JP2009200419A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009200419A JP2009200419A JP2008043150A JP2008043150A JP2009200419A JP 2009200419 A JP2009200419 A JP 2009200419A JP 2008043150 A JP2008043150 A JP 2008043150A JP 2008043150 A JP2008043150 A JP 2008043150A JP 2009200419 A JP2009200419 A JP 2009200419A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amorphous silicon
- silicon layer
- solar cell
- manufacturing
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 77
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 32
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 31
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229920000548 poly(silane) polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- CVLHDNLPWKYNNR-UHFFFAOYSA-N pentasilolane Chemical compound [SiH2]1[SiH2][SiH2][SiH2][SiH2]1 CVLHDNLPWKYNNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 phosphorus compound Chemical class 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910016570 AlCu Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
- H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
- H01L31/0747—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells comprising a heterojunction of crystalline and amorphous materials, e.g. heterojunction with intrinsic thin layer or HIT® solar cells; solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
【課題】真空装置の使用回数を低減し、かつ特性に優れた太陽電池を製造すること。
【解決手段】本発明に係る製造方法は、単結晶シリコン基板の少なくとも片面にアモルファスシリコン層が形成されてなる太陽電池の製造方法であって、(a)単結晶シリコン基板(10)の一面上に、シリコン原子を含有する第1の液体を塗布し、当該塗布された液体を焼成することによって真性アモルファスシリコン層(11)を形成すること、(b)前記真性アモルファスシリコン層上に不純物アモルファスシリコン層(12)を形成すること、を含む。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る製造方法は、単結晶シリコン基板の少なくとも片面にアモルファスシリコン層が形成されてなる太陽電池の製造方法であって、(a)単結晶シリコン基板(10)の一面上に、シリコン原子を含有する第1の液体を塗布し、当該塗布された液体を焼成することによって真性アモルファスシリコン層(11)を形成すること、(b)前記真性アモルファスシリコン層上に不純物アモルファスシリコン層(12)を形成すること、を含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、太陽電池に関し、特に、へテロ接合太陽電池の薄型光電変換層に関する。
HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)型太陽電池は、結晶系のシリコン基板の片面または両面に、アモルファスシリコン層と透光性導電膜とを積層形成したものである。このHIT型太陽電池は、結晶系のシリコン太陽電池と比べて低温状態での製造プロセスが可能であり、低コスト化が期待できるという特長を有する(例えば、特許文献1参照)。
このようなHIT型太陽電池は、種々の公知資料(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)に見られるように、主に次のステップで作製される。まず、厚さ200μm程度のドープされた単結晶シリコン基板上にCVD法(化学気相堆積法)によって厚さ10nm程度の真性アモルファスシリコン層が形成される。次に、真性アモルファスシリコン層上に、CVD法によって厚さ10nm程度の不純物アモルファスシリコン層(不純物がドープされたアモルファス層)が形成される。この不純物アモルファスシリコン層の導電型(極性)は、単結晶シリコン基板と逆にする。すなわち、例えば単結晶シリコン基板がp型であれば、不純物アモルファスシリコン層はn型とされる。その後、単結晶シリコン基板の裏面に集電層である導電膜(例えばアルミニウム膜)が蒸着法などによって形成される。
しかしながら、上記した従来のHIT型太陽電池の製造方法においては、CVD装置を用いた真空プロセスを行う必要があるために製造コストが高くなる。更に、CVD法を用いる故に、単結晶シリコン基板上に真性アモルファスシリコン層の一部がエピタキシャル成長し、この結果、得られた界面が特性劣化に寄与する(例えば、非特許文献3参照)。従って、これらの不都合を解消し得る製造方法が望まれている。
本発明に係る具体的態様は、真空装置の使用回数を低減し、かつ特性に優れた太陽電池を製造することを一つの目的とする。
本発明に係る製造方法は、単結晶シリコン基板の少なくとも片面にアモルファスシリコン層が設けられてなる太陽電池の製造方法であって、(a)単結晶シリコン基板の一面上に、シリコン原子を含有する第1の液体を塗布し、当該塗布された第1の液体を焼成することによって真性アモルファスシリコン層を形成すること、(b)前記真性アモルファスシリコン層上に不純物アモルファスシリコン層を形成すること、を含む。
本発明に係る製造方法によれば、単結晶シリコン基板上に真性アモルファスシリコン層を形成する際に液体プロセスを用いていることにより、真空装置を使用する回数が低減され、原料ガスの浪費も抑制される。それにより、太陽電池の製造プロセスを簡素化し、低コスト化を図ることが可能となる。また、単結晶シリコン基板上への真性アモルファスシリコン層の形成に液体プロセスを用いることにより、単結晶シリコン基板と真性アモルファスシリコン層との界面状態が良好となり、特性に優れた太陽電池が得られる。
好ましくは、前記(b)についても液体プロセスが用いられる。すなわち、前記(b)は、前記真性アモルファスシリコン層上に、シリコン原子及びドーパントを含有する第2の液体を塗布し、当該塗布された液体を焼成することによって不純物アモルファスシリコン層を形成することが好ましい。
それにより、真空装置の使用回数が更に低減する。
上述した本発明に係る製造方法において、例えば、前記単結晶シリコン基板の導電型はp型であり、前記不純物アモルファスシリコン層の導電型がn型である。この場合、上記(b)におけるドーパントとしては、リンなどのV族元素が用いられる。
なお、上述した本発明に係る製造方法においては、前記単結晶シリコン基板の導電型がn型であり、前記不純物アモルファスシリコン層の導電型がp型であってもよい。この場合、上記(b)におけるドーパントとしては、ボロンなどのIII族元素が用いられる。
前記第1の液体、前記第2の液体の各々は、シラン高分子を含有する。すなわち、このシラン高分子が上述したシリコン原子をもたらす。シラン高分子とは、例えば水素化ポリシランである。ここで「ポリシラン」とは、一般式SinH2n+2(n<2)で表される化合物をいう。具体例としては、シクロペンタシラン(Si5H10)など、1個以上の環状構造を持ったものに、紫外線を照射することによって光重合させて高次シランとしたものが挙げられる。これにより、良質なシリコン層が得られる。
上述した本発明に係る製造方法は、前記不純物アモルファスシリコン層上に導電膜を形成することを更に含んでいてもよい。
以下に本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る太陽電池の構成を示す模式断面図である。図1に示す太陽電池は、単結晶シリコン基板10の一面上に、真性アモルファスシリコン層11、不純物アモルファスシリコン層12、導電膜13を積層して構成されている。また、単結晶シリコン基板10の他面上には集電層としての導電膜14が設けられている。単結晶シリコン基板10は、例えば導電型がp型、比抵抗ρが3.5〜4.5Ωcm2程度、板厚が200μm程度の単結晶シリコン基板である。本実施形態では、少なくとも真性アモルファスシリコン層11が液体プロセスを用いて形成される。以下、図1に示す本実施形態の太陽電池の製造方法について詳述する。
まず、単結晶シリコン基板10の一面上に真性アモルファスシリコン層11が形成される。具体的には、真性アモルファスシリコン層11は、水素化ポリシランを含む液体を単結晶シリコン基板10の一面上に塗布し、これを250℃〜350℃程度の温度、10分間〜60分間程度の時間で焼成することによって形成される。液体の塗布には、例えばスピンコート法が用いられる。また、液体の塗布及び焼成は、不活性ガス雰囲気中で行われることが望ましい。
ここで「ポリシラン」とは、一般式SinH2n+2(n<2)で表される化合物をいう。具体例としては、シクロペンタシラン(Si5H10)など、1個以上の環状構造を持ったものに、紫外線を照射することによって光重合させて高次シランとしたものが挙げられる。以下においても同様である。
次に、真性アモルファスシリコン層11上に不純物アモルファスシリコン層12が形成される。この不純物アモルファスシリコン層12の形成は、CVD法などの真空プロセスを含んだ成膜技術を用いてもよいが、より好ましくは、上記の真性アモルファスシリコン層11の場合と同様に液体プロセスが用いられる。具体的には、不純物アモルファスシリコン層12は、水素化ポリシランとドーパントとしてのリン化合物とを含む液体を真性アモルファスシリコン層11上に塗布し、これを250℃〜350℃程度の温度、10分間〜60分間程度の時間で焼成することによって形成される。これにより、n型の不純物アモルファスシリコン層12が得られる。
なお、液体プロセスを用いない場合には、不純物アモルファスシリコン層12は、例えばプラズマCVD装置を用い、以下のような成膜条件によって形成することが可能である。
ガス :水素化シラン(SiH4)が10sccm、水素化リン(PH3)が20sccm
基板温度 :180℃
RFパワー :5mW/cm2
チャンバ内圧力:8〜27Pa
膜厚 :1nm〜20nm狙い
ガス :水素化シラン(SiH4)が10sccm、水素化リン(PH3)が20sccm
基板温度 :180℃
RFパワー :5mW/cm2
チャンバ内圧力:8〜27Pa
膜厚 :1nm〜20nm狙い
次に、不純物アモルファスシリコン層12上に導電膜13が形成される。導電膜13は、例えばインジウム錫酸化物(ITO)膜や酸化亜鉛(ZnO)などの透明導電膜である。この導電膜13は、例えばスパッタ法や蒸着法などの物理気相堆積法によって形成することが可能である。
次に、単結晶シリコン基板10の他面上に集電層としての導電膜14が形成される。この導電膜14は、例えば、金属(AlCu)の膜であり、スパッタ法や蒸着法などを適宜利用して形成される。
以上のようにして、図1に示した本実施形態の太陽電池が完成する。本実施形態によれば、少なくとも、単結晶シリコン基板上に真性アモルファスシリコン層を形成する際に液体プロセスを用いていることにより、真空装置を使用する回数が低減され、原料ガスの浪費も抑制される。それにより、太陽電池の製造プロセスを簡素化し、低コスト化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、単結晶シリコン基板上への真性アモルファスシリコン層の形成について液体プロセスを用いることにより、単結晶シリコン基板と真性アモルファスシリコン層との界面状態が良好となり、特性に優れた太陽電池が得られる。以下に、本実施形態に係る太陽電池の特性について比較例を参照しながら説明する。
上述した実施形態において示した製造条件により、真性アモルファスシリコン膜11、不純物アモルファスシリコン膜12のいずれも液体プロセスによって製造した太陽電池を「実施例1」という。また、上述した実施形態において示した製造条件により、真性アモルファスシリコン膜11については液体プロセスによって形成し、不純物アモルファスシリコン膜12についてはプラズマCVD法によって形成した太陽電池を「実施例2」という。
これに対して、図1と同様の構造を備える太陽電池を、真性アモルファスシリコン膜についてはプラズマCVD法によって形成し、不純物アモルファスシリコン膜については液体プロセスによって形成した太陽電池を「比較例1」という。また、図1と同様の構造を備える太陽電池を、真性アモルファスシリコン膜、不純物アモルファスシリコン膜のいずれもプラズマCVD法によって形成した太陽電池を「比較例2」という。比較例1、比較例2の各々の製造条件は以下のとおりである。
これに対して、図1と同様の構造を備える太陽電池を、真性アモルファスシリコン膜についてはプラズマCVD法によって形成し、不純物アモルファスシリコン膜については液体プロセスによって形成した太陽電池を「比較例1」という。また、図1と同様の構造を備える太陽電池を、真性アモルファスシリコン膜、不純物アモルファスシリコン膜のいずれもプラズマCVD法によって形成した太陽電池を「比較例2」という。比較例1、比較例2の各々の製造条件は以下のとおりである。
(比較例1)
a.真性アモルファスシリコン膜の成膜条件;
ガス :水素化シラン(SiH4)が5sccm、水素が0〜100sccm
基板温度 :120℃
RFパワー :25〜75mW/cm2
チャンバ内圧力:5〜27Pa
膜厚 :1nm〜20nm狙い
b.不純物アモルファスシリコン膜の成膜条件;
液体 :水素化ポリシランとリン化合物とを含む液体
焼成温度 :250℃〜350℃
焼成時間 :10分間〜60分間
a.真性アモルファスシリコン膜の成膜条件;
ガス :水素化シラン(SiH4)が5sccm、水素が0〜100sccm
基板温度 :120℃
RFパワー :25〜75mW/cm2
チャンバ内圧力:5〜27Pa
膜厚 :1nm〜20nm狙い
b.不純物アモルファスシリコン膜の成膜条件;
液体 :水素化ポリシランとリン化合物とを含む液体
焼成温度 :250℃〜350℃
焼成時間 :10分間〜60分間
(比較例2)
a.真性アモルファスシリコン膜の成膜条件;
ガス :水素化シラン(SiH4)が5sccm、水素が0〜100sccm
基板温度 :120℃
RFパワー :25〜75mW/cm2
チャンバ内圧力:5〜27Pa
膜厚 :1nm〜20nm狙い
b.不純物アモルファスシリコン膜の成膜条件;
ガス :水素化シラン(SiH4)が10sccm、水素化リン(PH3)が20sccm
基板温度 :180℃
RFパワー :5mW/cm2
チャンバ内圧力:8〜27Pa
膜厚 :1nm〜20nm狙い
a.真性アモルファスシリコン膜の成膜条件;
ガス :水素化シラン(SiH4)が5sccm、水素が0〜100sccm
基板温度 :120℃
RFパワー :25〜75mW/cm2
チャンバ内圧力:5〜27Pa
膜厚 :1nm〜20nm狙い
b.不純物アモルファスシリコン膜の成膜条件;
ガス :水素化シラン(SiH4)が10sccm、水素化リン(PH3)が20sccm
基板温度 :180℃
RFパワー :5mW/cm2
チャンバ内圧力:8〜27Pa
膜厚 :1nm〜20nm狙い
以上のような実施例1、2及び比較例1、2について、開放電圧、短絡電流密度、形状因子、光電変換効率の各パラメータを評価した。
ここで、開放電圧(Voc)とは電流値=0(mA/cm2)の際の電圧値(V)、短絡電流密度(Jsc)とは電圧値=0(V)の際の電流密度(mA/cm2)である。
また、形状因子(ff)とは内部抵抗を表すファクターであり、次式で表される。
ff=(その太陽電池セルが作り出すことのできる最大のエネルギーPmax)/(Voc×Jsc)
また、光電変換効率(η)は次式で与えられる。
η=Pmax/Pin=Voc×Jsc×ff/Pin
ここで、開放電圧(Voc)とは電流値=0(mA/cm2)の際の電圧値(V)、短絡電流密度(Jsc)とは電圧値=0(V)の際の電流密度(mA/cm2)である。
また、形状因子(ff)とは内部抵抗を表すファクターであり、次式で表される。
ff=(その太陽電池セルが作り出すことのできる最大のエネルギーPmax)/(Voc×Jsc)
また、光電変換効率(η)は次式で与えられる。
η=Pmax/Pin=Voc×Jsc×ff/Pin
上記した各パラメータを評価したところ、詳細なデータは割愛するが、実施例1、2の各々(液体プロセスによって真性アモルファスシリコン層を形成)のほうが比較例1、2の各々(プラズマCVD法によって真性アモルファスシリコン層を形成)に比して、開放電圧Voc及び短絡電流密度Jscが高く、形状因子ffが低い傾向にあった。また、形状因子ffの寄与が大きいため、光電変換効率ηについては比較例1、2のほうが高い傾向にあった。
特性評価の結果として上記のような傾向が得られた理由について把握するために、太陽電池等価回路を用いた解析及びTEM(透過型電子顕微鏡)による断面観察を行った。等価回路(図2参照)を用いた解析については、文献「Thin Solid Films 509 (2006) 123」を参照して行った。この文献に開示された解析法は、基本的には太陽電池の電流―電圧の関係式の式変形を行い、各々の式から、直列抵抗Rs、ダイオード因子n、及びダイオードの逆方向飽和電流Ioを実測データから求めるものである。なお、代表として実施例1と比較例1について、各々5つのサンプルを用いて解析が行われた。その解析結果について、図3〜図5に示す。図3はダイオード因子nと存在確率との関係を示し、図4は直列抵抗Rsと存在確率との関係を示し、図5は逆方向飽和電流Ioと存在確率との関係を示している。この解析結果から、実施例1は比較例1に比べて直列抵抗Rsが一桁以上高いことが分かる(図4)。これは、上述した形状因子ffの低下に繋がっている。また、実施例1は比較例1に比べてダイオード因子nの値が小さく、かつその値が1に近いことが分かる(図3)。これは、再結合電流が抑制されていることを示している。このことは、短絡電流密度Jscを高める効果に繋がっている。また、実施例1は比較例1に比べて逆方向飽和電流Ioが小さいことが分かる(図5)。これは、再結合電流を小さくできるため、高い開放電圧が実現できることを示している。
図6及び図7は、単結晶シリコン基板と真性アモルファスシリコン層との界面の観察結果を示す図(画像)である。図6は実施例1の界面の観察結果を示し、図7は比較例1の界面の観察結果を示している。図6に示す実施例1のサンプルは、真性アモルファスシリコン層の膜厚が60nm、不純物アモルファスシリコン層の膜厚が30nmであった。また、図7に示す比較例1のサンプルは、真性アモルファスシリコン層の膜厚が10nm、不純物アモルファスシリコン層の膜厚が17nmであった。比較例1においては、単結晶シリコン基板と真性アモルファスシリコン層との界面において真性アモルファスシリコン層のエピタキシャル成長が確認できるが(図7)、実施例1においてはそれが殆ど確認できない(図6)。従って、このエピタキシャル成長の有無が再結合電流及び逆方向飽和電流に寄与していると考えられる。
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上述した実施形態においては、単結晶シリコン基板の導電型がp型、不純物アモルファスシリコン層の導電型がn型であったが、これらの導電型が逆であってもよい。すなわち、n型の単結晶シリコン基板上に真性アモルファスシリコン層が設けられ、その上にp型の不純物アモルファスシリコン層が設けられていてもよい。また、上述した実施形態においては、単結晶シリコン基板の一面側にのみ真性アモルファスシリコン層及び不純物アモルファスシリコン層が設けられていたが、単結晶シリコン基板の両面に真性アモルファスシリコン層及び不純物アモルファスシリコン層が設けられていてもよい。
10…単結晶シリコン基板、11…真性アモルファスシリコン層、12…不純物アモルファスシリコン層、13、14…導電膜
Claims (7)
- 単結晶シリコン基板の少なくとも片面にアモルファスシリコン層が設けられてなる太陽電池の製造方法であって、
(a)単結晶シリコン基板の一面上に、シリコン原子を含有する第1の液体を塗布し、当該塗布された第1の液体を焼成することによって真性アモルファスシリコン層を形成すること、
(b)前記真性アモルファスシリコン層上に不純物アモルファスシリコン層を形成すること、
を含む、太陽電池の製造方法。 - 前記(b)は、前記真性アモルファスシリコン層上に、シリコン原子及びドーパントを含有する第2の液体を塗布し、当該塗布された第2の液体を焼成することによって前記不純物アモルファスシリコン層を形成する、
請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記単結晶シリコン基板の導電型がp型であり、前記不純物アモルファスシリコン層の導電型がn型である、
請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第1の液体がシラン高分子を含有する、
請求項1に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記第2の液体がシラン高分子を含有する、
請求項2に記載の太陽電池の製造方法。 - 前記シラン高分子が水素化ポリシランである、
請求項4又は5に記載の太陽電池の製造方法。 - (c)前記不純物アモルファスシリコン層上に導電膜を形成すること、
を更に含む、請求項1乃至6の何れか1項に記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008043150A JP2009200419A (ja) | 2008-02-25 | 2008-02-25 | 太陽電池の製造方法 |
US12/391,510 US20090215219A1 (en) | 2008-02-25 | 2009-02-24 | Method for manufacturing solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008043150A JP2009200419A (ja) | 2008-02-25 | 2008-02-25 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009200419A true JP2009200419A (ja) | 2009-09-03 |
Family
ID=40998719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008043150A Withdrawn JP2009200419A (ja) | 2008-02-25 | 2008-02-25 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090215219A1 (ja) |
JP (1) | JP2009200419A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014203924A (ja) * | 2013-04-03 | 2014-10-27 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
US9123817B2 (en) | 2010-10-12 | 2015-09-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Transistors and electronic devices including the same |
JP2019169599A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 株式会社カネカ | 太陽電池の製造方法、および、太陽電池 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10011920B2 (en) | 2011-02-23 | 2018-07-03 | International Business Machines Corporation | Low-temperature selective epitaxial growth of silicon for device integration |
US20120211079A1 (en) | 2011-02-23 | 2012-08-23 | International Business Machines Corporation | Silicon photovoltaic element and fabrication method |
US9099596B2 (en) | 2011-07-29 | 2015-08-04 | International Business Machines Corporation | Heterojunction photovoltaic device and fabrication method |
US9112068B2 (en) * | 2012-10-05 | 2015-08-18 | International Business Machines Corporation | Laser doping of crystalline semiconductors using a dopant-containing amorphous silicon stack for dopant source and passivation |
US9059212B2 (en) | 2012-10-31 | 2015-06-16 | International Business Machines Corporation | Back-end transistors with highly doped low-temperature contacts |
US8912071B2 (en) | 2012-12-06 | 2014-12-16 | International Business Machines Corporation | Selective emitter photovoltaic device |
US9306106B2 (en) | 2012-12-18 | 2016-04-05 | International Business Machines Corporation | Monolithic integration of heterojunction solar cells |
US8642378B1 (en) | 2012-12-18 | 2014-02-04 | International Business Machines Corporation | Field-effect inter-digitated back contact photovoltaic device |
JP6114029B2 (ja) * | 2012-12-19 | 2017-04-12 | 順司 廣兼 | 光起電力素子およびその製造方法 |
US9640699B2 (en) | 2013-02-08 | 2017-05-02 | International Business Machines Corporation | Interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device |
US9859455B2 (en) | 2013-02-08 | 2018-01-02 | International Business Machines Corporation | Interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device with a floating junction front surface field |
DE102013010102A1 (de) | 2013-06-18 | 2014-12-18 | Evonik Industries Ag | Formulierungen umfassend Hydridosilane und Hydridosilan-Oligomere, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihrer Verwendung |
DE102013010101A1 (de) | 2013-06-18 | 2014-12-18 | Evonik Industries Ag | Formulierungen umfassend Hydridosilane und Hydridosilan-Oligomere, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihrer Verwendung |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5220181A (en) * | 1989-12-11 | 1993-06-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic element of junction type with an organic semiconductor layer formed of a polysilane compound |
JP3349308B2 (ja) * | 1995-10-26 | 2002-11-25 | 三洋電機株式会社 | 光起電力素子 |
TW465131B (en) * | 1999-03-30 | 2001-11-21 | Seiko Epson Corp | Method for forming silicon film |
TW447143B (en) * | 1999-03-30 | 2001-07-21 | Seiko Epson Corp | Method of manufacturing solar cell |
JP2001189478A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
JP3490964B2 (ja) * | 2000-09-05 | 2004-01-26 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置 |
US7067069B2 (en) * | 2001-08-14 | 2006-06-27 | Jsr Corporation | Silane composition, silicon film forming method and solar cell production method |
JP3902534B2 (ja) * | 2001-11-29 | 2007-04-11 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置及びその製造方法 |
JP4162516B2 (ja) * | 2003-03-14 | 2008-10-08 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置 |
JP4171428B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2008-10-22 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置 |
JP4258646B2 (ja) * | 2003-06-13 | 2009-04-30 | Jsr株式会社 | シラン重合体およびシリコン膜の形成方法 |
US7781669B2 (en) * | 2005-02-25 | 2010-08-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic cell |
-
2008
- 2008-02-25 JP JP2008043150A patent/JP2009200419A/ja not_active Withdrawn
-
2009
- 2009-02-24 US US12/391,510 patent/US20090215219A1/en not_active Abandoned
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9123817B2 (en) | 2010-10-12 | 2015-09-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Transistors and electronic devices including the same |
JP2014203924A (ja) * | 2013-04-03 | 2014-10-27 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池の製造方法及び太陽電池 |
JP2019169599A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 株式会社カネカ | 太陽電池の製造方法、および、太陽電池 |
JP7043308B2 (ja) | 2018-03-23 | 2022-03-29 | 株式会社カネカ | 太陽電池の製造方法、および、太陽電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20090215219A1 (en) | 2009-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009200419A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
JP5456168B2 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
US9252316B2 (en) | Ultra thin hit solar cell and fabricating method of the same | |
Noda et al. | Cu2O/ZnO heterojunction solar cells fabricated by magnetron-sputter deposition method films using sintered ceramics targets | |
US20160284926A1 (en) | Heterostructure germanium tandem junction solar cell | |
JP2001267611A (ja) | 薄膜太陽電池及びその製造方法 | |
TW201227980A (en) | Thin film solar cell and method for manufacturing the same | |
JP5729595B2 (ja) | 太陽電池用透明導電膜およびその製造方法 | |
TWI684288B (zh) | 包括經由原子層沉積形成的多重緩衝層的太陽能電池及其製造方法 | |
Ohdaira et al. | Suppression of the epitaxial growth of Si films in Si heterojunction solar cells by the formation of ultra-thin oxide layers | |
KR20130044850A (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
Nakagawa et al. | On the mechanism of BaSi2 thin film formation on Si substrate by vacuum evaporation | |
KR100681162B1 (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
US20110155204A1 (en) | Wire type thin film solar cell and method of manufacturing the same | |
Kim et al. | Effect of hydrogen dilution on intrinsic a-Si: H layer between emitter and Si wafer in silicon heterojunction solar cell | |
JP2014123720A (ja) | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法及び太陽電池 | |
US10727366B2 (en) | Solar cell comprising CIGS light absorbing layer and method for manufacturing same | |
KR101673241B1 (ko) | 플라즈마 화학증착법을 통해 형성한 실리콘 박막 터널 접합층을 이용한 박막 실리콘과 벌크형 결정질 실리콘의 적층형 태양전지의 제조 방법 및 이에 따른 태양 전지 | |
JP5980059B2 (ja) | 太陽電池 | |
JP5398772B2 (ja) | 光起電力装置およびその製造方法、光起電力モジュール | |
Akiyama et al. | Silicon Heterojunction Solar Cell with a p-type Amorphous Silicon Emitter Formed by Catalytic Impurity Doping | |
JP4215694B2 (ja) | 光電変換装置およびその製造方法 | |
US20130255775A1 (en) | Wide band gap photovoltaic device and process of manufacture | |
Wu et al. | Fabrication of selective-emitter silicon heterojunction solar cells using hot-wire chemical vapor deposition and laser doping | |
KR20150136721A (ko) | 고품질 cigs 광흡수층을 포함하는 태양전지 및 이의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091028 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091106 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20100104 |