JP2793750B2 - Photovoltaic element and power generation system - Google Patents

Photovoltaic element and power generation system

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JP2793750B2 JP4305369A JP30536992A JP2793750B2 JP 2793750 B2 JP2793750 B2 JP 2793750B2 JP 4305369 A JP4305369 A JP 4305369A JP 30536992 A JP30536992 A JP 30536992A JP 2793750 B2 JP2793750 B2 JP 2793750B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光起電力素子及び発電シ
ステムに係わり、特にシリコン系非単結晶半導体材料か
らなるpin構造と、微結晶シリコン、または多結晶シ
リコン、または単結晶シリコンのpn構造との積層から
なる光起電力素子及びそれを用いた発電システムに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic element and a power generation system, and more particularly to a pin structure made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material and a pn structure of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon, or single crystal silicon. And a power generation system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シリコン系非単結晶半導体材料か
らなるpin構造の光起電力素子において、i層がシリ
コン原子とゲルマニウム原子または炭素原子を含有し、
バンドギャップが変化している光起電力素子については
いろいろな提案がなされている。例えば、 (1) “Optimum deposition c
onditions for a−(Si,Ge):H
using a triode−configura
ted rf glow discharge sys
tem”, J.A.Bragagnolo,P.Li
ttlefield、A.Mastrovito an
d G.Storti.Conf.Rec.19th
IEEEPhotovoltaic Speciali
sts Conference−1987 pp.87
8,(2) “Efficiency improve
ment in amorphous−SiGe:H
solar cells and itsapplic
ation to tandem type sola
r cells”,S.Yoshida,S.Yama
naka,M.Konagai and K.Taka
hashi, Conf.Rec.19th IEEE
Photovoltaic Specialists
Conference−1987 pp.1101,
(3) “Stability and terres
trial application of a−Si
tandem type solar cells”
A.Hiroe,H.Yamagishi,H.Ni
shio,M.Kondo and Y.Tawada
,Conf.Rec.19th IEEE Phot
ovoltaic Specialists Conf
erence−1987 pp.1111,(4)
“Preparation of high qual
ity a−SiGe:H Films and it
s application to the high
efficiency triple−juncti
on amorphous solar cells”
K.Sato、K.Kawabata,S.Tera
zono,H.Sasaki,M.Deguchi,
T.Itagaki,H.Morikawa,M.Ai
ga and K.Fujikawa, Conf.R
ec.20th IEEE Photovoltaic
Specialists Conference−1
988 pp.73,(5) USP 4,816,0
82 等が報告されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a photovoltaic device having a pin structure made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, an i-layer contains silicon atoms and germanium atoms or carbon atoms,
Various proposals have been made for a photovoltaic element having a changed band gap. For example, (1) “Optimum deposition c
conditions for a- (Si, Ge): H
using a triode-configura
ted rf glow discharge sys
tem ", JA Bragagnolo, P. Li
tlefield, A .; Mastrovito an
dG. Storti. Conf. Rec. 19th
IEEE Photovoltaic Special
sts Conference-1987 pp. 87
8, (2) “Efficiency improbe
ment in amorphous-SiGe: H
solar cells and itsapplic
ation to tandem type sola
r cells ", S. Yoshida, S. Yama
Naka, M .; Konagai and K.K. Taka
hashi, Conf. Rec. 19th IEEE
Photovoltaic Specialists
Conference-1987 pp. 1101,
(3) “Stability and terres
trial application of a-Si
tandem type solar cells "
A. Hiroe, H .; Yamagishi, H .; Ni
Shio, M .; Kondo and Y. Tawada
, Conf. Rec. 19th IEEE Photo
ovoltaic Specialists Conf
erence-1987 pp. 1111, (4)
“Preparation of high qual
ity a-SiGe: H Films and it
s application to the high
efficiency triple-juncti
on amorphos solar cells "
K. Sato, K .; Kawabata, S .; Tera
mono, H .; Sasaki, M .; Deguchi,
T. Itagaki, H .; Morikawa, M .; Ai
ga and K.S. Fujikawa, Conf. R
ec. 20th IEEE Photovoltaic
Specialists Conference-1
988 pp. 73, (5) USP 4,816,0
82 mag have been reported.

【0003】また、バンドギャップが変化している光起
電力素子の特性の理論的な研究は、例えば、 (6) “A novel design for a
morphous silicon alloy so
lar cells“ S.Guha,J.Yang,
A.Pawlikiewicz,T.Glatfelt
er,R.Ross,and S.R.Ovshins
ky,Conf.Rec.20th IEEE Pho
tovoltaic Specialists Con
ference−1988 pp.79,(7) “N
umerial modeling of multi
junction amorphous silico
n based P−I−Nsolar cells”
A.H.Pawlikiewicz and S.G
uha,Conf.Rec.20th IEEE Ph
otovoltaicSpecialists Con
ference−1988 pp.251, 等が報告されている。
A theoretical study of the characteristics of a photovoltaic device in which the band gap is changed is described in, for example, (6) “A novel design for a
morphous silicon alloy so
lar cells "S. Guha, J. Yang,
A. Pawlikiewicz, T.W. Glatfelt
er, R .; Ross, and S.M. R. Ovshins
ky, Conf. Rec. 20th IEEE Pho
tovoltaic Specialists Con
reference-1988 pp. 79, (7) “N
umerial modeling of multi
junction amorphous silico
n based PI-N solar cells "
A. H. Pawlikiewicz and S.A. G
uha, Conf. Rec. 20th IEEE Ph
otovoltaicSpecialists Con
reference-1988 pp. 251 have been reported.

【0004】このような従来技術の光起電力素子ではp
/i、n/i界面近傍での光励起キャリアーの再結合を
防止する目的、開放電圧を上げる目的、及び正孔のキャ
リアーレンジを向上させる目的で前記界面にバンドギャ
ップが変化している層を挿入している。また多結晶シリ
コン基板上に形成されたpn接合と、非晶質シリコンか
ら構成されたpin接合を積層した光起電力素子が報告
されている。 例えば、 (8)“Amorphous Si/Polycrys
talline SiStacked Solar C
ell Having More Than12% C
onversion Efficiency” Koj
i.Okuda,Hiroaki.Okamoto a
nd Yoshihiro.Hamakawa, Ja
panese Journal of Physics
Vol.22 No.9 Sep. 1983 p
p.L605、(9) “Device Physic
s and Optimum Design of a
−Si/poly Si Tandem Solar
Cells” H.Takakura,K.Miyag
i,H.Okamato,Y.Hamakawa, P
roceedings of 4th Intenat
inal Photovoltaic Science
and Engineering Conferen
ce 1989 pp.403 等がある。
In such a conventional photovoltaic element, p
A layer having a changed band gap is inserted at the interface for the purpose of preventing recombination of photoexcited carriers near the / i, n / i interface, increasing the open-circuit voltage, and improving the hole carrier range. doing. Further, a photovoltaic element in which a pn junction formed on a polycrystalline silicon substrate and a pin junction formed of amorphous silicon are stacked has been reported. For example, (8) “Amorphous Si / Polycrys
talline SiStacked Solar C
el Have More More Than 12% C
overversion Efficiency "Koj
i. Okuda, Hiroaki. Okamoto a
nd Yoshihiro. Hamakawa, Ja
panese Journal of Physics
Vol. 22 No. 9 Sep. 1983 p
p. L605, (9) “Device Physic
s and Optimum Design of a
-Si / poly Si Tandem Solar
Cells "H. Takakura, K. Miyag
i, H .; Okamato, Y .; Hamakawa, P
rosedings of 4th Intenat
inal Photovoltaic Science
and Engineering Conferen
ce 1989 pp. 403 etc.

【0005】また、ドーピング層に周期律表第III族
元素を主構成元素とする層と、シリコンと炭素を主構成
元素とする層を積層した光起電力素子が報告されてい
る。例えば、 (10)”Characterization of
δ−doped a−SiC p−Layer Pre
pared by Trimetylboronand
Triethylboron and its ap
plication to Solar Cell
s”, K.Higuchi,K.Tabuchi,
S.yamanaka,M.Konagai and
K.Takahashi, Proceedings
of 5th International Phot
ovoltaic Science and Engi
neering Conference 1990、p
p529,(11)”High Efficiency
Amouphous Silicone Solar
Cells with Delta−Doped p
−Layer”、Y.Kazama,K.Seki,
W.Y.Kim.S.Yamanaka、M.Kona
gai and K.Takahashi, Japa
nese Journal of Applied P
hysics Vol.28,No.7 July 1
989 pp.1160−1164,(12)”Hig
h Efficiency Delta−Doped
Amouphous Silicone Solar
Cells Preparedby photoche
mical Vapor Deposition”、
K.Higuchi,K.Tabuchi,K.S.L
im,M.Konagai and K.Takaha
shi, Japanese Journalof A
pplied Physics Vol.30,No.
8 August 1991 pp.1635−164
0,(13)”High Efficiency Am
ouphous Silicone Solar Ce
lls with Delta−Doped p−La
yer”、A.Shibata,Y.Kazama,
K.Seki,W.Y.Kim.S.Yamanak
a、M.Konagai and K.Takahas
hi,Conf.Rec.20th IEEE Pho
tovoltaicSpecialists Conf
erence−1988 pp.317. 等がある。
A photovoltaic element has been reported in which a doping layer is formed by laminating a layer containing a Group III element of the periodic table as a main constituent element and a layer containing silicon and carbon as main constituent elements. For example, (10) "Characterization of
δ-doped a-SiC p-Layer Pre
pared by Trimethylboronand
Triethylboron and its ap
application to Solar Cell
s ", K. Higuchi, K. Tabuchi,
S. yamanaka, M .; Konagai and
K. Takahashi, Proceedings
of 5th International Photo
ovoltaic Science and Engi
nearing Conference 1990, p
p529, (11) "High Efficiency
Amophoous Silicone Solar
Cells with Delta-Doped p
-Layer ", Y. Kazama, K. Seki,
W. Y. Kim. S. Yamanaka, M .; Kona
gai and K .; Takahashi, Japan
nice Journal of Applied P
physics Vol. 28, No. 7 July 1
989 pp. 1160-1164 (12) "Hig
h Efficiency Delta-Doped
Amophoous Silicone Solar
Cells Preparedby photoche
medical Vapor Deposition ”,
K. Higuchi, K .; Tabuchi, K .; S. L
im, M .; Konagai and K.K. Takaha
shi, Japanese Journal A
Applied Physics Vol. 30, no.
8 August 1991 pp. 1635-164
0, (13) "High Efficiency Am
ouphoous Silicone Solar Ce
lls with Delta-Doped p-La
yer ", A. Shibata, Y. Kazama,
K. Seki, W.C. Y. Kim. S. Yamanak
a, M. Konagai and K.K. Takahas
hi, Conf. Rec. 20th IEEE Pho
tovoltaicSpecialists Conf
erence-1988 pp. 317. Etc.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のシリコン原子と
炭素原子を含有しバンドギャップが変化している光起電
力素子は、光励起キャリアーの再結合、開放電圧、及び
正孔のキャリアーレンジについて更なる向上が望まれて
いる。また、800nm以上の長波長感度が悪く、更な
る向上が望まれている。
The conventional photovoltaic device containing silicon and carbon atoms and having a changed band gap has a further problem of recombination of photoexcited carriers, open-circuit voltage, and carrier range of holes. Improvement is desired. In addition, long wavelength sensitivity of 800 nm or more is poor, and further improvement is desired.

【0007】また以上の光起電力素子は、光起電力素子
に光を照射した場合、光電変換効率が低下するという問
題点がある。更にi型層中に歪があり、振動等があると
ころでアニーリングされると光電変換効率が低下すると
いう問題点がある。一方、従来のpin/pn積層型の
光起電力素子では、開放電圧が小さいという問題、光起
電力素子に光を照射した場合変換効率が低下するという
問題、また振動等があるところでアニーリングされると
光電変換効率が低下するという問題点がある。
[0007] The above photovoltaic element has a problem that the photoelectric conversion efficiency is reduced when the photovoltaic element is irradiated with light. Furthermore, there is a problem that if the i-type layer has strain and is annealed where there is vibration or the like, the photoelectric conversion efficiency decreases. On the other hand, in the conventional pin / pn stacked photovoltaic device, the open voltage is small, the conversion efficiency is reduced when the photovoltaic device is irradiated with light, and annealing is performed where there is vibration or the like. In addition, there is a problem that the photoelectric conversion efficiency is reduced.

【0008】本発明は上記従来の問題点を解決する光起
電力素子を提供することを目的とする。即ち、本発明
は、光励起キャリアーの再結合を防止し、開放電圧及び
正孔のキャリアーレンジを向上した光起電力素子を提供
することを目的とする。また、本発明は、光起電力素子
に光を照射した場合に変換効率が低下しにくい光起電力
素子を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a photovoltaic element which solves the above-mentioned conventional problems. That is, an object of the present invention is to provide a photovoltaic element in which recombination of photoexcited carriers is prevented, and an open voltage and a carrier range of holes are improved. It is another object of the present invention to provide a photovoltaic element in which conversion efficiency is less likely to decrease when light is irradiated to the photovoltaic element.

【0009】更に本発明は、長期間振動下でアニーリン
グした場合に光電変換効率が低下しにくい光起電力素子
を提供することを目的とする。更に本発明は、短波長感
度、長波長感度を向上させ、短絡電流の向上させた光起
電力素子を提供することを目的とする。また更に加え
て、本発明は上記目的を達成した光起電力素子を利用し
たシステムを提供することを目的とする。
It is a further object of the present invention to provide a photovoltaic element in which the photoelectric conversion efficiency is unlikely to decrease when annealing is performed under vibration for a long period of time. It is a further object of the present invention to provide a photovoltaic element having improved short-wavelength sensitivity and long-wavelength sensitivity and an improved short-circuit current. Still another object of the present invention is to provide a system using a photovoltaic device which has achieved the above-mentioned object.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決し、本
発明の目的を達成するために、本発明者らが鋭意検討し
た結果、見いだされた本発明の光起電力素子は、多結晶
シリコンまたは単結晶シリコンから構成されたn型基板
上に、微結晶シリコンまたは多結晶シリコンまたは単結
晶シリコンから構成された第1のp型層、非単結晶半導
体材料からなるn型層、非単結晶半導体材料からなるi
型層、非単結晶半導体材料からなる第2のp型層が順次
積層された光起電力素子に於いて、該i型層は少なくと
もシリコン原子と炭素原子を含有し、該i型層の層厚方
向にバンドギャップが変化し、且つ該i型層にドナーと
なる価電子制御剤とアクセプターとなる価電子制御剤
ドーピングされ、該i型層と前記p型層及び/または前
記n型層との界面の近傍において前記価電子制御剤の含
有量が前記i型層の内部よりも多いことを特徴とする光
起電力素子。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, the inventors of the present invention have made intensive studies and found that the photovoltaic element of the present invention is polycrystalline. A first p-type layer made of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon, or single-crystal silicon, an n-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material, a non-monolayer, I made of crystalline semiconductor material
In a photovoltaic device in which a p-type layer and a second p-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material are sequentially stacked, the i-type layer contains at least silicon atoms and carbon atoms, and the i-type layer The band gap changes in the thickness direction, and the i-type layer is doped with a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor , and the i-type layer and the p-type layer and / or the n-type layer are doped. A content of the valence electron controlling agent in the vicinity of the interface with the i-type layer is larger than that in the i-type layer.

【0011】または、多結晶シリコンまたは単結晶シリ
コンから構成されたp型基板上に、微結晶シリコンまた
は多結晶シリコンまたは単結晶シリコンから構成された
第1のn型層、非単結晶半導体材料からなるp型層、非
単結晶半導体材料からなるi型層、非単結晶半導体材料
からなる第2のn型層が順次積層された光起電力素子に
於いて、該i型層は少なくともシリコン原子と炭素原子
を含有し、該i型層の膜厚方向にバンドギャップが変化
し、且つ該i型層にドナーとまる価電子制御剤とアクセ
プターとなる価電子制御剤がドーピングされ、その含有
量が前記i型層中で変化していることを特徴とする光起
電力素子。
Alternatively, a first n-type layer made of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon, or single-crystal silicon, or a non-single-crystal semiconductor material is formed on a p-type substrate made of polycrystalline silicon or single-crystal silicon. In a photovoltaic element in which a p-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material and a second n-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material are sequentially stacked, the i-type layer has at least silicon atoms. The i-type layer is doped with a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor. A photovoltaic element, wherein the photovoltaic element changes in the i-type layer.

【0012】また本発明の光起電力素子の望ましい形態
としては、前記i型層と第2のp型層またはp型層との
間に非単結晶シリコン系材料からなるSi層を有する光
起電力素子である。また本発明の光起電力素子の望まし
い形態としては、前記i型層の層厚方向の両端の少なく
とも一方に、前記i型層のバンドギャップの最大値があ
って、該バンドギャップ最大値の領域が1から30nm
以内にある光起電力素子である。
In a preferred embodiment of the photovoltaic device of the present invention, a photovoltaic device having a Si layer made of a non-single-crystal silicon-based material between the i-type layer and the second p-type layer or the p-type layer. It is a power element. As a desirable mode of the photovoltaic device of the present invention, at least one of both ends in the layer thickness direction of the i-type layer has a maximum value of the band gap of the i-type layer, and a region of the maximum value of the band gap. Is 1 to 30 nm
Within the photovoltaic element.

【0013】本発明の光起電力素子の他の望ましい形態
は、前記第2のp型層、前記n型層、前記第lのp型層
(または前記第2のn型層、前記p型層、前記第lのn
型層)の内少なくともひとつの層は、主構成元素がシリ
コンと炭素、酸素、窒素の中から選ばれた少なくともひ
とつの元素とからなり、価電子制御剤として周期律表第
III族元素または第V族元素または第VI族元素を含
有する層(A層)と、周期律表第III族元素または第
V族元素または第VI族元素を主構成元素とする層(B
層)との積層構造である光起電力素子である。
According to another preferred embodiment of the photovoltaic device of the present invention, the second p-type layer, the n-type layer, the first p-type layer (or the second n-type layer, the p-type Layer, the first n
At least one of the layers includes silicon and at least one element selected from carbon, oxygen, and nitrogen, and serves as a valence electron controlling agent, a group III element or a group III element in the periodic table. A layer containing a group V element or a group VI element (layer A) and a layer containing a group III element, a group V element, or a group VI element of the periodic table as a main constituent element (B
) Is a photovoltaic element having a laminated structure.

【0014】本発明の光起電力素子の望ましい形態とし
ては、前記i型層が、ドナーとなる価電子制御剤とアク
セプターとなる価電子制御剤を共に含有することであ
る。さらに、前記ドナーとなる価電子制御剤は、周期律
表第V族元素または/第VI族元素であり、アクセプタ
ーとなる価電子制御剤は周期律表第III族元素であ
り、i型層内部で層厚方向に分布していることがより望
ましい。
In a preferred embodiment of the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer contains both a valence electron controlling agent as a donor and a valence electron controlling agent as an acceptor. Further, the valence electron controlling agent serving as the donor is a Group V element or / Group VI element of the periodic table, and the valence electron controlling agent serving as the acceptor is a Group III element of the periodic table. Is more preferably distributed in the layer thickness direction.

【0015】また本発明の光起電力素子の望ましい形態
としては、前記Si層に周期律表第V族元素及び/また
は第VI族元素を含有させた光起電力素子である。また
本発明の光起電力素子の望ましい形態としては、前記S
i層に周期律表第III族元素と、周期律表第V族元素
及び/または第VI族元素をともに含有させた光起電力
素子である。
A preferred embodiment of the photovoltaic device of the present invention is a photovoltaic device in which the Si layer contains a Group V element and / or a Group VI element of the periodic table. Further, a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention
A photovoltaic element in which the i-layer contains a Group III element of the periodic table and a Group V element and / or a Group VI element of the Periodic Table.

【0016】加えて本発明の光起電力素子の望ましい形
態としては、前記i型層に酸素原子および/または窒素
原子が含有されている光起電力素子である。また加えて
本発明の光起電力素子の望ましい形態としては、前記i
型層に含有される水素含有量がシリコン原子の含有量に
対応して変化している光起電力素子である。
In addition, a preferred embodiment of the photovoltaic device of the present invention is a photovoltaic device in which the i-type layer contains oxygen atoms and / or nitrogen atoms. In addition, as a desirable mode of the photovoltaic device of the present invention, the above-mentioned i
This is a photovoltaic device in which the hydrogen content contained in the mold layer changes according to the silicon atom content.

【0017】更に加えて本発明の光起電力素子の望まし
い形態は、i型層が内圧50mTorr以下の真空度
で、堆積膜堆積用の原料ガスを100%分解するに必要
なマイクロ波エネルギーより低いマイクロ波エネルギー
を前記原料ガスに作用させ、且つ同時に該マイクロ波エ
ネルギーより高いRFエネルギーを前記原料ガスに作用
させて形成された光起電力素子であり、Si層が、RF
プラズマCVD法によって形成され、堆積速度が2nm
/sec以下で、層厚が30nm以下で形成された光起
電力素子である。
In addition, a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention is that the i-type layer has an internal pressure of 50 mTorr or less and the microwave energy required to decompose 100% of the source gas for depositing a deposited film. A photovoltaic element formed by applying microwave energy to the source gas and simultaneously applying RF energy higher than the microwave energy to the source gas, wherein the Si layer has an RF
It is formed by a plasma CVD method and has a deposition rate of 2 nm.
/ Sec or less and a photovoltaic element formed with a layer thickness of 30 nm or less.

【0018】本発明の光起電力素子を利用したシステム
は、前記の光起電力素子と、該光起電力素子の電圧及び
/または電流をモニターし蓄電池及び/または外部負荷
への前記光起電力素子からの電力の供給を制御する制御
システム、及び前記光起電力素子からの電力の蓄積及び
/または外部負荷への電力の供給を行う蓄電池から構成
されていることを特徴としている。
A system using the photovoltaic device according to the present invention comprises the above-described photovoltaic device, and monitoring the voltage and / or current of the photovoltaic device to supply the photovoltaic power to a storage battery and / or an external load. It is characterized by comprising a control system for controlling the supply of electric power from the element, and a storage battery for accumulating electric power from the photovoltaic element and / or supplying electric power to an external load.

【0019】[0019]

【作用】以下、図面を参照しながら本発明の作用及び構
成を詳細に説明する。図1−a、および図1−bは本発
明の光起電力素子の模式的説明図である。図1−aにお
いて、本発明の光起電力素子は裏面電極101、n型シ
リコン基板102、第1のp型層103、n型層10
4、Si層105、i型層106、第2のp型層10
7、透明電極108、及び集電電極109等から構成さ
れている。また、n型シリコン基板と第1のp型層の界
面を「p/基板界面」、第1のp型層とn型層の界面を
「n/p界面」、n型層とSi層の界面を「Si/n界
面」、Si層とi型層の界面を「i/Si界面」、i型
層と第2のp型層の界面を「p/i界面」と呼ぶことに
する。
The operation and structure of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1A and FIG. 1B are schematic explanatory diagrams of the photovoltaic device of the present invention. 1A, the photovoltaic element of the present invention includes a back electrode 101, an n-type silicon substrate 102, a first p-type layer 103, and an n-type layer 10.
4, Si layer 105, i-type layer 106, second p-type layer 10
7, a transparent electrode 108, a current collecting electrode 109, and the like. The interface between the n-type silicon substrate and the first p-type layer is “p / substrate interface”, the interface between the first p-type layer and the n-type layer is “n / p interface”, and the interface between the n-type layer and the Si layer is The interface is referred to as “Si / n interface”, the interface between the Si layer and the i-type layer is referred to as “i / Si interface”, and the interface between the i-type layer and the second p-type layer is referred to as “p / i interface”.

【0020】同様に、図1−bにおいて、本発明の光起
電力素子は裏面電極121、p型シリコン基板122、
第1のn型層123、p型層124、i型層125、S
i層126、第2のn型層127、透明電極128、及
び集電電極129等から構成されている。 また、p型
シリコン基板と第1のn型層の界面を「n/基板界
面」、第1のn型層とp型層の界面を「p/n界面」、
p型層とi型層の界面を「i/p界面」、i型層とSi
層の界面を「Si/i界面」、Si層と第2のn型層の
界面を「n/Si界面」と呼ぶことにする。
Similarly, in FIG. 1B, the photovoltaic element of the present invention includes a back electrode 121, a p-type silicon substrate 122,
First n-type layer 123, p-type layer 124, i-type layer 125, S
It comprises an i-layer 126, a second n-type layer 127, a transparent electrode 128, a current collecting electrode 129, and the like. Also, the interface between the p-type silicon substrate and the first n-type layer is “n / substrate interface”, the interface between the first n-type layer and the p-type layer is “p / n interface”,
The interface between the p-type layer and the i-type layer is referred to as “i / p interface”, and the i-type layer and the Si
The interface between the layers will be referred to as “Si / i interface”, and the interface between the Si layer and the second n-type layer will be referred to as “n / Si interface”.

【0021】図19は図1−aの光起電力素子において
i型層とp型層の間に第2のSi層を有するものであ
る。本発明において、i型層のバンドギャップ極小値の
位置が第2のp型層(p型層)側に片寄っているため
に、i型層のp/i界面(i/p界面)近傍で伝導帯の
電界が大きく、従って電子と正孔の分離が効率よく行わ
れ、電子と正孔の再結合を減少させることができる。
さらには伝導電子が第2のp型層(p型層)に逆拡散す
ることを抑制している。 またi型層において、i/S
i界面(Si/i界面)に向かって価電子帯の電界が大
きくなっていることによって、i/Si界面(Si/i
界面)近傍で光励起された電子と正孔の再結合を減少さ
せることができ、光電変換効率を向上させ、さらには長
時間、光起電力素子に光を照射することによる光電変換
効率の低下(光劣化)を抑制することができる。
FIG. 19 shows the photovoltaic device of FIG. 1A having a second Si layer between the i-type layer and the p-type layer. In the present invention, since the position of the band gap minimum value of the i-type layer is offset toward the second p-type layer (p-type layer), the vicinity of the p / i interface (i / p interface) of the i-type layer. The electric field in the conduction band is large, so that electrons and holes can be efficiently separated, and recombination of electrons and holes can be reduced.
Further, back diffusion of the conduction electrons into the second p-type layer (p-type layer) is suppressed. In the i-type layer, i / S
As the electric field of the valence band increases toward the i interface (Si / i interface), the i / Si interface (Si / i interface) increases.
Recombination of electrons and holes photo-excited in the vicinity of the interface can be reduced, improving the photoelectric conversion efficiency, and further reducing the photoelectric conversion efficiency by irradiating the photovoltaic element with light for a long time ( Light degradation) can be suppressed.

【0022】さらに、i型層中にドナーとなる価電子制
御剤とアクセプターとなる価電子制御剤をともに添加す
ることによって、電子と正孔のキャリアーレンジを長く
することができる。特に、炭素含有量が最大値のところ
価電子制御剤を比較的多く含有させることによって電
子と正孔のキャリアーレンジを効果的に長くすることが
できる。その結果、前記i/Si界面(Si/i界面)
近傍の高電界及びp/i界面(i/p界面)近傍の高電
界をさらに有効に利用することができて、i型層中で光
励起された電子と正孔の収集効率を格段に向上させるこ
とができる。また、i/Si界面(Si/i界面)近傍
及びp/i界面(i/p界面)近傍において欠陥準位
(いわゆるD、D)が価電子制御剤で補償されるこ
とによって、欠陥準位を介したホッピング伝導による暗
電流(逆バイアス時)が減少する。特に、界面近傍にお
いては、価電子制御剤をi型層の内部よりも多く含有さ
せることによって、界面近傍特有の構成元素が急激に変
化することによる歪等の内部応力を減少させることがで
きる等により界面近傍の欠陥準位を減少させることがで
きる。
Further, by adding both a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor to the i-type layer, the carrier range of electrons and holes can be extended. Especially where the carbon content is at the maximum
By adding a relatively large amount of the valence electron controlling agent, the carrier range of electrons and holes can be effectively lengthened. As a result, the i / Si interface (Si / i interface)
A high electric field in the vicinity and a high electric field in the vicinity of the p / i interface (i / p interface) can be more effectively used, and the collection efficiency of electrons and holes excited in the i-type layer can be significantly improved. be able to. In addition, defect levels (so-called D and D + ) near the i / Si interface (Si / i interface) and near the p / i interface (i / p interface) are compensated for by the valence electron controlling agent, so that the defects are reduced. Dark current (during reverse bias) due to hopping conduction through the level is reduced. In particular, in the vicinity of the interface, the internal stress such as strain caused by a sudden change of the constituent element peculiar to the interface can be reduced by including a larger amount of the valence electron controlling agent than in the i-type layer. Thereby, the defect level near the interface can be reduced.

【0023】このことによって光起電力素子の開放電圧
及びフィルファクターを向上させることができる。加え
てi型層内部にドナーとなる価電子制御剤とアクセプタ
ーとなる価電子制御剤をともに含有させることによって
光劣化に対する耐久性が増加する。そのメカニズムの詳
細は不明であるが、一般に光照射によって生成した未結
合手がキャリアーの再結合中心になり光起電力素子の特
性が劣化するものと考えられている。そして本発明の場
合、i型層内にドナーとなる価電子制御剤とアクセプタ
ーとなる価電子制御剤の両方が含有され、それらは10
0%活性化していない。その結果光照射によって未結合
手が生成したとしても、それらが活性化していない価電
子制御剤と反応して未結合手を補償するものと考えられ
る。
As a result, the open voltage and the fill factor of the photovoltaic element can be improved. In addition, by including both a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor inside the i-type layer, the durability against light degradation is increased. Although the details of the mechanism are unknown, it is generally considered that the dangling bonds generated by light irradiation become recombination centers of carriers and deteriorate the characteristics of the photovoltaic element. In the case of the present invention, both the valence electron controlling agent serving as a donor and the valence electron controlling agent serving as an acceptor are contained in the i-type layer.
0% not activated. As a result, even if dangling bonds are generated by light irradiation, it is considered that they react with the inactive valence electron controlling agent to compensate for dangling bonds.

【0024】また特に光起電力素子に照射される光強
度が弱い場合にも、欠陥準位が価電子制御剤によって補
償されているため光励起された電子と正孔がトラップ
る確率が減少するまた前記したように逆バイア
ス時の暗電流が少ないために十分な起電力を生じること
ができる。その結果、光記電力素子への照射光強度が弱
い場合においても優れた光電変換効率を示すものであ
る。
In addition , even when the light intensity applied to the photovoltaic element is low , the photoexcited electrons and holes are trapped because the defect levels are compensated by the valence electron controlling agent. the probability that is Ru is is reduced. Further , as described above, since the dark current at the time of reverse bias is small, a sufficient electromotive force can be generated. As a result, excellent photoelectric conversion efficiency is exhibited even when the intensity of light applied to the optical storage element is low.

【0025】加えて本発明の光起電力素子は、長期間振
動下でアニーリングした場合においても光電変換効率が
低下しにくいものである。この詳細なメカニズムは不明
であるが、バンドギャップを連続的に変える為に構成元
素も変化させて光起電力素子を形成する。そのため光起
電力素子内部に歪が蓄積される。即ち光起電力素子内部
に弱い結合が多く存在することになる。そして振動によ
ってi型層中の弱い結合が切れて未結合手が形成され
る。このことがドナーとなる価電子制御剤とアクセプタ
ーとなる価電子制御剤とを共に添加することで、局所的
な柔軟性が増し、長期間の振動によるアニーリングにお
いても光起電力素子の光電変換効率の低下を抑制するこ
とができるものと考えられる。
In addition, the photovoltaic device of the present invention is one in which the photoelectric conversion efficiency does not easily decrease even when annealing is performed under vibration for a long period of time. Although the detailed mechanism is unknown, the photovoltaic element is formed by changing the constituent elements in order to continuously change the band gap. Therefore, strain is accumulated inside the photovoltaic element. That is, many weak couplings exist inside the photovoltaic element. Then, the weak bond in the i-type layer is broken by vibration, and an unbonded bond is formed. This is because adding a valence electron controlling agent as a donor and a valence electron controlling agent as an acceptor together increases local flexibility, and the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element even during annealing due to long-term vibration. Is considered to be able to suppress the decrease in

【0026】またSi層に於いて欠陥準位(いわゆるD
- 、D+ )がSi層に添加された価電子制御剤で補償さ
れることによって、欠陥準位を介したホッピング伝導に
よる暗電流(逆バイアス時)が減少する。特に、i/S
i界面(Si/i界面)近傍、あるいはSi/n界面
(n/Si界面)近傍のSi層に於いては、価電子制御
剤をSi層の中心領域よりも多く含有させることによっ
て、該界面近傍特有の構成元素が急激に変化しているこ
と、あるいはプラズマを停止したことによる内部応力を
減少させることができる等により界面近傍の欠陥準位を
減少させることができる。このことによって光起電力素
子の開放電圧及びフィルファクターを向上させることが
できる。
In the Si layer, defect levels (so-called D
-, D +) is by being compensated by the valence control agent added to the Si layer, when the dark current (reverse bias due to hopping conduction via the defect level) decreases. In particular, i / S
In the Si layer near the i interface (Si / i interface) or near the Si / n interface (n / Si interface), the valence electron controlling agent is contained in a larger amount than the central region of the Si layer. Defect levels in the vicinity of the interface can be reduced due to a sudden change in constituent elements peculiar to the vicinity, or to a reduction in internal stress caused by stopping plasma. As a result, the open voltage and the fill factor of the photovoltaic element can be improved.

【0027】また更に微結晶または多結晶または単結晶
シリコン半導体層からなるpn構造の上に、非単結晶シ
リコン系半導体材料からなるpin構造とを積層するこ
とによって、短波長光、長波長光に対する感度が向上
し、短絡電流が向上し、さらに開放電圧が向上するもの
である。更に該pn接合上に形成される非単結晶材料か
らなるn(p)型層は下地の層が微結晶シリコンまたは
多結晶シリコンまたは単結晶シリコン半導体材料から構
成されているために、容易に微結晶化できるため、開放
電圧を向上させることができる。
Further, by stacking a pin structure made of a non-single-crystal silicon-based semiconductor material on a pn structure made of a microcrystalline, polycrystalline, or single-crystal silicon semiconductor layer, a short-wavelength light and a long-wavelength light can be prevented. Sensitivity is improved, short-circuit current is improved, and open-circuit voltage is further improved. Further, the n (p) -type layer formed of a non-single-crystal material formed on the pn junction can easily be formed by using a microcrystalline silicon, a polycrystalline silicon, or a single-crystal silicon semiconductor material. Since crystallization can be performed, the open-circuit voltage can be improved.

【0028】また微結晶化されたn(p)型層の
上に、Si層(またはi型層)を積層することによって
Si層(またはi型層)のパッキング・デンシティーが
上がり、特に光を長時間照射したときの光電変換効率の
低下(光劣化)を減少させることができ、さらに長時間
の振動によるアニーリングにおいても光電変換効率の低
下を抑制することができる。
Further, on the upper Symbol fine crystallized n (p) type layer, by laminating Si layer (or i-type layer)
The packing density of the Si layer (or i-type layer) is increased, and a decrease in photoelectric conversion efficiency (light deterioration) particularly when light is irradiated for a long time can be reduced. A decrease in photoelectric conversion efficiency can be suppressed.

【0029】更に基板上に前記p(n)型層の形成する
前に、基板を300℃〜900℃で水素アニール処理、
または水素プラズマ処理することによって結晶粒界の欠
陥に水素原子を結合して欠陥を補償することや、結晶粒
界近傍の原子の緩和が進み欠陥準位を減少させることが
でき、光起電力素子の光電変換効率が向上するものであ
る。加えて該pn積層構造の金属電極の接触面及びpi
n構造の接触面は、縮退した半導体層を設けることによ
ってより多くの電流と起電力をえることができるもので
ある。
Further, before forming the p (n) type layer on the substrate, the substrate is subjected to hydrogen annealing at 300 ° C. to 900 ° C.
Alternatively, a hydrogen plasma treatment can be used to bond hydrogen atoms to defects at the crystal grain boundaries to compensate for the defects, and atoms in the vicinity of the crystal grain boundaries can be relaxed to reduce the defect level. This improves the photoelectric conversion efficiency. In addition, the contact surface of the metal electrode of the pn laminated structure and pi
The contact surface of the n-structure can obtain more current and electromotive force by providing the degenerated semiconductor layer.

【0030】更にpn構造を形成した後に、基板温度1
50℃〜400℃でpin構造を形成する際、活性な水
素原子が形成され、これがpn構造のバルク及び結晶粒
界の欠陥に作用し、水素原子が結合して欠陥を補償する
ことや、結晶粒界近傍の原子の緩和が進み欠陥準位を減
少させることができ、光起電力素子の光電変換効率が向
上するものである。このことはi型層をマイクロ波CV
D法で形成した場合に特に顕著に現れるものである。
After the formation of the pn structure, the substrate temperature 1
When a pin structure is formed at a temperature of 50 ° C. to 400 ° C., active hydrogen atoms are formed, which act on defects in the bulk and crystal grain boundaries of the pn structure. The atoms in the vicinity of the grain boundaries are relaxed and the defect level can be reduced, and the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element is improved. This means that the i-type layer is
This is particularly noticeable when formed by the method D.

【0031】本発明の光起電力素子において、Si層
は、RFプラズマCVD法を用いて、堆積速度2nm/
sec以下で形成され、層厚が30nm以下とすること
が好ましい。これにより、更に光起電力素子の光電変換
効率を向上できるものである。特に本発明の光起電力素
子は、温度変化の大きい環境で使用した場合に光電変換
効率が変化しにくいものである。
In the photovoltaic device of the present invention, the Si layer is deposited at a deposition rate of 2 nm /
It is preferable that the layer be formed in seconds or less and have a thickness of 30 nm or less. Thereby, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element can be further improved. In particular, the photovoltaic element of the present invention has a small change in photoelectric conversion efficiency when used in an environment with a large temperature change.

【0032】RFプラズマCVD法で堆積したSi層
は、堆積速度が2nm/sec以下で、気相反応が起こ
りにくい低パワーで堆積する。その結果、堆積膜のパッ
キング・デンシティーが高く、i/Si界面(Si/i
界面)での界面準位が少なくなり、このために、光起電
力素子の開放電圧、フィルファクターを向上できる。こ
のことはi型層をマイクロ波プラズマCVD法によって
堆積した場合に特に顕著に現れるものである。
The Si layer deposited by the RF plasma CVD method is deposited at a low power at a deposition rate of 2 nm / sec or less and in which a gas phase reaction hardly occurs. As a result, the packing density of the deposited film is high and the i / Si interface (Si / i
The interface state at the interface) is reduced, and therefore, the open voltage and the fill factor of the photovoltaic element can be improved. This is particularly noticeable when the i-type layer is deposited by microwave plasma CVD.

【0033】図1−aの層構成の光起電力素子におい
て、堆積開始直後のi型層のi/Si界面近傍は、下地
がRFプラズマCVD法に形成された上記の堆積速度の
遅い堆積膜であるため、下地の影響を受けて、i型層の
界面準位を減少させることができ、光起電力素子の開放
電圧、フィルファクターを向上できる。このことはi型
層を本発明のマイクロ波プラズマCVD法で形成した場
合に特に顕著に現れるものである。
In the photovoltaic element having the layer structure shown in FIG. 1A, the vicinity of the i / Si interface of the i-type layer immediately after the start of the deposition is the above-mentioned deposition film having a low deposition rate with an underlayer formed by RF plasma CVD. Therefore, the interface state of the i-type layer can be reduced under the influence of the underlayer, and the open voltage and the fill factor of the photovoltaic element can be improved. This is particularly noticeable when the i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0034】図1−bの層構成の光起電力素子におい
て、堆積終了直後のi型層の表面近傍は充分に緩和して
いないために表面準位が非常に多くなっていると考えら
れる。このようなi型層の表面にRFプラズマCVD法
によって堆積速度の遅い堆積膜を形成することによって
i型層の表面準位を、RFプラズマCVDによる堆積膜
の形成と同時に起こる水素原子の拡散によるアニーリン
グによって減少させることができ、光起電力素子の開放
電圧、フィルファクターを向上できる。このことはi型
層をマイクロ波プラズマCVD法で形成した場合に顕著
に現れる。
In the photovoltaic device having the layer configuration shown in FIG. 1B, the surface level near the surface of the i-type layer immediately after the end of the deposition is not sufficiently relaxed, so that it is considered that the surface level is very large. By forming a deposition film having a low deposition rate on the surface of such an i-type layer by the RF plasma CVD method, the surface level of the i-type layer is changed by the diffusion of hydrogen atoms occurring simultaneously with the formation of the deposition film by the RF plasma CVD. This can be reduced by annealing, and the open voltage and the fill factor of the photovoltaic element can be improved. This remarkably appears when the i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method.

【0035】本発明の光起電力素子の望ましい形態は、
図19のようにi型層をSi層で挟んだ光起電力素子で
ある。また、Si層にドナーとなる価電子制御剤(周期
律表第V族元素及び/またはVI族元素)を含有させる
ことによって、n型層(第2のn型層)とi型層との間
の構成元素が急激に変化することによる歪等の内部応力
を減少させることができるために、i/Si界面(Si
/i界面)、あるいはSi/n界面(n/Si界面)近
傍におけるSi層の欠陥準位を減少させることができ
る。このことによって光起電力素子の開放電圧及びフィ
ルファクターを向上させることができる。
The desirable form of the photovoltaic device of the present invention is as follows:
This is a photovoltaic element in which an i-type layer is sandwiched between Si layers as shown in FIG. In addition, when the Si layer contains a valence electron controlling agent (Group V element and / or Group VI element) serving as a donor, the n-type layer (second n-type layer) and the i-type layer Since the internal stress such as strain due to the rapid change of the constituent elements between the two can be reduced, the i / Si interface (Si
/ I interface) or the defect level of the Si layer near the Si / n interface (n / Si interface). As a result, the open voltage and the fill factor of the photovoltaic element can be improved.

【0036】加えて、Si層にアクセプターとなる価電
子制御剤(周期律表第III族元素)とドナーとなる価
電子制御剤(周期律表第V族元素及び/またはVI族元
素)をともに含有させることによって光劣化に対する耐
久性が増加する。そのメカニズムの詳細は不明である
が、一般に光照射によって生成した未結合手がキャリア
ーの再結合中心になり光起電力素子の特性が劣化するも
のと考えられている。そして本発明の場合、Si層内に
ドナーとなる価電子制御剤とアクセプターとなる価電子
制御剤の両方が含有され、それらは100%活性化して
いない。その結果光照射によって未結合手が生成したと
しても、それらが活性化していない価電子制御剤と反応
して未結合手を補償するものと考えられる。
In addition, a valence electron controlling agent (Group III element in the periodic table) serving as an acceptor and a valence electron controlling agent (Group V element and / or Group VI element) in the Si layer serve as a donor. By containing it, the durability against light degradation is increased. Although the details of the mechanism are unknown, it is generally considered that the dangling bonds generated by light irradiation become recombination centers of carriers and deteriorate the characteristics of the photovoltaic element. In the case of the present invention, both the valence electron controlling agent serving as a donor and the valence electron controlling agent serving as an acceptor are contained in the Si layer, and they are not 100% activated. As a result, even if dangling bonds are generated by light irradiation, it is considered that they react with the inactive valence electron controlling agent to compensate for dangling bonds.

【0037】また特に光起電力素子に照射される光強
度が弱い場合にも、欠陥準位が価電子制御剤によって補
償されているため光励起された電子と正孔がトラップ
る確率が減少するまた前記したように逆バイア
ス時の暗電流が少ないために十分な起電力を生じること
ができる。その結果光起電力素子への照射光強度が弱
い場合にいても優れた光電変換効率を示すものであ
る。
In addition , even when the light intensity applied to the photovoltaic element is low , the photoexcited electrons and holes are trapped because the defect level is compensated by the valence electron controlling agent. the probability that is Ru is is reduced. Further , as described above, since the dark current at the time of reverse bias is small, a sufficient electromotive force can be generated. As a result, it shows a photoelectric conversion efficiency of the irradiation light intensity is superior can have you when weak to photovoltaic element.

【0038】加えて本発明の光起電力素子は、長時間振
動下でアニーリングした場合においても光電変換効率が
低下しにくいものである。この詳細なメカニズムは不明
であるが、構成元素比が非常に異なるi/Si界面(S
i/i界面)近傍において、ドナーとなる価電子制御剤
とアクセプターとなる価電子制御剤とをともに添加する
ことによって局所的な柔軟性が増し、長期間の振動によ
るアニーリングにおいても光起電力素子の光電変換効率
の低下を抑制することができるものと考えられる。
In addition, the photovoltaic element of the present invention is one in which the photoelectric conversion efficiency does not easily decrease even when annealing is performed under vibration for a long time. Although the detailed mechanism is unknown, the i / Si interface (S
In the vicinity of the (i / i interface), by adding both a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor, local flexibility is increased. It is considered that the decrease in the photoelectric conversion efficiency of can be suppressed.

【0039】図2−1、図2−2は本発明の光起電力素
子のi型層およびSi層のバンドギャップの変化を示し
たものであり、バンドギャップの1/2(Eg/2)を
基準にしたものである。図2−1はRFプラズマCVD
法によって形成したSi層212を有し、i型層211
のバンドギャップの極小の位置が中央の位置よりp/i
界面(i/p界面)の近くにあり、且つバンドギャップ
の最大の位置がi/Si界面(Si/i界面)とp/i
界面(i/p界面)に接してあるように構成されている
ものである。図2−2においては図2−1と同じよう
に、RFプラズマCVD法によって形成されたSi層2
22を有し、i型層221のバンドギャップの極小の位
置は中央の位置よりp/i界面(i/p界面)の近くに
あり、バンドギャップの最大値はp/i界面(i/p界
面)に接してあるように構成されたものである。 図2
−2のようなバンドギャップ構成にすることによって、
特に開放電圧を上げることができるものである。
FIGS. 2A and 2B show changes in the band gaps of the i-type layer and the Si layer of the photovoltaic device according to the present invention, and are の of the band gap (Eg / 2). It is based on. Fig. 2-1 shows RF plasma CVD
I-type layer 211 having a Si layer 212 formed by
Is smaller than the center position by p / i
It is near the interface (i / p interface) and the maximum position of the band gap is between the i / Si interface (Si / i interface) and p / i.
It is configured to be in contact with the interface (i / p interface). In FIG. 2B, as in FIG. 2A, the Si layer 2 formed by the RF plasma CVD method is used.
22, the minimum position of the band gap of the i-type layer 221 is closer to the p / i interface (i / p interface) than the center position, and the maximum value of the band gap is the p / i interface (i / p interface). (Interface). FIG.
By using a band gap configuration such as -2,
In particular, the open-circuit voltage can be increased.

【0040】図3−1から図3−7まではi/Si界面
(Si/i界面)近傍、及び/またはp/i界面(i/
p界面)近傍のi型層内にバンドギャップが一定の領域
がある光起電力素子のバンドギャップの変化の模式的説
明図である。各図はEg/2を基準にバンドギャップの
変化を描いたものであり、バンド図の左側がi/Si界
面(Si/i界面)、及び右側がp/i界面(i/p界
面)である。
FIGS. 3-1 to 3-7 show the vicinity of the i / Si interface (Si / i interface) and / or the p / i interface (i / i interface).
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of a change in band gap of a photovoltaic element having a region with a constant band gap in an i-type layer near a (p interface). Each figure depicts a change in band gap based on Eg / 2. The left side of the band diagram is the i / Si interface (Si / i interface), and the right side is the p / i interface (i / p interface). is there.

【0041】図3−1は313がSi層であり、p/i
界面(i/p界面)近傍のi型層中にバンドギャップの
一定な領域312があり、さらにバンドギャップがi/
Si界面(Si/i界面)側からp/i界面(i/p界
面)に向かって減少している領域311を有する例であ
る。そしてバンドギャップの極小値が領域312と領域
311の界面にあるものである。また領域311と領域
312の間のバンドの接合は、バンドが不連続に接続さ
れているものである。このようにバンドギャップが一定
な領域を設けることによって光起電力素子の逆バイアス
時の欠陥準位を介したホッピング伝導による暗電流を極
力抑えることができるものである。その結果光起電力素
子の開放電圧が増加するものである。またバンドギャッ
プが一定の領域312の層厚は非常に重要な因子であっ
て好ましい層厚の範囲は1から30nmである。バンド
ギャップが一定の領域の層厚が1nmより薄い場合、欠
陥準位を介したホッピング伝導による暗電流を抑えるこ
とができず、光起電力素子の開放電圧の向上が望めなく
なるものである。一方バンドギャップが一定の領域31
2の層厚が、30nmより厚い場合では、バンドギャッ
プ一定の領域312とバンドギャップが変化している領
域311の界面近傍に光励起された正孔が蓄積され易く
なるため、光励起されたキャリアーの収集効率が減少す
る。即ち短絡光電流が減少するものである。
FIG. 3A shows that 313 is a Si layer and p / i
In the i-type layer near the interface (i / p interface), there is a region 312 having a constant band gap, and the band gap is i / p.
This is an example having a region 311 that decreases from the Si interface (Si / i interface) side toward the p / i interface (i / p interface). The minimum value of the band gap is at the interface between the region 312 and the region 311. In addition, the bonding of the bands between the region 311 and the region 312 is such that the bands are discontinuously connected. By providing such a region having a constant band gap, dark current due to hopping conduction via a defect level at the time of reverse bias of the photovoltaic element can be suppressed as much as possible. As a result, the open-circuit voltage of the photovoltaic element increases. The layer thickness of the region 312 having a constant band gap is a very important factor, and a preferable range of the layer thickness is 1 to 30 nm. If the layer thickness in the region where the band gap is constant is smaller than 1 nm, dark current due to hopping conduction via defect levels cannot be suppressed, and improvement in the open-circuit voltage of the photovoltaic element cannot be expected. On the other hand, the region 31 where the band gap is constant
If the layer thickness of layer 2 is greater than 30 nm, photoexcited holes tend to accumulate near the interface between the constant bandgap region 312 and the bandgap changing region 311, so that photoexcited carriers are collected. Efficiency is reduced. That is, the short-circuit photocurrent is reduced.

【0042】図3−2はi型層のp/i界面(i/p
界面)近傍のi型層にバンドギャップ一定の領域322
を設け、またバンドギャップが変化している領域321
のi/Si界面(Si/i界面)でのバンドギャップが
領域322のバンドギャップと等しくなっている例であ
る。図3−3はp/i界面(i/p界面)近傍、及び
i/Si界面(Si/i界面)近傍のi型層にバンドギ
ャップ一定の領域332、333を設けたものである。
これにより、光起電力素子に逆バイアスを印した場合
に、より一層暗電流が減少し光起電力素子の開放電圧
が大きくなるものである。
FIG. 3B shows the p / i interface (i / p) of the i-type layer.
A region 322 having a constant band gap in the i-type layer near the interface)
And a region 321 where the band gap changes.
This is an example in which the band gap at the i / Si interface (Si / i interface) is equal to the band gap of the region 322. Figure 3-3, is provided with a p / i interface (i / p interface) near, and i / Si interface (Si / i interface) constant band gap regions 332 and 333 in the i-type layer in the vicinity.
Thus, when a reverse bias is marked addition to the photovoltaic element, in which more dark current decreases, the open circuit voltage of the photovoltaic element is increased.

【0043】図3−4から図3−7まではi/Si界面
(Si/i界面)近傍、または/及びp/i界面(i/
p界面)近傍のi型層にバンドギャップ一定の領域を有
し、且つi/Si界面(Si/i界面)及び/またはp
/i界面(i/p界面)方向にバンドギャップが急激に
変化している領域を有する本発明の光起電力素子の例で
ある。
FIGS. 3-4 to 3-7 show the vicinity of the i / Si interface (Si / i interface) or / and the p / i interface (i / i interface).
a constant band gap in the i-type layer near the (p interface), and an i / Si interface (Si / i interface) and / or p
5 is an example of the photovoltaic device of the present invention having a region where the band gap changes rapidly in the direction of the / i interface (i / p interface).

【0044】図3−4はp/i界面(i/p界面)近
傍、及びi/Si界面(Si/i界面)近傍のi型層に
バンドギャップ一定の領域342、343を有し、また
バンドギャップが変化している領域341があって、領
域341はバンドギャップ最小の位置がp/i界面(i
/p界面)側に片寄っていて、領域341のバンドギャ
ップと領域342、343のバンドギャップが連続され
ている例である。バンドギャップを連続することによっ
てi型層のバンドギャップが変化している領域で光励起
された電子と正孔を効率よくn型層(第2のn型層)及
び第2のp型層(p型層)にそれぞれ収集することがで
きる。また特にバンドギャップ一定の領域342、34
3が5nm以下の薄い場合にi型層のバンドギャップが
急激に変化している領域は、光起電力素子に逆バイアス
を印加した場合の暗電流を減少させることができ、従っ
て光起電力素子の開放電圧を大きくすることができるも
のである。
FIG. 3-4 shows regions 342 and 343 having constant band gaps in the i-type layer near the p / i interface (i / p interface) and near the i / Si interface (Si / i interface). There is a region 341 where the band gap changes, and the region 341 has a p / i interface (i
In this example, the band gap of the region 341 and the band gaps of the regions 342 and 343 are continuous. The electrons and holes photoexcited in the region where the band gap of the i-type layer is changed by continuing the band gap can be efficiently converted into the n-type layer (second n-type layer) and the second p-type layer (p (Mold layer). Further, particularly, the regions 342 and 34 having a constant band gap.
In the region where the band gap of the i-type layer is abruptly changed when 3 is as thin as 5 nm or less, the dark current when a reverse bias is applied to the photovoltaic element can be reduced. Can increase the open-circuit voltage.

【0045】図3−5は、バンドギャップが変化してい
る領域351がバンドギャップ一定の領域352、35
3と不連続で比較的緩やかに接続されている例である。
しかしバンドギャップ一定の領域とバンドギャップが変
化している領域でバンドギャップが広がる方向で緩やか
に接続しているので、バンドギャップが変化している領
域で光励起されたキャリアーは効率よくバンドギャップ
一定の領域に注入される。その結果光励起キャリアーの
収集効率は大きくなるものである。バンドギャップが一
定の領域とバンドギャップが変化している領域とを連続
に接続するか不連続に接続するかは、バンドギャップ一
定の領域及びバンドギャップが急激に変化している領域
との層厚に依存するものである。バンドギャップ一定の
領域が5nm以下で薄くかつバンドギャップが急激に変
化している領域の層厚が10nm以下の場合にはバンド
ギャップ一定の領域とバンドギャップが変化している領
域とが連続して接続されている方が、光起電力素子の光
電変換効率は大きくなり、一方バンドギャップ一定の領
域の層厚が5nm以上に厚く、且つバンドギャップが急
激に変化している領域の層厚が10から30nmの場合
にはバンドギャップが一定の領域とバンドギャップが変
化している領域とが不連続に接続している方が光起電力
素子の変換効率は向上するものである。
FIG. 3-5 shows that the area 351 where the band gap changes is equal to the areas 352 and 35 where the band gap is constant.
This is an example in which the connection with No. 3 is discontinuously and relatively loosely connected.
However, since they are gently connected in the direction in which the band gap expands in the band gap changing region and the band gap changing region, carriers that are photoexcited in the band gap changing region can efficiently have the band gap constant. Implanted into the region. As a result, the collection efficiency of the photoexcited carriers increases. Whether the region with a constant band gap and the region with a changing band gap are connected continuously or discontinuously depends on the layer thickness between the region with a constant band gap and the region with a rapidly changing band gap. It depends on. When the region having a constant band gap is 5 nm or less and the layer thickness of the region where the band gap changes rapidly is 10 nm or less, the region having a constant band gap and the region where the band gap changes are continuously formed. The connection increases the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element. On the other hand, the layer thickness in the region where the band gap is constant is thicker than 5 nm and the layer thickness in the region where the band gap changes rapidly is 10%. When the band gap is constant and the region where the band gap is changed is discontinuously connected, the conversion efficiency of the photovoltaic element is improved.

【0046】図3−6は、バンドギャップが一定の領域
とバンドギャップが変化している領域とが2段階で接続
している例である。またバンドギャップが極小の位置が
i型層の中央の位置よりp/i界面(i/p界面)寄り
にある例である。バンドギャップが極小の位置から緩や
かにバンドギャップを広げる段階と急激に広げる段階と
を経てバンドギャップの広い一定の領域362に接続す
ることによって、バンドギャップが変化している領域3
61で光励起されたキャリアーを効率よく収集できるも
のである。また図3−6に於いてはi/Si界面(Si
/i界面)近傍のi型層に、i/Si界面(Si/i界
面)に向かってバンドギャップが急激に変化している領
域を有するものである。
FIG. 3-6 shows an example in which a region where the band gap is constant and a region where the band gap changes are connected in two stages. In this example, the position where the band gap is extremely small is closer to the p / i interface (i / p interface) than the center position of the i-type layer. The region 3 where the bandgap is changing is obtained by connecting the bandgap to a fixed region 362 having a wide bandgap through a step of gradually expanding the bandgap from a position where the bandgap is extremely small and a step of rapidly expanding the bandgap.
The carrier photo-excited at 61 can be collected efficiently. In FIG. 3-6, the i / Si interface (Si
The i-type layer near the (/ i interface) has a region where the band gap changes rapidly toward the i / Si interface (Si / i interface).

【0047】図3−7は、i/Si界面(Si/i界
面)近傍、及びp/i界面(i/p界面)近傍のi型層
にバンドギャップ一定の領域を有し、且つp/i界面
(i/p界面)近傍のバンドギャップ一定の領域372
にはバンドギャップ変化領域371から2段階のバンド
ギャップの変化を経て接続され、i/Si界面(Si/
i界面)のバンドギャップ一定の領域373には急激な
バンドギャップの変化で接続されている例である。
FIG. 3-7 shows that the i-type layer near the i / Si interface (Si / i interface) and the p / i interface (i / p interface) has a region with a constant band gap, and Band gap constant region 372 near the i interface (i / p interface)
Is connected to the i / Si interface (Si / Si) through the band gap change in two steps from the band gap change region 371.
This is an example in which a region 373 having a constant band gap at the (i-interface) is connected by a sudden change in the band gap.

【0048】上記のようにバンドギャップ一定の領域と
バンドギャップの変化している領域とが構成元素の類似
した状態で接続することによって内部歪を減少させるこ
とができる。その結果長期間振動下でアニーリングして
もi層内の弱い結合が切断されて欠陥準位が増加して光
電気の変換効率が低下するという現象が生じ難くなり、
高い光電変換効率を維持することができるものである。
As described above, the internal strain can be reduced by connecting the constant band gap region and the band gap changing region in a state where the constituent elements are similar. As a result, even if annealing is performed for a long period of time under vibration, the phenomenon that a weak bond in the i-layer is cut and the defect level increases, and the photoelectric conversion efficiency decreases, is unlikely to occur.
High photoelectric conversion efficiency can be maintained.

【0049】本発明に於いてシリコン原子と炭素原子を
含有するi型層のバンドギャップ極小値の好ましい範囲
は、照射光のスペクトルにより種々選択されるものでは
あるが、1.7〜2.0eVが望ましいものである。ま
た本発明のバンドギャップが連続的に変化している光起
電力素子に於いて、価電子帯のテイルステイトの傾き
は、光起電力素子の特性を左右する重要な因子であって
バンドギャップの極小値のところのテイルステイトの傾
きからバンドギャップ最大のところのテイルステイトの
傾きまでなめらかに連続していることが好ましいもので
ある。
In the present invention, the preferable range of the minimum value of the band gap of the i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms is variously selected depending on the spectrum of the irradiation light, but is 1.7 to 2.0 eV. Is desirable. Further, in the photovoltaic device of the present invention in which the band gap is continuously changed, the inclination of the tail state of the valence band is an important factor that affects the characteristics of the photovoltaic device. It is preferable that the slope of the tail state at the minimum value is smoothly continuous from the slope of the tail state at the maximum band gap.

【0050】以上、pin/pn(nip/np)構造
の光起電力素子について説明したが、pinpin/p
n(nipnip/np)構造やpinpinpin/
pn(nipnipnip/np)構造等のpin構造
を積層した光起電力素子についても適用できるものであ
る。図4は本発明の光起電力素子の堆積膜形成を行うの
に適した製造装置の模式的説明図である。該製造装置
は、堆積室401、真空計402、RF電源403、基
板404、加熱ヒーター405、コンダクタンスバルブ
407、補助バルブ408、リークバルブ409、RF
電極410、ガス導入管411、マイクロ波導波部41
2、誘電体窓413、シャッター415、原料ガス供給
装置2000、マスフローコントローラー2011〜2
017、バルブ2001〜2007、2021〜202
7、圧力調整器2031〜2037、原料ガスボンベ2
041〜2047等から構成されている。
The photovoltaic element having the pin / pn (nip / np) structure has been described above.
n (nipnip / np) structure or pinpinpin /
The present invention can also be applied to a photovoltaic element in which a pin structure such as a pn (nipnipnip / np) structure is stacked. FIG. 4 is a schematic explanatory view of a manufacturing apparatus suitable for forming a deposited film of a photovoltaic element of the present invention. The manufacturing apparatus includes a deposition chamber 401, a vacuum gauge 402, an RF power supply 403, a substrate 404, a heater 405, a conductance valve 407, an auxiliary valve 408, a leak valve 409, an RF
Electrode 410, gas introduction tube 411, microwave waveguide 41
2. Dielectric window 413, shutter 415, source gas supply device 2000, mass flow controller 2011-2
017, valves 2001 to 2007, 2021 to 202
7, pressure regulators 2031 to 2037, raw material gas cylinder 2
041 to 2047 and the like.

【0051】本発明の光起電力素子の形成に用いられる
マイクロ波プラズマCVD法の堆積メカニズムの詳細は
不明であるが、次のように考えられる。原料ガスを10
0%分解するに必要なマイクロ波エネルギー(「MP
w」と略記する)より低いマイクロ波エネルギーを前記
原料ガスに作用させることによって原料ガスを分解し、
MPwより高いRFエネルギーをマイクロ波エネルギー
と同時に前記原料ガスに作用させて堆積膜を形成するに
適した活性種を選択できるものと考えられる。更に原料
ガスを分解するときの堆積室内の内圧が50mTorr
以下の状態では良質な堆積膜を形成するに適した活性種
の平均自由工程が充分に長いために気相反応が極力抑え
られると考えられる。そしてまた堆積室内の内圧が50
mTorr以下の状態ではRFエネルギーは、原料ガス
の分解にほとんど影響を与えず、堆積室内のプラズマと
基板の間の電位を制御しているものと考えられる。即ち
マイクロ波プラズマCVD法の場合、プラズマと基板の
間の電位差は小さいが、RFエネルギーをマイクロ波エ
ネルギーと同時に導入することによってプラズマと基板
の間の電位差(プラズマ側が+で、基板側が−)を大き
くすることができる。このようにプラズマ電位が基板に
対してプラスで高いことによって、マイクロ波エネルギ
ーで分解した活性種が基板上に堆積し、同時にプラズマ
電位で加速された+イオンが基板上に衝突し基板表面で
の緩和反応が促進され良質な堆積膜が得られるものと考
えられる。特にこの効果は堆積速度が数nm/sec以
上のときに効果が顕著になるものである。
The details of the deposition mechanism of the microwave plasma CVD method used for forming the photovoltaic device of the present invention are not known, but are considered as follows. Source gas 10
Microwave energy required for 0% decomposition (MP
abbreviated as "w") to decompose the source gas by applying lower microwave energy to the source gas;
It is considered that an active species suitable for forming a deposited film can be selected by making RF energy higher than MPw act on the source gas simultaneously with microwave energy. Furthermore, when the source gas is decomposed, the internal pressure in the deposition chamber is 50 mTorr.
In the following conditions, it is considered that the gas phase reaction is suppressed as much as possible because the mean free path of active species suitable for forming a high-quality deposited film is sufficiently long. And the internal pressure in the deposition chamber is 50
It is considered that the RF energy hardly affects the decomposition of the source gas in the state of mTorr or less and controls the potential between the plasma and the substrate in the deposition chamber. That is, in the case of the microwave plasma CVD method, the potential difference between the plasma and the substrate is small, but by introducing RF energy simultaneously with the microwave energy, the potential difference between the plasma and the substrate (the plasma side is + and the substrate side is-) is reduced. Can be bigger. Since the plasma potential is positive and high with respect to the substrate, active species decomposed by the microwave energy are deposited on the substrate, and at the same time, + ions accelerated by the plasma potential collide with the substrate and generate It is considered that the relaxation reaction is promoted and a high-quality deposited film is obtained. In particular, this effect becomes remarkable when the deposition rate is several nm / sec or more.

【0052】更にRFはDCと違って周波数が高いため
電離したイオンと電子の分布によってプラズマの電位と
基板の電位の差が決まってくる。すなわちイオンと電子
のシナジティクによって基板とプラズマの電位差が決ま
ってくるものである。従って堆積室内でスパークが起こ
りにくいという効果がある。その結果安定したグロー放
電を10時間以上に及ぶ長時間維持することができるも
のである。
Further, since RF has a high frequency unlike DC, the difference between the plasma potential and the substrate potential is determined by the distribution of ionized ions and electrons. That is, the potential difference between the substrate and the plasma is determined by the synergistic effect between the ions and the electrons. Therefore, there is an effect that spark is less likely to occur in the deposition chamber. As a result, a stable glow discharge can be maintained for a long time of 10 hours or more.

【0053】また加えて、バンドギャップを変化させた
層を堆積させる場合、原料ガスの流量及び流量比が経時
的または空間的に変化するため、DCの場合、DC電圧
を経時的または空間的に適宜変化させる必要がある。一
方前述した堆積膜形成方法に於いては、原料ガスの流量
及び流量比の経時的または空間的な変化によってイオン
の割合が変化する。それに対応してRFのセルフバイア
スが自動的に変化する。その結果RFをRF電極に印加
して原料ガス流量及び原料ガス流量比を変えた場合、D
Cバイアスの場合と比較して放電が非常に安定するもの
である。
In addition, when depositing a layer with a changed band gap, the flow rate and the flow rate ratio of the source gas change with time or spatially. It is necessary to change it appropriately. On the other hand, in the above-described method of forming a deposited film, the ratio of ions changes due to a temporal or spatial change in the flow rate and flow rate ratio of the source gas. The RF self-bias automatically changes accordingly. As a result, when RF is applied to the RF electrode to change the source gas flow rate and the source gas flow ratio, D
The discharge is very stable as compared with the case of the C bias.

【0054】更に加えて本発明の堆積膜形成方法に於い
て、i型層内でバンドギャップを変化させるためには、
層形成中にシリコン原子含有ガスと炭素含有ガスとの流
量比を時間的に変化させることが有効であり、その際、
堆積室から5m以下の距離のところで上記のガスを混合
することが好ましいものである。5mより離れて前記原
料ガスを混合すると、所望のバンドギャップ変化に対応
してマスフローコントロラーを制御しても原料ガスの混
合位置が離れているために原料ガスの変化に遅れや原料
ガスの相互拡散が起こり、所望のバンドギャップに対し
てズレが生じる。即ち原料ガスの混合位置が離れすぎて
いるとバンドギャップの制御性が低下するものである。
In addition, in the deposited film forming method of the present invention, in order to change the band gap in the i-type layer,
It is effective to temporally change the flow ratio between the silicon atom-containing gas and the carbon-containing gas during layer formation,
It is preferable to mix the above gas at a distance of 5 m or less from the deposition chamber. If the source gases are mixed at a distance of more than 5 m, even if the mass flow controller is controlled in response to a desired change in band gap, the source gas mixing positions are far apart, so that the source gas changes late and the source gases may not be mixed. Diffusion occurs, causing a deviation from a desired band gap. That is, if the mixing positions of the source gases are too far apart, the controllability of the band gap is reduced.

【0055】また、i型層中に含有される水素含有量を
層厚方向に変化させるには、水素含有量を多くしたいと
ころでRF電極に印加するRFエネルギーを大きくし、
水素含有量を少なくしたいところでRF電極に印加する
RFエネルギーを小さくすれば良い。詳細なメカニズム
に関しては依然、不明であるが、RF電極に印加するR
Fエネルギーを増やすと、ブラズマ電位が上昇し、水素
イオンが基板に向かって、より加速されるためにi型層
中により多くの水素原子が含有されるものと考えられ
る。
Further, in order to change the hydrogen content contained in the i-type layer in the layer thickness direction, the RF energy applied to the RF electrode should be increased where the hydrogen content is desired to be increased.
Where the hydrogen content is to be reduced, the RF energy applied to the RF electrode may be reduced. Although the detailed mechanism is still unknown, R
It is considered that when the F energy is increased, the plasma potential increases, and the hydrogen ions are more accelerated toward the substrate, so that more hydrogen atoms are contained in the i-type layer.

【0056】更に、RFエネルギーと同時にDCエネル
ギーを印加する場合においては、水素原子の含有量を多
くしたいところでRF電極に印加するDC電圧を+極性
で大きな電圧を印加すれば良く、水素含有量を少なくし
たいときには、RF電極に印加するDC電圧を+極性で
小さな電圧を印加すれば良い。詳細なメカニズムに関し
ては依然、不明であるが、RF電極に印加するDCエネ
ルギーを増やすと、プラズマ電位が上昇し、水素イオン
が基板に向かって、より加速されるためにi型層中によ
り多くの水素原子が含有されるものと考えられる。
Further, when DC energy is applied simultaneously with the RF energy, the DC voltage applied to the RF electrode may be increased by increasing the DC voltage applied to the RF electrode where the hydrogen atom content is desired to be increased. When it is desired to reduce the DC voltage, a DC voltage applied to the RF electrode may be applied with a small voltage having a positive polarity. Although the detailed mechanism is still unknown, increasing the DC energy applied to the RF electrode raises the plasma potential and causes more hydrogen ions in the i-type layer to be accelerated toward the substrate. It is considered that a hydrogen atom is contained.

【0057】また更に、i型層中に含有される水素含有
量を層厚方向に変化させる別な方法としては、シリコン
原子、およびハロゲン原子(X)含有のガス(例えば、
SiX4、Si26、SiHN4-NSi 2 N6-N等)
と、ハロゲン原子は含有しないが、シリコン原子は含有
するガス(例えば、SiH4、Si2 6 、Si3 8 、S
iD4Si 2 HD5、SiH22、SiH3D、SiD3
H、Si2 33等)とを混合してi型層を形成する方
法もある。水素含有量を少なくしたいところでは前記
リコン原子含有のガスに対するハロゲン原子、およびシ
リコン原子を両方含有するガスの割合(Y)を多くし、
水素含有量を少なくしたいところでは割合(Y)を小さ
くすれば良い。詳細なメカニズムに関しては依然不明で
あるが、ハロゲン原子を含有する上記のガスを堆積室
に、より多く導入すると、プラズマ中にマイクロ波によ
って励起されたハロゲン原子を含有するラジカルの量が
増え、該ハロゲン原子を含有するラジカルのハロゲン原
子とi型層中に存在している水素原子が置換反応を起こ
し、i型層内の水素含有量が減少すると考えられる。
Further, as another method of changing the hydrogen content contained in the i-type layer in the layer thickness direction, a gas containing a silicon atom and a halogen atom (X) (for example,
SiX 4, Si 2 X 6, SiH N X 4-N, Si 2 H N X 6-N , etc.)
And a gas containing no halogen atoms but containing silicon atoms (eg, SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , S
iD 4 , Si 2 HD 5 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiD 3
H, Si 2 D 3 H 3, etc.) to form an i-type layer. It is at the point you want to reduce the hydrogen content and the proportion of gas containing both the sheet <br/> halogen atom for silicon atom-containing gas, and a silicon atom (Y),
Where the hydrogen content is to be reduced, the ratio (Y) may be reduced. Is a natural unknown Yi for detailed mechanisms, in the above gas deposition chamber containing a halogen atom, introducing more, increase the amount of radicals containing halogen atoms excited by microwave plasma It is considered that the halogen atom of the halogen atom-containing radical and the hydrogen atom present in the i-type layer cause a substitution reaction, and the hydrogen content in the i-type layer is reduced.

【0058】また更に、i型層中に含有される水素含有
量を層厚方向に変化させる別な方法としては、堆積室内
にハロゲンランプ、あるいはキセノンランプを設け、i
型層形成中にこれらのランプをフラッシュさせ、基板温
度を一時的に上昇させるのである。その際、水素含有量
を少なくしたいところでは、単位時間当たりのフラシュ
回数を増し、基板温度を一時的に上昇させ、水素含有量
を多くしたいところでは、単位時間当たりのフラッシュ
回数を少なくすることによって、基板温度を一時的に下
げれば良い。基板温度を一時的に上げることによって、
i型層表面からの水素の脱離反応が活性化されるものと
考えられる。
Further, as another method for changing the hydrogen content contained in the i-type layer in the thickness direction, a halogen lamp or a xenon lamp is provided in the deposition chamber.
These lamps are flashed during the formation of the mold layer to temporarily raise the substrate temperature. At that time, where the hydrogen content is to be reduced, the number of flashes per unit time is increased by increasing the number of flashes per unit time, and temporarily increasing the substrate temperature. The substrate temperature may be temporarily lowered. By temporarily increasing the substrate temperature,
It is considered that the elimination reaction of hydrogen from the surface of the i-type layer is activated.

【0059】本発明の光起電力素子の作製に用いられる
堆積膜形成方法は、例えば以下のようにして行われる。
まず図4の堆積室401内に堆積膜形成用の基板404
を取り付け、堆積室内を10-4Torr以下に充分に排
気する。この排気にはターボ分子ポンプ、あるいは、油
拡散ポンプが適している。油拡散ポンプの場合はオイル
が堆積室に逆拡散しないように堆積室401の内圧が1
-4Torr以下になったらH2 、He、Ar、Ne、
Kr、Xe等のガスを堆積室内へ導入するのがよい。堆
積室内の排気を充分に行った後、H2 、He、Ar、N
e、Kr、Xe等のガスを、堆積膜形成用の原料ガスを
流したときとほぼ同等の堆積室内圧になるように堆積室
内に導入する。堆積室内の圧力としては、0.5〜50
mTorrが最適な範囲である。堆積室内の内圧が安定
したら、加熱ヒーター405のスイッチを入れ基板を1
00〜500℃に加熱する。基板の温度が所定の温度で
安定したらH2 、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガ
スを止め堆積膜形成用の原料ガスをガスボンベからマス
フローコントローラーを介して所定の量を堆積室に導入
する。
The method of forming a deposited film used for manufacturing the photovoltaic element of the present invention is performed, for example, as follows.
First, a substrate 404 for forming a deposited film is placed in a deposition chamber 401 shown in FIG.
And the deposition chamber is sufficiently evacuated to 10 -4 Torr or less. For this exhaust, a turbo molecular pump or an oil diffusion pump is suitable. In the case of an oil diffusion pump, the internal pressure of the deposition chamber
When it becomes 0 -4 Torr or less, H 2 , He, Ar, Ne,
It is preferable to introduce a gas such as Kr or Xe into the deposition chamber. After sufficiently exhausting the deposition chamber, H 2 , He, Ar, N
Gases such as e, Kr, and Xe are introduced into the deposition chamber so that the pressure in the deposition chamber is substantially the same as when the source gas for forming the deposited film is flowed. The pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50
mTorr is the optimal range. When the internal pressure in the deposition chamber becomes stable, the heater 405 is turned on and the substrate
Heat to 00-500 ° C. When the temperature of the substrate is stabilized at a predetermined temperature, gases such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are stopped, and a predetermined amount of a raw material gas for forming a deposited film is introduced from a gas cylinder into a deposition chamber via a mass flow controller. I do.

【0060】堆積室内へ導入される堆積膜形成用の原料
ガスの供給量は、堆積室の体積によって適宜決定される
ものである。一方堆積膜形成用の原料ガスを堆積室に導
入した場合の堆積室内の内圧は、堆積膜形成方法に於い
て非常に重要な因子であり、最適な堆積室内の内圧は、
マイクロ波プラズマCVD法の場合、0.5〜50mT
orrが好適である。
The supply amount of the source gas for forming the deposited film introduced into the deposition chamber is determined appropriately according to the volume of the deposition chamber. On the other hand, the internal pressure in the deposition chamber when the source gas for deposition film formation is introduced into the deposition chamber is a very important factor in the deposition film formation method, and the optimal internal pressure in the deposition chamber is:
In the case of microwave plasma CVD, 0.5 to 50 mT
orr is preferred.

【0061】また堆積膜形成方法にいて、堆積膜形
成用に堆積室内に導入されるマイクロ波エネルギーは、
重要な因子である。該マイクロ波エネルギーは堆積室
内に導入される原料ガスの流量によって適宜決定される
ものであるが、前記原料ガスを100%分解するに必要
なマイクロ波エネルギー(MPw)よりも小さいエネル
ギーであって、好ましい範囲としては0.005〜1W
/cm3である。マイクロ波エネルギーの好ましい周波
数の範囲としては0.5〜10GHzが挙げられる。特
2.45GHz付近の周波数が適している。また
堆積膜形成方法によって再現性のある堆積膜を形成する
ため、及び数時間から数十時間にわたって堆積膜を形成
するためにはマイクロ波エネルギーの周波数の安定性
が非常に重要であり、周波数の変動が±2%以下の範囲
であることが好ましいものである。さらに、マイクロ波
のリップルも±2%以下が好ましい範囲である。
[0061] Also, has it the deposited film forming method, microwave energy introduced into the deposition chamber for deposition film formation,
It is an important factor. The microwave energy is appropriately determined depending on the flow rate of the source gas introduced into the deposition chamber, but is smaller than the microwave energy (MPw) required to decompose the source gas by 100%. The preferred range is 0 . 005-1W
/ Cm 3 . A preferable frequency range of the microwave energy is 0.5 to 10 GHz. In particular <br/>, it is suitable frequencies near 2.45 GHz. Also ,
To form the deposited film with a reproducible by the deposition film forming method, and for forming a deposited film for several tens of hours for several hours, Ri stability is very important in the frequency of the microwave energy, the frequency Is preferably in the range of ± 2% or less. Furthermore, it is ripple preferably ± 2% or less microwave range.

【0062】更に堆積膜形成方法に於いて、堆積室内に
前記マイクロ波エネルギーと同時に導入されるRFエネ
ルギーは、前記マイクロ波エネルギーとの組み合わせに
於いて非常に重要な因子でありRFエネルギーの好まし
い範囲としては、0.01〜2W/cm3 である。RF
エネルギーの好ましい周波数の範囲としては1〜100
MHzが挙げられる。特に13.56MHzが最適であ
る。またRFの周波数の変動は±2%以内で波形はなめ
らかな波形が好ましいものである。RFエネルギーを供
給する場合、RFエネルギー供給用のRF電極の面積と
アースの面積との面積比によって適宜選択されるもので
はあるが、特にRFエネルギー供給用のRF電極の面積
がアースの面積よりも狭い場合、RFエネルギー供給用
の電源側のセルフバイアス(DC成分)をアースした方
が良いものである。更にRFエネルギー供給用の電源側
のセルフバイアス(DC成分)をアースしない場合は、
RFエネルギー供給用のRF電極の面積をプラズマが接
するアースの面積よりも大きくするのが好ましいもので
ある。
Further, in the method of forming a deposited film, the RF energy introduced simultaneously with the microwave energy into the deposition chamber is a very important factor in combination with the microwave energy, and the preferable range of the RF energy is Is 0.01 to 2 W / cm 3 . RF
A preferable frequency range of the energy is 1 to 100.
MHz. In particular, 13.56 MHz is optimal. Further, the variation of the RF frequency is preferably within ± 2%, and the waveform is preferably a smooth waveform. When the RF energy is supplied, the area is appropriately selected depending on the area ratio between the area of the RF electrode for supplying RF energy and the area of the ground. When the width is narrow, it is better to ground the self-bias (DC component) on the power supply side for supplying RF energy. If the self-bias (DC component) on the power supply side for supplying RF energy is not grounded,
It is preferable that the area of the RF electrode for supplying RF energy be larger than the area of the ground to which the plasma contacts.

【0063】このようにマイクロ波エネルギーを導波部
412から誘電体窓413を介して堆積室に導入し、同
時にRFエネルギーをRF電源403からRF電極41
0を介して堆積室に導入する。このような状態で所望の
時間原料ガスを分解し前記基板上に所望の層厚の堆積膜
を形成する。その後マイクロ波エネルギーおよびRFエ
ネルギーの導入を止め、堆積室内を排気し、H2 、H
e、Ar、Ne、Kr、Xe等のガスで充分パージした
後、堆積した非単結晶半導体膜を堆積室から取り出す。
As described above, microwave energy is introduced from the waveguide 412 into the deposition chamber via the dielectric window 413, and at the same time, RF energy is supplied from the RF power source 403 to the RF electrode 41.
0 to the deposition chamber. In such a state, the source gas is decomposed for a desired time to form a deposited film having a desired thickness on the substrate. Thereafter, the introduction of microwave energy and RF energy was stopped, the deposition chamber was evacuated, and H 2 , H
After sufficiently purging with a gas such as e, Ar, Ne, Kr, or Xe, the deposited non-single-crystal semiconductor film is taken out of the deposition chamber.

【0064】また前記RFエネルギーに加えて、前記R
F電極410にDC電圧を印加しても良い。DC電圧の
極性としては前記RF電極がプラスになるように電圧を
印加するのが好ましい方向である。そしてDC電圧の好
ましい範囲としては、10から300V程度である。以
上のような堆積膜形成方法に於いて、シリコン堆積用の
原料ガスとして挙げられる化合物としては次のものが適
している。
Further, in addition to the RF energy, the R
A DC voltage may be applied to the F electrode 410. As the polarity of the DC voltage, it is preferable to apply the voltage so that the RF electrode becomes positive. The preferable range of the DC voltage is about 10 to 300V. In the above-described method for forming a deposited film, the following compounds are suitable as the compounds listed as the source gas for silicon deposition.

【0065】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、SiH4、Si26、SiX
4(X:ハロゲン原子)、SiX 3 、SiX22、Si
3H、Si26Si 3 8 、SiD4、SiHD3、S
iH2 2 、Si 3 D、Si 2 2、SiX22、Si
3H、Si233等(総称して「化合物(Si)」と
略記する)が挙げられる。
Specific examples of the gasizable compounds containing silicon atoms include SiH 4 , Si 2 H 6 and Six
4 (X: halogen atom), SiX H 3, SiX 2 H 2, Si
X 3 H, Si 2 X 6 , Si 3 H 8 , SiD 4 , SiHD 3 , S
iH 2 D 2 , Si H 3 D, Si F 2 D 2 , Six 2 D 2 , Si
D 3 H, Si 2 D 3 H 3 and the like (collectively abbreviated as “compound (Si)”).

【0066】炭素原子を含有するガス化し得る化合物と
してはCH4 、CD4 、C2 2n+ 2 (nは整数)、C
n 2n(nは整数)、Cn 2n+2に(nは整数、X:ハ
ロゲン原子)、Cn 2n(nは整数)、C2 2 、C6
5 、CO2 、CO等(総称して「化合物(C)」と略
記する)が挙げられる。本発明に於いて非単結晶半導体
層の価電子制御するために非単結晶半導体層に導入され
る価電子制御剤としては周期律表第III族原子及び第
V族原子及び第VI属原子が挙げられる。
The gasizable compounds containing carbon atoms include CH 4 , CD 4 , C 2 H 2n + 2 (n is an integer), C 4
n H 2n (n is an integer), C n X 2n + 2 (n is an integer, X: halogen atom), C n X 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6
H 5 , CO 2 , CO and the like (collectively abbreviated as “compound (C)”). In the present invention, the valence electron controlling agent introduced into the non-single-crystal semiconductor layer for controlling the valence electrons of the non-single-crystal semiconductor layer includes Group III atoms, Group V atoms and Group VI atoms of the periodic table. No.

【0067】本発明に於いて第III族原子導入用の出
発物資(総称して「化合物(III)」と略記する)と
して有効に使用されるものとしては、具体的にはホウ素
原子導入用としては、B2 6 ,B4 10,B5 9
5 11,B6 10,B6 1 2,B6 14等の水素化ホ
ウ素,BF3 ,BCl3 ,BBr3 等ハロゲン化ホウ素
等を挙げることができる。このほかにAlCl3 、Al
(CH3 3 、GaCl3 、InCl3 、TlCl3
も挙げることができる。
In the present invention, as a starting material for introducing a group III atom (generally abbreviated as “compound (III)”), the one effectively used is specifically for introducing a boron atom. Are B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 ,
B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 1 2, B 6 H 14 , etc. borohydride, BF 3, BCl 3, can be exemplified BBr 3, etc. boron halides like. In addition, AlCl 3 , Al
(CH 3 ) 3 , GaCl 3 , InCl 3 , TlCl 3 and the like can also be mentioned.

【0068】本発明に於いて、第V族原子導入用の出発
物資(総称して「化合物(V)」と略記する)として有
効に使用されるのは、具体的には燐原子導入用としては
PH 3 、P2 4 等の水素化燐、PH4 I、PF3 、P
5 、PCl3 、PCl5 、PBr3 、PBr5 、Pl
3 等のハロゲン化燐、P2 5 、POCl3 等の酸素化
合物が挙げられる。このほかAsH3 、AsF3 、As
Cl3 、AsBr3 、AsF5 、SbH3 、SbF3
SbF5 、SbCl3 、SbCl5 、BiCl 5 、Bi
Br3 等も挙げることができる。
In the present invention, a starting material for introducing a group V atom is used.
Goods (collectively abbreviated as “compound (V)”)
It is used specifically for introducing phosphorus atoms.
PH Three, PTwoHFourPhosphorus hydride, PHFourI, PFThree, P
FFive, PClThree, PClFive, PBrThree, PBrFive, Pl
ThreeHalogenated phosphorus, PTwoOFive, POClThreeEtc. oxygenation
Compounds. In addition, AsHThree, AsFThree, As
ClThree, AsBrThree, AsFFive, SbHThree, SbFThree,
SbFFive, SbClThree, SbClFive, BiCl Five, Bi
BrThreeAnd the like.

【0069】本発明にいて、第VI族原子導入用の出
発物資(総称して「化合物(VI)」と略記する)とし
て有効に使用されるのは、H2S、SF4、SF5、S
2、SO22、COS、CS2、H2Se、SeF6、T
eH2、TeF6、(CH52Te、(C232Te等
が挙げられる。非単結晶半導体材料から構成されるi型
層に導入される周期表第III族原子、第V族原子、
第VI族原子の導入量は1000ppm以下が好ましい
範囲として挙げられる。また本発明の目的を達成する
ために、i型層中には周期表第III族原子と第V族
原子、あるいは第III族原子と第VI族原子、あるい
は第III族原子と第V族原子と第VI族原子を、とも
に補償するように添加するのが好ましいものである。
[0069] In have you to the present invention, being effectively used as starting materials for the group VI atoms introduced (collectively referred to as "Compound (VI)") is, H 2 S, SF 4, SF 5 , S
O 2 , SO 2 F 2 , COS, CS 2 , H 2 Se, SeF 6 , T
eH 2 , TeF 6 , (CH 5 ) 2 Te, (C 2 H 3 ) 2 Te and the like. Group III atoms of the periodic table, which is introduced into the formed i-type layer of non-single-crystal semiconductor material, Group V atoms,
The preferable introduction amount of Group VI atom is 1000 ppm or less. In order to achieve the object of the present invention, the group III atoms and group V atoms of the periodic table in the i-type layer or the group III atoms and Group VI atoms, or the group III atoms and the V, It is preferred that the Group A and Group VI atoms be added so as to compensate for both.

【0070】また前記ガス化し得る化合物をH2
2 、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希
釈して堆積室に導入しても良い。特に前記ガス化し得る
化合物を希釈するのに最適なガスとしてはH2 、D2
He、Arが挙げられる。非単結晶半導体層のi型層に
窒素を含有させるために導入される窒素含有ガスとして
はN2 、NH3 、ND3 、NO、NO2 、N2 O(総称
して「化合物(N)」と略記する)が挙げられる。
The compound capable of being gasified is H 2 ,
It may be appropriately diluted with a gas such as D 2 , He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, the most suitable gas for diluting the gasifiable compound is H 2 , D 2 ,
He and Ar are mentioned. Examples of the nitrogen-containing gas introduced to make the i-type layer of the non-single-crystal semiconductor layer contain nitrogen include N 2 , NH 3 , ND 3 , NO, NO 2 , and N 2 O (collectively, “compound (N)”). Abbreviated as ").

【0071】非単結晶半導体層のi型層に酸素を含有さ
せるために導入される酸素含有ガスとしてはO2 、C
O、CO2 、NO、NO2 、N2 O、CH3 CH2
H、CH 3 OH等(総称して「化合物(O)」と略記す
る)が挙げられる。本発明の光起電力素子においては、
第2のp型層、n型層、第1のp型層の内、または第2
のn型層、p型層、第1のn型層の内少なくとも1層は
積層構造とする事が好ましい。本発明の光起電力素子に
おける積層構造は、主構成元素がシリコンと炭素、酸
素、窒素の中から選ばれた少なくともひとつの元素とか
らなり、価電子制御材として周期律表第III族元素ま
たは第V族元素または第VI族元素を含有する層(A
層)と、周期律表第III族元素または第V族元素また
は第VI族元素を主構成元素とする層(B層)から構成
される。
Oxygen is contained in the i-type layer of the non-single-crystal semiconductor layer.
The oxygen-containing gas introduced forTwo, C
O, COTwo, NO, NOTwo, NTwoO, CHThreeCHTwoO
H, CH ThreeOH, etc. (collectively abbreviated as "compound (O)")
). In the photovoltaic device of the present invention,
Out of the second p-type layer, the n-type layer, the first p-type layer, or the second
At least one of the n-type layer, the p-type layer, and the first n-type layer
It is preferable to have a laminated structure. The photovoltaic device of the present invention
In the laminated structure, the main constituent elements are silicon, carbon, and acid
At least one element selected from nitrogen and nitrogen
As a valence electron controlling material
Or a layer containing a group V element or a group VI element (A
Layer) and a Group III element or Group V element of the periodic table or
Is composed of a layer (B layer) containing a Group VI element as a main constituent element
Is done.

【0072】ドーピング層に本発明の積層構造を用いる
ことにより、ドーピング層のドナ−濃度、あるいはアク
セプター濃度を従来のものより向上させ、光起電力素子
の開放電圧を上げることができる。さらにはA層に高濃
度にはドーピングしていない(ライトドープ)材料で、
かつ光の吸収係数の小さい材料を用いることによって、
i型層またはpn接合部により多くの光を入射すること
ができるため、光起電力素子の短絡光電流を向上させる
ことができる。
By using the laminated structure of the present invention for the doping layer, the donor concentration or the acceptor concentration of the doping layer can be improved as compared with the conventional one, and the open-circuit voltage of the photovoltaic element can be increased. Furthermore, the A layer is a material that is not doped at a high concentration (light doping),
And by using a material with a small light absorption coefficient,
Since more light can enter the i-type layer or the pn junction, the short-circuit photocurrent of the photovoltaic element can be improved.

【0073】さらに本発明の積層構造を有する光起電力
素子は振動等の長時間のアニーリングに対しても光電変
換効率の低下をかなり抑制できるものである。その詳細
なるメカニズムは依然、不明であるが以下のように考え
られる。従来の積層構造内部では構成元素が急激に変化
しているためにかなりの歪や応力が発生している。しか
し本発明のA層には炭素または/及び酸素または/及び
窒素が含有されているために、発生した歪、応力をA層
内部で緩和し、従って振動等の長時間のアニーリングに
対しても光電変換効率の低下を抑制できる考えられる。
Further, the photovoltaic device having the laminated structure of the present invention can considerably suppress the decrease in photoelectric conversion efficiency even for long-time annealing such as vibration. The detailed mechanism is still unknown, but is considered as follows. In the conventional laminated structure, since the constituent elements are rapidly changing, considerable strain and stress are generated. However, since the layer A of the present invention contains carbon or / and / or oxygen and / or nitrogen, the generated strain and stress are alleviated inside the layer A, and therefore, even for long-time annealing such as vibration. It is considered that a decrease in photoelectric conversion efficiency can be suppressed.

【0074】さらに本発明の積層構造を有する光起電力
素子は長時間光を照射した場合にも光電変換効率の低下
をかなり抑制できるものである。その詳細なるメカニズ
ムは依然、不明であるが以下のように考えられる。長時
間光を照射した場合にA層内部でダングリングボンドが
発生するが、A層に含有されている価電子制御剤の一部
は不活性で、発生したダングリングボンドを補償するた
めに、光劣化を抑制できると考えられる。
Further, the photovoltaic device having a laminated structure of the present invention can considerably suppress a decrease in photoelectric conversion efficiency even when irradiated with light for a long time. The detailed mechanism is still unknown, but is considered as follows. When light is irradiated for a long time, a dangling bond is generated inside the A layer. It is considered that light degradation can be suppressed.

【0075】A層は非晶質材料(a−と表示する)また
は微結晶材料(μc−と表示する)または多結晶材料
(poly−と表示する)または単結晶材料(c−と表
示する)から構成される。非晶質材料としては、例え
ば、a−Si:H、a−Si:HX、a−SiC:H、
a−SiC:HX、a−SiO:H、a−SiO:H
X、a−SiN:H、a−SiN:HX、a−SiO
N:H、a−SiON:HX、a−SiOCN:H、a
−SiOCN:HX、(X:ハロゲン原子)等が挙げら
れる。
The A layer is made of an amorphous material (denoted as a-), a microcrystalline material (denoted as μc-), a polycrystalline material (denoted as poly-), or a single crystal material (denoted as c-). Consists of As the amorphous material, for example, a-Si: H, a-Si: HX, a-SiC: H,
a-SiC: HX, a-SiO: H, a-SiO: H
X, a-SiN: H, a-SiN: HX, a-SiO
N: H, a-SiON: HX, a-SiOCN: H, a
—SiOCN: HX, (X: halogen atom) and the like.

【0076】微結晶材料としては、例えば、μc−S
i:H、μc−SiC:H、μc−Si:HX、μc−
SiC:HX、μc−SiO:H、μc−SiN:H、
μc−SiON:HX、μc−SiOCN:HX、等が
挙げられる。多結晶材料としては、例えばpoly−S
i:H、pоly−Si:HX、pоly−SiC:
H、pоly−SiC:HX、pоly−Si、pol
y−SiC、等が挙げられる。
As a microcrystalline material, for example, μc-S
i: H, μc-SiC: H, μc-Si: HX, μc-
SiC: HX, μc-SiO: H, μc-SiN: H,
μc-SiON: HX, μc-SiOCN: HX, and the like. As a polycrystalline material, for example, poly-S
i: H, poly-Si: HX, poly-SiC:
H, poly-SiC: HX, poly-Si, pol
y-SiC, and the like.

【0077】単結晶材料としては、例えば、c−Si、
c−SiC等が挙げられる。n(p)型層、第2のp
(n)型層を積層構造にする場合にはA層として、短波
長光の吸収係数の小さい、微結晶材料、多結晶材料、単
結晶材料が好適に使用される。p型のA層を形成するに
は、以上の材料にp型の価電子制御剤(周期律表第II
I族原子B、Al、Ga、In、Tl)を添加させ、n
型のA層を形成するには、n型の価電子制御剤(周期律
表第V族原子P、As、Sb、Biまたは/及び周期律
表第VI族原子S、Se、Te)を添加させる。
As a single crystal material, for example, c-Si,
c-SiC and the like. n (p) -type layer, second p
When the (n) type layer has a laminated structure, a microcrystalline material, a polycrystalline material, or a single crystal material having a small absorption coefficient of short-wavelength light is preferably used as the A layer. In order to form the p-type A layer, a p-type valence electron controlling agent (the periodic table II)
Group I atoms B, Al, Ga, In, Tl) are added and n
In order to form the type A layer, an n-type valence electron controlling agent (group V atom P, As, Sb, Bi or / and periodic table group VI atom S, Se, Te) is added. Let it.

【0078】p型のA層への周期律表第III族原子の
添加量、あるいはn型のA層への周期律表第V族原子、
第VI族原子の添加量は10〜10000ppmが最適
量として挙げられる。また、A型層が微結晶材料、ある
いは多結晶材料で構成されている場合、A層に含有され
る水素原子(H、D)またはハロゲン原子はA層の未結
合手を補償する働きをし、ドーピング効率を向上させる
ものである。A層へ添加される水素原子またはハロゲン
原子は0〜10at%が最適量として挙げられる。A層
の界面近傍では水素原子または/及びハロゲン原子の含
有量が多く分布しているものが好ましい分布形態として
挙げられ、該界面近傍での水素原子または/及びハロゲ
ン原子の含有量はバルク内の含有量の1.1〜2.5倍
の範囲が好ましい範囲として挙げられる。このように
界面近傍で水素原子またはハロゲン原子の含有量を多く
することによって該界面近傍の欠陥準位や層内応力を減
少させ、さらには機械的歪を緩和することができ本発
明の光起電力素子の光起電力や光電流を増加させること
ができる。したがって、A層の層厚は5〜30が好ま
しい。
The amount of Group III element in the periodic table added to the p-type A layer, or the group V atom in the periodic table to the n-type A layer;
The optimum amount of the Group VI atom to be added is 10 to 10000 ppm. When the A-type layer is composed of a microcrystalline material or a polycrystalline material, hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the A layer work to compensate for dangling bonds of the A layer. , To improve the doping efficiency. The optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms added to the A layer is 0 to 10 at%. In the vicinity of the interface of the layer A, a preferred distribution form is one in which a large content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is distributed. A preferred range is 1.1 to 2.5 times the content. Thus ,
Reducing the defect level or layer within the stress of the interface near by increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near the interface, yet is able to relieve the mechanical strain, the photovoltaic element of the present invention Can increase the photovoltaic power and the photocurrent. Accordingly, the layer thickness of the A layer is preferably 5 to 30 Å.

【0079】A層の形成方法としてはプラズマCVD
法、光CVD法などがあり、特にプラズマCVD法が好
適に使用される。これらの方法でA層を形成する場合、
以下のガス化し得る化合物、および該化合物の混合ガス
を挙げることができる。具体的にシリコン原子を含有す
るガス化し得る化合物としては、前述した化合物(S
i)が挙げられる。
The method for forming the layer A is plasma CVD.
And a photo-CVD method, and a plasma CVD method is particularly preferably used. When forming the A layer by these methods,
The following compounds that can be gasified and a mixed gas of the compounds can be given. Specific examples of the gasizable compound containing a silicon atom include the aforementioned compound (S
i).

【0080】具体的に炭素原子を含有するガス化し得る
化合物としては、前述した化合物(C)が挙げられる。
窒素含有ガスとしては、前述した化合物(N)が挙げら
れる。酸素含有ガスとしては、前述した化合物(Ο)が
挙げられる。p型のA層に導入される物質としては周期
律表第III族原子、n型のA層に導入される原子とし
ては第V族原子及び第VI族原子が挙げられる。
The compound (C) described above is specifically mentioned as a gasizable compound containing a carbon atom.
Examples of the nitrogen-containing gas include the compound (N) described above. Examples of the oxygen-containing gas include the compound (Ο) described above. Examples of the substance introduced into the p-type A layer include Group III atoms of the periodic table, and examples of the atom introduced into the n-type A layer include Group V atoms and Group VI atoms.

【0081】第III族原子導入用の出発物質として有
効に使用されるものとしては、前述した化合物(II
I)を挙げることができ、特にB26、BF3が適して
おり、これらの化合物は通常、H2、He、Ar等のガ
スで所望の濃度に希釈して高圧ボンベに保管する。第V
族原子導入用の出発物質として有効に使用されるのは、
前述した化合物(V)を挙げることができ、特にP
3、PF3が適しており、これらの化合物は通常、
2、He、Ar等のガスで所望の濃度に希釈して高圧
ボンベに保管する。
The compounds that can be effectively used as starting materials for introducing Group III atoms include the compounds (II) described above.
I) can be mentioned. In particular, B 2 H 6 and BF 3 are suitable. These compounds are usually diluted to a desired concentration with a gas such as H 2 , He, or Ar and stored in a high-pressure cylinder. V
Effectively used as a starting material for introducing a group atom is
The compound (V) described above can be mentioned.
H 3 and PF 3 are suitable, and these compounds are usually
It is diluted to a desired concentration with a gas such as H 2 , He, or Ar and stored in a high-pressure cylinder.

【0082】第VI族原子導入用の出発物質として有効
に使用されるのは、前述した化合物(VI)が挙げら
れ、特にH2Sが適しており、これらの化合物は通常、
2、He、Ar等のガスで所望の濃度に希釈して高圧
ボンベに保管する。A層をプラズマCVD法で形成する
場合には、RFプラズマCVD法とマイクロ波プラズマ
CVD法が好適である。RFプラズマCVD法で堆積す
る場合、容量結合型のRFプラズマCVD法が適してい
る。
Compounds (VI) described above are effectively used as starting materials for introducing Group VI atoms, and H 2 S is particularly suitable.
It is diluted to a desired concentration with a gas such as H 2 , He, or Ar and stored in a high-pressure cylinder. When the A layer is formed by a plasma CVD method, an RF plasma CVD method and a microwave plasma CVD method are preferable. When depositing by RF plasma CVD, a capacitively coupled RF plasma CVD is suitable.

【0083】該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度100〜600℃、内圧0.1
〜10Torr、RFパワー0.01〜1W/c
2、堆積速度0.1〜1/secが最適条件とし
て挙げられる。また前記ガス化し得る化合物を
2、D2、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適
宜希釈して堆積室に導入しても良い。
When depositing by the RF plasma CVD method,
Substrate temperature in deposition chamberIs100-600 ° C, internal pressureIs0.1
-10 Torr, RF powerIs0.01-1W / c
mTwo, Deposition rateIs0.1-1Å/ Sec is the optimal condition
It is mentioned. Also,The gasifiable compound,
HTwo, DTwo, He, Ne, Ar, Xe, Kr, etc.
It may be diluted and introduced into the deposition chamber.

【0084】特に微結晶、または多結晶、または単結晶
材料からなるA層を堆積する場合は水素ガスで2〜10
0倍に原料ガスを希釈し、RFパワーは比較的高いパワ
ーを導入するのが好ましいものである。RFの周波数と
しては1MHz〜100MHzが適した範囲であり、特
に13.56MHz近傍の周波数が最適である。マイク
ロ波プラズマCVD法で堆積する場合、マイクロ波プラ
ズマCVD装置は、堆積室に誘電体窓(アルミナセラミ
ックス、石英、窒化硼素等)413を介して導波管でマ
イクロ波を導入する方法が適している。前述したi型層
の形成に適した堆積膜形成方法も適した堆積方法である
が、更に広い堆積条件で光起電力素子に適用可能な堆積
膜を形成することができる。即ち、堆積室内の基板温度
は100〜600℃、内圧は0.5〜30mTorr、
マイクロ波パワーは0.005〜1W/cm3、マイク
ロ波の周波数は0.5〜10GHzが好ましい範囲とし
て挙げられる。
[0084] Especially microcrystalline, or polycrystalline, or when depositing layer A ing from a single crystal material with hydrogen gas 2-10
It is preferable to dilute the source gas by a factor of 0 and to introduce a relatively high RF power. An RF frequency of 1 MHz to 100 MHz is a suitable range, and a frequency near 13.56 MHz is particularly optimal. In the case of depositing by a microwave plasma CVD method, a microwave plasma CVD apparatus is suitable for a method in which a microwave is introduced into a deposition chamber through a waveguide through a dielectric window (alumina ceramics, quartz, boron nitride, etc.) 413. I have. Although the above-described deposition film formation method suitable for forming the i-type layer is also a suitable deposition method, a deposition film applicable to a photovoltaic element can be formed under a wider range of deposition conditions. That is, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C., the internal pressure is 0.5 to 30 mTorr,
Microwave power is preferably 0.005 to 1 W / cm 3 , and microwave frequency is preferably 0.5 to 10 GHz.

【0085】また前記ガス化し得る化合物をH2、D2
He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して
堆積室に導入しても良い。特に微結晶、または多結晶、
または単結晶材料からなるのA層を堆積する場合は水素
ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、マイクロ波パ
ワーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいもので
ある。
The compound capable of being gasified is H 2 , D 2 ,
The gas may be appropriately diluted with a gas such as He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. Especially microcrystalline or polycrystalline,
Alternatively, when depositing the A layer made of a single crystal material, it is preferable to dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce relatively high microwave power.

【0086】A層を光CVD法で堆積する場合、光源と
しては低圧水銀ランプを用い、基板温度は100〜60
0℃、内圧は0.1〜10Torr、堆積速度は0.0
1〜1/secが最適条件として挙げられ、前記ガス
化し得る化合物を導入するとともに水銀を1〜100p
pm程度導入しても良い。前記化合物(Si)として
は、Si26、Si2N6-N(X:ハロゲン原子)等
の高次シランが好適に使用される。
When the layer A is deposited by the photo-CVD method, a low-pressure mercury lamp is used as a light source and the substrate temperature is 100 to 60.
0 ° C., internal pressure 0.1 to 10 Torr, deposition rate 0.0
Cited as optimum condition 1 to 1 Å / se c is, 1~100P mercury with introducing a compound capable of the gasification
pm may be introduced. Examples of the compound (Si), Si 2 H 6 , Si 2 H N X 6-N: higher silane of (X a halogen atom) and the like are preferably used.

【0087】また前記ガス化し得る化合物をH2、D2
He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して
堆積室に導入しても良い。特に微結晶、または多結晶、
または単結晶材料からなるのA層を堆積する場合は水素
ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈して導入するのが
好ましいものである。
The compound capable of being gasified is H 2 , D 2 ,
The gas may be appropriately diluted with a gas such as He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. Especially microcrystalline or polycrystalline,
Alternatively, when depositing the A layer made of a single crystal material, it is preferable to introduce the source gas after diluting the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas.

【0088】B層の主構成原子は、p型のA層と積層す
る場合、周期律表第III族原子(例えば、B、Al、
Ga、In、Tlからなり、n型のA層と積層する場
合、周期律表第V族原子(例えば、P、As、Sb、B
i)、または/及び周期律表第VI族原子(例えばS、
Se、Te)からなる。B層の層厚は5〜30が好ま
しい。
When the main constituent atom of the B layer is laminated with the p-type A layer, the main group atom is a group III atom of the periodic table (eg, B, Al,
Ga, In, Tl ) , and when laminated with an n-type A layer, a group V atom of the periodic table (for example, P, As, Sb, B)
i) or / and Group VI atoms of the Periodic Table (eg S,
Se, Te). The thickness of the B layer is preferably 5 to 30 Å.

【0089】B層の形成方法としてはプラズマCVD
法、光CVD法などが好適に使用される。これらの方法
でB層を形成する場合、以下のガス化し得る化合物、お
よび該化合物の混合ガスを挙げることができる。第II
I族原子導入用の出発物質として有効に使用されるもの
としては、前述した化合物(III)を挙げることがで
き、特にB26、B(CH33が適している。
As a method for forming the layer B, plasma CVD is used.
Method, a photo-CVD method or the like is preferably used. When the B layer is formed by these methods, the following compounds that can be gasified and a mixed gas of the compounds can be exemplified. II
The compound (III) described above can be effectively used as a starting material for introducing a group I atom, and B 2 H 6 and B (CH 3 ) 3 are particularly suitable.

【0090】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
できる。第VI族原子導入用の出発物質として有効に使
用されるのは、前述した化合物(VI)が挙げられる。
B層をプラズマCVD法で形成する場合には、RFプラ
ズマCVD法とマイクロ波プラズマCVD法が好適であ
る。RFプラズマCVD法で堆積する場合、容量結合型
のRFプラズマCVD法が適している。
The compound (V) described above can be effectively used as a starting material for introducing a group V atom. The compound (VI) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom.
When the B layer is formed by a plasma CVD method, an RF plasma CVD method and a microwave plasma CVD method are preferable. When depositing by RF plasma CVD, a capacitively coupled RF plasma CVD is suitable.

【0091】該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度100〜600℃、内圧0.1
〜10оrr、RFパワ−0.1〜2W/cm2
堆積速度0.1〜2/secが最適条件として挙げ
られる。また前記ガス化し得る化合物をH2、D2、H
e、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。
When depositing by the RF plasma CVD method,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C, and the internal pressure is 0.1
~10 T оrr, RF power - is 0.1~2W / cm 2,
The deposition rate can be mentioned as an optimum condition is 0.1 to 2 Å / sec. Further , the compounds capable of being gasified are H 2 , D 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0092】マイクロ波プラズマCVD法で堆積する場
合、マイクロ波プラズマCVD装置は、堆積室に誘電体
窓(アルミナセラミクス、石英、窒化硼等)413
を介して導波管でマイクロ波を導入する方法が適してい
る。型層形成に最適な堆積膜形成方法も適した堆積方
法であるが、更に広い堆積条件で光起電力素子に適用可
能な堆積膜を形成することができる。即ち、堆積室内の
基板温度は100〜600℃、内圧は0.5〜30mT
оrr、マイクロ波パワーは0.01〜1W/cm3
マイクロ波の周波数は0.5〜10GHzが好ましい範
囲として挙げられる。
[0092] When deposited by microwave plasma CVD, microwave plasma CVD apparatus, a deposition chamber in a dielectric window (alumina Ceramic box, quartz, nitride boric iodine, etc.) 413
A method of introducing microwaves through a waveguide via a waveguide is suitable. Although a deposition film forming method most suitable for i- type layer formation is also a suitable deposition method, a deposition film applicable to a photovoltaic element can be formed under a wider range of deposition conditions. That is, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 mT.
оrr, microwave power is 0.01-1 W / cm 3 ,
The preferred range of the microwave frequency is 0.5 to 10 GHz.

【0093】また前記ガス化し得る化合物を2
2、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希
釈して堆積室に導入しても良い。B層を光CVD法で堆
積する場合、光源としては低圧水銀ランプを用い、基板
温度は100〜600℃、内圧は0.1〜10оr
r、堆積速度は0.01〜2/secが最適条件とし
て挙げられ、前記ガス化し得る化合物を導入するととも
に水銀を1〜100ppm程度導入しても良い。
[0093] Also, a compound capable of the gasification, H 2,
It may be appropriately diluted with a gas such as D 2 , He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. When depositing layer B in the optical CVD method, using a low-pressure mercury lamp as a light source, a substrate temperature of 100 to 600 ° C., the internal pressure is 0.1~10 T оr
r, the deposition rate is given as optimum condition is 0.01~2 Å / se c, mercury is introduced a compound capable of the gasification may be introduced about 1 to 100 ppm.

【0094】また前記ガス化し得る化合物を2
2、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希
釈して堆積室に導入しても良い。本発明の光起電力素子
に用いる積層構造の積層形態は、A層から始まってA層
で終わることが望まく、例えば、ABA、ABAB
A、ABABABA等(AB)nAの積層形態、ある
いは 1 1 2 1 1 223等、(Ann n+1
の積層形態が挙げられる。しかし第2のp型層に積層
構造を用いる場合には、A層から始まってB層で終わっ
てもよく、例えば、AB、ABAB、ABABAB等
(AB)nの積層形態、あるいは 1 1 1 1 22
等、(Ann)の積層形態が挙げられる。
[0094] Also, a compound capable of the gasification, H 2,
It may be appropriately diluted with a gas such as D 2 , He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. It layered form a laminated structure for use in the photovoltaic device of the present invention, rather than to desirable ending in A layer starting from the layer A, for example, ABA, ABAB
A, ABABABA etc., (AB) laminated form of n A, there <br/> physician A 1 B 1 A 2, A 1 B 1 A 2 B 2 A 3 , etc., (A n B n) A n + 1
Lamination form. However, when using the laminated structure on the second p-type layer may end in B layer starting from the layer A, for example, AB, ABAB, ABABAB or the like,
(AB) n laminated form, or A 1 B 1 , A 1 B 1 A 2 B 2
And (A n B n ).

【0095】次に、本発明の光起電力素子の構成要素を
詳細に説明する。基板(102、122) 基板は、多結晶シリコン基板、あるいは単結晶シリコン
基板であってもよく、さらには絶縁性材料、または導電
性材料からなる支持体上に多結晶シリコン層、あるいは
単結晶シリコン層を積層したものであっても良い。
Next, the components of the photovoltaic device of the present invention will be described in detail. The substrate (102, 122) may be a polycrystalline silicon substrate or a monocrystalline silicon substrate, and further a polycrystalline silicon layer or a monocrystalline silicon A stack of layers may be used.

【0096】基板として多結晶シリコンを用いる場合、
キャスティング法(最新太陽光発電技術、浜川圭弘編
著、槙書店)によって作製したインゴットを100〜5
00μm程度の厚さにスライスして使用するか、あるい
はシリコン融液に炭素繊維の網を通過させて作製したリ
ボン状のシリコン多結晶を使用するか、あるいはシリコ
ン融液から直接、多結晶シリコンを引き出しながら徐冷
したものを使用しても良い。いずれの場合においても、
グレインバウンダリーに存在する多くのトラップレベル
を減少させるために、基板温度500〜900℃で、水
素雰囲気中でアニーリングしたり、あるいは基板温度3
00〜900℃で、水素プラズマ処理を施したり、ある
いは基板にレーザービームを照射し、アニーリングする
ことが望ましい。
When using polycrystalline silicon as the substrate,
100 to 5 ingots made by casting method (Latest solar power technology, edited by Yoshihiro Hamakawa, Maki Shoten)
It is sliced to a thickness of about 00 μm and used, or a ribbon-shaped silicon polycrystal made by passing a carbon fiber net through a silicon melt, or polycrystalline silicon is directly obtained from the silicon melt. You may use what cooled slowly while pulling out. In each case,
In order to reduce many trap levels existing in the grain boundary, annealing at a substrate temperature of 500 to 900 ° C. in a hydrogen atmosphere or a substrate temperature of 3 ° C.
It is desirable to perform hydrogen plasma treatment at 00 to 900 ° C. or to irradiate the substrate with a laser beam for annealing.

【0097】基板として単結晶シリコンを用いる場合、
CZ(チョコラルスキー)法によって作製されたインゴ
ットを100〜500μm程度の厚さにスライスして使
用するか、あるいはシリコン融液に炭素繊維の網を通過
させて作製したリボン状のシリコン単結晶を使用する
か、あるいはシリコン融液から直接、単結晶シリコンを
引き出しながら徐冷したものを使用しても良い。
When using single crystal silicon as the substrate,
Use an ingot produced by the CZ (Chocolarski) method by slicing it to a thickness of about 100 to 500 μm, or use a ribbon-like silicon single crystal produced by passing a carbon fiber net through a silicon melt. Alternatively, a material that is slowly cooled while pulling single crystal silicon directly from a silicon melt may be used.

【0098】支持体上に多結晶シリコン層、あるいは単
結晶シリコン層を積層する際に用いる、導電性支持体と
しては、例えば、NiCr、ステンレス、Al、Cr、
Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb、Sn
等の金属または、これらの合金が挙げられる。同様に電
気絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリカーボネートナー、セルロースアセテート、ポ
リプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリスチレン、ポリアミド、等の合成樹脂のフィルム、
またはシート、ガラス、セラミックス、紙などが挙げら
れる。これらの絶縁性支持体は、好適には少なくともそ
の一方の表面を導電処理し、該導電処理された表面側に
多結晶シリコン層、あるいは単結晶シリコン層を設ける
のが望ましい。
The conductive support used for laminating a polycrystalline silicon layer or a single crystal silicon layer on the support may be, for example, NiCr, stainless steel, Al, Cr,
Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, Sn
And alloys thereof. Similarly, as the electrically insulating support, polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride,
Films of synthetic resins such as polystyrene, polyamide, etc.
Alternatively, a sheet, glass, ceramics, paper, or the like may be used. Preferably, at least one surface of these insulating supports is subjected to conductive treatment, and a polycrystalline silicon layer or a single-crystal silicon layer is provided on the conductive-treated surface side.

【0099】たとえばガラスであれば、その表面に、N
iCr、Al、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、T
i、Pt、Pb、In2 3 、ITO(In2 3+S
nO2)等から成る薄膜を設けることによって導電性を
付与し、或いはポリエステルフィルム等の合成樹脂フィ
ルムであれば、NiCr、Al、Ag、Pb、Zn、N
i、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Tl、
Pt等の金属薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッ
タリング等でその表面に設け、または前記金属でその表
面をラミネート処理して、その表面に導電性を付与す
る。支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面のシート
状であることができる。その厚さは所望通りの光起電力
素子を形成し得るように適宜決定するが、光起電力素子
としての柔軟性が要求される場合には、支持体としての
機能が十分発揮される範囲で可能な限り薄くすることが
できる。しかしながら、支持体の製造上および取扱い
上、機械的強度等の点から、通常は10μm以上とされ
る。
For example, in the case of glass, N
iCr, Al, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, T
i, Pt, Pb, In 2 O 3 , ITO (In 2 O 3 + S
nO 2 ) or the like to provide conductivity by providing a thin film or NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, N
i, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Tl,
A thin metal film such as Pt is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, or the like, or the surface is laminated with the metal to impart conductivity to the surface. The shape of the support may be a sheet having a smooth surface or an uneven surface. The thickness is determined as appropriate so that a desired photovoltaic element can be formed. It can be as thin as possible. However, the thickness is usually 10 μm or more from the viewpoints of production and handling of the support, mechanical strength and the like.

【0100】これらの支持体の表面上に多結晶シリコン
層を形成するには、プラズマCVD法、熱CVD法、光
CVD法などを用いて非単結晶シリコン層を支持体上に
形成し、そのあと、ヒーター、あるいはレーザー、ある
いは電子ビームなどで融解して再結晶化する方法があ
る。(SOI構造形成技術、古川静二郎 編著、産業図
書)また支持体上に微細な孔、あるいは突起を設け、こ
れを成長核とし、プラズマCVD法、熱CVD法、光C
VD法で多結晶シリコン層を横方向に成長させる方法も
ある。さらにこれらの方法を併用しても良い。
In order to form a polycrystalline silicon layer on the surface of the support, a non-single-crystal silicon layer is formed on the support by using a plasma CVD method, a thermal CVD method, a photo CVD method or the like. After that, there is a method of recrystallization by melting with a heater, a laser, an electron beam, or the like. (SOI structure formation technology, edited by Shizujiro Furukawa, industrial book) Also, fine holes or projections are provided on a support, and these are used as growth nuclei, and plasma CVD, thermal CVD, light C
There is also a method of growing a polycrystalline silicon layer in the lateral direction by the VD method. Further, these methods may be used in combination.

【0101】入射した光の収集効率を上げるために、基
板の表面をピラミッド状の凹凸(テクスチャー)化する
ことが望ましい。テクスチャー処理を行うためには、1
10℃、60%のヒドラジン水溶液に10分程度浸す
か、あるいは100℃、1%のNaOH水溶液に5分程
度浸せばよい。第1のp(n)型層(103、123) 第1のp(n)型層は、光起電力素子の特性を左右する
重要な層である。第1のp(n)型層が積層構造の場合
の詳細は前述の通りであるが、第1のp(n)型層が単
層で構成される場合を以下に述べる。
In order to increase the collection efficiency of the incident light, it is desirable to make the surface of the substrate into pyramid-like irregularities (texture). To perform texture processing, 1
It may be immersed in a 10%, 60% hydrazine aqueous solution for about 10 minutes, or may be immersed in a 100%, 1% NaOH aqueous solution for about 5 minutes. First p (n) -type layer (103, 123) The first p (n) -type layer is an important layer that affects the characteristics of the photovoltaic element. The details of the case where the first p (n) -type layer has a laminated structure are as described above, but the case where the first p (n) -type layer is formed of a single layer will be described below.

【0102】第1のp(n)型層は微結晶材料(μc
−)、または多結晶材料(poly−)、または単結晶
材料(c−)から構成される。微結晶材料としては、例
えば、μc−Si:H、μc−SiC:H、μc−S
i:HX、μc−SiC:HX、μc−SiGe:H、
μc−SiO:H、μc−SiGeC:H、μc−Si
N:H、μc−SiON:HX、μc−SiOCN:H
X、等(X:ハロゲン原子)が挙げられる。
The first p (n) -type layer is made of a microcrystalline material (μc
-), Or a polycrystalline material (poly-), or a single crystal material (c-). As microcrystalline materials, for example, μc-Si: H, μc-SiC: H, μc-S
i: HX, μc-SiC: HX, μc-SiGe: H,
μc-SiO: H, μc-SiGeC: H, μc-Si
N: H, μc-SiON: HX, μc-SiOCN: H
X, etc. (X: halogen atom).

【0103】多結晶材料としては、例えばpoly−S
i:H、poly−Si:HX、poly−SiC:
H、poly−SiC:HX、poly−SiGe:
H、poly−Si、poly−SiC、poly−S
iGe等が挙げられる。結晶材料としては、例えばc−
Si、c−SiC、c−SiGe等が挙げられる。
As the polycrystalline material, for example, poly-S
i: H, poly-Si: HX, poly-SiC:
H, poly-SiC: HX, poly-SiGe:
H, poly-Si, poly-SiC, poly-S
iGe and the like. As the crystal material, for example, c-
Si, c-SiC, c-SiGe and the like can be mentioned.

【0104】導電型をp型にするにはp型の価電子制御
剤(周期表第III族原子 B、Al、Ga、In、
Tl)を高濃度に添加させる。導電型をn型にするに
は、n型の価電子制御剤(周期表第V族原子 P、A
s、Sb、Biまたは/及び周期表第VI族原子
S、Se、Te)を高濃度に添加させる。第1のp型層
への周期表第III族原子の添加量、あるいは第1の
n型層への周期表第V族、第VI族原子の添加量は
0.1〜10at%が最適量として挙げられる。
[0104] conductivity type to the p-type p-type valence electron control agent (the periodic table Group III atom B, Al, Ga, In,
Tl) is added in high concentration. Conductivity type to the n-type, n-type valence electron controlling agent (the periodic table Group V atom P, A
s, Sb, Bi and / or the periodic table group VI atoms
S, Se, Te) are added at a high concentration. The addition amount of the periodic table Group III atom to the first p-type layer, or the group V of the periodic table of the first n-type layer, the addition amount of the Group VI atoms is 0.1~10At% It is listed as the optimal amount.

【0105】また、第1のp(n)型層が微結晶材料、
あるいは多結晶材料で構成されている場合、第1のp
(n)型層に含有される水素原子(H、D)またはハロ
ゲン原子はp型層またはn型層の未結合手を補償する働
きをし、ドーピング効率を向上させるものである。第1
のp(n)型層へ添加される水素原子またはハロゲン原
子は0〜10at%が最適量として挙げられる。p/基
板界面(n/基板界面)近傍、n/p界面(p/n界
面)近傍で水素原子または/及びハロゲン原子の含有量
が多く分布しているものが好ましい分布形態として挙げ
られ、該界面近傍での水素原子または/及びハロゲン原
子の含有量はバルク内の含有量の1.3〜2.5倍の範
囲が好ましい範囲として挙げられる。このようにp/基
板界面(n/基板界面)近傍、n/p界面(p/n界
面)近傍で水素原子またはハロゲン原子の含有量を多く
することによって該界面近傍の欠陥準位や層内応力を減
少させ、さらには機械的歪を緩和することができ本発明
の光起電力素子の光起電力や光電流を増加させることが
できる。
Further, the first p (n) type layer is made of a microcrystalline material,
Alternatively, when it is made of a polycrystalline material, the first p
Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the (n) -type layer work to compensate for dangling bonds of the p-type layer or the n-type layer, and improve doping efficiency. First
The optimal amount of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p (n) -type layer is 0 to 10 at%. A preferred distribution form is one in which a large content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is distributed near the p / substrate interface (n / substrate interface) and near the n / p interface (p / n interface). The preferred range of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity of the interface is 1.3 to 2.5 times the content in the bulk. As described above, by increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near the p / substrate interface (n / substrate interface) and near the n / p interface (p / n interface), the defect level near the interface and the level in the layer are reduced. The stress can be reduced, and the mechanical strain can be reduced, and the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.

【0106】光起電力素子の第1のp(n)型層の電気
特性としては活性化エネルギーが0.2eV以下のも
のが好ましく、0.1eV以下のものが最適である。ま
比抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ω
cm以下が最適である。さらにp型層及びn型層の層
厚は50〜2000が好ましい。第1のp(n)型層
の形成方法としては基板上に薄膜層を堆積する方法
と、基板の表面から内部に不純物を混入させる方法があ
る。
The electric characteristics of the first p (n) -type layer of the photovoltaic element are preferably those having an activation energy of 0.2 eV or less, and those having an activation energy of 0.1 eV or less are optimal. Also <br/>, less preferably 100Ωcm as specific resistance, 1 [Omega
cm or less is optimal. Further, the thickness of the p-type layer and the n-type layer is 50 to 2000 Å is preferable. As a method for forming the first p (n) type layer, and a method of depositing a thin layer on a substrate, there is a method of mixing impurities into the interior from the surface of the substrate.

【0107】基板上に薄膜層を形成する方法としてはプ
ラズマCVD法、熱CVD法、光CVD法などがあり、
基板内部に不純物を混入させる方法としては、ガス拡散
法、固相拡散法、イオン注入法などが用いられ、特にガ
ス拡散法、プラズマCVD法が好適に使用される。プラ
ズマCVD法で第1のp(n)型層を形成する場合、原
料ガスとしては、シリコン原子を含有したガス化し得る
化合物、炭素原子を含有したガス化し得る化合物等、及
び該化合物の混合ガス等を挙げることができる。
Examples of a method for forming a thin film layer on a substrate include a plasma CVD method, a thermal CVD method, and a photo CVD method.
As a method for mixing impurities into the substrate, a gas diffusion method, a solid phase diffusion method, an ion implantation method, or the like is used, and particularly, a gas diffusion method or a plasma CVD method is suitably used. When the first p (n) -type layer is formed by a plasma CVD method, as a source gas, a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a carbon atom, and the like, and a mixed gas of the compound are used. And the like.

【0108】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、前述した化合物(Si)が挙げら
れる。具体的に炭素原子を含有するガス化し得る化合物
としては、前述した化合物(C)が挙げられる。ゲルマ
ニウム原子を含有するガス化し得る化合物としては、G
eH4 、Ge26、GeHN4-N(X:ハロゲン)など
の化合物(総称して「化合物(Ge)」と略記する)が
挙げられる。
Specific examples of the gasizable compound containing a silicon atom include the compound (Si) described above. Specific examples of the gasizable compound containing a carbon atom include the compound (C) described above. Examples of the gasizable compound containing a germanium atom include G
eH 4, Ge 2 H 6, GeH N X 4-N (X: halogen) compounds such as (collectively referred to as "compound (Ge)") can be mentioned.

【0109】窒素含有ガスとしては、前述した化合物
(N)が挙げられる。酸素含有ガスとしては、前述した
化合物(O)が挙げられる。第III族原子導入用の出
発物資として有効に使用されるものとしては、前述した
化合物(III)を挙げることができ、特にB2 6
BF3 が適しており、これらの化合物は通常、H2 、H
e、Ar等のガスで所望の濃度に希釈して使用するのが
よい。
Examples of the nitrogen-containing gas include the compound (N) described above. Examples of the oxygen-containing gas include the compound (O) described above. The compound (III) described above can be effectively used as a starting material for introducing a group III atom, and in particular, B 2 H 6 ,
BF 3 is suitable and these compounds are usually H 2 , H 2
It is preferable to use it after diluting it to a desired concentration with a gas such as e or Ar.

【0110】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
でき、特にPH3 、PF5 が適しており、これらの化合
物は通常、H2 、He、Ar等のガスで所望の濃度に希
釈して使用する。第VI族原子導入用の出発物質として
有効に使用されるのは、前述した化合物(VI)が挙げ
られ、特にH2 Sが適しており、これらの化合物は通
常、H2 、He、Ar等のガスで所望の濃度に希釈して
使用する。
The compound (V) described above can be used effectively as a starting material for introducing a group V atom. In particular, PH 3 and PF 5 are suitable. It is used after being diluted to a desired concentration with a gas such as H 2 , He, or Ar. The compound (VI) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom. H 2 S is particularly suitable, and these compounds are usually H 2 , He, Ar, etc. Diluted with the desired gas before use.

【0111】第1のp(n)型層をプラズマCVD法で
形成する場合には、RFプラズマCVD法とマイクロ波
ブラズマCVD法が好適である。RFプラズマCVD法
で堆積する場合、容量結合型のRFプラズマCVD法が
適している。該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度100〜600℃、内圧0.1
〜10Torr、RFパワー0.01〜5.0W/c
3、堆積速度0.1〜30/secが最適条件と
して挙げられる。
When the first p (n) -type layer is formed by a plasma CVD method, an RF plasma CVD method and a microwave plasma CVD method are preferable. When depositing by RF plasma CVD, a capacitively coupled RF plasma CVD is suitable. When depositing by the RF plasma CVD method,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C, and the internal pressure is 0.1
-10 Torr, RF power is 0.01-5.0 W / c
The optimum conditions for m 3 and the deposition rate are 0.1 to 30 ° / sec.

【0112】また前記ガス化し得る化合物はH2 、H
e、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特にμc−Si:H、μc−S
iC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、μ
c−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiON:
HX、μc−SiOCN:HX、poly−Si:H、
poly−Si:HX、poly−SiC:H、pol
y−SiC:HX、poly−Si、poly−SiC
等の短波長における光吸収の少ない層を堆積する場合は
水素ガスで2〜100倍の原料ガスを希釈し、RFパワ
ーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいものであ
る。RFの周波数としてはIMHz〜100MHzが適
した範囲であり、特に13.56MHz近傍の周波数が
最適である。
The compounds capable of being gasified are H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. Especially μc-Si: H, μc-S
iC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX, μ
c-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiON:
HX, μc-SiOCN: HX, poly-Si: H,
poly-Si: HX, poly-SiC: H, pol
y-SiC: HX, poly-Si, poly-SiC
In the case of depositing a layer having little light absorption at a short wavelength such as the above, it is preferable to dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce a relatively high RF power. The RF frequency is preferably in the range of I MHz to 100 MHz, and a frequency near 13.56 MHz is particularly optimal.

【0113】マイクロ波プラズマCVD法で堆積する場
合、マイクロ波プラズマCVD装置は、堆積室に誘電体
窓(アルミナセラミックス、石英、窒化硼素等)413
を介して導波管でマイクロ波を導入する方法が適してい
る。前述したi型層の形成に最適な堆積膜形成方法も適
した堆積方法であるが、更に広い堆積条件で光起電力素
子に適用可能な堆積膜を形成することができる。即ち、
堆積室内の基板温度は100〜600℃、内圧は0.5
〜30mTorr、マイクロ波パワーは0.005〜1
W/cm3 、マイクロ波の周波数は0.5〜10GHz
が好ましい範囲として挙げられる。
When depositing by the microwave plasma CVD method, the microwave plasma CVD apparatus uses a dielectric window (alumina ceramics, quartz, boron nitride, etc.) 413 in the deposition chamber.
A method of introducing microwaves through a waveguide via a waveguide is suitable. Although the above-described method for forming a deposited film that is optimal for forming the i-type layer is also a suitable deposition method, a deposited film applicable to a photovoltaic element can be formed under wider deposition conditions. That is,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C, and the internal pressure is 0.5
~ 30mTorr, microwave power 0.005 ~ 1
W / cm 3 , microwave frequency is 0.5 to 10 GHz
Is a preferred range.

【0114】また前記ガス化し得る化合物はH2 、H
e、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特にμc−Si:H、μc−S
iC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、μ
c−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiON:
HX、μc−SiOCN:HX、poly−Si:H、
poly−Si:HX、poly−SiC:H、pol
y−SiC:HX、poly−Si、poly−SiC
等の短波長における光吸収の少ない層を堆積する場合は
水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、マイクロ
波パワーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいも
のである。
The compounds capable of being gasified are H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. Especially μc-Si: H, μc-S
iC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX, μ
c-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiON:
HX, μc-SiOCN: HX, poly-Si: H,
poly-Si: HX, poly-SiC: H, pol
y-SiC: HX, poly-Si, poly-SiC
In the case of depositing a layer having a small light absorption at a short wavelength such as, for example, it is preferable to dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce a relatively high microwave power.

【0115】ガス拡散法で第1のp型層を形成する場
合、n型基板の温度を800〜950℃に設定し、堆積
室内に拡散用ガスを導入し、周期表第III族原子を
基板表面近傍に拡散させる。拡散用ガスとしては前述
した化合物(III)が挙げられ、特にBCl3、BB
3が適している。これらの化合物2、He、Ar等
のガスで所望の濃度に希釈して導入してもよい。
[0115] When forming the first p-type layer in the gas diffusion method, and the temperature of the n-type substrate to 800 to 950 ° C., introducing a diffusion gas into the deposition chamber, the periodic table Group III atom It is diffused near the substrate surface. The diffusion gas, include compounds described above (III) are particularly BCl 3, BB
r 3 is suitable. These compounds may be introduced after being diluted to a desired concentration with a gas such as H 2 , He, or Ar.

【0116】ガス拡散法で第1のn型層を形成する場
合、p型基板の温度を800〜950℃に設定し、堆積
室内に拡散用ガスを導入し、周期表第V族原子、ある
いは第VI族原子を基板表面近傍に拡散させる。拡散用
ガスとしては前述した化合物(V)、あるいは化合物
(VI)が挙げられ、特にPOCl3、P25が適して
いる。これらの化合物をH2、He、Ar等のガスで所
望の濃度に希釈して導入してもよい。
[0116] When forming the first n-type layer in the gas diffusion method, and the temperature of the p-type substrate to 800 to 950 ° C., introducing a diffusion gas into the deposition chamber, the periodic table Group V atom, Alternatively, Group VI atoms are diffused near the substrate surface. The diffusion gas, compound described above (V), or the compound (VI) can be mentioned, particularly suitable are POCl 3, P 2 O 5. These compounds may be introduced after being diluted to a desired concentration with a gas such as H 2 , He, or Ar.

【0117】イオン注入法で第1のp型層を形成する場
合、周期表第III族原子を高い電界のもとで加速
し、n型基板表面に照射し、第III族原子を基板内部
に注入する。例えば、ホウ素を注入させる場合、1〜1
0×1015(個/cm2)の11+を5〜50keV程度
の加速電圧で行なうと良い。イオン注入法で第1のn型
層を形成する場合、周期表第V族原子、あるいは第V
I族原子を高い電界のもとで加速し、n型基板表面に照
射し、第V族原子、あるいは第VI族原子を基板内部に
注入する。例えば、リンを注入させる場合、0.5〜1
0×1015(個/cm2)の31+を1〜10keV程度
の加速電圧で行なうと良い。
[0117] When forming the first p-type layer by ion implantation, the periodic table Group III atom accelerated under high electric field, by irradiating the n-type substrate surface, inside the substrate a Group III atom Inject into For example, when boron is implanted, 1-1
0 × 10 15 (pieces / cm 2 ) of 11 B + is preferably applied at an acceleration voltage of about 5 to 50 keV. When forming the first n-type layer by ion implantation, periodic table group V atoms or the V,
Group I atoms are accelerated under a high electric field, and the surface of the n-type substrate is irradiated to implant Group V atoms or Group VI atoms into the substrate. For example, when phosphorus is injected, 0.5 to 1
0 × 10 15 (pieces / cm 2 ) of 31 P + is preferably performed at an acceleration voltage of about 1 to 10 keV.

【0118】n(p)型層(104、124)及び第2
のp(n)型層(107、127) n(p)型層、第2のp(n)型層は、光起電力素子の
特性を左右する重要な層である。n(p)型層、第2の
p(n)型層が積層構造の場合の詳細は前述の通りであ
るが、n(p)型層、第2のp(n)型層が単層で構成
される場合を以下に述べる。
The n (p) -type layers (104, 124) and the second
P (n) -type layer (107, 127) The n (p) -type layer and the second p (n) -type layer are important layers that affect the characteristics of the photovoltaic element. The details of the case where the n (p) -type layer and the second p (n) -type layer have a laminated structure are as described above. Is described below.

【0119】非単結晶材料からなるn(p)型層、第2
のp(n)型層としては、非晶質材料、微結晶材料及び
多結晶材料が挙げられる。非晶質材料としては、例えば
a−Si:H、a−Si:HX、a−SiC:H、a−
SiC:HX、a−SiGe:H、a−SiGeC:H
X、a−SiO:H、a−SiN:H、a−SiON:
HX、a−SiOCN:HX等が挙げられる。
An n (p) type layer made of a non-single-crystal material,
Examples of the p (n) type layer include an amorphous material, a microcrystalline material, and a polycrystalline material. Examples of the amorphous material include a-Si: H, a-Si: HX, a-SiC: H, and a-Si: HX.
SiC: HX, a-SiGe: H, a-SiGeC: H
X, a-SiO: H, a-SiN: H, a-SiON:
HX, a-SiOCN: HX and the like.

【0120】微結晶材料としてはμc−Si:H、μc
−SiC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:H
X、μc−SiGe:H、μc−SiO:H、μc−S
iGeC:H、μc−SiN:H、μc−SiON:H
X、μc−SiOCN:HX等が挙げられる。多結晶材
料としては、例えばpoly−Si:H、poly−S
i:HX、poly−SiC:H、poly−SiC:
HX、poly−SiGe:H、poly−Si、po
ly−SiC、poly−SiGe等が挙げられる。
As microcrystalline materials, μc-Si: H, μc
-SiC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: H
X, μc-SiGe: H, μc-SiO: H, μc-S
iGeC: H, μc-SiN: H, μc-SiON: H
X, μc-SiOCN: HX and the like. As the polycrystalline material, for example, poly-Si: H, poly-S
i: HX, poly-SiC: H, poly-SiC:
HX, poly-SiGe: H, poly-Si, po
ly-SiC, poly-SiGe, and the like.

【0121】導電型をp型にするにはp型の価電子制
御剤(周期表第III族原子B、Al、Ga、In、
Tl)を上記材料中に高濃度に添加する。導電型をn型
にするには、n型の価電子制御剤(周期表第V族原子
P、As、Sb、Bi、周期表第VI族原子S、S
e、Te)を上記材料中に高濃度に添加する。
[0121] conductivity type to the p-type, p-type valence electron control agent (the periodic table Group III atom B, Al, Ga, In,
Tl) is added in high concentration in the above material. Conductivity type to the n-type, n-type valence electron controlling agent (the periodic table Group V atom P, As, Sb, Bi, periodic table group VI atom S, S
e, Te) are added in high concentration to the above materials.

【0122】特に、第2のp(n)型層には、光吸収の
少ない微結晶性材料、あるいはバンドギャップの広い非
単結晶質材料、例えば、μc−Si:H、μc−Si
C:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、μc
−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiON:H
X、μc−SiOCN:HX、poly−Si:H、p
oly−Si:HX、poly−SiC:H、poly
−SiC:HX、poly−Si、poly−SiC、
a−SiC:H、a−SiC:HX、a−SiO:H、
a−SiN:H、a−SiON:HX、a−SiOC
N:HX等が適している。
In particular, the second p (n) -type layer is made of a microcrystalline material having little light absorption or a non-single crystalline material having a wide band gap, for example, μc-Si: H, μc-Si
C: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX, μc
-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiON: H
X, μc-SiOCN: HX, poly-Si: H, p
poly-Si: HX, poly-SiC: H, poly
-SiC: HX, poly-Si, poly-SiC,
a-SiC: H, a-SiC: HX, a-SiO: H,
a-SiN: H, a-SiON: HX, a-SiOC
N: HX or the like is suitable.

【0123】p型層、及び第2のp型層の周期表第I
II族原子の添加量びn型層、及び第2のn型層への
周期表第V族原子及び第VI族の添加量は0.1〜5
0at%が最適量として挙げられる。またn(p)型
層、第2のp(n)型層に含有される水素原子(H、
D)またはハロゲン原子は未結合手を補償する働きを
し、ドーピング効率を向上させるもので、0.1〜40
at%が最適量として挙げられる。特にn(p)型
層、第2のp(n)型層が微結晶材料、多結晶材料から
なる場合、水素原子またはハロゲン原子は0.1〜10
at%が最適量として挙げられる。更に各界面近傍で
水素原子または/及びハロゲン原子の含有量が多く分布
しているものが好ましい分布形態として挙げられ、該界
面近傍での水素原子または/及びハロゲン原子の含有量
はバルク内の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範
囲として挙げられる。このように各界面近傍で水素原
子またはハロゲン原子の含有量を多くすることによって
該界面近傍の欠陥準位、膜内応力を減少させ、機械的歪
を緩和させることができ、本発明の光起電力素子の光起
電力や光電流を増加させることができる。
[0123] p-type layer, and the Periodic Table I of the second p-type layer
Amount beauty n-type layer of Group II atoms and the periodic table added amount of Group V atoms and Group VI to the second n-type layer is 0.1 to 5
0 at% is mentioned as the optimum amount. Further , hydrogen atoms (H, H, and H) contained in the n (p) -type layer and the second p (n) -type layer
D) or a halogen atom serves to compensate for dangling bonds and to improve doping efficiency.
at% is mentioned as the optimum amount. In particular , when the n (p) -type layer and the second p (n) -type layer are made of a microcrystalline material or a polycrystalline material, hydrogen atoms or halogen atoms are 0.1 to 10
at% is mentioned as the optimum amount. Further , a preferred distribution form includes a large distribution of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity of each interface. A preferred range is 1.1 to 2 times the content. Thus, the defect level of the interface vicinity, the film stress is reduced by increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms in each vicinity of the interface, it is possible to relieve the mechanical strain, the light of the present invention The photovoltaic power and the photocurrent of the electromotive element can be increased.

【0124】n(p)型層、第2のp(n)型層の電気
特性としては、活性化エネルギーが0.2eV以下のも
のが好ましく、0.1eV以下のものが最適である。ま
比抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ω
cm以下が最適である。さらにn(p)型層の層厚は
10〜1000が好ましく、30〜300が最適で
あり、第2のp(n)型層の層厚は10〜500が好
ましく、30〜200が最適である。
The electrical characteristics of the n (p) -type layer and the second p (n) -type layer are preferably those having an activation energy of 0.2 eV or less, and most preferably those having an activation energy of 0.1 eV or less. Also <br/>, less preferably 100Ωcm as specific resistance, 1 [Omega
cm or less is optimal. Further, n layer thickness of (p) type layer is preferably from 10 to 1000 Å, 30 to 300 Å is optimal, the layer thickness of the second p (n) type layer is preferably from 10 to 500 Å,. 30 to 200 mm is optimal.

【0125】n(p)型層、第2のp(n)型層の形成
方法としては、プラズマCVD法、熱CVD法、光CV
D法などが用いられ、特にプラズマCVD法が好適に使
用される。プラズマCVD法でn(p)型層、第2のp
(n)型層を形成する場合、原料ガスとしては、シリコ
ン原子を含有したガス化し得る化合物、炭素原子を含有
したガス化し得る化合物等、及び該化合物の混合ガスを
挙げることができる。
As a method for forming the n (p) -type layer and the second p (n) -type layer, a plasma CVD method, a thermal CVD method, a light CV
The D method is used, and particularly, the plasma CVD method is suitably used. N (p) -type layer, second p by plasma CVD
In the case of forming the (n) type layer, examples of the source gas include a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a carbon atom, and a mixed gas of the compound.

【0126】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、前述した化合物(Si)が挙げら
れる。具体的に炭素原子を含有するガス化し得る化合物
としては、前述した化合物(C)が挙げられる。ゲルマ
ニウム原子を含有するガス化し得る化合物としては、前
述した化合物(Ge)が挙げられる。
Specific examples of the gasizable compound containing a silicon atom include the compound (Si) described above. Specific examples of the gasizable compound containing a carbon atom include the compound (C) described above. Examples of the gasizable compound containing a germanium atom include the compound (Ge) described above.

【0127】窒素含有ガスとしては、前述した化合物
(N)が挙げられる。酸素含有ガスとしては、前述した
化合物(O)が挙げられる。第III族原子導入用の出
発物質として有効に使用されるものとしては、前述した
化合物(III)を挙げることができる。特にB
2 6 、BF3 が適している。
Examples of the nitrogen-containing gas include the compound (N) described above. Examples of the oxygen-containing gas include the compound (O) described above. The compound (III) described above can be used as a starting material effectively for introducing a group III atom. Especially B
2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0128】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
できる。特にPH3 、PF5 が適している。第VI族原
子導入用の出発物質として有効に使用されるのは、前述
した化合物(VI)が挙げられる。プラズマCVD法と
して好適に用いられる堆積方法は、RFプラズマCVD
法とマイクロ波プラズマCVD法である。RFプラズマ
CVD法で堆積する場合、容量結合型のRFプラズマC
VD法が適している。
The compound (V) described above can be effectively used as a starting material for introducing a group V atom. Particularly, PH 3 and PF 5 are suitable. The compound (VI) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom. A deposition method preferably used as a plasma CVD method is RF plasma CVD.
And a microwave plasma CVD method. When depositing by RF plasma CVD, capacitively coupled RF plasma C
The VD method is suitable.

【0129】該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度100〜450℃、内圧0.1
〜10TorrRFパワーは0.01〜5.0W/c
2、堆積速度は0.1〜30/secが最適条件と
して挙げられる。RFの周波数としては1MHz〜10
0MHzが適した範囲であり、特に13.56MHz近
傍の周波数が最適である。
When depositing by the RF plasma CVD method,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., and the internal pressure is 0.1
-10 Torr , RF power is 0.01-5.0 W / c
The optimum conditions for m 2 and the deposition rate are 0.1 to 30 ° / sec. 1 MHz to 10 as RF frequency
0 MHz is a suitable range, and a frequency near 13.56 MHz is particularly optimum.

【0130】また前記ガス化し得る化合物をH2 、H
e、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特に、μc−Si:H、μc−
SiC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、
μc−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiO
N:HX、μc−SiOCN:HX、poly−Si:
H、poly−Si:HX、poly−SiC:H、p
oly−SiC:HX、poly−Si、poly−S
iC:H、a−SiC:H、a−SiC:HX、a−S
iO:H、a−SiN:H、a−SiON:HX、a−
SiOCN:HX等の光吸収の少ない微結晶層、多結晶
層、あるいはバンドギャップの広い非晶質層を堆積する
場合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、R
Fパワーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいも
のである。
The compounds capable of being gasified are H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, μc-Si: H, μc-
SiC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX,
μc-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiO
N: HX, μc-SiOCN: HX, poly-Si:
H, poly-Si: HX, poly-SiC: H, p
poly-SiC: HX, poly-Si, poly-S
iC: H, a-SiC: H, a-SiC: HX, a-S
iO: H, a-SiN: H, a-SiON: HX, a-
When depositing a microcrystalline layer, a polycrystalline layer, or an amorphous layer having a wide band gap, such as SiOCN: HX, which has low light absorption, dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas,
Preferably, the F power introduces a relatively high power.

【0131】マイクロ波プラズマCVD法で堆積する場
合、マイクロ波プラズマCVD装置は、堆積室に誘電体
窓を介して導波管でマイクロ波を導入する方法が適して
いる。i型層の形成に最適な堆積膜形成方法も適した堆
積方法であるが、更に広い堆積条件で光起電力素子に適
用可能な堆積膜を形成することができる。即ち、堆積室
内の基板温度は100〜400℃、内圧は0.5〜30
mTorr、マイクロ波パワーは0.005〜1W/c
3 、マイクロ波の周波数は0.5〜10GHzが好ま
しい範囲として挙げられる。
In the case of depositing by a microwave plasma CVD method, a method of introducing a microwave into a deposition chamber through a waveguide through a dielectric window is suitable for a microwave plasma CVD apparatus. Although a deposition film forming method optimal for forming an i-type layer is also a suitable deposition method, a deposition film applicable to a photovoltaic element can be formed under a wider range of deposition conditions. That is, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30.
mTorr, microwave power is 0.005 to 1 W / c
m 3 and the frequency of the microwave are preferably 0.5 to 10 GHz.

【0132】また前記ガス化し得る化合物をH2 、H
e、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特に、μc−Si:H、μc−
SiC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、
μc−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiO
N:HX、μc−SiOCN:HX、poly−Si:
H、poly−Si:HX、poly−SiC:H、p
oly−SiC:HX、poly−Si、poly−S
iC、H、a−SiC:H、a−SiC:HX、a−S
iO:H、a−SiN:H、a−SiON:HX、a−
SiOCN:HX等の光吸収の少ない微結晶層、多結晶
層、あるいはバンドギャップの広い非晶質層を堆積する
場合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、マ
イクロ波パワーは比較的高いパワーを導入するのが好ま
しいものである。
The compounds capable of being gasified are H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, μc-Si: H, μc-
SiC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX,
μc-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiO
N: HX, μc-SiOCN: HX, poly-Si:
H, poly-Si: HX, poly-SiC: H, p
poly-SiC: HX, poly-Si, poly-S
iC, H, a-SiC: H, a-SiC: HX, a-S
iO: H, a-SiN: H, a-SiON: HX, a-
When depositing a microcrystalline layer, a polycrystalline layer, or an amorphous layer having a wide band gap with low light absorption such as SiOCN: HX, dilute the source gas 2 to 100 times with hydrogen gas and compare the microwave power. It is preferable to introduce extremely high power.

【0133】i型層 (106、125) 本発明の光起電力素子に於いて、i型層は照射光に対し
てキャリアを発生し、輸送する、最も重要な層である。
i型層としては、僅かにp型、僅かにn型の層も使用で
きるものである。本発明の光起電力素子のi型層として
は、シリコン原子と炭素原子とを含有してi型層の層厚
方向にバンドギャップがなめらかに変化し、バンドギャ
ップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/i界
面(i/p界面)方向に片寄っていているものである。
更にドナーとなる価電子制御剤とアクセプターとなる価
電子制御剤が共にドープされたものが好ましい。
I-Type Layer (106, 125) In the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer is the most important layer that generates and transports carriers with respect to irradiation light.
As the i-type layer, a slightly p-type and slightly n-type layer can be used. The i-type layer of the photovoltaic element of the present invention contains silicon atoms and carbon atoms, and the band gap changes smoothly in the layer thickness direction of the i-type layer. It is shifted from the center position of the layer in the direction of the p / i interface (i / p interface).
Further, it is preferable that a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor are both doped.

【0134】i型層に含有される水素原子(H、D)ま
たはハロゲン原子(X)は、i型層の未結合手を補償す
る働きをし、i型層でのキャリアの移動度と寿命の積を
向上させるものである。またp/i界面(i/p界
面)、i/Si界面(Si/i界面)の界面準位を補償
する働きをし、光起電力素子の光起電力、光電流そして
光応答性を向上させる効果のあるものである。i型層に
含有される水素原子または/及びハロゲン原子は1〜3
0at%が最適な含有量として挙げられる。
Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms (X) contained in the i-type layer work to compensate for dangling bonds of the i-type layer, and the mobility and lifetime of carriers in the i-type layer. To improve the product of It also works to compensate for the interface states at the p / i interface (i / p interface) and the i / Si interface (Si / i interface), improving the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic element. It has the effect of causing. Hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer are 1 to 3
0 at% is mentioned as the optimum content.

【0135】特に、p/i界面(i/p界面)、i/S
i界面(Si/i界面)近傍で水素原子または/及びハ
ロゲン原子の含有量が多く分布しているものが好ましい
分布形態として挙げられ、該界面近傍での水素原子また
は/及びハロゲン原子の含有量はバルク内の含有量の
1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲として挙げられる。
更にシリコン原子の含有量の増減とは反対に水素原子ま
たは/及びハロゲン原子の含有量が変化していることが
好ましいものである。シリコン原子の含有量が最大のと
ころでの水素原子または/ハロゲン原子の含有量は1〜
10at%が好ましい範囲で、水素原子または/及びハ
ロゲン原子の含有量の最大の領域の0.3〜0.8倍が
好ましい範囲である。
In particular, the p / i interface (i / p interface), i / S
A preferred distribution form includes a large distribution of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the i interface (Si / i interface), and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface. Is preferably in the range of 1.1 to 2 times the content in the bulk.
Further, it is preferable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed in contrast to the increase and decrease of the content of silicon atoms. Where the content of silicon atoms is the largest, the content of hydrogen atoms or / halogen atoms is 1 to
A preferred range is 10 at%, and a preferred range is 0.3 to 0.8 times the maximum region of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms.

【0136】本発明の光起電力素子のi型層において
は、水素原子または/及びハロゲン原子の含有量をシリ
コン原子の多いところは少なく、シリコン原子が少ない
ところでは多く含有させることが望ましい。即ちバン
ドギャップに対応して、バンドギャップの狭いところ
は、水素原子または/及びハロゲン原子の含有量が少な
く、バンドギャップの広いところでは水素原子または/
及びハロゲン原子の含有量が多くなっていることが望ま
しい。メカニズムの詳細については不明ではあるが、本
発明の堆積膜形成方法によればシリコン原子と炭素原子
を含有する合金系半導体の堆積にいて、シリコン原子
と炭素原子のイオン化率の違いによってそれぞれの原子
が獲得するRFエネルギーに差が生じ、その結果合金系
半導体において水素含有量または/ハロゲン含有量が少
なくても十分に緩和が進み良質な合金系半導体が堆積で
きるものと考えられる。
In the i-type layer of the photovoltaic element of the present invention, it is desirable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms be small where there are many silicon atoms and large where there are few silicon atoms. That is , corresponding to the band gap, the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is small where the band gap is narrow, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is large where the band gap is wide.
And the content of halogen atoms is desirably increased. There is not known details of the mechanism, but have you to the deposited film forming method deposition of alloys based semiconductor containing silicon atoms and carbon atoms according to the present invention, respectively by the ionization rate of the silicon atoms and carbon atoms Difference It is considered that there is a difference in the RF energy obtained by the atoms, and as a result, even if the hydrogen content or / halogen content in the alloy-based semiconductor is small, the relaxation is sufficiently advanced and a good-quality alloy-based semiconductor can be deposited.

【0137】加えてシリコン原子と炭素原子とを含有す
るi型層に酸素及び/または窒素を100ppm以下の
微量添加することによって、光起電力素子の長期にわた
る振動によるアニーリングに対して耐久性が良くなるも
のである。その原因については詳細は不明であるが、シ
リコン原子と炭素原子との構成比が層厚方向に連続的に
変化しているためシリコン原子と炭素原子とが一定の割
合で混合されている場合よりも残留歪が多くなる傾向に
なるものと考えられる。このような系に酸素原子または
/及び窒素原子を添加することによって構造的な歪を減
少させることができ、その結果、光起電力素子の長期に
わたる振動によるアニーリングに対して耐久性が良くな
るものと考えられる。酸素原子または/及び窒素原子の
層厚方向での分布としてはシリコン原子の含有量に対応
して増減している分布が好ましいものである。この分布
は水素原子または/及びハロゲン原子の分布とは反対の
分布であるが、構造的な歪みを取り除く効果と末結合手
を減少させる効果とのかねあいでこのような分布が好ま
しいものと考えられる。
In addition, by adding a small amount of 100 ppm or less of oxygen and / or nitrogen to the i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms, the photovoltaic element has good durability against annealing due to long-term vibration. It becomes. Although the details of the cause are unknown, the composition ratio of silicon atoms and carbon atoms changes continuously in the layer thickness direction, so that silicon atoms and carbon atoms are mixed at a fixed ratio. It is considered that the residual strain also tends to increase. By adding oxygen atoms and / or nitrogen atoms to such a system, the structural strain can be reduced, and as a result, the durability of the photovoltaic element against annealing due to long-term vibration is improved. it is conceivable that. As the distribution of oxygen atoms and / or nitrogen atoms in the layer thickness direction, a distribution that increases and decreases in accordance with the content of silicon atoms is preferable. This distribution is opposite to the distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms, but such a distribution is considered preferable in consideration of the effect of removing structural distortion and the effect of reducing terminal bonds. .

【0138】更にこのような水素原子(または/及びハ
ロゲン原子)及び酸素原子(または/及び窒素原子)を
分布させることによって価電子帯及び伝導帯のテイルス
テイトがなめらかに連続的に接続されるものである。i
型層の層厚は、光起電力素子の構造(たとえばシングル
セル、タンデムセル、トリプルセル)及びi型層のバン
ドギャップに大きく依存するが0.05〜1.0μmが
最適な層厚として挙げられる。
Further, by distributing such hydrogen atoms (or / and halogen atoms) and oxygen atoms (or / and nitrogen atoms), tail states of the valence band and the conduction band are smoothly and continuously connected. It is. i
The layer thickness of the mold layer greatly depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, tandem cell, triple cell) and the band gap of the i-type layer. Can be

【0139】前述した堆積膜形成方法によるシリコン原
子と炭素原子を含有するi型層は、堆積速度を2.5m
n/sec以上に上げても価電子帯側のテイルステイト
が少ないものであって、テイルステイトの傾きは60m
eV以下であり、且つ電子スピン共鳴(ESR)による
末結合手の密度は1017/cm3 以下である。またi型
層のバンドギャップはバルクからp/i界面(i/p界
面)に向かって、及び/またはi/Si界面(Si/i
界面)に向かって広くなるように設計することが好まし
いものである。このように設計することによって、光起
電力素子の光起電力、光電流を大きくすることができ、
更に光に長時間照射した場合の光電変換効率の低下(光
劣化)等を制御することができる。
The i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms by the above-described method for forming a deposited film has a deposition rate of 2.5 m.
Even if it is increased to n / sec or more, the tail state on the valence band side is small, and the inclination of the tail state is 60 m.
eV or less, and the density of terminal bonds by electron spin resonance (ESR) is 10 17 / cm 3 or less. The band gap of the i-type layer is from the bulk toward the p / i interface (i / p interface) and / or the i / Si interface (Si / i interface).
It is preferable to design so as to increase toward the interface. By designing in this way, the photovoltaic power and photocurrent of the photovoltaic element can be increased,
Furthermore, it is possible to control a decrease (light deterioration) in the photoelectric conversion efficiency when irradiated with light for a long time.

【0140】Si層(105,126) 本発明の光起電力素子に於いて、Si層は発生したキャ
リアを効率よく輸送する重要な層である。Si層の導電
型としては、i型層、僅かにp型、僅かにn型が使用で
きる。図1−a及び図1−bのようにn型層とi型層の
間のみ、またはi型層と第2のn型層との間のみにSi
層がある場合には、i型あるいはわずかにn型にすると
良い。更に図19のようにn型層とi型層の間及び第2
のp型層i型層の間の両方にSi層がある場合には、前
者のSi層(第1のSi層)の導電型はi型あるいはわ
ずかにn型とするのが望ましく、後者のSi層(第2の
Si層)の導電型はi型あるいはわずかにp型とするの
が望ましい。
Si Layer (105, 126) In the photovoltaic device of the present invention, the Si layer is an important layer for efficiently transporting generated carriers. As the conductivity type of the Si layer, an i-type layer, slightly p-type, and slightly n-type can be used. As shown in FIGS. 1A and 1B, only between the n-type layer and the i-type layer or between the i-type layer and the second n-type layer,
If there is a layer, it is good to be i-type or slightly n-type. Further, as shown in FIG. 19, between the n-type layer and the i-type layer and in the second
When there is a Si layer between both the p-type layer and the i-type layer, the conductivity type of the former Si layer (first Si layer) is preferably i-type or slightly n-type, and It is desirable that the conductivity type of the Si layer (second Si layer) be i-type or slightly p-type.

【0141】本発明の光起電力素子のSi層としては、
シリコン原子を含有したもので、a−Si:H、a−S
i:HX、a−SiGe:H、a−SiGe:HX、a
−SiO:H、a−SiN:H、a−SiON:HX等
が挙げられ、a−Si:H、a−Si:HXが最適であ
る。Si層に含有される水素原子(H、D)又はハロゲ
ン原子(X)は、Si層の末結合手を補償する働きを
し、Si層でのキャリアの移動度と寿命の積を向上させ
るものである。またi/Si界面(Si/i界面)、S
i/n界面(n/Si界面)の各界面の界面順位を補償
する働きをし、光起電力素子の光起電力、光電流そして
光応答性を向上させる効果のあるものである。Si層に
含有される水素原子または/及びハロゲン原子は1〜3
0at%が最適な含有量として挙げられる。
As the Si layer of the photovoltaic device of the present invention,
A-Si: H, a-S containing silicon atoms
i: HX, a-SiGe: H, a-SiGe: HX, a
-SiO: H, a-SiN: H, a-SiON: HX, etc. are mentioned, and a-Si: H and a-Si: HX are most suitable. Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms (X) contained in the Si layer work to compensate for the dangling bonds of the Si layer and improve the product of the carrier mobility and the lifetime in the Si layer. It is. In addition, i / Si interface (Si / i interface), S
It functions to compensate the interface order of each interface of the i / n interface (n / Si interface), and has an effect of improving the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic element. Hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the Si layer are 1 to 3
0 at% is mentioned as the optimum content.

【0142】特に、i/Si界面(Si/i界面)近
傍、Si/n界面(n/Si界面)近傍のSi層で水素
原子または/及びハロゲン原子の含有量が多く分布して
いるものが好ましい分布形態として挙げられ、該界面近
傍での水素原子または/及びハロゲン原子の含有量はバ
ルク手の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲と
して挙げられる。更にシリコン原子の含有量の増減とは
反対に水素原子または/及びハロゲン原子の含有量が変
化していることが好ましいものであある。シリコン原子
の含有量が最大のところでの水素原子または/及びハロ
ゲン原子の含有量は1〜10at%が好ましい範囲で、
水素原子または/及びハロゲン原子の含有量の最大の領
域の0.3〜0.8倍が好ましい範囲である。
In particular, in the Si layer near the i / Si interface (Si / i interface) and near the Si / n interface (n / Si interface), the one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is large is distributed. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity of the interface is preferably 1.1 to 2 times the content of bulk hands. Further, it is preferable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed in contrast to the increase and decrease of the content of silicon atoms. The content of the hydrogen atom and / or the halogen atom at the maximum content of the silicon atom is preferably 1 to 10 at%,
A preferred range is 0.3 to 0.8 times the maximum region of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms.

【0143】加えてSi層に酸素及び/または窒素を1
00ppm以下、添加することによって、光起電力素子
の長期にわたる振動によるアニーリングに対して耐久性
が良くなるものである。その原因については詳細は不明
であるが、シリコン原子と炭素原子とを含有するi型層
と第2のp型層(p型層)の構成比が急激に異なってい
るため、該Si層に残留歪が多くなる傾向になるものと
考えられる。このような系に酸素原子または/及び窒素
原子を添加することによって構造的な歪を減少させるこ
とができ、その結果、光起電力素子の長期にわたる振動
によるアニーリングに対して耐久性が良くなるものと考
えられる。酸素原子または/及び窒素原子の層厚方向で
の分布としては、i/Si界面(Si/i界面)からS
i/n界面(n/Si界面)に向かって減少している分
布が好ましいものである。
In addition, oxygen and / or nitrogen are added to the Si layer by 1%.
Addition of not more than 00 ppm improves the durability of the photovoltaic element against annealing due to long-term vibration. Although the details of the cause are unclear, the composition ratio of the i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms and the second p-type layer (p-type layer) are rapidly different. It is considered that the residual strain tends to increase. By adding oxygen atoms and / or nitrogen atoms to such a system, the structural strain can be reduced, and as a result, the durability of the photovoltaic element against annealing due to long-term vibration is improved. it is conceivable that. The distribution of oxygen atoms and / or nitrogen atoms in the layer thickness direction is as follows: i / Si interface (Si / i interface)
A distribution that decreases toward the i / n interface (n / Si interface) is preferred.

【0144】更にこのような水素原子(または/及びハ
ロゲン原子)及び酸素原子(または/及び窒素原子)を
分布させることによって価電子帯及び伝導帯のテイルス
テイトがなめらかに連続的に接続されるものである。S
i層の層厚は、本発明の光起電力素子における需要な因
子であり、30nm以下が最適な厚層である。
Further, by distributing such hydrogen atoms (or / and halogen atoms) and oxygen atoms (or / and nitrogen atoms), tail states of the valence band and the conduction band are smoothly and continuously connected. It is. S
The thickness of the i-layer is an important factor in the photovoltaic device of the present invention, and the optimum thickness is 30 nm or less.

【0145】Si層の堆積速度は、本発明の光起電力素
子における重要な因子であり、2nm/sec以下が最
適な堆積速度である。さらにSi層の堆積方法として
は、RFプラズマCVD法が最適であるが、光CVD法
も用いることができる。Si層をRFプラズマCVD法
を用いて堆積する場合、容量結合型のRFプラズマCV
D法が適している。
The deposition rate of the Si layer is an important factor in the photovoltaic device of the present invention, and the optimal deposition rate is 2 nm / sec or less. Further, as a method for depositing the Si layer, an RF plasma CVD method is optimal, but an optical CVD method can also be used. When the Si layer is deposited using the RF plasma CVD method, a capacitively coupled RF plasma CV
Method D is suitable.

【0146】該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度は、100〜450℃、内圧は、
0.1〜10Torr、RFパワーは、0.005〜
0.1W/cm2 が最適条件として挙げられる。RFの
周波数としては1MHz〜100MHzが適した範囲で
あり、特に13.56MHz近傍の周波数が最適であ
る。
When depositing by the RF plasma CVD method,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., and the internal pressure is
0.1 to 10 Torr, RF power is 0.005 to
0.1 W / cm 2 is mentioned as an optimum condition. An RF frequency of 1 MHz to 100 MHz is a suitable range, and a frequency near 13.56 MHz is particularly optimal.

【0147】原料ガスとしては、具体的にシリコン原子
を含有するガス化し得る化合物としては、前述した化合
物(Si)が挙げられる。ゲルマニウム原子を含有する
ガス化し得る化合物としては、前述した化合物(Ge)
が挙げられる。窒素含有ガスとしては、前述した化合物
(N)が挙げられる。
As the raw material gas, specifically, the above-mentioned compound (Si) is mentioned as a gasizable compound containing a silicon atom. Examples of the gasizable compound containing a germanium atom include the compound (Ge) described above.
Is mentioned. Examples of the nitrogen-containing gas include the compound (N) described above.

【0148】酸素含有ガスとしては、前述した化合物
(O)が挙げられる。導電型を僅かにp型にするために
導入される物質としては周期表第III族元素が挙げ
られ、導電型を僅かにn型にするために導入される物質
としては周期律表第V族原子または/及び第VI族原子
が挙げられる。第III族原子導入用の出発物質として
有効に使用されるものとしては、前述した化合物(II
I)を挙げることができる。特に26、BF3が適
している。
Examples of the oxygen-containing gas include the compound (O) described above. The substance to be introduced to conductivity type slightly p-type include periodic table Group III element, the material introduced to conductivity type slightly n-type periodic table V group atoms or may include / and group VI atoms. Compounds that can be effectively used as starting materials for introducing Group III atoms include the compounds (II) described above.
I). In particular , B 2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0149】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
できる。特にPH3 、PF6 が適している。第VI族原
子導入用の出発物質として有効に使用されるのは、前述
した化合物(VI)が挙げられる。また、前記ガス化し
得る化合物をH2 、He、Ne、Ar、Xe、Kr等の
ガスで適宜希釈して堆積室に導入しても良い。
The compound (V) described above can be effectively used as a starting material for introducing a group V atom. Particularly, PH 3 and PF 6 are suitable. The compound (VI) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom. Further, the gasifiable compound may be appropriately diluted with a gas such as H 2 , He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0150】Si層を光CVD法を用いて堆積する場
合、堆積室内の基板温度は、100〜450℃、内圧
は、0.1〜10Torr、光源は低圧水銀ランプ、あ
るいはArFエキシマレーザーなどが挙げられ、さらに
水銀(Hg)を極微量、堆積室に導入することによって
堆積速度を上げてもよい。原料ガスとしては、具体的に
シリコン原子を含有するガス化し得る化合物としては、
前述した化合物(Si)が挙げられる。この場合、低圧
水銀ランプを光源とした場合には、高次シラン、たとえ
ばSi2 6 、Si2 n 6-n (X:ハロゲン)など
が適している。
When the Si layer is deposited by the photo-CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 Torr, and the light source is a low-pressure mercury lamp or an ArF excimer laser. Alternatively, the deposition rate may be increased by introducing a very small amount of mercury (Hg) into the deposition chamber. As the raw material gas, specifically, as a gasizable compound containing a silicon atom,
The compound (Si) described above is exemplified. In this case, when a low-pressure mercury lamp is used as a light source, a high-order silane, for example, Si 2 H 6 , Si 2 H n X 6-n (X: halogen) is suitable.

【0151】ゲルマニウム原子を含有するガス化し得る
化合物としては、前述した化合物(Ge)が挙げられ
る。この場合、低圧水銀ランプを光源とした場合には、
高次ゲルマンたとえばGe26 等が適している。窒素
含有ガスとしては、前述した化合物(N)が挙げられ
る。酸素含有ガスとしては、前述した化合物(O)が挙
げられる。
Examples of the gasizable compound containing a germanium atom include the compound (Ge) described above. In this case, when a low-pressure mercury lamp is used as a light source,
Higher germanes such as Ge 2 H 6 are suitable. Examples of the nitrogen-containing gas include the compound (N) described above. Examples of the oxygen-containing gas include the compound (O) described above.

【0152】導電型を僅かにp型にするために導入され
る物質としては周期表第III族元素原子が挙げら
れ、導電型を僅かにn型にするために導入される物質と
して周期律表第V族原子または/及び第VI族原子が挙
げられる。第III族原子導入用の出発物質として有効
に使用されるものとしては、前述した化合物(III)
を挙げることができる。特に26、BF3が適して
いる。
[0152] As the material introduced to conductivity type slightly p-type include periodic table Group III element atoms, periodic as a substance to be introduced to conductivity type slightly n-type Table V group atoms or / and group VI atoms are listed. Compounds that can be effectively used as starting materials for introducing Group III atoms include the compounds (III) described above.
Can be mentioned. In particular , B 2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0153】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
できる。特にPH3 、PF5 が適している。第VI族原
子導入用の出発物質として有効に使用されるのは、前述
した化合物(VI)が挙げられる。また、前記ガス化し
得る化合物をH2 ,He,Ne,Ar,Xe,Kr等の
ガスで適宜希釈して堆積室に導入しても良い。
The compound (V) described above can be effectively used as a starting material for introducing a group V atom. Particularly, PH 3 and PF 5 are suitable. The compound (VI) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom. Further, the gasifiable compound may be appropriately diluted with a gas such as H 2 , He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0154】本発明のSi層は価電子帯側のテイルステ
イトが少ないものであって、テイルステイトの傾きは5
5me以下であり、つ電子スピン共鳴(ESR)に
よる末結合手の密度は1017/cm3以下である。本発
明のSi層のシリコン原子に水素原子が1個結合した状
態を表す2000cm-1のピークの半値幅は小さいもの
がよい。
In the Si layer of the present invention, the tail state on the valence band side is small, and the inclination of the tail state is 5%.
5ME V or less, the density of the bond end by either One electron spin resonance (ESR) is 10 17 / cm 3 or less. The peak width at 2000 cm −1 representing the state in which one hydrogen atom is bonded to the silicon atom of the Si layer of the present invention is preferably small.

【0155】透明電極(108,128) 透明電極はインジウム酸化物、インジウム−スズ酸化物
の透明電極が適したものである。透明電極の堆積にはス
パッタリング法と真空蒸着法が最適な堆積方法である。
透明電極は以下のようにして堆積される。
Transparent Electrodes (108, 128) As the transparent electrode, a transparent electrode of indium oxide or indium-tin oxide is suitable. For deposition of the transparent electrode, a sputtering method and a vacuum deposition method are the most suitable deposition methods.
The transparent electrode is deposited as follows.

【0156】スパッタリング装置において、インジウム
酸化物から成る透明電極を基板上に堆積する場合、ター
ゲットは金属インジウム(In)やインジウム酸化物
(In 2 3 )等のターゲットが用いられる。更にイン
ジウム−スズ酸化物から成る透明電極を基板上に堆積す
る場合ターゲットは金属スズ、金属インジウムまたは金
属スズと金属インジウムの合金、スズ酸化物、インジウ
ム酸化物、インジウム−スズ酸化物等のターゲットを適
宜組み合わせて用いられる。
In a sputtering apparatus, indium
When depositing a transparent electrode made of oxide on a substrate,
Get is metal indium (In) or indium oxide
(In TwoOThree) Is used. More Inn
Depositing a transparent electrode consisting of di-tin oxide on a substrate
Target is metallic tin, metallic indium or gold
Alloy of tin and metal indium, tin oxide, indium
Targets such as oxides of oxide and indium-tin oxide
Used in any combination.

【0157】スパッタリング法で堆積する場合、基板温
度は重要な因子であって、25℃〜600℃が好ましい
範囲として挙げられる。また透明電極をスパッタリング
法で堆積する場合の、スパッタリング用のガスとして、
アルゴンガス(Ar)、ネオンガス(Ne)、キセノン
ガス(Xe)、ヘリウムガス(He)等の不活性ガスが
挙げられ、特にArガスが最適なものである。また前記
不活性ガスに酸素ガス(O2 )を必要に応じて添加する
ことが好ましいものである。特に金属をターゲットにし
ている場合、酸素ガス(O2 )は必須のものである。
When depositing by sputtering, the substrate temperature is an important factor, and a preferred range is from 25 ° C. to 600 ° C. Also, when depositing a transparent electrode by a sputtering method, as a sputtering gas,
An inert gas such as an argon gas (Ar), a neon gas (Ne), a xenon gas (Xe), a helium gas (He), and the like are preferable, and an Ar gas is particularly preferable. It is preferable to add oxygen gas (O 2 ) to the inert gas as needed. Particularly when a metal is targeted, oxygen gas (O 2 ) is essential.

【0158】更に前記不活性ガス等によってターゲット
をスパッタリングする場合、放電空間の圧力は効果的に
スパッタリングを行うために、0.1〜50mTorr
が好ましい範囲として挙げられる。加えてスパッタリン
グ法の場合の電源としてはDC電源やRF電源が適した
ものとして挙げられる。スパッタリング時の電力として
は10〜1000Wが適した範囲である。
Further, when sputtering the target with the above-mentioned inert gas or the like, the pressure in the discharge space is set to 0.1 to 50 mTorr in order to perform sputtering effectively.
Is a preferred range. In addition, as a power source in the case of the sputtering method, a DC power source and an RF power source are suitable. A suitable range for the electric power during sputtering is 10 to 1000 W.

【0159】透明電極の堆積速度は、放電空間内の圧力
や放電電力に依存し、最適な堆積速度としては、0.0
1〜10nm/secの範囲である。透明電極の層厚
は、反射防止膜の条件を満たすような条件に堆積するの
が好ましいものである。具体的な該透明電極の層厚とし
ては50〜300nmが好ましい範囲として挙げられ
る。
The deposition rate of the transparent electrode depends on the pressure in the discharge space and the discharge power.
It is in the range of 1 to 10 nm / sec. It is preferable that the transparent electrode is deposited under such conditions that the thickness of the antireflection film is satisfied. As a specific layer thickness of the transparent electrode, a preferable range is 50 to 300 nm.

【0160】真空蒸着法において透明電極を堆積するに
適した蒸着源としては、金属スズ、金属インジウム、イ
ンジウム−スズ合金が挙げられる。また透明電極を堆積
するときの基板温度としては25℃〜600℃の範囲が
適した範囲である。更に、透明電極を堆積するとき、堆
積室を10-6Torr以下に減圧した後に酸素ガス(O
2 )を5×10-5Torr〜9×10-4Torrの範囲
で堆積室に導入することが必要である。
Examples of a deposition source suitable for depositing a transparent electrode in a vacuum deposition method include metal tin, metal indium, and indium-tin alloy. The substrate temperature when depositing the transparent electrode is preferably in the range of 25 ° C. to 600 ° C. Further, when depositing the transparent electrode, the pressure of the deposition chamber is reduced to 10 -6 Torr or less, and then oxygen gas (O
2 ) needs to be introduced into the deposition chamber in the range of 5 × 10 −5 Torr to 9 × 10 −4 Torr.

【0161】この範囲で酸素を導入することによって蒸
着源から気化した前記金属が気相中の酸素と反応して良
好な透明電極が堆積される。また、前記真空度でRF電
力を導入してプラズマを発生させて、該プラズマを介し
て蒸着を行っても良い。上記条件による透明電極の好ま
しい堆積速度の範囲としては0.01〜10nm/se
cである。堆積速度が0.01nm/sec未満である
と生産性が低下し10nm/secより大きくなると粗
な膜となり透過率、導電率や密着性が低下する。
By introducing oxygen in this range, the metal vaporized from the evaporation source reacts with oxygen in the gas phase to deposit a good transparent electrode. Alternatively, plasma may be generated by introducing RF power at the degree of vacuum, and vapor deposition may be performed via the plasma. The preferable range of the deposition rate of the transparent electrode under the above conditions is 0.01 to 10 nm / sec.
c. When the deposition rate is less than 0.01 nm / sec, the productivity is reduced. When the deposition rate is more than 10 nm / sec, the film becomes a coarse film, and the transmittance, the conductivity and the adhesion are reduced.

【0162】裏面電極(101,121) 裏面電極としては、Ni,Au,Ti,Pd,Ag,A
l,Cu,AlSi等の可視光から近赤外で反射率が高
く、シリコンと良いオーミックコンタクトが形成できる
金属、あるいはこれらの合金が適している。これらの金
属は、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、印刷
法等で形成するのが望ましい。
Back electrodes (101, 121) Ni, Au, Ti, Pd, Ag, A
Metals such as l, Cu, and AlSi, which have high reflectivity from visible light to near infrared and can form a good ohmic contact with silicon, or alloys thereof are suitable. These metals are desirably formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, a plating method, a printing method, or the like.

【0163】例えば、真空蒸着法で形成する場合にはn
型シリコン基板には、Ti−Ag、あるいはTi−Pd
−Ag、あるいはTi−Ni−Cuが適しており、p型
シリコン基板には、Alが適している。メッキ法で形成
する場合には、Ni、あるいはAl、あるいはCrが適
しており、さらにメッキ処理後、300℃〜800℃で
シンター処理を行うことによって、さらに良好なオーミ
ックコンタクトが得られ、基板との界面に存在する界面
準位を低減できるものである。また電極のシリーズ抵抗
を下げるために、最後にCuをメッキしてもよい。
For example, when forming by a vacuum evaporation method, n
Ti-Ag or Ti-Pd
-Ag or Ti-Ni-Cu is suitable, and Al is suitable for a p-type silicon substrate. In the case of forming by a plating method, Ni, Al, or Cr is suitable. Further, by performing a sintering process at 300 ° C. to 800 ° C. after the plating process, a better ohmic contact can be obtained, and Can reduce the interface state existing at the interface. In order to lower the series resistance of the electrode, Cu may be finally plated.

【0164】印刷法で形成する場合には、n型シリコン
基板に対してはAgペーストを、p型シリコン基板に対
してはAlペーストをスクリーン印刷機で印刷し、その
後、シンターすることにより良好なコンタクトを得る。
これらの金属の層厚としては10nmから5000nm
が適した層厚として挙げられる。裏面電極の表面を凹凸
(テクスチャー化)にするためには、真空蒸着法の場合
には堆積するときの基板の温度を200℃以上にし、メ
ッキ法、あるいは印刷法の場合には裏面電極堆積後に基
板温度を200℃以上にして熱アニーリングとすれば良
い。
In the case of forming by a printing method, an Ag paste is printed on an n-type silicon substrate, and an Al paste is printed on a p-type silicon substrate by a screen printing machine, and then sintering is performed. Get contact.
The layer thickness of these metals is 10 nm to 5000 nm.
Is a suitable layer thickness. In order to make the surface of the back electrode uneven (texture), the temperature of the substrate at the time of deposition is set to 200 ° C. or more in the case of the vacuum deposition method, and after the back electrode is deposited in the case of the plating method or the printing method. The thermal annealing may be performed at a substrate temperature of 200 ° C. or higher.

【0165】集電電極(109,129) 集電電極の材質、および形成方法は、基本的には裏面電
極と同様なものを用いる。しかし、光起電力層であるi
型層に効率よく光を入射させ、発生したキャリアを効率
よく電極に集めるためには、集電電極の形(光の入射方
向から見た形)、及び材質は重要である。
Collector electrode (109, 129) The material and formation method of the collector electrode are basically the same as those of the back electrode. However, the photovoltaic layer i
In order to efficiently make light incident on the mold layer and efficiently collect generated carriers on the electrode, the shape (the shape as viewed from the light incident direction) and the material of the current collecting electrode are important.

【0166】通常、集電電極の形は櫛形が使用され、そ
の線幅、線数などは、光起電力素子の光入射方向から見
た形、及び大きさ、集電電極の材質などによって決定さ
れる。線幅は通常、0.1mm〜5mm程度である。材
質は通常比抵抗の小さい、Ag,Cu,Al,Crなど
が用いられる。次に、本発明の発電システムについて図
を参照して説明する。
Usually, the shape of the current collecting electrode is a comb shape, and the line width and the number of lines are determined by the shape and size of the photovoltaic element viewed from the light incident direction, the material of the current collecting electrode, and the like. Is done. The line width is usually about 0.1 mm to 5 mm. As a material, Ag, Cu, Al, Cr, or the like having a small specific resistance is usually used. Next, the power generation system of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0167】本発明の光起電力素子を利用したシステム
は、本発明の光起電力素子と、該光起電力素子の電圧及
び/または電流をモニターし蓄電池及び/または外部負
荷への前記光起電力素子からの電力の供給を制御する制
御システムと、前記光起電力素子からの電力の蓄積及び
/または外部負荷への電力の供給を行う蓄電池とから構
成されている。
A system using the photovoltaic device of the present invention comprises a photovoltaic device of the present invention, and the voltage and / or current of the photovoltaic device is monitored to supply the photovoltaic device to a storage battery and / or an external load. The control system includes a control system that controls the supply of power from a power element, and a storage battery that stores power from the photovoltaic element and / or supplies power to an external load.

【0168】図18は本発明の電力供給システムの1例
であって光起電力素子を利用した充電、および電力供給
用基本回路である。該回路は本発明の光起電力素子を太
陽電池モジュールとし、逆流防止用ダイオード(C
D)、電圧をモニターし電圧を制御する電圧制御回路
(定電圧回路)、蓄電池、負荷等から構成されている。
逆流防止用ダイオードとしてはゲルマニムダイオードや
シリコンダイオードやショットキーダイオード等が適し
ている。蓄電池としては、ニッケルカドミニウム電池、
充電式酸化銀電池、鉛蓄電池、フライホイールエネルギ
ー貯蔵ユニット等が挙げられる。
FIG. 18 shows an example of a power supply system according to the present invention, which is a basic circuit for charging and supplying power using a photovoltaic element. In this circuit, the photovoltaic element of the present invention is used as a solar cell module, and a backflow prevention diode (C
D), a voltage control circuit (constant voltage circuit) for monitoring the voltage and controlling the voltage, a storage battery, a load, and the like.
Germanium diodes, silicon diodes, Schottky diodes, and the like are suitable as backflow prevention diodes. As storage batteries, nickel cadmium batteries,
Rechargeable silver oxide batteries, lead-acid batteries, flywheel energy storage units, and the like.

【0169】電圧制御回路は、電池が満充電になるまで
は太陽電池の出力とほぼ等しいが、満充になると、充
電制御ICにより充電電流はストップされる。このよう
な光起電力を利用した太陽電池システムは、自動車用の
バッテリー充電システム、船用バッテリー充電システ
ム、街灯点灯システム、排気システム等の電源として使
用可能である。
[0169] Voltage control circuit, until the battery is fully charged but approximately equal to the output of the solar cell, at a fully charged, the charging current by the charging control IC is stopped. Such a solar cell system using photovoltaic power can be used as a power source for a battery charging system for automobiles, a battery charging system for ships, a streetlight lighting system, an exhaust system, and the like.

【0170】以上のように本発明の光起電力素子を太陽
電池として使用した電源システムは、長期間安定して使
用でき、且つ太陽電池に対照される照射光が変動する場
合に於いても光起電力素子として充分に機能することか
ら、優れた安定性を示すものである。
As described above, the power supply system using the photovoltaic element of the present invention as a solar cell can be used stably for a long period of time, and even when the irradiation light applied to the solar cell fluctuates. Since it functions sufficiently as an electromotive element, it shows excellent stability.

【0171】[0171]

【実施例】以下、太陽電池の作製によって本発明の起電
力素子を詳細に説明するが、本発明はこれに限定される
ものではない。 (実施例1) まず、キャスィング法によって作製したn型の多結晶
シリコン基板を用いて図1−aの太陽電池を作製した。
EXAMPLES Hereinafter, the electromotive force element of the present invention will be described in detail by manufacturing a solar cell, but the present invention is not limited to this. (Example 1) First, to prepare the solar cell of FIG. 1-a using an n-type polycrystalline silicon substrate fabricated by Cass pos- sesses method.

【0172】50×50m2、厚さ500μmの基板を
HFとHNO3(H2Oで10%に希釈した)水溶液に数
秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとソプロ
パノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風乾
燥させた。次に、図4に示す原料ガス供給装置2000
と堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた製
造装置により、基板上に半導体層を作製した。以下に、
その作製手順を記す。
A substrate having a size of 50 × 50 m 2 and a thickness of 500 μm was immersed in an aqueous solution of HF and HNO 3 (diluted to 10% with H 2 O) for several seconds and washed with pure water. Next, ultrasonic cleaning with acetone and Lee Sopuro <br/> propanol, further washed with pure water, dried hot air. Next, a source gas supply device 2000 shown in FIG.
And a deposition apparatus 400, a semiconductor layer was formed on the substrate by a manufacturing apparatus using a glow discharge decomposition method. less than,
The manufacturing procedure will be described.

【0173】図中の2041〜2047のガスボンベに
は、本発明の光起電力素子を作製するための原料ガスが
密封されており、2041はSiH4 ガス(純度99.
999%)ボンべ、2042ばCH4 ガス(純度99.
9999%)ボンベ、2043はH2 ガス(純度99.
9999%)ボンベ、2044はH2 ガスで100pp
mに希釈されたPH3 ガス(純度99.99%、以下
「PH3 /H2 」と略記する)ボンベ、2045はH2
ガスで100ppmに希釈されたB2 6 ガス(純度9
9.99%、以下「B2 6 /H2 」と略記する)ボン
ベ、2046はH 2 ガスで1%に希釈されたNH3 ガス
(純度99.9999%、以下「NH3 /H2 」と略記
する)ボンベ、2047はHeガスで1%に希釈された
2 ガス(純度99.9999%、以下「O2 /He」
と略記する)ボンベである。予め、ガスボンベ2041
〜2047を取り付ける際に、各々のガスを、バルブ2
021〜2027までのガス配管内に導入し、圧力調整
器2031〜2037により各ガス圧力を2Kg/cm
2 に調整した。
In the gas cylinders 2041 to 2047 in FIG.
Is a raw material gas for producing the photovoltaic device of the present invention.
Sealed, 2041 is SiHFourGas (purity 99.
999%) cylinder, 2042 CHFourGas (purity 99.
9999%) cylinder, 2043 is HTwoGas (purity 99.
9999%) cylinder, 2044 is HTwo100pp with gas
PH diluted to mThreeGas (99.99% purity, below
"PHThree/ HTwoCylinder), 2045 is HTwo
B diluted to 100 ppm with gasTwoH6Gas (purity 9
9.99%, hereinafter referred to as "BTwoH6/ HTwoAbbreviated)
H, 2046 is H TwoNH diluted to 1% with gasThreegas
(Purity 99.9999%, hereinafter referred to as "NHThree/ HTwo"
B) The cylinder, 2047, was diluted to 1% with He gas
OTwoGas (purity 99.9999%, hereinafter "OTwo/ He "
(Abbreviated as). In advance, the gas cylinder 2041
When installing ~ 2047, each gas was
Introduce into the gas pipe from 02 to 2027 and adjust the pressure
Each gas pressure is set to 2 kg / cm by vessels 2031-2037.
TwoWas adjusted.

【0174】次に、基板404の裏面を加熱ヒーター4
05に密着させ、堆積室401のリークバルブ409を
閉じ、コンダクタンスバルブ407を全開にして、不図
示の真空ポンプにより堆積室401内を真空排気し、真
空計402の読みが約1×10-4Torrになった時点
でバルブ2001〜2007、補助バルブ408を開け
て、ガス配管内部を真空排気し、再び真空計402の読
みが約1×10-4Torrになった時点でバルブ200
1〜2007を閉じ、2031〜2037を徐々に開け
て、各々のガスをマスフローコントローラー2011〜
2071内に導入した。
Next, the back surface of the substrate 404 is
05, the leak valve 409 of the deposition chamber 401 is closed, the conductance valve 407 is fully opened, the interior of the deposition chamber 401 is evacuated by a vacuum pump (not shown), and the vacuum gauge 402 reads about 1 × 10 −4. valve 2001-2007 they become Torr, opening the auxiliary valve 408, the valve 200 when the internal gas pipe were evacuated, vacuum gauge 402 reading was about 1 × 10 -4 Torr again
1 to 2007 are closed, 2031 to 2037 are gradually opened, and each gas is supplied to the mass flow controller 2011 to 2011.
2071.

【0175】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板に水素プラズマ処理を施し、続いて基板404
上に、第1のp型層、n型層、Si層、i型層、第2の
p型層を形成した。まず、水素プラズマ処理を施すに
は、バルブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室
401内に導入し、H2 ガス流量が500sccmにな
るようにマスフローコントローラー2013で調節し
た。堆積室内の圧力が2.0Torrになるように真空
計402を見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基
板404の温度が550℃になるように加熱ヒーター4
05を設定し、基板温度が安定したところでシャッター
415が閉じられていることを確認し、マイクロ波(μ
W)電源を0.20W/cm3 に設定し、μW電力を導
入し、グロー放電を生起させ、シャッター415を開
け、基板の水素プラズマ処理を開始した。10分間経過
したところでシャッターを閉じ、μW電源を切り、グロ
ー放電を止め、水素プラズマ処理を終えた。5分間、堆
積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ20
03を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排
気した。
After the preparation for film formation is completed as described above, the substrate is subjected to a hydrogen plasma treatment.
A first p-type layer, an n-type layer, a Si layer, an i-type layer, and a second p-type layer were formed thereon. First, to perform the hydrogen plasma treatment, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 500 sccm. The conductance valve is adjusted while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and the heater 4 is adjusted so that the temperature of the substrate 404 becomes 550 ° C.
05, and confirm that the shutter 415 is closed when the substrate temperature is stabilized.
W) The power supply was set to 0.20 W / cm 3 , a μW power was introduced, glow discharge was generated, the shutter 415 was opened, and the hydrogen plasma treatment of the substrate was started. After 10 minutes, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the hydrogen plasma treatment was completed. After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes, the valve 20
03 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0176】次に、第1のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401室
に導入し、H2ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるように真空計402を見
ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温
度が350℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したところでさらにバルブ200
1、2005を徐々に開いて、SiH4ガス、B26
2ガスを堆積室401内に流入させた。この時、Si
4ガス流量が5sccm、H2ガス流量が100scc
m、B26/H2ガス流量が500sccmとなるよう
に各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積室
401内の圧力は、2.0Torrとなるように真空計
402を見ながらコンダクタンスバルブ407の開口を
調整した。シャッター415が閉じられていることを確
認し、RF電源を0.20W/cm3に設定し、RF電
力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター415
を開け、基板上に第1のp型層の形成を開始した。層厚
100nmの第1のp型層を作製したところでシャッタ
ーを閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、第1の
p型層の形成を終えた。バルブ2001、2005を閉
じて、堆積室401内へのSiH4ガス、B26/H2
スの流入を止め、堆積室401内へH2ガスを5分間
し続けた、バルブ2003を閉じ、堆積室401内
びガス配管内を真空排気した。
Next, to form the first p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller was adjusted so that the H 2 gas flow rate became 50 sccm. Adjusted in 2013. Pressure in the deposition chamber was adjusted with conductance valve while watching the vacuum gauge 402 to be 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 350 ° C., further where the substrate temperature became stable Valve 200
1, 2005, gradually open, SiH 4 gas, B 2 H 6 /
H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401. At this time, Si
H 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccc
m and each of the mass flow controllers were adjusted so that the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas was 500 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber 401 became 2.0 Torr. After confirming that the shutter 415 is closed, the RF power supply is set to 0.20 W / cm 3 , RF power is introduced, and glow discharge is generated.
Was opened to start forming a first p-type layer on the substrate. Close the shutter was to prepare a first p-type layer having a thickness of 100 nm, turn off the RF power, stop the glow discharge to complete the formation of the first p-type layer. By closing the valve 2001,2005, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, B 2 H 6 / H 2 gas and stopper influx, sedimentary H 2 gas was <br/> 5 minutes flow into the volume chamber 401 After continuing, the valve 2003 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0177】n型層を形成するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるようにコンダクタンスバルブで調整し、基板4
04の温度が350℃になるように加熱ヒーター405
を設定した。基板温度が安定したところで、さらにバル
ブ2001、2004を徐々に開いてSiH4ガス、P
3/H2ガスを堆積室401内に流入させた。この時、
SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が100s
ccm、PH3/H2ガス流量が200sccmとなるよ
うに各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積
室401内の圧力は、1.0Torrとなるようにコン
ダクタンスバルブ407の開口を調整した。RF電源の
電力を0.01W/cm3に設定し、RF電極410に
RF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター
を開け、第1のp型層上にn型層の作製を開始し、層厚
30nmのn型層を作製したところでシャッターを閉
じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、n型層の形
成を終えた。バルブ2001、2004を閉じて、堆積
室401内へのSiH4ガス、PH3/H2ガスの流入を
め、堆積室401内へH2ガスを5分間流し続けた
、流出バルブ2003を閉じ、堆積室401内びガ
ス配管内を真空排気した。
To form the n-type layer, the auxiliary valve 40
8. Open the valve 2003 gradually, introduce H 2 gas into the deposition chamber 401 through the gas introduction pipe 411, set the mass flow controller 2013 so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm, and set the pressure in the deposition chamber to 1 0.0Torr
r with the conductance valve so that the substrate 4
Heater 405 so that the temperature of 04 becomes 350 ° C.
It was set. When the substrate temperature was stabilized, the valves 2001 and 2004 were gradually opened to open SiH 4 gas and P
H 3 / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time,
SiH 4 gas flow rate 2 sccm, H 2 gas flow rate 100 s
Each of the mass flow controllers was adjusted so that the flow rate of ccm and PH 3 / H 2 gas became 200 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 became 1.0 Torr. The power of the RF power source is set to 0.01 W / cm 3 , RF power is introduced to the RF electrode 410, a glow discharge is generated, a shutter is opened, and formation of an n-type layer on the first p-type layer is started. and closes the shutter was to prepare a n-type layer having a thickness of 30 nm, turn off the RF power, stop the glow discharge to complete the formation of the n-type layer. By closing the valve 2001,2004, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, PH 3 / H 2 gas flow into the <br/> and stopper of continued flow compost H 2 gas for 5 minutes into a product chamber 401
After closing the outflow valves 2003, it was evacuated deposition chamber beauty gas pipe 401.

【0178】Si層を形成するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2ガスを導入管411を通じて堆積室
401内に導入し、H2ガス流量が50sccmになる
ようにマスフローコントローラー2013を設定し、堆
積室内の圧力が1.5Torrになるようにコンダクタ
ンスバルブで調整し、基板404の温度が270℃にな
るように加熱ヒーター405を設定した。基板温度が安
定したところで、さらにバルブ2001を徐々に開い
て、SiH4ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が10
0sccmとなるように各々のマスフローコントローラ
ーで調整した。堆積室401内の圧力は、1.5Tor
rとなるようにコンダクタンスバルブ407の開口を調
整した。RF電源の電力を0.01W/cm3に設定
し、RF電極410にRF電力を導入し、グロー放電を
生起させ、シャッターを開け、n型層上にSi層の作製
を開始、堆積速度0.15nm/sec、層厚10n
mのSi層を作製したところでシャッターを閉じ、RF
電源を切って、グロー放電を止め、Si層の形成を終え
た。バルブ2001を閉じて、堆積室401内へのSi
4ガスの流量を止め、堆積室401内へH2ガスを5分
流し続けた、流出バルブ2003を閉じ、堆積室4
01内びガス配管内を真空排気した。
To form the Si layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the introduction pipe 411, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Then, the pressure in the deposition chamber was adjusted with a conductance valve so as to be 1.5 Torr, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 was 270 ° C. When the substrate temperature was stabilized, the valve 2001 was further opened gradually, and SiH 4 gas was introduced into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 2 sccm, and the flow rate of the H 2 gas was 10 sccm.
Each mass flow controller was adjusted to be 0 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 1.5 Torr
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to be r. The power of the RF power source was set to 0.01 W / cm 3 , RF power was introduced to the RF electrode 410 to generate glow discharge, the shutter was opened, the formation of a Si layer on the n-type layer was started, and the deposition rate was increased. 0.15 nm / sec, layer thickness 10 n
Close the shutter was to prepare a Si layer of m, RF
The power was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the Si layer was completed. When the valve 2001 is closed, the Si
H 4 gas and stopper the flow rate of the H 2 gas into the sedimentary chamber 401 5 minutes
After it continued to flow during closing the outflow valves 2003, deposition chamber 4
It was evacuated beauty gas in the pipe 01.

【0179】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内に導入
し、H2ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室の圧力
が0.01Torrになるようにコンダクタンスバルブ
で調整し、基板404の温度が350℃になるように加
熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定したところ
でさらにバルブ2001、2002を徐々に開いて、S
iH4ガス、CH4ガスを堆積室401内に流入させた。
この時、SiH4ガス流量が100sccm、CH4
流量が30sccm、H2ガス流量が300sccmと
なるように各々のマスフローコントローラーで調整し
た。堆積室401内の圧力は0.01Torrとなるよ
うにコンダクタンスバルブ407の開口を調整した。次
RF電源403の電力を0.40W/cm3に設定
し、RF電極403に印加した。その後、不図示のμW
電源の電力を0.20W/cm3に設定し誘電体窓4
13を通して堆積室401内にμW電力を導入し、グロ
ー放電を生起させ、シャッターを開け、Si層上にi型
層の作製を開始した。マスフローコントローラーに接続
させたコンピューターを用い、図5に示した流量変化パ
ターンに従ってSiH4ガス、CH4ガスの流量を変化さ
せ、層厚300nmのi型層を作製したところシャッ
ターを閉じ、μW電源を切ってグロー放電を止め、RF
電源403を切り、i型層の作製を終えた。バルブ20
01、2002を閉じて、堆積室401内へのSiH4
ガス、CH4ガスの流入を止め、堆積室401内へH2
スを5分間流し続けた、バルブ2003を閉じ、堆積
室401内及びガス配管内を真空排気した。
Next, in order to form an i-type layer, the valve 20 was used.
03 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 300 sccm. The pressure in the deposition chamber was adjusted with conductance valve to be 0.01 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature is 350 ° C. of the substrate 404, further valves <br/> substrate temperature was stabilized 2001 , 2002, gradually open, S
iH 4 gas and CH 4 gas were caused to flow into the deposition chamber 401.
At this time, SiH 4 gas flow rate of 100 sccm, CH 4 gas flow rate 30 sccm, H 2 gas flow rate was adjusted with mass flow controllers each so that 300 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 became 0.01 Torr. Next , the power of the RF power supply 403 was set to 0.40 W / cm 3 and applied to the RF electrode 403. Thereafter, μW (not shown)
Set the power of the power supply to 0.20 W / cm 3 and set the dielectric window 4
The power of μW was introduced into the deposition chamber 401 through 13 to generate glow discharge, the shutter was opened, and the formation of an i-type layer on the Si layer was started. Using a computer that is connected to a mass flow controller, SiH 4 gas, the flow rate of CH 4 gas is varied according to the flow rate change pattern shown in FIG. 5, shutter <br/> terpolymer in were manufactured i-type layer of thickness 300nm Is closed, the glow discharge is stopped by turning off the μW power supply, and RF
The power supply 403 was turned off, and the fabrication of the i-type layer was completed. Valve 20
01, 2002, and SiH 4 into the deposition chamber 401.
Gas, CH 4 gas and stopper influx, after continued to flow compost 5 minutes H 2 gas into the product chamber 401, closing the valve 2003 was evacuated deposition chamber and the gas in the pipe 401.

【0180】次に、第2のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内
に導入し、H2ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるようにコンダクタンスバ
ルブで調整し、基板404の温度が200℃になるよう
に加熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定した
ころでさらにバルブ2001、2002、2005を徐
々に開いて、SiH4ガス、CH4ガス、B26/H2
スを堆積室401内に流入させた。この時、SiH4
ス流量が1sccm、CH4ガス流量が0.5scc
m、H2ガス流量が100sccm、B26/H2ガス流
量が100sccmとなるように各々のマスフローコン
トローラーで調整した。堆積室401内の圧力は2.0
Torrとなるようにコンダクタンスバルブ407の開
口を調整した。RF電源を0.20W/cm3に設定
し、RF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッ
ター415を開け、i型層上に第2のp型層の形成を開
始した。層厚10nmの第2のp型層を作製したところ
でシャッターを閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止
め、第2のp型層の形成を終えた。バルブ2001
0022005を閉じて、堆積室401内へのSiH
4ガス、CH4ガス、B26/H2ガスの流入を止め、堆
積室401内へH2ガスを5分間流し続けた、バルブ
2003を閉じ、堆積室401内及びガス配管内を真空
排気し、補助バルブ408を閉じ、リークバルブ409
を開けて、堆積室401をリークした。
Next, in order to form a second p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller was adjusted so that the H 2 gas flow rate became 50 sccm. Adjusted in 2013. A pressure in the deposition chamber was adjusted with conductance valve to be 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 200 ° C., the substrate temperature was stabilized
At this time , the valves 2001, 2002, and 2005 were gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, and B 2 H 6 / H 2 gas flowed into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 1 sccm, and the flow rate of the CH 4 gas is 0.5 scc.
m, H 2 gas flow rate is 100sccm, B 2 H 6 / H 2 gas flow rate were adjusted in each mass flow controllers such that the 100 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 2.0
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to be Torr. The RF power was set to 0.20 W / cm 3 , RF power was introduced, glow discharge was generated, the shutter 415 was opened, and the formation of the second p-type layer on the i-type layer was started. When the second p-type layer having a thickness of 10 nm was formed, the shutter was closed, the RF power was turned off, glow discharge was stopped, and the formation of the second p-type layer was completed. Valves 2001 and 2
002 , 2005 is closed and SiH into the deposition chamber 401 is closed.
4 gas, CH 4 gas, B 2 H 6 / H 2 gas and stopper influx, after continued to flow compost <br/> H 2 gas for 5 minutes into a product chamber 401, closing the valve 2003, the deposition chamber 401 The inside and the gas pipe are evacuated, the auxiliary valve 408 is closed, and the leak valve 409
Was opened, and the deposition chamber 401 was leaked.

【0181】次に、第2のp型層上に、透明電極とし
て、層厚70nmのITO(In22+SnO2)を通
常の真空蒸着法で真空蒸着した。次に透明電極上に銀
(Ag)からなる層厚5μm集電電極を通常の真空蒸
着法で真空蒸着した。次に基板の裏面にAg−Ti合
金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で
真空蒸着した。
Next, as a transparent electrode, ITO (In 2 O 2 + SnO 2 ) having a thickness of 70 nm was vacuum-deposited on the second p-type layer by a usual vacuum deposition method. Then, a collector electrode layer thickness 5μm composed of silver (Ag) on the transparent electrode was vacuum deposited by conventional vacuum deposition method. Next , a 3 μm-thick back electrode made of an Ag—Ti alloy was vacuum-deposited on the back surface of the substrate by a normal vacuum deposition method.

【0182】以上でこの太陽電池の作製を終えた。この
太陽電池を(SC実1)と呼ぶことにし、第1のp型
層,n型層,Si層、i型層,第2のp型層の作製条件
を表1に示す。 (比較例1−1)i型層を形成する際に、SiH4 ガス
流量及びCH4 ガス流量を、図6に示す流量パターンに
従って各々のマスフローコントローラーで調整した以外
は、実施例1と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比1−1)と呼ぶことにす
る。
Thus, the production of this solar cell has been completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 1), and Table 1 shows conditions for forming the first p-type layer, the n-type layer, the Si layer, the i-type layer, and the second p-type layer. (Comparative Example 1-1) The same conditions as in Example 1 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate patterns shown in FIG. 6 when forming the i-type layer. A solar cell was manufactured in the same procedure. This solar cell is referred to as (SC ratio 1-1).

【0183】(比較例2)i型層を形成する際に、μW
電力を0.5W/cm3 にする以外は、実施例1と同じ
条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比1−2)と呼ぶことにする。 (比較例1−3)i型層を形成する際に、RF電力を
0.15W/cm3 にする以外は、実施例1と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比1−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 2) In forming an i-type layer, μW
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 1 except that the power was changed to 0.5 W / cm 3 . This solar cell is referred to as (SC ratio 1-2). In forming (Comparative Example 1-3) i-type layer, except that the RF power to 0.15 W / cm 3, the same conditions as in Example 1, to prepare the solar cell by the same procedure. This solar cell is referred to as (SC ratio 1-3).

【0184】(比較例1−4)i型層を形成する際に、
μW電力を0.5W/cm3 、RF電力を0.55W/
cm3 にする以外は、実施例1と同じ条件、同じ手順で
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比1−4)
と呼ぶことにする。 (比較例1−5)i型層を形成する際に、堆積室内の圧
力を0.08Torrにする以外は、実施例1と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比1−5)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 1-4) In forming the i-type layer,
μW power of 0.5 W / cm 3 , RF power of 0.55 W /
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 1 except that the thickness was changed to cm 3 . This solar cell (SC ratio 1-4)
I will call it. (Comparative Example 1-5) A solar cell was fabricated under the same conditions and in the same procedure as in Example 1 except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.08 Torr when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 1-5).

【0185】(比較例1−6)Si層を形成する際に、
堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例1と同
じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比1−6)と呼ぶことにする。 (比較例1−7)Si層を形成する際に、層厚を40n
mにする以外は、実施例1と同じ条件、同じ手順で太陽
電池を作製した。この太陽電池を(SC比1−7)と呼
ぶことにする。
(Comparative Example 1-6) When forming a Si layer,
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 1 except that the deposition rate was 3 nm / sec. This solar cell is referred to as (SC ratio 1-6). (Comparative Example 1-7) When forming a Si layer, the layer thickness was set to 40 n.
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 1 except that the value was changed to m. This solar cell is referred to as (SC ratio 1-7).

【0186】作製した太陽電池(SC実1)および(S
C比1−1)〜(SC比1−7)の初期光変換効率(光
起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を行なった。
初期光電変換効率の測定は、作製した太陽電池を、AM
−1.5(100mW/cm2 )光照射下に設置して、
V−1特性を測定することにより得られる。測定の結
果、(SC実1)の太陽電池に対して、(SC比1−
1)〜(SC比1−7)の初期光電変換効率以下のよう
になった。
The fabricated solar cells (SC Ex. 1) and (S
The initial light conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of C ratio 1-1) to (SC ratio 1-7) were measured.
For the measurement of the initial photoelectric conversion efficiency, the manufactured solar cell was
Installed under -1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation,
It is obtained by measuring V-1 characteristics. As a result of the measurement, the (SC ratio 1−
The initial photoelectric conversion efficiencies of 1) to (SC ratio 1-7) were as follows.

【0187】 (SC比1−1) 0.88倍 (SC比1−2) 0.63倍 (SC比1−3) 0.80倍 (SC比1−4) 0.65倍 (SC比1−5) 0.77倍 (SC比1−6) 0.70倍 (SC比1−7) 0.82倍 耐久特性の測定は、作製した太陽電池を、湿度70%、
温度60℃の暗所に設置し、3600rpmで振幅0.
1mmの振動を24時間加えた後の、AM1.5(10
0mW/cm2 )照射下での光電変換効率の変化(耐久
試験後の光電変換効率/初期光電変換効率)を求めて行
った。測定の結果、(SC実1)の太陽電池に対して、
(SC比1−1)〜(SC比1−7)の耐久特性は以下
のようになった。
(SC ratio 1-1) 0.88 times (SC ratio 1-2) 0.63 times (SC ratio 1-3) 0.80 times (SC ratio 1-4) 0.65 times (SC ratio 1-5) 0.77 times (SC ratio 1-6) 0.70 times (SC ratio 1-7) 0.82 times The durability of the solar cell was measured at 70% humidity.
Installed in a dark place at a temperature of 60 ° C., with an amplitude of 0.3 at 3600 rpm.
After applying a vibration of 1 mm for 24 hours, AM1.5 (10
0 mW / cm 2 ) The change in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after endurance test / initial photoelectric conversion efficiency) was determined. As a result of the measurement, for the solar cell of (SC Ex. 1),
The durability characteristics of (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7) were as follows.

【0188】 (SC比1−1) 0.89倍 (SC比1−2) 0.81倍 (SC比1−3) 0.72倍 (SC比1−4) 0.80倍 (SC比1−5) 0.72倍 (SC比1−6) 0.73倍 (SC比1−7) 0.83倍 次に、ステンレス基板と、バリウム硼珪酸ガラス(コー
ニング(株)製7059)基板を用い、SiH4 ガス流
量及びCH4 ガス流量を、表2に示す値とした以外は、
実施例1のi型層と同じ作製条件で、基板上にi型層を
1μm形成して物性測定用サンプルを作製した。こられ
のサンプルを(SP1−1)〜(SP1−7)と呼ぶこ
とにする。作製した物性測定用サンプルのバンドギャッ
プ(Eg)と組成の分析を行い、Si(シリコン)原子
とC(炭素)原子の組成比と、バンドギャップの関係を
求めた。バンドギャップの測定は、i型層を作製したガ
ラス基板を、分光光度計(日立製作所製 330型)に
設置し、i型層の吸収係数の波長依存性を測定し、アモ
ルファス太陽電池(高橋消 小長井誠 共著(株)昭晃
堂)のp109に記載の方法により、i型層のバンドギ
ャップを求めた。
(SC ratio 1-1) 0.89 times (SC ratio 1-2) 0.81 times (SC ratio 1-3) 0.72 times (SC ratio 1-4) 0.80 times (SC ratio) 1-5) 0.72 times (SC ratio 1-6) 0.73 times (SC ratio 1-7) 0.83 times Next, a stainless steel substrate and a barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Co., Ltd.) substrate And the SiH 4 gas flow rate and CH 4 gas flow rate were set to the values shown in Table 2,
Under the same manufacturing conditions as in the i-type layer of Example 1, an i-type layer was formed on a substrate to a thickness of 1 μm to prepare a sample for measuring physical properties. These samples will be referred to as (SP1-1) to (SP1-7). The bandgap (Eg) and composition of the manufactured physical property measurement sample were analyzed, and the relationship between the composition ratio of Si (silicon) atoms and C (carbon) atoms and the bandgap was determined. The band gap was measured by placing a glass substrate on which an i-type layer was fabricated on a spectrophotometer (Model 330, manufactured by Hitachi, Ltd.) and measuring the wavelength dependence of the absorption coefficient of the i-type layer. The band gap of the i-type layer was determined by the method described on page 109 of Makoto Konagai (co-authored by Shokodo Co., Ltd.).

【0189】組成分析は、i型層を作製したステンレス
基板を、オージェ電子分光分析装置(日本電子製JAM
P−3)に設置して、Si原子とC原子の組成比を測定
した。バンドギャップと組成分析の結果を表2と図7に
示す。次に、作製した太陽電池(SC実1)、(SC比
1−1)〜(SC比1−7)のi型層におけるSi原子
とC原子の層厚方向の組成分析を、前記組成分析と同様
な方法で行った。
In the composition analysis, the stainless steel substrate on which the i-type layer was formed was placed on an Auger electron spectrometer (JAM manufactured by JEOL Ltd.).
P-3), the composition ratio of Si atoms to C atoms was measured. Table 2 and FIG. 7 show the results of band gap and composition analysis. Next, the composition analysis in the layer thickness direction of Si atoms and C atoms in the i-type layers of the manufactured solar cell (SC Ex. 1) and (SC Comp. 1-1) to (SC Comp. Was performed in the same manner as described above.

【0190】次に、層厚1μmのSi層のサンプルを作
製し、バンドギャップを上記の方法で求めたところ、
1.75(eV)であった。このサンプルを(SP1−
8)と呼ぶことにする。(SP1−1)〜(SP1−
7)、(SP1−8)により求めたSi原子とC原子の
組成比とバンドギャップの関係よりi型層とSi層の層
厚方向のバンドギャップの変化を求めた。その結果を図
8に示す。図8から分かる通り、(SC実1)、(SC
比1−2)〜(SC比1−7)の太陽電池では、バンド
ギャップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/
i界面方向に片寄っており、(SC比1−1)の太陽電
池では、バンドギャップの極小値の位置がi型層の中央
の位置よりSi/i界面方向に片寄っていることが分か
った。
Next, a sample of a Si layer having a thickness of 1 μm was prepared, and the band gap was determined by the above method.
1.75 (eV). This sample is referred to as (SP1-
8). (SP1-1) to (SP1-
7), the change in the band gap in the thickness direction of the i-type layer and the Si layer was determined from the relationship between the composition ratio of Si atoms and C atoms and the band gap determined by (SP1-8). FIG. 8 shows the result. As can be seen from FIG. 8, (SC actual 1), (SC
In the solar cells of the ratios 1-2) to (SC ratio 1-7), the position of the minimum value of the band gap is p / p from the center position of the i-type layer.
It was found that the solar cell having a bias toward the i-interface direction (SC ratio 1-1) had the minimum value of the band gap offset toward the Si / i interface from the center of the i-type layer.

【0191】以上、(SC実1)、(SC比1−1)〜
(SC比1−7)の層厚方向に対するバンドギャップの
変化は、堆積室内に流入される、Siを含む原料ガス
(この場合にはSiH4 ガス)とCを含む原料ガス(こ
の場合にはCH4 ガス)の流量比に依存することが分か
った。 (比較例1−8)i型層を形成する際に導入するμW電
力とRF電力をいろいろと変え、他の条件は実施例1と
同じにして、太陽電池を幾つか作製した。図9はμW電
力と堆積速度の関係で、堆積速度はRF電力に依存せ
ず、μW電力が0.32W/cm3以上では一定で、こ
の電力で原料ガスであるSiH4 ガスとCH4 ガスが1
00%分解されていることが分かった。AM1.5(1
00mW/cm2 )光を照射したときの太陽電池の初期
光電変換効率を測定したところ、図10に示すような結
果となった。この図中の曲線は実施例1の初期光電変換
効率を1とした場合の各太陽電池の初期光電変換効率の
割合を示すための包絡線である。図から分かるように、
μW電力がSiH4 ガスおよびCH4 ガスを100%分
解するμW電力(0.32W/cm3 )以下で、かつR
F電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効率は大
幅に向上することが分かった。
As described above, (SC actual 1), (SC ratio 1-1)
The change of the band gap in the layer thickness direction of (SC ratio 1-7) is caused by the source gas containing Si (in this case, SiH 4 gas) and the source gas containing C (in this case, (CH 4 gas). (Comparative Example 1-8) Several solar cells were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the μW power and the RF power introduced when forming the i-type layer were variously changed. Figure 9 is a relationship μW power and the deposition rate, the deposition rate is independent of the RF power, constant in μW power 0.32 W / cm 3 or more, SiH 4 gas and CH 4 gas as a source gas in this power Is 1
It turned out to be 00% decomposed. AM1.5 (1
(00 mW / cm 2 ) When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light was measured, the result shown in FIG. 10 was obtained. The curve in this figure is an envelope for showing the ratio of the initial photoelectric conversion efficiency of each solar cell when the initial photoelectric conversion efficiency of Example 1 is set to 1. As you can see from the figure,
The μW power is not more than the μW power (0.32 W / cm 3 ) for decomposing 100% of the SiH 4 gas and the CH 4 gas, and R
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the F power was larger than the μW power.

【0192】(比較例1−9)実施例1でi型層を形成
する際、堆積室401に導入するガスの流量をSiH 4
ガス50sccm、CH4 ガス10sccmに変更し、
2 ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろいろと
変えて太陽電池を幾つか作製した。他の条件は実施例1
と同じにした。堆積速度とμW電力、RF電力の関係を
調べたところ、比較例1−8と同様に堆積速度はRF電
力に依存せず、μW電力が0.18W/cm3 以上では
一定で、このμW電力で、原料ガスであるSiH4 ガス
およびCH4 ガスが100%分解されていることが分か
った。AM1.5光を照射したときの太陽電池の初期光
電変換効率を測定したところ、図10と同様な傾向を示
す結果となった。すなわち、μW電力がSiH4 ガスお
よびCH4 ガスを100%分解するμW電力(0.18
W/cm3 )以下で、かつRF電力がμW電力より大き
いとき初期光電変換効率は大幅に向上していることが分
かった。
(Comparative Example 1-9) Formation of i-type layer in Example 1
During the deposition, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is changed to SiH Four
Gas 50 sccm, CHFourChange to gas 10sccm,
HTwoNo gas is introduced and various μW and RF power
Several solar cells were produced by changing. The other conditions were the same as in Example 1.
Same as. Relationship between deposition rate, μW power and RF power
As a result, the deposition rate was found to be the same as that of Comparative Example 1-8.
ΜW power is 0.18 W / cm, independent of forceThreeAbove
With this μW power constant, the source gas SiHFourgas
And CHFourYou can see that the gas is 100% decomposed
Was. Initial light of solar cell when irradiated with AM1.5 light
When the power conversion efficiency was measured, it showed the same tendency as in FIG.
Results. That is, μW power is SiHFourGas
And CHFourΜW power (0.18
W / cmThree) Or less and RF power is greater than μW power
The initial photoelectric conversion efficiency is greatly improved.
won.

【0193】(比較例1−10)実施例1でi型層を形
成する際、堆積室401に導入するガスの流量をSiH
4 ガス200sccm、CH4 ガス50sccm、H2
ガス500sccmに変更し、さらに基板温度が300
℃になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW電力
とRF電力をいろいろ変えて太陽電池を幾つか作製し
た。他の条件は実施例1と同じにした。
(Comparative Example 1-10) An i-type layer was formed in Example 1.
When forming, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is
FourGas 200 sccm, CHFourGas 50sccm, HTwo
The gas was changed to 500 sccm and the substrate temperature was 300
ΜW power by changing the setting of the heater to reach
And various RF powers to make several solar cells
Was. Other conditions were the same as in Example 1.

【0194】堆積速度とμW電力、RF電力との関係を
調べたところ、比較例1−8と同様に堆積速度はRF電
力には依存せず、μW電力が0.65W/cm3 以上で
一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスおびC
4 ガスが100%分解されていることが分かった。A
M1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効
率を測定したところ、図10と同様な傾向を示す結果と
なった。すなわち、μW電力がSiH4 ガスを100%
分解するμW電力(0.65W/cm3 )以下で、かつ
RF電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効率は
大幅に向上していることが分かった。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and the RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power and the μW power was constant at 0.65 W / cm 3 or more as in Comparative Example 1-8. With this electric power, the source gas SiH 4 gas and C
It was found that H 4 gas was decomposed 100%. A
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when M1.5 light was irradiated was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, the μW power is 100% of the SiH 4 gas.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was less than the μW power (0.65 W / cm 3 ) to be decomposed and the RF power was larger than the μW power.

【0195】(比較例1−11)実施例1でi型層を形
成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから200m
Torrまでいろいろ変え、他の条件は実施例1と同じ
にして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5光を照
射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定したこ
とろ、図11のような結果となり、圧力が50mTor
r以上では大幅に初期光電変換効率が減少していること
が分かった。
(Comparative Example 1-11) In forming the i-type layer in Example 1, the pressure in the deposition chamber was increased from 3 mTorr to 200 m.
Several solar cells were manufactured under the same conditions as in Example 1 except for various changes up to Torr. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, the result was as shown in FIG. 11 and the pressure was 50 mTorr.
At r or more, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced.

【0196】(比較例1−12)実施例1でSi層を形
成する際、SiH4 ガス流量、RF電力を変えることに
よって、堆積速度をいろいろ変え、他の条件は実施例1
と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5
光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定
したことろ、Si層の堆積速度が2nm/sec以上で
は大幅に初期光電変換効率が減少していることがわかっ
た。
(Comparative Example 1-12) In forming the Si layer in Example 1, the deposition rate was changed variously by changing the flow rate of the SiH 4 gas and the RF power, and the other conditions were the same as those in Example 1.
Some solar cells were produced in the same manner as described above. AM1.5
Measurement of the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell upon irradiation with light revealed that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced when the deposition rate of the Si layer was 2 nm / sec or more.

【0197】(比較例1−13)実施例1でSi層を形
成する際、層厚をいろいろ変え、他の条件は実施例1と
同じにして、太陽電池幾つか作製した。AM1.5光を
照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定した
ところ、層厚が30nm以上では大幅に初期光電変換効
率が減少していることが分かった。
(Comparative Example 1-13) In forming the Si layer in Example 1, several solar cells were produced by changing the layer thickness variously and setting the other conditions to the same as in Example 1. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced when the layer thickness was 30 nm or more.

【0198】以上、(比較例1−1)〜(比較例1−1
3)に見られるように本実施例の太陽電池(SC実1)
が、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−
7)よりもさらに優れた特性を有することが実証され
た。 (実施例2)実施例1においてバンドギャップ(Eg)
の極小値の層厚方向に対する位置、極小値の大きさ、お
よびパターンを変えて太陽電池を幾つか作製し、その初
期光電変換効率および耐久特性を実施例1と同様な方法
で調べた。このときi型層のSiH4 ガス流量とCH4
ガス流量の変化パターン以外は実施例1と同じにした。
図12にSiH4 ガス流量とCH4 ガス流量の変化パタ
ーンを変えたときの太陽電池の層厚方向に対するバンド
図を示す。(SC実2−1)〜(SC実2−5)はバン
ドギャップの極小値の層厚方向に対する位置を変えたも
ので、(SC実2−1)〜(SC実2−5)に従ってp
/i界面からi/Si界面に向かって変化させたもので
ある。(SC実2−6)、(SC実2−7)は(SC実
2−1)のバンドギャップの極小値を変化させたもので
ある。(SC実2−8)〜(SC実2−10)はバンド
のパターンを変えたものである。作製したこれらの太陽
電池の初期光電変換効率および耐久特性を調べた結果を
表3に示す(表の値はSC実(2−1)を基準とし
た)。これらの結果から分かるように、バンドギャップ
の極小値の大きさ、変化パターンによらず、i型層のバ
ンドギャップが層厚方向になめらかに変化し、バンドギ
ャップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/i
界面方向に片寄っている本発明の太陽電池のほうが優れ
ていることがわかった。
As described above, (Comparative Example 1-1) to (Comparative Example 1-1)
As seen in 3), the solar cell of this example (SC Ex. 1)
However, conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-
It has been proved to have even better properties than 7). (Example 2) Band gap (Eg) in Example 1
Some solar cells were manufactured by changing the position of the minimum value in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern, and the initial photoelectric conversion efficiency and the durability were examined in the same manner as in Example 1. At this time, the SiH 4 gas flow rate of the i-type layer and CH 4
Example 1 was the same as Example 1 except for the change pattern of the gas flow rate.
FIG. 12 shows a band diagram in the layer thickness direction of the solar cell when the change pattern of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate is changed. (SC Ex. 2-1) to (SC Ex. 2-5) are obtained by changing the position of the minimum value of the band gap with respect to the layer thickness direction, and according to (SC Ex. 2-1) to (SC Ex. 2-5), p
This is changed from the / i interface toward the i / Si interface. (SC Example 2-6) and (SC Example 2-7) are obtained by changing the minimum value of the band gap of (SC Example 2-1). (SC Ex. 2-8) to (SC Ex. 2-10) are obtained by changing the band pattern. Table 3 shows the results of examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these manufactured solar cells (the values in the table are based on SC Example (2-1)). As can be seen from these results, the band gap of the i-type layer smoothly changes in the layer thickness direction regardless of the size and the change pattern of the minimum value of the band gap, and the position of the minimum value of the band gap is changed to the i-type layer. P / i from the center of
It was found that the solar cell of the present invention which was deviated in the interface direction was more excellent.

【0199】(実施例3)Si層に価電子制御剤を含有
する図1−aの太陽電池を作製した。 (実施例3−1)Si層を形成する際、SiH4 ガス、
2 ガスの他にPH3 /H2 ガスを2sccm堆積室に
流入させる以外は実施例1と同じにした。作製した太陽
電池(SC実3−1)は(SC実1)と同様、従来の太
陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−7)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。
Example 3 A solar cell shown in FIG. 1A containing a valence electron controlling agent in a Si layer was produced. (Example 3-1) When forming a Si layer, SiH 4 gas,
Except for flowing PH 3 / H 2 gas in 2sccm deposition chamber in addition to the H 2 gas were the same as in Example 1. The manufactured solar cell (SC Ex. 3-1) is similar to (SC Ex. 1), and has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7). It has been found to have properties.

【0200】(実施例3−2)Si層を形成する際、S
iH4 ガス、H2 ガスの他にPH3 /H2 ガスを2sc
cm、B2 6 /H2 ガスを0.5sccm堆積室に流
入させる以外は実施例1と同じにした。作製した太陽電
池(SC実3−2)は(SC実1)と同様、従来の太陽
電池(SC比1−1)〜(SC比1−7)よりもさらに
良好な初期光電変換効率および耐久特性を有することが
分かった。
(Embodiment 3-2) When forming a Si layer, S
2 sc of PH 3 / H 2 gas in addition to iH 4 gas and H 2 gas
cm, B 2 H 6 / H 2 gas was the same as in Example 1 except that the gas was flowed into the 0.5 sccm deposition chamber. The manufactured solar cell (SC Ex. 3-2) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 1-1) to (SC Comp. 1-7), similarly to (SC Ex. 1). It has been found to have properties.

【0201】(実施例4)p型の多結晶シリコン基板を
用いて、図1−bの太陽電池を作製した。基板上に第1
のn型層、p型層、i型層、Si層、第2のn型層を順
次形成した。表4に形成条件を記す。i型層を形成する
際、SiH4 ガス流量とCH4 ガス流量は図6のパター
ンのように変化させ、i/p界面よりにバンドギャップ
の極小値がくるようにし、Si層の堆積速度は0.15
nm/secにした。基板、および半導体層以外の層は
実施例1と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。
Example 4 A solar cell shown in FIG. 1-b was fabricated using a p-type polycrystalline silicon substrate. First on substrate
, A p-type layer, an i-type layer, a Si layer, and a second n-type layer were sequentially formed. Table 4 shows the forming conditions. When forming the i-type layer, the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas are changed as shown in the pattern of FIG. 6 so that the minimum value of the band gap comes from the i / p interface. 0.15
nm / sec. The layers other than the substrate and the semiconductor layer were manufactured under the same conditions and the same method as in Example 1.

【0202】作製した太陽電池(SC実4)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久特性を有することが分かった。 (実施例5)p/i界面近傍にi型層のバンドギャップ
の最大値があり、その領域の厚さが20nmである太陽
電池を作製した。図13−aにi型層の流量変化パター
ンを示す。
The manufactured solar cell (SC Ex. 4) is similar to the conventional solar cell (SC ratio 1-1) to (SC ex.
It was found that it had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratio 1-7). (Example 5) A solar cell having a maximum value of the band gap of the i-type layer near the p / i interface and a thickness of the region of 20 nm was manufactured. FIG. 13A shows a flow rate change pattern of the i-type layer.

【0203】i型層の流量変化パターンを変える以外
は、実施例1と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。
次に、太陽電池の組成分析を実施例1と同様な方法で行
い、図7をもとにi型層の層厚方向のバンドギャップの
変化を調べたところ、図13−bのような結果となっ
た。作製した太陽電池(SC実5)は、(SC実1)と
同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−
7)よりもさらに良好な初期光電変換効率及び耐久性を
有することが分かった。
[0203] A film was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 1 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed.
Next, the composition of the solar cell was analyzed in the same manner as in Example 1, and the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG. It became. The manufactured solar cell (SC Ex. 5) is similar to the conventional solar cell (SC Ex. 1-1) to (SC Ex.
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 7).

【0204】(比較例5)i型層のp/i界面近傍にバ
ンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域の
厚さをいろいろと変えた太陽電池をいくつか作製した。
領域の厚さ以外は実施例5と同じ条件、同じ方法を用い
て作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm以上、
30nm以下では、実施例1の太陽電池(SC実1)よ
りもさらに良好な初期光電変換効率および耐久性が得ら
れた。
(Comparative Example 5) There was a region having the maximum band gap near the p / i interface of the i-type layer, and several solar cells were manufactured with various thicknesses of the region.
Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 5. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm or more,
At 30 nm or less, even better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the solar cell of Example 1 (SC Ex. 1) were obtained.

【0205】(実施例6)i/Si界面近傍にi型層の
バンドギャップの最大値があり、その領域の厚さが15
nmである太陽電池を作製した。図13−cにi型層の
流量変化パターンを示す。i型層の流量変化パターンを
変える以外は実施例1と同じ条件、同じ方法を用いて作
製した。次に太陽電池の組成分析を実施例1と同様な方
法で行い、図7をもとにi型層の層厚方向のバンドギャ
ップの変化を調べたところ、第13−d図のような結果
となった。作製した太陽電池(SC実6)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比17)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐
久性を有することが分かった。
(Embodiment 6) The band gap of the i-type layer has a maximum value near the i / Si interface, and the thickness of the region is 15
A solar cell having a thickness of nm was produced. FIG. 13C shows a flow rate change pattern of the i-type layer. Except for changing the flow rate change pattern of the i-type layer, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 1. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 1, and the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG. 7, and the results as shown in FIG. 13-d were obtained. It became. The manufactured solar cell (SC Ex. 6) is the same as the conventional solar cell (SC ratio 1-1) to (SC ex.
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than ratio 17).

【0206】(比較例6)i型層のi/Si界面近傍に
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さをいろいろ変えた太陽電池をいくつか作製した。
領域の厚さ以外は実施例6と同じ条件、同じ方法を用い
て作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm以上、
30nm以下では実施例1の太陽電池(SC実1)より
もさらに良好な初期光電変換効率および耐久性が得られ
た。
(Comparative Example 6) There was a region having the maximum band gap near the i / Si interface of the i-type layer, and several solar cells were manufactured with various thicknesses of the region.
Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 6. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm or more,
At 30 nm or less, even better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the solar cell of Example 1 (SC Ex. 1) were obtained.

【0207】(実施例7) 第1のp型層をガス拡散法で形成し、i型層を形成する
際、C22ガスを用い、μW電力を変化させた太陽電池
を作製した。まず、O2/Heガスボンベを水素で1%
に希釈したBBr3(純度99.999%、以下「BB
3/H2ガス」と呼ぶ)ボンベに交換し、さらにCH4
ガスボンベをC22ガス(純度99.99%)ボンベに
交換した。第1のp型層を形成する際、基板温度を85
0℃にし、BBr3/H2ガスを500sccm堆積室に
導入し、内圧10Torrで、Bをn型基板に拡散させ
た。接合深さ300nmになったところで、BBr3
2ガスの導入を止め、H2ガスを5分間流し続けた。さ
らにi型層を形成する際、CH4ガスの代わりにC2
2ガスを導入し、図14−aのような流量パターンに従
って変化させた。さらに図14−bのようにμW電力
を変化させた。第1のp型層とi型層以外は実施例1と
同じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽
電池(SC実7)は、(SC実1)と同様、従来の太陽
電池(SC比1−1)〜(SC比1−7)よりもさらに
良好な初期光電変換効率及び耐久性を有することが分か
った。
Example 7 A first p-type layer was formed by a gas diffusion method, and when forming an i-type layer, a C 2 H 2 gas was used to produce a solar cell with a μW power varied. First, the O 2 / He gas cylinder is hydrogen
BBr 3 (purity 99.999%, hereinafter referred to as “BB
r 3 / H 2 called the gas ") is replaced with a cylinder, further CH 4
The gas cylinder was replaced with a C 2 H 2 gas (99.99% purity) cylinder. When forming the first p-type layer, the substrate temperature is set to 85
The temperature was adjusted to 0 ° C., BBr 3 / H 2 gas was introduced into a 500 sccm deposition chamber, and B was diffused into the n-type substrate at an internal pressure of 10 Torr. When the junction depth reaches 300 nm, BBr 3 /
Stopping the introduction of the H 2 gas was continued to flow H 2 gas for 5 minutes. To be <br/> et al, when forming the i-type layer, C 2 H instead of CH 4 gas
Two gases were introduced and changed according to a flow pattern as shown in FIG. Further , the μW power was changed as shown in FIG. 14-b. Except for the first p-type layer and the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used. The manufactured solar cell (SC Ex. 7), like (SC Ex. 1), had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7). It was found to have

【0208】(実施例8)i型層に酸素原子が含有され
ている太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施
例1で流すガスの他に、O2 /Heガスを10scc
m、堆積室401内に導入する以外は実施例1と同じ条
件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池
(SC実8)は(SC実1)と同様、従来の太陽電池
(SC比1−1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。
(Example 8) A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was manufactured. In forming the i-type layer, O 2 / He gas is supplied at 10 scc in addition to the gas flowing in the first embodiment.
m, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used, except that they were introduced into the deposition chamber 401. The manufactured solar cell (SC Ex. 8) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7), similarly to (SC Ex. 1). It was found to have.

【0209】また、i型層中の酸素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、2×1019
(個/cm2 )であることが分かった。 (実施例9)i型層に窒素原子が含有されているシリコ
ン太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施例1
で流すガスの他に、NH3 /H2 ガスを5sccm、堆
積室401内に導入する以外は実施例1と同じ条件、同
じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC実
9)は(SC実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1
−1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久特性を有することが分かった。ま
た、i型層中の窒素原子の含有量をSIMSで調べたと
ころ、ほぼ均一に含有され、3×1017(個/cm2
であることが分かった。
Further, the content of oxygen atoms in the i-type layer was determined by SI
As a result of examination by MS, it was contained almost uniformly, and 2 × 10 19
(Pieces / cm 2 ). (Example 9) A silicon solar cell having an i-type layer containing nitrogen atoms was produced. Example 1 When forming an i-type layer,
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used except that NH 3 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401 at a flow rate of 5 sccm in addition to the gas flowing in the step. The manufactured solar cell (SC Ex. 9) is the same as the conventional solar cell (SC Ex. 1) as in (SC Ex. 1).
-1) to (SC ratio 1-7) were found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability. Further, when the content of nitrogen atoms in the i-type layer was examined by SIMS, it was found to be almost uniform and to be 3 × 10 17 (pieces / cm 2 )
It turned out to be.

【0210】(実施例10)i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている太陽電池を作製した。i型層を
形成する際、実施例1で流すガスの他に、O2 /Heガ
スを5sccm、NH2 /H2 ガスを5sccm、堆積
室401内に導入する以外は実施例1と同じ条件、同じ
方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC実1
0)は(SC実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1
−1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久特性を有することが分かった。ま
た、i型層中の酸素原子と窒素原子の含有量をSIMS
で調べたところ、ほぼ均一に含有され、それぞれ、1×
1019(個/cm2 )、3×1017(個/cm2 )であ
ることが分かった。
Example 10 A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms and nitrogen atoms was manufactured. When forming the i-type layer, the same conditions as in Example 1 except that O 2 / He gas is introduced at 5 sccm, NH 2 / H 2 gas is introduced at 5 sccm, and the gas is introduced into the deposition chamber 401 in addition to the gas flowing in Example 1. The same method and the same procedure were used. The manufactured solar cell (SC Actual 1)
0) is a conventional solar cell (SC ratio 1) as in (SC actual 1).
-1) to (SC ratio 1-7) were found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability. Further, the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer were determined by SIMS.
As a result of the investigation, it was almost uniformly contained, each 1 ×
It was found to be 10 19 (pieces / cm 2 ) and 3 × 10 17 (pieces / cm 2 ).

【0211】(実施例11)i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している太陽電池を作製し
た。O2 /HeガスボンベをSiF4 ガス(純度99.
999%)ボンベに交換し、i型層を形成する際、図1
5−aの流量パターンに従って、SiH4 ガス、CH4
ガス、SiF4 ガスの流量を変化させた。実施例1と同
様な方法によってこの太陽電池(SC実11)の層厚方
向のバンドギャップの変化を求めた。それを図15−b
に示す。
(Example 11) A solar cell was manufactured in which the hydrogen content of the i-type layer was changed corresponding to the silicon content. The O 2 / He gas cylinder was filled with SiF 4 gas (purity 99.
When the i-type layer is formed by replacing the cylinder with a cylinder, FIG.
According to the flow pattern of 5-a, SiH 4 gas, CH 4
The flow rates of the gas and the SiF 4 gas were changed. The change in the band gap in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex. 11) was determined in the same manner as in Example 1. Figure 15-b
Shown in

【0212】さらに2次イオン質量分析装置を用いて水
素原子とシリコン原子の含有量の層厚方向分析を行っ
た。その結果、図15−cに示すように、水素原子の含
有量はシリコン原子の含有量に対応した層厚方向分布を
なしていることが分かった。この太陽電池(SC実1
1)の初期光電変換効率と耐久特性を求めたところ、実
施例1の太陽電池と同様、従来の太陽電池(SC比1−
1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好な初期光電変
換効率および耐久特性を有することが分かった。
Further, the content of hydrogen atoms and silicon atoms was analyzed in the thickness direction using a secondary ion mass spectrometer. As a result, as shown in FIG. 15-c, it was found that the hydrogen atom content had a distribution in the layer thickness direction corresponding to the silicon atom content. This solar cell (SC actual 1)
When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of 1) were obtained, a conventional solar cell (SC ratio 1-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 1) to (SC ratio 1-7).

【0213】(実施例12)図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の太陽電池
の半導体層を形成する際、シリコン原子含有ガス(Si
4 ガス)と炭素原子含有ガス(CH4 ガス)を堆積室
から1mの距離のところで混合させる以外は実施例1と
同じ方法、同じ手順で太陽電池(SC実12)を作製し
た。作製した太陽電池(SC実12)は(SC実1)よ
りもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有
することが分かった。
Example 12 When a semiconductor layer of the solar cell shown in FIG. 1 was formed by a manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG.
A solar cell (SC Ex. 12) was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 1, except that H 4 gas) and a carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber. It was found that the manufactured solar cell (SC Ex. 12) had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC Ex. 1).

【0214】(実施例13)i型層を形成する際、RF
電極410に正のDCバイアスを印加し、RF電力、D
Cバイアス、μW電力を図16に示すように変化させた
太陽電池を作製した。作製した太陽電池(SC実13)
は(SC実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−
1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好な初期光電変
換効率および耐久特性を有することが分かった。
Example 13 When forming an i-type layer, RF
A positive DC bias is applied to the electrode 410 and the RF power, D
A solar cell was manufactured in which the C bias and the μW power were changed as shown in FIG. The fabricated solar cell (SC Ex 13)
Is a conventional solar cell (SC ratio 1−
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 1) to (SC ratio 1-7).

【0215】(実施例14)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、図17
のトリプル型太陽電池を作製した。図17の太陽電池は
図1の太陽電池に1組のnip構造を加えたものであ
り、本発明で言う第1のp型層、n型層、i型層、第2
のp型層は、図17においてそれぞれ、第1のp型層、
第2のn型層、第2のi型層、第3のp型層に対応す
る。
Embodiment 14 FIG. 17 was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention.
Was manufactured. The solar cell of FIG. 17 is obtained by adding a set of nip structures to the solar cell of FIG. 1, and includes a first p-type layer, an n-type layer, an i-type layer,
Are respectively a first p-type layer in FIG.
It corresponds to a second n-type layer, a second i-type layer, and a third p-type layer.

【0216】基板は、キャスティング法によって製造さ
れたn型の多結晶シリコン基板を用いた。50×50m
2 の基板の片面を温度100℃のNaOH(H2 Oで
1%に希釈したもの)に5分間浸し、純水で洗浄した。
NaOHに浸された面を走査型電子顕微鏡(SEM)で
観察したところ、表面にはピラミッド構造を有する凹凸
が形成されており、基板がテクスチャー化(Textu
red)されていることが分かった。次にアセトンとイ
ソプロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、
温風乾燥させた。
The substrate used was an n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by a casting method. 50 × 50m
One surface of the m 2 substrate was immersed in NaOH (diluted to 1% with H 2 O) at a temperature of 100 ° C. for 5 minutes and washed with pure water.
When the surface immersed in NaOH was observed with a scanning electron microscope (SEM), irregularities having a pyramid structure were formed on the surface, and the substrate was textured (Textu).
red). Next, ultrasonic cleaning with acetone and isopropanol, and further cleaning with pure water,
It was dried with warm air.

【0217】実施例1と同様な手順、同様な方法で水素
プラズマ処理を施し、基板のテクスチャー面上に第1の
p型層を形成し、さらに第1のn型層、第1のi型層、
第2のp型層、第2のn型層、Si層、第2のi型層、
第3のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成する
際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH4
ス流量、CH4 ガス流量を変化させ、Si層の堆積速度
は0.15nm/secにした。
A hydrogen plasma treatment is performed in the same procedure and in the same manner as in Example 1, to form a first p-type layer on the textured surface of the substrate, and further to form a first n-type layer and a first i-type layer. layer,
A second p-type layer, a second n-type layer, a Si layer, a second i-type layer,
Third p-type layers were sequentially formed. When forming the second i-type layer, the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas were changed according to the flow rate change pattern shown in FIG. 5, and the deposition rate of the Si layer was set at 0.15 nm / sec.

【0218】次に、実施例1と同様に第2のp型層上
に、透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次
に、実施例1と同様に透明電極上に銀(Ag)からなる
層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。次に、実施例1と同様に基板の裏面にAg−Ti合
金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で
真空蒸着した。
Next, as in Example 1, a 70 nm thick ITO (In 2 O) layer was formed on the second p-type layer as a transparent electrode.
3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method. Next, as in Example 1, a 5 μm-thick current collecting electrode made of silver (Ag) was vacuum-deposited on the transparent electrode by a normal vacuum deposition method. Next, in the same manner as in Example 1, a 3 μm-thick back electrode made of an Ag—Ti alloy was vacuum-deposited on the back surface of the substrate by a normal vacuum deposition method.

【0219】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たトリプル型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実14)と呼ぶことにし、各半導体層の作製条件
を表5に記す。 (比較例14−1)図17の第2のi型層を形成する
際、図6の流量変化パターンに従って、SiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を変化させる以外は実施例14と同
様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比14−1)と呼ぶことにす
る。
The fabrication of the triple type solar cell using the microwave plasma CVD method has been completed. This solar cell will be referred to as (SC Ex. 14). Table 5 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer. (Comparative Example 14-1) A method similar to that of Example 14 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed in accordance with the flow rate change pattern in FIG. 6 when forming the second i-type layer in FIG. A triple solar cell was manufactured in the same procedure. This solar cell is referred to as (SC ratio 14-1).

【0220】(比較例14−2)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 にする以外
は実施例14と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比14−2)
と呼ぶことにする。 (比較例14−3)図17の第2のi型層を形成する
際、RF電力を0.15W/cm3 にする以外は実施例
14と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比14−3)と呼ぶこ
とにする。
(Comparative Example 14-2) When forming the second i-type layer in FIG. 17, a triple method was performed by the same method and the same procedure as in Example 14 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 14-2)
I will call it. (Comparative Example 14-3) When forming the second i-type layer of FIG. 17, a triple type solar cell was manufactured in the same manner and in the same procedure as in Example 14 except that the RF power was changed to 0.15 W / cm 3. Was prepared. This solar cell will be referred to as (SC Comp. 14-3).

【0221】(比較例14−4)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力
を0.55W/cm3 にする以外は実施例14と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比14−4)と呼ぶことにする。
[0221] (Comparative Example 14-4) when forming the second i-type layer in FIG. 17, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 14 A triple-type solar cell was produced in the same manner and in the same procedure. This solar cell is referred to as (SC ratio 14-4).

【0222】(比較例14−5)図17の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例14と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
14−5)と呼ぶことにする。 (比較例14−6)図17のSi層を形成する際、堆積
速度を3nm/secにする以外は実施例14と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比14−6)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 14-5) When forming the second i-type layer in FIG. 17, the pressure in the deposition chamber 401 was set to 0.08 Torr.
A triple solar cell was manufactured in the same manner and in the same procedure as in Example 14 except for the following. This solar cell is referred to as (SC ratio 14-5). (Comparative Example 14-6) A triple solar cell was manufactured in the same manner and in the same procedure as in Example 14 except that the deposition rate was 3 nm / sec when forming the Si layer in FIG. This solar cell is referred to as (SC ratio 14-6).

【0223】(比較例14−7)図17のSi層を形成
する際、層厚を40nmにする以外は実施例14と同様
な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。
この太陽電池を(SC比14−7)と呼ぶことにする。
作製したこれらのトリプル型太陽電池の初期光電変換効
率と耐久特性を実施例1と同様な方法で測定したとこ
ろ、(SC実14)は従来のトリプル型太陽電池(SC
比14−1)〜(SC比14−7)よりもさらに良好な
初期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
(Comparative Example 14-7) A triple solar cell was manufactured in the same manner as in Example 14, except that the thickness of the Si layer in FIG. 17 was changed to 40 nm.
This solar cell is referred to as (SC ratio 14-7).
When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of these manufactured triple solar cells were measured by the same method as in Example 1, (SC Ex. 14) showed that the conventional triple solar cell (SC
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratios 14-1) to (SC ratio 14-7).

【0224】(実施例15)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、実施例
1の太陽電池を作製し、モジュール化し、発電システム
に応用した。実施例1と同じ条件、同じ方法、同じ手順
で50×50mm2 の太陽電池(SC実1)を65個作
製した。厚さ5.0mmのアルミニウム板上にEVA
(エチレン ビニル アセテート)からなる接着材シー
トを乗せ、その上にナイロンシートを乗せ、さらにその
上に作製した太陽電池を配列し、直列化および並列化を
行った。その上にEVAの接着材シートを乗せ、さらに
その上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネート
し、モジュール化した。作製したモジュールの初期光電
変換効率を実施例1と同様な方法で測定しておいた。モ
ジュールを図18の発電システムを示す回路に接続し、
負荷には夜間点灯する外灯を使用した。システム全体は
蓄電池、及びモジュールの電力によって稼働し、モジュ
ールは最も太陽光を集光できる角度に設置した。1年経
過後の光電変換効率を測定し、光劣化率(1年後の光電
変換効率/初期光電変換効率)を求めた。このモジュー
ルを(MJ実15)と呼ぶことにする。
(Example 15) The solar cell of Example 1 was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, was modularized, and applied to a power generation system. 65 solar cells (SC Ex. 1) of 50 × 50 mm 2 were manufactured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1. EVA on 5.0mm thick aluminum plate
An adhesive sheet made of (ethylene vinyl acetate) was placed thereon, a nylon sheet was placed thereon, and the solar cells fabricated thereon were arranged, and serialization and parallelization were performed. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, and vacuum-laminated to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured in the same manner as in Example 1. Connecting the module to the circuit showing the power generation system of FIG. 18,
An external light that lights up at night was used for the load. The entire system was powered by the battery and the power of the module, and the module was installed at an angle that could best collect sunlight. After one year, the photoelectric conversion efficiency was measured, and the light deterioration rate (photoelectric conversion efficiency after one year / initial photoelectric conversion efficiency) was obtained. This module is called (MJ Actual 15).

【0225】(比較例15−1)従来の太陽電池(SC
比1−X)(X:1〜7)を比較例1〜Xと同じ条件、
同じ方法、同じ手順で65個作製し、実施例15と同様
にモジュール化した。このモジュールを(MJ比15−
X)と呼ぶことにする。実施例15と同じ条件、同じ方
法、同じ手順で初期光電変換効率と1年経過後の光電変
換効率を測定し、光劣化率を求めた。
(Comparative Example 15-1) A conventional solar cell (SC
Ratio 1-X) (X: 1 to 7) under the same conditions as Comparative Examples 1 to X,
65 pieces were produced by the same method and the same procedure, and were modularized in the same manner as in Example 15. This module (MJ ratio 15-
X). Under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 15, the initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after one year had elapsed were measured, and the light deterioration rate was obtained.

【0226】その結果、(MJ比15−X)の光劣化率
は(MJ実15)に対して次のような結果となった。 モジュール 光劣化率の比 ───────────────────────── MJ実15 1.00 MJ比15−1 0.86 MJ比15−2 0.67 MJ比15−3 0.86 MJ比15−4 0.70 MJ比15−5 0.82 MJ比15−6 0.70 MJ比15−7 0.83 以上の結果より本発明の太陽電池モジュールのほうが従
来の太陽電池モジュールよりもさらに優れた光劣化特性
を有していることが分かった。
As a result, the light degradation rate of (MJ ratio 15−X) was as follows with respect to (MJ actual 15). Module Light Degradation Ratio ───────────────────────── MJ Actual 15 1.00 MJ Ratio 15-1 0.86 MJ Ratio 15-2 0.67 MJ ratio 15-3 0.86 MJ ratio 15-4 0.70 MJ ratio 15-5 0.82 MJ ratio 15-6 0.70 MJ ratio 15-7 0.83 It was found that the solar cell module had more excellent light degradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0227】(実施例16)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、p/i
界面に第2のSi層を有する図19の太陽電池を作製し
た。実施例1と同様に、キャスティング法によって製造
された、50×50mm2のn型多結晶シリコン基板を
HFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液に
数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとイソプロ
パノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風乾
燥させた。
Embodiment 16 Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, p / i
The solar cell of FIG. 19 having the second Si layer at the interface was manufactured. In the same manner as in Example 1, a 50 × 50 mm 2 n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method is immersed in an aqueous solution of HF and HNO 3 (diluted to 10% with H 2 O) for several seconds, and purified water is used. Washed. Next, the substrate was ultrasonically washed with acetone and isopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air.

【0228】実施例1と同様な手順、同様な方法で水素
プラズマ処理を施し、基板上に第1のp型層を形成し、
さらに第1のn型層、第1のSi層、i型層、第2のS
i層、第2のp型層を順次形成した。i型層を形成する
際、図13−aのような流量変化パターンに従ってSi
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、第1のSi
層、第2のSi層の堆積速度は0.15nm/sec、
層厚は10nmにした。
Hydrogen plasma treatment was performed in the same procedure and in the same manner as in Example 1 to form a first p-type layer on the substrate.
Further, a first n-type layer, a first Si layer, an i-type layer, a second
An i layer and a second p-type layer were sequentially formed. When forming the i-type layer, Si is formed according to a flow rate change pattern as shown in FIG.
By changing the H 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate, the first Si
Layer, the deposition rate of the second Si layer is 0.15 nm / sec,
The layer thickness was 10 nm.

【0229】次に、第2のp型層上に、実施例1と同様
にして透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。
次に、実施例1と同様に透明電極上に銀(Ag)からな
る層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着
した。次に、実施例1と同様に基板の裏面にAg−Ti
合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法
で真空蒸着した。
Next, on the second p-type layer, as in the first embodiment, as a transparent electrode, ITO (In 2
O 3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method.
Next, as in Example 1, a 5 μm-thick current collecting electrode made of silver (Ag) was vacuum-deposited on the transparent electrode by a normal vacuum deposition method. Next, similarly to the first embodiment, the Ag-Ti
A 3 μm-thick back electrode made of an alloy was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method.

【0230】この太陽電池を(SC実16)と呼ぶこと
にし、各半導体層の作製条件を表6に記す。作製した太
陽電池の初期光電変換効率と耐久特性を実施例1と同様
な方法で測定したところ、(SC実16)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久特性を有することが分かった。
This solar cell is referred to as (SC Ex. 16). Table 6 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the manufactured solar cell were measured in the same manner as in Example 1, (SC Ex 16) was the same as (SC Ex 1), and a conventional solar cell (SC ratio 1-1) was obtained. ~ (SC
It was found that it had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratio 1-7).

【0231】以上のように、本発明の光起電力素子の効
果は、素子構成、素子材料、素子の作製条件に無関係に
発揮されることが実証された。 (実施例17) 本実施例では、i型層にBとP原子を含有させた光起電
力素子を作製した。まず、キャスィング法によって作
製したn型の多結晶シリコン基板を用いて図1−aの太
陽電池を作製した。
As described above, it has been demonstrated that the effects of the photovoltaic device of the present invention can be exhibited irrespective of the device configuration, device material, and device manufacturing conditions. (Example 17) In this example, a photovoltaic element in which B- and P-atoms were contained in the i-type layer was manufactured. First, to prepare the solar cell of FIG. 1-a using an n-type polycrystalline silicon substrate fabricated by Cass pos- sesses method.

【0232】50×50m2、厚さ500μmの基板を
HFとHNO3(H2Oで10%に希釈した)水溶液に数
秒間浸し、純水で洗浄した。次に、アセトンとソプロ
パノールで超音波洗浄し、さら純水で洗浄し、温風乾
燥させた。次に、図4に示す原料ガス供給装置2000
と堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた製
造装置により、基板上に半導体層を作製した。以下にそ
の作製手順を記す。
A substrate having a size of 50 × 50 m 2 and a thickness of 500 μm was immersed in an aqueous solution of HF and HNO 3 (diluted to 10% with H 2 O) for several seconds and washed with pure water. Next, ultrasonic cleaning with acetone and Lee Sopuro <br/> propanol, washed with pure water to further, dried hot air. Next, a source gas supply device 2000 shown in FIG.
And a deposition apparatus 400, a semiconductor layer was formed on the substrate by a manufacturing apparatus using a glow discharge decomposition method. The manufacturing procedure is described below.

【0233】図中の2041〜2047のガスボンベに
は、実施例1と同様の原料ガスが密封されている。実施
例1と同様にして成膜の準備が完了した後、基板に水素
プラズマ処理を施し、続いて基板404上に、第1のp
型層、n型層、Si層、i型層、第2のp型層を形成し
た。
In the gas cylinders 2041 to 2047 in the figure, the same source gas as in the first embodiment is sealed. After the preparation for film formation is completed in the same manner as in Example 1, the substrate is subjected to hydrogen plasma treatment, and then the first p
A mold layer, an n-type layer, a Si layer, an i-type layer, and a second p-type layer were formed.

【0234】まず、水素プラズマ処理を施すには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内
に導入し、H2 ガス流量が500sccmになるように
マスフローコントローラー2013で調節した。堆積室
内の圧力が2.0Torrになるように真空計402を
見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の
温度が550℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したところでシャッター415が閉
じられていることを確認し、マイクロ波(μW)電源を
0.20W/cm3 に設定し、μW電力を導入し、グロ
ー放電を生起させ、シャッター415を開け、基板の水
素プラズマ処理を開始した。10分間経過したところで
シャッターを閉じ、μW電源を切り、グロー放電を止
め、水素プラズマ処理を終えた。5分間、堆積室401
内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉
じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気した。
First, to perform the hydrogen plasma treatment, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 500 sccm. The conductance valve is adjusted while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and the heater 405 is set so that the temperature of the substrate 404 becomes 550 ° C. Is closed, a microwave (μW) power supply is set to 0.20 W / cm 3 , a μW power is introduced, a glow discharge is generated, a shutter 415 is opened, and hydrogen plasma treatment of the substrate is performed. Started. After 10 minutes, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the hydrogen plasma treatment was completed. Deposition chamber 401 for 5 minutes
After the H 2 gas was continuously flowed into the inside, the valve 2003 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0235】次に、第1のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401室
に導入し、H2ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるように真空計402を見
ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温
度が350℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したところでさらにバルブ200
1、2005を徐々に開いて、SiH4ガス、B26
2ガスを堆積室401内に流入させた。この時、Si
4ガス流量が5sccm、H2ガス流量が100scc
m、B26/H2ガス流量が500sccmとなるよう
に各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積室
401内の圧力2.0Torrとなるように真空計4
02を見ながらコンダクタンスバルブ407の開口を調
整した。シャッター415が閉じられていることを確認
し、RF電源を0.20W/cm3に設定し、RF電力
を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター415を
開け、基板上に第1のp型層の形成を開始した。層厚1
00nmの第1のp型層を作製したところでシャッター
を閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、第1のp
型層の形成を終えた。バルブ2001、2005を閉じ
て、堆積室401内へのSiH4ガス、B26/H2ガス
の流入を止め、堆積室401内へH2ガスを5分間流し
続けた、バルブ2003を閉じ、堆積室401内
ガス配管内を真空排気した。
Next, to form the first p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller was adjusted so that the H 2 gas flow rate became 50 sccm. Adjusted in 2013. Pressure in the deposition chamber was adjusted with conductance valve while watching the vacuum gauge 402 to be 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 350 ° C., further where the substrate temperature became stable Valve 200
1, 2005, gradually open, SiH 4 gas, B 2 H 6 /
H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401. At this time, Si
H 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccc
m and each of the mass flow controllers were adjusted so that the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas was 500 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 vacuum gauge 4 so as to 2.0Torr
02, the opening of the conductance valve 407 was adjusted. Confirm that the shutter 415 is closed, set the RF power supply to 0.20 W / cm 3 , introduce RF power, cause glow discharge, open the shutter 415, and place the first p-type on the substrate. The formation of the layer was started. Layer thickness 1
Close the shutter was to prepare a first p-type layer of nm, turn off the RF power to stop the glow discharge, a first p
The formation of the mold layer was completed. By closing the valve 2001,2005, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, B 2 H 6 / H 2 gas and stopper influx, after continued to flow compost 5 minutes H 2 gas into the product chamber 401, the valve close 2003 was evacuated deposition chamber beauty gas pipe 401.

【0236】n型層を形成するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるようにコンダクタンスバルブで調整し、基板4
04の温度が350℃になるように加熱ヒーター405
を設定した。基板温度が安定したところで、さらにバル
ブ2001、2004を徐々に開いてSiH4ガス、P
3/H2ガスを堆積室401内に流入させた。この時、
SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が100s
ccm、PH3/H2ガス流量が200sccmとなるよ
うに各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積
室401内の圧力は、1.0Torrとなるようにコン
ダクタンスバルブ407の開口を調整した。RF電源の
電力を0.01W/cm 3 に設定し、RF電極410に
RF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター
を開け、第1のp型層上にn型層の作製を開始し、層厚
30nmのn型層を作製したところでシャッターを閉
じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、n型層の形
成を終えた。バルブ2001、2004を閉じて、堆積
室401内へのSiH4ガス、PH3/H2ガスの流入を
め、堆積室401内へH2ガスを5分間流し続けた
、流出バルブ2003を閉じ、堆積室401内びガ
ス配管内を真空排気した。
To form the n-type layer, the auxiliary valve 40
8. Open the valve 2003 gradually, introduce H 2 gas into the deposition chamber 401 through the gas introduction pipe 411, set the mass flow controller 2013 so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm, and set the pressure in the deposition chamber to 1 0.0Torr
r with the conductance valve so that the substrate 4
Heater 405 so that the temperature of 04 becomes 350 ° C.
It was set. When the substrate temperature was stabilized, the valves 2001 and 2004 were gradually opened to open SiH 4 gas and P
H 3 / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time,
SiH 4 gas flow rate 2 sccm, H 2 gas flow rate 100 s
Each of the mass flow controllers was adjusted so that the flow rate of ccm and PH 3 / H 2 gas became 200 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 became 1.0 Torr. The power of the RF power source is set to 0.01 W / cm 3 , RF power is introduced to the RF electrode 410, a glow discharge is generated, a shutter is opened, and formation of an n-type layer on the first p-type layer is started. and closes the shutter was to prepare a n-type layer having a thickness of 30 nm, turn off the RF power, stop the glow discharge to complete the formation of the n-type layer. By closing the valve 2001,2004, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, PH 3 / H 2 gas flow into the <br/> and stopper of continued flow compost H 2 gas for 5 minutes into a product chamber 401
After closing the outflow valves 2003, it was evacuated deposition chamber beauty gas pipe 401.

【0237】Si層を形成するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2ガスを導入管411を通じて堆積室
401内に導入し、H2ガス流量が50sccmになる
ようにマスフローコントローラー2013を設定し、堆
積室内の圧力が1.5Torrになるようにコンダクタ
ンスバルブで調整し、基板404の温度が270℃にな
るように加熱ヒーター405を設定した。基板温度が安
定したところで、さらにバルブ2001を徐々に開い
て、SiH4ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が10
0sccmとなるように各々のマスフローコントローラ
ーで調整した。堆積室401内の圧力は1.5Torr
となるようにコンダクタンスバルブ407の開口を調整
した。RF電源の電力を0.01W/cm3に設定し、
RF電極410にRF電力を導入し、グロー放電を生起
させ、シャッターを開け、n型層上にSi層の作製を開
、堆積速度0.15nm/sec、層厚10nmの
Si層を作製したところでシャッターを閉じ、RF電源
を切って、グロー放電を止め、Si層の形成を終えた。
バルブ2001を閉じて、堆積室401内へのSiH4
ガスの流量を止め、堆積室401内へH2ガスを5分間
流し続けた、流出バルブ2003を閉じ、堆積室40
1内びガス配管内を真空排気した。
To form the Si layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the introduction pipe 411, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Then, the pressure in the deposition chamber was adjusted with a conductance valve so as to be 1.5 Torr, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 was 270 ° C. When the substrate temperature was stabilized, the valve 2001 was further opened gradually, and SiH 4 gas was introduced into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 2 sccm, and the flow rate of the H 2 gas was 10 sccm.
Each mass flow controller was adjusted to be 0 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 1.5 Torr
The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that Set the power of the RF power supply to 0.01 W / cm 3 ,
RF power was introduced into the RF electrode 410 to generate glow discharge, the shutter was opened, and the formation of a Si layer on the n-type layer was started, and a Si layer having a deposition rate of 0.15 nm / sec and a layer thickness of 10 nm was formed. close the shutter was, turn off the RF power, stop the glow discharge to complete the formation of the Si layer.
When the valve 2001 is closed, the SiH 4
And stopper the flow rate of the gas, after continued to flow <br/> 5 minutes compost H 2 gas into the product chamber 401, closing the outflow valves 2003, the deposition chamber 40
It was evacuated beauty gas pipe 1.

【0238】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内に導入
し、H2ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室の圧力
は0.01Torrになるようにコンダクタンスバルブ
で調整し、基板404の温度が350℃になるように加
熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定したところ
でさらにバルブ2001、2002、2004、200
5を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4ガス、PH3
2ガス、B26/H2ガスを堆積室401内に流入させ
た。この時、SiH4ガス流量が100sccm、CH4
ス流量30sccm、H2ガス流量が300scc
m、PH3/H2ガス流量2sccm、B26/H2
ス流量5sccmとなるように各々のマスフローコン
トローラーで調整した。堆積室401内の圧力は0.0
1Torrとなるようにコンダクタンスバルブ407の
開口を調整した。次にRF電源403の電力を0.4
0W/cm3に設定し、RF電極403に印加した。そ
の後、不図示のμW電源の電力を0.20W/cm3
設定し誘電体窓413を通して堆積室401内にμW
電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッターを開
け、Si層上にi型層の作製を開始した。マスフローコ
ントローラーに接続させたコンピューターを用い、図5
に示した流量変化パターンに従ってSiH4ガス、CH4
ガスの流量を変化させ、層厚300nmのi型層を作製
したところでシャッターを閉じ、μW電源を切ってグロ
ー放電を止め、RF電源403を切り、i型層の作製を
終えた。バルブ2001、2002、2004、200
5を閉じて、堆積室401内へのSiH4ガス、CH4
ス、PH3/H2ガス、B26/H2ガスの流入を止め、
積室401内へH2ガスを5分間流し続けた、バル
ブ2003を閉じ、堆積室401内及びガス配管内を真
空排気した。
Next, to manufacture an i-type layer, the valve 20
03 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 300 sccm. The pressure in the deposition chamber is adjusted by the conductance valve to be 0.01 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature is 350 ° C. of the substrate 404, further valves <br/> substrate temperature was stabilized 2001 , 2002, 2004, 200
5 is gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, PH 3 /
H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas were flowed into the deposition chamber 401. At this time, SiH 4 gas flow rate of 100 sccm, CH 4
300scc gas flow rate is 30sccm, H 2 gas flow rate
m, PH 3 / H 2 gas flow rate was adjusted to 2 sccm and B 2 H 6 / H 2 gas flow rate was adjusted to 5 sccm by each mass flow controller. The pressure in the deposition chamber 401 is 0.0
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to 1 Torr. Next , the power of the RF power supply 403 is set to 0.4
The power was set to 0 W / cm 3 and applied to the RF electrode 403. Thereafter, the power of a not-shown μW power supply is set to 0.20 W / cm 3 , and the power of μW is introduced into the deposition chamber 401 through the dielectric window 413.
Electric power was introduced to generate glow discharge, the shutter was opened, and the formation of an i-type layer on the Si layer was started. Using a computer connected to a mass flow controller,
SiH 4 gas, CH 4 according flow change pattern shown in
When the flow rate of the gas was changed and an i-type layer having a thickness of 300 nm was formed, the shutter was closed, the μW power supply was turned off to stop glow discharge, the RF power supply 403 was turned off, and the preparation of the i-type layer was completed. Valves 2001, 2002, 2004, 200
5 to close, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, CH 4 gas, PH 3 / H 2 gas, B 2 H 6 / H 2 and stopper the inflow of gas,
After continuously introduced compost 5 minutes H 2 gas into the product chamber 401, closing the valve 2003, the deposition chamber and the gas pipe 401 was evacuated.

【0239】次に、第2のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内
に導入し、H2ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるようにコンダクタンスバ
ルブで調整し、基板404の温度が200℃になるよう
に加熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定した
ころでさらにバルブ2001、2002、2005を徐
々に開いて、SiH4ガス、CH4ガス、B26/H2
スを堆積室401内に流入させた。この時、SiH4
ス流量が1sccm、CH4ガス流量が0.5scc
m、H2ガス流量が100sccm、B26/H2ガス流
量が100sccmとなるように各々のマスフローコン
トローラーで調整した。堆積室401内の圧力2.0
Torrとなるようにコンダクタンスバルブ407の開
口を調整した。RF電源を0.20W/cm3に設定
し、RF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッ
ター415を開け、i型層上に第2のp型層の形成を開
始した。層厚10nmの第2のp型層を作製したところ
でシャッターを閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止
め、第2のp型層の形成を終えた。バルブ2001
0022005を閉じて、堆積室401内へのSiH
4ガス、CH4ガス26/H2ガスの流入を止め、堆
積室401内へH2ガスを5分間流し続けた、バルブ
2003を閉じ、堆積室401内びガス配管内を真空
排気し、補助バルブ408を閉じ、リークバルブ409
を開けて、堆積室401をリークした。
Next, in order to form a second p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller was adjusted so that the H 2 gas flow rate became 50 sccm. Adjusted in 2013. A pressure in the deposition chamber was adjusted with conductance valve to be 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 200 ° C., the substrate temperature was stabilized
At this time , the valves 2001, 2002, and 2005 were gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, and B 2 H 6 / H 2 gas flowed into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 1 sccm, and the flow rate of the CH 4 gas is 0.5 scc.
m, H 2 gas flow rate is 100sccm, B 2 H 6 / H 2 gas flow rate were adjusted in each mass flow controllers such that the 100 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 2.0
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to be Torr. The RF power was set to 0.20 W / cm 3 , RF power was introduced, glow discharge was generated, the shutter 415 was opened, and the formation of the second p-type layer on the i-type layer was started. When the second p-type layer having a thickness of 10 nm was formed, the shutter was closed, the RF power was turned off, glow discharge was stopped, and the formation of the second p-type layer was completed. Valves 2001 and 2
002 , 2005 is closed and SiH into the deposition chamber 401 is closed.
4 gas, CH 4 gas, B 2 H 6 / H 2 gas and stopper influx, after continued to flow compost <br/> H 2 gas for 5 minutes into a product chamber 401, closing the valve 2003, the deposition chamber 401 the inner beauty gas pipe were evacuated, closed auxiliary valve 408, the leak valve 409
Was opened, and the deposition chamber 401 was leaked.

【0240】次に、第2のp型層上に、透明電極とし
て、層厚70nmのITO(In2 2 +SnO2 )を
通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次に透明電極上に銀
(Ag)からなる層厚5μm集電電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。次に基板の裏面にAg−Ti合金か
らなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で真空
蒸着した。
Next, a transparent electrode was formed on the second p-type layer.
And a 70 nm thick ITO (In)TwoO Two+ SnOTwo)
Vacuum deposition was performed by a normal vacuum deposition method. Next, silver on the transparent electrode
5 μm thick collector electrode made of (Ag) is deposited by ordinary vacuum deposition
Vacuum deposited by the method. Next, on the back surface of the substrate,
The back electrode with a thickness of 3 μm consisting of
Evaporated.

【0241】以上でこの太陽電池の作製を終えた。この
太陽電池を(SC実17)と呼ぶことにし、第1のp型
層,n型層,Si層、i型層,第2のp型層の作製条件
を表7に示す。 (比較例17−1)i型層を形成する際に、SiH4
ス流量及びCH4 ガス流量を、図6に示す流量パターン
に従って各々のマスフローコントローラーで調整した以
外は、実施例17と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作
製した。この太陽電池を(SC比17−1)と呼ぶこと
にする。
Thus, the production of this solar cell was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 17). Table 7 shows conditions for forming the first p-type layer, the n-type layer, the Si layer, the i-type layer, and the second p-type layer. (Comparative Example 17-1) The same conditions as in Example 17 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate patterns shown in FIG. 6 when forming the i-type layer. A solar cell was manufactured in the same procedure. This solar cell is referred to as (SC ratio 17-1).

【0242】(比較例17−2)i型層を形成する際
に、PH3/H2ガスを流さない以外は実施例17と同様
な方法、手順で基板上に太陽電池を作製した。この太陽
電池を(SC比17−2)と呼ぶことにする。 (比較例17−3)i型層を形成する際に、B26/H
2ガスを流さない以外は実施例17と同様な方法、手順
で基板上に太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC
比17−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 17-2) A solar cell was fabricated on a substrate in the same manner and in the same manner as in Example 17, except that no PH 3 / H 2 gas was supplied when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 17-2). (Comparative Example 17-3) When forming an i-type layer, B 2 H 6 / H
A solar cell was fabricated on a substrate by the same method and procedure as in Example 17 except that no two gases were passed. This solar cell (SC
Ratio 17-3).

【0243】(比較例17−4)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 にする以外は、実施例
17と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この
太陽電池を(SC比17−4)と呼ぶことにする。 (比較例17−5)i型層を形成する際に、RF電力を
0.15W/cm3 にする以外は、実施例17と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比17−5)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 17-4) A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 17, except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3 when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 17-4). (Comparative Example 17-5) A solar cell was fabricated under the same conditions and in the same procedure as in Example 17 except that the RF power was changed to 0.15 W / cm 3 when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 17-5).

【0244】(比較例17−6)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力を0.55
W/cm3 にする以外は、実施例17と同じ条件、同じ
手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比1
7−6)と呼ぶことにする。 (比較例17−7)i型層を形成する際に、堆積室内の
圧力を0.08Torrにする以外は、実施例17と同
じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比17−7)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 17-6) When forming an i-type layer, μW power was 0.5 W / cm 3 and RF power was 0.55.
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 17 except that the value was changed to W / cm 3 . This solar cell (SC ratio 1
7-6). (Comparative Example 17-7) A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 17 except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.08 Torr when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 17-7).

【0245】(比較例17−8)Si層を形成する際
に、堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例1
7と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比17−8)と呼ぶことにする。 (比較例17−9)Si層を形成する際に、層厚を40
nmにする以外は、実施例17と同じ条件、同じ手順で
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比17−
9)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 17-8) Example 1 was repeated except that the deposition rate was 3 nm / sec when forming the Si layer.
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in 7. This solar cell will be referred to as (SC ratio 17-8). (Comparative Example 17-9) When forming the Si layer, the layer thickness was set to 40.
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 17, except for changing the thickness to nm. This solar cell (SC ratio 17-
9).

【0246】作製した太陽電池(SC実17)および
(SC比17−1)〜(SC比17−9)の初期光変換
効率(光起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を実
施例1と同様にして行った。測定の結果、(SC実1
7)の太陽電池に対して、(SC比17−1)〜(SC
比17−9)の初期光電変換効率以下のようになった。
The measurement of the initial light conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of the manufactured solar cells (SC Ex. 17) and (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. 17-9) were carried out in Examples. Performed in the same manner as 1. As a result of the measurement, (SC actual 1
For the solar cell of 7), (SC ratio 17-1) to (SC
The initial photoelectric conversion efficiency at the ratio of 17-9) was as follows.

【0247】 (SC比17−1) 0.82倍 (SC比17−2) 0.81倍 (SC比17−3) 0.80倍 (SC比17−4) 0.65倍 (SC比17−5) 0.81倍 (SC比17−6) 0.63倍 (SC比17−7) 0.68倍 (SC比17−8) 0.70倍 (SC比17−9) 0.83倍 実施例1と同様にして耐久特性を測定した。測定の結
果、(SC実17)の太陽電池に対して、(SC比17
−1)〜(SC比17−9)の耐久特性は以下のように
なった。
(SC ratio 17-1) 0.82 times (SC ratio 17-2) 0.81 times (SC ratio 17-3) 0.80 times (SC ratio 17-4) 0.65 times (SC ratio) 17-5) 0.81 times (SC ratio 17-6) 0.63 times (SC ratio 17-7) 0.68 times (SC ratio 17-8) 0.70 times (SC ratio 17-9) 83 times The durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the (SC ratio 17)
The durability characteristics of (-1) to (SC ratio 17-9) were as follows.

【0248】 (SC比17−1) 0.82倍 (SC比17−2) 0.80倍 (SC比17−3) 0.80倍 (SC比17−4) 0.67倍 (SC比17−5) 0.83倍 (SC比17−6) 0.65倍 (SC比17−7) 0.76倍 (SC比17−8) 0.73倍 (SC比17−9) 0.85倍 次に、実施例1と同様にしてi型層のバンドギャップと
C/Si組成の関係を調べたところ図7と同じ結果とな
った。
(SC ratio 17-1) 0.82 times (SC ratio 17-2) 0.80 times (SC ratio 17-3) 0.80 times (SC ratio 17-4) 0.67 times (SC ratio) 17-5) 0.83 times (SC ratio 17-6) 0.65 times (SC ratio 17-7) 0.76 times (SC ratio 17-8) 0.73 times (SC ratio 17-9) Next, the relationship between the band gap of the i-type layer and the C / Si composition was examined in the same manner as in Example 1. The result was the same as that in FIG.

【0249】また、作製した太陽電池(SC実17)、
(SC比17−1)〜(SC比17−9)のi型層にお
けるSi原子とC原子の層厚方向の組成分析を、前記組
成分析と同様な方法で行い、Si原子と炭素原子の組成
比からi型層の層厚方向のバンドギャップを求めたとこ
ろ図8と同様な傾向を示し、(SC実17)、(SC比
17−2)〜(SC比17−9)の太陽電池では、バン
ドギャップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp
/i界面方向に片寄っており、(SC比17−1)の太
陽電池では、バンドギャップの極小値の位置がi型層の
中央の位置よりSi/i界面方向に片寄っていることが
分かった。
The fabricated solar cell (SC Ex. 17)
The composition analysis in the thickness direction of Si atoms and C atoms in the i-type layer of (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-9) is performed in the same manner as in the composition analysis described above, and the Si atom and carbon atom are analyzed. When the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was determined from the composition ratio, the same tendency as in FIG. 8 was obtained, and the solar cells of (SC Ex. 17), (SC Comp. 17-2) to (SC Comp. 17-9) In this case, the position of the minimum value of the band gap is p
/ I is deviated in the interface direction, and in the solar cell of (SC ratio 17-1), the position of the minimum value of the band gap is deviated in the Si / i interface direction from the center position of the i-type layer. .

【0250】以上、(SC実17)、(SC比17−
1)〜(SC比17−9)の層厚方向に対するバンドギ
ャップの変化は、堆積室内に流入される、Siを含む原
料ガス(この場合にはSiH4 ガス)とCを含む原料ガ
ス(この場合にはCH4 ガス)の流量比に依存すること
が確認された。次に(SC実17)、(SC比17−
1)〜(SC比17−9)のi型層におけるP原子とB
原子の層厚方向の組成分析を2次イオン質量分析装置
(CAMECA製IMS−3F)で行った。測定の結
果、P原子、B原子は層厚方向に対して均一に分布して
おり、組成比は以下のようになった。
As described above, (SC actual 17), (SC ratio 17−
The changes in the band gap in the layer thickness direction of 1) to (SC ratio 17-9) are caused by the source gas containing Si (in this case, SiH 4 gas) and the source gas containing C (in this case, flowing into the deposition chamber). In this case, it was confirmed that it depends on the flow ratio of CH 4 gas). Next, (SC actual 17), (SC ratio 17−
1) to (SC ratio 17-9) P atom and B in i-type layer
The composition analysis of atoms in the layer thickness direction was performed using a secondary ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA). As a result of the measurement, P atoms and B atoms were uniformly distributed in the layer thickness direction, and the composition ratio was as follows.

【0251】 P/(Si+C) B/(Si+C) (SC実17) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−1) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−2) N.D. 〜10ppm (SC比17−3) 〜3ppm N.D. (SC比17−4) 〜4ppm 〜18ppm (SC比17−5) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−6) 〜4ppm 〜15ppm (SC比17−7) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−8) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−9) 〜3ppm 〜10ppm N.D. 検出限界以下 (比較例17−10)i型層を形成する際に導入するμ
W電力とRF電力をいろいろと変え、他の条件は実施例
17と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。μW電
力と堆積速度は図9と同様な関係となり、堆積速度はR
F電力に依存せず、μW電力が0.32W/cm3 以上
では一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスと
CH4ガスが100%分解されていることが分かった。
AM1.5(100mW/cm 2 )光を照射したときの
太陽電池の初期光電変換効率を測定したところ、図10
と同様な傾向を示す結果となった。即ち、μW電力がS
iH4 ガスおよびCH4ガスを100%分解するμW電
力(0.32W/cm3 )以下で、かつRF電力がμW
電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上する
ことが分かった。
P / (Si + C) B / (Si + C) (SC Ex. 17) 33 ppm to 10 ppm (SC ratio 17-1) 33 ppm to 10 ppm (SC ratio 17-2) D. -10 ppm (SC ratio 17-3) -3 ppm D. (SC ratio 17-4) 44 ppm to 18 ppm (SC ratio 17-5) 33 ppm to 10 ppm (SC ratio 17-6) 44 ppm to 15 ppm (SC ratio 17-7) 33 ppm to 10 ppm (SC ratio 17-8) ) -3 ppm -10 ppm (SC ratio 17-9) -3 ppm -10 ppm D. Below the detection limit (Comparative Example 17-10) μ introduced when forming an i-type layer
W power and RF power are variously changed, and other conditions are examples.
In the same manner as in 17, some solar cells were produced. μW electricity
The force and the deposition rate have the same relationship as in FIG.
ΜW power is 0.32 W / cm, independent of F powerThreethat's all
In this case, the electric power is constantFourWith gas
CHFourIt was found that the gas was 100% decomposed.
AM1.5 (100 mW / cm Two) When light is irradiated
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell was measured, FIG.
The result showed the same tendency as. That is, the μW power is S
iHFourGas and CHFourΜW electricity to decompose 100% of gas
Force (0.32W / cmThree) And RF power is μW
Greater initial photoelectric conversion efficiency when power is higher
I understood that.

【0252】(比較例17−11)実施例17でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス50sccm、CH4 ガス10sccmに変
更し、H2 ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろ
いろと変えて太陽電池を幾つか作製した。他の条件は実
施例17と同じにした。堆積速度とμW電力、RF電力
の関係を調べたところ、比較例17−10と同様に堆積
速度はRF電力に依存せず、μW電力が0.18W/c
3 以上では一定で、このμW電力で、原料ガスである
SiH4 ガスおよびCH4 ガスが100%分解されてい
ることが分かった。AM1.5光を照射したときの太陽
電池の初期光電変換効率を測定したところ、図10と同
様な傾向を示す結果となった。すなわち、μW電力がS
iH4 ガスおよびCH4 ガスを1001%分解するμW
電力(0.18W/cm3 )以下で、かつRF電力がμ
W電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上し
ていることが分かった。
(Comparative Example 17-11) When forming the i-type layer in Example 17, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was set to S.
Some solar cells were fabricated by changing the iH 4 gas to 50 sccm and the CH 4 gas to 10 sccm, not introducing the H 2 gas, and varying the μW power and the RF power. Other conditions were the same as in Example 17. When the relationship between the deposition rate, the μW power, and the RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power and the μW power was 0.18 W / c as in Comparative Example 17-10.
It was found that the SiH 4 gas and the CH 4 gas, which are the source gases, were decomposed 100% with this μW power at a constant value of m 3 or more. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as FIG. That is, the μW power is S
μW for decomposing 100% of iH 4 gas and CH 4 gas
Power (0.18 W / cm 3 ) or less and RF power is μ
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was larger than the W power.

【0253】(比較例17−12)実施例17でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス200sccm、CH4 ガス50sccm、
2 ガス500sccmに変更し、さらに基板温度が3
00℃になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW
電力とRF電力をいろいろ変えて太陽電池を幾つか作製
した。他の条件は実施例17と同じにした。
(Comparative Example 17-12) When forming the i-type layer in Example 17, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was set to S.
iH 4 gas 200 sccm, CH 4 gas 50 sccm,
H 2 gas was changed to 500 sccm and the substrate temperature was 3
Change the heater setting so that the temperature becomes
Several solar cells were fabricated with various power and RF powers. Other conditions were the same as in Example 17.

【0254】堆積速度とμW電力、RF電力との関係を
調べたところ、比較例17−10と同様に堆積速度はR
F電力には依存せず、μW電力が0.65W/cm3
上で一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスお
びCH4 ガスが100%分解されていることが分かっ
た。AM1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電
変換効率を測定したところ、図10と同様な傾向を示す
結果となった。すなわち、μW電力がSiH4 ガスを1
00%分解するμW電力(0.65W/cm3 )以下
で、かつRF電力がμW電力より大きいとき初期光電変
換効率は大幅に向上していることが分かった。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and RF power was examined, the deposition rate was R
The μW power was constant at 0.65 W / cm 3 or more without depending on the F power, and it was found that the SiH 4 gas and CH 4 gas as the raw material gas were decomposed by 100% with this power. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as FIG. In other words, the μW power changes the SiH 4 gas to 1
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly improved when the power was not more than the μW power (0.65 W / cm 3 ) at which the power was decomposed by 00% and the RF power was larger than the μW power.

【0255】(比較例17−13)実施例17でi型層
を形成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから20
0mTorrまでいろいろ変え、他の条件は実施例17
と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5
光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定
したことろ、図11のような結果となり、圧力が50m
Torr以上では大幅に初期光電変換効率が減少してい
ることが分かった。
(Comparative Examples 17-13) In forming the i-type layer in Example 17, the pressure in the deposition chamber was increased from 3 mTorr to 20 m / s.
Various conditions were changed up to 0 mTorr, and other conditions were the same as in Example 17.
Some solar cells were produced in the same manner as described above. AM1.5
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating light was measured, the result was as shown in FIG.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced at Torr or higher.

【0256】(比較例17−14)実施例17でSi層
を形成する際、SiH4 ガス流量、RF電力を変えるこ
とによって、堆積速度をいろいろ変え、他の条件は実施
例17と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM
1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率
を測定したことろ、Si層の堆積速度が2nm/sec
以上では大幅に初期光電変換効率が減少していることが
わかった。
(Comparative Examples 17-14) In forming the Si layer in Example 17, the deposition rate was changed variously by changing the flow rate of the SiH 4 gas and the RF power, and the other conditions were the same as in Example 17. Some solar cells were produced. AM
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating 1.5 light was measured, the deposition rate of the Si layer was 2 nm / sec.
From the above, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced.

【0257】(比較例17−15)実施例17でSi層
を形成する際、層厚をいろいろ変え、他の条件は実施例
17と同じにして、太陽電池幾つか作製した。AM1.
5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測
定したところ、層厚が30nm以上では大幅に初期光電
変換効率が減少していることが分かった。
(Comparative Examples 17 to 15) When forming the Si layer in Example 17, several solar cells were produced by changing the layer thickness variously and using the other conditions as in Example 17. AM1.
Measurement of the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when five light beams were irradiated showed that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced when the layer thickness was 30 nm or more.

【0258】以上、(比較例17−1)〜(比較例17
−15)に見られるように本発明の太陽電池(SC実1
7)が、従来の太陽電池(SC比17−1)〜(SC比
17−9)よりもさらに優れた特性を有することが実証
された。 (実施例18)実施例17においてバンドギャップ(E
g)の極小値の層厚方向に対する位置、極小値の大き
さ、およびパターンを変えて太陽電池を幾つか作製し、
その初期光電変換効率および耐久特性を実施例17と同
様な方法で調べた。このときi型層のSiH4 ガス流量
とCH4 ガス流量の変化パターン以外は実施例17と同
じにし、図12に示すバンドギャップを有す太陽電池を
作製した。
As described above, (Comparative Example 17-1) to (Comparative Example 17)
-15), the solar cell of the present invention (SC Ex. 1)
7) was demonstrated to have more excellent characteristics than conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-9). (Embodiment 18) The band gap (E
g) producing several solar cells by changing the position of the minimum value in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern,
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were examined in the same manner as in Example 17. At this time, a solar cell having a band gap shown in FIG. 12 was produced in the same manner as in Example 17, except for the change pattern of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate of the i-type layer.

【0259】作製したこれらの太陽電池の初期光電変換
効率および耐久特性を調べた結果を表8に示す(表の値
はSC実(18−1)を基準とした)。これらの結果か
ら分かるように、バンドギャップの極小値の大きさ、変
化パターンによらず、i型層のバンドギャップが層厚方
向になめらかに変化し、バンドギャップの極小値の位置
がi型層の中央の位置よりp/i界面方向に片寄ってい
る本発明の太陽電池のほうが優れていることがわかっ
た。
Table 8 shows the results obtained by examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these manufactured solar cells (the values in the table are based on SC Example (18-1)). As can be seen from these results, the band gap of the i-type layer smoothly changes in the layer thickness direction regardless of the size and the change pattern of the minimum value of the band gap, and the position of the minimum value of the band gap is changed to the i-type layer. It has been found that the solar cell of the present invention, which is deviated in the p / i interface direction from the center position of the above, is superior.

【0260】(実施例19)実施例17において、i型
層の価電子制御剤の濃度及び種類を変えた太陽電池を作
製し、その初期光電変換特性及び耐久性を実施例1と同
様な方法で調べた。この時i型層の価電子制御剤の濃度
及び種類を変えた以外は実施例17と同じにした。
(Example 19) A solar cell was produced in the same manner as in Example 17 except that the concentration and type of the valence electron controlling agent in the i-type layer were changed, and the initial photoelectric conversion characteristics and durability were the same as in Example 1. I checked in. At this time, it was the same as Example 17 except that the concentration and type of the valence electron controlling agent in the i-type layer were changed.

【0261】(実施例19−1)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガス(B26/H2ガス)流量を
1/5倍にし、トータルのH2流量は実施例17と同じ
とした太陽電池(SC実19−1)を作製したところ、
(SC実19−1)は(SC実17)と同様、従来の太
陽電池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりも
さらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有する
ことが分かった。
(Example 19-1) The flow rate of the gas (B 2 H 6 / H 2 gas) of the valence electron controlling agent serving as the acceptor of the i-type layer was reduced to 1/5, and the total H 2 flow rate was changed to that of Example 17. When a solar cell (SC Ex 19-1) having the same structure as that described above was manufactured,
Like (SC Ex. 17), (SC Ex. 19-1) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. 17-9). I understood.

【0262】(実施例19−2)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガス(B26/H2ガス)流量を
5倍にし、トータルのH2流量は実施例17と同じとし
た太陽電池(SC実19−2)を作製したところ、(S
C実19−2)は(SC実17)と同様、従来の太陽電
池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。
(Example 19-2) The flow rate of the gas (B 2 H 6 / H 2 gas) of the valence electron controlling agent serving as the acceptor of the i-type layer was increased by 5 times, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 17. When a solar cell (SC Ex. 19-2) was manufactured, (S
Similar to (SC Ex. 17), C Ex. 19-2) may have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. 17-9). Do you get it.

【0263】(実施例19−3)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガス(PH3/H2ガス)流量を1/5倍
にし、トータルのH2流量は実施例17と同じとした太
陽電池(SC実19−3)を作製したところ、(SC実
19−3)は(SC実17)と同様、従来の太陽電池
(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりもさらに
良好な初期光電変換効率および耐久特性を有することが
分かった。
(Example 19-3) The flow rate of the gas (PH 3 / H 2 gas) of the valence electron controlling agent serving as the donor of the i-type layer was reduced to 1/5, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 17. (SC Ex. 19-3) was manufactured, and as in (SC Ex. 17), the conventional solar cells (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. ) Was found to have even better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics.

【0264】(実施例19−4)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガス(PH3/H2ガス)流量を5倍に
し、トータルのH2流量は実施例17と同じとした太陽
電池(SC実19−3)を作製したところ、(SC実1
9−4)は(SC実17)と同様、従来の太陽電池(S
C比17−1)〜(SC比17−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。
(Example 19-4) The flow rate of the gas (PH 3 / H 2 gas) of the valence electron controlling agent serving as the donor of the i-type layer was made five times, and the total H 2 flow rate was made the same as in Example 17. When a solar cell (SC Ex. 19-3) was manufactured, (SC Ex. 1)
9-4) is a conventional solar cell (S
It was found that they had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than C ratio 17-1) to (SC ratio 17-9).

【0265】(実施例19−5)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガスとしてB26/H2ガスの代
わりにトリメチルアルミニウム(Al(CH33,TM
Aと略記する)を用いた太陽電池を作製した。この際液
体ボンベに密封されたTMA(純度99.99%)を水
素ガスでバブリングしてガス化し、堆積室401内に導
入した以外は実施例17と同様な方法、手順で太陽電池
(SC実19−5)を作製した。この時、TMA/H2
ガスの流量は10sccmとした。作製した太陽電池
(SC実19−5)は(SC実17)と同様、従来の太
陽電池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりも
さらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有する
ことが分かった。
(Example 19-5) Instead of B 2 H 6 / H 2 gas, trimethyl aluminum (Al (CH 3 ) 3 , TM) was used as a valence electron controlling agent gas serving as an acceptor for the i-type layer.
A). At this time, TMA (purity: 99.99%) sealed in a liquid cylinder was gasified by bubbling with hydrogen gas and introduced into the deposition chamber 401 in the same manner and procedure as in Example 17, except that the solar cell (SC 19-5). At this time, TMA / H 2
The gas flow rate was 10 sccm. The fabricated solar cell (SC Ex. 19-5) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. 17-9), similarly to (SC Ex. 17). It has been found to have properties.

【0266】(実施例19−6)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガスとしてPH3/H2ガスの代わりに硫
化水素(H2S)を用いた太陽電池を作製した。実施例
17のNH3/H2ガスボンベを水素で100ppmに希
釈したH2Sガス(純度99.999%、以下「H2S/
2]と略記)ボンベに交換し、実施例17と同様な方
法、手順で太陽電池(SC実19−6)を作製した。
(Example 19-6) A solar cell using hydrogen sulfide (H 2 S) instead of PH 3 / H 2 gas as a valence electron controlling agent gas serving as a donor of the i-type layer was manufactured. NH 3 / H 2 gas cylinder with H 2 S gas diluted to 100ppm with hydrogen (99.999% pure Example 17, the following "H 2 S /
[H 2 ]] was replaced with a cylinder, and a solar cell (SC Ex. 19-6) was produced in the same manner and procedure as in Example 17.

【0267】この時、H2S/H2ガスの流量は1scc
mとした。作製した太陽電池(SC実19−6)は(S
C実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)
〜(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電変換
効率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例20)p型の多結晶シリコン基板を用いて、図
1−bの太陽電池を作製した。基板にプラズマ処理を施
し、続いて基板上に第1のn型層、p型層、i型層、S
i層、第2のn型層を順次形成した。表9に形成条件を
記す。i型層を形成する際、SiH4 ガス流量とCH4
ガス流量は図6のパターンのように変化させ、i/p界
面よりにバンドギャップの極小値がくるようにし、Si
層の堆積速度は0.15nm/secにした。基板、お
よび半導体層以外の層は実施例17と同じ条件、同じ方
法を用いて作製した。
At this time, the flow rate of the H 2 S / H 2 gas is 1 scc.
m. The fabricated solar cell (SC Ex. 19-6) is (S
Similar to C Ex 17), a conventional solar cell (SC ratio 17-1)
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and endurance characteristics than (SC ratio 17-9). (Example 20) A solar cell shown in FIG. 1-b was fabricated using a p-type polycrystalline silicon substrate. Performing a plasma treatment on the substrate, followed by a first n-type layer, a p-type layer, an i-type layer,
An i-layer and a second n-type layer were sequentially formed. Table 9 shows the forming conditions. When forming the i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and CH 4
The gas flow rate was changed as shown in the pattern of FIG. 6 so that the minimum value of the band gap came from the i / p interface.
The layer deposition rate was 0.15 nm / sec. The layers other than the substrate and the semiconductor layer were manufactured using the same conditions and the same method as in Example 17.

【0268】作製した太陽電池(SC実20)は(SC
実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜
(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例21)p/i界面近傍にi型層のバンドギャッ
プの最大値があり、その領域の厚さが20nmである太
陽電池を、図13−aに示すi型層の流量変化パターン
を用いて作製した。
The manufactured solar cell (SC Ex. 20) is (SC
As in the case of the actual solar cell 17), the conventional solar cell (SC ratio 17-1) ~
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 17-9). (Example 21) A solar cell having the maximum value of the band gap of the i-type layer near the p / i interface and having a thickness of 20 nm in the region was obtained by using the flow rate change pattern of the i-type layer shown in FIG. It produced using it.

【0269】i型層の流量変化パターンを変える以外は
実施例17と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。次
に、太陽電池の組成分析を実施例17と同様な方法で行
い、図7をもとにi型層の層厚方向のバンドギャップの
変化を調べたところ、図13−bのような結果となっ
た。作製した縦(SC実21)は(SC実17)と同
様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜(SC比17
−9)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
性を有することが分かった。
An i-type layer was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 17 except that the flow rate change pattern was changed. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 17, and the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG. It became. The manufactured vertical (SC Ex. 21) is the same as (SC Ex. 17) in the conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17).
It was found that it had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than -9).

【0270】(比較例21)i型層のp/i界面近傍に
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さをいろいろと変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例21と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では、実施例17の太陽電池(SC
実17)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐
久性が得られた。
(Comparative Example 21) There was a region having a maximum band gap near the p / i interface of the i-type layer, and several solar cells were manufactured with various thicknesses of the region. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 21. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm.
Above 30 nm or less, the solar cell (SC
Further better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 17) were obtained.

【0271】(実施例22)i/Si界面近傍にi型層
のバンドギャップの最大値があり、その領域の厚さが1
5nmである太陽電池を、図13−cに示すi型層の流
量変化パターンを用いて製した。i型層の流量変化パタ
ーンを変える以外は実施例17と同じ条件、同じ方法を
用いて作製した。次に太陽電池の組成分析を実施例17
と同様な方法で行い、図7をもとにi型層の層厚方向の
バンドギャップの変化を調べたところ、図13−dのよ
うな結果となった。作製した太陽電池(SC実22)は
(SC実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−
1)〜(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久性を有することが分かった。
(Example 22) The band gap of the i-type layer has a maximum value near the i / Si interface, and the thickness of the region is 1
A solar cell having a thickness of 5 nm was manufactured using the flow rate change pattern of the i-type layer shown in FIG. Except for changing the flow rate change pattern of the i-type layer, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 17. Next, the composition of the solar cell was analyzed in Example 17.
When the change in the band gap in the thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG. 7, the result was as shown in FIG. 13D. The manufactured solar cell (SC Ex. 22) is similar to the conventional solar cell (SC Ex.
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 1) to (SC ratio 17-9).

【0272】(比較例22)i型層のi/Si界面近傍
にバンドギャップの最大値を有する領域があり、その領
域の厚さをいろいろ変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例22と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では実施例17の太陽電池(SC実
17)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
性が得られた。
(Comparative Example 22) There was a region having the maximum band gap near the i / Si interface of the i-type layer, and several solar cells were manufactured with various thicknesses of the region. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 22. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm.
As described above, when the thickness is 30 nm or less, even better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the solar cell of Example 17 (SC Ex. 17) were obtained.

【0273】(実施例23)価電子制御剤がi型層内で
分布している太陽電池を作製した。図20−aにPH3
/H2ガスとB26/H2ガス流量の変化パターンを示
す。作製の際、PH3/H2ガスとB26/H2ガスの流
量を変化させる以外は実施例17と同じ条件、同じ方
法、手順を用いた。
Example 23 A solar cell in which a valence electron controlling agent was distributed in an i-type layer was manufactured. Fig. 20-a shows PH 3
4 shows the change patterns of the flow rates of the / H 2 gas and the B 2 H 6 / H 2 gas. At the time of fabrication, the same conditions, the same method, and procedure as those of Example 17 were used except that the flow rates of PH 3 / H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas were changed.

【0274】作製した太陽電池(SC実23)は(SC
実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜
(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久性を有することが分かった。また、i型層
中に含有されるP原子とB原子の層厚方向の変化を2次
イオン質量分析装置(SIMS)を用いて調べたとこ
ろ、図20−bに示すようにバンドギャップ最小の位置
でPとB原子の含有量が最小となっていることが分かっ
た。
The fabricated solar cell (SC Ex. 23) is (SC
As in the case of the actual solar cell 17), the conventional solar cell (SC ratio 17-1) ~
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 17-9). Further, when the change in the layer thickness direction of the P atoms and the B atoms contained in the i-type layer was examined by using a secondary ion mass spectrometer (SIMS), as shown in FIG. It was found that the content of P and B atoms was the minimum at the position.

【0275】(実施例24)i型層に酸素原子が含有さ
れている太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実
施例17で流すガスの他に、O2 /Heガスを10sc
cm、堆積室401内に導入する以外は実施例17と同
じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電
池(SC実24)は(SC実17)と同様、従来の太陽
電池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
(Example 24) A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was manufactured. In forming the i-type layer, O 2 / He gas is supplied at 10 sc in addition to the gas flowing in Example 17.
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 17 were used, except that the sample was introduced into the deposition chamber 401. The manufactured solar cell (SC Ex. 24) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. 17-9), similarly to (SC Ex. 17). It was found to have.

【0276】また、i型層中の酸素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、2×1019
(個/cm2 )であることが分かった。 (実施例25)i型層に窒素原子が含有されているシリ
コン太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施例
17で流すガスの他に、NH3 /H2 ガスを5scc
m、堆積室401内に導入する以外は実施例17と同じ
条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池
(SC実25)は(SC実17)と同様、従来の太陽電
池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。また、i型層中の窒素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、3×1017
(個/cm2 )であることが分かった。
Also, the content of oxygen atoms in the i-type layer is determined by SI
As a result of examination by MS, it was contained almost uniformly, and 2 × 10 19
(Pieces / cm 2 ). (Example 25) A silicon solar cell having an i-type layer containing nitrogen atoms was produced. When forming the i-type layer, NH 3 / H 2 gas is supplied at 5 scc in addition to the gas flowing in Example 17.
m, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 17 were used, except that they were introduced into the deposition chamber 401. The manufactured solar cell (SC Ex. 25) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. 17-9), similarly to (SC Ex. 17). It was found to have. Further, the content of nitrogen atoms in the i-type layer is determined by SI
As a result of examination by MS, it was contained almost uniformly, and 3 × 10 17
(Pieces / cm 2 ).

【0277】(実施例26)i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている太陽電池を作製した。i型層を
形成する際、実施例17で流すガスの他に、O2 /He
ガスを5sccm、NH2 /H2 ガスを5sccm、堆
積室401内に導入する以外は実施例17と同じ条件、
同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC
実26)は(SC実17)と同様、従来の太陽電池(S
C比17−1)〜(SC比17−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。また、i型層中の酸素原子と窒素原子の含有量を
SIMSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、それぞ
れ、1×1019(個/cm2 )、3×1017(個/cm
2 )であることが分かった。
(Example 26) An oxygen atom and a nitrogen atom were added to an i-type layer.
A solar cell containing elemental atoms was produced. i-type layer
When forming, in addition to the gas flowing in Example 17, OTwo/ He
5 sccm gas, NHTwo/ HTwo5 sccm of gas
The same conditions as in Example 17 except that it is introduced into the storage chamber 401,
The same method and the same procedure were used. The fabricated solar cell (SC
Example 26) is similar to (SC example 17) in that the conventional solar cell (S
Even better than C ratio 17-1) to (SC ratio 17-9)
Have high initial photoelectric conversion efficiency and durability
Was. Also, the content of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer
When examined by SIMS, it was found to be almost uniformly contained.
1 × 1019(Pcs / cmTwo), 3 × 1017(Pcs / cm
Two).

【0278】(実施例27)i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している太陽電池を作製し
た。O2 /HeガスボンベをSiF4 ガス(純度99.
999%)ボンベに交換し、i型層を形成する際、図1
5−aの流量パターンに従って、SiH4 ガス、CH4
ガス、SiF4 ガスの流量を変化させた。実施例17と
同様な方法によってこの太陽電池(SC実27)の層厚
方向のバンドギャップの変化を求めたところ図15−b
と同様な結果となった。
(Example 27) A solar cell was manufactured in which the hydrogen content of the i-type layer was changed corresponding to the silicon content. The O 2 / He gas cylinder was filled with SiF 4 gas (purity 99.
When the i-type layer is formed by replacing the cylinder with a cylinder, FIG.
According to the flow pattern of 5-a, SiH 4 gas, CH 4
The flow rates of the gas and the SiF 4 gas were changed. The change in band gap in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex. 27) was determined by the same method as in Example 17. FIG.
The result was similar to.

【0279】さらに2次イオン質量分析装置を用いて水
素原子とシリコン原子の含有量の層厚方向分析を行っ
た。その結果は図15−cと同様な傾向を示し、水素原
子の含有量はシリコン原子の含有量に対応した層厚方向
分布をなしていることが分かった。この太陽電池(SC
実27)の初期光電変換効率と耐久特性を求めたとこ
ろ、実施例17の太陽電池と同様、従来の太陽電池(S
C比17−1)〜(SC比17−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。
Further, the content of hydrogen atoms and silicon atoms was analyzed in the thickness direction using a secondary ion mass spectrometer. The results showed the same tendency as in FIG. 15-c, and it was found that the hydrogen atom content had a distribution in the layer thickness direction corresponding to the silicon atom content. This solar cell (SC
When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of Example 27) were obtained, the conventional solar cell (S
It was found that they had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than C ratio 17-1) to (SC ratio 17-9).

【0280】(実施例28)図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の太陽電池
の半導体層を形成する際、シリコン原子含有ガス(Si
4 ガス)と炭素原子含有ガス(CH4 ガス)を堆積室
から1mの距離のところで混合させる以外は実施例17
と同じ方法、同じ手順で太陽電池(SC実28)を作製
した。作製した太陽電池(SC実28)は(SC実1
7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性を有することが分かった。
Example 28 When forming the semiconductor layer of the solar cell of FIG. 1 by the manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4, a silicon atom-containing gas (Si
Example 17 except that H 4 gas) and a carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber.
A solar cell (SC Ex. 28) was produced in the same manner and in the same procedure as described above. The fabricated solar cell (SC actual 28) is (SC actual 1)
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 7).

【0281】(実施例29)第1のp型層をガス拡散法
で形成し、i型層を形成する際、CH4ガスの代わりに
2 2 ガスを用い、RF電極に正のDCバイアスを印
加し、RF電力、DCバイアス、μW電力を変化させた
太陽電池を作製した。まず、O2 /Heガスボンベを水
素で10%に希釈したBBr3 (BBr3 /H2 ガス)
ボンベに交換し、さらにCH4 ガスボンベをC2 2
スに交換した。
(Example 29) When forming a first p-type layer by gas diffusion and forming an i-type layer, C 2 H 2 gas was used instead of CH 4 gas, and a positive DC A solar cell was manufactured by applying a bias and changing RF power, DC bias, and μW power. First, BBr 3 (BBr 3 / H 2 gas) obtained by diluting an O 2 / He gas cylinder to 10% with hydrogen.
The cylinder was replaced with a cylinder, and the CH 4 gas cylinder was further replaced with a C 2 H 2 gas.

【0282】第1のp型層を形成する際、基板温度90
0℃、BBr3/H2ガス流量500sccm、内圧30
Torrの条件とし、Bをn型基板に拡散させた。接合
深さ300nmになったところで、BBr3/H2ガスの
導入を止め。H2ガスを5分間流し続けた。またi型
層を形成する際、CH4ガスの代わり22ガスを導
入し、図14−aのような流量パターンに従って変化さ
せた。さらに、図16のようにRF電力、DCバイア
ス、μW電力を変化させた。第1のp型層とi型層以外
は、実施例17と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用い
た。作製した太陽電池(SC実29)は(SC実1
7)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜(S
C比17−9)よりもさらに良好な初期光電変換効率
び耐久性を有することが分かった。
When forming the first p-type layer, a substrate temperature of 90
0 ° C., BBr 3 / H 2 gas flow rate 500 sccm, internal pressure 30
Under the condition of Torr, B was diffused into the n-type substrate. Upon reaching the junction depth 300 nm, stop the introduction of BBr 3 / H 2 gas. H 2 gas was kept flowing for 5 minutes. Further, when forming the i-type layer, by introducing a C 2 H 2 gas instead of CH 4 gas was varied according to the flow pattern as shown in FIG. 14-a. Further, as shown in FIG. 16, the RF power, the DC bias, and the μW power were changed. Except for the first p-type layer and the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 17 were used. The produced solar cell (SC 29), (SC real 1
7), conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (S
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than C ratio 17-9).

【0283】(実施例30)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、図17
のトリプル型太陽電池を作製した。基板は、実施例17
と同様にキャスティング法によって製造されたn型の多
結晶シリコン基板を用いた。
(Embodiment 30) Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, FIG.
Was manufactured. The substrate was manufactured in Example 17
An n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method was used in the same manner as in the above.

【0284】50×50mm2 の基板の片面を温度10
0℃の1%NaOH水溶液に5分間浸し、純水で洗浄し
た。NaOHに浸された面を走査型電子顕微鏡(SE
M)で観察したところ、表面にはピラミッド構造を有す
る凹凸が形成されており、基板がテクスチャー化(Te
xtured)されていることが分かった。次にアセト
ンとイソプロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗
浄し、温風乾燥させた。
One side of a 50 × 50 mm 2 substrate was heated at a temperature of 10
It was immersed in a 1% NaOH aqueous solution at 0 ° C. for 5 minutes, and washed with pure water. Scan the surface immersed in NaOH with a scanning electron microscope (SE
Observed in (M), irregularities having a pyramid structure were formed on the surface, and the substrate was textured (Te
xtured). Next, the substrate was ultrasonically washed with acetone and isopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air.

【0285】実施例17と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板のテクスチャー面上に第1
のp型層を形成し、さらに第1のn型層、第1のi型
層、第2のp型層、第2のn型層、Si層、第2のi型
層、第3のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成
する際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、Si層の堆積
速度は0.15nm/secにした。
Water was prepared in the same manner and in the same manner as in Example 17.
Elementary plasma treatment and the first surface on the textured surface of the substrate
And a first n-type layer, a first i-type layer
Layer, second p-type layer, second n-type layer, Si layer, second i-type
A layer and a third p-type layer were sequentially formed. Form a second i-type layer
At the time, the SiH
FourGas flow, CHFourChange the gas flow rate to deposit the Si layer
The speed was 0.15 nm / sec.

【0286】次に、実施例17と同様に第3のp型層上
に、透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次
に、実施例17と同様に透明電極上に銀(Ag)からな
る層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着
した。次に、実施例17と同様に基板の裏面にAg−T
i合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。
Next, as in Example 17, a 70-nm-thick ITO (In 2 O) layer was formed on the third p-type layer as a transparent electrode.
3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method. Next, a 5 μm-thick current collecting electrode made of silver (Ag) was vacuum-deposited on the transparent electrode in the same manner as in Example 17 by a normal vacuum deposition method. Next, the Ag-T
A 3 μm-thick back electrode made of an i-alloy was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method.

【0287】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たトリプル型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実30)と呼ぶことにし、各半導体層の作製条件
を表10に記す。 (比較例30−1)図17の第2のi型層を形成する
際、図6の流量変化パターンに従って、SiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を変化させる以外は実施例30と同
様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比30−1)と呼ぶことにす
る。
Thus, the fabrication of the triple solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell is referred to as (SC Ex 30), and Table 10 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer. (Comparative Example 30-1) A method similar to that of Example 30 except that the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas were changed in accordance with the flow rate change pattern of FIG. 6 when forming the second i-type layer of FIG. A triple solar cell was manufactured in the same procedure. This solar cell will be referred to as (SC ratio 30-1).

【0288】(比較例30−2)図17の第2のi型層
を形成する際に、PH3/H2ガスを流さない以外は実施
例30と同様な方法、手順で基板上に太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比30−2)と呼ぶことにす
る。 (比較例30−3)図17の第2のi型層を形成する際
に、B26/H2ガスを流さない以外は実施例30と同
様な方法、手順で基板上に太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比30−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 30-2) When forming the second i-type layer of FIG. 17, except that no PH 3 / H 2 gas was allowed to flow, a solar cell was formed on the substrate by the same method and procedure as in Example 30. A battery was manufactured. This solar cell is referred to as (SC ratio 30-2). In forming the second i-type layer (Comparative Example 30-3) 17, the same manner as in Example 30 except that no shed B 2 H 6 / H 2 gas, solar cell on a substrate in step Was prepared. This solar cell is referred to as (SC ratio 30-3).

【0289】(比較例30−4)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 にする以外
は実施例30と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比30−4)
と呼ぶことにする。 (比較例30−5)図17の第2のi型層を形成する
際、RF電力を0.15W/cm3 にする以外は実施例
30と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比30−5)と呼ぶこ
とにする。
(Comparative Example 30-4) When forming the second i-type layer in FIG. 17, a triple method was performed in the same manner and in the same procedure as in Example 30 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 30-4)
I will call it. (Comparative Example 30-5) When forming the second i-type layer in FIG. 17, a triple type solar cell was manufactured in the same manner and in the same procedure as in Example 30 except that the RF power was changed to 0.15 W / cm 3. Was prepared. This solar cell is referred to as (SC ratio 30-5).

【0290】(比較例30−6)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力
を0.55W/cm3 にする以外は実施例30と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比30−6)と呼ぶことにする。
[0290] (Comparative Example 30-6) when forming the second i-type layer in FIG. 17, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 30 A triple-type solar cell was produced in the same manner and in the same procedure. This solar cell will be referred to as (SC ratio 30-6).

【0291】(比較例30−7)図17の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例30と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
30−7)と呼ぶことにする。 (比較例30−8)図17のSi層を形成する際、堆積
速度を3nm/secにする以外は実施例30と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比30−8)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 30-7) When forming the second i-type layer in FIG. 17, the pressure in the deposition chamber 401 was set to 0.08 Torr.
A triple-type solar cell was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 30 except for the following. This solar cell is referred to as (SC ratio 30-7). (Comparative Example 30-8) A triple type solar cell was fabricated in the same manner as in Example 30, except that the deposition rate was 3 nm / sec when forming the Si layer in FIG. This solar cell will be referred to as (SC ratio 30-8).

【0292】(比較例30−9)図17のSi層を形成
する際、層厚を40nmにする以外は実施例30と同様
な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。
この太陽電池を(SC比30−9)と呼ぶことにする。
作製したこれらのトリプル型太陽電池の初期光電変換効
率と耐久特性を実施例17と同様な方法で測定したとこ
ろ、(SC実30)は従来のトリプル型太陽電池(SC
比30−1)〜(SC比30−9)よりもさらに良好な
初期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
(Comparative Example 30-9) A triple solar cell was manufactured in the same manner as in Example 30, except that the thickness of the Si layer in FIG. 17 was changed to 40 nm.
This solar cell is referred to as (SC ratio 30-9).
When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of these manufactured triple solar cells were measured by the same method as in Example 17, (SC Ex 30) showed that the conventional triple solar cell (SC
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratios 30-1) to (SC ratio 30-9).

【0293】(実施例31)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、実施例
17の太陽電池を作製し、モジュール化し、発電システ
ムに応用した。実施例17と同じ条件、同じ方法、同じ
手順で50×50mm2 の太陽電池(SC実17)を6
5個作製した。厚さ5.0mmのアルミニウム板上にE
VA(エチレンビニルアセテート)からなる接着材シー
トを乗せ、その上にナイロンシートを乗せ、さらにその
上に作製した太陽電池を配列し、直列化および並列化を
行った。その上にEVAの接着材シートを乗せ、さらに
その上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネート
し、モジュール化した。作製したモジュールの初期光電
変換効率を実施例17と同様な方法で測定しておいた。
モジュールを図18の発電システムを示す回路に接続
し、負荷には夜間点灯する外灯を使用した。システム全
体は蓄電池、及びモジュールの電力によって稼働し、モ
ジュールは最も太陽光を集光できる角度に設置した。1
年経過後の光電変換効率を測定し、光劣化率(1年後の
光電変換効率/初期光電変換効率)を求めた。このモジ
ュールを(MJ実31)と呼ぶことにする。
(Example 31) The solar cell of Example 17 was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, was modularized, and was applied to a power generation system. A 50 × 50 mm 2 solar cell (SC Ex. 17) was prepared under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 17.
Five were produced. E on a 5.0 mm thick aluminum plate
An adhesive sheet made of VA (ethylene vinyl acetate) was placed thereon, a nylon sheet was placed thereon, and the solar cells produced were further arranged thereon to perform serialization and parallelization. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, and vacuum-laminated to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured in the same manner as in Example 17.
The module was connected to the circuit showing the power generation system of FIG. 18, and an external light that was lit at night was used for the load. The entire system was powered by the battery and the power of the module, and the module was installed at an angle that could best collect sunlight. 1
The photoelectric conversion efficiency after a lapse of one year was measured, and the light deterioration rate (photoelectric conversion efficiency after one year / initial photoelectric conversion efficiency) was obtained. This module will be called (MJ Actual 31).

【0294】(比較例31−1)従来の太陽電池(SC
比17−X)(X:1〜9)を比較例17−Xと同じ条
件、同じ方法、同じ手順で65個作製し、実施例31と
同様にモジュール化した。このモジュールを(MJ比3
1−X)と呼ぶことにする。実施例31と同じ条件、同
じ方法、同じ手順で初期光電変換効率と1年経過後の光
電変換効率を測定し、光劣化率を求めた。
(Comparative Example 31-1) A conventional solar cell (SC
Sixty-five ratios 17-X) (X: 1 to 9) were produced under the same conditions, the same method, and the same procedure as those of Comparative Example 17-X, and were modularized as in Example 31. This module (MJ ratio 3
1-X). The initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after one year had elapsed were measured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 31, and the light deterioration rate was obtained.

【0295】その結果、(MJ比31−X)の光劣化率
は(MJ実31)に対して次のような結果となった。 モジュール 光劣化率の比 ───────────────────────── MJ実31 1.00 MJ比31−1 0.80 MJ比31−2 0.80 MJ比31−3 0.78 MJ比31−4 0.76 MJ比31−5 0.80 MJ比31−6 0.72 MJ比31−7 0.68 MJ比31−8 0.70 MJ比31−9 0.82 以上の結果より本発明の太陽電池モジュールのほうが従
来の太陽電池モジュールよりもさらに優れた光劣化特性
を有していることが分かった。
As a result, the light degradation rate of (MJ ratio 31-X) was as follows with respect to (MJ actual 31). Module Light Degradation Ratio ───────────────────────── MJ Actual 31 1.00 MJ Ratio 31-1 0.80 MJ Ratio 31-2 0.80 MJ ratio 31-3 0.78 MJ ratio 31-4 0.76 MJ ratio 31-5 0.80 MJ ratio 31-6 0.72 MJ ratio 31-7 0.68 MJ ratio 31-8 0.0. From the results of 70 MJ ratio 31-9 0.82 and above, it was found that the solar cell module of the present invention had more excellent light degradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0296】(実施例32)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、p/i
界面に第2のSi層を有する図19の太陽電池を作製し
た。実施例17と同様に、キャスティング法によって製
造された、50×50mm 2 のn型多結晶シリコン基板
をHFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液
に数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとイソプ
ロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風
乾燥させた。
(Example 32) Microwave plasma of the present invention
Using the manufacturing apparatus shown in FIG.
The solar cell of FIG. 19 having the second Si layer at the interface was fabricated.
Was. Manufactured by the casting method as in Example 17.
Built 50 × 50mm TwoN-type polycrystalline silicon substrate
HF and HNOThree(HTwoAqueous solution (diluted to 10% with O)
For several seconds and washed with pure water. Then acetone and isop
Ultrasonic cleaning with lopanol, further cleaning with pure water, warm air
Let dry.

【0297】実施例17と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板上に第1のp型層を形成
し、さらにn型層、第1のSi層、i型層、第2のSi
層、第2のp型層を順次形成した。i型層を形成する
際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH4
ス流量、CH4 ガス流量を変化させ、第1のSi層、第
2のSi層の堆積速度は0.15nm/sec、層厚は
10nmにした。
Hydrogen plasma treatment is performed in the same procedure and in the same manner as in Example 17, to form a first p-type layer on the substrate, and further to form an n-type layer, a first Si layer, an i-type layer, 2 Si
A layer and a second p-type layer were sequentially formed. When forming the i-type layer, the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas are changed according to the flow rate change pattern shown in FIG. 5, and the deposition rate of the first Si layer and the second Si layer is 0.15 nm / sec. And the layer thickness was 10 nm.

【0298】次に、第2のp型層上に、実施例17と同
様にして透明電極として、層厚70nmのITO(In
2 3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。次に、実施例17と同様に透明電極上に銀(Ag)
からなる層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真
空蒸着した。次に、実施例17と同様に基板の裏面にA
g−Ti合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真
空蒸着法で真空蒸着した。
Next, on the second p-type layer, a 70 nm-thick ITO (In
2 O 3 + SnO 2 ) was vacuum deposited by a normal vacuum deposition method. Next, as in Example 17, silver (Ag) was formed on the transparent electrode.
A 5 μm-thick current collecting electrode made of was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method. Next, similarly to the seventeenth embodiment, A
A back electrode made of a g-Ti alloy and having a thickness of 3 μm was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method.

【0299】この太陽電池を(SC実32)と呼ぶこと
にし、各半導体層の作製条件を表11に記す。作製した
太陽電池の初期光電変換効率と耐久特性を実施例17と
同様な方法で測定したところ、(SC実32)は(SC
実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜
(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。
This solar cell is referred to as (SC Ex 32). Table 11 shows the conditions for forming each semiconductor layer. When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of the manufactured solar cell were measured by the same method as in Example 17, (SC Ex. 32) was (SC Ex. 32).
As in the case of the actual solar cell 17), the conventional solar cell (SC ratio 17-1) ~
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 17-9).

【0300】(実施例33) キャスィング法によって作製したn型の多結晶シリコ
ン基板を用いて、図1−aに示す構成で第2のp型層を
積層構造とした太陽電池を作製した。50×50m2
厚さ500μmの基板をHFとHNO3(H2Oで10%
に希釈した)水溶液に数秒間浸し、純水で洗浄した。次
アセトンとソプロパノールで超音波洗浄し、さら
純水で洗浄し、温風乾燥させた。
[0300] (Example 33) using a n-type polycrystalline silicon substrate fabricated by Cass pos- sesses method to produce the solar cell and the second p-type layer and a laminate structure in the configuration shown in FIG. 1-a . 50 × 50m 2 ,
A substrate having a thickness of 500 μm is HF and HNO 3 (10% with H 2 O).
(Diluted in water) for several seconds and washed with pure water. Next, ultrasonic cleaning with acetone and Lee isopropanol, further
Pure water washed and dried warm air in.

【0301】次に、図4に示す原料ガス供給装置200
0と堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた
製造装置により、基板上に半導体層を作製した。以下
に、その作製手順を記す。図中の2041〜2047の
ガスボンベには、実施例1と同様の原料ガスが密封され
ている。
Next, the source gas supply device 200 shown in FIG.
A semiconductor layer was formed on a substrate by a manufacturing apparatus using a glow discharge decomposition method including a deposition apparatus 400 and a deposition apparatus 400. Hereinafter, the manufacturing procedure will be described. In the gas cylinders 2041 to 2047 in the figure, the same source gas as in the first embodiment is sealed.

【0302】実施例1と同様にして成膜の準備が完了し
た後、基板に水素プラズマ処理を施し、続いて基板40
4上に、第1のp型層、n型層、Si層、i型層、第2
のp型層を形成した。まず、水素プラズマ処理を施すに
は、バルブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室
401内に導入し、H2 ガス流量が500sccmにな
るようにマスフローコントローラー2013で調節し
た。堆積室内の圧力が2.0Torrになるように真空
計402を見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基
板404の温度が550℃になるように加熱ヒーター4
05を設定し、基板温度が安定したところでシャッター
415が閉じられていることを確認し、マイクロ波(μ
W)電源を0.20W/cm3 に設定し、μW電力を導
入し、グロー放電を生起させ、シャッター415を開
け、基板の水素プラズマ処理を開始した。10分間経過
したところでシャッターを閉じ、μW電源を切り、グロ
ー放電を止め、水素プラズマ処理を終えた。5分間、堆
積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ20
03を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排
気した。
After the preparation for film formation was completed in the same manner as in Example 1, the substrate was subjected to hydrogen plasma treatment,
4, a first p-type layer, an n-type layer, a Si layer, an i-type layer, a second
Was formed. First, to perform the hydrogen plasma treatment, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 500 sccm. The conductance valve is adjusted while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and the heater 4 is adjusted so that the temperature of the substrate 404 becomes 550 ° C.
05, and confirm that the shutter 415 is closed when the substrate temperature is stabilized.
W) The power supply was set to 0.20 W / cm 3 , a μW power was introduced, glow discharge was generated, the shutter 415 was opened, and the hydrogen plasma treatment of the substrate was started. After 10 minutes, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the hydrogen plasma treatment was completed. After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes, the valve 20
03 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0303】次に、第1のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401室
に導入し、H2ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるように真空計402を見
ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温
度が350℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したところでさらにバルブ200
1、2005を徐々に開いて、SiH4ガス、B26
2ガスを堆積室401内に流入させた。この時、Si
4ガス流量が5sccm、H2ガス流量が100scc
m、B26/H2ガス流量が500sccmとなるよう
に各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積室
401内の圧力は2.0Torrとなるように真空計4
02を見ながらコンダクタンスバルブ407の開口を調
整した。シャッター415が閉じられていることを確認
し、RF電源を0.20W/cm3に設定し、RF電力
を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター415を
開け、基板上に第1のp型層の形成を開始した。層厚1
00nmの第1のp型層を作製したところでシャッター
を閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、第1のp
型層の形成を終えた。バルブ2001、2005を閉じ
て、堆積室401内へのSiH4ガス、B26/H2ガス
の流入を止め、堆積室401内へH2ガスを5分間流し
続けた、バルブ2003を閉じ、堆積室401内
ガス配管内を真空排気した。
Next, to form the first p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller was adjusted so that the H 2 gas flow rate became 50 sccm. Adjusted in 2013. Pressure in the deposition chamber was adjusted with conductance valve while watching the vacuum gauge 402 to be 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 350 ° C., further where the substrate temperature became stable Valve 200
1, 2005, gradually open, SiH 4 gas, B 2 H 6 /
H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401. At this time, Si
H 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccc
m and each of the mass flow controllers were adjusted so that the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas was 500 sccm. Vacuum gauge 4 so that the pressure in deposition chamber 401 becomes 2.0 Torr.
02, the opening of the conductance valve 407 was adjusted. Confirm that the shutter 415 is closed, set the RF power supply to 0.20 W / cm 3 , introduce RF power, cause glow discharge, open the shutter 415, and place the first p-type on the substrate. The formation of the layer was started. Layer thickness 1
Close the shutter was to prepare a first p-type layer of nm, turn off the RF power to stop the glow discharge, a first p
The formation of the mold layer was completed. By closing the valve 2001,2005, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, B 2 H 6 / H 2 gas and stopper influx, after continued to flow compost 5 minutes H 2 gas into the product chamber 401, the valve close 2003 was evacuated deposition chamber beauty gas pipe 401.

【0304】n型層を形成するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるようにコンダクタンスバルブで調整し、基板4
04の温度が350℃になるように加熱ヒーター405
を設定した。基板温度が安定したところで、さらにバル
ブ2001、2004を徐々に開いてSiH4ガス、
PH3/H2ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が10
0sccm、PH3/H2ガス流量が200sccmとな
るように各々のマスフローコントローラーで調整した。
堆積室401内の圧力1.0Torrとなるようにコ
ンダクタンスバルブ407の開口を調整した。RF電源
の電力を0.01W/cm3に設定し、RF電極410
にRF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッタ
ーを開け、第1のp型層上にn型層の作製を開始し、層
厚30nmのn型層を作製したところでシャッターを閉
じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、n型層の形
成を終えた。バルブ2001、2004を閉じて、堆積
室401内へのSiH4ガス、PH3/H2ガスの流入を
め、堆積室401内へH2ガスを5分間流し続けた
、流出バルブ2003を閉じ、堆積室401内びガ
ス配管内を真空排気した。
To form the n-type layer, the auxiliary valve 40
8. Open the valve 2003 gradually, introduce H 2 gas into the deposition chamber 401 through the gas introduction pipe 411, set the mass flow controller 2013 so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm, and set the pressure in the deposition chamber to 1 0.0Torr
r with the conductance valve so that the substrate 4
Heater 405 so that the temperature of 04 becomes 350 ° C.
It was set. When the substrate temperature became stable, the valves 2001 and 2004 were gradually opened, and SiH 4 gas,
PH 3 / H 2 gas was flowed into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 2 sccm, and the flow rate of the H 2 gas was 10 sccm.
Each mass flow controller was adjusted so that the flow rate of the PH 3 / H 2 gas was 200 sccm at 0 sccm.
The pressure in the deposition chamber 401 was adjusted opening of the conductance valve 407 so as to 1.0 Torr. The power of the RF power source was set to 0.01 W / cm 3 and the RF electrode 410
, A glow discharge is generated, a shutter is opened, the production of an n-type layer on the first p-type layer is started, and the shutter is closed when an n-type layer having a thickness of 30 nm is produced. The RF power was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the n-type layer was completed. By closing the valve 2001,2004, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, PH 3 / H 2 gas flow into the <br/> and stopper of continued flow compost H 2 gas for 5 minutes into a product chamber 401
After closing the outflow valves 2003, it was evacuated deposition chamber beauty gas pipe 401.

【0305】Si層を形成するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2ガスを導入管411を通じて堆積室
401内に導入し、H2ガス流量が50sccmになる
ようにマスフローコントローラー2013を設定し、堆
積室内の圧力が1.5Torrになるようにコンダクタ
ンスバルブで調整し、基板404の温度が270℃にな
るように加熱ヒーター405を設定した。基板温度が安
定したところで、さらにバルブ2001を徐々に開い
て、SiH4ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が10
0sccmとなるように各々のマスフローコントローラ
ーで調整した。堆積室401内の圧力は、1.5Tor
rとなるようにコンダクタンスバルブ407の開口を調
整した。RF電源の電力を0.01W/cm3に設定
し、RF電極410にRF電力を導入し、グロー放電を
生起させ、シャッターを開け、n型層上にSi層の作製
を開始、堆積速度0.15nm/sec、層厚10n
mのSi層を作製したところでシャッターを閉じ、RF
電源を切って、グロー放電を止め、Si層の形成を終え
た。バルブ2001を閉じて、堆積室401内へのSi
4ガスの流量を止め、堆積室401内へH2ガスを5
流し続けた、流出バルブ2003を閉じ、堆積室4
01内びガス配管内を真空排気した。
To form the Si layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the introduction pipe 411, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Then, the conductance valve was adjusted so that the pressure in the deposition chamber became 1.5 Torr, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 became 270 ° C. When the substrate temperature was stabilized, the valve 2001 was further opened gradually, and SiH 4 gas was introduced into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 2 sccm, and the flow rate of the H 2 gas was 10 sccm.
Each mass flow controller was adjusted to be 0 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 1.5 Torr
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to be r. The power of the RF power source was set to 0.01 W / cm 3 , RF power was introduced to the RF electrode 410 to generate glow discharge, the shutter was opened, the formation of a Si layer on the n-type layer was started, and the deposition rate was increased. 0.15 nm / sec, layer thickness 10 n
Close the shutter was to prepare a Si layer of m, RF
The power was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the Si layer was completed. When the valve 2001 is closed, the Si
H 4 gas and stopper the flow rate of the H 2 gas into the sedimentary chamber 401 5 minutes
After it continued to flow during closing the outflow valves 2003, deposition chamber 4
It was evacuated beauty gas in the pipe 01.

【0306】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内に導入
し、H2ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室の圧力
0.01Torrになるようにコンダクタンスバルブで
調整し、基板404の温度が350℃になるように加熱
ヒーター405を設定し、基板温度が安定したところ
さらにバルブ2001、2002を徐々に開いて、Si
4ガス、CH4ガスを堆積室401内に流入させた。こ
の時、SiH4ガス流量が100sccm、CH4 ス流
量が30sccm、H2ガス流量が300sccmとな
るように各々のマスフローコントローラーで調整した。
堆積室401内の圧力は0.01Torrとなるように
コンダクタンスバルブ407の開口を調整した。次に
RF電源403の電力を0.40W/cm3に設定し、
RF電極403に印加した。その後、不図示のμW電源
の電力を0.20W/cm3に設定し誘電体窓413
を通して堆積401内にμW電力を導入し、グロー放
電を生起させ、シャッターを開け、Si層上にi型層の
作製を開始した。マスフローコントローラーに接続させ
たコンピューターを用い、図5に示した流量変化パター
ンに従ってSiH4ガス、CH4ガスの流量を変化させ、
層厚300nmのi型層を作製したところシャッター
を閉じ、μW電源を切ってグロー放電を止め、RF電源
403を切り、i型層の作製を終えた。バルブ200
1、2002を閉じて、堆積室401内へのSiH4
ス、CH4ガスの流入を止め、堆積室401内へH2ガス
5分間流し続けた、バルブ2003を閉じ、堆積室
401内及びガス配管内を真空排気した。
Next, to manufacture an i-type layer, the valve 20
03 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 300 sccm. Becomes deposition chamber pressure 0.01Torr as adjusted by conductance valve, to set the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 350 ° C., further gradually valve 2001 and 2002 where the substrate temperature became stable Open, Si
H 4 gas and CH 4 gas were caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, SiH 4 gas flow rate of 100 sccm, CH 4 gas flow rate 30 sccm, H 2 gas flow rate was adjusted with mass flow controllers each so that 300 sccm.
The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 became 0.01 Torr. Then ,
The power of the RF power supply 403 is set to 0.40 W / cm 3 ,
The voltage was applied to the RF electrode 403. Thereafter, the power of a μW power supply (not shown) is set to 0.20 W / cm 3 and the dielectric window 413 is set.
Introducing a μW power into the deposition chamber 401 through to cause glow discharge, opening the shutter was started the production of i-type layer on the Si layer. Using a computer connected to a mass flow controller, the flow rates of SiH 4 gas and CH 4 gas were changed according to the flow rate change pattern shown in FIG.
When the i-type layer having a thickness of 300 nm was formed , the shutter was closed, the μW power supply was turned off to stop glow discharge, the RF power supply 403 was turned off, and the preparation of the i-type layer was completed. Valve 200
Close 1,2002, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, CH 4 gas and stopper influx, after continuously introduced compost H 2 gas for 5 minutes into a product chamber 401, closing the valve 2003, the deposition chamber The inside of 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0307】次に、第2のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内
に導入し、H2ガス流量が300sccmになるように
マスフローコントローラー2013で調節した。堆積室
内の圧力が0.02Torrになるようにコンダクタン
スバルブで調整し、基板404の温度が200℃になる
ように加熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定し
ところでさらにバルブ2001、2002、2005
を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4ガス、H2 ガス、
26/H2ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4ガス流量が10sccm、CH4ガス流量が
5sccm、H2ガス流量が300sccm、B26
2ガス流量が10sccmとなるように各々のマスフ
ローコントローラーで調整した。堆積室401内の圧力
0.02Torrとなるようにコンダクタンスバルブ
407の開口を調整した。μW電源の電力を0.30W
/cm3に設定し、誘電体窓413を通して堆積室40
1内にμW電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャ
ッター415を開け、i型層上にライトドープ層(A
層)の形成を開始した。層厚3nmのA層を作製したと
ころでシャッターを閉じ、μW電源を切り、グロー放電
を止めた。バルブ200120022005を閉じ
て、堆積室401内へのSiH4ガス、CH4ガス2
6/H2ガスの流入を止め、堆積室401内へH2ガス
5分間流し続けた、バルブ2003を閉じ、堆積室
401内びガス配管内を真空排気した。
Next, in order to form a second p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller was adjusted so that the H 2 gas flow rate became 300 sccm. Adjusted in 2013. Pressure in the deposition chamber was adjusted with conductance valve to be 0.02 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 200 ° C., further valve at the substrate temperature became stable 2001,2002,2005
Is gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, H 2 gas,
B 2 H 6 / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 10 sccm, the flow rate of the CH 4 gas was 5 sccm, the flow rate of the H 2 gas was 300 sccm, and B 2 H 6 /
Each mass flow controller was adjusted so that the flow rate of H 2 gas became 10 sccm. Pressure in the deposition chamber 401
And adjusting the opening of the conductance valve 407 as will be 0.02 Torr. 0.30W power of μW power supply
/ Cm 3 and the deposition chamber 40 through the dielectric window 413.
1, a glow discharge is generated, a shutter 415 is opened, and a lightly doped layer (A) is formed on the i-type layer.
Layer) has begun. When the layer A having a thickness of 3 nm was formed, the shutter was closed, the μW power was turned off, and the glow discharge was stopped. The valves 2001 , 2002 , and 2005 are closed, and SiH 4 gas, CH 4 gas , B 2
H 6 / H 2 gas and stopper influx, after continued to flow compost 5 minutes H 2 gas into the product chamber 401, closing the valve 2003 was evacuated deposition chamber beauty gas pipe 401.

【0308】次に、バルブ2005を徐々に開けて、堆
積室401内にB2 6 /H2 ガスを流入させ、流量が
1000sccmとなるように各々のマスフローコント
ローラーで調整した。堆積室401内の圧力は、0.0
2Torrとなるようにコンダクタンスバルブ407の
開口を調整し、μW電源の電力を0.20W/cm3
設定し、誘電体窓413を通して堆積室401内にμW
電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター41
5を開け、A層上にほう素(B層)の形成を開始した。
6秒経過したところでシャッターを閉じ、μW電源を切
り、グロー放電を止めた。バルブ2005を閉じて、堆
積室401内へのB2 6 /H2 ガスの流入を止め、5
分間、堆積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、バ
ルブ2003を閉じ、堆積室401内およびガス配管内
を真空排気した。
Next, the valve 2005 was gradually opened, B 2 H 6 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the flow rate was adjusted to 1000 sccm by each mass flow controller. The pressure in the deposition chamber 401 is 0.0
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to 2 Torr, the power of the μW power supply was set to 0.20 W / cm 3 , and the power of μW was introduced into the deposition chamber 401 through the dielectric window 413.
Electric power is introduced to cause glow discharge, and the shutter 41
5 was opened, and the formation of boron (B layer) on the A layer was started.
After 6 seconds, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, and glow discharge was stopped. The valve 2005 is closed to stop the flow of the B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber 401.
After continuously flowing the H 2 gas into the deposition chamber 401 for minutes, the valve 2003 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0309】次に上記した方法と同じ方法、条件、手
順でB層上にA層を形成し、更にB層、A層を積層し
て、層厚約10nmの第2のp型層の形成を終えた。次
に、第2のp型層上に、透明電極として、層厚70nm
のITO(In22nO2)を通常の真空蒸着法で
真空蒸着した。次に透明電極上に銀(Ag)からなる
層厚5μm集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。
Next , an A layer is formed on the B layer by the same method, conditions and procedures as those described above, and a B layer and an A layer are further laminated to form a second p-type layer having a thickness of about 10 nm. Finished forming. Next, on the second p-type layer, as a transparent electrode, a layer thickness of 70 nm
And vacuum deposition of ITO (In 2 O 2 + S nO 2) a conventional vacuum deposition method. Then, a collector electrode layer thickness 5μm composed of silver (Ag) on the transparent electrode was vacuum deposited by conventional vacuum deposition method.

【0310】次に基板の裏面にAg−Ti合金からなる
層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。以上でこの太陽電池の作製を終えた。この太陽電池
を(SC実33)と呼ぶことにし、第1のp型層,n型
層,Si層、i型層,第2のp型層の作製条件を表12
に示す。
Next, a 3 μm-thick back electrode made of an Ag—Ti alloy was vacuum-deposited on the back surface of the substrate by a usual vacuum deposition method. Thus, the fabrication of this solar cell was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 33), and the manufacturing conditions of the first p-type layer, the n-type layer, the Si layer, the i-type layer, and the second p-type layer are shown in Table 12.
Shown in

【0311】(比較例33−1)i型層を形成する際
に、SiH4 ガス流量及びCH4 ガス流量を、図6に示
す流量パターンに従って各々のマスフローコントローラ
ーで調整した以外は、実施例33と同じ条件、同じ手順
で太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比33−
1)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 33-1) Example 33 was repeated except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate patterns shown in FIG. 6 when forming the i-type layer. A solar cell was produced under the same conditions and under the same procedure as described above. This solar cell (SC ratio 33-
Let's call it 1).

【0312】(比較例33−2)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 にする以外は、実施例
33と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この
太陽電池を(SC比33−2)と呼ぶことにする。 (比較例33−3)i型層を形成する際に、RF電力を
0.15W/cm3 にする以外は、実施例33と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比33−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 33-2) A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 33 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3 when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 33-2). (Comparative Example 33-3) A solar cell was fabricated under the same conditions and in the same procedure as in Example 33 except that the RF power was changed to 0.15 W / cm 3 when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 33-3).

【0313】(比較例33−4)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力を0.55
W/cm3 にする以外は、実施例33と同じ条件、同じ
手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比3
3−4)と呼ぶことにする。 (比較例33−5)i型層を形成する際に、堆積室内の
圧力を0.08Torrにする以外は、実施例33と同
じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比33−5)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 33-4) When forming an i-type layer, μW power was 0.5 W / cm 3 and RF power was 0.55
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 33 except that W / cm 3 was used. This solar cell (SC ratio 3
3-4). (Comparative Example 33-5) A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 33 except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.08 Torr when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 33-5).

【0314】(比較例33−6)Si層を形成する際
に、堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例3
3と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比33−6)と呼ぶことにする。 (比較例33−7)Si層を形成する際に、層厚を40
nmにする以外は、実施例33と同じ条件、同じ手順で
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比33−
7)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 33-6) Example 3 was repeated except that the deposition rate was 3 nm / sec when forming the Si layer.
A solar cell was manufactured under the same conditions and under the same procedure as in No. 3. This solar cell will be called (SC Comp. 33-6). (Comparative Example 33-7) When forming the Si layer, the thickness was set to 40.
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 33 except that the thickness was changed to nm. This solar cell (SC ratio 33-
7).

【0315】作製した太陽電池(SC実33)および
(SC比33−1)〜(SC比33−7)の初期光変換
効率(光起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を行
なった。測定の結果、(SC実33)の太陽電池に対し
て、(SC比33−1)〜(SC比33−7)の初期光
電変換効率以下のようになった。
The initial light conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of the manufactured solar cells (SC Ex 33) and (SC Comp. 33-1) to (SC Comp. 33-7) were measured. . As a result of the measurement, the initial photoelectric conversion efficiencies of (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-7) with respect to the solar cell of (SC Ex 33) were as follows.

【0316】 (SC比33−1) 0.78倍 (SC比33−2) 0.63倍 (SC比33−3) 0.80倍 (SC比33−4) 0.65倍 (SC比33−5) 0.77倍 (SC比33−6) 0.82倍 (SC比33−7) 0.86倍 耐久特性の測定を行ったところ、(SC実33)の太陽
電池に対して、(SC比33−1)〜(SC比33−
7)の耐久特性は以下のようになった。
(SC ratio 33-1) 0.78 times (SC ratio 33-2) 0.63 times (SC ratio 33-3) 0.80 times (SC ratio 33-4) 0.65 times (SC ratio) 33-5) 0.77 times (SC ratio 33-6) 0.82 times (SC ratio 33-7) 0.86 times When the durability characteristics were measured, the solar cell of (SC actual 33) was measured. , (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-
The durability characteristics of 7) were as follows.

【0317】 (SC比33−1) 0.79倍 (SC比33−2) 0.71倍 (SC比33−3) 0.78倍 (SC比33−4) 0.70倍 (SC比33−5) 0.72倍 (SC比33−6) 0.83倍 (SC比33−7) 0.89倍 次に、Si原子とC原子の組成比とバンドギャップの関
係よりi型層とSi層の層厚方向のバンドギャップの変
化を求めたところ、(SC実33)、(SC比33−
2)〜(SC比33−7)の太陽電池では、バンドギャ
ップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/i界
面方向に片寄っており、(SC比33−1)の太陽電池
では、バンドギャップの極小値の位置がi型層の中央の
位置よりi/Si界面方向に片寄っていることが分かっ
た。
(SC ratio 33-1) 0.79 times (SC ratio 33-2) 0.71 times (SC ratio 33-3) 0.78 times (SC ratio 33-4) 0.70 times (SC ratio) 33-5) 0.72 times (SC ratio 33-6) 0.83 times (SC ratio 33-7) 0.89 times Next, based on the relationship between the composition ratio of Si atoms and C atoms and the band gap, the i-type layer was obtained. And the change in the band gap in the thickness direction of the Si layer were determined.
In the solar cells of 2) to (SC ratio 33-7), the position of the minimum value of the band gap is shifted toward the p / i interface from the center position of the i-type layer, and the solar cell of (SC ratio 33-1) In the battery, it was found that the position of the minimum value of the band gap was more deviated toward the i / Si interface than the center position of the i-type layer.

【0318】以上、(SC実33)、(SC比33−
1)〜(SC比33−7)の層厚方向に対するバンドギ
ャップの変化は、堆積室内に流入される、Siを含む原
料ガス(この場合にはSiH4 ガス)とCを含む原料ガ
ス(この場合にはCH4 ガス)の流量比に依存すること
が分かった。次に多結晶シリコン基板上に、積層構造を
有する第2のp型層を形成し、そのTEM(透過型電子
顕微鏡)像を観察した。B層の堆積時間を12秒とした
以外は実施例33と同様な方法、手順で基板上に第2の
p型層を作製した。作製した試料を断面方向に切断し、
第2のp型層中のA層とB層の積層の様子を観察したと
ころ、図21に示すように層厚約1nmのB層と層厚約
3nmのA層が交互に積層されていることが分かった。
As described above, (SC actual 33), (SC ratio 33−
The changes in the band gap in the layer thickness direction of 1) to (SC ratio 33-7) are caused by the source gas containing Si (in this case, SiH 4 gas) and the source gas containing C (this In some cases, it depends on the flow rate ratio of CH 4 gas). Next, a second p-type layer having a laminated structure was formed on the polycrystalline silicon substrate, and a TEM (transmission electron microscope) image thereof was observed. A second p-type layer was formed on a substrate by the same method and procedure as in Example 33 except that the deposition time of the B layer was changed to 12 seconds. Cut the prepared sample in the cross-sectional direction,
When observing the state of lamination of the A layer and the B layer in the second p-type layer, as shown in FIG. 21, the B layer having a thickness of about 1 nm and the A layer having a thickness of about 3 nm are alternately laminated. I understood that.

【0319】(比較例33−8)i型層を形成する際に
導入するμW電力とRF電力をいろいろと変え、他の条
件は実施例33と同じにして、太陽電池を幾つか作製し
た。μW電力と堆積速度の関係は図9と同様な傾向を示
し、堆積速度はRF電力に依存せず、μW電力が0.3
2W/cm3 以上では一定で、この電力で原料ガスであ
るSiH4 ガスとCH4 ガスが100%分解されている
ことが分かった。AM1.5(100mW/cm2 )光
を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定し
たところ、図10に示すような結果となった。即ち、μ
W電力がSiH4 ガスおよびCH4ガスを100%分解
するμW電力(0.32W/cm3 )以下で、かつRF
電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅
に向上することが分かった。
(Comparative Example 33-8) Several solar cells were manufactured in the same manner as in Example 33 except that the μW power and the RF power introduced when forming the i-type layer were variously changed. The relationship between the μW power and the deposition rate shows the same tendency as in FIG. 9, and the deposition rate does not depend on the RF power.
It was constant at 2 W / cm 3 or more, and it was found that the SiH 4 gas and the CH 4 gas, which are the source gases, were decomposed 100% by this electric power. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light was measured, the result shown in FIG. 10 was obtained. That is, μ
W power is not more than μW power (0.32 W / cm 3 ) for decomposing 100% of SiH 4 gas and CH 4 gas, and RF
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was larger than the μW power.

【0320】(比較例33−9)実施例33でi型層を
形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をSi
4 ガス50sccm、CH4 ガス10sccmに変更
し、H2 ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろい
ろと変えて太陽電池を幾つか作製した。他の条件は実施
例33と同じにした。堆積速度とμW電力、RF電力の
関係を調べたところ、比較例33−8と同様に堆積速度
はRF電力に依存せず、μW電力が0.18W/cm3
以上では一定で、このμW電力で、原料ガスであるSi
4 ガスおよびCH4 ガスが100%分解されているこ
とが分かった。AM1.5光を照射したときの太陽電池
の初期光電変換効率を測定したところ、図10と同様な
傾向を示す結果となった。すなわち、μW電力がSiH
4 ガスおよびCH4 ガスを100%分解するμW電力
(0.18W/cm3 )以下で、かつRF電力がμW電
力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上してい
ることが分かった。
(Comparative Example 33-9) When forming the i-type layer in Example 33, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was changed to Si.
H 4 gas 50 sccm, and change the CH 4 gas 10 sccm, H 2 gas is not introduced, it was several to produce a solar cell variously changing the μW power and RF power. Other conditions were the same as in Example 33. The relationship between the deposition rate, the μW power, and the RF power was examined. As in Comparative Example 33-8, the deposition rate did not depend on the RF power, and the μW power was 0.18 W / cm 3.
The above is constant, and at this μW electric power, the raw material gas Si
H 4 gas and CH 4 gas were found to be 100% decomposed. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as FIG. That is, μW power is SiH
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was less than the μW power (0.18 W / cm 3 ) for decomposing 100% of the 4 gas and CH 4 gas and the RF power was larger than the μW power.

【0321】(比較例33−10)実施例33でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス200sccm、CH4 ガス50sccm、
2 ガス500sccmに変更し、さらに基板温度が3
00℃になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW
電力とRF電力をいろいろ変えて太陽電池を幾つか作製
した。他の条件は実施例33と同じにした。
(Comparative Example 33-10) In forming the i-type layer in Example 33, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was set to S.
iH 4 gas 200 sccm, CH 4 gas 50 sccm,
H 2 gas was changed to 500 sccm and the substrate temperature was 3
Change the heater setting so that the temperature becomes
Several solar cells were fabricated with various power and RF powers. Other conditions were the same as in Example 33.

【0322】堆積速度とμW電力、RF電力との関係を
調べたところ、比較例33−8と同様に堆積速度はRF
電力には依存せず、μW電力が0.65W/cm3 以上
で一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスおび
CH4 ガスが100%分解されていることが分かった。
AM1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換
効率を測定したところ、図10と同様な傾向を示す結果
となった。すなわち、μW電力がSiH4 ガスを100
%分解するμW電力(0.65W/cm3 )以下で、か
つRF電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効率
は大幅に向上していることが分かった。
The relationship between the deposition rate, the μW power, and the RF power was examined.
The μW power was constant at 0.65 W / cm 3 or more without depending on the power, and it was found that the SiH 4 gas and CH 4 gas as the source gas were decomposed 100% by this power.
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as FIG. That, .mu.W power the SiH 4 gas 100
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly improved when the power was not more than the μW power (0.65 W / cm 3 ) at which the% decomposition was performed and the RF power was larger than the μW power.

【0323】(比較例33−11)実施例33でi型層
を形成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから20
0mTorrまでいろいろ変え、他の条件は実施例33
と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5
光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定
したことろ、図11のような結果となり、圧力が50m
Torr以上では大幅に初期光電変換効率が減少してい
ることが分かった。
(Comparative Example 33-11) In forming the i-type layer in Example 33, the pressure in the deposition chamber was increased from 3 mTorr to 20 mbar.
Various conditions were changed up to 0 mTorr, and other conditions were the same as in Example 33.
Some solar cells were produced in the same manner as described above. AM1.5
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating light was measured, the result was as shown in FIG.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced at Torr or higher.

【0324】(比較例33−12)実施例33でSi層
を形成する際、SiH4 ガス流量、RF電力を変えるこ
とによって、堆積速度をいろいろ変え、他の条件は実施
例33と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM
1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率
を測定したことろ、Si層の堆積速度が2nm/sec
以上では大幅に初期光電変換効率が減少していることが
わかった。
(Comparative Example 33-12) In forming the Si layer in Example 33, the deposition rate was changed variously by changing the SiH 4 gas flow rate and RF power, and the other conditions were the same as in Example 33. Some solar cells were produced. AM
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating 1.5 light was measured, the deposition rate of the Si layer was 2 nm / sec.
From the above, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced.

【0325】(比較例33−13)実施例33でSi層
を形成する際、層厚をいろいろ変え、他の条件は実施例
33と同じにして、太陽電池幾つか作製した。AM1.
5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測
定したところ、層厚が30nm以上では大幅に初期光電
変換効率が減少していることが分かった。
(Comparative Examples 33-13) In forming the Si layer in Example 33, several solar cells were produced by changing the layer thickness variously and using the other conditions as in Example 33. AM1.
Measurement of the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when five light beams were irradiated showed that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced when the layer thickness was 30 nm or more.

【0326】以上、(比較例33−1)〜(比較例33
−13)に見られるように本発明の太陽電池(SC実3
3)が、従来の太陽電池(SC比33−1)〜(SC比
33−7)よりもさらに優れた特性を有することが実証
された。 (実施例34)実施例33においてバンドギャップ(E
g)の極小値の層厚方向に対する位置、極小値の大き
さ、およびパターンを変えて太陽電池を幾つか作製し、
その初期光電変換効率および耐久特性を実施例33と同
様な方法で調べた。このときi型層のSiH4 ガス流量
とCH4 ガス流量の変化パターン以外は実施例33と同
じにし、図12に示すバンドギャップを有する太陽電池
を作製した。
As described above, (Comparative Example 33-1) to (Comparative Example 33)
-13), the solar cell of the present invention (SC Ex. 3)
It was demonstrated that 3) had more excellent characteristics than conventional solar cells (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-7). (Embodiment 34) The band gap (E
g) producing several solar cells by changing the position of the minimum value in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern,
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were examined in the same manner as in Example 33. At this time, a solar cell having the band gap shown in FIG. 12 was produced in the same manner as in Example 33 except for the change pattern of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate of the i-type layer.

【0327】作製したこれらの太陽電池の初期光電変換
効率および耐久特性を調べた結果を表13に示す(表の
値はSC実(34−1)を基準とした)。これらの結果
から分かるように、バンドギャップの極小値の大きさ、
変化パターンによらず、i型層のバンドギャップが層厚
方向になめらかに変化し、バンドギャップの極小値の位
置がi型層の中央の位置よりp/i界面方向に片寄って
いる本発明の太陽電池のほうが優れていることがわかっ
た。
Table 13 shows the results obtained by examining the initial photoelectric conversion efficiency and the durability of these solar cells (the values in the table are based on SC Example (34-1)). As can be seen from these results, the magnitude of the minimum value of the band gap,
Regardless of the change pattern, the band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction, and the position of the minimum value of the band gap is shifted from the center position of the i-type layer toward the p / i interface. It turns out that solar cells are better.

【0328】(実施例35)B層を水銀増感光CVD法
で形成した太陽電池を作製した。図4の堆積室にφ10
0mm,厚さ10mmの石英ガラス窓と低圧水銀ランプ
を取り付け、石英ガラス窓を通して低圧水銀ランプの光
が堆積室内に入射するようにした。また、石英ガラス窓
には堆積物が付着しないように、窓を覆うシャッター
(窓シャッター)を堆積室内部に取り付けておいた。更
に入り口、出口にバルブのついた液体ボンベ2048に
水銀(純度99.999%)を詰めた。ボンベをバルブ
2005とマスフローコントローラー2015の間に取
り付け、B26/H2ガスでバブリングすることによ
り、堆積室内にB26/H2ガスと共に気化した水銀を
導入できるようにした。
(Example 35) A solar cell in which the layer B was formed by a mercury-sensitized CVD method was manufactured. Φ10 in the deposition chamber of FIG.
A quartz glass window having a thickness of 0 mm and a thickness of 10 mm and a low-pressure mercury lamp were attached, and light from the low-pressure mercury lamp was allowed to enter the deposition chamber through the quartz glass window. Further, a shutter (window shutter) for covering the quartz glass window was provided inside the deposition chamber so that the deposits did not adhere. Furthermore, mercury (purity: 99.999%) was packed in a liquid cylinder 2048 having a valve at the entrance and exit. Install the cylinder between the valve 2005 and the mass flow controllers 2015, by bubbling with B 2 H 6 / H 2 gas, and to be able to introduce the mercury vaporized with B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber.

【0329】B層を形成する際、B26/H2ガスの流
量を1000sccm、圧力を1.0Torrとし、予
めシャッター415は開けておき、低圧水銀ランプを点
灯して60秒間窓シャッターを開けてA層上にB層を形
成する以外は実施例33と同じ条件、方法、手順で図1
の太陽電池を作製した。作製した太陽電池(SC実3
5)は(SC実33)と同様、従来の太陽電池(SC比
33−1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好な初
期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
When forming the B layer, the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas was set to 1000 sccm, the pressure was set to 1.0 Torr, the shutter 415 was opened in advance, the low-pressure mercury lamp was turned on, and the window shutter was opened for 60 seconds. FIG. 1 shows the same conditions, method and procedure as in Example 33 except that the layer B was formed on the layer A by opening.
Was manufactured. Solar cell (SC actual 3)
5) was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-7), similarly to (SC Ex 33).

【0330】(実施例36)p型の多結晶シリコン基板
を用いて、図1−bの太陽電池を作製した。基板上に第
1のn型層、p型層、i型層、Si層、第2のn型層を
順次形成した。表14に形成条件を記す。i型層を形成
する際、SiH4 ガス流量とCH4 ガス流量は図6のパ
ターンのように変化させ、i/p界面よりにバンドギャ
ップの極小値がくるようにし、Si層の堆積速度は0.
15nm/secにした。基板、および半導体層以外の
層は実施例33と同じ条件、同じ方法を用いて作製し
た。
Example 36 A solar cell shown in FIG. 1-b was fabricated using a p-type polycrystalline silicon substrate. A first n-type layer, a p-type layer, an i-type layer, a Si layer, and a second n-type layer were sequentially formed on a substrate. Table 14 shows the forming conditions. When forming the i-type layer, the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas are changed as shown in the pattern of FIG. 0.
It was set to 15 nm / sec. The layers other than the substrate and the semiconductor layer were manufactured using the same conditions and the same method as in Example 33.

【0331】作製した太陽電池(SC実36)は(SC
実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜
(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例37)p/i界面近傍にi型層のバンドギャッ
プの最大値があり、その領域の厚さが20nmである太
陽電池を、図13−aに示すi型層の流量変化パターン
を用い作製した。
The manufactured solar cell (SC Ex. 36) is (SC
As in Example 33), conventional solar cells (SC ratio 33-1)-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 33-7). (Example 37) A solar cell having the maximum value of the band gap of the i-type layer near the p / i interface and having a thickness of 20 nm in the region was used as the flow rate change pattern of the i-type layer shown in FIG. It was produced using.

【0332】i型層の流量変化パターンを変える以外は
実施例33と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。次
に、太陽電池の組成分析を実施例1と同様な方法で行
い、バンドギャップと組成の関係からi型層の層厚方向
のバンドギャップの変化を調べたところ、図13−bの
ような結果となった。作製した(SC実37)は(SC
実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜
(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久性を有することが分かった。
An i-type layer was manufactured under the same conditions and the same method as in Example 33 except that the flow rate change pattern was changed. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 1, and the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was examined from the relationship between the band gap and the composition. The result was. The prepared (SC Ex 37) is (SC
As in Example 33), conventional solar cells (SC ratio 33-1)-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 33-7).

【0333】(比較例37)i型層のp/i界面近傍に
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さをいろいろと変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例37と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では、実施例33の太陽電池(SC
実33)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐
久性が得られた。
(Comparative Example 37) There was a region having the maximum band gap near the p / i interface of the i-type layer, and several solar cells were manufactured with various thicknesses of the region. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 37. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm.
Above 30 nm or less, the solar cell (SC
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability than in Example 33) were obtained.

【0334】(実施例38)i/Si界面近傍にi型層
のバンドギャップの最大値があり、その領域の厚さが1
5nmである太陽電池を、図13−cに示すi型層の流
量変化パターンを用い作製した。i型層の流量変化パタ
ーンを変える以外は実施例33と同じ条件、同じ方法を
用いて作製した。次に太陽電池の組成分析を実施例33
と同様な方法で行い、i型層の層厚方向のバンドギャッ
プの変化を調べたところ、図13−dと同様な結果とな
った。作製した太陽電池(SC実38)は(SC実3
3)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜(S
C比17)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久性を有することが分かった。
(Example 38) The band gap of the i-type layer has a maximum value near the i / Si interface, and the thickness of the region is 1
A solar cell having a thickness of 5 nm was manufactured using the flow rate change pattern of the i-type layer shown in FIG. Except for changing the flow rate change pattern of the i-type layer, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 33. Next, the composition of the solar cell was analyzed in Example 33.
When the change in the band gap in the thickness direction of the i-type layer was examined in the same manner as in the above, the result was similar to that in FIG. The manufactured solar cell (SC Ex. 38) is (SC Ex. 3)
Similar to 3), conventional solar cells (SC ratio 33-1) to (S
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than C ratio 17).

【0335】(比較例38)i型層のi/Si界面近傍
にバンドギャップの最大値を有する領域があり、その領
域の厚さをいろいろ変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例38と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では実施例33の太陽電池(SC実
33)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
性が得られた。
(Comparative Example 38) There was a region having the maximum band gap near the i / Si interface of the i-type layer, and several solar cells were produced with various thicknesses of the region. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 38. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm.
As described above, when the thickness is 30 nm or less, even better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the solar cell of Example 33 (SC Ex 33) were obtained.

【0336】(実施例39)第2のp型層を形成する
際、B26/H2ガスの代わりに、トリエチルボロン
((B(C253,TEBと略記する)を用いた太陽
電池を作製した。常温、常厚で液体のTEB(純度9
9.99%)を入り口、出口にバルブのついた液体ボン
ベ2048に詰めた。ボンベを原料ガス供給装置に取り
付けH2ガスでバブリングすることにより、堆積室内に
2ガスと共に気化したTEBを導入できるようにし
た。
(Example 39) In forming the second p-type layer, triethyl boron (abbreviated as (B (C 2 H 5 ) 3 , TEB)) was used instead of B 2 H 6 / H 2 gas. A solar cell was fabricated using TEB (purity 9) at room temperature and in normal thickness and in liquid form.
(9.99%) was packed in a liquid cylinder 2048 with valves at the inlet and outlet. The bomb was attached to the source gas supply device and bubbled with H 2 gas, so that the TEB vaporized together with the H 2 gas could be introduced into the deposition chamber.

【0337】A層を形成する際,TEB/H2ガスを1
0sccm、堆積室内に流入させる以外は実施例33と
同じ条件、手順でi型層の上にA層を形成し、5分間H
2ガスを堆積室内に流入させた後に真空排気した。B層
を形成する際,TEB/H2ガスを1000sccm、
堆積室内に流入させる以外は実施例33と同じ条件、手
順でi型層の上にB層を形成し、5分間H 2ガスを堆積
室内に流入させた後に真空排気した。
When forming the A layer, TEB / HTwo1 gas
Example 33 except that 0 sccm was allowed to flow into the deposition chamber.
An A layer is formed on the i-type layer under the same conditions and procedure, and H
TwoThe gas was evacuated after flowing the gas into the deposition chamber. Layer B
When forming TEB / HTwo1000 sccm of gas,
The same conditions and hands as in Example 33 except that it was allowed to flow into the deposition chamber
A layer B is formed on the i-type layer in order, and TwoDeposit gas
After flowing into the room, the chamber was evacuated.

【0338】次にB層の上にA層を形成し、5分間H2
ガスを堆積室内に流入させた後に真空排気した。次にA
層の上にB層を形成し、5分間H2ガスを堆積室内に流
入させた後に真空排気した。次にB層の上にA層を形成
し、5分間H2ガスを堆積室内に流入させた後に真空排
気した。
Next, an A layer was formed on the B layer, and H 2 was applied for 5 minutes.
The gas was evacuated after flowing the gas into the deposition chamber. Then A
A layer B was formed on the layer, and H 2 gas was allowed to flow into the deposition chamber for 5 minutes, followed by evacuation. Next, the A layer was formed on the B layer, and H 2 gas was allowed to flow into the deposition chamber for 5 minutes, followed by evacuation.

【0339】第2のp型層以外は実施例33と同じ条
件、方法、手順で作製した。作製した(SC実39)は
(SC実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−
1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久性を有することが分かった。 (実施例40)i型層に酸素原子が含有されている太陽
電池を作製した。i型層を形成する際、実施例33で流
すガスの他に、O2 /Heガスを10sccm、堆積室
401内に導入する以外は実施例33と同じ条件、同じ
方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC実4
0)は(SC実33)と同様、従来の太陽電池(SC比
33−1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好な初
期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
Except for the second p-type layer, it was manufactured under the same conditions, method and procedure as in Example 33. The manufactured (SC Ex. 39) is the same as the (SC Ex.
1) It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 33-7). (Example 40) A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was produced. When forming the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 33 were used except that O 2 / He gas was introduced into the deposition chamber 401 at 10 sccm in addition to the gas flowing in Example 33. . Solar cell (SC actual 4)
0) was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-7), similarly to (SC Ex 33).

【0340】また、i型層中の酸素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、2×1019
(個/cm2 )であることが分かった。 (実施例41)i型層に窒素原子が含有されているシリ
コン太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施例
33で流すガスの他に、NH3 /H2 ガスを5scc
m、堆積室401内に導入する以外は実施例33と同じ
条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池
(SC実41)は(SC実33)と同様、従来の太陽電
池(SC比33−1)〜(SC比33−7)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。また、i型層中の窒素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、3×1017
(個/cm2 )であることが分かった。
Further, the content of oxygen atoms in the i-type layer was determined by SI
As a result of examination by MS, it was contained almost uniformly, and 2 × 10 19
(Pieces / cm 2 ). Example 41 A silicon solar cell having an i-type layer containing nitrogen atoms was manufactured. When forming the i-type layer, NH 3 / H 2 gas is supplied at 5 scc in addition to the gas flowing in Example 33.
m, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 33 were used, except that they were introduced into the deposition chamber 401. The manufactured solar cell (SC Ex. 41) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 33-1) to (SC Comp. 33-7), similarly to (SC Ex. 33). It was found to have. Further, the content of nitrogen atoms in the i-type layer is determined by SI
As a result of examination by MS, it was contained almost uniformly, and 3 × 10 17
(Pieces / cm 2 ).

【0341】(実施例42)i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている太陽電池を作製した。i型層を
形成する際、実施例33で流すガスの他に、O2 /He
ガスを5sccm、NH2 /H2 ガスを5sccm、堆
積室401内に導入する以外は実施例33と同じ条件、
同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC
実42)は(SC実33)と同様、従来の太陽電池(S
C比33−1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。また、i型層中の酸素原子と窒素原子の含有量を
SIMSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、それぞ
れ、1×1019(個/cm2 )、3×1017(個/cm
2 )であることが分かった。
Example 42 Oxygen atoms and nitrogen atoms were added to the i-type layer.
A solar cell containing elemental atoms was produced. i-type layer
When forming, in addition to the gas flowing in Example 33, OTwo/ He
5 sccm gas, NHTwo/ HTwo5 sccm of gas
The same conditions as in Example 33 except that they are introduced into the storage chamber 401,
The same method and the same procedure were used. The fabricated solar cell (SC
Ex. 42) is similar to (SC Ex. 33) in that the conventional solar cell (S
Even better than C ratio 33-1) to (SC ratio 33-7)
Have high initial photoelectric conversion efficiency and durability
Was. Also, the content of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer
When examined by SIMS, it was found to be almost uniformly contained.
1 × 1019(Pcs / cmTwo), 3 × 1017(Pcs / cm
Two).

【0342】(実施例43)i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している太陽電池を作製し
た。O2 /HeガスボンベをSiF4 ガス(純度99.
999%)ボンベに交換し、i型層を形成する際、図1
5−aの流量パターンに従って、SiH4 ガス、CH4
ガス、SiF4 ガスの流量を変化させた。実施例33と
同様な方法によってこの太陽電池(SC実43)の層厚
方向のバンドギャップの変化を求めたところ、図15−
bと同様な結果となった。
(Example 43) A solar cell was manufactured in which the hydrogen content of the i-type layer was changed corresponding to the silicon content. The O 2 / He gas cylinder was filled with SiF 4 gas (purity 99.
When the i-type layer is formed by replacing the cylinder with a cylinder, FIG.
According to the flow pattern of 5-a, SiH 4 gas, CH 4
The flow rates of the gas and the SiF 4 gas were changed. The change in band gap in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex 43) was determined by the same method as in Example 33.
The result was similar to b.

【0343】さらに2次イオン質量分析装置を用いて水
素原子とシリコン原子の含有量の層厚方向分析を行っ
た。図15−cと同様な結果が得られ、水素原子の含有
量はシリコン原子の含有量に対応した層厚方向分布をな
していることが分かった。この太陽電池(SC実43)
の初期光電変換効率と耐久特性を求めたところ、実施例
33の太陽電池と同様、従来の太陽電池(SC比33−
1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久特性を有することが分かった。
Further, the content of hydrogen atoms and silicon atoms was analyzed in the thickness direction using a secondary ion mass spectrometer. A result similar to that of FIG. 15C was obtained, and it was found that the hydrogen atom content had a distribution in the layer thickness direction corresponding to the silicon atom content. This solar cell (SC actual 43)
The initial photovoltaic conversion efficiency and durability characteristics of the conventional solar cell (SC ratio 33-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 1) to (SC ratio 33-7).

【0344】(実施例44)図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の太陽電池
の半導体層を形成する際、シリコン原子含有ガス(Si
4 ガス)と炭素原子含有ガス(CH4 ガス)を堆積室
から1mの距離のところで混合させる以外は実施例33
と同じ方法、同じ手順で太陽電池(SC実44)を作製
した。作製した太陽電池(SC実44)は(SC実3
3)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性を有することが分かった。
Example 44 When a semiconductor layer of the solar cell of FIG. 1 was formed by the manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG.
Example 33 except that H 4 gas) and a carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber.
A solar cell (SC Ex. 44) was produced in the same manner and in the same procedure as described above. The manufactured solar cell (SC actual 44) is (SC actual 3)
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 3).

【0345】(実施例45)第1のp型層をガス拡散法
で作製し、i型層を形成する際、CH4ガスの代わりに
2 2 ガスを用い、更にRF電極に正のDCバイアス
を印加し、RF電力、DCバイアス、μW電力を変化さ
せた太陽電池を作製した。まず、O2 /Heガスボンベ
を水素で10%に希釈したBBr3 (BBr3 /H2
ス)ボンベに交換し、さらにCH4 ガスボンベをC2
2 ガスに交換した。第1のp型層を形成する際、基板温
度900℃、BBr3 /H2 ガス流量500sccm、
内圧30Torrの拡散条件で、Bを拡散させた。接合
深さ300nmになったことろで、BBr3 /H2 ガス
の導入を止めた。一方i型層を形成する際、CH4 ガス
の代わりC2 2 ガスを導入し、図14−aのような流
量パターンに従って変化させた。さらに図16のよう
に、RF電力、DCバイアス、μW電力を変化させた。
第1のp型層とi型層以外は実施例33と同じ条件、同
じ方法、同じ手順を用いた。
Example 45 A first p-type layer was formed by a gas diffusion method, and when forming an i-type layer, a C 2 H 2 gas was used instead of a CH 4 gas, and a positive electrode was used for an RF electrode. A solar cell was manufactured by applying a DC bias and changing the RF power, the DC bias, and the μW power. First, the O 2 / He gas cylinder was replaced with a BBr 3 (BBr 3 / H 2 gas) cylinder diluted to 10% with hydrogen, and the CH 4 gas cylinder was replaced with C 2 H.
Replaced with two gases. When forming the first p-type layer, a substrate temperature of 900 ° C., a BBr 3 / H 2 gas flow rate of 500 sccm,
B was diffused under the diffusion conditions of an internal pressure of 30 Torr. When the junction depth reached 300 nm, the introduction of the BBr 3 / H 2 gas was stopped. On the other hand, when forming the i-type layer, C 2 H 2 gas was introduced instead of CH 4 gas, and the flow rate was changed according to the flow pattern as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 16, the RF power, the DC bias, and the μW power were changed.
Except for the first p-type layer and the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 33 were used.

【0346】作製した太陽電池(SC実45)は(SC
実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜
(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久性を有することが分かった。 (実施例46)本発明のマイクロ波プラズマCVD法を
用いた図4の製造装置を使用して、図17のトリプル型
太陽電池を作製した。
The fabricated solar cell (SC Ex 45) is (SC
As in Example 33), conventional solar cells (SC ratio 33-1)-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 33-7). Example 46 The triple solar cell shown in FIG. 17 was manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0347】基板は、キャスティング法によって製造さ
れたn型の多結晶シリコン基板を用いた。50×50m
2 の基板の片面を温度100℃の1%NaOH水溶液
に5分間浸し、純水で洗浄した。NaOHに浸された面
を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、表面
にはピラミッド構造を有する凹凸が形成されており、基
板がテクスチャー化(Textured)されているこ
とが分かった。次にアセトンとイソプロパノールで超音
波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風乾燥させた。
As a substrate, an n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by a casting method was used. 50 × 50m
One surface of the m 2 substrate was immersed in a 1% aqueous NaOH solution at a temperature of 100 ° C. for 5 minutes, and washed with pure water. Observation of the surface immersed in NaOH with a scanning electron microscope (SEM) revealed that irregularities having a pyramid structure were formed on the surface, and that the substrate was textured. Next, the substrate was ultrasonically washed with acetone and isopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air.

【0348】実施例33と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板のテクスチャー面上に第1
のp型層を形成し、さらに第1のn型層、第1のi型
層、第2のp型層、第2のn型層、Si層、第2のi型
層、第3のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成
する際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、Si層の堆積
速度は0.15nm/secにした。第3のp型層は実
施例33と同様に積層構造とした。
Water was prepared in the same procedure and in the same manner as in Example 33.
Elementary plasma treatment and the first surface on the textured surface of the substrate
And a first n-type layer, a first i-type layer
Layer, second p-type layer, second n-type layer, Si layer, second i-type
A layer and a third p-type layer were sequentially formed. Form a second i-type layer
At the time, the SiH
FourGas flow, CHFourChange the gas flow rate to deposit the Si layer
The speed was 0.15 nm / sec. The third p-type layer is actually
As in Example 33, a laminated structure was used.

【0349】次に、実施例33と同様に第3のp型層上
に、透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次
に、実施例33と同様に透明電極上に銀(Ag)からな
る層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着
した。次に、実施例33と同様に基板の裏面にAg−T
i合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。
Next, as in Example 33, a 70 nm-thick ITO (In 2 O) layer was formed on the third p-type layer as a transparent electrode.
3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method. Next, as in Example 33, a 5 μm-thick current collecting electrode made of silver (Ag) was vacuum-deposited on the transparent electrode by a normal vacuum deposition method. Next, similarly to Example 33, the Ag-T
A 3 μm-thick back electrode made of an i-alloy was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method.

【0350】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たトリプル型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実46)と呼ぶことにし、各半導体層の作製条件
を表15に記す。 (比較例46−1)図17の第2のi型層を形成する
際、図6の流量変化パターンに従って、SiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を変化させる以外は実施例46と同
様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比46−1)と呼ぶことにす
る。
Thus, the fabrication of the triple type solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 46), and Table 15 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer. (Comparative Example 46-1) A method similar to that in Example 46 except that the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas were changed in accordance with the flow rate change pattern of FIG. 6 when forming the second i-type layer of FIG. A triple solar cell was manufactured in the same procedure. This solar cell is referred to as (SC ratio 46-1).

【0351】(比較例46−2)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 にする以外
は実施例46と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比46−2)
と呼ぶことにする。 (比較例46−3)図17の第2のi型層を形成する
際、RF電力を0.15W/cm3 にする以外は実施例
46と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比46−3)と呼ぶこ
とにする。
(Comparative Example 46-2) When forming the second i-type layer of FIG. 17, a triple was performed by the same method and the same procedure as in Example 46 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 46-2)
I will call it. (Comparative Example 46-3) When forming the second i-type layer in FIG. 17, a triple type solar cell was manufactured in the same manner as in Example 46 except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3. Was prepared. This solar cell is referred to as (SC ratio 46-3).

【0352】(比較例46−4)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力
を0.55W/cm3 にする以外は実施例46と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比46−4)と呼ぶことにする。
[0352] (Comparative Example 46-4) when forming the second i-type layer in FIG. 17, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 46 A triple-type solar cell was produced in the same manner and in the same procedure. This solar cell is referred to as (SC ratio 46-4).

【0353】(比較例46−5)図17の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例46と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
46−5)と呼ぶことにする。 (比較例46−6)図17のSi層を形成する際、堆積
速度を3nm/secにする以外は実施例46と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比46−6)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 46-5) When forming the second i-type layer in FIG. 17, the pressure in the deposition chamber 401 was set to 0.08 Torr.
A triple solar cell was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 46 except that This solar cell is referred to as (SC ratio 46-5). (Comparative Example 46-6) A triple solar cell was manufactured in the same manner as in Example 46, except that the deposition rate was 3 nm / sec when forming the Si layer in FIG. This solar cell is referred to as (SC ratio 46-6).

【0354】(比較例46−7)図17のSi層を形成
する際、層厚を40nmにする以外は実施例46と同様
な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。
この太陽電池を(SC比46−7)と呼ぶことにする。
作製したこれらのトリプル型太陽電池の初期光電変換効
率と耐久特性を実施例33と同様な方法で測定したとこ
ろ、(SC実46)は従来のトリプル型太陽電池(SC
比46−1)〜(SC比46−7)よりもさらに良好な
初期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
(Comparative Example 46-7) A triple type solar cell was manufactured in the same manner and by the same procedure as in Example 46 except that the thickness of the Si layer in FIG. 17 was changed to 40 nm.
This solar cell is referred to as (SC ratio 46-7).
The initial photoelectric conversion efficiency and durability of these fabricated triple solar cells were measured in the same manner as in Example 33.
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratios 46-1) to (SC ratio 46-7).

【0355】(実施例47)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、実施例
33の太陽電池を作製し、モジュール化し、発電システ
ムに応用した。実施例33と同じ条件、同じ方法、同じ
手順で50×50nm2 の太陽電池(SC実33)を6
5個作製した。厚さ5.0mmのアルミニウム板上にE
VA(エチレンビニルアセテート)からなる接着材シー
トを乗せ、その上にナイロンシートを乗せ、さらにその
上に作製した太陽電池を配列し、直列化および並列化を
行った。その上にEVAの接着材シートを乗せ、さらに
その上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネート
し、モジュール化した。作製したモジュールの初期光電
変換効率を実施例33と同様な方法で測定しておいた。
モジュールを図18の発電システムを示す回路に接続
し、負荷には夜間点灯する外灯を使用した。システム全
体は蓄電池、及びモジュールの電力によって稼働し、モ
ジュールは最も太陽光を集光できる角度に設置した。1
年経過後の光電変換効率を測定し、光劣化率(1年後の
光電変換効率/初期光電変換効率)を求めた。このモジ
ュールを(MJ実47)と呼ぶことにする。
(Example 47) The solar cell of Example 33 was manufactured by using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, modularized, and applied to a power generation system. A 50 × 50 nm 2 solar cell (SC Ex.
Five were produced. E on a 5.0 mm thick aluminum plate
An adhesive sheet made of VA (ethylene vinyl acetate) was placed thereon, a nylon sheet was placed thereon, and the solar cells produced were further arranged thereon to perform serialization and parallelization. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, and vacuum-laminated to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured in the same manner as in Example 33.
The module was connected to the circuit showing the power generation system of FIG. 18, and an external light that was lit at night was used for the load. The entire system was powered by the battery and the power of the module, and the module was installed at an angle that could best collect sunlight. 1
The photoelectric conversion efficiency after a lapse of one year was measured, and the light deterioration rate (photoelectric conversion efficiency after one year / initial photoelectric conversion efficiency) was obtained. This module will be called (MJ actual 47).

【0356】(比較例47−1)従来の太陽電池(SC
比33−X)(X:1〜7)を比較例33−Xと同じ条
件、同じ方法、同じ手順で65個作製し、実施例47と
同様にモジュール化した。このモジュールを(MJ比4
7−X)と呼ぶことにする。実施例47と同じ条件、同
じ方法、同じ手順で初期光電変換効率と1年経過後の光
電変換効率を測定し、光劣化率を求めた。
(Comparative Example 47-1) Conventional solar cell (SC)
Sixty-five ratios 33-X) (X: 1 to 7) were produced under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Comparative Example 33-X, and were modularized as in Example 47. This module (MJ ratio 4
7-X). Under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 47, the initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after one year had elapsed were measured, and the light deterioration rate was obtained.

【0357】その結果、(MJ比47−X)の光劣化率
は(MJ実47)に対して次のような結果となった。 モジュール 光劣化率の比 ───────────────────────── MJ実47 1.00 MJ比47−1 0.76 MJ比47−2 0.72 MJ比47−3 0.86 MJ比47−4 0.70 MJ比47−5 0.82 MJ比47−6 0.70 MJ比47−7 0.83 以上の結果より本発明の太陽電池モジュールのほうが従
来の太陽電池モジュールよりもさらに優れた光劣化特性
を有していることが分かった。
As a result, the light degradation rate of (MJ ratio 47-X) was as follows with respect to (MJ actual 47). Module Light degradation rate ratio M MJ actual 47 1.00 MJ ratio 47-1 0.76 MJ ratio 47-2 0.72 MJ ratio 47-3 0.86 MJ ratio 47-4 0.70 MJ ratio 47-5 0.82 MJ ratio 47-6 0.70 MJ ratio 47-7 0.83 It was found that the solar cell module had more excellent light degradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0358】(実施例48)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、p/i
界面に第2のSi層を有する図19の太陽電池を作製し
た。実施例33と同様に、キャスティング法によって製
造された、50×50mm 2 のn型多結晶シリコン基板
をHFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液
に数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとイソプ
ロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風
乾燥させた。
(Example 48) Microwave plasm of the present invention
Using the manufacturing apparatus shown in FIG.
The solar cell of FIG. 19 having the second Si layer at the interface was fabricated.
Was. Manufactured by the casting method as in Example 33.
Built 50 × 50mm TwoN-type polycrystalline silicon substrate
HF and HNOThree(HTwoAqueous solution (diluted to 10% with O)
For several seconds and washed with pure water. Then acetone and isop
Ultrasonic cleaning with lopanol, further cleaning with pure water, warm air
Let dry.

【0359】実施例33と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板上に第1のp型層を形成
し、さらに第1のn型層、第1のSi層、i型層、第2
のSi層、第2のp型層を順次形成した。i型層を形成
する際、図13−aのような流量変化パターンに従って
SiH4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、第1の
Si層、第2のSi層の堆積速度は0.15nm/se
c、層厚は10nmにした。尚、第2のp型層は実施例
33と同様に積層構造とした。
Hydrogen plasma treatment was performed in the same procedure and in the same manner as in Example 33 to form a first p-type layer on the substrate, and further a first n-type layer, a first Si layer, and an i-type Layer, second
, And a second p-type layer were sequentially formed. When forming the i-type layer, the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas are changed according to the flow rate change pattern as shown in FIG. 13A, and the deposition rate of the first Si layer and the second Si layer is 0.15 nm. / Se
c, The layer thickness was 10 nm. Note that the second p-type layer had a laminated structure as in Example 33.

【0360】次に、第2のp型層上に、実施例33と同
様にして透明電極として、層厚70nmのITO(In
2 3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。次に、実施例33と同様に透明電極上に銀(Ag)
からなる層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真
空蒸着した。次に、実施例33と同様に基板の裏面にA
g−Ti合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真
空蒸着法で真空蒸着した。
Next, on the second p-type layer, a 70 nm-thick ITO (In) layer was formed as a transparent electrode in the same manner as in Example 33.
2 O 3 + SnO 2 ) was vacuum deposited by a normal vacuum deposition method. Next, as in Example 33, silver (Ag) was formed on the transparent electrode.
A 5 μm-thick current collecting electrode made of was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method. Next, as in Example 33, A
A back electrode made of a g-Ti alloy and having a thickness of 3 μm was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method.

【0361】この太陽電池を(SC実48)と呼ぶこと
にし、各半導体層の作製条件を表16に記す。作製した
太陽電池の初期光電変換効率と耐久特性を実施例33と
同様な方法で測定したところ、(SC実48)は(SC
実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜
(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。
This solar cell will be referred to as (SC Ex. 48). Table 16 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer. The initial photoelectric conversion efficiency and the durability of the manufactured solar cell were measured by the same method as in Example 33.
As in Example 33), conventional solar cells (SC ratio 33-1)-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 33-7).

【0362】(実施例49) 本実施例では、i型層にBとP原子を含有させ、第2の
p型層を積層構造とした光起電力素子を作製した。ま
ず、キャスィング法によって作製したn型の多結晶シ
リコン基板を用いて図1−aの太陽電池を作製した。
(Example 49) In this example, a photovoltaic element in which B and P atoms were contained in the i-type layer and the second p-type layer had a laminated structure was manufactured. First, to prepare the solar cell of FIG. 1-a using an n-type polycrystalline silicon substrate fabricated by Cass pos- sesses method.

【0363】50×50m2、厚さ500μmの基板を
HFとHNO3(H2Oで10%に希釈した)水溶液に数
秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとソプロ
パノールで超音波洗浄し、さら純水で洗浄し、温風乾
燥させた。次に、図4に示す原料ガス供給装置2000
と堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた製
造装置により、基板上に半導体層を作製した。以下に、
その作製手順を記す。
A substrate having a size of 50 × 50 m 2 and a thickness of 500 μm was immersed in an aqueous solution of HF and HNO 3 (diluted to 10% with H 2 O) for several seconds and washed with pure water. Next, ultrasonic cleaning with acetone and Lee Sopuro <br/> propanol, washed with pure water to further, dried hot air. Next, a source gas supply device 2000 shown in FIG.
And a deposition apparatus 400, a semiconductor layer was formed on the substrate by a manufacturing apparatus using a glow discharge decomposition method. less than,
The manufacturing procedure will be described.

【0364】図中の2041〜2047のガスボンベに
は、実施例1と同様の原料ガスが密封されている。実施
例1と同様にして成膜の準備が完了した後、基板に水素
プラズマ処理を施し、続いて基板404上に、第1のp
型層、n型層、Si層、i型層、第2のp型層を形成し
た。
[0364] In the gas cylinders 2041 to 2047 in the figure, the same raw material gas as in the first embodiment is sealed. After the preparation for film formation is completed in the same manner as in Example 1, the substrate is subjected to hydrogen plasma treatment, and then the first p
A mold layer, an n-type layer, a Si layer, an i-type layer, and a second p-type layer were formed.

【0365】まず、水素プラズマ処理を施すには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内
に導入し、H2 ガス流量が500sccmになるように
マスフローコントローラー2013で調節した。堆積室
内の圧力が2.0Torrになるように真空計402を
見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の
温度が550℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したところでシャッター415が閉
じられていることを確認し、マイクロ波(μW)電源を
0.20W/cm3 に設定し、μW電力を導入し、グロ
ー放電を生起させ、シャッター415を開け、基板の水
素プラズマ処理を開始した。10分間経過したところで
シャッターを閉じ、μW電源を切り、グロー放電を止
め、水素プラズマ処理を終えた。5分間、堆積室401
内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉
じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気した。
First, to perform the hydrogen plasma treatment, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 500 sccm. The conductance valve is adjusted while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and the heater 405 is set so that the temperature of the substrate 404 becomes 550 ° C. Is closed, a microwave (μW) power supply is set to 0.20 W / cm 3 , a μW power is introduced, a glow discharge is generated, a shutter 415 is opened, and hydrogen plasma treatment of the substrate is performed. Started. After 10 minutes, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the hydrogen plasma treatment was completed. Deposition chamber 401 for 5 minutes
After the H 2 gas was continuously flowed into the inside, the valve 2003 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0366】次に、第1のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401室
に導入し、H2ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるように真空計402を見
ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温
度が350℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したところでさらにバルブ200
1、2005を徐々に開いて、SiH4ガス、B26
2ガスを堆積室401内に流入させた。この時、Si
4ガス流量が5sccm、H2ガス流量が100scc
m、B26/H2ガス流量が500sccmとなるよう
に各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積室
401内の圧力2.0Torrとなるように真空計4
02を見ながらコンダクタンスバルブ407の開口を調
整した。シャッター415が閉じられていることを確認
し、RF電源を0.20W/cm3に設定し、RF電力
を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター415を
開け、基板上に第1のp型層の形成を開始した。層厚1
00nmの第1のp型層を作製したところでシャッター
を閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、第1のp
型層の形成を終えた。バルブ2001、2005を閉じ
て、堆積室401内へのSiH4ガス、B26/H2ガス
の流入を止め、堆積室401内へH2ガスを5分間流し
続けた、バルブ2003を閉じ、堆積室401内
ガス配管内を真空排気した。
Next, to form the first p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller was adjusted so that the H 2 gas flow rate became 50 sccm. Adjusted in 2013. Pressure in the deposition chamber was adjusted with conductance valve while watching the vacuum gauge 402 to be 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 350 ° C., further where the substrate temperature became stable Valve 200
1, 2005, gradually open, SiH 4 gas, B 2 H 6 /
H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401. At this time, Si
H 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccc
m and each of the mass flow controllers were adjusted so that the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas was 500 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 vacuum gauge 4 so as to 2.0Torr
02, the opening of the conductance valve 407 was adjusted. Confirm that the shutter 415 is closed, set the RF power supply to 0.20 W / cm 3 , introduce RF power, cause glow discharge, open the shutter 415, and place the first p-type on the substrate. The formation of the layer was started. Layer thickness 1
Close the shutter was to prepare a first p-type layer of nm, turn off the RF power to stop the glow discharge, a first p
The formation of the mold layer was completed. By closing the valve 2001,2005, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, B 2 H 6 / H 2 gas and stopper influx, after continued to flow compost 5 minutes H 2 gas into the product chamber 401, the valve close 2003 was evacuated deposition chamber beauty gas pipe 401.

【0367】n型層を形成するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるようにコンダクタンスバルブで調整し、基板4
04の温度が350℃になるように加熱ヒーター405
を設定した。基板温度が安定したところで、さらにバル
ブ2001、2004を徐々に開いてSiH4ガス、
PH3/H2ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が10
0sccm、PH3/H2ガス流量が200sccmとな
るように各々のマスフローコントローラーで調整した。
堆積室401内の圧力は、1.0Torrとなるように
コンダクタンスバルブ407の開口を調整した。RF電
源の電力を0.01W/cm 3 に設定し、RF電極41
0にRF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッ
ターを開け、第1のp型層上にn型層の作製を開始し、
層厚30nmのn型層を作製したところでシャッターを
閉じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、n型層の
形成を終えた。バルブ2001、2004を閉じて、堆
積室401内へのSiH4ガス、PH3/H2ガスの流入
を止め、堆積室401内へH2ガスを5分間流し続けた
、流出バルブ2003を閉じ、堆積室401内びガ
ス配管内を真空排気した。
To form an n-type layer, the auxiliary valve 40
8. Open the valve 2003 gradually, introduce H 2 gas into the deposition chamber 401 through the gas introduction pipe 411, set the mass flow controller 2013 so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm, and set the pressure in the deposition chamber to 1 0.0Torr
r with the conductance valve so that the substrate 4
Heater 405 so that the temperature of 04 becomes 350 ° C.
It was set. When the substrate temperature became stable, the valves 2001 and 2004 were gradually opened, and SiH 4 gas,
PH 3 / H 2 gas was flowed into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 2 sccm, and the flow rate of the H 2 gas was 10 sccm.
Each mass flow controller was adjusted so that the flow rate of the PH 3 / H 2 gas was 200 sccm at 0 sccm.
The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 became 1.0 Torr. The power of the RF power source was set to 0.01 W / cm 3 ,
0, RF power is introduced, a glow discharge is generated, a shutter is opened, and an n-type layer is formed on the first p-type layer.
Close the shutter was to prepare a n-type layer having a thickness of 30 nm, turn off the RF power, stop the glow discharge to complete the formation of the n-type layer. By closing the valve 2001,2004, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, PH 3 / H 2 gas and stopper influx was continuously supplied compost H 2 gas for 5 minutes into a product chamber 401
After closing the outflow valves 2003, it was evacuated deposition chamber beauty gas pipe 401.

【0368】Si層を形成するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2ガスを導入管411を通じて堆積室
401内に導入し、H2ガス流量が50sccmになる
ようにマスフローコントローラー2013を設定し、堆
積室内の圧力が1.5Torrになるようにコンダクタ
ンスバルブで調整し、基板404の温度が270℃にな
るように加熱ヒーター405を設定した。基板温度が安
定したところで、さらにバルブ2001を徐々に開い
て、SiH4ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が10
0sccmとなるように各々のマスフローコントローラ
ーで調整した。堆積室401内の圧力は、1.5Tor
rとなるようにコンダクタンスバルブ407の開口を調
整した。RF電源の電力を0.01W/cm3に設定
し、RF電極410にRF電力を導入し、グロー放電を
生起させ、シャッターを開け、n型層上にSi層の作製
を開始、堆積速度0.15nm/sec、層厚10n
mのSi層を作製したところでシャッターを閉じ、RF
電源を切って、グロー放電を止め、Si層の形成を終え
た。バルブ2001を閉じて、堆積室401内へのSi
4ガスの流量を止め、堆積室401内へH2ガスを5分
流し続けた、流出バルブ2003を閉じ、堆積室4
01内びガス配管内を真空排気した。
To form the Si layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the introduction pipe 411, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Then, the pressure in the deposition chamber was adjusted to 1.5 Torr by a conductance valve, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 became 270 ° C. When the substrate temperature was stabilized, the valve 2001 was further opened gradually, and SiH 4 gas was introduced into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 2 sccm, and the flow rate of the H 2 gas was 10 sccm.
Each mass flow controller was adjusted to be 0 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 1.5 Torr
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to be r. The power of the RF power source was set to 0.01 W / cm 3 , RF power was introduced to the RF electrode 410 to generate glow discharge, the shutter was opened, the formation of a Si layer on the n-type layer was started, and the deposition rate was increased. 0.15 nm / sec, layer thickness 10 n
Close the shutter was to prepare a Si layer of m, RF
The power was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the Si layer was completed. When the valve 2001 is closed, the Si
H 4 gas and stopper the flow rate of the H 2 gas into the sedimentary chamber 401 5 minutes
After it continued to flow during closing the outflow valves 2003, deposition chamber 4
It was evacuated beauty gas in the pipe 01.

【0369】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内に導入
し、H2ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室の圧力
0.01Torrになるようにコンダクタンスバルブ
で調整し、基板404の温度が350℃になるように加
熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定したところ
でさらにバルブ2001、2002、2004、200
5を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4ガス、PH3
2ガス、B26/H2ガスを堆積室401内に流入させ
た。この時、SiH4ガス流量が100sccm、CH4
ガス流量が30sccm、H2ガス流量が300scc
m、PH3/H2ガス流量2sccm、B26/H2
ス流量5sccmとなるように各々のマスフローコン
トローラーで調整した。堆積室401内の圧力は0.0
1Torrとなるようにコンダクタンスバルブ407の
開口を調整した。次にRF電源403の電力を0.4
0W/cm3に設定し、RF電極403に印加した。そ
の後、不図示のμW電源の電力を0.20W/cm3
設定し誘電体窓413を通して堆積401内にμW電
力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッターを開
け、Si層上にi型層の作製を開始した。マスフローコ
ントローラーに接続させたコンピューターを用い、図5
に示した流量変化パターンに従ってSiH4ガス、CH4
ガスの流量を変化させ、層厚300nmのi型層を作製
したところシャッターを閉じ、μW電源を切ってグロ
ー放電を止め、RF電源403を切り、i型層の作製を
終えた。バルブ2001、2002、2004、200
5を閉じて、堆積室401内へのSiH4ガス、CH4
ス、PH3/H2ガス、B26/H2ガスの流入を止め、
積室401内へH2ガスを5分間流し続けた、バル
ブ2003を閉じ、堆積室401内及びガス配管内を真
空排気した。
Next, in order to manufacture an i-type layer, the valve 20 was used.
03 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 300 sccm. Deposition chamber pressure
There was adjusted conductance valve to be 0.01 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 350 ° C., further valves <br/> substrate temperature was stabilized 2001,2002,2004 , 200
5 is gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, PH 3 /
H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas were flowed into the deposition chamber 401. At this time, SiH 4 gas flow rate of 100 sccm, CH 4
Gas flow rate is 30 sccm, H 2 gas flow rate is 300 sccc
m, PH 3 / H 2 gas flow rate was adjusted to 2 sccm and B 2 H 6 / H 2 gas flow rate was adjusted to 5 sccm by each mass flow controller. The pressure in the deposition chamber 401 is 0.0
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to 1 Torr. Next , the power of the RF power supply 403 is set to 0.4
The power was set to 0 W / cm 3 and applied to the RF electrode 403. Thereafter, the power of a not-shown μW power supply is set to 0.20 W / cm 3 , and μW power is introduced into the deposition 401 through the dielectric window 413 to generate a glow discharge, a shutter is opened, and i Preparation of the mold layer was started. Using a computer connected to a mass flow controller,
SiH 4 gas, CH 4 according flow change pattern shown in
When the i-type layer having a thickness of 300 nm was formed by changing the flow rate of the gas , the shutter was closed, the μW power supply was turned off to stop glow discharge, and the RF power supply 403 was turned off to complete the i-type layer formation. Valves 2001, 2002, 2004, 200
5 to close, SiH 4 gas into the deposition chamber 401, CH 4 gas, PH 3 / H 2 gas, B 2 H 6 / H 2 and stopper the inflow of gas,
After continuously introduced compost 5 minutes H 2 gas into the product chamber 401, closing the valve 2003, the deposition chamber and the gas pipe 401 was evacuated.

【0370】次に、第2のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内
に導入し、H2ガス流量が300sccmになるように
マスフローコントローラー2013で調節した。堆積室
内の圧力が0.02Torrになるようにコンダクタン
スバルブで調整し、基板404の温度が200℃になる
ように加熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定し
ところでさらにバルブ2001、2002、2005
を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4ガス、H2 ガス、
26/H2ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4ガス流量が10sccm、CH4ガス流量が
5sccm、H2ガス流量が300sccm、B26
2ガス流量が10sccmとなるように各々のマスフ
ローコントローラーで調整した。堆積室401内の圧力
は、0.02Torrとなるようにコンダクタンスバル
ブ407の開口を調整した。μW電源の電力を0.30
W/cm3に設定し、誘電体窓413を通して堆積室4
01内にμW電力を導入し、グロー放電を生起させ、シ
ャッター415を開け、i型層上にライトドープ層(A
層)の形成を開始した。層厚3nmのA層を作製したと
ころでシャッターを閉じ、μW電源を切り、グロー放電
を止めた。バルブ200120022005を閉じ
て、堆積室401内へのSiH4ガス、CH4ガス2
6/H2ガスの流入を止め、堆積室401内へH2ガス
5分間流し続けた、バルブ2003を閉じ、堆積室
401内びガス配管内を真空排気した。
Next, to form the second p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller was adjusted so that the H 2 gas flow rate was 300 sccm. Adjusted in 2013. Pressure in the deposition chamber was adjusted with conductance valve to be 0.02 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 is 200 ° C., further valve at the substrate temperature became stable 2001,2002,2005
Is gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, H 2 gas,
B 2 H 6 / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 10 sccm, the flow rate of the CH 4 gas was 5 sccm, the flow rate of the H 2 gas was 300 sccm, and B 2 H 6 /
Each mass flow controller was adjusted so that the flow rate of H 2 gas became 10 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 was 0.02 Torr. 0.30 μW power supply
W / cm 3 and the deposition chamber 4 through the dielectric window 413.
01, a glow discharge is generated, a shutter 415 is opened, and a lightly doped layer (A) is formed on the i-type layer.
Layer) has begun. When the layer A having a thickness of 3 nm was formed, the shutter was closed, the μW power was turned off, and the glow discharge was stopped. The valves 2001 , 2002 , and 2005 are closed, and SiH 4 gas, CH 4 gas , B 2
H 6 / H 2 gas and stopper influx, after continued to flow compost 5 minutes H 2 gas into the product chamber 401, closing the valve 2003 was evacuated deposition chamber beauty gas pipe 401.

【0371】次に、バルブ2005を徐々に開けて、堆
積室401内にB2 6 /H2 ガスを流入させ、流量が
1000sccmとなるように各々のマスフローコント
ローラーで調整した。堆積室401内の圧力は、0.0
2Torrとなるようにコンダクタンスバルブ407の
開口を調整し、μW電源の電力を0.20W/cm3
設定し、誘電体窓413を通して堆積室401内にμW
電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター41
5を開け、A層上にほう素(B層)の形成を開始した。
6秒経過したところでシャッターを閉じ、μW電源を切
り、グロー放電を止めた。バルブ2005を閉じて、堆
積室401内へのB2 6 /H2 ガスの流入を止め、5
分間、堆積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、バ
ルブ2003を閉じ、堆積室401内およびガス配管内
を真空排気した。
Next, the valve 2005 was gradually opened, B 2 H 6 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the flow rate was adjusted to 1000 sccm by each mass flow controller. The pressure in the deposition chamber 401 is 0.0
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to 2 Torr, the power of the μW power supply was set to 0.20 W / cm 3 , and the power of μW was introduced into the deposition chamber 401 through the dielectric window 413.
Electric power is introduced to cause glow discharge, and the shutter 41
5 was opened, and the formation of boron (B layer) on the A layer was started.
After 6 seconds, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, and glow discharge was stopped. The valve 2005 is closed to stop the flow of the B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber 401.
After continuously flowing the H 2 gas into the deposition chamber 401 for minutes, the valve 2003 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0372】次に上記した方法と同じ方法、条件、手順
でB層上にA層を形成し、更にB層、A層を積層して、
層厚約10nmの第2のp型層の形成を終えた。堆積室
401内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003
を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気
し、補助バルブ408を閉じ、リークバルブ409を開
けて、堆積室401をリークした。
Next, the A layer is formed on the B layer by the same method, conditions, and procedure as the above method, and the B layer and the A layer are further laminated.
The formation of the second p-type layer having a thickness of about 10 nm was completed. After flowing the H 2 gas into the deposition chamber 401 continuously, the valve 2003
Was closed, the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated, the auxiliary valve 408 was closed, and the leak valve 409 was opened to leak the deposition chamber 401.

【0373】次に、第2のp型層上に、透明電極とし
て、層厚70nmのITO(In22nO2)を通
常の真空蒸着法で真空蒸着した。次に透明電極上に銀
(Ag)からなる層厚5μm集電電極を通常の真空蒸
着法で真空蒸着した。次に基板の裏面にAg−Ti合
金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で
真空蒸着した。
[0373] Next, on the second p-type layer, a transparent electrode, the thickness 70 nm ITO with (In 2 O 2 + S nO 2) was vacuum deposited in a conventional vacuum deposition method. Then, a collector electrode layer thickness 5μm composed of silver (Ag) on the transparent electrode was vacuum deposited by conventional vacuum deposition method. Next , a 3 μm-thick back electrode made of an Ag—Ti alloy was vacuum-deposited on the back surface of the substrate by a normal vacuum deposition method.

【0374】以上でこの太陽電池の作製を終えた。この
太陽電池を(SC実49)と呼ぶことにし、第1のp型
層,n型層,Si層、i型層,第2のp型層の作製条件
を表17に示す。 (比較例49−1)i型層を形成する際に、SiH4
ス流量及びCH4 ガス流量を、図6に示す流量パターン
に従って各々のマスフローコントローラーで調整した以
外は、実施例49と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作
製した。この太陽電池を(SC比49−1)と呼ぶこと
にする。
Thus, the production of this solar cell was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 49). Table 17 shows the manufacturing conditions for the first p-type layer, the n-type layer, the Si layer, the i-type layer, and the second p-type layer. (Comparative Example 49-1) The same conditions as in Example 49 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate patterns shown in FIG. 6 when forming the i-type layer. A solar cell was manufactured in the same procedure. This solar cell is referred to as (SC ratio 49-1).

【0375】(比較例49−2)i型層を形成する際
に、PH3/H2ガスを流さない以外は実施例49と同様
な方法、手順で基板上に太陽電池を作製した。この太陽
電池を(SC比49−2)と呼ぶことにする。 (比較例49−3)i型層を形成する際に、B26/H
2ガスを流さない以外は実施例49と同様な方法、手順
で基板上に太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC
比49−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 49-2) A solar cell was fabricated on a substrate in the same manner and in the same manner as in Example 49 except that no PH 3 / H 2 gas was allowed to flow when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 49-2). (Comparative Example 49-3) When forming an i-type layer, B 2 H 6 / H
A solar cell was fabricated on a substrate by the same method and procedure as in Example 49 except that no two gases were passed. This solar cell (SC
Ratio 49-3).

【0376】(比較例49−4)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 にする以外は、実施例
49と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この
太陽電池を(SC比49−4)と呼ぶことにする。 (比較例49−5)i型層を形成する際に、RF電力を
0.15W/cm3 にする以外は、実施例49と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比49−5)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 49-4) A solar cell was fabricated under the same conditions and in the same procedure as in Example 49, except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3 when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 49-4). (Comparative Example 49-5) A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 49, except that the RF power was changed to 0.15 W / cm 3 when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 49-5).

【0377】(比較例49−6)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力を0.55
W/cm3 にする以外は、実施例49と同じ条件、同じ
手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比4
9−6)と呼ぶことにする。 (比較例49−7)i型層を形成する際に、堆積室内の
圧力を0.08Torrにする以外は、実施例49と同
じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比49−7)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 49-6) In forming the i-type layer, μW power was 0.5 W / cm 3 and RF power was 0.55.
A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 49 except that the value was changed to W / cm 3 . This solar cell (SC ratio 4
9-6). (Comparative Example 49-7) A solar cell was fabricated under the same conditions and in the same procedure as in Example 49 except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.08 Torr when forming the i-type layer. This solar cell is referred to as (SC ratio 49-7).

【0378】(比較例49−8)Si層を形成する際
に、堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例4
9と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比49−8)と呼ぶことにする。 (比較例49−9)Si層を形成する際に、層厚を40
nmにする以外は、実施例49と同じ条件、同じ手順で
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比49−
9)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 49-8) Example 4 was repeated except that the deposition rate was 3 nm / sec when forming the Si layer.
A solar cell was fabricated under the same conditions and under the same procedure as in No. 9. This solar cell is referred to as (SC ratio 49-8). (Comparative Example 49-9) When forming the Si layer, the layer thickness was set to 40.
A solar cell was produced under the same conditions and in the same procedure as in Example 49 except that the thickness was changed to nm. This solar cell (SC ratio 49-
9).

【0379】作製した太陽電池(SC実49)および
(SC比49−1)〜(SC比49−9)の初期光変換
効率(光起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を実
施例1と同様にして行った。測定の結果、(SC実4
9)の太陽電池に対して、(SC比49−1)〜(SC
比49−9)の初期光電変換効率以下のようになった。
The measurement of the initial light conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and the durability characteristics of the manufactured solar cells (SC Ex. 49) and (SC Comp. 49-1) to (SC Comp. Performed in the same manner as 1. As a result of the measurement, (SC actual 4
For the solar cell of 9), (SC ratio 49-1) to (SC ratio)
The ratio was lower than the initial photoelectric conversion efficiency of the ratio 49-9).

【0380】 (SC比49−1) 0.75倍 (SC比49−2) 0.74倍 (SC比49−3) 0.73倍 (SC比49−4) 0.66倍 (SC比49−5) 0.82倍 (SC比49−6) 0.61倍 (SC比49−7) 0.69倍 (SC比49−8) 0.70倍 (SC比49−9) 0.82倍 実施例1と同様にして耐久特性を測定した。測定の結
果、(SC実49)の太陽電池に対して、(SC比49
−1)〜(SC比49−9)の耐久特性は以下のように
なった。
(SC ratio 49-1) 0.75 times (SC ratio 49-2) 0.74 times (SC ratio 49-3) 0.73 times (SC ratio 49-4) 0.66 times (SC ratio) 49-5) 0.82 times (SC ratio 49-6) 0.61 times (SC ratio 49-7) 0.69 times (SC ratio 49-8) 0.70 times (SC ratio 49-9) 82 times The durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the (SC ratio 49)
-1) to (SC ratio 49-9) were as follows.

【0381】 (SC比49−1) 0.73倍 (SC比49−2) 0.72倍 (SC比49−3) 0.71倍 (SC比49−4) 0.64倍 (SC比49−5) 0.80倍 (SC比49−6) 0.61倍 (SC比49−7) 0.71倍 (SC比49−8) 0.70倍 (SC比49−9) 0.82倍 次に、実施例1と同様にしてi型層のバンドギャップと
C/Si組成の関係を調べたところ図7と同じ結果とな
った。
(SC ratio 49-1) 0.73 times (SC ratio 49-2) 0.72 times (SC ratio 49-3) 0.71 times (SC ratio 49-4) 0.64 times (SC ratio) 49-5) 0.80 times (49-6 SC ratio) 0.61 times (49-7 SC ratio) 0.71 times (49-8 SC ratio) 0.70 times (49-9 SC ratio) Next, the relationship between the band gap of the i-type layer and the C / Si composition was examined in the same manner as in Example 1. The result was the same as that in FIG.

【0382】また、作製した太陽電池(SC実49)、
(SC比49−1)〜(SC比49−9)のi型層にお
けるSi原子とC原子の層厚方向の組成分析を、前記組
成分析と同様な方法で行い、Si原子と炭素原子の組成
比からi型層の層厚方向のバンドギャップを求めたとこ
ろ図8と同様な傾向を示し、(SC実49)、(SC比
49−2)〜(SC比49−9)の太陽電池では、バン
ドギャップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp
/i界面方向に片寄っており、(SC比49−1)の太
陽電池では、バンドギャップの極小値の位置がi型層の
中央の位置よりi/Si界面方向に片寄っていることが
分かった。
Also, the manufactured solar cell (SC Ex 49),
The composition analysis in the layer thickness direction of Si atoms and C atoms in the i-type layer of (SC ratio 49-1) to (SC ratio 49-9) is performed by the same method as the above-described composition analysis, and the Si atom and carbon atom are analyzed. When the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was determined from the composition ratio, the same tendency as in FIG. 8 was obtained, and the solar cells of (SC actual 49) and (SC ratio 49-2) to (SC ratio 49-9) were obtained. In this case, the position of the minimum value of the band gap is p
/ I is deviated in the interface direction, and in the solar cell of (SC ratio 49-1), the position of the minimum value of the band gap is deviated in the i / Si interface direction from the center position of the i-type layer. .

【0383】以上、(SC実49)、(SC比49−
1)〜(SC比49−9)の層厚方向に対するバンドギ
ャップの変化は、堆積室内に流入される、Siを含む原
料ガス(この場合にはSiH4 ガス)とCを含む原料ガ
ス(この場合にはCH4 ガス)の流量比に依存すること
が分かった。次に(SC実49)、(SC比49−1)
〜(SC比49−9)のi型層におけるP原子とB原子
の層厚方向の組成分析を2次イオン質量分析装置(CA
MECA製IMS−3F)で行った。測定の結果、P原
子、B原子は層厚方向に対して均一に分布していること
が確認された。
As described above, (SC actual 49), (SC ratio 49−
The changes in the band gap in the layer thickness direction of 1) to (SC ratio 49-9) are caused by the source gas containing Si (in this case, SiH 4 gas) and the source gas containing C (in this case, flowing into the deposition chamber). In some cases, it depends on the flow rate ratio of CH 4 gas). Next, (SC actual 49), (SC ratio 49-1)
To (SC ratio 49-9) in the layer thickness direction of P atoms and B atoms in the i-type layer by a secondary ion mass spectrometer (CA).
(IMS IMS-3F). As a result of the measurement, it was confirmed that P atoms and B atoms were uniformly distributed in the layer thickness direction.

【0384】また、実施例33と同様にして多結晶シリ
コン基板上に、積層構造を有する第2のp型層を形成
し、そのTEM(透過型電子顕微鏡)像を観察した。第
2のp型層は層厚約1nmのB層と層厚約3nmのA層
が交互に積層されていることが確認された。 (比較例49−10)i型層を形成する際に導入するμ
W電力とRF電力をいろいろと変え、他の条件は実施例
49と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。μW電
力と堆積速度は図9と同様な関係となり、堆積速度はR
F電力に依存せず、μW電力が0.32W/cm3 以上
では一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスと
CH4ガスが100%分解されていることが分かった。
AM1.5(100mW/cm 2 )光を照射したときの
太陽電池の初期光電変換効率を測定したところ、図10
と同様な傾向を示す結果となった。即ち、μW電力がS
iH4 ガスおよびCH4ガスを100%分解するμW電
力(0.32W/cm3 )以下で、かつRF電力がμW
電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上する
ことが分かった。
Also, in the same manner as in Example 33, a polycrystalline silicon
Form a second p-type layer having a laminated structure on a control board
Then, the TEM (transmission electron microscope) image was observed. No.
The p-type layer 2 has a B layer with a thickness of about 1 nm and an A layer with a thickness of about 3 nm
Were alternately laminated. (Comparative Example 49-10) μ introduced when forming i-type layer
W power and RF power are variously changed, and other conditions are examples.
In the same manner as in 49, several solar cells were produced. μW electricity
The force and the deposition rate have the same relationship as in FIG.
ΜW power is 0.32 W / cm, independent of F powerThreethat's all
In this case, the electric power is constantFourWith gas
CHFourIt was found that the gas was 100% decomposed.
AM1.5 (100 mW / cm Two) When light is irradiated
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell was measured, FIG.
The result showed the same tendency as. That is, the μW power is S
iHFourGas and CHFourΜW electricity to decompose 100% of gas
Force (0.32W / cmThree) And RF power is μW
Greater initial photoelectric conversion efficiency when power is higher
I understood that.

【0385】(比較例49−11)実施例49でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス50sccm、CH4 ガス10sccmに変
更し、H2 ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろ
いろと変えて太陽電池を幾つか作製した。他の条件は実
施例49と同じにした。堆積速度とμW電力、RF電力
の関係を調べたところ、比較例49−10と同様に堆積
速度はRF電力に依存せず、μW電力が0.18W/c
3 以上では一定で、このμW電力で、原料ガスである
SiH4 ガスおよびCH4 ガスが100%分解されてい
ることが分かった。AM1.5光を照射したときの太陽
電池の初期光電変換効率を測定したところ、図10と同
様な傾向を示す結果となった。すなわち、μW電力がS
iH4 ガスおよびCH4 ガスを1001%分解するμW
電力(0.18W/cm3 )以下で、かつRF電力がμ
W電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上し
ていることが分かった。
(Comparative Example 49-11) In forming the i-type layer in Example 49, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was set to S.
Some solar cells were fabricated by changing the iH 4 gas to 50 sccm and the CH 4 gas to 10 sccm, not introducing the H 2 gas, and varying the μW power and the RF power. Other conditions were the same as in Example 49. When the relationship between the deposition rate and the μW power and the RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power and the μW power was 0.18 W / c as in Comparative Example 49-10.
It was found that the SiH 4 gas and the CH 4 gas, which are the source gases, were decomposed 100% with this μW power at a constant value of m 3 or more. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as FIG. That is, the μW power is S
μW for decomposing 100% of iH 4 gas and CH 4 gas
Power (0.18 W / cm 3 ) or less and RF power is μ
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was larger than the W power.

【0386】(比較例49−12)実施例49でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス200sccm、CH4 ガス50sccm、
2 ガス500sccmに変更し、さらに基板温度が3
00℃になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW
電力とRF電力をいろいろ変えて太陽電池を幾つか作製
した。他の条件は実施例49と同じにした。
(Comparative Example 49-12) In forming the i-type layer in Example 49, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was set to S.
iH 4 gas 200 sccm, CH 4 gas 50 sccm,
H 2 gas was changed to 500 sccm and the substrate temperature was 3
Change the heater setting so that the temperature becomes
Several solar cells were fabricated with various power and RF powers. Other conditions were the same as in Example 49.

【0387】堆積速度とμW電力、RF電力との関係を
調べたところ、比較例49−10と同様に堆積速度はR
F電力に依存せず、μW電力が0.65W/cm3以上
で一定で、この電力で原料ガスであるSiH4ガスお
びCH4ガスが100%分解されていることが分かっ
た。AM1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電
変換効率を測定したところ、図10同様な傾向を示す結
果となった。すなわち、μW電力がSiH4ガスおよび
CH 4 ガスを100%分解するμW電力(0.65W/
cm3)以下で、かつRF電力がμW電力より大きいと
き初期光電変換効率は大幅に向上することが分かった。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and the RF power was examined, the deposition rate was R as in Comparative Example 49-10.
Without depending on F power, at constant μW power 0.65 W / cm 3 or more, SiH 4 Gas good <br/> beauty CH 4 gas as a source gas in this power that has been decomposed 100% Do you get it. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, the μW power is SiH 4 gas and
ΜW power for decomposing 100% of CH 4 gas (0.65W /
cm 3 ) or less and the RF power was larger than the μW power, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly improved.

【0388】(比較例49−13)実施例49でi型層
を形成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから20
0mTorrまでいろいろ変え、他の条件は実施例49
と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5
光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定
したことろ、図11のような結果となり、圧力が50m
Torr以上では大幅に初期光電変換効率が減少してい
ることが分かった。
(Comparative Example 49-13) In forming the i-type layer in Example 49, the pressure in the deposition chamber was increased from 3 mTorr to 20
Various conditions were changed up to 0 mTorr, and other conditions were the same as in Example 49.
Some solar cells were produced in the same manner as described above. AM1.5
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating light was measured, the result was as shown in FIG.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced at Torr or higher.

【0389】(比較例49−14)実施例49でSi層
を形成する際、SiH4 ガス流量、RF電力を変えるこ
とによって、堆積速度をいろいろ変え、他の条件は実施
例49と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM
1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率
を測定したことろ、Si層の堆積速度が2nm/sec
以上では大幅に初期光電変換効率が減少していることが
わかった。
(Comparative Example 49-14) In forming the Si layer in Example 49, the deposition rate was variously changed by changing the SiH 4 gas flow rate and the RF power, and the other conditions were the same as in Example 49. Some solar cells were produced. AM
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating 1.5 light was measured, the deposition rate of the Si layer was 2 nm / sec.
From the above, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced.

【0390】(比較例49−15)実施例49でSi層
を形成する際、層厚をいろいろ変え、他の条件は実施例
49と同じにして、太陽電池幾つか作製した。AM1.
5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測
定したところ、層厚が30nm以上では大幅に初期光電
変換効率が減少していることが分かった。
(Comparative Examples 49-15) In forming an Si layer in Example 49, several solar cells were produced by changing the layer thickness variously and using the other conditions as in Example 49. AM1.
Measurement of the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when five light beams were irradiated showed that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced when the layer thickness was 30 nm or more.

【0391】以上、(比較例49−1)〜(比較例49
−15)に見られるように本発明の太陽電池(SC実
49)が、従来の太陽電池(SC比49−1)〜(SC
比49−9)よりもさらに優れた特性を有することが実
証された。 (実施例50) 実施例49においてバンドギャップ(Eg)の極小値の
層厚方向に対する位置、極小値の大きさ、びパターン
を変えて太陽電池をいくつか作製し、その初期光電変換
効率び耐久特性を実施例49と同様な方法で調べた。
このときi型層のSiH4ガス流量とCH4ガス流量の
変化パターン以外は実施例49と同じにし、図12に示
すバンドギャップを有す太陽電池を作製した。
As described above, (Comparative Example 49-1) to (Comparative Example 49-1)
-15), the solar cell (SC actual 49) of the present invention is different from the conventional solar cells (SC ratio 49-1) to (SC
Ratio 49-9). (Example 50) position relative to the layer thickness direction of the minimum band gap (Eg) in Example 49, the magnitude of the minimum value, to produce several solar cells with different beauty pattern, its initial photoelectric conversion efficiency And durability characteristics were examined in the same manner as in Example 49.
At this time, other than the change pattern of the SiH 4 gas flow rate and CH 4 gas flow rate of the i-type layer was prepared the same west solar cell that have a band gap shown in FIG. 12 and Example 49.

【0392】作製したこれらの太陽電池の初期光電変換
効率および耐久特性を調べた結果を表18に示す(表の
値はSC実(50−1)を基準とした)。これらの結果
から分かるように、バンドギャップの極小値の大きさ、
変化パターンによらず、i型層のバンドギャップが層厚
方向になめらかに変化し、バンドギャップの極小値の位
置がi型層の中央の位置よりp/i界面方向に片寄って
いる本発明の太陽電池のほうが優れていることがわかっ
た。
The results obtained by examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these manufactured solar cells are shown in Table 18 (the values in the table are based on SC Example (50-1)). As can be seen from these results, the magnitude of the minimum value of the band gap,
Regardless of the change pattern, the band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction, and the position of the minimum value of the band gap is shifted from the center position of the i-type layer toward the p / i interface. It turns out that solar cells are better.

【0393】(実施例51)実施例49において、i型
層の価電子制御剤の濃度及び種類を変えた太陽電池を作
製し、その初期光電変換特性及び耐久性を実施例1と同
様な方法で調べた。この時i型層の価電子制御剤の濃度
及び種類を変えた以外は実施例49と同じにした。
(Example 51) In Example 49, a solar cell was produced in which the concentration and type of the valence electron controlling agent in the i-type layer were changed, and the initial photoelectric conversion characteristics and durability were determined in the same manner as in Example 1. I checked in. At this time, it was the same as Example 49 except that the concentration and type of the valence electron controlling agent in the i-type layer were changed.

【0394】(実施例51−1)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガス(B26/H2ガス)流量を
1/5倍にし、トータルのH2流量は実施例49と同じ
とした太陽電池(SC実51−1)を作製したところ、
(SC実51−1)は(SC実49)と同様、従来の太
陽電池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりも
さらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有する
ことが分かった。
(Example 51-1) The flow rate of the gas (B 2 H 6 / H 2 gas) of the valence electron controlling agent serving as the acceptor of the i-type layer was reduced to 1/5, and the total H 2 flow rate was changed to that of Example 49. When a solar cell (SC Ex. 51-1) having the same structure as that described above was manufactured,
Like (SC Ex. 49), (SC Ex. 51-1) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC Comp. 49-1) to (SC Comp. I understood.

【0395】(実施例51−2)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガス(B26/H2ガス)流量を
5倍にし、トータルのH2流量は実施例49と同じとし
た太陽電池(SC実51−2)を作製したところ、(S
C実51−2)は(SC実49)と同様、従来の太陽電
池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。
(Example 51-2) The flow rate of the gas (B 2 H 6 / H 2 gas) of the valence electron controlling agent serving as the acceptor of the i-type layer was increased by 5 times, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 49. When a solar cell (SC Ex 51-2) was manufactured,
Similar to (SC Ex. 49), C Ex. 51-2) may have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC Comp. 49-1) to (SC Comp. Do you get it.

【0396】(実施例51−3)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガス(PH3/H2ガス)流量を1/5倍
にし、トータルのH2流量は実施例49と同じとした太
陽電池(SC実51−3)を作製したところ、(SC実
51−3)は(SC実49)と同様、従来の太陽電池
(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさらに
良好な初期光電変換効率および耐久特性を有することが
分かった。
(Example 51-3) The flow rate of the gas (PH 3 / H 2 gas) of the valence electron controlling agent serving as the donor of the i-type layer was reduced to 1/5, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 49. (SC Ex. 51-3) was manufactured, and as in (SC Ex. 49), the conventional solar cells (SC Comp. 49-1) to (SC Comp. ) Was found to have even better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics.

【0397】(実施例51−4)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガス(PH3/H2ガス)流量を5倍に
し、トータルのH2流量は実施例49と同じとした太陽
電池(SC実51−3)を作製したところ、(SC実5
1−4)は(SC実49)と同様、従来の太陽電池(S
C比49−1)〜(SC比49−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。
(Example 51-4) The flow rate of the gas (PH 3 / H 2 gas) of the valence electron controlling agent serving as the donor of the i-type layer was made five times, and the total H 2 flow rate was made the same as in Example 49. When a solar cell (SC Ex. 51-3) was manufactured, (SC Ex. 5)
1-4) is a conventional solar cell (S
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than C ratio 49-1) to (SC ratio 49-9).

【0398】(実施例51−5)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガスとしてB26/H2ガスの代
わりにトリメチルアルミニウム(Al(CH33、TM
A)を用いた太陽電池を作製した。この際液体ボンベに
密封されたTMA(純度99.99%)を水素ガスでバ
ブリングしてガス化し、堆積室401内に導入した以外
は実施例49と同様な方法、手順で太陽電池(SC実5
1−5)を作製した。
(Example 51-5) Instead of B 2 H 6 / H 2 gas, trimethyl aluminum (Al (CH 3 ) 3 , TM) was used as the valence electron controlling agent gas serving as the acceptor of the i-type layer.
A solar cell using A) was produced. At this time, except that TMA (purity: 99.99%) sealed in a liquid cylinder was gasified by bubbling with hydrogen gas and introduced into the deposition chamber 401, a solar cell (SC actual) was manufactured in the same manner and procedure as in Example 49. 5
1-5) was produced.

【0399】この時、TMA/H2ガスの流量は10s
ccmとした。作製した太陽電池(SC実51−5)は
(SC実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49−
1)〜(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例51−6)i型層のドナーとなる価電子制御剤
のガスとしてPH3/H2ガスの代わりに硫化水素(H2
S)を用いた太陽電池を作製した。実施例49のNH3
/H2ガスボンベを水素で100ppmに希釈したH2
ガス(H2S/H2)ボンベに交換し、実施例49と同様
な方法、手順で太陽電池(SC実51−6)を作製し
た。
At this time, the flow rate of the TMA / H 2 gas was 10 seconds.
ccm. The manufactured solar cell (SC Ex. 51-5) is similar to the conventional solar cell (SC Comp.
1) It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 49-9). (Example 51-6) Hydrogen sulfide (H 2) was used instead of PH 3 / H 2 gas as a valence electron controlling gas serving as a donor of the i-type layer.
A solar cell using S) was produced. NH 3 of Example 49
/ H 2 gas cylinder diluted with hydrogen to 100 ppm H 2 S
The gas (H 2 S / H 2 ) was replaced with a gas cylinder, and a solar cell (SC Ex. 51-6) was produced in the same manner and procedure as in Example 49.

【0400】この時、H2S/H2ガスの流量は1scc
mとした。作製した太陽電池(SC実51−6)は(S
C実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)
〜(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光電変換
効率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例52)p型の多結晶シリコン基板を用いて、図
1−bの太陽電池を作製した。基板にプラズマ処理を施
し、続いて基板上に第1のn型層、p型層、i型層、S
i層、第2のn型層を順次形成した。表19に形成条件
を記す。i型層を形成する際、SiH4 ガス流量とCH
4 ガス流量は図6のパターンのように変化させ、i/p
界面よりにバンドギャップの極小値がくるようにした。
第2のn型層は実施例49と同様に積層構造とし、また
Si層の堆積速度は0.15nm/secにした。基
板、および半導体層以外の層は実施例49と同じ条件、
同じ方法を用いて作製した。
At this time, the flow rate of the H 2 S / H 2 gas is 1 scc.
m. The manufactured solar cell (SC Ex. 51-6) is (S
Similar to the conventional solar cell 49), the conventional solar cell (SC ratio 49-1)
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and endurance characteristics than (SC ratio 49-9). (Example 52) A solar cell shown in FIG. 1-b was fabricated using a p-type polycrystalline silicon substrate. Performing a plasma treatment on the substrate, followed by a first n-type layer, a p-type layer, an i-type layer,
An i-layer and a second n-type layer were sequentially formed. Table 19 shows the forming conditions. When forming the i-type layer, the flow rate of SiH 4 gas and CH
4 The gas flow rate was changed as shown in the pattern of FIG.
The minimum value of the band gap was set to be higher than the interface.
The second n-type layer had a laminated structure as in Example 49, and the deposition rate of the Si layer was 0.15 nm / sec. Substrates and layers other than the semiconductor layer were the same as in Example 49,
Fabricated using the same method.

【0401】作製した太陽電池(SC実52)は(SC
実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)〜
(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例53)p/i界面近傍にi型層のバンドギャッ
プの最大値があり、その領域の厚さが20nmである太
陽電池を、図13−aに示すi型層の流量変化パターン
を用いて作製した。
The manufactured solar cell (SC Ex. 52) is (SC
As in the case of the actual solar cell 49), the conventional solar cell (SC ratio 49-1)-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 49-9). (Example 53) A solar cell having a maximum value of the band gap of the i-type layer in the vicinity of the p / i interface and having a thickness of 20 nm in the region is used as the flow rate change pattern of the i-type layer shown in FIG. It produced using it.

【0402】i型層の流量変化パターンを変える以外は
実施例49と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。次
に、太陽電池の組成分析を実施例49と同様な方法で行
い、i型層の層厚方向のバンドギャップの変化を調べた
ところ、図13−bと同様な結果となった。作製した太
陽電池(SC実53)は(SC実49)と同様、従来の
太陽電池(SC比49−1)〜(SC比49−9)より
もさらに良好な初期光電変換効率および耐久性を有する
ことが分かった。
[0402] A film was fabricated using the same conditions and the same method as in Example 49 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed. Next, the composition of the solar cell was analyzed in the same manner as in Example 49, and the change in band gap in the thickness direction of the i-type layer was examined. The result was the same as that in FIG. 13-b. The manufactured solar cell (SC Ex. 53) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 49-1) to (SC Comp. It was found to have.

【0403】(比較例53)i型層のp/i界面近傍に
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さをいろいろと変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例53と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では、実施例49の太陽電池(SC
実49)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐
久性が得られた。
(Comparative Example 53) There was a region having the maximum value of the band gap near the p / i interface of the i-type layer, and several solar cells were manufactured in which the thickness of the region was variously changed. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 53. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm.
Above 30 nm or less, the solar cell (SC
As a result, better initial photoelectric conversion efficiency and durability were obtained than in the case of Example 49).

【0404】(実施例54)i/Si界面近傍にi型層
のバンドギャップの最大値があり、その領域の厚さが1
5nmである太陽電池を、図13−cに示すi型層の流
量変化パターンを用いて作製した。i型層の流量変化パ
ターンを変える以外は実施例49と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。次に太陽電池の組成分析を実施例4
9と同様な方法で行い、i型層の層厚方向のバンドギャ
ップの変化を調べたところ、図13−dと同様な結果と
なった。作製した太陽電池(SC実54)は(SC実4
9)と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)〜(S
C比49−9)よりもさらに良好な初期光電変換効率お
よび耐久性を有することが分かった。
(Example 54) There is a maximum value of the band gap of the i-type layer near the i / Si interface, and the thickness of the region is 1
A solar cell having a thickness of 5 nm was manufactured using the flow rate change pattern of the i-type layer shown in FIG. Except for changing the flow rate change pattern of the i-type layer, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 49. Next, composition analysis of a solar cell was performed in Example 4.
When the change in band gap in the thickness direction of the i-type layer was examined in the same manner as in FIG. 9, the same result as in FIG. 13-d was obtained. The manufactured solar cell (SC Ex. 54) is (SC Ex. 4)
9), conventional solar cells (SC ratio 49-1) to (S
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than C ratio 49-9).

【0405】(比較例54)i型層のi/Si界面近傍
にバンドギャップの最大値を有する領域があり、その領
域の厚さをいろいろ変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例54と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では実施例49の太陽電池(SC実
49)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
性が得られた。
(Comparative Example 54) There was a region having the maximum value of the band gap near the i / Si interface of the i-type layer, and several solar cells were manufactured with various thicknesses of the region. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 54. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm.
As described above, when the thickness is 30 nm or less, even better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the solar cell of Example 49 (SC Ex. 49) were obtained.

【0406】(実施例55)価電子制御剤がi型層内で
分布している太陽電池を、図20−aに示すPH3/H2
ガスとB26/H2ガス流量の変化パターンを用いて作
製した。作製の際、PH3/H2ガスとB26/H2ガス
の流量を変化させる以外は実施例49と同じ条件、同じ
方法、手順を用いた。作製した太陽電池(SC実23)
は(SC実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49
−1)〜(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光
電変換効率および耐久性を有することが分かった。ま
た、i型層中に含有されるP原子とB原子の層厚方向の
変化を2次イオン質量分析装置(SIMS)を用いて調
べたところ、図20−bと同様な結果となり、バンドギ
ャップ最小の位置でPとB原子の含有量が最小となって
いることが分かった。
(Example 55) A solar cell in which a valence electron controlling agent is distributed in an i-type layer was subjected to PH 3 / H 2 shown in FIG.
It was produced using a change pattern of the gas and the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas. At the time of fabrication, the same conditions, the same method, and procedure as in Example 49 were used, except that the flow rates of PH 3 / H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas were changed. The fabricated solar cell (SC actual 23)
Is a conventional solar cell (SC ratio 49
-1) to (SC ratio 49-9) were found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability. Further, when the change in the layer thickness direction of the P atoms and the B atoms contained in the i-type layer was examined by using a secondary ion mass spectrometer (SIMS), the result was similar to that of FIG. It was found that the content of P and B atoms was minimum at the minimum position.

【0407】(実施例56)i型層に酸素原子が含有さ
れている太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実
施例49で流すガスの他に、O2 /Heガスを10sc
cm、堆積室401内に導入する以外は実施例49と同
じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電
池(SC実56)は(SC実49)と同様、従来の太陽
電池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
Example 56 A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was manufactured. In forming the i-type layer, O 2 / He gas is supplied at 10 sc in addition to the gas flowing in Example 49.
cm, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 49 were used, except that the sample was introduced into the deposition chamber 401. The manufactured solar cell (SC Ex. 56) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 49-1) to (SC Comp. 49-9), similarly to (SC Ex. 49). It was found to have.

【0408】また、i型層中の酸素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、2×1019
(個/cm2 )であることが分かった。 (実施例57)i型層に窒素原子が含有されているシリ
コン太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施例
49で流すガスの他に、NH3 /H2 ガスを5scc
m、堆積室401内に導入する以外は実施例49と同じ
条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池
(SC実57)は(SC実49)と同様、従来の太陽電
池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。また、i型層中の窒素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、3×1017
(個/cm2 )であることが分かった。
The content of oxygen atoms in the i-type layer was determined by SI
As a result of examination by MS, it was contained almost uniformly, and 2 × 10 19
(Pieces / cm 2 ). Example 57 A silicon solar cell having an i-type layer containing nitrogen atoms was manufactured. When forming the i-type layer, NH 3 / H 2 gas is supplied at 5 scc in addition to the gas flowing in Example 49.
m, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 49 were used, except that they were introduced into the deposition chamber 401. The manufactured solar cell (SC Ex. 57) exhibits better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 49-1) to (SC Comp. 49-9), similarly to (SC Ex. 49). It was found to have. Further, the content of nitrogen atoms in the i-type layer is determined by SI
As a result of examination by MS, it was contained almost uniformly, and 3 × 10 17
(Pieces / cm 2 ).

【0409】(実施例58)i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている太陽電池を作製した。i型層を
形成する際、実施例49で流すガスの他に、O2 /He
ガスを5sccm、NH2 /H2 ガスを5sccm、堆
積室401内に導入する以外は実施例49と同じ条件、
同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC
実58)は(SC実49)と同様、従来の太陽電池(S
C比49−1)〜(SC比49−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。また、i型層中の酸素原子と窒素原子の含有量を
SIMSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、それぞ
れ、1×1019(個/cm2 )、3×1017(個/cm
2 )であることが分かった。
(Example 58) An oxygen atom and a nitrogen atom were added to the i-type layer.
A solar cell containing elemental atoms was produced. i-type layer
When forming, in addition to the gas flowing in Example 49, OTwo/ He
5 sccm gas, NHTwo/ HTwo5 sccm of gas
The same conditions as in Example 49 except that they are introduced into the storage chamber 401,
The same method and the same procedure were used. The fabricated solar cell (SC
Actual 58) is the same as (SC Ex 49) in the conventional solar cell (S
Even better than C ratio 49-1) to (SC ratio 49-9)
Have high initial photoelectric conversion efficiency and durability
Was. Also, the content of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer
When examined by SIMS, it was found to be almost uniformly contained.
1 × 1019(Pcs / cmTwo), 3 × 1017(Pcs / cm
Two).

【0410】(実施例59)i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している太陽電池を作製し
た。O2 /HeガスボンベをSiF4 ガス(純度99.
999%)ボンベに交換し、i型層を形成する際、図1
5−aの流量パターンに従って、SiH4 ガス、CH4
ガス、SiF4 ガスの流量を変化させた。実施例49と
同様な方法によってこの太陽電池(SC実59)の層厚
方向のバンドギャップの変化を求めたところ図15−b
と同様な結果が得られた。
(Example 59) A solar cell was manufactured in which the hydrogen content of the i-type layer was changed in accordance with the silicon content. The O 2 / He gas cylinder was filled with SiF 4 gas (purity 99.
When the i-type layer is formed by replacing the cylinder with a cylinder, FIG.
According to the flow pattern of 5-a, SiH 4 gas, CH 4
The flow rates of the gas and the SiF 4 gas were changed. The change in band gap in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex 59) was determined by the same method as in Example 49. FIG.
The same result as was obtained.

【0411】さらに2次イオン質量分析装置を用いて水
素原子とシリコン原子の含有量の層厚方向分析を行っ
た。水素原子の含有量はシリコン原子の含有量に対応し
た層厚方向分布をなしていることが分かった。この太陽
電池(SC実59)の初期光電変換効率と耐久特性を求
めたところ、実施例49の太陽電池と同様、従来の太陽
電池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
Further, the content of hydrogen atoms and silicon atoms was analyzed in the layer thickness direction using a secondary ion mass spectrometer. It was found that the hydrogen atom content had a distribution in the layer thickness direction corresponding to the silicon atom content. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of this solar cell (SC Ex. 59) were determined, similar to the solar cell of Example 49, the results were obtained from the conventional solar cells (SC ratio 49-1) to (SC ratio 49-9). Was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability.

【0412】(実施例60)図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の太陽電池
の半導体層を形成する際、シリコン原子含有ガス(Si
4 ガス)と炭素原子含有ガス(CH4 ガス)を堆積室
から1mの距離のところで混合させる以外は実施例49
と同じ方法、同じ手順で太陽電池(SC実60)を作製
した。作製した太陽電池(SC実60)は(SC実4
9)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性を有することが分かった。
Example 60 When a semiconductor layer of the solar cell shown in FIG. 1 was formed by the manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG.
Example 49 except that H 4 gas) and a carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber.
A solar cell (SC Ex. 60) was produced in the same manner and in the same procedure as described above. The manufactured solar cell (SC actual 60) is (SC actual 4)
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 9).

【0413】(実施例61)第1のp型層をガス拡散法
で形成し、i型層を形成する際、CH4ガスの代わりに
2 2 ガスを用い、RF電極に正のDCバイアスを印
加し、RF電力、DCバイアス、μW電力を変化させた
太陽電池を作製した。まず、O2 /Heガスボンベを水
素で10%に希釈したBBr3 (BBr3 /H2 ガス)
ボンベに交換し、さらにCH4 ガスボンベをC2 2
スに交換した。
Example 61 A first p-type layer was formed by a gas diffusion method, and when forming an i-type layer, a C 2 H 2 gas was used instead of a CH 4 gas, and a positive DC A solar cell was manufactured by applying a bias and changing RF power, DC bias, and μW power. First, BBr 3 (BBr 3 / H 2 gas) obtained by diluting an O 2 / He gas cylinder to 10% with hydrogen.
The cylinder was replaced with a cylinder, and the CH 4 gas cylinder was further replaced with a C 2 H 2 gas.

【0414】第1のp型層を形成する際、基板温度90
0℃、BBr3 /H2 ガス流量500sccm、内圧3
0Torrの条件とし、Bをn型基板に拡散させた。接
合深さ300nmになったことろで、BBr3 /H2
スの導入を止め。H2 ガスを5分間流し続けた。またi
型層を形成する際、CH4 ガスの代わりC2 2 ガスを
導入し、図14−aのような流量パターンに従って変化
させた。さらに図16のようにRF電力、DCバイア
ス、μW電力を変化させた。第1のp型層とi型層以外
は実施例49と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用い
た。作製した太陽電池(SC実61)は(SC実49)
と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)〜(SC比
49−9)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久性を有することが分かった。
When forming the first p-type layer, a substrate temperature of 90
0 ° C., BBr 3 / H 2 gas flow rate 500 sccm, internal pressure 3
Under the condition of 0 Torr, B was diffused into the n-type substrate. When the junction depth reached 300 nm, the introduction of BBr 3 / H 2 gas was stopped. H 2 gas was kept flowing for 5 minutes. Also i
In forming the mold layer, C 2 H 2 gas was introduced instead of CH 4 gas, and the flow rate was changed according to the flow pattern as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 16, the RF power, the DC bias, and the μW power were changed. Except for the first p-type layer and the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 49 were used. The manufactured solar cell (SC Ex 61) is (SC Ex 49)
Similarly to the above, it was found that the solar cell had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC ratio 49-1) to (SC ratio 49-9).

【0415】(実施例62)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、図17
のトリプル型太陽電池を作製した。基板は、実施例49
と同様にキャスティング法によって製造されたn型の多
結晶シリコン基板を用いた。
(Example 62) [0415] Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, FIG.
Was manufactured. The substrate was manufactured in Example 49.
An n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method was used in the same manner as in the above.

【0416】50×50mm2 の基板の片面を温度10
0℃の1%NaOH水溶液に5分間浸し、純水で洗浄し
た。NaOHに浸された面を走査型電子顕微鏡(SE
M)で観察したところ、表面にはピラミッド構造を有す
る凹凸が形成されており、基板がテクスチャー化(Te
xtured)されていることが分かった。次にアセト
ンとイソプロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗
浄し、温風乾燥させた。
One side of a 50 × 50 mm 2 substrate was heated at a temperature of 10
It was immersed in a 1% NaOH aqueous solution at 0 ° C. for 5 minutes, and washed with pure water. Scan the surface immersed in NaOH with a scanning electron microscope (SE
Observed in (M), irregularities having a pyramid structure were formed on the surface, and the substrate was textured (Te
xtured). Next, the substrate was ultrasonically washed with acetone and isopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air.

【0417】実施例49と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板のテクスチャー面上に第1
のp型層を形成し、さらに第1のn型層、第1のi型
層、第2のp型層、第2のn型層、Si層、第2のi型
層、第3のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成
する際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、Si層の堆積
速度は0.15nm/secにした。更に、第3のp型
層は実施例49と同様に積層構造とした。
Water was prepared in the same procedure and in the same manner as in Example 49.
Elementary plasma treatment and the first surface on the textured surface of the substrate
And a first n-type layer, a first i-type layer
Layer, second p-type layer, second n-type layer, Si layer, second i-type
A layer and a third p-type layer were sequentially formed. Form a second i-type layer
At the time, the SiH
FourGas flow, CHFourChange the gas flow rate to deposit the Si layer
The speed was 0.15 nm / sec. Furthermore, the third p-type
The layer had a laminated structure as in Example 49.

【0418】次に、実施例49と同様に第3のp型層上
に、透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次
に、実施例49と同様に透明電極上に銀(Ag)からな
る層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着
した。次に、実施例49と同様に基板の裏面にAg−T
i合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。
Next, as in Example 49, a 70 nm-thick ITO (In 2 O) layer was formed on the third p-type layer as a transparent electrode.
3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method. Next, as in Example 49, a 5 μm-thick current collecting electrode made of silver (Ag) was vacuum-deposited on the transparent electrode by a normal vacuum deposition method. Next, as in Example 49, the Ag-T
A 3 μm-thick back electrode made of an i-alloy was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method.

【0419】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たトリプル型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実62)と呼ぶことにし、各半導体層の作製条件
を表20に記す。 (比較例62−1)図17の第2のi型層を形成する
際、図6の流量変化パターンに従って、SiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を変化させる以外は実施例62と同
様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比62−1)と呼ぶことにす
る。
[0419] Thus, the fabrication of the triple solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 62). Table 20 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer. (Comparative Example 62-1) A method similar to that of Example 62 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed according to the flow rate change pattern in FIG. 6 when forming the second i-type layer in FIG. A triple solar cell was manufactured in the same procedure. This solar cell will be referred to as (SC Comp. 62-1).

【0420】(比較例62−2)図17の第2のi型層
を形成する際に、PH3/H2ガスを流さない以外は実施
例62と同様な方法、手順で基板上に太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比62−2)と呼ぶことにす
る。 (比較例62−3)図17の第2のi型層を形成する際
に、B26/H2ガスを流さない以外は実施例62と同
様な方法、手順で基板上に太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比62−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 62-2) When forming the second i-type layer in FIG. 17, except that no PH 3 / H 2 gas was flowed, a solar cell was formed on the substrate by the same method and procedure as in Example 62. A battery was manufactured. This solar cell will be referred to as (SC Comp. 62-2). In forming the second i-type layer (Comparative Example 62-3) 17, the same method as in Example 62 except that no shed B 2 H 6 / H 2 gas, solar cell on a substrate in step Was prepared. This solar cell is referred to as (SC ratio 62-3).

【0421】(比較例62−4)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 にする以外
は実施例62と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比62−4)
と呼ぶことにする。 (比較例62−5)図17の第2のi型層を形成する
際、RF電力を0.15W/cm3 にする以外は実施例
62と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比62−5)と呼ぶこ
とにする。
(Comparative Example 62-4) When forming the second i-type layer in FIG. 17, a triple method was performed in the same manner and in the same procedure as in Example 62 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 62-4)
I will call it. (Comparative Example 62-5) When forming the second i-type layer in FIG. 17, a triple type solar cell was manufactured in the same manner and in the same procedure as in Example 62 except that the RF power was changed to 0.15 W / cm 3. Was prepared. This solar cell will be referred to as (SC Comp. 62-5).

【0422】(比較例62−6)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力
を0.55W/cm3 にする以外は実施例62と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比62−6)と呼ぶことにする。
[0422] (Comparative Example 62-6) when forming the second i-type layer in FIG. 17, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 62 A triple-type solar cell was produced in the same manner and in the same procedure. This solar cell is referred to as (SC ratio 62-6).

【0423】(比較例62−7)図17の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例62と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
62−7)と呼ぶことにする。 (比較例62−8)図17のSi層を形成する際、堆積
速度を3nm/secにする以外は実施例62と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比62−8)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 62-7) When forming the second i-type layer in FIG. 17, the pressure in the deposition chamber 401 was set to 0.08 Torr.
A triple-type solar cell was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 62 except for the following. This solar cell is referred to as (SC ratio 62-7). (Comparative Example 62-8) A triple type solar cell was manufactured in the same manner as in Example 62, except that the deposition rate was 3 nm / sec when forming the Si layer in FIG. This solar cell is referred to as (SC ratio 62-8).

【0424】(比較例62−9)図17のSi層を形成
する際、層厚を40nmにする以外は実施例62と同様
な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。
この太陽電池を(SC比62−9)と呼ぶことにする。
作製したこれらのトリプル型太陽電池の初期光電変換効
率と耐久特性を実施例49と同様な方法で測定したとこ
ろ、(SC実62)は従来のトリプル型太陽電池(SC
比62−1)〜(SC比62−9)よりもさらに良好な
初期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
(Comparative Example 62-9) A triple solar cell was manufactured in the same manner as in Example 62, except that the thickness of the Si layer in FIG. 17 was changed to 40 nm, and the procedure was similar to that of Example 62.
This solar cell is referred to as (SC ratio 62-9).
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these fabricated triple solar cells were measured by the same method as in Example 49, and (SC Ex. 62) showed that the conventional triple solar cell (SC
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratios 62-1) to (SC ratio 62-9).

【0425】(実施例63)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、実施例
49の太陽電池を作製し、モジュール化し、発電システ
ムに応用した。実施例49と同じ条件、同じ方法、同じ
手順で50×50mm2 の太陽電池(SC実49)を6
5個作製した。厚さ5.0mmのアルミニウム板上にE
VA(エチレンビニルアセテート)からなる接着材シー
トを乗せ、その上にナイロンシートを乗せ、さらにその
上に作製した太陽電池を配列し、直列化および並列化を
行った。その上にEVAの接着材シートを乗せ、さらに
その上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネート
し、モジュール化した。作製したモジュールの初期光電
変換効率を実施例49と同様な方法で測定しておいた。
モジュールを図18の発電システムを示す回路に接続
し、負荷には夜間点灯する外灯を使用した。システム全
体は蓄電池、及びモジュールの電力によって稼働し、モ
ジュールは最も太陽光を集光できる角度に設置した。1
年経過後の光電変換効率を測定し、光劣化率(1年後の
光電変換効率/初期光電変換効率)を求めた。このモジ
ュールを(MJ実63)と呼ぶことにする。
(Example 63) The solar cell of Example 49 was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, modularized, and applied to a power generation system. A 50 × 50 mm 2 solar cell (SC Ex 49) was prepared under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 49.
Five were produced. E on a 5.0 mm thick aluminum plate
An adhesive sheet made of VA (ethylene vinyl acetate) was placed thereon, a nylon sheet was placed thereon, and the solar cells produced were further arranged thereon to perform serialization and parallelization. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, and vacuum-laminated to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured in the same manner as in Example 49.
The module was connected to the circuit showing the power generation system of FIG. 18, and an external light that was lit at night was used for the load. The entire system was powered by the battery and the power of the module, and the module was installed at an angle that could best collect sunlight. 1
The photoelectric conversion efficiency after a lapse of one year was measured, and the light deterioration rate (photoelectric conversion efficiency after one year / initial photoelectric conversion efficiency) was obtained. This module is called (MJ 63).

【0426】(比較例63−1)従来の太陽電池(SC
比49−X)(X:1〜9)を比較例49−Xと同じ条
件、同じ方法、同じ手順で65個作製し、実施例63と
同様にモジュール化した。このモジュールを(MJ比6
3−X)と呼ぶことにする。実施例63と同じ条件、同
じ方法、同じ手順で初期光電変換効率と1年経過後の光
電変換効率を測定し、光劣化率を求めた。
Comparative Example 63-1 A conventional solar cell (SC)
Ratio 49-X) (X: 1 to 9) were manufactured under the same conditions, under the same method, and under the same conditions as those of Comparative Example 49-X, and were modularized as in Example 63. This module (MJ ratio 6
3-X). The initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after one year had elapsed were measured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 63, and the light deterioration rate was obtained.

【0427】その結果、(MJ比63−X)の光劣化率
は(MJ実63)に対して次のような結果となった。 モジュール 光劣化率の比 ───────────────────────── MJ実63 1.00 MJ比63−1 0.72 MJ比63−2 0.71 MJ比63−3 0.70 MJ比63−4 0.68 MJ比63−5 0.75 MJ比63−6 0.65 MJ比63−7 0.72 MJ比63−8 0.70 MJ比63−9 0.82 以上の結果より本発明の太陽電池モジュールのほうが従
来の太陽電池モジュールよりもさらに優れた光劣化特性
を有していることが分かった。
As a result, the light degradation rate of (MJ ratio 63-X) was as follows with respect to (MJ actual 63). Module Light Degradation Ratio 実 MJ Actual 63 1.00 MJ Ratio 63-1 0.72 MJ Ratio 63-2 0.71 MJ ratio 63-3 0.70 MJ ratio 63-4 0.68 MJ ratio 63-5 0.75 MJ ratio 63-6 0.65 MJ ratio 63-7 0.72 MJ ratio 63-8 0.0. From the results of 70 MJ ratio 63-9 0.82 and above, it was found that the solar cell module of the present invention had more excellent light degradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0428】(実施例64)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、p/i
界面に第2のSi層を有する図19の太陽電池を作製し
た。実施例49と同様に、キャスティング法によって製
造された、50×50mm 2 のn型多結晶シリコン基板
をHFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液
に数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとイソプ
ロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風
乾燥させた。
(Example 64) Microwave plasm of the present invention
Using the manufacturing apparatus shown in FIG.
The solar cell of FIG. 19 having the second Si layer at the interface was fabricated.
Was. Manufactured by the casting method as in Example 49.
Built 50 × 50mm TwoN-type polycrystalline silicon substrate
HF and HNOThree(HTwoAqueous solution (diluted to 10% with O)
For several seconds and washed with pure water. Then acetone and isop
Ultrasonic cleaning with lopanol, further cleaning with pure water, warm air
Let dry.

【0429】実施例49と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板上に第1のp型層を形成
し、さらに第1のn型層、第1のSi層、i型層、第2
のSi層、第2のp型層を順次形成した。i型層を形成
する際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、第1のSi
層、第2のSi層の堆積速度は0.15nm/sec、
層厚は10nmにした。また、第2のp型層は実施例4
9と同様に積層構造とした。
A hydrogen plasma treatment is performed by the same procedure and in the same manner as in Example 49 to form a first p-type layer on the substrate, and further a first n-type layer, a first Si layer, and an i-type Layer, second
, And a second p-type layer were sequentially formed. When forming the i-type layer, the SiH
4 gas flow rate and CH 4 gas flow rate
Layer, the deposition rate of the second Si layer is 0.15 nm / sec,
The layer thickness was 10 nm. Further, the second p-type layer was formed in Example 4.
The laminated structure was the same as that of No. 9.

【0430】次に、第2のp型層上に、実施例49と同
様にして透明電極として、層厚70nmのITO(In
2 3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。次に、実施例49と同様に透明電極上に銀(Ag)
からなる層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真
空蒸着した。次に、実施例49と同様に基板の裏面にA
g−Ti合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真
空蒸着法で真空蒸着した。
Next, on the second p-type layer, a 70 nm-thick ITO (In) layer was formed as a transparent electrode in the same manner as in Example 49.
2 O 3 + SnO 2 ) was vacuum deposited by a normal vacuum deposition method. Next, silver (Ag) was formed on the transparent electrode in the same manner as in Example 49.
A 5 μm-thick current collecting electrode made of was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method. Next, as in Example 49, A
A back electrode made of a g-Ti alloy and having a thickness of 3 μm was vacuum-deposited by a normal vacuum deposition method.

【0431】この太陽電池を(SC実64)と呼ぶこと
にし、各半導体層の作製条件を表21に記す。作製した
太陽電池の初期光電変換効率と耐久特性を実施例49と
同様な方法で測定したところ、(SC実64)は(SC
実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)〜
(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。
[0431] This solar cell is referred to as (SC Ex. 64). Table 21 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer. When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of the manufactured solar cell were measured by the same method as in Example 49, (SC Ex 64) was (SC Ex.
As in the case of the actual solar cell 49), the conventional solar cell (SC ratio 49-1)-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 49-9).

【0432】以上のように、本発明の光起電力素子の効
果は、素子構成、素子材料、素子の作製条件に無関係に
発揮されることが実証された。
As described above, it has been proved that the effects of the photovoltaic device of the present invention can be exhibited irrespective of the device configuration, device material, and device manufacturing conditions.

【0433】[0433]

【表7】 [Table 7]

【0434】[0434]

【表2】 [Table 2]

【0435】[0435]

【表3】 [Table 3]

【0436】[0436]

【表4】 [Table 4]

【0437】[0437]

【表5】 [Table 5]

【0438】[0438]

【表6】 [Table 6]

【0439】[0439]

【表7】 [Table 7]

【0440】[0440]

【表8】 [Table 8]

【0441】[0441]

【表9】 [Table 9]

【0442】[0442]

【表10】 [Table 10]

【0443】[0443]

【表11】 [Table 11]

【0444】[0444]

【表12】 [Table 12]

【0445】[0445]

【表13】 [Table 13]

【0446】[0446]

【表14】 [Table 14]

【0447】[0447]

【表15】 [Table 15]

【0448】[0448]

【表16】 [Table 16]

【0449】[0449]

【表17】 [Table 17]

【0450】[0450]

【表18】 [Table 18]

【0451】[0451]

【表19】 [Table 19]

【0452】[0452]

【表20】 [Table 20]

【0453】[0453]

【表21】 [Table 21]

【0454】[0454]

【発明の効果】以上説明したように本発明の光起電力素
子は、光励起キャリアーの再結合を防止し、開放電圧及
び正孔のキャリアーレンジを向上し、短波長光、長波長
光の感度を向上させ、光電変換効率が向上した光起電力
を提供することができる。また本発明の光起電力素子は
長時間、光を照射した場合に起こる光電変換効率の低下
を抑制できる。そして本発明の光起電力素子は、長時間
振動下でアニーリングした場合に光電変換効率が低下し
にくいものである。
As described above, the photovoltaic device of the present invention prevents recombination of photoexcited carriers, improves the open voltage and the carrier range of holes, and improves the sensitivity to short wavelength light and long wavelength light. It is possible to provide a photovoltaic power having improved photoelectric conversion efficiency. Further, the photovoltaic element of the present invention can suppress a decrease in photoelectric conversion efficiency that occurs when light is irradiated for a long time. The photovoltaic device of the present invention is one in which the photoelectric conversion efficiency does not easily decrease when annealing is performed under vibration for a long time.

【0455】更に、本発明の光起電力素子を利用した電
源システムは、照射光の弱い場合に於いても優れた電気
供給能力を示すものである。
Further, the power supply system using the photovoltaic element of the present invention exhibits excellent power supply capability even when the irradiation light is weak.

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

【図1】本発明の光起電力素子の層構成を示す概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a layer configuration of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子のバンドギャップを示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a band gap of a photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の光起電力素子のバンドギャップを示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a band gap of a photovoltaic device of the present invention.

【図4】本発明の光起電力素子の製造装置の一例を示す
概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a photovoltaic device manufacturing apparatus of the present invention.

【図5】SiH4 及びCH4 ガス流量パターンを示すグ
ラフ。
FIG. 5 is a graph showing SiH 4 and CH 4 gas flow rate patterns.

【図6】SiH4 及びCH4 ガス流量パターンを示すグ
ラフ。
FIG. 6 is a graph showing SiH 4 and CH 4 gas flow patterns.

【図7】Si原子及びC原子の組成比とバンドギャップ
の関係を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the composition ratio of Si atoms and C atoms and the band gap.

【図8】バンドギャップの層厚方向の変化を示すグラ
フ。
FIG. 8 is a graph showing a change in a band gap in a layer thickness direction.

【図9】μW電力と堆積速度の関係を示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing the relationship between μW power and deposition rate.

【図10】初期光電変換効率のμW電力、RF電力依存
性を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing dependence of initial photoelectric conversion efficiency on μW power and RF power.

【図11】初期光電変換効率の圧力依存性を示すグラ
フ。
FIG. 11 is a graph showing pressure dependence of initial photoelectric conversion efficiency.

【図12】バンドギャップの層厚方向の変化を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a change in a band gap in a layer thickness direction.

【図13】流量パターンとバンドギャップの層厚方向変
化を示すグラフ。
FIG. 13 is a graph showing a change in a flow rate pattern and a band gap in a layer thickness direction.

【図14】C2 2 流量パターンとμW電力の変化パタ
ーンを示すグラフ。
FIG. 14 is a graph showing a C 2 H 2 flow rate pattern and a change pattern of μW power.

【図15】水素原子を分布させたi型層のバンドギャッ
プ及び水素含有量、とi型層形成時のガス流量パターン
を示すグラフ。
FIG. 15 is a graph showing a band gap and a hydrogen content of an i-type layer in which hydrogen atoms are distributed, and a gas flow pattern when the i-type layer is formed.

【図16】DCバイアス、RF電力及びμW電力の変化
パターンを示すグラフ。
FIG. 16 is a graph showing a change pattern of DC bias, RF power, and μW power.

【図17】トリプル型太陽電池の層構成を示す概念図。FIG. 17 is a conceptual diagram showing a layer configuration of a triple solar cell.

【図18】本発明の発電システムを示すブロック図。FIG. 18 is a block diagram showing a power generation system of the present invention.

【図19】p/i界面に第2のSi層を有する光起電力
素子を示す概念図。
FIG. 19 is a conceptual diagram showing a photovoltaic device having a second Si layer at a p / i interface.

【図20】i型層形成時のB2 6/H2及びPH3/H2
ガスの流量パターンとi型層中のB及びP原子含有量の
層厚方向の分布を示すグラフ。
FIG. 20 shows B 2 H 6 / H 2 and PH 3 / H 2 when forming an i-type layer.
4 is a graph showing a gas flow pattern and a distribution of B and P atom contents in an i-type layer in a layer thickness direction.

【図21】積層構造のp層のTEMを示す図。FIG. 21 is a diagram showing a TEM of a p-layer having a stacked structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 裏面電極 102 n型シリコン基板 103 第1のp型層 104 n型層 105 Si層 106 i型層 107 第2のp型層 108 透明電極 109 集電電極 121 裏面電極 122 p型シリコン基板 123 第1のn型層 124 p型層 125 i型層 126 Si層 127 第2のn型層 128 透明電極 129 集電電極 211,221 i型層 212,222 Si層 311、321、331,341,351,361,3
71 バンドギャップが変化する領域 312,322,332,333,342,343,3
52,362,372,373 バンドギャップ一定の
領域 334,344,354,364,374 Si層 401 堆積室 402 真空計 403 RF電源 404 基板 405 加熱ヒーター 407 コンダクタンスバルブ 408 補助バルブ 409 リークバルブ 410 RF電極 411 ガス導入管 412 マイクロ波導波部 413 誘電体窓 415 シャッター 2000 原料ガス供給装置 2001〜2007、2021〜2027 バルブ 2011〜2017 マスフローコントローラー 2031〜2037 圧力調整器 2041〜2047 原料ガスボンベ。
REFERENCE SIGNS LIST 101 back electrode 102 n-type silicon substrate 103 first p-type layer 104 n-type layer 105 Si layer 106 i-type layer 107 second p-type layer 108 transparent electrode 109 collector electrode 121 back electrode 122 p-type silicon substrate 123 first 1 n-type layer 124 p-type layer 125 i-type layer 126 Si layer 127 second n-type layer 128 transparent electrode 129 collecting electrode 211, 221 i-type layer 212, 222 Si layer 311, 321, 331, 341, 351, 351 , 361,3
71 Region where band gap changes 312, 322, 332, 333, 342, 343, 3
52,362,372,373 Band gap constant region 334,344,354,364,374 Si layer 401 Deposition chamber 402 Vacuum gauge 403 RF power supply 404 Substrate 405 Heater 407 Conductance valve 408 Auxiliary valve 409 Leak valve 410 RF electrode 411 Gas introduction tube 412 Microwave waveguide 413 Dielectric window 415 Shutter 2000 Source gas supply device 2001-2007, 2021-2027 Valve 2011-2017 Mass flow controller 2031-2037 Pressure regulator 2041-2047 Source gas cylinder.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−220582(JP,A) 特開 昭63−224371(JP,A) 特開 昭59−971(JP,A) 特開 平3−131072(JP,A) 特開 平3−208376(JP,A) 特開 平3−214676(JP,A) 特開 昭64−71181(JP,A) 特開 昭59−124772(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04Continuation of front page (56) References JP-A-63-22582 (JP, A) JP-A-63-224371 (JP, A) JP-A-59-971 (JP, A) JP-A-3-131072 (JP, A) JP-A-3-208376 (JP, A) JP-A-3-214676 (JP, A) JP-A-64-71181 (JP, A) JP-A-59-124772 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 31/04

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多結晶シリコンまたは単結晶シリコンか
ら構成されたn型基板上に、微結晶シリコンまたは多結
晶シリコンまたは単結晶シリコンから構成された第1の
p型層、非単結晶半導体材料からなるn型層、非単結晶
半導体材料からなるi型層、非単結晶半導体材料からな
る第2のp型層が順次積層された光起電力素子に於い
て、該i型層は少なくともシリコン原子と炭素原子を含
有し、該i型層の厚方向にバンドギャップが変化し、
且つ該i型層にドナーとなる価電子制御剤とアクセプタ
ーとなる価電子制御剤がドーピングされ、該i型層と前
記p型層及び/または前記n型層との界面の近傍におい
て前記価電子制御剤の含有量が前記i型層の内部よりも
多いことを特徴とする光起電力素子。
1. A first p-type layer made of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon, or single-crystal silicon, or a non-single-crystal semiconductor material, on an n-type substrate made of polycrystalline silicon or single-crystal silicon. In a photovoltaic device in which an n-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material, an i-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material, and a second p-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material are sequentially stacked, the i-type layer has at least silicon atoms. and containing carbon atoms, the band gap changes in the thickness direction of the i-type layer,
And a valence electron controlling agent serving as a donor and an acceptor in the i-type layer.
And the content of the valence control agent in the vicinity of the interface between the i-type layer and the p-type layer and / or the n-type layer is higher than that in the i-type layer. A photovoltaic element characterized by having a large number.
【請求項2】 前記i型層と前記非単結晶半導体材料か
らなるn型層、及び/または前記型層と前記第2のp
型層との間に、非単結晶材料からなるSi層を有するこ
とを特徴とする請求項1に記載の光起電力素子。
2. The method according to claim 1, wherein the i-type layer and the n-type layer made of the non-single-crystal semiconductor material and / or the i- type layer and the second p-type layer are formed.
The photovoltaic element according to claim 1, further comprising a Si layer made of a non-single-crystal material between the photovoltaic element and the mold layer.
【請求項3】 前記第2のp型層、前記n型層、前記第
1のp型層のうち少なくともひとつの層は、主構成元素
がシリコンと炭素、酸素、窒素の中から選ばれた少なく
ともひとつの元素とからなり、価電子制御剤として周期
律表第III族元素または第V族元素または第VI族元
素を含有する層(A層)と、周期律表第III族元素ま
たは第V族元素または第VI族元素を主構成元素とする
層(B層)との積層構造であることを特徴とする請求項
1記載の光起電力素子。
3. The main constituent element of at least one of the second p-type layer, the n-type layer, and the first p-type layer is selected from silicon, carbon, oxygen, and nitrogen. A layer (A layer) comprising at least one element and containing a Group III element, a Group V element, or a Group VI element of the periodic table as a valence electron controlling agent; The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device has a laminated structure with a layer (B layer) mainly composed of a Group IV element or a Group VI element.
【請求項4】 多結晶シリコンまたは単結晶シリコンか
ら構成されたp型基板上に、微結晶シリコンまたは多結
晶シリコンまたは単結晶シリコンから構成された第1の
n型層、非単結晶半導体材料からなるp型層、非単結晶
半導体材料からなるi型層、非単結晶半導体材料からな
る第2のn型層が順次積層された光起電力素子に於い
て、該i型層は少なくともシリコン原子と炭素原子を含
有し、該i型層の膜厚方向にバンドギャップが変化し、
且つ該i型層にドナーとなる価電子制御剤とアクセプタ
ーとなる価電子制御剤がドーピングされ、その含有量が
前記i型層中で変化していることを特徴とする光起電力
素子。
4. A first n-type layer made of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon, or single-crystal silicon, or a non-single-crystal semiconductor material, on a p-type substrate made of polycrystalline silicon or single-crystal silicon. In a photovoltaic element in which a p-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material and a second n-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material are sequentially stacked, the i-type layer has at least silicon atoms. And the carbon atom, the band gap changes in the thickness direction of the i-type layer,
A photovoltaic device wherein the i-type layer is doped with a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor, and the content thereof is changed in the i-type layer.
【請求項5】 前記i型層と前記非単結晶半導体からな
るp型層、及び/または前記i型層と前記第2のn型層
との間に非単結晶材料からなるSi層を有することを特
徴とする請求項4に記載の光起電力素子。
5. A semiconductor device comprising: a p-type layer made of the non-single-crystal semiconductor and the i-type layer; and / or a Si layer made of a non-single-crystal material between the i-type layer and the second n-type layer. The photovoltaic device according to claim 4, wherein:
【請求項6】 前記第2のn型層、前記p型層、前記第
1のn型層のうち少なくともひとつの層が、主構成元素
がシリコンと炭素、酸素、窒素の中から選ばれた少なく
ともひとつの元素とからなり、価電子制御剤として周期
律表第III族元素または第V族元素または第VI族元
素を含有する層(A層)と、周期律表第III族元素ま
たは第V族元素または第VI族元素を主構成元素とする
層(B層)との積層構造であることを特徴とする請求項
4記載の光起電力素子。
6. The main constituent element of at least one of the second n-type layer, the p-type layer, and the first n-type layer is selected from silicon, carbon, oxygen, and nitrogen. A layer (A layer) comprising at least one element and containing a Group III element, a Group V element, or a Group VI element of the periodic table as a valence electron controlling agent; The photovoltaic device according to claim 4, wherein the photovoltaic device has a laminated structure with a layer (B layer) mainly composed of a Group IV element or a Group VI element.
【請求項7】 前記i型層の層厚方向の両端の少なくと
も一方に、前記i型層のバンドギャップの最大値を有す
る領域があって、該領域の層厚が1〜30nmであるこ
とを特徴とする請求項1または4記載の光起電力素子。
7. A least one of the thickness direction of both ends of the i-type layer, there is a region having the maximum band gap of the i-type layer, the thickness of the region is 1~30nm The photovoltaic device according to claim 1 or 4, wherein
【請求項8】 前記ドナーとなる価電子制御剤は、周期
律表第III族元素であり、前記アクセプターとなる価
電子制御剤は、周期律表第V族または第VI族元素であ
ることを特徴とする請求項1または4記載の光起電力素
子。
8. The valence electron controlling agent serving as the donor is a group III element of the periodic table, and the valence electron controlling agent serving as the acceptor is a group V or VI element of the periodic table. The photovoltaic device according to claim 1 or 4, wherein
【請求項9】 前記価電子制御剤は、前記炭素含有量が
多い所で多く、少ない所で少なく分布していることを特
徴とする請求項1記載の光起電力素子。
9. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the valence electron controlling agent is distributed more in places where the carbon content is large and less in places where the carbon content is small.
【請求項10】 前記i型層は、酸素原子及び/または
窒素原子を含有することを特徴とする請求項1または4
記載の光起電力素子。
10. The method according to claim 1, wherein the i-type layer contains oxygen atoms and / or nitrogen atoms.
The photovoltaic device according to any one of the preceding claims.
【請求項11】 前記酸素原子及び/または窒素原子の
含有量は炭素原子の含有量に対応して増減していること
を特徴とする請求項10記載の光起電力素子。
11. The oxygen atom and / or the nitrogen atom
11. The photovoltaic device according to claim 10, wherein the content increases or decreases according to the content of carbon atoms .
【請求項12】 前記i型層に含有される水素原子の含
有量はシリコン原子の含有量に対応して変化しているこ
とを特徴とする請求項1または4記載の光起電力素子。
12. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the content of hydrogen atoms contained in the i-type layer changes according to the content of silicon atoms.
【請求項13】 前記i型層は、内圧50mTorr以
下の真空度でマイクロ波プラズマCVD法で形成され、
印加するマイクロ波エネルギーの大きさは、原料ガスを
100%分解するマイクロ波エネルギーより低く、且つ
RFエネルギーを印加し、該RFエネルギーの大きさ
は、前記マイクロ波エネルギーより高いことを特徴とす
る請求項1記載の光起電力素子。
13. The method according to claim 1, wherein the i-type layer is formed by a microwave plasma CVD method at an internal pressure of 50 mTorr or less.
The magnitude of the applied microwave energy is lower than the microwave energy for decomposing the raw material gas by 100%, and the RF energy is applied, and the magnitude of the RF energy is higher than the microwave energy. Item 2. The photovoltaic element according to Item 1.
【請求項14】 前記Si層は、周期律表第V族元素及
び/または第VI族元素を含有することを特徴とする請
求項2または5記載の光起電力素子。
14. The photovoltaic device according to claim 2, wherein the Si layer contains a Group V element and / or a Group VI element of the periodic table.
【請求項15】 前記Si層は、周期律表第III族元
素と、周期律表第V族元素及び/または第VI族元素を
共に含有することを特徴とする請求項2または5記載の
光起電力素子。
15. The light according to claim 2, wherein the Si layer contains both a Group III element of the periodic table and a Group V element and / or a Group VI element of the Periodic Table. Electromotive element.
【請求項16】 前記Si層はRFプラズマCVD法に
よって形成され、堆積速度が2nm/sec以下で、層
厚が30nm以下であることを特徴とする請求項2また
は5記載の光起電力素子。
16. The photovoltaic device according to claim 2, wherein the Si layer is formed by an RF plasma CVD method, and has a deposition rate of 2 nm / sec or less and a layer thickness of 30 nm or less.
【請求項17】 請求項1〜16のいずれか1項に記載
の光起電力素子と、該光起電力素子から供給される電力
を蓄積し、外部負荷への電力の供給する蓄電池と、該光
起電力素子の電圧及び/または電流をモニターして該光
起電力素子から前記蓄電池及び/または前記外部負荷へ
供給する電力を制御する制御システムを有することを特
徴とする発電シテスム。
17. A photovoltaic element according to claim 1, further comprising: a storage battery for storing power supplied from the photovoltaic element and supplying power to an external load. A power generation system comprising a control system for monitoring voltage and / or current of a photovoltaic element and controlling power supplied from the photovoltaic element to the storage battery and / or the external load.
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