JP2001156311A - 薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
薄膜太陽電池およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドープ層の結晶化率が真性層の結晶化率以上
である適切な接合界面構造を得る。 【解決手段】 透明導電膜１２を備えたガラス基板１１
における透明導電膜１２上に、プラズマ励起周波数とし
て８１.３６ＭＨzを用いたプラズマＣＶＤ法によって、
ｎ型多結晶シリコン薄膜層１３,真性型多結晶シリコン
薄膜層１４,ｐ型多結晶シリコン薄膜層１５を形成して
光電変換層とする。こうして、光入射側に在るｎドープ
層の結晶化率が真性層の結晶化率以上になるようにｎ型
多結晶シリコン薄膜層１３および真性型多結晶シリコン
薄膜層１４を形成して、ｎ層と真性層との適切な接合界
面構造を有する薄膜太陽電池を得る。
である適切な接合界面構造を得る。 【解決手段】 透明導電膜１２を備えたガラス基板１１
における透明導電膜１２上に、プラズマ励起周波数とし
て８１.３６ＭＨzを用いたプラズマＣＶＤ法によって、
ｎ型多結晶シリコン薄膜層１３,真性型多結晶シリコン
薄膜層１４,ｐ型多結晶シリコン薄膜層１５を形成して
光電変換層とする。こうして、光入射側に在るｎドープ
層の結晶化率が真性層の結晶化率以上になるようにｎ型
多結晶シリコン薄膜層１３および真性型多結晶シリコン
薄膜層１４を形成して、ｎ層と真性層との適切な接合界
面構造を有する薄膜太陽電池を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光電変換効率が
良好な薄膜太陽電池及びその製造方法に関する。
良好な薄膜太陽電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】将来の需給が懸念され、然も地球温暖化
現象の原因となる二酸化炭素排出の問題がある石油等の
化石燃料の代替エネルギー源として、太陽電池が注目さ
れている。太陽電池は光エネルギーを電力に変換する光
電変換層にｐｎ接合を用いており、このｐｎ接合を構成
する半導体として一般的にはシリコンが最もよく用いら
れている。光電変換効率の点からは単結晶シリコンを用
いることが好ましいのであるが、原料供給や大面積化や
低コスト化等の問題が有る。
現象の原因となる二酸化炭素排出の問題がある石油等の
化石燃料の代替エネルギー源として、太陽電池が注目さ
れている。太陽電池は光エネルギーを電力に変換する光
電変換層にｐｎ接合を用いており、このｐｎ接合を構成
する半導体として一般的にはシリコンが最もよく用いら
れている。光電変換効率の点からは単結晶シリコンを用
いることが好ましいのであるが、原料供給や大面積化や
低コスト化等の問題が有る。
【０００３】一方において、大面積化および低コスト化
を実現するのに有利な材料としてアモルファスシリコン
がある。そして、このアモルファスシリコンを光電変換
層とした薄膜太陽電池も実用化されてはいるが、その光
電変換効率は単結晶シリコン太陽電池と比較して劣る。
さらに、アモルファスシリコンには、光を照射するにつ
れて膜中の欠陥密度が増加するステブラー・ロンスキー
効果と呼ばれる現象が生じるため、アモルファスシリコ
ン太陽電池には光電変換効率の経時劣化という問題が付
きまとう。
を実現するのに有利な材料としてアモルファスシリコン
がある。そして、このアモルファスシリコンを光電変換
層とした薄膜太陽電池も実用化されてはいるが、その光
電変換効率は単結晶シリコン太陽電池と比較して劣る。
さらに、アモルファスシリコンには、光を照射するにつ
れて膜中の欠陥密度が増加するステブラー・ロンスキー
効果と呼ばれる現象が生じるため、アモルファスシリコ
ン太陽電池には光電変換効率の経時劣化という問題が付
きまとう。
【０００４】そこで、近年において、単結晶シリコン太
陽電池レベルの安定した高い光電変換効率と、アモルフ
ァスシリコン太陽電池レベルの大面積化,低コスト化を
兼ね備えた太陽電池を実現するために、多結晶シリコン
の光電変換層への使用が検討されている。特に、アモル
ファスシリコンの場合と同様の化学的気相成長法(ＣＶ
Ｄ)による薄膜形成技術を用いて薄膜多結晶シリコンを
形成した薄膜多結晶太陽電池が注目されている。
陽電池レベルの安定した高い光電変換効率と、アモルフ
ァスシリコン太陽電池レベルの大面積化,低コスト化を
兼ね備えた太陽電池を実現するために、多結晶シリコン
の光電変換層への使用が検討されている。特に、アモル
ファスシリコンの場合と同様の化学的気相成長法(ＣＶ
Ｄ)による薄膜形成技術を用いて薄膜多結晶シリコンを
形成した薄膜多結晶太陽電池が注目されている。
【０００５】ところが、この方法によって作製された薄
膜多結晶シリコン太陽電池の現在における光電変換効率
は、上記アモルファスシリコン太陽電池の光電変換効率
と比較して同等レベルでしかない。光電変換効率が低い
ことの要因は幾つか考えられるが、ドープ層と真性光電
変換層との界面における接合状態が適切に形成されてい
ないことが大きな要因の一つとしてある。
膜多結晶シリコン太陽電池の現在における光電変換効率
は、上記アモルファスシリコン太陽電池の光電変換効率
と比較して同等レベルでしかない。光電変換効率が低い
ことの要因は幾つか考えられるが、ドープ層と真性光電
変換層との界面における接合状態が適切に形成されてい
ないことが大きな要因の一つとしてある。
【０００６】上記アモルファスシリコン太陽電池の場合
は、特に光入射側となるｐ層と真性光電変換層との界面
状態が重要であり、解決方法として登録特許第２８４６
６３９号公報においては、ａ‐ＳiＣ(アモルファスシリ
コン・カーバイト)から成るｐ層とａ‐Ｓi(アモルファス
シリコン)から成る真性光電変換層との間にカーボン濃
度を徐々に変化させたｐ/ｉ界面層を設ける方法が開示
されている。また、特開平１１‐１３５８１４号公報に
おいては、ｐ層と接する厚さ数十nm程度の真性層の成膜
速度を、その後に成膜する真性層の成膜速度よりも遅く
する方法が開示されている。すなわち、これらの方法
は、ｐ層と真性層との間の接合状態を改善するための中
間層を設ける方法である。
は、特に光入射側となるｐ層と真性光電変換層との界面
状態が重要であり、解決方法として登録特許第２８４６
６３９号公報においては、ａ‐ＳiＣ(アモルファスシリ
コン・カーバイト)から成るｐ層とａ‐Ｓi(アモルファス
シリコン)から成る真性光電変換層との間にカーボン濃
度を徐々に変化させたｐ/ｉ界面層を設ける方法が開示
されている。また、特開平１１‐１３５８１４号公報に
おいては、ｐ層と接する厚さ数十nm程度の真性層の成膜
速度を、その後に成膜する真性層の成膜速度よりも遅く
する方法が開示されている。すなわち、これらの方法
は、ｐ層と真性層との間の接合状態を改善するための中
間層を設ける方法である。
【０００７】勿論、このような中間層を設ける方法を薄
膜多結晶シリコン太陽電池に適用しても光電変換効率の
向上に寄与する。例えば、特開平１１‐１３５８１８号
公報においては、ｐ型水素化微結晶シリコン層と真性水
素化微結晶シリコン層との間にプラズマＣＶＤ法によっ
て形成した微結晶バッファ層を設けた太陽電池が開示さ
れている。この微結晶バッファ層の存在によってｐ/ｉ
界面の損傷を低減することができ、開放電圧および形状
因子の値が向上して光電変換効率が０.９３％から１.６
８％へ向上している。
膜多結晶シリコン太陽電池に適用しても光電変換効率の
向上に寄与する。例えば、特開平１１‐１３５８１８号
公報においては、ｐ型水素化微結晶シリコン層と真性水
素化微結晶シリコン層との間にプラズマＣＶＤ法によっ
て形成した微結晶バッファ層を設けた太陽電池が開示さ
れている。この微結晶バッファ層の存在によってｐ/ｉ
界面の損傷を低減することができ、開放電圧および形状
因子の値が向上して光電変換効率が０.９３％から１.６
８％へ向上している。
【０００８】ところで、一般的に、プラズマＣＶＤ法の
ような気相成長法によって形成した多結晶シリコンの場
合は、完全に結晶成分のみで構成される薄膜が形成され
ずにアモルファス成分を含む混合相となる。そして、ア
モルファス成分中や結晶成分とアモルファス成分とが隣
接する部分においては、シリコン原子の結合状態が非常
に乱れたものとなっており、シリコン原子の未結合手、
所謂ダングリングボンドが多数存在している。このダン
グリングボンドは、禁制帯中に欠陥準位を形成して電気
特性を劣化させる。したがって、薄膜多結晶シリコン太
陽電池の場合には、結晶成分とアモルファス成分との存
在状態を十分に考慮した素子設計を行う必要がある。し
かしながら、上記特開平１１‐１３５８１８号公報に開
示されている方法は、先述したアモルファス太陽電池に
おける解決方法と同様の方法に過ぎず、結晶成分の存在
が十分に考慮されたものであるとは言えない。
ような気相成長法によって形成した多結晶シリコンの場
合は、完全に結晶成分のみで構成される薄膜が形成され
ずにアモルファス成分を含む混合相となる。そして、ア
モルファス成分中や結晶成分とアモルファス成分とが隣
接する部分においては、シリコン原子の結合状態が非常
に乱れたものとなっており、シリコン原子の未結合手、
所謂ダングリングボンドが多数存在している。このダン
グリングボンドは、禁制帯中に欠陥準位を形成して電気
特性を劣化させる。したがって、薄膜多結晶シリコン太
陽電池の場合には、結晶成分とアモルファス成分との存
在状態を十分に考慮した素子設計を行う必要がある。し
かしながら、上記特開平１１‐１３５８１８号公報に開
示されている方法は、先述したアモルファス太陽電池に
おける解決方法と同様の方法に過ぎず、結晶成分の存在
が十分に考慮されたものであるとは言えない。
【０００９】現在までに公開されている結晶成分の存在
が考慮された太陽電池素子設計としては、特開平１１‐
８７７４２号公報および特開平１１‐１４５４９８号公
報に開示されているものがある。これらの公報に開示さ
れている方法の特徴は、結晶質を含む真性型光電変換層
の下地層として真性型非晶質シリコン層を設けたり、上
記下地層となる結晶質を含むドープ層の結晶化率を制御
したりすることによって真性型光電変換層の結晶核生成
密度を制御して、結晶化率が高く、結晶粒径が大きく、
強い結晶配向性を有する光電変換層を得ることにある。
そして、これらの方法によって作製された薄膜太陽電池
の構造上の特徴は、特開平１１‐８７７４２号公報に開
示されている方法の場合は、結晶質を含むドープ層と真
性型光電変換層との間に非晶質シリコン層が挿入される
点であり、特開平１１‐１４５４９８号公報に開示され
ている方法の場合は、光電変換層の下地層であるドープ
層の結晶化率が、真性光電変換層の結晶化率と同じか若
しくは小さいという点にある。
が考慮された太陽電池素子設計としては、特開平１１‐
８７７４２号公報および特開平１１‐１４５４９８号公
報に開示されているものがある。これらの公報に開示さ
れている方法の特徴は、結晶質を含む真性型光電変換層
の下地層として真性型非晶質シリコン層を設けたり、上
記下地層となる結晶質を含むドープ層の結晶化率を制御
したりすることによって真性型光電変換層の結晶核生成
密度を制御して、結晶化率が高く、結晶粒径が大きく、
強い結晶配向性を有する光電変換層を得ることにある。
そして、これらの方法によって作製された薄膜太陽電池
の構造上の特徴は、特開平１１‐８７７４２号公報に開
示されている方法の場合は、結晶質を含むドープ層と真
性型光電変換層との間に非晶質シリコン層が挿入される
点であり、特開平１１‐１４５４９８号公報に開示され
ている方法の場合は、光電変換層の下地層であるドープ
層の結晶化率が、真性光電変換層の結晶化率と同じか若
しくは小さいという点にある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１１‐８７７４２号公報および特開平１１‐１４５
４９８号公報に開示されている結晶成分の存在が考慮さ
れた太陽電池素子には、以下のような問題がある。
開平１１‐８７７４２号公報および特開平１１‐１４５
４９８号公報に開示されている結晶成分の存在が考慮さ
れた太陽電池素子には、以下のような問題がある。
【００１１】すなわち、上記従来の太陽電池素子の構造
は、太陽電池として適したものではないと考えられる。
問題は、ドープ層自体あるいはドープ層と真性光電変換
層との間に多量のアモルファス成分が存在することにあ
る。以下、これらの構造が有する問題について詳述す
る。
は、太陽電池として適したものではないと考えられる。
問題は、ドープ層自体あるいはドープ層と真性光電変換
層との間に多量のアモルファス成分が存在することにあ
る。以下、これらの構造が有する問題について詳述す
る。
【００１２】ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ
層を順次積層して構成されるｐｉｎ型薄膜多結晶シリコ
ン太陽電池においては、ｐ層とｉ層(真性層)あるいはｎ
層とｉ層との接合界面近傍に発生する内部電界によって
キャリア対(電子,正孔)の分離が行われるのであるが、
これらの接合界面近傍に多量のアモルファス成分が存在
すると、上述したように、アモルファス成分中や結晶成
分とアモルファス成分とが隣接する部分では、ダングリ
ングボンドが多数存在するために多量の欠陥準位が存在
することになり、内部電界が弱められる結果、開放電圧
が低下する。例えば、真性層からｎ層へのキャリアの流
れを考えると、接合界面近傍では電子が真性層からｎ層
へ流れ込む形となる。ところが、ドープ層自体あるいは
ドープ層と真性光電変換層との間に多量のアモルファス
成分が存在する構造の場合は、電子が流れる方向に直列
抵抗が増加する結果、形状因子が低下するのである。ｐ
層と真性層との接合界面においても同様の結果となるの
は言うまでもない。
層を順次積層して構成されるｐｉｎ型薄膜多結晶シリコ
ン太陽電池においては、ｐ層とｉ層(真性層)あるいはｎ
層とｉ層との接合界面近傍に発生する内部電界によって
キャリア対(電子,正孔)の分離が行われるのであるが、
これらの接合界面近傍に多量のアモルファス成分が存在
すると、上述したように、アモルファス成分中や結晶成
分とアモルファス成分とが隣接する部分では、ダングリ
ングボンドが多数存在するために多量の欠陥準位が存在
することになり、内部電界が弱められる結果、開放電圧
が低下する。例えば、真性層からｎ層へのキャリアの流
れを考えると、接合界面近傍では電子が真性層からｎ層
へ流れ込む形となる。ところが、ドープ層自体あるいは
ドープ層と真性光電変換層との間に多量のアモルファス
成分が存在する構造の場合は、電子が流れる方向に直列
抵抗が増加する結果、形状因子が低下するのである。ｐ
層と真性層との接合界面においても同様の結果となるの
は言うまでもない。
【００１３】また、アモルファス成分が短波長側に大き
な光吸収係数を有するという特性のために、ドープ層が
アモルファス成分を多量に含む場合には入射光の相当量
がドープ層内部で吸収されてしまい、光電変換に寄与し
ないという問題もある。
な光吸収係数を有するという特性のために、ドープ層が
アモルファス成分を多量に含む場合には入射光の相当量
がドープ層内部で吸収されてしまい、光電変換に寄与し
ないという問題もある。
【００１４】逆に言えば、上記ドープ層の結晶化率を、
真性層の結晶化率と同じ若しくは越えるように設計する
ことによって、接合界面近傍にアモルファス成分が多量
に存在することを回避できる上、ドープ層自体の結晶化
率が高まることでドープ層内部での光吸収も低減できる
ため、高い光電変換効率を有する薄膜太陽電池を作製で
きるのである。
真性層の結晶化率と同じ若しくは越えるように設計する
ことによって、接合界面近傍にアモルファス成分が多量
に存在することを回避できる上、ドープ層自体の結晶化
率が高まることでドープ層内部での光吸収も低減できる
ため、高い光電変換効率を有する薄膜太陽電池を作製で
きるのである。
【００１５】ところで、ｐｉｎ型薄膜多結晶シリコン太
陽電池においては、電気導電率測定や光の透過・反射率
測定等の通常用いられる特性評価方法で得られた単膜の
特性値で決定された真性層およびドープ層を用いて太陽
電池を構成した場合、その太陽電池の特性は、上記単膜
の特性値から期待される値よりも悪いことが多い。これ
は、プラズマＣＶＤ法のような気相成長法によって形成
した多結晶シリコン薄膜は、厚み方向に不均一な微視構
造を持つ場合が多いことに起因している。すなわち、ｐ
ｉｎ型薄膜多結晶シリコン太陽電池においては、光電変
換に寄与しないドープ層における光吸収を低減するこ
と、および、太陽電池の直列抵抗成分を低減することの
目的から、ドープ層の厚さは通常数十nm以内になるよう
に形成される。ところが、一般的には、真性層やドープ
層の形成条件は数百nm〜数千nm程度の厚さを有する各々
の単膜特性を評価することで決定される。数百nm〜数千
nm程度という膜厚は、種々の光学的手法あるいは電気的
手法による特性評価装置における測定値の信頼性を確保
するために必要な膜厚ではあるが、こうして得られる特
性値は数百nm〜数千nm程度の膜厚全体に亘って平均化さ
れた情報でしかない。そのために、膜厚方向に不均一な
微視構造を有するドープ層と真性層との接合界面の状態
を正確に予測することはできない。したがって、単膜特
性値に基づいて作成した場合には、単膜特性から期待さ
れる程の太陽電池特性は得られないのである。したがっ
て、ドープ層および真性層の膜厚方向における微視構造
の変化を正しく把握できる評価方法を用いることで、ド
ープ層と真性層との接合界面構造を最適なものに設計す
ることが重要なのである。
陽電池においては、電気導電率測定や光の透過・反射率
測定等の通常用いられる特性評価方法で得られた単膜の
特性値で決定された真性層およびドープ層を用いて太陽
電池を構成した場合、その太陽電池の特性は、上記単膜
の特性値から期待される値よりも悪いことが多い。これ
は、プラズマＣＶＤ法のような気相成長法によって形成
した多結晶シリコン薄膜は、厚み方向に不均一な微視構
造を持つ場合が多いことに起因している。すなわち、ｐ
ｉｎ型薄膜多結晶シリコン太陽電池においては、光電変
換に寄与しないドープ層における光吸収を低減するこ
と、および、太陽電池の直列抵抗成分を低減することの
目的から、ドープ層の厚さは通常数十nm以内になるよう
に形成される。ところが、一般的には、真性層やドープ
層の形成条件は数百nm〜数千nm程度の厚さを有する各々
の単膜特性を評価することで決定される。数百nm〜数千
nm程度という膜厚は、種々の光学的手法あるいは電気的
手法による特性評価装置における測定値の信頼性を確保
するために必要な膜厚ではあるが、こうして得られる特
性値は数百nm〜数千nm程度の膜厚全体に亘って平均化さ
れた情報でしかない。そのために、膜厚方向に不均一な
微視構造を有するドープ層と真性層との接合界面の状態
を正確に予測することはできない。したがって、単膜特
性値に基づいて作成した場合には、単膜特性から期待さ
れる程の太陽電池特性は得られないのである。したがっ
て、ドープ層および真性層の膜厚方向における微視構造
の変化を正しく把握できる評価方法を用いることで、ド
ープ層と真性層との接合界面構造を最適なものに設計す
ることが重要なのである。
【００１６】そこで、この発明の目的は、ドープ層の結
晶化率が真性層の結晶化率以上である適切な接合界面構
造を有する薄膜太陽電池およびその製造方法を提供する
ことにある。
晶化率が真性層の結晶化率以上である適切な接合界面構
造を有する薄膜太陽電池およびその製造方法を提供する
ことにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明の薄膜太陽電池は、ｐ型ドープ層,真性
光電変換層,ｎ型ドープ層若しくはｎ型ドープ層,真性光
電変換層,ｐ型ドープ層の順に上記各薄膜層が積層され
て構成されており,少なくとも１番目に形成されたドー
プ層と２番目に形成された真性光電変換層とは結晶成分
を含むシリコン薄膜である薄膜太陽電池において、上記
１番目に形成されたドープ層の結晶化率は,上記２番目
に形成された真性光電変換層の結晶化率以上であること
を特徴としている。
め、第１の発明の薄膜太陽電池は、ｐ型ドープ層,真性
光電変換層,ｎ型ドープ層若しくはｎ型ドープ層,真性光
電変換層,ｐ型ドープ層の順に上記各薄膜層が積層され
て構成されており,少なくとも１番目に形成されたドー
プ層と２番目に形成された真性光電変換層とは結晶成分
を含むシリコン薄膜である薄膜太陽電池において、上記
１番目に形成されたドープ層の結晶化率は,上記２番目
に形成された真性光電変換層の結晶化率以上であること
を特徴としている。
【００１８】上記構成によれば、１番目に形成されたド
ープ層の結晶化率は、２番目に形成された真性光電変換
層の結晶化率以上になっている。したがって、上記２番
目に形成された真性光電変換層から上記１番目に形成さ
れたドープ層に向う方向にアモルファスシリコン成分が
増加することがなく、ドープ層と真性層との接合界面構
造が適正化されて高い光電変換効率が得られる。
ープ層の結晶化率は、２番目に形成された真性光電変換
層の結晶化率以上になっている。したがって、上記２番
目に形成された真性光電変換層から上記１番目に形成さ
れたドープ層に向う方向にアモルファスシリコン成分が
増加することがなく、ドープ層と真性層との接合界面構
造が適正化されて高い光電変換効率が得られる。
【００１９】ここで、上記「結晶成分を含むシリコン薄
膜」とは、後に詳述する斜め研磨ラマン散乱分光法によ
る評価の結果、結晶シリコンに対応する約５２０cm-1の
スペクトルの存在が確認されたシリコン薄膜のことであ
る。
膜」とは、後に詳述する斜め研磨ラマン散乱分光法によ
る評価の結果、結晶シリコンに対応する約５２０cm-1の
スペクトルの存在が確認されたシリコン薄膜のことであ
る。
【００２０】また、上記第１の発明の薄膜太陽電池は、
上記１番目に形成されたドープ層を,透明導電膜が積層
されている透光性基板上に形成し、上記１番目に形成さ
れたドープ層側から光を入射する構造にすることが望ま
しい。
上記１番目に形成されたドープ層を,透明導電膜が積層
されている透光性基板上に形成し、上記１番目に形成さ
れたドープ層側から光を入射する構造にすることが望ま
しい。
【００２１】上記構成によれば、上記結晶化率が高くて
上記ステブラー・ロンスキー効果のために光電変換効率
の経時劣化を引き起こすアモルファスシリコンの少ない
１番目に形成されたドープ層側から光が入射されること
によって、高い光電変換効率が得られる。
上記ステブラー・ロンスキー効果のために光電変換効率
の経時劣化を引き起こすアモルファスシリコンの少ない
１番目に形成されたドープ層側から光が入射されること
によって、高い光電変換効率が得られる。
【００２２】また、第２の発明の薄膜太陽電池は、ｐ型
ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若しくはｎ型ド
ープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に上記各薄膜
層が積層されて構成されており,少なくとも２番目に形
成された真性光電変換層と３番目に形成されたドープ層
とは結晶成分を含むシリコン薄膜である薄膜太陽電池に
おいて、上記３番目に形成されたドープ層の結晶化率
は,上記２番目に形成された真性光電変換層の結晶化率
以上であることを特徴としている。
ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若しくはｎ型ド
ープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に上記各薄膜
層が積層されて構成されており,少なくとも２番目に形
成された真性光電変換層と３番目に形成されたドープ層
とは結晶成分を含むシリコン薄膜である薄膜太陽電池に
おいて、上記３番目に形成されたドープ層の結晶化率
は,上記２番目に形成された真性光電変換層の結晶化率
以上であることを特徴としている。
【００２３】上記構成によれば、３番目に形成されたド
ープ層の結晶化率は、２番目に形成された真性光電変換
層の結晶化率以上になっている。したがって、上記２番
目に形成された真性光電変換層から上記３番目に形成さ
れたドープ層に向う方向にアモルファスシリコン成分が
増加することがなく、ドープ層と真性層との接合界面構
造が適正化されて高い光電変換効率が得られる。
ープ層の結晶化率は、２番目に形成された真性光電変換
層の結晶化率以上になっている。したがって、上記２番
目に形成された真性光電変換層から上記３番目に形成さ
れたドープ層に向う方向にアモルファスシリコン成分が
増加することがなく、ドープ層と真性層との接合界面構
造が適正化されて高い光電変換効率が得られる。
【００２４】また、上記第２の発明の薄膜太陽電池は、
上記３番目に形成されたドープ層側から光を入射する構
造にすることが望ましい。
上記３番目に形成されたドープ層側から光を入射する構
造にすることが望ましい。
【００２５】上記構成によれば、上記結晶化率が高くて
光電変換効率の経時劣化を引き起こすアモルファスシリ
コンの少ない３番目に形成されたドープ層側から光が入
射されることによって、高い光電変換効率が得られる。
光電変換効率の経時劣化を引き起こすアモルファスシリ
コンの少ない３番目に形成されたドープ層側から光が入
射されることによって、高い光電変換効率が得られる。
【００２６】また、第３の発明の薄膜太陽電池の製造方
法は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若し
くはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に
上記各薄膜層が積層されて構成されており,少なくとも
１番目に形成されたドープ層と２番目に形成された真性
光電変換層とは結晶成分を含むシリコン薄膜である薄膜
太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造方法であって、
１３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって上記１番目のドープ層を形成するこ
とを特徴としている。
法は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若し
くはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に
上記各薄膜層が積層されて構成されており,少なくとも
１番目に形成されたドープ層と２番目に形成された真性
光電変換層とは結晶成分を含むシリコン薄膜である薄膜
太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造方法であって、
１３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって上記１番目のドープ層を形成するこ
とを特徴としている。
【００２７】上記構成によれば、１３.５６ＭＨzを越え
るＶＨＦ周波数帯を用いたプラズマＣＶＤ法によって形
成された１番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形成
された真性光電変換層の結晶化率以上となる。したがっ
て、上記２番目に形成された真性光電変換層から上記１
番目に形成されたドープ層に向う方向にアモルファスシ
リコン成分が増加することがなく、ドープ層と真性層と
の接合界面構造が適正化されて高い光電変換効率を呈す
る薄膜太陽電池が作成される。
るＶＨＦ周波数帯を用いたプラズマＣＶＤ法によって形
成された１番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形成
された真性光電変換層の結晶化率以上となる。したがっ
て、上記２番目に形成された真性光電変換層から上記１
番目に形成されたドープ層に向う方向にアモルファスシ
リコン成分が増加することがなく、ドープ層と真性層と
の接合界面構造が適正化されて高い光電変換効率を呈す
る薄膜太陽電池が作成される。
【００２８】また、第４の発明の薄膜太陽電池は、上記
第３の発明の薄膜太陽電池の製造方法によって製造され
たことを特徴としている。
第３の発明の薄膜太陽電池の製造方法によって製造され
たことを特徴としている。
【００２９】上記構成によれば、１３.５６ＭＨzを越え
るＶＨＦ周波数帯を用いたプラズマＣＶＤ法によって形
成された１番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形成
された真性光電変換層の結晶化率以上である。したがっ
て、ドープ層と真性層との接合界面構造が適正化されて
高い光電変換効率が得られる。
るＶＨＦ周波数帯を用いたプラズマＣＶＤ法によって形
成された１番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形成
された真性光電変換層の結晶化率以上である。したがっ
て、ドープ層と真性層との接合界面構造が適正化されて
高い光電変換効率が得られる。
【００３０】また、第５の発明の薄膜太陽電池の製造方
法は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若し
くはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に
上記各薄膜層が積層されて構成されており,少なくとも
２番目に形成された真性光電変換層と３番目に形成され
たドープ層とは結晶成分を含むシリコン薄膜である薄膜
太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造方法であって、
１３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって上記３番目のドープ層を形成するこ
とを特徴としている。
法は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若し
くはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に
上記各薄膜層が積層されて構成されており,少なくとも
２番目に形成された真性光電変換層と３番目に形成され
たドープ層とは結晶成分を含むシリコン薄膜である薄膜
太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造方法であって、
１３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって上記３番目のドープ層を形成するこ
とを特徴としている。
【００３１】上記構成によれば、１３.５６ＭＨzを越え
るＶＨＦ周波数帯を用いたプラズマＣＶＤ法によって形
成された３番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形成
された真性光電変換層の結晶化率以上となる。したがっ
て、上記２番目に形成された真性光電変換層から上記３
番目に形成されたドープ層に向う方向にアモルファスシ
リコン成分が増加することがなく、ドープ層と真性層と
の接合界面構造が適正化されて高い光電変換効率を呈す
る薄膜太陽電池が作成される。
るＶＨＦ周波数帯を用いたプラズマＣＶＤ法によって形
成された３番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形成
された真性光電変換層の結晶化率以上となる。したがっ
て、上記２番目に形成された真性光電変換層から上記３
番目に形成されたドープ層に向う方向にアモルファスシ
リコン成分が増加することがなく、ドープ層と真性層と
の接合界面構造が適正化されて高い光電変換効率を呈す
る薄膜太陽電池が作成される。
【００３２】また、第６の発明の薄膜太陽電池は、上記
第５の発明の薄膜太陽電池の製造方法によって製造され
たことを特徴としている。
第５の発明の薄膜太陽電池の製造方法によって製造され
たことを特徴としている。
【００３３】上記構成によれば、１３.５６ＭＨzを越え
るＶＨＦ周波数帯を用いたプラズマＣＶＤ法によって形
成された３番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形成
された真性光電変換層の結晶化率以上である。したがっ
て、ドープ層と真性層との接合界面構造が適正化されて
高い光電変換効率が得られる。
るＶＨＦ周波数帯を用いたプラズマＣＶＤ法によって形
成された３番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形成
された真性光電変換層の結晶化率以上である。したがっ
て、ドープ層と真性層との接合界面構造が適正化されて
高い光電変換効率が得られる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。上述したように、アモルファ
ス成分が存在しない適切な接合界面構造を有する薄膜太
陽電池を形成するためには、ドープ層および真性層の膜
厚方向における微視構造の変化を正しく把握できる評価
方法を確立しておくことが必要不可欠である。そこで、
先ず、本実施の形態における真性層とドープ層との夫々
の微視構造を形成初期段階から明らかにする評価方法に
ついて説明する。
態により詳細に説明する。上述したように、アモルファ
ス成分が存在しない適切な接合界面構造を有する薄膜太
陽電池を形成するためには、ドープ層および真性層の膜
厚方向における微視構造の変化を正しく把握できる評価
方法を確立しておくことが必要不可欠である。そこで、
先ず、本実施の形態における真性層とドープ層との夫々
の微視構造を形成初期段階から明らかにする評価方法に
ついて説明する。
【００３５】薄膜の微視構造を評価できる方法として代
表的なものに、透過型電子顕微鏡観察法がある。この透
過型電子顕微鏡観察法は、原子オーダーの分解能を有し
て、非常に微細な構造を明らかにすることに適した方法
ではある。しかしながら、試料作製時に生じるダメージ
に対する懸念があり、試料作製に非常に手間が掛るため
に、簡便な方法であるとは言えない。したがって、評価
結果をフィードバックして形成条件を最適化する作業を
速やかに行うためには、別の簡便な方法によって評価を
行う必要がある。
表的なものに、透過型電子顕微鏡観察法がある。この透
過型電子顕微鏡観察法は、原子オーダーの分解能を有し
て、非常に微細な構造を明らかにすることに適した方法
ではある。しかしながら、試料作製時に生じるダメージ
に対する懸念があり、試料作製に非常に手間が掛るため
に、簡便な方法であるとは言えない。したがって、評価
結果をフィードバックして形成条件を最適化する作業を
速やかに行うためには、別の簡便な方法によって評価を
行う必要がある。
【００３６】透過型電子顕微鏡観察法以外で、薄膜の微
視構造を評価できる方法としては、分光エリプソメトリ
ー法やラマン散乱分光法等の光学的方法がある。これら
の方法は、非破壊測定である、大気中で測定できる等の
利点があり、評価結果をフィードバックして形成条件を
最適化する作業を速やかに行う目的に適した方法である
といえる。しかしながら、光、特に可視光をプローブと
して用いるため、シリコンの場合では吸収深さが数百nm
まで達し、得られる情報は数百nmの深さ内で平均化され
たものでしかない。つまり、数十nm以内の薄膜形成初期
段階の微視組織を明らかにできる分解能を有してはおら
ず、目的を達し得ないのである。
視構造を評価できる方法としては、分光エリプソメトリ
ー法やラマン散乱分光法等の光学的方法がある。これら
の方法は、非破壊測定である、大気中で測定できる等の
利点があり、評価結果をフィードバックして形成条件を
最適化する作業を速やかに行う目的に適した方法である
といえる。しかしながら、光、特に可視光をプローブと
して用いるため、シリコンの場合では吸収深さが数百nm
まで達し、得られる情報は数百nmの深さ内で平均化され
たものでしかない。つまり、数十nm以内の薄膜形成初期
段階の微視組織を明らかにできる分解能を有してはおら
ず、目的を達し得ないのである。
【００３７】そこで、試料に簡単な加工を行い、微視構
造の簡便な評価方法であるラマン散乱分光法を用いるこ
とによって、膜厚方向における微視構造の連続的な変化
を捉えられるようにした。以下、この評価方法の概念に
ついて詳細に説明する。
造の簡便な評価方法であるラマン散乱分光法を用いるこ
とによって、膜厚方向における微視構造の連続的な変化
を捉えられるようにした。以下、この評価方法の概念に
ついて詳細に説明する。
【００３８】図１は、本実施の形態の薄膜太陽電池の製
造方法を実現するための微視構造評価法の説明図であ
る。この微視構造評価法においては、ガラス基板１上に
形成した多結晶シリコン薄膜２に対して、微小な角度α
を付けて機械研磨を行う。その際に、ガラス基板１と多
結晶シリコン薄膜２との両方を含むように斜面を形成す
る。その後、斜面の形状を表面粗さ計等での測定によっ
て明らかにすることで、微小な傾斜角αと基板/薄膜界
面(原点位置:ｘ＝０の点)を求める。その場合、傾斜角
αは、多結晶シリコン薄膜２における研磨加工を受けて
いない部分とガラス基板１とは平行であると仮定して求
める。また、上記原点位置は、多結晶シリコン薄膜２と
ガラス基板１との硬さの違いのために基板/薄膜界面の
位置で傾斜角に差異が明確に現れることから求められ
る。
造方法を実現するための微視構造評価法の説明図であ
る。この微視構造評価法においては、ガラス基板１上に
形成した多結晶シリコン薄膜２に対して、微小な角度α
を付けて機械研磨を行う。その際に、ガラス基板１と多
結晶シリコン薄膜２との両方を含むように斜面を形成す
る。その後、斜面の形状を表面粗さ計等での測定によっ
て明らかにすることで、微小な傾斜角αと基板/薄膜界
面(原点位置:ｘ＝０の点)を求める。その場合、傾斜角
αは、多結晶シリコン薄膜２における研磨加工を受けて
いない部分とガラス基板１とは平行であると仮定して求
める。また、上記原点位置は、多結晶シリコン薄膜２と
ガラス基板１との硬さの違いのために基板/薄膜界面の
位置で傾斜角に差異が明確に現れることから求められ
る。
【００３９】これらの値が求められると、測定位置ｘに
おける膜厚ｄは、ｄ＝ｘ×tanαによって求めることが
できる。そこで、測定位置ｘを勾配形成方向に逐次変更
しながらラマン散乱分光測定を行うことによって、連続
的な膜厚変化に対する微視構造に関する情報を得るので
ある。尚、以後、この微視構造評価法を「斜め研磨ラマ
ン散乱分光測定法」と称することにする。
おける膜厚ｄは、ｄ＝ｘ×tanαによって求めることが
できる。そこで、測定位置ｘを勾配形成方向に逐次変更
しながらラマン散乱分光測定を行うことによって、連続
的な膜厚変化に対する微視構造に関する情報を得るので
ある。尚、以後、この微視構造評価法を「斜め研磨ラマ
ン散乱分光測定法」と称することにする。
【００４０】上記斜め研磨ラマン散乱分光測定法は、今
回のような薄膜の膜厚方向における微視構造の変化を明
らかにする目的で実施された例がある。例えば、S.J.Ch
angらの技術論文(Journal of Applied Physics, 第64
巻、1988年)では、この手法を単結晶シリコンウェハ上
に形成したＧexＳi1-x膜の応力評価に用いている。
回のような薄膜の膜厚方向における微視構造の変化を明
らかにする目的で実施された例がある。例えば、S.J.Ch
angらの技術論文(Journal of Applied Physics, 第64
巻、1988年)では、この手法を単結晶シリコンウェハ上
に形成したＧexＳi1-x膜の応力評価に用いている。
【００４１】本実施の形態においては、上記微視構造に
ついては、結晶成分とアモルファス成分との比率、すな
わち結晶化率に着目する。そこで、結晶シリコンに対応
する約５２０cm-1のラマン散乱スペクトルピークの高さ
Ｉcとアモルファスシリコンに対応する約４８０cm-1の
ラマン散乱スペクトルピークの高さＩaとを、上記斜め
研磨ラマン散乱分光測定法によって求める。そして、結
晶シリコンピークの比率Ｉc/(Ｉc＋Ｉa)をもって、上記
結晶化率の評価指標として用いるのである。但し、Ｉc/
(Ｉc＋Ｉa)の値がそのまま結晶成分の体積分率を表して
いるものではなく、飽くまでも結晶化率の評価指標にす
ぎないことには注意を要する。
ついては、結晶成分とアモルファス成分との比率、すな
わち結晶化率に着目する。そこで、結晶シリコンに対応
する約５２０cm-1のラマン散乱スペクトルピークの高さ
Ｉcとアモルファスシリコンに対応する約４８０cm-1の
ラマン散乱スペクトルピークの高さＩaとを、上記斜め
研磨ラマン散乱分光測定法によって求める。そして、結
晶シリコンピークの比率Ｉc/(Ｉc＋Ｉa)をもって、上記
結晶化率の評価指標として用いるのである。但し、Ｉc/
(Ｉc＋Ｉa)の値がそのまま結晶成分の体積分率を表して
いるものではなく、飽くまでも結晶化率の評価指標にす
ぎないことには注意を要する。
【００４２】通常の平行平板電極型のプラズマＣＶＤ装
置を用いて、プラズマＣＶＤ法によってガラス基板上に
形成した厚さ約１μmの多結晶シリコン薄膜試料に対し
て斜め研磨ラマン散乱分光測定法によって異なる膜厚ｘ
での測定を行い、試料を研磨加工しない通常のラマン散
乱分光測定法による異なる膜厚を有する複数の多結晶シ
リコン薄膜試料の測定結果とを比較した。その結果を図
２に示す。斜め研磨ラマン散乱分光測定法によって求め
られた異なる膜厚での評価結果と、通常のラマン散乱分
光測定法による異なる膜厚の複数試料に対する評価結果
とは、良い一致を示している。このことは、上記斜め研
磨ラマン散乱分光測定法での測定を行う際の機械研磨に
よる試料ダメージは、測定結果に影響を及ぼさない程度
に小さいことを示しており、斜め研磨ラマン散乱分光測
定法が十分信頼に足ることを意味している。
置を用いて、プラズマＣＶＤ法によってガラス基板上に
形成した厚さ約１μmの多結晶シリコン薄膜試料に対し
て斜め研磨ラマン散乱分光測定法によって異なる膜厚ｘ
での測定を行い、試料を研磨加工しない通常のラマン散
乱分光測定法による異なる膜厚を有する複数の多結晶シ
リコン薄膜試料の測定結果とを比較した。その結果を図
２に示す。斜め研磨ラマン散乱分光測定法によって求め
られた異なる膜厚での評価結果と、通常のラマン散乱分
光測定法による異なる膜厚の複数試料に対する評価結果
とは、良い一致を示している。このことは、上記斜め研
磨ラマン散乱分光測定法での測定を行う際の機械研磨に
よる試料ダメージは、測定結果に影響を及ぼさない程度
に小さいことを示しており、斜め研磨ラマン散乱分光測
定法が十分信頼に足ることを意味している。
【００４３】次に、上記斜め研磨ラマン散乱分光測定法
を微視構造の評価方法として用いた場合における真性層
単層およびドープ層単層の微視構造について説明する。
を微視構造の評価方法として用いた場合における真性層
単層およびドープ層単層の微視構造について説明する。
【００４４】図３に、通常の平行平板電極型のプラズマ
ＣＶＤ装置によって、１３.５６ＭＨzおよび８１.３６
ＭＨzの異なるプラズマ励起周波数で形成した２つの真
性型の薄膜多結晶シリコンに対して、夫々斜め研磨ラマ
ン散乱分光測定法によって測定を行った結果を示す。
尚、この２つの試料は、周波数の効果を明らかにするた
め、周波数以外の製膜パラメータ(原料ガス流量,基板温
度,圧力,投入電力等)を同じにしている。
ＣＶＤ装置によって、１３.５６ＭＨzおよび８１.３６
ＭＨzの異なるプラズマ励起周波数で形成した２つの真
性型の薄膜多結晶シリコンに対して、夫々斜め研磨ラマ
ン散乱分光測定法によって測定を行った結果を示す。
尚、この２つの試料は、周波数の効果を明らかにするた
め、周波数以外の製膜パラメータ(原料ガス流量,基板温
度,圧力,投入電力等)を同じにしている。
【００４５】上記１３.５６ＭＨzで形成した薄膜多結晶
シリコンの場合は、膜形成開始から約４００Åまで結晶
成分の存在が見られず、その後膜厚が増加してもあまり
結晶成分の増加が見られない。これに対して、８１.３
６ＭＨzで形成した薄膜多結晶シリコンの場合は、膜形
成開始直後から結晶成分が発生しており、膜厚約３００
０Åで一定値に飽和する。しかも、その飽和値は、１
３.５６ＭＨzの場合の飽和値よりも大きい。このこと
は、工業用途で通常的に用いられる１３.５６ＭＨzを越
えるプラズマ周波数で薄膜多結晶シリコンを形成するこ
とで、結晶成分が十分多い、薄膜多結晶シリコン太陽電
池の光電変換層に適用するのに望ましい真性型の薄膜多
結晶シリコンを形成できることを意味している。
シリコンの場合は、膜形成開始から約４００Åまで結晶
成分の存在が見られず、その後膜厚が増加してもあまり
結晶成分の増加が見られない。これに対して、８１.３
６ＭＨzで形成した薄膜多結晶シリコンの場合は、膜形
成開始直後から結晶成分が発生しており、膜厚約３００
０Åで一定値に飽和する。しかも、その飽和値は、１
３.５６ＭＨzの場合の飽和値よりも大きい。このこと
は、工業用途で通常的に用いられる１３.５６ＭＨzを越
えるプラズマ周波数で薄膜多結晶シリコンを形成するこ
とで、結晶成分が十分多い、薄膜多結晶シリコン太陽電
池の光電変換層に適用するのに望ましい真性型の薄膜多
結晶シリコンを形成できることを意味している。
【００４６】図４に、通常の平行平板電極型のプラズマ
ＣＶＤ装置によって、ドーパントガスとしてＰＨ3を使
用し、１３.５６ＭＨzおよび８１.３６ＭＨzの異なるプ
ラズマ励起周波数で形成した２つのｎ型薄膜多結晶シリ
コンに対して、夫々上記斜め研磨ラマン散乱分光測定法
によって測定を行った結果を示す。尚、この２つの試料
は、周波数の効果を明らかにするため、周波数以外の製
膜パラメータ(原料ガス流量,基板温度,圧力,投入電力
等)を同じにしている。
ＣＶＤ装置によって、ドーパントガスとしてＰＨ3を使
用し、１３.５６ＭＨzおよび８１.３６ＭＨzの異なるプ
ラズマ励起周波数で形成した２つのｎ型薄膜多結晶シリ
コンに対して、夫々上記斜め研磨ラマン散乱分光測定法
によって測定を行った結果を示す。尚、この２つの試料
は、周波数の効果を明らかにするため、周波数以外の製
膜パラメータ(原料ガス流量,基板温度,圧力,投入電力
等)を同じにしている。
【００４７】上記１３.５６ＭＨzで形成したｎ型薄膜多
結晶シリコンの場合は、膜形成開始から約１００Åまで
結晶成分の存在が見られず、その後膜厚が増加するに連
れて結晶成分が増加していく。これに対して、８１.３
６ＭＨzで形成したｎ型薄膜多結晶シリコンの場合は、
膜形成開始直後から結晶成分が発生しており、膜厚約１
００Åで一定値に飽和する。しかも、その飽和値は、１
３.５６ＭＨzの場合の飽和値よりも大きい。このこと
は、ｎ層についても、工業用途で通常的に用いられる１
３.５６ＭＨzを越えるプラズマ励起周波数でｎ型薄膜多
結晶シリコンを形成することで、膜厚が１００Å程度と
非常に薄い状態から十分に結晶成分の多い、薄膜多結晶
シリコン太陽電池のドープ層として適用するのに望まし
いｎ型薄膜多結晶シリコン薄膜を形成できることを意味
している。
結晶シリコンの場合は、膜形成開始から約１００Åまで
結晶成分の存在が見られず、その後膜厚が増加するに連
れて結晶成分が増加していく。これに対して、８１.３
６ＭＨzで形成したｎ型薄膜多結晶シリコンの場合は、
膜形成開始直後から結晶成分が発生しており、膜厚約１
００Åで一定値に飽和する。しかも、その飽和値は、１
３.５６ＭＨzの場合の飽和値よりも大きい。このこと
は、ｎ層についても、工業用途で通常的に用いられる１
３.５６ＭＨzを越えるプラズマ励起周波数でｎ型薄膜多
結晶シリコンを形成することで、膜厚が１００Å程度と
非常に薄い状態から十分に結晶成分の多い、薄膜多結晶
シリコン太陽電池のドープ層として適用するのに望まし
いｎ型薄膜多結晶シリコン薄膜を形成できることを意味
している。
【００４８】また、上記ドーパントガスをＰＨ3からＢ2
Ｈ6に変えた場合には、上記プラズマ励起周波数の効果
がより大きく現れる。図５に、通常の平行平板電極型の
プラズマＣＶＤ装置によって、ドーパントガスとしてＢ
2Ｈ6を使用し、１３.５６ＭＨzおよび８１.３６ＭＨzの
異なるプラズマ励起周波数で形成した２つのｐ型薄膜多
結晶シリコンに対して、夫々斜め研磨ラマン散乱分光測
定法によって測定を行った結果を示す。尚、この２つの
試料は、周波数の効果を明らかにするため、周波数以外
の製膜パラメータ(原料ガス流量,基板温度,圧力,投入電
力等)を同じにしている。
Ｈ6に変えた場合には、上記プラズマ励起周波数の効果
がより大きく現れる。図５に、通常の平行平板電極型の
プラズマＣＶＤ装置によって、ドーパントガスとしてＢ
2Ｈ6を使用し、１３.５６ＭＨzおよび８１.３６ＭＨzの
異なるプラズマ励起周波数で形成した２つのｐ型薄膜多
結晶シリコンに対して、夫々斜め研磨ラマン散乱分光測
定法によって測定を行った結果を示す。尚、この２つの
試料は、周波数の効果を明らかにするため、周波数以外
の製膜パラメータ(原料ガス流量,基板温度,圧力,投入電
力等)を同じにしている。
【００４９】上記１３.５６ＭＨzで形成したｐ型薄膜多
結晶シリコンの場合には、膜形成開始から１００００Å
程度までの膜厚全体に亘って全く結晶成分の存在が見ら
れない。これに対して、８１.３６ＭＨzで形成したｐ型
薄膜多結晶シリコンの場合には、ｎ層の場合と同様に、
膜形成開始直後から結晶成分が発生しており、膜厚約１
００Åで一定値に飽和する。すなわち、ドープ層に関し
ては、ｎ型あるいはｐ型に制限されることなく何れの導
電型においても１３.５６ＭＨzを越えるプラズマ周波数
の効果を利用することができるのである。
結晶シリコンの場合には、膜形成開始から１００００Å
程度までの膜厚全体に亘って全く結晶成分の存在が見ら
れない。これに対して、８１.３６ＭＨzで形成したｐ型
薄膜多結晶シリコンの場合には、ｎ層の場合と同様に、
膜形成開始直後から結晶成分が発生しており、膜厚約１
００Åで一定値に飽和する。すなわち、ドープ層に関し
ては、ｎ型あるいはｐ型に制限されることなく何れの導
電型においても１３.５６ＭＨzを越えるプラズマ周波数
の効果を利用することができるのである。
【００５０】次に、上述のように１３.５６ＭＨzのプラ
ズマ励起周波数で形成されたシリコン薄膜を用いた薄膜
多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率について説明す
る。
ズマ励起周波数で形成されたシリコン薄膜を用いた薄膜
多結晶シリコン太陽電池の光電変換効率について説明す
る。
【００５１】実際の薄膜多結晶シリコン太陽電池の作製
においては、膜厚数百Åのドープ層とその上に形成した
真性層との接合界面構造が適切な構造になるように、夫
々の層の形成条件を決定することが重要である。そこ
で、本実施の形態においては、８１.３６ＭＨzのプラズ
マ励起周波数で形成されて結晶化率が飽和してバルク状
態の結晶化率がより高い真性型薄膜多結晶シリコンを真
性光電変換層とし、ドープ層の形成条件を変化させて作
製した太陽電池の光電変換効率の変化を調べた。
においては、膜厚数百Åのドープ層とその上に形成した
真性層との接合界面構造が適切な構造になるように、夫
々の層の形成条件を決定することが重要である。そこ
で、本実施の形態においては、８１.３６ＭＨzのプラズ
マ励起周波数で形成されて結晶化率が飽和してバルク状
態の結晶化率がより高い真性型薄膜多結晶シリコンを真
性光電変換層とし、ドープ層の形成条件を変化させて作
製した太陽電池の光電変換効率の変化を調べた。
【００５２】ここで、本実施の形態における薄膜太陽電
池の素子構造について、図６に従って説明する。透明導
電膜(ＳnＯ2膜)１２が積層された透明なガラス基板１１
における透明導電膜１２上に、プラズマＣＶＤ法によっ
てｎ型薄膜多結晶シリコン層１３,真性型薄膜多結晶シ
リコン層１４及びｐ型薄膜多結晶シリコン層１５を順次
形成する。尚、上記薄膜多結晶シリコン各層における製
膜パラメータのうち、プラズマ周波数および膜厚以外の
製膜パラメータは、上述した単層の微視構造評価を行う
際に形成した単層膜の製膜時と同じである。
池の素子構造について、図６に従って説明する。透明導
電膜(ＳnＯ2膜)１２が積層された透明なガラス基板１１
における透明導電膜１２上に、プラズマＣＶＤ法によっ
てｎ型薄膜多結晶シリコン層１３,真性型薄膜多結晶シ
リコン層１４及びｐ型薄膜多結晶シリコン層１５を順次
形成する。尚、上記薄膜多結晶シリコン各層における製
膜パラメータのうち、プラズマ周波数および膜厚以外の
製膜パラメータは、上述した単層の微視構造評価を行う
際に形成した単層膜の製膜時と同じである。
【００５３】上記真性型薄膜多結晶シリコン層１４は、
プラズマ励起周波数８１.３６ＭＨzで形成され、膜厚は
約１μmである。また、ｐ型薄膜多結晶シリコン層１５
は、プラズマ励起周波数８１.３６ＭＨzで形成され、膜
厚は約１００Åである。ｎ型薄膜多結晶シリコン層１３
のプラズマ励起周波数及び膜厚については後述する。
尚、本実施の形態においては透明導電膜としてＳnＯ2膜
を使用したが、これに制限されるものではなくＩＴＯ
(インジュウム錫酸化物)膜あるいはＺnＯ膜等を使用し
ても構わない。また、夫々を複数回積層した構造として
もよい。
プラズマ励起周波数８１.３６ＭＨzで形成され、膜厚は
約１μmである。また、ｐ型薄膜多結晶シリコン層１５
は、プラズマ励起周波数８１.３６ＭＨzで形成され、膜
厚は約１００Åである。ｎ型薄膜多結晶シリコン層１３
のプラズマ励起周波数及び膜厚については後述する。
尚、本実施の形態においては透明導電膜としてＳnＯ2膜
を使用したが、これに制限されるものではなくＩＴＯ
(インジュウム錫酸化物)膜あるいはＺnＯ膜等を使用し
ても構わない。また、夫々を複数回積層した構造として
もよい。
【００５４】次に、電子ビーム蒸着法によって裏面電極
１６としてＡgを約５０００Åの膜厚で形成して、太陽
電池素子を作製した。この太陽電池素子に対する光電変
換効率の測定は、ＡＭ１.５,１００mＷ/cm2の疑似太陽
光をガラス基板１１側から照射して行った。
１６としてＡgを約５０００Åの膜厚で形成して、太陽
電池素子を作製した。この太陽電池素子に対する光電変
換効率の測定は、ＡＭ１.５,１００mＷ/cm2の疑似太陽
光をガラス基板１１側から照射して行った。
【００５５】本実施の形態において、上記ｎ型薄膜多結
晶シリコン層１３は、 条件(１) プラズマ励起周波数８１.３６ＭＨz，膜厚２
００Å 条件(２) プラズマ励起周波数１３.５６ＭＨz，膜厚２
００Å の２通りの条件で作製した。斜め研磨ラマン散乱分光測
定法による真性層のバルク状態でのＩc/(Ｉc＋Ｉa)はお
よそ０.７５であるのに対して、条件(１)で形成した膜
厚２００Åのｎ層のＩc/(Ｉc＋Ｉa)はおよそ０.７５で
あり、上記真性層のバルク状態でのＩc/(Ｉc＋Ｉa)と略
同等であった。この場合、ｎ型薄膜多結晶シリコン層
(ｎ層)１３上に形成される真性型薄膜多結晶シリコン層
(真性層)１４は、形成開始時からＩc/(Ｉc＋Ｉa)が０.
７５の状態になっていることが分かった。すなわち、真
性層１４からｎ層１３へと向かう方向でアモルファス成
分が増加することのない、太陽電池として適切な接合界
面構造が形成されていると言える。
晶シリコン層１３は、 条件(１) プラズマ励起周波数８１.３６ＭＨz，膜厚２
００Å 条件(２) プラズマ励起周波数１３.５６ＭＨz，膜厚２
００Å の２通りの条件で作製した。斜め研磨ラマン散乱分光測
定法による真性層のバルク状態でのＩc/(Ｉc＋Ｉa)はお
よそ０.７５であるのに対して、条件(１)で形成した膜
厚２００Åのｎ層のＩc/(Ｉc＋Ｉa)はおよそ０.７５で
あり、上記真性層のバルク状態でのＩc/(Ｉc＋Ｉa)と略
同等であった。この場合、ｎ型薄膜多結晶シリコン層
(ｎ層)１３上に形成される真性型薄膜多結晶シリコン層
(真性層)１４は、形成開始時からＩc/(Ｉc＋Ｉa)が０.
７５の状態になっていることが分かった。すなわち、真
性層１４からｎ層１３へと向かう方向でアモルファス成
分が増加することのない、太陽電池として適切な接合界
面構造が形成されていると言える。
【００５６】一方、上記条件(２)で形成された膜厚２０
０Åのｎ層のＩc/(Ｉc＋Ｉa)はおよそ０.２５であり、
真性層のバルク状態でのＩc/(Ｉc＋Ｉa)より大幅に低
い。この場合、Ｉc/(Ｉc＋Ｉa)が０.２５(ｎ層)の状態
から真性膜の膜形成が開始し、真性層の膜厚が増加する
に伴ってＩc/(Ｉc＋Ｉa)は増加して行き、最終的にｎ層
と真性層との合計膜厚が約１０００Åに達するとＩc/
(Ｉc＋Ｉa)はバルク状態の０.７５となる。すなわち、
真性層からｎ層へ向かう方向でアモルファス成分が増加
することになり、太陽電池として適切ではない接合界面
構造が形成されるのである。
０Åのｎ層のＩc/(Ｉc＋Ｉa)はおよそ０.２５であり、
真性層のバルク状態でのＩc/(Ｉc＋Ｉa)より大幅に低
い。この場合、Ｉc/(Ｉc＋Ｉa)が０.２５(ｎ層)の状態
から真性膜の膜形成が開始し、真性層の膜厚が増加する
に伴ってＩc/(Ｉc＋Ｉa)は増加して行き、最終的にｎ層
と真性層との合計膜厚が約１０００Åに達するとＩc/
(Ｉc＋Ｉa)はバルク状態の０.７５となる。すなわち、
真性層からｎ層へ向かう方向でアモルファス成分が増加
することになり、太陽電池として適切ではない接合界面
構造が形成されるのである。
【００５７】上記条件(１)及び条件(２)によって作製し
た薄膜太陽電池の光電変換効率および開放電圧,短絡電
流,曲線因子の値を図７に示す。真性層およびｐ層の形
成条件は同一であるため、短絡電流の値は略同一であ
る。これに対して、条件(１)で作製した薄膜太陽電池の
開放電圧と曲線因子との値は、条件(２)で作製した薄膜
太陽電池のそれらの値よりも優れている。この実験事実
は、上記斜め研磨ラマン散乱分光測定法による薄膜多結
晶シリコンの微視組織評価に基づいて、ｎ層と真性層と
の接合界面構造が適切である薄膜太陽電池が作製できた
ことを示している。
た薄膜太陽電池の光電変換効率および開放電圧,短絡電
流,曲線因子の値を図７に示す。真性層およびｐ層の形
成条件は同一であるため、短絡電流の値は略同一であ
る。これに対して、条件(１)で作製した薄膜太陽電池の
開放電圧と曲線因子との値は、条件(２)で作製した薄膜
太陽電池のそれらの値よりも優れている。この実験事実
は、上記斜め研磨ラマン散乱分光測定法による薄膜多結
晶シリコンの微視組織評価に基づいて、ｎ層と真性層と
の接合界面構造が適切である薄膜太陽電池が作製できた
ことを示している。
【００５８】上述したように、本実施の形態において
は、透明導電膜１２を備えたガラス基板１１における透
明導電膜１２上に、プラズマ励起周波数として８１.３
６ＭＨzを用いたプラズマＣＶＤ法によって、ｎ型多結
晶シリコン薄膜層１３,真性型多結晶シリコン薄膜層１
４,ｐ型多結晶シリコン薄膜層１５を形成して光電変換
層とする。こうして、ｎ型多結晶シリコン薄膜層１３の
結晶化率が真性型多結晶シリコン薄膜層１４の結晶化率
以上になるようにｎ層と真性層とを形成する。
は、透明導電膜１２を備えたガラス基板１１における透
明導電膜１２上に、プラズマ励起周波数として８１.３
６ＭＨzを用いたプラズマＣＶＤ法によって、ｎ型多結
晶シリコン薄膜層１３,真性型多結晶シリコン薄膜層１
４,ｐ型多結晶シリコン薄膜層１５を形成して光電変換
層とする。こうして、ｎ型多結晶シリコン薄膜層１３の
結晶化率が真性型多結晶シリコン薄膜層１４の結晶化率
以上になるようにｎ層と真性層とを形成する。
【００５９】その場合における上記結晶化率の指標とし
て以下の値を用いる。すなわち、多結晶シリコン薄膜に
微小な角度αを付けて測定位置ｘを勾配形成方向に逐次
変更しながらラマン散乱分光測定を行う「斜め研磨ラマ
ン散乱分光測定法」によって、結晶シリコンに対応する
約５２０cm-1のラマン散乱スペクトルピークの高さＩc
とアモルファスシリコンに対応する約４８０cm-1のラマ
ン散乱スペクトルピークの高さＩaとを求める。そし
て、Ｉc/(Ｉc＋Ｉa)を以って上記結晶化率とするのであ
る。
て以下の値を用いる。すなわち、多結晶シリコン薄膜に
微小な角度αを付けて測定位置ｘを勾配形成方向に逐次
変更しながらラマン散乱分光測定を行う「斜め研磨ラマ
ン散乱分光測定法」によって、結晶シリコンに対応する
約５２０cm-1のラマン散乱スペクトルピークの高さＩc
とアモルファスシリコンに対応する約４８０cm-1のラマ
ン散乱スペクトルピークの高さＩaとを求める。そし
て、Ｉc/(Ｉc＋Ｉa)を以って上記結晶化率とするのであ
る。
【００６０】こうすることによって、膜厚方向へ平均化
された情報ではなく、膜厚方向の微視構造の連続的な変
化に基づく結晶化率を用いて、多結晶シリコン薄膜の製
膜条件を決定することができる。したがって、こうして
決定された製膜条件によって各ドープ層および真性層の
多結晶シリコン膜を形成することによって、ドープ層の
結晶化率が真性層の結晶化率以上である適切な接合界面
構造を有して光電変換効率が良好な薄膜太陽電池を得る
ことができるのである。
された情報ではなく、膜厚方向の微視構造の連続的な変
化に基づく結晶化率を用いて、多結晶シリコン薄膜の製
膜条件を決定することができる。したがって、こうして
決定された製膜条件によって各ドープ層および真性層の
多結晶シリコン膜を形成することによって、ドープ層の
結晶化率が真性層の結晶化率以上である適切な接合界面
構造を有して光電変換効率が良好な薄膜太陽電池を得る
ことができるのである。
【００６１】尚、本実施の形態におけるドープ層と真性
層との形成条件(例えば、周波数８１.３６ＭＨz,膜厚２
００Å等)は太陽電池用として最適化されたものではな
く、夫々の層の形成条件を太陽電池用としてより最適な
ものとすれば、更に光電変換効率が向上することは明ら
かである。また、上記実施の形態において作製した薄膜
太陽電池の構造は、図６に示すように、１番目に形成し
たｎ型薄膜多結晶シリコン層１３を光入射側とするもの
であるが、これに限定されるものではなく、真性型薄膜
多結晶シリコン層１４の結晶化率と同じ(以上であって
も差し支えない)結晶化率を呈する３番目に形成したｐ
型薄膜多結晶シリコン層１５側を光入射側とする構造に
してもよい。また、ｐ型薄膜多結晶シリコン層を１番目
に形成して光入射側とした場合も同様の効果が得られ
る。さらに、ｐｉｎ積層構造あるいはｎｉｐ積層構造を
複数備えた積層型太陽電池の場合でも同様の効果が得ら
れるのは言うまでもない。
層との形成条件(例えば、周波数８１.３６ＭＨz,膜厚２
００Å等)は太陽電池用として最適化されたものではな
く、夫々の層の形成条件を太陽電池用としてより最適な
ものとすれば、更に光電変換効率が向上することは明ら
かである。また、上記実施の形態において作製した薄膜
太陽電池の構造は、図６に示すように、１番目に形成し
たｎ型薄膜多結晶シリコン層１３を光入射側とするもの
であるが、これに限定されるものではなく、真性型薄膜
多結晶シリコン層１４の結晶化率と同じ(以上であって
も差し支えない)結晶化率を呈する３番目に形成したｐ
型薄膜多結晶シリコン層１５側を光入射側とする構造に
してもよい。また、ｐ型薄膜多結晶シリコン層を１番目
に形成して光入射側とした場合も同様の効果が得られ
る。さらに、ｐｉｎ積層構造あるいはｎｉｐ積層構造を
複数備えた積層型太陽電池の場合でも同様の効果が得ら
れるのは言うまでもない。
【００６２】
【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
薄膜太陽電池は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ド
ープ層若しくはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドー
プ層の順に上記各薄膜層が積層されて構成されて、１番
目に形成されたドープ層の結晶化率を２番目に形成され
た真性光電変換層の結晶化率以上にしたので、上記２番
目に形成された真性光電変換層から上記１番目に形成さ
れたドープ層に向う方向にアモルファスシリコン成分が
増加することはない。したがって、上記ドープ層と真性
層との接合界面構造が適正化されて、高い光電変換効率
を得ることができる。
薄膜太陽電池は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ド
ープ層若しくはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドー
プ層の順に上記各薄膜層が積層されて構成されて、１番
目に形成されたドープ層の結晶化率を２番目に形成され
た真性光電変換層の結晶化率以上にしたので、上記２番
目に形成された真性光電変換層から上記１番目に形成さ
れたドープ層に向う方向にアモルファスシリコン成分が
増加することはない。したがって、上記ドープ層と真性
層との接合界面構造が適正化されて、高い光電変換効率
を得ることができる。
【００６３】また、上記第１の発明の薄膜太陽電池は、
上記１番目に形成されたドープ層を透明導電膜が積層さ
れている透光性基板上に形成し、上記１番目に形成され
たドープ層側から光を入射する構造にすれば、上記結晶
化率が高く、光電変換効率の経時劣化を引き起こすアモ
ルファスシリコンの少ない上記１番目に形成されたドー
プ層側から光が入射されるので、高い光電変換効率を得
ることができる。
上記１番目に形成されたドープ層を透明導電膜が積層さ
れている透光性基板上に形成し、上記１番目に形成され
たドープ層側から光を入射する構造にすれば、上記結晶
化率が高く、光電変換効率の経時劣化を引き起こすアモ
ルファスシリコンの少ない上記１番目に形成されたドー
プ層側から光が入射されるので、高い光電変換効率を得
ることができる。
【００６４】また、第２の発明の薄膜太陽電池は、ｐ型
ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若しくはｎ型ド
ープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に上記各薄膜
層が積層されて構成されて、３番目に形成されたドープ
層の結晶化率を２番目に形成された真性光電変換層の結
晶化率以上にしたので、上記２番目に形成された真性光
電変換層から上記３番目に形成されたドープ層に向う方
向にアモルファスシリコン成分が増加することはない。
したがって、ドープ層と真性層との接合界面構造が適正
化されて、高い光電変換効率を得ることができる。
ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若しくはｎ型ド
ープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に上記各薄膜
層が積層されて構成されて、３番目に形成されたドープ
層の結晶化率を２番目に形成された真性光電変換層の結
晶化率以上にしたので、上記２番目に形成された真性光
電変換層から上記３番目に形成されたドープ層に向う方
向にアモルファスシリコン成分が増加することはない。
したがって、ドープ層と真性層との接合界面構造が適正
化されて、高い光電変換効率を得ることができる。
【００６５】また、上記第２の発明の薄膜太陽電池は、
上記３番目に形成されたドープ層側から光を入射する構
造にすれば、上記結晶化率が高く、光電変換効率の経時
劣化を引き起こすアモルファスシリコンの少ない３番目
に形成されたドープ層側から光が入射されるので、高い
光電変換効率を得ることができる。
上記３番目に形成されたドープ層側から光を入射する構
造にすれば、上記結晶化率が高く、光電変換効率の経時
劣化を引き起こすアモルファスシリコンの少ない３番目
に形成されたドープ層側から光が入射されるので、高い
光電変換効率を得ることができる。
【００６６】また、第３の発明の薄膜太陽電池の製造方
法は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若し
くはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に
上記各薄膜層を積層する際に、上記１番目のドープ層を
１３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって形成するので、上記１番目のドープ
層の結晶化率を２番目に形成された真性光電変換層の結
晶化率以上にすることができる。したがって、ドープ層
と真性層との接合界面構造を適正化して、高い光電変換
効率を呈する薄膜太陽電池を製造できる。
法は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若し
くはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に
上記各薄膜層を積層する際に、上記１番目のドープ層を
１３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって形成するので、上記１番目のドープ
層の結晶化率を２番目に形成された真性光電変換層の結
晶化率以上にすることができる。したがって、ドープ層
と真性層との接合界面構造を適正化して、高い光電変換
効率を呈する薄膜太陽電池を製造できる。
【００６７】また、第４の発明の薄膜太陽電池は、上記
第３の発明の薄膜太陽電池の製造方法によって製造した
ので、上記１番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形
成された真性光電変換層以上である。したがって、ドー
プ層と真性層との接合界面構造は適正化されており、高
い光電変換効率を得ることができる。
第３の発明の薄膜太陽電池の製造方法によって製造した
ので、上記１番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形
成された真性光電変換層以上である。したがって、ドー
プ層と真性層との接合界面構造は適正化されており、高
い光電変換効率を得ることができる。
【００６８】また、第５の発明の薄膜太陽電池の製造方
法は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若し
くはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に
上記各薄膜層を積層する際に、上記３番目のドープ層を
１３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって形成するので、上記３番目のドープ
層の結晶化率を２番目に形成された真性光電変換層の結
晶化率以上にすることができる。したがって、ドープ層
と真性層との接合界面構造を適正化して、高い光電変換
効率を呈する薄膜太陽電池を作成できる。
法は、ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドープ層若し
くはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ層の順に
上記各薄膜層を積層する際に、上記３番目のドープ層を
１３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マＣＶＤ法によって形成するので、上記３番目のドープ
層の結晶化率を２番目に形成された真性光電変換層の結
晶化率以上にすることができる。したがって、ドープ層
と真性層との接合界面構造を適正化して、高い光電変換
効率を呈する薄膜太陽電池を作成できる。
【００６９】また、第６の発明の薄膜太陽電池は、上記
第５の発明の薄膜太陽電池の製造方法によって製造した
ので、上記３番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形
成された真性光電変換層以上である。したがって、ドー
プ層と真性層との接合界面構造は適正化されており、高
い光電変換効率を得ることができる。
第５の発明の薄膜太陽電池の製造方法によって製造した
ので、上記３番目のドープ層の結晶化率は、２番目に形
成された真性光電変換層以上である。したがって、ドー
プ層と真性層との接合界面構造は適正化されており、高
い光電変換効率を得ることができる。
【図１】 この発明の薄膜太陽電池の製造方法を実現す
るための微視構造評価法の説明図である。
るための微視構造評価法の説明図である。
【図２】 斜め研磨ラマン散乱分光測定法と通常のラマ
ン散乱分光測定法とによる測定結果の比較図である。
ン散乱分光測定法とによる測定結果の比較図である。
【図３】 異なる周波数で形成した真性型薄膜多結晶シ
リコンの斜め研磨ラマン散乱分光測定法による測定結果
を示す図である。
リコンの斜め研磨ラマン散乱分光測定法による測定結果
を示す図である。
【図４】 異なる周波数で形成したｎ型薄膜多結晶シリ
コンの斜め研磨ラマン散乱分光測定法による測定結果を
示す図である。
コンの斜め研磨ラマン散乱分光測定法による測定結果を
示す図である。
【図５】 異なる周波数で形成したｐ型薄膜多結晶シリ
コンの斜め研磨ラマン散乱分光測定法による測定結果を
示す図である。
コンの斜め研磨ラマン散乱分光測定法による測定結果を
示す図である。
【図６】 この発明の薄膜太陽電池の素子構造を示す図
である。
である。
【図７】 異なる条件で作製した太陽電池の特性値を示
す図である。
す図である。
１,１１…ガラス基板、２…多結晶シリコン薄膜、
１２…透明導電膜、１３…ｎ型薄膜多結晶シリコ
ン層、 １４…真性型薄膜多結晶シリコン層、１５…
ｐ型薄膜多結晶シリコン層、 １６…裏面電極。
１２…透明導電膜、１３…ｎ型薄膜多結晶シリコ
ン層、 １４…真性型薄膜多結晶シリコン層、１５…
ｐ型薄膜多結晶シリコン層、 １６…裏面電極。
Claims (8)
- 【請求項１】 ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドー
プ層若しくはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ
層の順に上記各薄膜層が積層されて構成されており、少
なくとも１番目に形成されたドープ層と２番目に形成さ
れた真性光電変換層とは結晶成分を含むシリコン薄膜で
ある薄膜太陽電池において、 上記１番目に形成されたドープ層の結晶化率は、上記２
番目に形成された真性光電変換層の結晶化率以上である
ことを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜太陽電池におい
て、上記１番目に形成されたドープ層は、透明導電膜が
積層されている透光性基板上に形成されており、 上記１番目に形成されたドープ層側から光を入射する構
造になっていることを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項３】 ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドー
プ層若しくはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ
層の順に上記各薄膜層が積層されて構成されており、少
なくとも２番目に形成された真性光電変換層と３番目に
形成されたドープ層とは結晶成分を含むシリコン薄膜で
ある薄膜太陽電池において、 上記３番目に形成されたドープ層の結晶化率は、上記２
番目に形成された真性光電変換層の結晶化率以上である
ことを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項４】 請求項３に記載の薄膜太陽電池におい
て、 上記３番目に形成されたドープ層側から光を入射する構
造になっていることを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項５】 ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドー
プ層若しくはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ
層の順に上記各薄膜層が積層されて構成されており、少
なくとも１番目に形成されたドープ層と２番目に形成さ
れた真性光電変換層とは結晶成分を含むシリコン薄膜で
ある薄膜太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造方法で
あって、 １３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マ化学的気相成長法によって、上記１番目のドープ層を
形成することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の薄膜太陽電池の製造方
法によって製造されたことを特徴とする薄膜太陽電池。 - 【請求項７】 ｐ型ドープ層,真性光電変換層,ｎ型ドー
プ層若しくはｎ型ドープ層,真性光電変換層,ｐ型ドープ
層の順に上記各薄膜層が積層されて構成されており、少
なくとも２番目に形成された真性光電変換層と３番目に
形成されたドープ層とは結晶成分を含むシリコン薄膜で
ある薄膜太陽電池を製造する薄膜太陽電池の製造方法で
あって、 １３.５６ＭＨzを越えるＶＨＦ周波数帯を用いたプラズ
マ化学的気相成長法によって、上記３番目のドープ層を
形成することを特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の薄膜太陽電池の製造方
法によって製造されたことを特徴とする薄膜太陽電池。
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|---|---|---|---|
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| EP10002961A EP2192622A2 (en) | 1999-11-30 | 2000-11-30 | Thin film solar cell and fabrication method therefor |
| EP00125363A EP1107319A3 (en) | 1999-11-30 | 2000-11-30 | Thin film solar cell and fabrication method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34028399A JP2001156311A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2001156311A5 JP2001156311A5 (ja) | 2006-07-27 |
Family
ID=18335468
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| EP (2) | EP2192622A2 (ja) |
| JP (1) | JP2001156311A (ja) |
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- 2000-11-29 US US09/723,277 patent/US6521826B2/en not_active Expired - Fee Related
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- 2000-11-30 EP EP00125363A patent/EP1107319A3/en not_active Withdrawn
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