JP2001068709A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
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- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
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Abstract
あり、また耐熱性が悪いという問題があった。 【解決手段】 基板上に金属膜もしくはそのシリサイド
膜から成る裏電極、導電型の異なる複数の半導体層、お
よび表電極を順次積層して設けた薄膜太陽電池におい
て、前記裏電極の表面部にTiN膜を形成した。
Description
に薄膜多結晶Siなどを用いた薄膜太陽電池に関する。
裏電極、導電型の異なる複数の半導体層、および表電極
を順次積層して形成すると共に、この基板面とは反対の
半導体膜側から光入射させるサブストレート型の薄膜S
i太陽電池においては、基板上に金属膜から成る裏電極
を形成し、この電極上にSi層を順次積層して素子を形
成する。このとき、取出電極を形成するために、Si層
の下にある裏電極の一部を露出させる必要がある。
一部を混酸などの酸液を用いてエッチング除去して裏電
極を露出させる場合、裏電極である金属膜に耐酸性がな
い場合がほとんどであるため、実行することはできなか
った。例えば、14th−EPSEC(1997)p2
333に挙げられている素子構造では、基板上にAg
膜、Si膜が順次形成されているが、この構造では、A
g膜を残してSi層のみを酸液でエッチング除去するこ
とはできない。
に、Si層を予めマスク成膜して、裏電極の一部にSi
層が形成されないようにする必要などがあり、パターニ
ングの精度、あるいはパターン端部でのリークなどの問
題を抱えた素子プロセスとしなければならないという制
約があった。
のSi層の成膜を含めた素子プロセス温度についても、
金属膜から成る裏電極とSi層との反応を防止するため
に、極力低温としなければならず、この反応を考えなけ
れば素子特性が向上する高温の素子化プロセス条件が存
在しても、それを実際に実行することはできなかった。
例えば14th−EPSEC(1997)p2339に
は、基板上にAg膜、ZnO膜、Si膜を順次形成した
素子が開示されているが、この構造ではSi膜の結晶化
を促進させるなどの目的で、600℃程度の温度で熱処
理したい場合があっても、ZnO膜の耐熱性が低いた
め、拡散バリアとして機能させることはできない。
みてなされたものであり、裏電極を露出させるためのプ
ロセスが煩雑であり、また耐熱性が悪いという従来の問
題点を解消した薄膜太陽電池を提供することを目的とす
る。
に、本発明に係る薄膜太陽電池では、基板上に金属膜も
しくはそのシリサイド膜から成る裏電極、導電型の異な
る複数の半導体層、および表電極を順次積層して形成し
た薄膜太陽電池において、前記裏電極の表面部にTiN
膜を形成したことを特徴とする。
厚が20nm以下であることが望ましい。
がTi、Ni、W、Mo、Cu、Ag、またはAlのう
ちの1種または複数種から成ることが望ましい。
チングストッパーとして機能させることができるので、
素子化プロセスにおいて裏電極を残してSi層のみを酸
液エッチングすることが可能となる。また、TiN膜を
高耐熱性の拡散バリアとして機能させることができるの
で、素子化プロセスにおいて温度条件の自由度を高温方
向に広げることができる。
ないが、その膜厚を20nm程度以下に抑えれば、Ti
N膜の下部にある金属膜固有の反射率をほとんど損なう
ことがない。
て、薄膜多結晶Si太陽電池を例に図面に基づいて詳細
に説明する。図1は薄膜多結晶Si太陽電池を示す断面
図であり、1は基板、2aは裏電極、2bはTiN膜、
3〜5は半導体層、6は反射防止膜である。図1に示す
薄膜多結晶Si太陽電池は、基板1上に裏電極2a、T
iN膜2b、半導体層3〜5、反射防止膜6を順次積層
して構成されている。
はTi、Ni、W、Mo、Cu、Ag、またはAlのう
ちの1種または複数種からなる金属膜、あるいはそのシ
リサイド膜などから成る。半導体層3〜6は、p+ 〜p
++型の非単結晶Si下地層3、p型もしくはi型の多結
晶もしくは微結晶Si光活性層4、およびn型の非単結
晶Si層5などで構成される。また、図1中の7は反射
防止膜6の上面に形成された表電極であり、8は裏電極
2b上に形成された裏取出電極である。
にあたっては、まず、ガラス基板1上に裏電極2aを電
子ビーム蒸着法、スパッタリング法などの真空成膜法に
よりシート抵抗が1Ω/□程度以下となるように適当な
膜厚に堆積し、これに連続してスパッタリング法、イオ
ンプレーティング法などの真空成膜法によりTiN膜2
bを20nm以下の膜厚で成膜する。
この上に反応性スパッタリング法によりAr/N2 流量
比を1:9程度にしてTiN膜を13nm成膜するとシ
ート抵抗1Ω/□以下が実現される。なお、前記Ti膜
は以下の工程で問題ない限り、Ni、W、Mo、Cu、
Ag、またはAlのうちの1種または複数種から成る他
の金属に置き換えてもよい。図2に裏電極構造と反射率
特性の関係を示す。
toms/cm3 程度の高濃度にドープされたp型の非
単結晶Si下地層3を形成する。具体的には、プラズマ
CVD法、スパッタリング法などの薄膜形成技術で膜厚
2μm以下で形成する。この後、結晶化促進およびドー
パント活性化率向上をはかるために、600℃程度の熱
処理を行ってもよい。この場合、前記TiN膜2bが高
耐熱性の拡散バリアとして機能するために、600℃程
度の比較的高温プロセスであっても、裏電極金属膜2b
とSi下地層3との反応を防止することができる。
一導電型(すなわちp型)もしくはi型のSi光活性層
4となる多結晶あるいは微結晶Si層を、CVD法など
で厚さ1μm〜30μm程度に形成する。
は反対の導電型(すなわちn型)の非晶質、多結晶もし
くは微結晶を含む非単結晶Si層5をプラズマCVD法
やスパッタリング法などの真空成膜法で厚さ1μm以下
に形成する。
5とで形成されるpn接合の品質によっては、Si光活
性層4と非単結晶Si層5の間に、真性型(i型)の非
単結晶Si層(不図示)を介在させてもよい。特に同層
を水素化アモルファスSiで形成する場合は、その膜厚
を2〜40nm程度にするとよい。
で素子表面に結晶Siの結晶方位に依存しない微細かつ
ランダムな凹凸形状を形成し、光利用効率を高めて素子
変換効率を向上させる場合は、pn接合を形成する前
に、Si光活性層4に対してRIE法による処理を行
い、その後非単結晶Si層5を形成する。このRIE処
理により、少なくとも発電に寄与する光波長400nm
〜1000nmの範囲で、ベアSi表面の反射率を10
%以下にすることが可能である。
の真空成膜法を用いて、非単結晶Si層5上にITOや
SnO2 などの導電性、あるいは窒化Si膜や酸化Si
膜などの絶縁性の反射防止膜6を60〜100nm程度
の膜厚で成膜する。
技術、さらにメッキ技術などを用いて反射防止膜6上に
表電極7を形成する。なお、絶縁性の反射防止膜を非単
結晶Si層5上に成膜した場合は、バッファードフッ酸
などの適当な薬液によるエッチング技術によって表電極
7を形成する領域について絶縁性反射防止膜を除去して
非単結晶Si層5を露出させ、ここに表電極7を接触さ
せるように形成すればよい。
b上に真空成膜技術、プリントおよび焼成技術、さらに
メッキ技術などを用いて形成することができる。このと
き、裏電極2bを露出させるためには、TiN膜2bを
エッチングストッパー層として機能させることができ、
Si層の不要な部分のみを混酸などの酸液でエッチング
除去すれば裏電極2bを容易に露出させることができ
る。
の異なる複数の半導体層が形成される裏電極の表面部に
TiN膜を形成したことから、TiN膜をエッチングス
トッパーとして機能させることができ、素子化プロセス
において裏電極金属膜を残してSi層のみを酸液エッチ
ングすることが可能となる。これによって、Si膜のパ
ターニングをマスク成膜時に比べて高精度かつ簡便に行
うことができるようになり、また、パターン端部でのリ
ーク電流が大幅に抑制できるので、製造コスト低減と製
造歩留まり向上を実現することができる。
して機能させることができるので、素子化プロセスにお
いて温度条件の自由度が高温方向に広がり、素子特性の
より一層の向上が可能となる。
れば、裏電極の反射特性をほとんど低減することなく、
前記プロセス上の利点を利用することができる。
断面図である。
性を示す図である。
膜、3〜5‥‥‥半導体層、6‥‥‥反射防止膜、7‥
‥‥表電極、8‥‥‥裏取出電極
Claims (3)
- 【請求項1】 基板上に金属膜もしくはそのシリサイド
膜から成る裏電極、導電型の異なる複数の半導体層、お
よび表電極を順次積層して形成した薄膜太陽電池におい
て、前記裏電極の表面部にTiN膜を形成したことを特
徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項2】 前記TiN膜の膜厚が20nm以下であ
ることを特徴とする請求項1に記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項3】 前記金属膜がTi、Ni、W、Mo、C
u、Ag、またはAlのうちの1種または複数種から成
ることを特徴とする請求項1に記載の薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24403599A JP2001068709A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24403599A JP2001068709A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 薄膜太陽電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001068709A true JP2001068709A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17112751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24403599A Pending JP2001068709A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001068709A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009060808A1 (en) * | 2007-11-09 | 2009-05-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
JP2010103510A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-05-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置及びその作製方法 |
JP2010283337A (ja) * | 2009-05-02 | 2010-12-16 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
US8994009B2 (en) | 2011-09-07 | 2015-03-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
US9029184B2 (en) | 2008-03-28 | 2015-05-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
-
1999
- 1999-08-30 JP JP24403599A patent/JP2001068709A/ja active Pending
Cited By (7)
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US8394655B2 (en) | 2007-11-09 | 2013-03-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same |
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US9112067B2 (en) | 2009-05-02 | 2015-08-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US8994009B2 (en) | 2011-09-07 | 2015-03-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
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