JP2005336508A - 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入し、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解し、堆積膜を形成する方法において、第1の電力を印加した電極103に生じるセルフバイアス電圧値があらかじめ設定されたしきい値に到達した際に、第1の電力よりも高い第2の電力を電極103に印加して、前記しきい値よりも絶対値が大きなセルフバイアス電圧値に変更して堆積膜を形成する。
【選択図】 図1
Description
第1の電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値があらかじめ設定されたしきい値に到達した際に、第1の電力よりも高い第2の電力を前記電極に印加して、前記しきい値よりも絶対値が大きなセルフバイアス電圧値に変更して堆積膜を形成することを特徴とする。
また、前記第1の電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値が第1のセルフバイアス電圧値から第2のセルフバイアス電圧値に変化して、前記第2のセルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、
前記第1の電力よりも高い第2の電力を前記電極に印加して、前記第1のセルフバイアス電圧値ならびに前記第2のセルフバイアス電圧値よりも絶対値が大きなセルフバイアス電圧値に変更して堆積膜を形成することを特徴とする。
第1の流量の原料ガスを導入して電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値があらかじめ設定されたしきい値に到達した際に、原料ガスを第1の流量よりも多い第2の流量に変更して堆積膜を形成することを特徴とする。
第1の成膜温度で電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値があらかじめ設定されたしきい値に到達した際に、第1の成膜温度よりも高い第2の成膜温度に変更して堆積膜を形成することを特徴とする。
第1の膜堆積時間で堆積膜を形成し、電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値があらかじめ設定されたしきい値に到達した際に、第1の膜堆積時間よりも長い第2の膜堆積時間に変更して堆積膜を形成することを特徴とする。
電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値と前記非単結晶太陽電池の短絡電流との関係に基づいて、前記短絡電流が所望の範囲内に維持可能なセルフバイアス電圧値のしきい値を設定し、
前記セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、反応容器内のメンテナンスをおこなうことを特徴とする。
第1の電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値を検出する手段と、該セルフバイアス電圧値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較する手段と、該セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、第1の電力よりも高い第2の電力を前記電極に印加して、前記しきい値よりも絶対値が大きなセルフバイアス電圧値に変更する手段とを有することを特徴とする。
また、前記第1の電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値が第1のセルフバイアス電圧値から第2のセルフバイアス電圧値に変化して前記第2のセルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、
前記第1の電力よりも高い第2の電力を前記電極に印加して、前記第1のセルフバイアス電圧値ならびに前記第2のセルフバイアス電圧値よりも絶対値が大きなセルフバイアス電圧値に変更して堆積膜を形成する手段を有することを特徴とする。
第1の流量の原料ガスを導入して電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値を検出する手段と、該セルフバイアス電圧値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較する手段と、該セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、原料ガスを第1の流量よりも多い第2の流量に変更する手段とを有することを特徴とする。
第1の成膜温度で電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値を検出する手段と、該セルフバイアス電圧値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較する手段と、該セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、第1の成膜温度よりも高い第2の成膜温度に変更する手段とを有することを特徴とする。
第1の膜堆積時間で堆積膜を形成し、電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値を検出する手段と、該セルフバイアス電圧値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較する手段と、該セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、第1の膜堆積時間よりも長い第2の膜堆積時間に変更して堆積膜を形成する手段とを有することを特徴とする。
半導体層が堆積される適当な基板201としては、単結晶質もしくは非単結晶質のものであってもよく、さらにそれらは導電性のものであっても、また電気絶縁性のものであってもよい。さらには、それらは透光性のものであっても、また非透光性のものであってもよいが、変形、歪みが少なく、所望の強度を有するものであることが好ましい。
下部電極202は、基板201とn型半導体層203との間に設けられる。しかし、基板201が導電性である場合には、該基板が下部電極を兼ねることができる。ただし、基板201が導電性であってもシート抵抗値が高い場合には、電流取り出し用の低抵抗の電極として、あるいは基板面での反射率を高め入射光の有効利用を図る目的で電極202を設置してもよい。
透明電極206としては太陽や白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率良く吸収させるために光の透過率が85%以上であることが望ましく、さらに、電気的には光起電力素子の出力に対して抵抗成分とならぬようにシート抵抗値は300Ω/□以下であることが望ましい。このような特性を備えた材料としてSnO2,In2O3,ZnO,CdO,CdSnO4,ITO(In2O3+SnO2)などの金属酸化物や、Au,Al,Cu等の金属を極めて薄く半透明状に成膜した金属薄膜等が挙げられる。
集電電極207は、透明電極206の表面抵抗値を低減させる目的で透明電極206上に設けられる。電極材料としてはAg,Cr,Ni,Al,Ag,Au,Ti,Pt,Cu,Mo,W等の金属またはこれらの合金の薄膜が挙げられる。これらの薄膜は積層させて用いることができる。また、半導体層への光入射光量が充分に確保されるよう、その形状及び面積が適宜設計される。
半導体層203、204、205は通常の薄膜作製プロセスに依って作製されるもので、蒸着法、スパッタ法、高周波プラズマCVD法、マイクロ波プラズマCVD法、ECR法、熱CVD法、LPCVD法等公知の方法を所望に応じて用いることにより作製できる。工業的に採用されている方法としては、原料ガスをプラズマで分解し、基板上に堆積させるプラズマCVD法が好んで用いられる。
本太陽電池において、好適に用いられるi型半導体層を構成する半導体材料としては、非晶質シリコンゲルマニュームのi層を作製する場合はa−SiGe:H、a−SiGe:F、a−SiGe:H:F等のいわゆるIV族合金系半導体材料が挙げられる。また、単位素子構成を積層したタンデムセル構造に於いて非晶質シリコンゲルマニューム以外のi型半導体層を構成する半導体材料としては、a−Si:H、a−Si:F、a−Si:H:F、a−SiC:H、a−SiC:F、a−SiC:H:F、poly−Si:H、poly−Si:F、poly−Si:H:F等いわゆるIV族及びIV族合金系半導体材料の他、III−V及びII−VI族のいわゆる化合物半導体材料等が挙げられる。
本太陽電池において好適に用いられるp型またはn型の半導体層を構成する半導体材料としては、前述したi型半導体層を構成する半導体材料に価電子制御剤をドーピングすることによって得られる。作製方法は、前述したi型半導体層の作製方法と同様の方法が好適に利用できる。また原料としては、周期律表第IV族堆積膜を得る場合、p型半導体を得るための価電子制御剤としては周期律表第III族の元素を含む化合物が用いられる。第III族の元素としては、Bが挙げられ、Bを含む化合物としては、具体的には、BF3,B2H6,B4H10,B5H9,B5H11,B6H10,B(CH3)3,B(C2H5)3,B6H12等が挙げられる。
図3に示した装置を用いて、図2の非単結晶太陽電池を連続的に作製する方法について、以下に説明する。
比較例1として、i型半導体層成膜において成膜開始約10時間後に投入パワーの設定変更を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様にして非単結晶太陽電池を作製した。なお、この比較例1におけるi型半導体層のセルフバイアス電圧値は成膜開始30分後の−0.2Vから、その後成膜終了時点まで徐々に低下した。
本例では、i型半導体層の成膜条件を以下の方法で作製した以外は、全て実施例1と同様にして非単結晶太陽電池を作製した。
本例では、i型半導体層の成膜条件を以下の方法で作製した以外は、全て実施例1と同様にして非単結晶太陽電池を作製した。
本例では、i型半導体層の成膜条件ならびに帯状基板の搬送速度を以下の方法で作製した以外は、全て実施例1と同様にして非単結晶太陽電池を作製した。
1ロール分の成膜が終了した後、実施例1と同様に電極を形成し、太陽電池を作製した。
本例では、i型半導体層の成膜条件変更を以下の方法で作製した以外は、全て実施例1と同様にして非単結晶太陽電池を作製した。
1ロール分の成膜が終了した後、実施例1と同様に電極を形成し、太陽電池を作製した。
本例では、まず比較例1と同様の条件で成膜をおこない1ロール分の太陽電池を作製した。その結果は比較例1で見られたようにセルフバイアス電圧が徐々に低下し、短絡電流値も減少していた。
101 基板
102 ヒーター
103 カソード電極
104 高周波電源
105 セルフバイアス電圧読取器
106 ガス導入管
107 ガス導入バルブ
108 マスフローコントローラー
109 排気管
110 外反応容器
201 基板
202 下部電極
203 n型半導体層
204 i型半導体層
205 p型半導体層
206 上部電極
207 集電電極
301、302、303、304、305 真空容器
306 帯状基板
307、312、317、322、323 真空ポンプ
308、313、318 内側反応容器
309、314、319 セルフバイアス電圧読取器
310、315、320 RF電源
311、316、321 電極
324、325、326 ヒーター
Claims (11)
- 原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入し、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解し、堆積膜を形成する方法において、
第1の電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値があらかじめ設定されたしきい値に到達した際に、第1の電力よりも高い第2の電力を前記電極に印加して、前記しきい値よりも絶対値が大きなセルフバイアス電圧値に変更して堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜形成方法。 - 前記第1の電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値が第1のセルフバイアス電圧値から第2のセルフバイアス電圧値に変化して、前記第2のセルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、
前記第1の電力よりも高い第2の電力を前記電極に印加して、前記第1のセルフバイアス電圧値ならびに前記第2のセルフバイアス電圧値よりも絶対値が大きなセルフバイアス電圧値に変更して堆積膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の堆積膜形成方法。 - 原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入し、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解し、堆積膜を形成する方法において、
第1の流量の原料ガスを導入して電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値があらかじめ設定されたしきい値に到達した際に、原料ガスを第1の流量よりも多い第2の流量に変更して堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜形成方法。 - 原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入し、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解し、堆積膜を形成する方法において、
第1の成膜温度で電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値があらかじめ設定されたしきい値に到達した際に、第1の成膜温度よりも高い第2の成膜温度に変更して堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜形成方法。 - 原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入し、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解し、堆積膜を形成する方法において、
第1の膜堆積時間で堆積膜を形成し、電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値があらかじめ設定されたしきい値に到達した際に、第1の膜堆積時間よりも長い第2の膜堆積時間に変更して堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜形成方法。 - 原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入し、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解し、非単結晶太陽電池を作製する堆積膜形成方法において、
電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値と前記非単結晶太陽電池の短絡電流との関係に基づいて、前記短絡電流が所望の範囲内に維持可能なセルフバイアス電圧値のしきい値を設定し、
前記セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、反応容器内のメンテナンスをおこなうことを特徴とする非単結晶太陽電池を作製する堆積膜形成方法。 - 少なくとも原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入する手段と、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解する手段とを有する堆積膜形成装置において、
第1の電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値を検出する手段と、該セルフバイアス電圧値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較する手段と、該セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、第1の電力よりも高い第2の電力を前記電極に印加して、前記しきい値よりも絶対値が大きなセルフバイアス電圧値に変更する手段とを有することを特徴とする堆積膜形成装置。 - 前記第1の電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値が第1のセルフバイアス電圧値から第2のセルフバイアス電圧値に変化して前記第2のセルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、
前記第1の電力よりも高い第2の電力を前記電極に印加して、前記第1のセルフバイアス電圧値ならびに前記第2のセルフバイアス電圧値よりも絶対値が大きなセルフバイアス電圧値に変更して堆積膜を形成する手段を有することを特徴とする請求項7に記載の堆積膜形成装置。 - 少なくとも原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入する手段と、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解する手段とを有する堆積膜形成装置において、
第1の流量の原料ガスを導入して電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値を検出する手段と、該セルフバイアス電圧値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較する手段と、該セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、原料ガスを第1の流量よりも多い第2の流量に変更する手段とを有することを特徴とする堆積膜形成装置。 - 少なくとも原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入する手段と、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解する手段とを有する堆積膜形成装置において、
第1の成膜温度で電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値を検出する手段と、該セルフバイアス電圧値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較する手段と、該セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、第1の成膜温度よりも高い第2の成膜温度に変更する手段とを有することを特徴とする堆積膜形成装置。 - 少なくとも原料ガスを反応容器の放電空間内へ導入する手段と、電力を印加して放電を生起させ原料ガスを分解する手段とを有する堆積膜形成装置において、
第1の膜堆積時間で堆積膜を形成し、電力を印加した電極に生じるセルフバイアス電圧値を検出する手段と、該セルフバイアス電圧値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較する手段と、該セルフバイアス電圧値が前記しきい値に到達した際に、第1の膜堆積時間よりも長い第2の膜堆積時間に変更して堆積膜を形成する手段とを有することを特徴とする堆積膜形成装置。
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