JP2001345463A - Photovoltaic device and its producing method - Google Patents

Photovoltaic device and its producing method

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JP2001345463A
JP2001345463A JP2000161360A JP2000161360A JP2001345463A JP 2001345463 A JP2001345463 A JP 2001345463A JP 2000161360 A JP2000161360 A JP 2000161360A JP 2000161360 A JP2000161360 A JP 2000161360A JP 2001345463 A JP2001345463 A JP 2001345463A
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JP
Japan
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amorphous silicon
thin film
substrate
boron
silicon thin
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Application number
JP2000161360A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikiaki Taguchi
幹朗 田口
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve junction characteristics by enhancing crystalline and amorphous interface characteristics. SOLUTION: In a photovoltaic device where an i-type amorphous silicon thin film 2 is provided between an n-type single crystal silicon substrate 1 and a p-type amorphous silicon based thin film 3, boron atoms are introduced to an interface region of the silicon substrate 1 and the i-type amorphous silicon thin film 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ヘテロ半導体接
合を用いた光起電力装置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a photovoltaic device using a hetero semiconductor junction and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一導電型を示す単結晶シリコン基板の上
に他導電型の非晶質シリコン膜を形成してpnヘテロ接
合を形成する際に、上記単結晶シリコン基板と非晶質シ
リコン膜の間に荷電子制御をしないか、或いはボロンを
微量にドーピングして実質的に真性な非晶質シリコン膜
を挿入することで接合特性を改善したいわゆるHIT型
太陽電池構造が報告されている。この構造のpn接合は
200℃以下の低温で形成できるので、基板の純度が低
く高温プロセスでは不純物や酸素誘起欠陥の影響が懸念
されるような場合においても、良好な接合特性が得られ
る。
2. Description of the Related Art When forming a pn heterojunction by forming an amorphous silicon film of another conductivity type on a single crystal silicon substrate showing one conductivity type, the single crystal silicon substrate and the amorphous silicon film are formed. A so-called HIT type solar cell structure has been reported in which the junction characteristics are improved by not performing valence electron control during this period, or by inserting a very small amount of boron into a substantially intrinsic amorphous silicon film. Since the pn junction of this structure can be formed at a low temperature of 200 ° C. or less, good junction characteristics can be obtained even when the purity of the substrate is low and the influence of impurities or oxygen-induced defects is concerned in a high-temperature process.

【0003】上記した方法は、低温プロセスであるがた
めに、基板表面に付着した水分や有機物の完全な除去は
困難であり、基板表面には酸素、炭素、窒素といった不
純物が存在していた。そのうち、もっとも含有量の多い
酸素は約1×1020cm-3の濃度であり、この不純物に
よる界面特性の低下が懸念されている。
Since the above-mentioned method is a low-temperature process, it is difficult to completely remove moisture and organic substances adhering to the substrate surface, and impurities such as oxygen, carbon, and nitrogen exist on the substrate surface. Among them, the oxygen with the highest content has a concentration of about 1 × 10 20 cm −3 , and there is a concern that the impurities may lower the interface characteristics.

【0004】一方、ボロンを微量にドーピングして実質
的に真性な非晶質シリコン膜を得る方法は、例えば、A
pplied Physics Letters vo
l.68,1996 P1201〜P1203に開示さ
れているように、ある濃度の酸素を含む非晶質シリコン
膜に対して1/1000程度の濃度(〜1017cm-3
のボロン(B)を導入することで補償できることが述べ
られている。
On the other hand, a method of obtaining a substantially intrinsic amorphous silicon film by doping a trace amount of boron is described in, for example, A
applied Physics Letters vo
l. 68, 1996 As disclosed in P1201 to P1203, a concentration of about 1/1000 (〜1010 17 cm −3 ) for an amorphous silicon film containing a certain concentration of oxygen.
It can be compensated by introducing boron (B).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た量のボロンを導入して補償しても、太陽電池特性には
ほとんど影響がなかった。また、界面特性の向上は主に
太陽電池特性の開放電圧に影響を与えるが、開放電圧は
補償の有り、無しによらず変化しなかった。
However, even if the above amount of boron is introduced and compensated, the solar cell characteristics are hardly affected. The improvement of the interface characteristics mainly affects the open-circuit voltage of the solar cell characteristics, but the open-circuit voltage did not change regardless of whether or not there was compensation.

【0006】この発明は、上記問題に鑑み、結晶と非晶
質の界面特性を向上させ、接合特性を改善することを目
的とし、特に太陽電池においては開放電圧を高めようと
するものである。
In view of the above problems, an object of the present invention is to improve the interface characteristics between a crystal and an amorphous phase and to improve the junction characteristics, and particularly to increase the open-circuit voltage in a solar cell.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の光起電力装置
は、一導電型の結晶系シリコン基板と他導電型に荷電子
制御された非晶質シリコン系薄膜との間に荷電子制御し
ないか或いは実質的に真性な非晶質系シリコン薄膜を介
在させた光起電力装置において、結晶系シリコン基板と
荷電子制御しないか或いは実質的に真性な非晶質系シリ
コン薄膜とが形成する界面領域にボロン原子を存在させ
ることを特徴とする。
The photovoltaic device of the present invention does not control valence electrons between a crystalline silicon substrate of one conductivity type and an amorphous silicon-based thin film of valence control of another conductivity type. Or, in a photovoltaic device in which a substantially intrinsic amorphous silicon thin film is interposed, an interface formed between the crystalline silicon substrate and the valence-free or substantially intrinsic amorphous silicon thin film It is characterized in that boron atoms are present in the region.

【0008】前記ボロン原子の濃度は1×1018cm-3
以上5×1019cm-3以下にするとよい。
The concentration of the boron atom is 1 × 10 18 cm -3.
It is preferable that the thickness be 5 × 10 19 cm −3 or less.

【0009】この発明の光起電力装置の製造方法は、水
素ガスとともに低濃度のボロンを含むガスを導入してプ
ラズマ放電により一導電型の結晶系シリコン基板表面の
クリーニングを行う工程と、結晶系シリコン基板表面に
荷電子制御しないか或いは実質的に真性な非晶質系シリ
コン薄膜を形成する工程と、この上に他導電型に荷電子
制御された非晶質シリコン系薄膜を形成する工程と、を
含むことを特徴とする。
A method for manufacturing a photovoltaic device according to the present invention includes the steps of introducing a gas containing low-concentration boron along with hydrogen gas to clean the surface of a one-conductivity-type crystalline silicon substrate by plasma discharge; A step of forming a non-charge-controlled or substantially intrinsic amorphous silicon thin film on the surface of the silicon substrate, and a step of forming an amorphous silicon-based thin film which is charge-controlled to another conductivity type thereon; , Is included.

【0010】また、この発明の光起電力装置の製造方法
は、結晶系シリコン基板表面にシリコンを含むガスと低
濃度のボロンを含むガスを導入し、気相反応により第1
の非晶質系シリコン薄膜を形成する工程と、この第1の
非晶質系シリコン薄膜上にシリコンを含むガスを導入
し、気相反応により実質的に真性な第2の非晶質系シリ
コン薄膜を形成する工程と、この第2の非晶質系シリコ
ン薄膜上に他導電型に荷電子制御された非晶質シリコン
系薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
In the method of manufacturing a photovoltaic device according to the present invention, a gas containing silicon and a gas containing boron at a low concentration are introduced into the surface of a crystalline silicon substrate, and the first gas is introduced by a gas phase reaction.
Forming an amorphous silicon thin film, and introducing a gas containing silicon onto the first amorphous silicon thin film to form a substantially intrinsic second amorphous silicon thin film by a gas phase reaction. A step of forming a thin film and a step of forming an amorphous silicon-based thin film with valence control of another conductivity type on the second amorphous silicon thin film.

【0011】また、この発明の光起電力装置の製造方法
は、一導電型の結晶系シリコン基板を加熱した状態で水
素ガスとともに低濃度のボロンを含むガスに暴露する工
程と、結晶系シリコン基板表面に荷電子制御しないか或
いは実質的に真性な非晶質系シリコン薄膜を形成する工
程と、この上に他導電型に荷電子制御された非晶質シリ
コン系薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴とす
る。
The method of manufacturing a photovoltaic device according to the present invention includes a step of exposing a crystalline silicon substrate of one conductivity type to a gas containing low-concentration boron together with hydrogen gas while heating the crystalline silicon substrate. A step of forming a non-charged or substantially intrinsic amorphous silicon-based thin film on the surface, and a step of forming an amorphous silicon-based thin film controlled by another conductivity type on the surface thereof. It is characterized by including.

【0012】上記したように、この発明では結晶系シリ
コン基板と、荷電子制御していないか又は実質的に真性
な非晶質シリコン系薄膜とが形成する界面に前記非晶質
シリコン系薄膜を補償するのに必要な量以上にボロンを
導入することで、界面でのキャリアの再結合を抑制で
き、接合特性を改善することができる。特に、太陽電池
においては開放電圧を高めることができる。
As described above, according to the present invention, the amorphous silicon-based thin film is formed at the interface between the crystalline silicon substrate and the amorphous silicon-based thin film, which is not charged or substantially controlled. By introducing more boron than necessary to compensate, carrier recombination at the interface can be suppressed, and junction characteristics can be improved. In particular, in a solar cell, the open-circuit voltage can be increased.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、この発明の第1の実施形態
について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.

【0014】洗浄したn型の単結晶シリコン基板を真空
チャンバーに導入し、適度な温度(200℃以下)に加
熱し、基板表面に付着する水分を極力除去する。
The cleaned n-type single-crystal silicon substrate is introduced into a vacuum chamber and heated to an appropriate temperature (200 ° C. or lower) to remove water adhering to the substrate surface as much as possible.

【0015】次に、水素ガスを導入し、プラズマ放電に
より基板表面のクリーニングを行う。このプロセスは基
板表面の炭素量を低減するのに効果があることがわかっ
ている。
Next, a hydrogen gas is introduced, and the surface of the substrate is cleaned by plasma discharge. This process has been found to be effective in reducing the amount of carbon on the substrate surface.

【0016】この実施形態では、この水素プラズマ処理
時に、ジボラン(B26)ガスを導入して、ボロン
(B)を分解するとともにボロンを表面へ吸着させ、基
板界面へのボロンの導入を行った。
In this embodiment, during this hydrogen plasma treatment, diborane (B 2 H 6 ) gas is introduced to decompose boron (B) and adsorb boron to the surface, thereby introducing boron to the substrate interface. went.

【0017】その後、シランガス(SiH4)及び希釈
ガスとして水素ガス(H2)を導入して、プラズマCV
D法によりノンドープの非晶質シリコン層を形成する。
続いて、シランガス(SiH4)、希釈ガスとして水素
ガス(H2)、及びドーパントガスとしてジボランガス
(B26)を導入してプラズマCVD法によりp型の非
晶質シリコン層を形成してpn接合を完成する。
Thereafter, a silane gas (SiH 4 ) and a hydrogen gas (H 2 ) as a diluting gas are introduced, and the plasma CV is introduced.
A non-doped amorphous silicon layer is formed by the D method.
Subsequently, a silane gas (SiH 4 ), a hydrogen gas (H 2 ) as a diluting gas, and a diborane gas (B 2 H 6 ) as a dopant gas are introduced to form a p-type amorphous silicon layer by a plasma CVD method. Complete the pn junction.

【0018】さらに、表面電極として酸化インジウム錫
(ITO)層をスパッタ法により、p型の非晶質シリコ
ン層上に形成し、この上に集電極として銀電極をスクリ
ーン印刷法にて形成して、光起電力装置が完成する。
Further, an indium tin oxide (ITO) layer is formed as a surface electrode on the p-type amorphous silicon layer by sputtering, and a silver electrode is formed thereon as a collecting electrode by screen printing. The photovoltaic device is completed.

【0019】なお、基板の反対側にノンドープの非晶質
シリコン層、n型の非晶質シリコン層、及び裏面電極層
を形成していわゆるBack Surface Fie
ld構造を形成してもよい。このとき、非晶質シリコン
層を作製する順序については裏面側(n型側)から作成
してもよいし、表側(p側)から作成してもよい。
On the other side of the substrate, a non-doped amorphous silicon layer, an n-type amorphous silicon layer, and a back electrode layer are formed to form a so-called Back Surface Fie.
An ld structure may be formed. At this time, the order of forming the amorphous silicon layer may be from the back side (n-type side) or from the front side (p side).

【0020】また、基板をp型とし、表側にノンドープ
の非晶質シリコン層、n型の非晶質シリコン層、及び酸
化インジウム錫層、銀集電極を、裏側にノンドープの非
晶質シリコン層、p型の非晶質シリコン層及び裏面電極
層を作製する場合も全く同様に取り扱えることはいうま
でもない。また、結晶系基板としてn型、p型の多結晶
シリコン基板を用いて光起電力装置を作製した場合にお
いても同様の効果が得られる。
The substrate is p-type, and a non-doped amorphous silicon layer, an n-type amorphous silicon layer and an indium tin oxide layer and a silver collector electrode are provided on the front side, and a non-doped amorphous silicon layer is provided on the back side. Needless to say, the same can be applied to the case of producing a p-type amorphous silicon layer and a back electrode layer. A similar effect can be obtained when a photovoltaic device is manufactured using n-type or p-type polycrystalline silicon substrates as the crystalline substrate.

【0021】図1にこの発明の半導体接合のバンド構造
を示す。図1において、実線がこの発明によるバンド構
造、破線が水素プラズマ処理においてB26を導入しな
い従来のバンド構造を示している。
FIG. 1 shows a band structure of a semiconductor junction according to the present invention. In FIG. 1, a solid line indicates a band structure according to the present invention, and a broken line indicates a conventional band structure in which B 2 H 6 is not introduced in hydrogen plasma treatment.

【0022】上記した方法により形成された光起電力装
置は、図1に示すように、n型単結晶シリコン基板1上
に実質的にi型の非晶質シリコン層2とその上にn型非
晶質シリコン層3が形成され、さらにその上にITO層
4が形成される。そして、基板1とi型非晶質シリコン
層2との界面には、i型の非晶質層を補償するのに必要
以上のボロンが導入されることになる。
As shown in FIG. 1, the photovoltaic device formed by the above-described method has a substantially i-type amorphous silicon layer 2 on an n-type single-crystal silicon substrate 1 and an n-type amorphous silicon layer 2 thereon. An amorphous silicon layer 3 is formed, and an ITO layer 4 is further formed thereon. At the interface between the substrate 1 and the i-type amorphous silicon layer 2, more boron is introduced than necessary to compensate for the i-type amorphous layer.

【0023】図1に示すように、基板1とi型非晶質シ
リコン層2との界面に非晶質層を補償するのに必要以上
なボロンが導入することで、界面付近の非晶質シリコン
層2は極弱いp型となり、それとともに、界面付近の単
結晶シリコン基板1内にできる局在した電界が強くな
る。そのため、界面付近に存在する電子と正孔の分離が
より効果的になされ、界面で再結合する確率が低減され
る。また、価電子帯における界面でのバンドの不連続部
分の障壁が相対的に小さくなり、キャリアの移動が容易
になる。その結果、太陽電池特性における開放電圧の向
上がなされる。
As shown in FIG. 1, by introducing more boron than necessary to compensate for the amorphous layer at the interface between the substrate 1 and the i-type amorphous silicon layer 2, amorphous The silicon layer 2 becomes extremely weak p-type, and at the same time, a localized electric field generated in the single crystal silicon substrate 1 near the interface becomes strong. Therefore, the separation of electrons and holes existing near the interface is more effectively performed, and the probability of recombination at the interface is reduced. Further, the barrier at the discontinuity of the band at the interface in the valence band becomes relatively small, and carrier movement becomes easy. As a result, the open-circuit voltage in the solar cell characteristics is improved.

【0024】このとき、ノンドープの非晶質シリコン層
に存在する電界強度は弱くなるが、それでもなお非晶質
層内のキャリアの移動を十分に容易にするだけの電界が
かかっている。
At this time, although the electric field intensity existing in the non-doped amorphous silicon layer is weakened, an electric field is applied still enough to easily move carriers in the amorphous layer.

【0025】なお、ボロンを過剰に供給すると、ノンド
ープの非晶質シリコン層2の電界強度が小さくなり、こ
の部分でのキャリアの再結合が増え、またさらに増やす
とp型の非晶質シリコン層を直接n型の単結晶シリコン
基板に堆積したのとほぼ等価となり、過剰に存在するボ
ロンを介した再結合が行われ、太陽電池特性は低下す
る。
When boron is excessively supplied, the electric field intensity of the non-doped amorphous silicon layer 2 decreases, and the recombination of carriers in this portion increases. Is directly equivalent to that directly deposited on an n-type single-crystal silicon substrate, recombination via excessive boron is performed, and the solar cell characteristics deteriorate.

【0026】この発明にかかる光起電力装置として表1
に示す形成条件で光起電力装置を作成した。このように
して作製した光起電力装置の出力特性を表2に示す。こ
こで比較例として、前述の水素プラズマ処理においてB
26を導入しない場合のものを用いた。このとき裏面側
のBSF層は同時に形成したものを用いている。
Table 1 shows a photovoltaic device according to the present invention.
A photovoltaic device was prepared under the following forming conditions. Table 2 shows the output characteristics of the photovoltaic device thus manufactured. Here, as a comparative example, in the hydrogen plasma treatment described above, B
Those without the introduction of 2 H 6 were used. At this time, the BSF layer on the back side is formed at the same time.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】この表2から明らかなように、水素プラズ
マ処理においてB26を導入したものは、開放電圧の向
上がみられ、この発明の有効性が確認された。
As is apparent from Table 2, when the B 2 H 6 was introduced in the hydrogen plasma treatment, the open-circuit voltage was improved, and the effectiveness of the present invention was confirmed.

【0030】表1に示した実施形態における非晶質層の
膜厚はノンドープの非晶質シリコン層が約7nm、p型
層が約5nmであり、現有の2次イオン質量分析計の深
さ方向への分解能(10nmから20nm)では見るこ
とができないので、ノンドープ層の厚さを160nm、
p型層が約8nmとして深さ方向への不純物プロファイ
ルを観察した結果を図2に示す。
The thickness of the amorphous layer in the embodiment shown in Table 1 is about 7 nm for the non-doped amorphous silicon layer and about 5 nm for the p-type layer, and the depth of the existing secondary ion mass spectrometer is Since it cannot be seen with a resolution in the direction (10 nm to 20 nm), the thickness of the non-doped layer is 160 nm,
FIG. 2 shows the result of observing the impurity profile in the depth direction with the p-type layer being about 8 nm.

【0031】図中、破線はプロファイルから予想される
各層の形成する界面位置である。基板界面には約3×1
18cm-3の濃度のボロン(B)が存在している。p型
の非晶質シリコン表面から真性(i型)の非晶質シリコ
ン層内へのボロン量の単調減少、基板界面から基板内へ
のボロン量の単調減少はいずれもガウシアン分布よりも
緩やかな傾向にあり、経験的にSIMS(secnda
ry ion mass spectroscopy)
分析中のスパッタ時における打ち込み効果によるもので
あることがわかる。従って、実際にはボロン濃度は各界
面で急激に減少し、i型の非晶質シリコン層や基板界面
から基板内には殆ど拡散していないと考えられる。実際
の太陽電池を観察した場合にも、深さ方向の分解度の高
い(1nm〜2nm)TOF−SIMS等の測定方法を
用いることで、図2のボロン(B)のプロファイルに類
似のプロファイルを持った測定結果になると考えられ
る。
In the drawing, broken lines indicate the interface positions formed by the respective layers, which are expected from the profile. About 3 × 1 at the substrate interface
A boron (B) concentration of 0 18 cm -3 is present. The monotonous decrease in the amount of boron from the surface of the p-type amorphous silicon into the intrinsic (i-type) amorphous silicon layer and the monotonous decrease in the amount of boron from the substrate interface into the substrate are both gentler than the Gaussian distribution. SIMS (secnda)
ry ion mass spectroscopy)
It can be seen that this is due to the driving effect during the sputtering during the analysis. Therefore, it is considered that the boron concentration actually decreases sharply at each interface, and hardly diffuses into the substrate from the i-type amorphous silicon layer or the substrate interface. Even when an actual solar cell is observed, a profile similar to the profile of boron (B) in FIG. It is thought that it becomes the measurement result which I had.

【0032】次に、この発明の第2の実施形態について
説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0033】洗浄したn型の単結晶シリコン基板を真空
チャンバーに導入し、適度な温度(200℃以下)に加
熱し、基板表面に付着する水分を極力除去する。
The cleaned n-type single-crystal silicon substrate is introduced into a vacuum chamber and heated to an appropriate temperature (200 ° C. or lower) to remove moisture adhering to the substrate surface as much as possible.

【0034】次に、水素ガスを導入し、プラズマ放電に
より基板表面のクリーニングを行う。次に、ジボランガ
ス、水素ガス、シランガスを導入して、プラズマ放電に
より、基板表面に極薄く且つ低濃度のp型の第1の非晶
質シリコン層を約1nm堆積し、界面付近へのボロンの
導入を行った。その後、第1の実施形態と同様にして、
ノンドープの非晶質シリコン層、p型の非晶質シリコン
層を順次形成してpn接合を完成する。さらに表面電極
として酸化インジウム錫(ITO)層、銀集電極を形成
して完成する。
Next, a hydrogen gas is introduced, and the surface of the substrate is cleaned by plasma discharge. Next, a diborane gas, a hydrogen gas, and a silane gas are introduced, and a very thin and low-concentration first amorphous silicon layer of about 1 nm is deposited on the substrate surface by plasma discharge. Introduced. After that, as in the first embodiment,
A non-doped amorphous silicon layer and a p-type amorphous silicon layer are sequentially formed to complete a pn junction. Further, an indium tin oxide (ITO) layer and a silver collecting electrode are formed as surface electrodes to complete the process.

【0035】表3に示す形成条件でこの発明にかかる光
起電力装置を作成した。
A photovoltaic device according to the present invention was prepared under the forming conditions shown in Table 3.

【0036】[0036]

【表3】 [Table 3]

【0037】上記した表3に示す条件により形成した基
板と非晶質層での界面付近に作成したB26を微量導入
した極薄いp型の非晶質シリコン層のボロン導入量の変
化に対する開放電圧特性の変化を図3に示す。
Changes in the amount of boron introduced into a very thin p-type amorphous silicon layer into which a small amount of B 2 H 6 was introduced near the interface between the substrate and the amorphous layer formed under the conditions shown in Table 3 above. FIG. 3 shows the change in the open-circuit voltage characteristics with respect to the above.

【0038】図3より、B26をドープしない場合に比
べ、開放電圧が段階的に上昇し、さらにB26量をドー
プしていくと、開放電圧は減少傾向に転じる。導入しな
い場合に比較して、ボロンの導入量が1×1018cm-3
以上5×1019cm-3以下の範囲で開放電圧を改善する
ことができた。この図3から、基板と非晶質層の界面に
導入されるボロンの導入量は1×1018cm-3以上5×
1019cm-3以下の範囲になるように、B26量をドー
プ量を制御するとよい。
[0038] From FIG. 3, compared with B 2 H 6 when not doped, the open-circuit voltage is stepwise increased, As you further doped with B 2 H 6 content, the open-circuit voltage starts to decrease. The amount of boron introduced is 1 × 10 18 cm −3 as compared with the case where no boron is introduced.
The open-circuit voltage could be improved in the range of 5 × 10 19 cm −3 or less. From FIG. 3, the amount of boron introduced at the interface between the substrate and the amorphous layer is 1 × 10 18 cm −3 or more and 5 ×
The doping amount of B 2 H 6 is preferably controlled so as to be in the range of 10 19 cm −3 or less.

【0039】以下、この発明の第3の実施形態について
説明する。
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described.

【0040】洗浄したn型の単結晶シリコン基板を真空
チャンバーに導入し、適度な温度(200℃以下)に加
熱し、基板表面に付着する水分を極力除去する。
The cleaned n-type single-crystal silicon substrate is introduced into a vacuum chamber and heated to an appropriate temperature (200 ° C. or lower) to remove as much water as possible from the substrate surface.

【0041】次に、ジボランガス、水素ガスを導入して
基板を前記ガスに暴露する。ジボラン(B26)ガスは
加熱された基板表面で分解され、基板表面に吸着して界
面へのボロンの導入が可能となる。暴露条件としては、
基板温度170℃で、2%のジボラン(B26)ガスで
100sccm、圧力40Paで1〜600秒とした。
Next, diborane gas and hydrogen gas are introduced to expose the substrate to the gas. The diborane (B 2 H 6 ) gas is decomposed on the heated substrate surface, adsorbs on the substrate surface, and boron can be introduced into the interface. Exposure conditions include
At a substrate temperature of 170 ° C., a 2% diborane (B 2 H 6 ) gas was used at 100 sccm and a pressure of 40 Pa for 1 to 600 seconds.

【0042】その後、第1の実施形態と同様にして、ノ
ンドープの非晶質シリコン層、p型の非晶質シリコン層
を順次形成してpn接合を完成する。さらに、表面電極
として酸化インジウム錫(ITO)層、銀集電極を形成
して完成する。
Thereafter, similarly to the first embodiment, a non-doped amorphous silicon layer and a p-type amorphous silicon layer are sequentially formed to complete a pn junction. Further, an indium tin oxide (ITO) layer and a silver collecting electrode are formed as a surface electrode to complete the process.

【0043】この場合においても、第1の実施形態と同
様、開放電圧の向上が確認された。また、暴露条件の変
化での特性の差はあまり無く、暴露の有無による変化が
大きかった。
Also in this case, similar to the first embodiment, an improvement in the open circuit voltage was confirmed. Further, there was no significant difference in the characteristics due to the change in the exposure condition, and the change due to the presence or absence of the exposure was large.

【0044】[0044]

【発明の効果】上記したように、結晶系シリコンと非晶
質シリコン系半導体からなるpn接合において、基板で
ある非晶質系シリコンと非晶質シリコン系半導体薄膜の
界面付近にボロンを適量存在させることにより、界面で
のキャリアの再結合を抑制でき、接合特性を改善するこ
とができる。この接合を用いた太陽電池おいては開放電
圧を向上させることができる。
As described above, in a pn junction composed of crystalline silicon and an amorphous silicon semiconductor, an appropriate amount of boron is present near the interface between the amorphous silicon semiconductor substrate and the amorphous silicon semiconductor thin film. By doing so, the recombination of carriers at the interface can be suppressed, and the bonding characteristics can be improved. In a solar cell using this junction, the open-circuit voltage can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の光起電力装置における半導体接合の
バンド構造図である。
FIG. 1 is a band structure diagram of a semiconductor junction in a photovoltaic device of the present invention.

【図2】ノンドープ層の厚さを160nm、p型層が約
8nmとして深さ方向への不純物プロファイルを観察し
た結果を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a result of observing an impurity profile in a depth direction when a thickness of a non-doped layer is 160 nm and a thickness of a p-type layer is about 8 nm.

【図3】基板と非晶質層での界面付近に作成したB26
を微量導入した極薄いp型の非晶質シリコン層のB26
導入量の変化に対する開放電圧特性図である。
FIG. 3 shows B 2 H 6 formed near the interface between the substrate and the amorphous layer.
B 2 H 6 of ultra-thin p-type amorphous silicon layer
It is an open-circuit voltage characteristic diagram with respect to the change of the introduction amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型単結晶基板 2 i型非晶質シリコン層 3 p型非晶質シリコン層 4 ITO層 Reference Signs List 1 n-type single crystal substrate 2 i-type amorphous silicon layer 3 p-type amorphous silicon layer 4 ITO layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の結晶系シリコン基板と他導電
型に荷電子制御された非晶質シリコン系薄膜との間に荷
電子制御しないか或いは実質的に真性な非晶質系シリコ
ン薄膜を介在させた光起電力装置において、結晶系シリ
コン基板と荷電子制御しないか或いは実質的に真性な非
晶質系シリコン薄膜とが形成する界面領域にボロン原子
を存在させることを特徴とする光起電力装置。
An amorphous silicon thin film having no or no valence control between a crystalline silicon substrate of one conductivity type and an amorphous silicon thin film of valence control of another conductivity type. A photovoltaic device interposed by a light source, characterized in that boron atoms are present in the interface region between the crystalline silicon substrate and the non-charge-controlled or substantially intrinsic amorphous silicon thin film. Electromotive device.
【請求項2】 前記ボロン原子の濃度は1×1018cm
-3以上5×1019cm-3以下であることを特徴とする光
起電力装置。
2. The concentration of boron atoms is 1 × 10 18 cm.
A photovoltaic device having a size of not less than −3 and not more than 5 × 10 19 cm −3 .
【請求項3】 水素ガスとともに低濃度のボロンを含む
ガスを導入してプラズマ放電により一導電型の結晶系シ
リコン基板表面のクリーニングを行う工程と、結晶系シ
リコン基板表面に荷電子制御しないか或いは実質的に真
性な非晶質系シリコン薄膜を形成する工程と、この上に
他導電型に荷電子制御された非晶質シリコン系薄膜を形
成する工程と、を含むことを特徴とする光起電力装置の
製造方法。
A step of introducing a gas containing a low concentration of boron together with hydrogen gas to clean the surface of the one-conductivity-type crystalline silicon substrate by plasma discharge; Forming a substantially intrinsic amorphous silicon thin film, and forming an amorphous silicon thin film with valence control of another conductivity type thereon. A method for manufacturing a power device.
【請求項4】 結晶系シリコン基板表面にシリコンを含
むガスと低濃度のボロンを含むガスを導入し、気相反応
により第1の非晶質系シリコン薄膜を形成する工程と、
この第1の非晶質系シリコン薄膜上にシリコンを含むガ
スを導入し、気相反応により実質的に真性な第2の非晶
質系シリコン薄膜を形成する工程と、この第2の非晶質
系シリコン薄膜上に他導電型に荷電子制御された非晶質
シリコン系薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴と
する光起電力装置の製造方法。
4. A step of introducing a gas containing silicon and a gas containing low concentration of boron to the surface of the crystalline silicon substrate to form a first amorphous silicon thin film by a gas phase reaction;
Introducing a gas containing silicon onto the first amorphous silicon thin film to form a substantially intrinsic second amorphous silicon thin film by a gas phase reaction; Forming an amorphous silicon-based thin film of which charge conductivity is controlled to another conductivity type on the porous silicon thin film.
【請求項5】 一導電型の結晶系シリコン基板を加熱し
た状態で水素ガスとともに低濃度のボロンを含むガスに
暴露する工程と、結晶系シリコン基板表面に荷電子制御
しないか或いは実質的に真性な非晶質系シリコン薄膜を
形成する工程と、この上に他導電型に荷電子制御された
非晶質シリコン系薄膜を形成する工程と、を含むことを
特徴とする光起電力装置の製造方法。
5. A step of exposing a crystalline silicon substrate of one conductivity type to a gas containing a low concentration of boron together with hydrogen gas while heating the crystalline silicon substrate, and controlling or substantially not controlling valence electrons on the surface of the crystalline silicon substrate. Manufacturing a photovoltaic device, comprising the steps of: forming a thin amorphous silicon thin film; and forming an amorphous silicon thin film of which charge conductivity is controlled to another conductivity type thereon. Method.
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