するシリコン系薄膜光電変換装置を
製造するにあたり、プラズマＣＶＤ法により５５０℃以
下の温度で、厚さ０．５〜１０μｍの結晶質シリコン系
薄膜光電変換ユニット（３）を形成した後、０．２〜
１．０ＭＰａの圧力の水蒸気雰囲気中において１００〜
３００℃の温度で熱処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン系薄膜光電
変換装置の製造方法に関し、特に製造されるシリコン系
薄膜光電変換装置の特性を改善できる方法に関する。な
お、本願明細書において、「結晶質」および「微結晶」
の用語は、部分的に非晶質を含む場合をも意味するもの
とする。
変換装置の製造方法に関し、特に製造されるシリコン系
薄膜光電変換装置の特性を改善できる方法に関する。な
お、本願明細書において、「結晶質」および「微結晶」
の用語は、部分的に非晶質を含む場合をも意味するもの
とする。
【０００２】
【従来の技術】近年、シリコン系薄膜を利用した光電変
換装置の開発が精力的に行なわれている。これらの光電
変換装置の開発では、安価な基板上に低温プロセスで良
質のシリコン系薄膜を形成することによる低コスト化と
高性能化の両立が目的となっている。こうした光電変換
装置は、太陽電池、光センサなど、さまざまな用途への
応用が期待されている。
換装置の開発が精力的に行なわれている。これらの光電
変換装置の開発では、安価な基板上に低温プロセスで良
質のシリコン系薄膜を形成することによる低コスト化と
高性能化の両立が目的となっている。こうした光電変換
装置は、太陽電池、光センサなど、さまざまな用途への
応用が期待されている。
【０００３】光電変換装置の一例として、基板上に、一
導電型層、実質的に真性半導体の結晶質シリコン系薄膜
光電変換層および逆導電型層を含む結晶質シリコン系薄
膜光電変換ユニットと、この光電変換ユニットの両面を
挟む一対の電極とを有するものが知られている。こうし
た光電変換装置においては、特に光電変換層の光入射側
に形成される半導体接合の特性によって、その装置の性
能が大きな影響を受ける。
導電型層、実質的に真性半導体の結晶質シリコン系薄膜
光電変換層および逆導電型層を含む結晶質シリコン系薄
膜光電変換ユニットと、この光電変換ユニットの両面を
挟む一対の電極とを有するものが知られている。こうし
た光電変換装置においては、特に光電変換層の光入射側
に形成される半導体接合の特性によって、その装置の性
能が大きな影響を受ける。
【０００４】従来、結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニ
ットを構成する一導電型層、光電変換層および逆導電型
層は、下地温度を５５０℃以下に設定して、プラズマＣ
ＶＤ法により形成している。
ットを構成する一導電型層、光電変換層および逆導電型
層は、下地温度を５５０℃以下に設定して、プラズマＣ
ＶＤ法により形成している。
【０００５】しかし、プラズマＣＶＤ法により形成した
ままの結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットの電気的
物性、具体的にはキャリアの拡散長、寿命および移動度
は十分でないため、得られる光電変換装置の特性も十分
ではなかった。
ままの結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットの電気的
物性、具体的にはキャリアの拡散長、寿命および移動度
は十分でないため、得られる光電変換装置の特性も十分
ではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、結晶
質シリコン系薄膜光電変換ユニットの電気的物性を改善
することにより、製造されるシリコン系薄膜光電変換装
置の特性を改善できる方法を提供することにある。
質シリコン系薄膜光電変換ユニットの電気的物性を改善
することにより、製造されるシリコン系薄膜光電変換装
置の特性を改善できる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、プラズマ
ＣＶＤ法により結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット
を形成した後、高圧水蒸気中で熱処理することにより、
結晶質シリコンの膜質を改善できることを見出した。
ＣＶＤ法により結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット
を形成した後、高圧水蒸気中で熱処理することにより、
結晶質シリコンの膜質を改善できることを見出した。
【０００８】すなわち本発明のシリコン系薄膜光電変換
装置の製造方法は、基板上に、一導電型層、実質的に真
性半導体の結晶質シリコン系薄膜光電変換層および逆導
電型層を含む結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット
と、この光電変換ユニットの両面を挟む一対の電極とを
有するシリコン系薄膜光電変換装置を製造するにあた
り、プラズマＣＶＤ法により５５０℃以下の温度で結晶
質シリコン系薄膜光電変換ユニットを形成した後、０．
２〜１．０ＭＰａの圧力の水蒸気雰囲気中において１０
０〜３００℃の温度で熱処理することを特徴とする。
装置の製造方法は、基板上に、一導電型層、実質的に真
性半導体の結晶質シリコン系薄膜光電変換層および逆導
電型層を含む結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット
と、この光電変換ユニットの両面を挟む一対の電極とを
有するシリコン系薄膜光電変換装置を製造するにあた
り、プラズマＣＶＤ法により５５０℃以下の温度で結晶
質シリコン系薄膜光電変換ユニットを形成した後、０．
２〜１．０ＭＰａの圧力の水蒸気雰囲気中において１０
０〜３００℃の温度で熱処理することを特徴とする。
【０００９】本発明においては、前記プラズマＣＶＤ法
により形成された結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニッ
トの水素含有量が１〜２０原子％であり、水蒸気雰囲気
中における熱処理により水素含有量が増加する。
により形成された結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニッ
トの水素含有量が１〜２０原子％であり、水蒸気雰囲気
中における熱処理により水素含有量が増加する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。
する。
【００１１】まず、本発明に係るシリコン系薄膜光電変
換装置の構造について説明する。本発明のシリコン系薄
膜光電変換装置は、基板上に、一導電型層、実質的に真
性半導体の結晶質シリコン系薄膜光電変換層および逆導
電型層を含む結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット
と、この光電変換ユニットの両面を挟む一対の電極とを
形成した構造を有する。具体的な光電変換装置の構造
は、（１）基板上に光反射性金属電極を含む裏面電極、
結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット、および透明電
極を形成した構造、または（２）基板上に透明電極、結
晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットおよび光反射性金
属電極を含む裏面電極を形成した構造のいずれでもよ
い。（１）の構造では透明電極側から光が入射され、
（２）の構造では基板側から光が入射される。
換装置の構造について説明する。本発明のシリコン系薄
膜光電変換装置は、基板上に、一導電型層、実質的に真
性半導体の結晶質シリコン系薄膜光電変換層および逆導
電型層を含む結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット
と、この光電変換ユニットの両面を挟む一対の電極とを
形成した構造を有する。具体的な光電変換装置の構造
は、（１）基板上に光反射性金属電極を含む裏面電極、
結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニット、および透明電
極を形成した構造、または（２）基板上に透明電極、結
晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットおよび光反射性金
属電極を含む裏面電極を形成した構造のいずれでもよ
い。（１）の構造では透明電極側から光が入射され、
（２）の構造では基板側から光が入射される。
【００１２】基板には、ステンレスなどの金属、有機フ
ィルム、セラミックス、または低融点の安価なガラスな
どを用いることができる。
ィルム、セラミックス、または低融点の安価なガラスな
どを用いることができる。
【００１３】上述した（１）の構造においては、基板上
に付着性付与膜、裏面金属電極および裏面透明導電膜を
含む裏面電極が形成される。付着性付与膜は必ずしも設
ける必要はないが、付着性付与膜を設けることにより基
板と裏面金属電極との間の付着性を向上させることがで
きる。付着性付与膜には、２０〜５０ｎｍの厚さを有す
るＴｉなどが用いられる。このようなＴｉ層は、たとえ
ば蒸着またはスパッタによって形成される。裏面金属電
極には、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＣｕおよびＰｔからなる群
より選択される金属またはこれらの合金を用いることが
好ましい。裏面金属電極は真空蒸着またはスパッタなど
の方法によって形成される。たとえば、下地温度を１０
０〜３３０℃、より好ましくは２００〜３００℃に設定
し、真空蒸着によって光反射性の高いＡｇ層を形成す
る。裏面金属電極の上表面における凹凸構造は、種々の
方法により形成することができる。例えば、金属電極の
成膜時の温度条件等を変更することによっても変更でき
る。また、基板の表面にエッチングなどによって凹凸構
造を形成し、その上に薄い裏面金属電極を形成して、裏
面金属電極の表面を基板の凹凸構造に沿った凹凸構造に
する方法が挙げられる。また、基板上に凹凸表面を有す
る透明導電性酸化物層を堆積し、その上に薄い裏面金属
電極を形成して、裏面金属電極の表面を透明導電性酸化
物層の凹凸構造に沿った凹凸構造にする方法を用いても
よい。裏面金属電極上に形成される裏面透明導電膜は、
ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどから選択される少なくと
も１以上の層で形成することが好ましく、なかでもＺｎ
Ｏを主成分とする膜が特に好ましい。裏面透明導電膜の
平均結晶粒経は１００ｎｍ以上であることが好ましい。
また、裏面透明導電膜の厚さは１０ｎｍ〜１μｍである
ことが好ましく、さらに５０ｎｍ〜１μｍであることが
好ましく、その比抵抗は１．５×１０-3Ωｃｍ以下であ
ることが好ましい。上述したように、このような条件を
満たす裏面透明導電膜を形成するには、たとえば２×１
０-2Ｔｏｒｒ以下の圧力、１００〜４５０℃の下地温
度、５００〜１５００ｍＷ／ｃｍ2の放電電力というス
パッタ条件が採用される。
に付着性付与膜、裏面金属電極および裏面透明導電膜を
含む裏面電極が形成される。付着性付与膜は必ずしも設
ける必要はないが、付着性付与膜を設けることにより基
板と裏面金属電極との間の付着性を向上させることがで
きる。付着性付与膜には、２０〜５０ｎｍの厚さを有す
るＴｉなどが用いられる。このようなＴｉ層は、たとえ
ば蒸着またはスパッタによって形成される。裏面金属電
極には、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＣｕおよびＰｔからなる群
より選択される金属またはこれらの合金を用いることが
好ましい。裏面金属電極は真空蒸着またはスパッタなど
の方法によって形成される。たとえば、下地温度を１０
０〜３３０℃、より好ましくは２００〜３００℃に設定
し、真空蒸着によって光反射性の高いＡｇ層を形成す
る。裏面金属電極の上表面における凹凸構造は、種々の
方法により形成することができる。例えば、金属電極の
成膜時の温度条件等を変更することによっても変更でき
る。また、基板の表面にエッチングなどによって凹凸構
造を形成し、その上に薄い裏面金属電極を形成して、裏
面金属電極の表面を基板の凹凸構造に沿った凹凸構造に
する方法が挙げられる。また、基板上に凹凸表面を有す
る透明導電性酸化物層を堆積し、その上に薄い裏面金属
電極を形成して、裏面金属電極の表面を透明導電性酸化
物層の凹凸構造に沿った凹凸構造にする方法を用いても
よい。裏面金属電極上に形成される裏面透明導電膜は、
ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどから選択される少なくと
も１以上の層で形成することが好ましく、なかでもＺｎ
Ｏを主成分とする膜が特に好ましい。裏面透明導電膜の
平均結晶粒経は１００ｎｍ以上であることが好ましい。
また、裏面透明導電膜の厚さは１０ｎｍ〜１μｍである
ことが好ましく、さらに５０ｎｍ〜１μｍであることが
好ましく、その比抵抗は１．５×１０-3Ωｃｍ以下であ
ることが好ましい。上述したように、このような条件を
満たす裏面透明導電膜を形成するには、たとえば２×１
０-2Ｔｏｒｒ以下の圧力、１００〜４５０℃の下地温
度、５００〜１５００ｍＷ／ｃｍ2の放電電力というス
パッタ条件が採用される。
【００１４】上述した（２）の構造においては、基板上
にＩＴＯ、ＳｎＯ2およびＺｎＯから選択される１層以
上の透明導電性酸化物からなる透明電極が形成される。
これらの材料のうち、透過率、導電率および化学安定性
の観点からはＳｎＯ2が特に好適であり、加工性、導電
率および透過率の観点からはＩＴＯも好適である。透明
電極は真空蒸着、熱ＣＶＤまたはスパッタなどの方法に
よって基板上に形成される。
にＩＴＯ、ＳｎＯ2およびＺｎＯから選択される１層以
上の透明導電性酸化物からなる透明電極が形成される。
これらの材料のうち、透過率、導電率および化学安定性
の観点からはＳｎＯ2が特に好適であり、加工性、導電
率および透過率の観点からはＩＴＯも好適である。透明
電極は真空蒸着、熱ＣＶＤまたはスパッタなどの方法に
よって基板上に形成される。
【００１５】（１）の構造における裏面電極、または
（２）の構造における透明電極の上には、結晶質（多結
晶または微結晶）シリコン系光電変換ユニットが形成さ
れる。この光電変換ユニットに含まれるすべての半導体
層は、下地温度を５５０℃以下に設定してプラズマＣＶ
Ｄ法によって堆積される。プラズマＣＶＤ法としては、
一般によく知られている平行平板型のＲＦプラズマＣＶ
Ｄを用いてもよいし、周波数１５０ＭＨｚ以下のＲＦ帯
からＶＨＦ帯までの高周波電源を利用するプラズマＣＶ
Ｄ法を用いてもよい。
（２）の構造における透明電極の上には、結晶質（多結
晶または微結晶）シリコン系光電変換ユニットが形成さ
れる。この光電変換ユニットに含まれるすべての半導体
層は、下地温度を５５０℃以下に設定してプラズマＣＶ
Ｄ法によって堆積される。プラズマＣＶＤ法としては、
一般によく知られている平行平板型のＲＦプラズマＣＶ
Ｄを用いてもよいし、周波数１５０ＭＨｚ以下のＲＦ帯
からＶＨＦ帯までの高周波電源を利用するプラズマＣＶ
Ｄ法を用いてもよい。
【００１６】光電変換ユニットには一導電型層、光電変
換層および逆導電型層が含まれる。一導電型層はｐ型層
でもｎ型層でもよく、これに対応して逆導電型層はｎ型
層またはｐ型層になる。光電変換層は実質的にノンドー
プの真性半導体からなる。なお、光電変換装置では通常
は光の入射側にｐ型層が配置されるので、一般的に一
（１）の構造ではｎ−ｉ−ｐ接合、（２）の構造ではｐ
−ｉ−ｎ接合が形成される。
換層および逆導電型層が含まれる。一導電型層はｐ型層
でもｎ型層でもよく、これに対応して逆導電型層はｎ型
層またはｐ型層になる。光電変換層は実質的にノンドー
プの真性半導体からなる。なお、光電変換装置では通常
は光の入射側にｐ型層が配置されるので、一般的に一
（１）の構造ではｎ−ｉ−ｐ接合、（２）の構造ではｐ
−ｉ−ｎ接合が形成される。
【００１７】一導電型層がｎ型層である場合、導電型決
定不純物原子としてリンや窒素などが用いられる。一導
電型層がｐ型層である場合、導電型決定不純物原子とし
てボロンやアルミニウムなどが用いられる。一導電型層
の半導体材料としては、多結晶シリコンもしくは部分的
に非晶質を含む微結晶シリコンまたはシリコンカーバイ
ドやシリコンゲルマニウムなどの合金材料を用いること
ができる。なお、必要に応じて、堆積された一導電型層
にパルスレーザ光を照射（レーザーアニール）すること
により、結晶化分率やキャリア濃度を制御することもで
きる。
定不純物原子としてリンや窒素などが用いられる。一導
電型層がｐ型層である場合、導電型決定不純物原子とし
てボロンやアルミニウムなどが用いられる。一導電型層
の半導体材料としては、多結晶シリコンもしくは部分的
に非晶質を含む微結晶シリコンまたはシリコンカーバイ
ドやシリコンゲルマニウムなどの合金材料を用いること
ができる。なお、必要に応じて、堆積された一導電型層
にパルスレーザ光を照射（レーザーアニール）すること
により、結晶化分率やキャリア濃度を制御することもで
きる。
【００１８】一導電型層上には光電変換層が堆積され
る。この光電変換層は実質的にノンドープ（真性半導
体）の結晶質（多結晶または微結晶）シリコン系からな
る。この光電変換層を構成する半導体材料も特に限定さ
れず、多結晶シリコンもしくは部分的に非晶質を含む微
結晶シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲル
マニウムなどの合金材料を用いることができる。光電変
換層の厚さは、必要かつ十分な光電変換が可能なよう
に、一般的に０．５〜２０μｍ、より好ましくは０．５
〜１０μｍの範囲に形成される。この光電変換層の体積
結晶化分率は８０％以上であることが好ましい。また、
結晶質シリコン系の光電変換層を、５５０℃以下、特に
４００℃以下の低温で形成すると、結晶粒界や粒内にお
ける欠陥を終端させて不活性化させる水素原子を多く含
むようになる。具体的には、光電変換層の水素含有量は
１〜３０原子％、より一般的には１〜２０原子％の範囲
になる。さらに、結晶質シリコン系の光電変換層に含ま
れる結晶粒の多くは下地層から上方に柱状に延びて成長
しており、その膜面に平行に（１１０）の優先結晶配向
面を有する。そして、Ｘ線回折における（２２０）回折
ピークに対する（１１１）回折ピークの強度比は０．２
以下である。
る。この光電変換層は実質的にノンドープ（真性半導
体）の結晶質（多結晶または微結晶）シリコン系からな
る。この光電変換層を構成する半導体材料も特に限定さ
れず、多結晶シリコンもしくは部分的に非晶質を含む微
結晶シリコンまたはシリコンカーバイドやシリコンゲル
マニウムなどの合金材料を用いることができる。光電変
換層の厚さは、必要かつ十分な光電変換が可能なよう
に、一般的に０．５〜２０μｍ、より好ましくは０．５
〜１０μｍの範囲に形成される。この光電変換層の体積
結晶化分率は８０％以上であることが好ましい。また、
結晶質シリコン系の光電変換層を、５５０℃以下、特に
４００℃以下の低温で形成すると、結晶粒界や粒内にお
ける欠陥を終端させて不活性化させる水素原子を多く含
むようになる。具体的には、光電変換層の水素含有量は
１〜３０原子％、より一般的には１〜２０原子％の範囲
になる。さらに、結晶質シリコン系の光電変換層に含ま
れる結晶粒の多くは下地層から上方に柱状に延びて成長
しており、その膜面に平行に（１１０）の優先結晶配向
面を有する。そして、Ｘ線回折における（２２０）回折
ピークに対する（１１１）回折ピークの強度比は０．２
以下である。
【００１９】光電変換層上には、ｐ型またはｎ型の逆導
電型層が形成される。導電型決定不純物原子としては、
一導電型層に関連して説明したのと同様のものが用いら
れる。逆導電型層の半導体材料としても、多結晶シリコ
ンもしくは部分的に非晶質を含む微結晶シリコンまたは
シリコンカーバイドやシリコンゲルマニウムなどの合金
材料を用いることができる。
電型層が形成される。導電型決定不純物原子としては、
一導電型層に関連して説明したのと同様のものが用いら
れる。逆導電型層の半導体材料としても、多結晶シリコ
ンもしくは部分的に非晶質を含む微結晶シリコンまたは
シリコンカーバイドやシリコンゲルマニウムなどの合金
材料を用いることができる。
【００２０】本発明においては、以上のようにプラズマ
ＣＶＤ法により５５０℃以下の温度で結晶質シリコン系
薄膜光電変換ユニットを形成した後、０．２〜１．０Ｍ
Ｐａ、好ましくは０．２〜０．５ＭＰａの圧力の水蒸気
雰囲気中において１００〜３００℃、好ましくは１５０
〜２５０℃の温度で熱処理（高圧水蒸気アニール）を行
う。
ＣＶＤ法により５５０℃以下の温度で結晶質シリコン系
薄膜光電変換ユニットを形成した後、０．２〜１．０Ｍ
Ｐａ、好ましくは０．２〜０．５ＭＰａの圧力の水蒸気
雰囲気中において１００〜３００℃、好ましくは１５０
〜２５０℃の温度で熱処理（高圧水蒸気アニール）を行
う。
【００２１】この熱処理により、結晶質シリコン膜中の
ダングリングボンドが水蒸気と反応して、結晶質シリコ
ン膜の結晶粒界や粒内欠陥が水素原子で終端される。こ
のため、結晶質シリコン膜中の水素含有量が増加する。
また、０．２〜１．０ＭＰａの高圧下で熱処理を行うた
め、結晶質シリコン膜の表面付近だけでなく、結晶質シ
リコン膜の内部までパッシベーションを施すことができ
る。この結果、高圧水蒸気アニールを行う前と比べて、
結晶質シリコン膜の電気的物性（キャリヤの拡散長、寿
命、移動度など）が増大し、ひいては製造される光電変
換装置の特性が改善される。
ダングリングボンドが水蒸気と反応して、結晶質シリコ
ン膜の結晶粒界や粒内欠陥が水素原子で終端される。こ
のため、結晶質シリコン膜中の水素含有量が増加する。
また、０．２〜１．０ＭＰａの高圧下で熱処理を行うた
め、結晶質シリコン膜の表面付近だけでなく、結晶質シ
リコン膜の内部までパッシベーションを施すことができ
る。この結果、高圧水蒸気アニールを行う前と比べて、
結晶質シリコン膜の電気的物性（キャリヤの拡散長、寿
命、移動度など）が増大し、ひいては製造される光電変
換装置の特性が改善される。
【００２２】上述した（１）の構造においては、光電変
換ユニット上に透明電極が形成される。この透明電極
は、ＩＴＯ、ＳｎＯ2およびＺｎＯからなる群より選択
される１以上の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）で形成され
る。さらに、この透明電極上に櫛型金属電極（グリッド
電極）が形成される。この櫛型金属電極は、Ａｌ、Ａ
ｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰｔからなる群より選択される金
属またはこれらの合金で形成される。
換ユニット上に透明電極が形成される。この透明電極
は、ＩＴＯ、ＳｎＯ2およびＺｎＯからなる群より選択
される１以上の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）で形成され
る。さらに、この透明電極上に櫛型金属電極（グリッド
電極）が形成される。この櫛型金属電極は、Ａｌ、Ａ
ｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰｔからなる群より選択される金
属またはこれらの合金で形成される。
【００２３】上述した（２）の構造においては、光電変
換ユニット上に裏面透明導電膜と裏面金属電極とを含む
裏面電極が形成される。裏面透明導電膜は、光電変換ユ
ニットと裏面金属電極との付着性を高め、裏面金属電極
の反射効率を高め、光電変換ユニットを化学変化から防
止する機能を有する。裏面透明導電膜は、ＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ2、ＺｎＯなどの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）から選
択される少なくとも１種で形成することが好ましく、Ｚ
ｎＯを主成分とする膜が特に好ましい。光電変換ユニッ
トに隣接する裏面透明導電膜の平均結晶粒径は１００ｎ
ｍ以上であることが好ましい。また、裏面透明導電膜の
膜厚は１０ｎｍ〜１μｍであることが好ましく、さらに
５０ｎｍ〜１μｍであることが好ましく、比抵抗は１．
５×１０ -3Ωｃｍ以下であることが好ましい。
換ユニット上に裏面透明導電膜と裏面金属電極とを含む
裏面電極が形成される。裏面透明導電膜は、光電変換ユ
ニットと裏面金属電極との付着性を高め、裏面金属電極
の反射効率を高め、光電変換ユニットを化学変化から防
止する機能を有する。裏面透明導電膜は、ＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ2、ＺｎＯなどの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）から選
択される少なくとも１種で形成することが好ましく、Ｚ
ｎＯを主成分とする膜が特に好ましい。光電変換ユニッ
トに隣接する裏面透明導電膜の平均結晶粒径は１００ｎ
ｍ以上であることが好ましい。また、裏面透明導電膜の
膜厚は１０ｎｍ〜１μｍであることが好ましく、さらに
５０ｎｍ〜１μｍであることが好ましく、比抵抗は１．
５×１０ -3Ωｃｍ以下であることが好ましい。
【００２４】次に、本発明のシリコン系薄膜光電変換装
置は、一導電型層、実質的に真性半導体からなる結晶質
シリコン系光電変換層および逆導電型層を含む結晶質シ
リコン系の光電変換ユニットに対して光の入射側に、一
導電型層、非晶質シリコン系光電変換層および逆導電型
層を含む非晶質シリコン系の前方光電変換ユニットを設
けたタンデム型でもよい。
置は、一導電型層、実質的に真性半導体からなる結晶質
シリコン系光電変換層および逆導電型層を含む結晶質シ
リコン系の光電変換ユニットに対して光の入射側に、一
導電型層、非晶質シリコン系光電変換層および逆導電型
層を含む非晶質シリコン系の前方光電変換ユニットを設
けたタンデム型でもよい。
【００２５】こうしたタンデム型シリコン系薄膜光電変
換装置でも、プラズマＣＶＤ法により５５０℃以下の温
度で結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットを形成した
後、０．２〜１．０ＭＰａの圧力の水蒸気雰囲気中にお
いて１００〜３００℃の温度で熱処理（高圧水蒸気アニ
ール）を行う。
換装置でも、プラズマＣＶＤ法により５５０℃以下の温
度で結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットを形成した
後、０．２〜１．０ＭＰａの圧力の水蒸気雰囲気中にお
いて１００〜３００℃の温度で熱処理（高圧水蒸気アニ
ール）を行う。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２７】実施例１ 図１に示すシリコン系薄膜光電変換装置を製造した。図
１において、ガラス基板１上には、光反射性金属薄膜を
含む裏面電極２、多結晶シリコン系薄膜光電変換ユニッ
ト３、透明電極４、および櫛形金属電極５が順次形成さ
れている。この光電変換装置に対しては、透明電極４側
から光ｈνが入射される。
１において、ガラス基板１上には、光反射性金属薄膜を
含む裏面電極２、多結晶シリコン系薄膜光電変換ユニッ
ト３、透明電極４、および櫛形金属電極５が順次形成さ
れている。この光電変換装置に対しては、透明電極４側
から光ｈνが入射される。
【００２８】まず、ガラス基板１上に光反射性金属薄膜
を含む裏面電極２を形成した。この裏面電極２上に、リ
ンドープのｎ型シリコン層、厚さ２．５μｍのノンドー
プの多結晶シリコン系薄膜光電変換層およびボロンドー
プのｐ型シリコン層を含む多結晶シリコン系薄膜光電変
換ユニット３を形成した。この際、まず光電変換ユニッ
ト３を構成する各層をプラズマＣＶＤ法により下地温度
３００℃で成膜した。次に、純水を加えた反応室に試料
を入れて２００℃に加熱し、０．３５ＭＰａの圧力下で
１時間にわたって水蒸気アニールを行った。その後、反
応室から試料を取り出し、透明電極４と櫛形金属電極５
を形成した。
を含む裏面電極２を形成した。この裏面電極２上に、リ
ンドープのｎ型シリコン層、厚さ２．５μｍのノンドー
プの多結晶シリコン系薄膜光電変換層およびボロンドー
プのｐ型シリコン層を含む多結晶シリコン系薄膜光電変
換ユニット３を形成した。この際、まず光電変換ユニッ
ト３を構成する各層をプラズマＣＶＤ法により下地温度
３００℃で成膜した。次に、純水を加えた反応室に試料
を入れて２００℃に加熱し、０．３５ＭＰａの圧力下で
１時間にわたって水蒸気アニールを行った。その後、反
応室から試料を取り出し、透明電極４と櫛形金属電極５
を形成した。
【００２９】二次イオン質量分析法から求めたシリコン
膜中の水素原子含有量は３．５原子％であった。また、
多結晶シリコン系薄膜光電変換ユニット３中でのキャリ
アの実効拡散長を測定したところ、３５μｍであった。
膜中の水素原子含有量は３．５原子％であった。また、
多結晶シリコン系薄膜光電変換ユニット３中でのキャリ
アの実効拡散長を測定したところ、３５μｍであった。
【００３０】得られた光電変換装置に、ＡＭ１．５の光
を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量で入射したときの光電変換
効率は１１．０％であった。
を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量で入射したときの光電変換
効率は１１．０％であった。
【００３１】比較例１ 実施例１と同一の条件で多結晶シリコン系薄膜光電変換
ユニットを形成した後、水蒸気アニールを行わずに図１
に示す構造の光電変換装置を製造した。
ユニットを形成した後、水蒸気アニールを行わずに図１
に示す構造の光電変換装置を製造した。
【００３２】二次イオン質量分析法から求めたシリコン
膜中の水素原子含有量は２．８原子％であった。また、
多結晶シリコン系薄膜光電変換ユニット３中でのキャリ
アの実効拡散長を測定したところ、１６μｍであった。
膜中の水素原子含有量は２．８原子％であった。また、
多結晶シリコン系薄膜光電変換ユニット３中でのキャリ
アの実効拡散長を測定したところ、１６μｍであった。
【００３３】得られた光電変換装置に、ＡＭ１．５の光
を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量で入射したときの光電変換
効率は８．８％であり、実施例１よりも低かった。
を１００ｍＷ／ｃｍ2の光量で入射したときの光電変換
効率は８．８％であり、実施例１よりも低かった。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法を用い
れば、結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットの電気的
物性を改善することにより、製造されるシリコン系薄膜
光電変換装置の特性を改善できる。
れば、結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットの電気的
物性を改善することにより、製造されるシリコン系薄膜
光電変換装置の特性を改善できる。
【図１】本発明に係る多結晶シリコン系薄膜光電変換装
置の断面図。
置の断面図。
１…ガラス基板 ２…裏面電極 ３…多結晶シリコン系薄膜光電変換ユニット ４…透明電極 ５…櫛形金属電極
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に、一導電型層、実質的に真性半
導体の結晶質シリコン系薄膜光電変換層および逆導電型
層を含む結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットと、こ
の光電変換ユニットの両面を挟む一対の電極とを有する
シリコン系薄膜光電変換装置を製造するにあたり、 プラズマＣＶＤ法により５５０℃以下の温度で結晶質シ
リコン系薄膜光電変換ユニットを形成した後、０．２〜
１．０ＭＰａの圧力の水蒸気雰囲気中において１００〜
３００℃の温度で熱処理することを特徴とするシリコン
系薄膜光電変換装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記プラズマＣＶＤ法により形成された
結晶質シリコン系薄膜光電変換ユニットの水素含有量が
１〜２０原子％であり、水蒸気雰囲気中における熱処理
により水素含有量を増加させることを特徴とする請求項
１記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11054541A JP2000252488A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11054541A JP2000252488A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252488A true JP2000252488A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12973546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11054541A Pending JP2000252488A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000252488A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004111551A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | シリコン光起電力素子及びその製造方法 |
| JP2006114576A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 多結晶シリコン太陽電池の製造方法 |
| CN102110740A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-06-29 | 上海交通大学 | 定向凝固多晶硅太阳电池的两次热处理方法 |
-
1999
- 1999-03-02 JP JP11054541A patent/JP2000252488A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004111551A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | シリコン光起電力素子及びその製造方法 |
| JP2006114576A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 多結晶シリコン太陽電池の製造方法 |
| CN102110740A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-06-29 | 上海交通大学 | 定向凝固多晶硅太阳电池的两次热处理方法 |
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