JP2812377B2 - Photovoltaic element, method of manufacturing the same, and power generation system using the same - Google Patents

Photovoltaic element, method of manufacturing the same, and power generation system using the same

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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】本発明はシリコン系非単結晶半導
体材料からなるpin型の光起電力素子及びその製造方
法並びにそれを用いた発電システムに係わる。特にi型
層中のバンドギャップを変化させたpin型の光起電力
素子に関するものであり、更には該光起電力素子のマイ
クロ波プラズマCVD法による堆積方法に関するもので
ある。加えて該光起電力素子を利用した発電システムに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pin-type photovoltaic device made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, a method of manufacturing the same, and a power generation system using the same. In particular, the present invention relates to a pin-type photovoltaic device in which a band gap in an i-type layer is changed, and further relates to a method for depositing the photovoltaic device by a microwave plasma CVD method. In addition, the present invention relates to a power generation system using the photovoltaic element.

【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を含有し、i型層中でバン
ドギャップが変化している光起電力素子については、以
下に示すように様々な提案がなされている。例えば、
(1)”Optimum deposition co
nditions for a−(Si,Ge):H
using a triode−configurat
ed rf glow discharge syst
em”,J.A.Bragagnolo,P.Litt
lefield,A.Mastrovito and
G.Storti,Conf.Rec.19th IE
EE Photovoltaic specilist
s Conference−1987,pp.878,
(2)”Efficiency improvemen
t in amorphous−SiGe:H sol
ar cells and its applicat
ion to tandem type solar
cells”,S.Yoshida,S.Yamana
ka,M.Konagai and K.Takaha
shi,Conf.Rec.19th IEEE Ph
otovoltaic Specilists Con
ference−1987,pp.1101,(3)”
Stability and terrestrial
application of a−Si tand
em type solar cells”,A.Hi
roe,H.yamagishi,H.Nishio,
M.Kondo,and Y.Tawada,Con
f.Rec.19th IEEEPhotovolta
ic Specilists Conference,
1987,pp.1111,(4)”Preparat
ion of high quality a−SiG
e:H films and its applica
tion to the high efficien
cy triple−junction amorph
ous solar cells,”K.Sato,
K.Kawabata,S.Terazono,H.S
asaki,M.Deguchi,T.Itagak
i,H.Morikawa,M.Aiga and
K.Fujikawa,Conf.Rec.20th
IEEE PhotovoltaicSpecilis
ts Conference,1988 pp.73,
(5)USP4,816,082、(6)USP4,4
71,155、(7)USP4,782,376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, light whose i-layer contains silicon atoms and germanium atoms and whose band gap changes in the i-type layer. Various proposals have been made for electromotive force elements as described below. For example,
(1) "Optimum deposition co
indications for a- (Si, Ge): H
using a triode-configurat
ed rf glow discharge system
em ", JA Bragagnolo, P. Litt
lefield, A .; Mastrovito and
G. FIG. Storti, Conf. Rec. 19th IE
EE Photovoltaic specialist
s Conference-1987, pp. 147-64. 878,
(2) "Efficiency improbemen"
tin amorphous-SiGe: H sol
ar cells and it's applicat
ion to tandem type solar
cells, "S. Yoshida, S. Yamana
ka, M .; Konagai and K.K. Takaha
shi, Conf. Rec. 19th IEEE Ph
otovoltaic Specialists Con
reference-1987, pp. 139-143. 1101, (3) "
Stability and terrestrial
application of a-Si tand
em type solar cells ", A. Hi
roe, H .; Yamagishi, H .; Nisio,
M. Kondo, and Y. Tawada, Con
f. Rec. 19th IEEEPHOTOVOLTA
ic Specilists Conference,
1987, pp. 1111, (4) "Preparat
ion of high quality a-SiG
e: H films and it's applica
Tion to the high efficiency
cy triple-junction amorph
ous solar cells, "K. Sato,
K. Kawabata, S .; Terazono, H .; S
Asaki, M .; Deguchi, T .; Itagak
i, H .; Morikawa, M .; Aiga and
K. Fujikawa, Conf. Rec. 20th
IEEE PhotovoltaicSpecilis
ts Conference, 1988 pp. 73,
(5) USP 4,816,082, (6) USP 4,4
71,155, (7) USP 4,782,376 and the like.

【0003】また、バンドギャ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、(8)”A
novel design for amorphou
s Silicon alloy solar cel
ls”,S.Guha,J.Yang,A.Pawli
kiewicz,T.Glatfelter,R.Ro
ss,and S.R.0vshinsky,Con
f.Rec.20th IEEE Photovolt
aic Specilists Conference
−1988 pp.79,(9)”Numerical
mode1ing of multijunctio
n,amorphous silicon based
P−I−N solar cells”,A.H.P
awlikiewicz and S.Guha,Co
nf.Rec.20th IEEE Photovol
taic Specilists Conferenc
e−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, for example, in (8) “A.
novel design for amorphou
s Silicon alloy solar cell
ls ", S. Guha, J. Yang, A. Pawli
kiewicz, T .; Glatfilter, R.A. Ro
ss, and S.S. R. 0vshinsky, Con
f. Rec. 20th IEEE Photovoltt
aic Specialists Conference
-1988 pp. 79, (9) "Numerical
mode1ing of multijunction
n, amorphous silicon based
PIN solar cells ", A. H.P.
awlikiewicz and S.A. Guha, Co
nf. Rec. 20th IEEE Photovol
taic Specialists Conference
e-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。
In such a conventional photovoltaic element, p
A layer having a variable 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.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のシリコン原子と
ゲルマニウム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、実用上、より高い性能と信頼性が要
求され、光励起キャリアーの再結合の抑制、開放電圧及
び正孔のキャリアーレンジ関し、更なる向上が望まれて
いる。
A conventional photovoltaic device containing silicon atoms and germanium atoms and having a changed band gap requires higher performance and reliability in practical use, and recombination of photoexcited carriers. It is desired to further improve the suppression of the voltage drop, the open circuit voltage and the hole carrier range.

【0006】また従来の光起電力素子は、光起電力素子
に照射される照射光が弱い場合に変換効率が低下すると
いう問題点がある。
In addition, the conventional photovoltaic element has a problem that the conversion efficiency is reduced when the light applied to the photovoltaic element is weak.

【0007】更に従来の光起電力素子はi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。
Further, the conventional photovoltaic element has a problem that the i-layer has a strain, and if it is annealed where there is vibration or the like, 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。
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.

【0009】また、本発明は、光起電力素子に照射され
る照射光が低い場合に変換効率を向上した光起電力素子
を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a photovoltaic device having improved conversion efficiency when the irradiation light applied to the photovoltaic device is low.

【0010】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。
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.

【0011】更に加えて本発明は、温度変化に対して光
電変換効率が変化しにくい光起電力素子を提供すること
を目的とする。
Still another object of the present invention is to provide a photovoltaic element whose photoelectric conversion efficiency is unlikely to change with changes in temperature.

【0012】また、更に本発明は上記目的を達成した光
起電力素子の製造方法を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photovoltaic device which has attained the above object.

【0013】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。
Still another object of the present invention is to provide a system using a photovoltaic element which has achieved the above object.

【0014】[0014]

【課題を解決すための手段】本発明は従来の問題点を解
決し、本発明の目的を達成するために鋭意検討した結
果、本発明の光起電力素子は、シリコン系非単結晶半導
体材料からなる、p型層、i型層及びn型層を少なくと
も積層して構成される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
層にドナーとなる電子制御剤とアクセプターとなる
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
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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the conventional problems, and as a result of intensive studies to achieve the object of the present invention, the photovoltaic element of the present invention is a silicon-based non-single-crystal semiconductor material. In a photovoltaic device comprising at least a p-type layer, an i-type layer and an n-type layer, the i-type layer contains at least silicon atoms and carbon atoms,
Bandgap changes in the layer thickness direction of the mold layer, and valence <br/> electronic control agent as a valence electron control agent and an acceptor which serves as a donor to the i-type layer is doped, the p-type and the i-type layer The content of the valence control agent in the vicinity of the layer and / or the interface with the n-type layer is larger than that in the i-type layer.

【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i型層と前記p型層の界面または前記n
型層と前記i型層の界面の少なくとも一方に、バンドギ
ャップの最大値となる領域を有し、該バンドギャップの
最大値の領域の層厚は1nm以上30nm以下である光
起電力素子である。
In a preferred embodiment of the photovoltaic device of the present invention, the interface between the i-type layer and the p-type layer or the n-type layer is used.
A photovoltaic element having a region having a maximum band gap at at least one of the interfaces between the mold layer and the i-type layer, wherein the layer having the maximum band gap has a layer thickness of 1 nm or more and 30 nm or less. is there.

【0016】更に本発明の光起電力素子の望ましい形態
としては、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同時にドーピングされた光
起電力素子であり、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、アクセプターとなる価電子制
御剤は周期律表第V族元素であることが好ましい。更に
価電子制御剤は、i型層中で分布していることがより好
ましい。
Further, a desirable mode of the photovoltaic device of the present invention is a photovoltaic device in which a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor are simultaneously doped in an i-type layer. The valence electron controlling agent is preferably a Group III element of the periodic table, and the valence electron controlling agent serving as an acceptor is preferably a Group V element of the periodic table. Further, the valence electron controlling agent is more preferably distributed in the i-type layer.

【0017】加えて本発明の光起電力素子の望ましい形
態としては、i型層中に、酸素原子または/及び窒素原
子が含有された光起電力素子である。
In addition, a desirable mode of the photovoltaic device of the present invention is a photovoltaic device in which oxygen atoms and / or nitrogen atoms are contained in the i-type layer.

【0018】また、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して増減していること
が好ましい。更に、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ことを特徴
とする。
The oxygen atom and / or the nitrogen atom
Content has increased or decreased with respect to the carbon atom content
Is preferred. Further, it is characterized in that the hydrogen content contained in the i-type layer changes corresponding to the silicon atom content.

【0019】更に加えて本発明の光起電力素子の望まし
い形態としては、p型層またはn型層の少なくとも一方
は、周期律表第III族元素または/及び第V族元素を主
構成元素とする層と、価電子制御剤を含みシリコン原子
を主構成元素とする層との積層構造である光起電力素子
である。周期律表第III族元素または/及び第V族元素
を主構成元素とする層の層厚は、1nm以下であること
が好ましい。
Further, in a desirable mode of the photovoltaic device of the present invention, at least one of the p-type layer and the n-type layer contains a group III element and / or a group V element of the periodic table as a main constituent element. A photovoltaic element having a stacked structure of a layer having a valence electron controlling agent and a layer containing silicon atoms as a main constituent element. It is preferable that the thickness of the layer mainly containing a Group III element and / or a Group V element of the periodic table be 1 nm or less.

【0020】本発明の光起電力素子の製造方法は、シリ
コン系非単結晶半導体材料からなる、p型層、i型層及
びn型層を少なくとも積層して構成され、該i型層がシ
リコン原子と炭素原子を含有し、バンドギャップが該i
型層の層厚方向になめらかに変化し、バンドギャップの
極小値が前記p型層と該i型層の界面方向に片寄った光
起電力素子の製造方法に於いて、該i型層は少なくとも
シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガス、ドナーとな
電子制御剤を含有するガス、及びアクセプターとな
電子制御剤を含有するガスとを含む原料ガスを用い
て、プラズマCVD法により形成し、且つ前記ドナーと
なる電子制御剤を含有するガス、及びアクセプターと
なる電子制御剤を含有するガスの供給量を、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
おいてその他の部分よりも多くすることを特徴とする。
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型層は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、前記原料ガス
を100%分解するマイクロ波エネルギーよりも低く、
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も高いことであ
る。
The method of manufacturing a photovoltaic device according to the present invention is characterized in that at least a p-type layer, an i-type layer and an n-type layer made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material are laminated, and the i-type layer Atoms and carbon atoms, and the band gap is
In the method for manufacturing a photovoltaic device in which the minimum value of the band gap changes smoothly in the layer thickness direction of the mold layer and is offset toward the interface direction between the p-type layer and the i-type layer, the i-type layer is at least silicon atom-containing gas and carbon-containing gas, using a material gas containing a gas containing valence electron control agent serving as a donor, and a gas containing valence electron control agent serving as the acceptor, was formed by a plasma CVD method, Further, the supply amounts of the gas containing the valence electron controlling agent serving as the donor and the gas containing the valence electron controlling agent serving as the acceptor are determined by changing the supply amount between the i-type layer and the p-type layer and / or the n-type layer. Is characterized in that it is larger than other parts in the vicinity of.
In a desirable mode of the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer is formed by a microwave plasma CVD method, and the magnitude of the applied microwave energy is larger than the microwave energy for decomposing the source gas by 100%. Is also low
And applying RF energy, wherein the magnitude of the RF energy is higher than the microwave energy.

【0021】また本発明の光起電力素子の製造方法の望
ましい形態は、前記価電子制御剤を含有するガスは、前
記バンドギャップの狭いところで多く、広いところで少
なく供給することである。また、前記原料ガスに、酸素
原子及び/または窒素原子を含むことが好ましい。更
に、前記シリコン含有ガスと前記炭素原子含有ガスを堆
積室から5m以下の距離のところで混合することが好ま
しい。
In a preferred embodiment of the method of manufacturing a photovoltaic device according to the present invention, the gas containing the valence electron controlling agent is supplied in a large amount in a narrow band gap and a small amount in a wide band gap. Further, it is preferable that the source gas contains an oxygen atom and / or a nitrogen atom. Further, it is preferable that the silicon-containing gas and the carbon atom-containing gas are mixed at a distance of 5 m or less from the deposition chamber.

【0022】本発明の光起電力素子を利用した発電シス
テムは、本発明の光起電力素子と、該光起電力素子から
供給される電力を蓄積し、外部負荷へ電力を供給する蓄
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とを
有することを特徴とする。
A power generation system using the photovoltaic element of the present invention includes a photovoltaic element of the present invention, a storage battery for storing power supplied from the photovoltaic element and supplying power to an external load. A control system that monitors voltage and / or current of the photovoltaic element and controls power supplied from the photovoltaic element to the storage battery and / or the external load.

【0023】[0023]

【作用】以下図面を参照しながら作用と共に構成を詳細
に説明する。
The operation and the configuration will be described in detail below with reference to the drawings.

【0024】図1は本発明の光起電力素子の一例を示す
模式的説明図である。本発明の光起電力素子は、光反射
層と光反射増加層を有する導電性基体101、n型(ま
たはp型)のシリコン系非単結晶半導体層102、少な
くともシリコン原子と炭素原子を含有する実質的にi型
の非単結晶半導体層103、p型(またはn型)のシリ
コン系非単結晶半導体層104、透明電極105、及び
集電電極106等から構成されている。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of the photovoltaic element of the present invention. The photovoltaic element of the present invention contains a conductive substrate 101 having a light reflection layer and a light reflection enhancement layer, an n-type (or p-type) silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 102, and at least silicon atoms and carbon atoms. The semiconductor device includes a substantially i-type non-single-crystal semiconductor layer 103, a p-type (or n-type) silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 104, a transparent electrode 105, a current collecting electrode 106, and the like.

【0025】i型層に於いて、バンドギャップの最小値
はp型層とi型層の界面側に片寄っていて、且つi型層
のp型層側で伝導帯の電界が大きいことによって電子と
正孔の分離が効率よく行われ、p型層とi型層との界面
近傍での電子と正孔の再結合を減少させることができ
る。またi型層からn型層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型層とn型層の近傍で
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
きる。
In the i-type layer, the minimum value of the band gap is biased toward the interface between the p-type layer and the i-type layer, and the electric field in the conduction band is large on the p-type layer side of the i-type layer. And holes are efficiently separated, and recombination of electrons and holes near the interface between the p-type layer and the i-type layer can be reduced. In addition, since the electric field in the valence band increases from the i-type layer toward the n-type layer, recombination between electrons and holes photo-excited in the vicinity of the i-type layer and the n-type layer can be reduced.

【0026】更に、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とを同時に添加す
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で価
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、p型層とi型層の界面近傍の高電界及び
n型層とi型層の界面近傍の高電界を更に有効に利用す
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。
Further, by simultaneously adding 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. In particular, by including a relatively large amount of the valence electron controlling agent at the maximum carbon content, the carrier range of electrons and holes can be effectively lengthened. As a result, the high electric field near the interface between the p-type layer and the i-type layer and the high electric field near the interface between the n-type layer and the i-type layer can be more effectively utilized, and the electrons excited in the i-type layer can be reduced. Hole collection efficiency can be significantly improved.

【0027】またp型層とi型層の界面近傍、及びn型
層とi型層の界面近傍に於いて、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。特に界面近傍に於いては、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、その結果、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 vicinity of the interface between the p-type layer and the i-type layer and in the vicinity of the interface between the n-type layer and the i-type layer, defect levels (so-called D
, D + ) is compensated by the valence electron controlling agent, so that dark current (during reverse bias) due to hopping conduction via defect levels is reduced. In particular, in the vicinity of the interface, the valence electron controlling agent is contained more than the inside of the i-type layer,
It is possible to reduce internal stress such as strain due to a sudden change of a constituent element peculiar to the interface, and as a result, it is possible to reduce defect levels near the interface. As a result, the open voltage and the fill factor of the photovoltaic element can be improved.

【0028】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同時に含有さ
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、マイクロ波プラズマCVD法
による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1
00%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, by simultaneously containing a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor in 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 formed by the microwave plasma CVD method.
00% 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.

【0029】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させ
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にな
る。したがって、光起電力素子への照射光強度が弱い場
合に於いても優れた光電変換効率を示すものである。
Further, even when the light intensity applied to the photovoltaic element is low, the probability that the photoexcited electrons and holes are trapped is reduced because the defect level is compensated by the valence electron controlling agent. As described above, since the dark current at the time of reverse bias is small, a sufficient electromotive force is generated. Therefore, even when the intensity of light irradiated on the photovoltaic element is low, the photoelectric conversion element exhibits excellent photoelectric conversion efficiency.

【0030】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、従来の光起電力素子の光電変換効率の低下は
次のように考えられる。即ち、バンドギャップを連続的
に変えるためには、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、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型の非単結晶半導体中の弱
い結合が切れて未結合手が形成される結果、光電変換効
率が低下すると考えられる。一方、本発明の場合、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
剤とが同時に添加され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。この他に、活性化していないドナー
やアクセプターは主に3配位するため局所的な柔軟性が
増すことが考えられる。その結果、長期間振動下でアニ
ーリングしても光電変換効率が低下しにくいものと考え
られる。しかし活性化していないドナーやアクセプター
は欠陥を形成するのである量以下にしなければならな
い。従って活性化していないドナーやアクセプターの好
ましい量は0.1〜1000ppmである。
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 decrease in the photoelectric conversion efficiency of the conventional photovoltaic element is considered as follows. That is, in order to continuously change the band gap, the constituent elements are also changed to form a photovoltaic element. Therefore, strain is accumulated inside the photovoltaic element, and many weak couplings exist inside the photovoltaic element. Then, it is considered that as a result of the vibration, a weak bond in the i-type non-single-crystal semiconductor is broken and a dangling bond is formed, so that the photoelectric conversion efficiency is reduced. On the other hand, in the case of the present invention, the local flexibility is increased by the simultaneous addition of the valence electron controlling agent serving as the donor and the valence electron controlling agent serving as the acceptor, and the photovoltaic element can be used even in annealing by long-term vibration. It is considered that the decrease in the photoelectric conversion efficiency of can be suppressed. In addition, it is conceivable that an unactivated donor or acceptor is mainly coordinated with three, thereby increasing local flexibility. As a result, it is considered that the photoelectric conversion efficiency does not easily decrease even if the annealing is performed under the vibration for a long time. However, unactivated donors and acceptors must be below a certain amount to form defects. Therefore, the preferable amount of the unactivated donor or acceptor is 0.1 to 1000 ppm.

【0031】本発明では、例えば、p型層を周期律表第
III族元素を主構成元素とする層(以下、周期律表第III
族元素をまたは第V族元素を主構成元素とする層をドー
ピング層Aと呼ぶ)と価電子制御剤を含有しシリコン原
子を主構成元素とする層(以下、ドーピング層Bと呼
ぶ)との積層構造にすることによって、p型層の光透過
率を大きくすることができ、且つp型層の比抵抗を小さ
くすることができる。特にp型層の光導電層と接する側
は、価電子制御剤を含有しシリコンを主構成元素とする
層(ドーピング層B)であるのが好ましいものである。
このように光導電層とp型層とを接続することによって
光導電層とp型層の間の欠陥を減少させることが可能と
なる。
In the present invention, for example, the p-type layer
Layers containing Group III elements as main constituent elements (hereinafter referred to as Periodic Table III
A layer containing a Group V element or a Group V element as a main constituent element is referred to as a doping layer A) and a layer containing a valence electron controlling agent and containing silicon atoms as a main constituent element (hereinafter referred to as a doping layer B). With the stacked structure, the light transmittance of the p-type layer can be increased and the specific resistance of the p-type layer can be reduced. In particular, the side of the p-type layer in contact with the photoconductive layer is preferably a layer containing a valence electron controlling agent and containing silicon as a main constituent element (doping layer B).
By connecting the photoconductive layer and the p-type layer in this manner, it is possible to reduce defects between the photoconductive layer and the p-type layer.

【0032】p型層を構成する周期率表第III族原子を
主構成元素とする層(ドーピング層A)の層厚としては
0.01から1nmの層厚が最適な範囲である。該周期
律表第III族元素を主構成元素とする層に含有される水
素含有量は5%以下が好ましいものとしてあげられる。
p型層を構成する価電子制御剤を含有しシリコン原子を
主構成元素とする層(ドーピング層B)に含有される価
電子制御剤の含有量は、1500ppm〜10000p
pmが好ましい範囲としてあげられる。
The optimum layer thickness of the layer (doping layer A) comprising Group III atoms of the periodic table as a main constituent element of the p-type layer is 0.01 to 1 nm. It is preferable that the hydrogen content in the layer containing the Group III element of the periodic table as a main constituent element is 5% or less.
The content of the valence electron controlling agent contained in the layer containing the valence electron controlling agent constituting the p-type layer and containing silicon atoms as the main constituent element (doping layer B) is 1500 ppm to 10000 p.
pm is a preferred range.

【0033】以上p型層について述べたが、n型層につ
いても同様な積層構造とすることにより、上記した効果
が同様に得られる。
Although the p-type layer has been described above, the same effect can be obtained by forming the n-type layer with a similar laminated structure.

【0034】次に本発明を光導電層のバンド図を用いて
説明する。
Next, the present invention will be described with reference to a band diagram of a photoconductive layer.

【0035】図2−1は本発明の光起電力素子のバンド
ギャップが変化する例の模式的説明図である。この図は
バンドギャップの1/2(Eg/2)を基準にi型層内
のバンドギャップの変化を示している。図に於いて左側
がn型層(不図示)側で、右側がp型層(不図示)側で
ある。図2−1の例は、バンドギャップの最小値がp型
層の近くにあり、且つバンドギャップの最大値はp型層
側とn型層に接してあるように構成されているものであ
る。
FIG. 2-1 is a schematic explanatory view of an example in which the band gap of the photovoltaic device of the present invention changes. This figure shows the change of the band gap in the i-type layer based on 1/2 (Eg / 2) of the band gap. In the figure, the left side is the side of the n-type layer (not shown), and the right side is the side of the p-type layer (not shown). The example of FIG. 2-1 is configured such that the minimum value of the band gap is near the p-type layer, and the maximum value of the band gap is in contact with the p-type layer side and the n-type layer. .

【0036】また図2−2図は、図2−1と同様のバン
ドギャップの変化の模式的説明図である。図2−2に於
いては、図2−1と同じように、バンドギャップの最小
値はp型層(不図示)寄りにあるが、バンドギャップの
最大値はp型層に接してあるように構成されたものであ
る。図2−3のバンドギャップ構成とすることにより特
に開放電圧をあげることが可能となる。
FIG. 2-2 is a schematic explanatory diagram of a change in band gap similar to FIG. 2-1. In FIG. 2B, as in FIG. 2A, the minimum value of the band gap is closer to the p-type layer (not shown), but the maximum value of the band gap is closer to the p-type layer. It is constituted in. With the band gap configuration shown in FIG. 2-3, the open-circuit voltage can be particularly increased.

【0037】図3−1から図3−7までは、p/i界面
近傍または/及びn/i界面近傍のi型層内にバンドギ
ャップ一定の領域のある光起電力素子の例である。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、バンド図の左側にn型層(不図示)及び右側が
p型層(不図示)である。
FIGS. 3-1 to 3-7 show examples of a photovoltaic device having a band gap constant region in the i-type layer near the p / i interface or / and near the n / i interface. Each figure illustrates a change in band gap based on Eg / 2. An n-type layer (not shown) is on the left side of the band diagram, and a p-type layer (not shown) is on the right side of the band diagram.

【0038】図3−1は、p型層側のi型層中にバンド
ギャップ一定な領域312があり、バンドギャップがn
型層側からp型層向かって減少している領域311のあ
る例である。そしてバンドギャップの最小値が領域31
2と領域311の界面にあるものである。また領域31
1と領域312の間のバンドの接合は、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つ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、その結果光起電力素子の開放電圧
が増加する。
FIG. 3A shows a region 312 having a constant band gap in the i-type layer on the p-type layer side and having a band gap of n.
This is an example of a region 311 decreasing from the mold layer side toward the p-type layer. Then, the minimum value of the band gap is in the region 31
2 and the region 311. The area 31
The band junction between 1 and region 312 is one that is 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. The voltage increases.

【0039】またバンドギャップ一定の領域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なくなり、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、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。
The layer thickness of the region 312 having a constant band gap is a very important factor, and the 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, it is impossible to suppress dark current due to hopping conduction via defect levels, and it is impossible to expect an improvement in the open-circuit voltage of the photovoltaic element. On the other hand, when the thickness is larger than 30 nm, the region 312 having a constant band gap and the region 311 having a changed band gap are provided.
Since the photoexcited holes are more likely to be accumulated near the interface, the collection efficiency of the photoexcited carriers decreases. That is, the short-circuit photocurrent is reduced.

【0040】図3−2は、p/i界面のi型層中にンド
ギャップ一定のi型層322を設け、またバンドギャッ
プが変化している領域321のn/i界面近傍はバンド
ギャップが領域322と等しくなっている例である。
FIG. 3B shows that an i-type layer 322 having a constant gap is provided in the i-type layer at the p / i interface, and the band gap is near the n / i interface in the region 321 where the band gap changes. This is an example in which the area is equal to the area 322.

【0041】図3−3は、p/i界面及びn/i界面の
i型層側に、バンドギャップが一定の領域332、33
3を設けた例である。p/i界面及びn/i界面のi型
層側に、バンドギャップが一定の領域を設けることによ
り、光起電力素子に逆バイアスを印加した場合に、より
一層暗電流が減少し、光起電力素子の開放電圧を大きく
することができる。
FIG. 3C shows regions 332, 33 having a fixed band gap on the i-type layer side of the p / i interface and the n / i interface.
3 is provided. By providing a region having a constant band gap on the i-type layer side of the p / i interface and the n / i interface, when a reverse bias is applied to the photovoltaic element, the dark current is further reduced, and The open voltage of the power element can be increased.

【0042】図3−4から図3−7までは、p/i界面
または/及びn/i界面近傍のi型層側にバンドギャッ
プ一定の領域を有し、且つp/i界面またはn/i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 a region having a constant band gap on the i-type layer side near the p / i interface and / or the n / i interface, and the p / i interface or n / i interface. It 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.

【0043】図3−4は、p/i界面または/及びn/
i界面のi型層側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に変化している領
域341があって、領域341ではバンドギャップが最
小となる位置がp型層側に片寄っており、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とす
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型層及び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、343が5nm以下と薄い
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。
FIG. 3-4 shows the p / i interface or / and n /
a region 342 having a constant band gap on the i-type layer side of the i interface,
There is a region 341 having a band gap 343, and the position where the band gap is minimum is offset toward the p-type layer side in the region 341, and the band gap of the region 341 and the regions 342, 343 Is an example in which the band gaps are continuous. By making the band gap continuous, electrons and holes photo-excited in the region where the band gap of the i-type layer is changed can be efficiently converted into the n-type layer and the p-type layer.
Each can be collected in a mold layer. In particular, when the constant band gap regions 342 and 343 are as thin as 5 nm or less, the region where the band gap of the i-type layer changes rapidly reduces the dark current when a reverse bias is applied to the photovoltaic element. Therefore, the open-circuit voltage of the photovoltaic element can be increased.

【0044】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353、3
52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。
FIG. 3-5 shows that the region 351 where the band gap is changed is the region 353 or 3 where the band gap is constant.
This is an example in which the connection is discontinuously and relatively loosely connected to the connection 52. However, since the connection is made gently in the direction in which the band gap expands in the region where the band gap is constant and in the region where the band gap is changing, carriers that are photoexcited in the region where the band gap is changing can be efficiently fixed in the band gap. Is implanted into the region. As a result, the collection efficiency of the photoexcited carriers increases.

【0045】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以下と薄く
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
る。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。
Whether a region having a constant band gap and a region having a changing band gap are connected continuously or discontinuously is determined by determining whether the region having a constant band gap or the region having a rapidly changing band gap. It depends on the layer thickness. When the region having a constant band gap is as thin as 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, when the layer thickness of the region where the band gap is constant is more than 5 nm and the layer thickness of the region where the band gap changes rapidly is 10 to 30 nm, the band gap changes with the region where the band gap is constant. The conversion efficiency of the photovoltaic element is improved when the area is discontinuously connected.

【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
p型層寄りにある例である。バンドギャップが極小の位
置からバンドギャップを緩やかに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n型層近傍のi型層に
n型層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 minimal is closer to the p-type layer. Efficiency of photoexcited carriers in the region where the bandgap is changing can be improved by connecting the bandgap to a fixed region with a wide bandgap through a stage where the bandgap is gradually widened from a position where the bandgap is extremely small and a stage where the bandgap is rapidly expanded. It can be collected well. Also, in FIG. 3-6, the i-type layer near the n-type layer has a region where the band gap changes rapidly toward the n-type layer.

【0047】図3−7は、p型層及びn型層側の両方の
i層内にバンドギャップ一定の領域を有し、且つp型層
側のバンドギャップ一定の領域にはバンドギャップ変化
領域から2段階のバンドギャップの変化を経て接続さ
れ、n型層側のバンドギャップ一定の領域には急激なバ
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 a region having a constant band gap in both the p-type layer and the n-type layer and the constant band gap region in the p-type layer. This is an example in which the connection is made through a two-step bandgap change from the first to the second, and the bandgap is fixedly connected to a region where the bandgap is constant on the n-type layer side.

【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】また、価電子制御剤をi型層に含有させる
ことによって、i型層中のキャリアーレンジを大きくな
り、キャリアーの収集効率を大きくすることができる。
特に価電子制御剤を炭素含有量が多いところで多く、少
ないところで少なくすることによって更に光励起キャリ
アーの収集効率を大きくすることができる。
Further, when the valence electron controlling agent is contained in the i-type layer, the carrier range in the i-type layer can be increased, and the carrier collection efficiency can be increased.
Particularly, the valence electron controlling agent is used in a place where the carbon content is high,
By reducing the number at a non-existent location, the collection efficiency of the photoexcited carriers can be further increased.

【0050】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のところのバンド
ギャップの好ましい範囲は、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、1.6〜1.8eVが
望ましいものである。
In the present invention, the preferable range of the band gap at the minimum 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 1.6. ~ 1.8 eV is desirable.

【0051】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。
In the photovoltaic device having a continuously changing band gap according to the present invention, the inclination of the tail state of the valence band is an important factor affecting the characteristics of the photovoltaic device. It is preferable that the slope of the tail state at the minimum value of the band gap to the slope of the tail state at the maximum value of the band gap continue smoothly.

【0052】以上pin構造の光起電力素子について説
明したが、本発明はpinpin構造(ダブル構造)や
pinpinpin構造(トリプル構造)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ことは
言うまでもない。
Although the photovoltaic element having the pin structure has been described above, it is needless to say that the present invention can be applied to a photovoltaic element in which pin structures such as a pinpin structure (double structure) and a pinpinpin structure (triple structure) are stacked. .

【0053】pin構造を積層した光起電力素子の光入
射側のトップのpin光起電力素子として本発明の光起
電力素子は適したものである。ダブル構造の場合、ボト
ムの光起電力素子としては、i型層としてシリコンを主
構成元素とするpin構造の光起電力素子か、またはi
型層としてシリコンとゲルマニウムを主構成元素とする
pin構造の光起電力素子が適している。さらにトリプ
ル構造の場合、ミドルの光起電力素子としては、i型層
としてシリコンを主構成元素とするpin構造の光起電
力素子か、またはi型層としてシリコンとゲルマニウム
を主構成元素とするpin構造の光起電力素子が適して
いる。トリプル構造のボトムの光起電力素子としては、
i型層としてシリコンとゲルマニウムを主構成元素とす
る光起電力素子が適している。
The photovoltaic element of the present invention is suitable as the top pin photovoltaic element on the light incident side of a photovoltaic element having a stacked pin structure. In the case of the double structure, as the bottom photovoltaic element, a photovoltaic element having a pin structure containing silicon as a main constituent element as an i-type layer, or i
As the mold layer, a photovoltaic element having a pin structure containing silicon and germanium as main constituent elements is suitable. Further, in the case of the triple structure, the middle photovoltaic element is a pin photovoltaic element having silicon as a main constituent element as an i-type layer, or a pin having silicon and germanium as a main constituent element as an i-type layer. Photovoltaic elements with a structure are suitable. As the bottom photovoltaic element of triple structure,
A photovoltaic element containing silicon and germanium as main constituent elements is suitable for the i-type layer.

【0054】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RFプラズマCVD法を用いた製造装
置の一例を示す模式的説明図である。該製造装置は、堆
積室401、ガス導入管411、基体404、加熱ヒー
ター405、真空計402、コンダクタンスバルブ40
7、補助バルブ408、リークバルブ409、RF電源
403、RF電極410、原料ガス供給装置2000、
マスフローコントローラー2011〜2017、バルブ
2001〜2007、2021〜2027、圧力調整器
2031〜2037、原料ガスボンベ2041〜204
7等から構成されている。
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing an example of a manufacturing apparatus using an RF plasma CVD method suitable for forming a deposited film of a photovoltaic element of the present invention. The manufacturing apparatus includes a deposition chamber 401, a gas introduction pipe 411, a substrate 404, a heater 405, a vacuum gauge 402, and a conductance valve 40.
7, auxiliary valve 408, leak valve 409, RF power supply 403, RF electrode 410, source gas supply device 2000,
Mass flow controllers 2011-2017, valves 2001-2007, 2021-2027, pressure regulators 2031-2037, raw material gas cylinders 2041-204
7 and the like.

【0055】図12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他の例であり、マイクロ
波プラズマCVD法を用いたものである。該製造装置
は、堆積室1201、基体1204、加熱ヒーター12
05、真空計1202、コンダクタンスバルブ120
7、補助バルブ1208、リークバルブ1209、RF
電源1203、バイアス棒1214、導波部1212、
誘電体窓1213、シャッター1215等から構成され
ている。
FIG. 12 shows another example of a manufacturing apparatus suitable for forming a deposited film of a photovoltaic element of the present invention, using a microwave plasma CVD method. The manufacturing apparatus includes a deposition chamber 1201, a substrate 1204, a heater 12
05, vacuum gauge 1202, conductance valve 120
7, auxiliary valve 1208, leak valve 1209, RF
Power supply 1203, bias rod 1214, waveguide 1212,
It comprises a dielectric window 1213, a shutter 1215 and the like.

【0056】本発明の光起電力素子の製造方法に於ける
i型層の堆積メカニズムの詳細は不明であるが、つぎの
ように考えられる。
The details of the deposition mechanism of the i-type layer in the method of manufacturing a photovoltaic device according to the present invention are unknown, but are considered as follows.

【0057】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、マイクロ波エネルギーより高いR
Fエネルギーを同時に前記原料ガスに作用させることに
より、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以下の状態にすると、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
に長くなるため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50mTorr以下の
状態で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体の間の電位を制
御しているものと考えられる。
Microwave energy lower than the microwave energy required to decompose the raw material gas by 100% is applied to the raw material gas, and R is higher than the microwave energy.
It is considered that by simultaneously applying F energy to the source gas, active species suitable for forming a deposited film can be selected. Further, when the internal pressure in the deposition chamber when the source gas is decomposed is set to 50 mTorr or less, the mean free path of active species suitable for forming a high-quality deposited film becomes sufficiently long, so that the gas phase reaction is suppressed as much as possible. Conceivable. Further, it is considered that the RF energy has little effect on the decomposition of the source gas when the internal pressure in the deposition chamber is 50 mTorr or less, and controls the potential between the plasma in the deposition chamber and the substrate.

【0058】即ちマイクロ波プラズマCVD法の場合、
プラズマと基体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投入することによっ
てプラズマと基体の間の電位差(プラズマ側が+で、基
体側が−)を大きくすることができる。このようにプラ
ズマ電位が基体に対してプラスで高くすることによっ
て、マイクロ波エネルギーで分解した活性種が基体上に
堆積し、同時にプラズマ電位で加速された+イオンが基
体上に衝突し基体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。
That is, in the case of the microwave plasma CVD method,
Although the potential difference between the plasma and the substrate is small, the potential difference between the plasma and the substrate (+ on the plasma side and − on the substrate side) can be increased by applying RF energy simultaneously with microwave energy. By increasing the plasma potential positively with respect to the substrate in this manner, active species decomposed by microwave energy are deposited on the substrate, and at the same time, + ions accelerated by the plasma potential collide with the substrate and collide with the substrate surface. It is considered that the relaxation reaction of is accelerated and a high-quality deposited film can be obtained. In particular, this effect becomes remarkable when the deposition rate is several nm / sec or more.

【0059】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
基体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体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可能とな
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 of ions and electrons. Therefore, there is an effect that spark is less likely to occur in the deposition chamber. As a result, it is possible to maintain a stable glow discharge for a long time of 10 hours or more.

【0060】また加えて、バンドギャップを変化させた
層を堆積させる際には、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。
ところが本発明の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つて
イオンの割合が変化し、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をバイアス棒
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、DCバイアスの場合と比較して放電が非常に安定す
る。
In addition, when depositing a layer with a changed band gap, the flow rate and flow rate ratio of the source gas change with time or spatially. It is necessary to change it appropriately.
However, in the method of forming a deposited film according to the present invention, the ratio of ions changes due to the temporal or spatial change of the flow rate and flow rate ratio of the source gas, and the RF self-bias is automatically adjusted accordingly. Change. As a result, when the source gas flow rate and the source gas flow rate ratio are changed by applying RF to the bias rod, the discharge becomes very stable as compared with the case of DC bias.

【0061】更に加えて本発明の堆積膜形成方法に於い
て、所望のバンドギャップの変化を得るためには、シリ
コン原子含有ガスと炭素原子含有ガスとを堆積室から5
m以下の距離のところで混合することが好ましい。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 method of forming a deposited film according to the present invention, in order to obtain a desired change in band gap, a gas containing silicon atoms and a gas containing carbon atoms are supplied from the deposition chamber 5 times.
It is preferred to mix at a distance of less than m. 5m
If the source gases are mixed farther apart, even if the mass flow controller is controlled in response to a desired band gap change, the source gas mixing positions are far apart, so that the source gas change is delayed or the source gas is interdiffused. Occurs, resulting in 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.

【0062】また更に加えて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、本発明の堆積膜形
成方法において、水素含有量を多くしたいところでバイ
アス棒に印加する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バイアス棒に印加するRFエ
ネルギーを小さくすれば良い。一方、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バイアス棒に印加す
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、バイアス棒に印加す
るDC電圧を+極性で小さな電圧を印加すれば良い。
In addition, in order to change the hydrogen content contained in the i-type layer in the layer thickness direction, in the method of forming a deposited film of the present invention, the RF applied to the bias rod should be increased where the hydrogen content is desired to be increased. Where it is desired to increase the energy and reduce the hydrogen content, the RF energy applied to the bias rod may be reduced. On the other hand, when DC energy is applied at the same time as RF energy, a DC voltage applied to the bias rod should be applied with a positive polarity and a large voltage should be applied where the content of hydrogen atoms is to be increased. The DC voltage applied to the bias rod may be a small voltage with a positive polarity.

【0063】次に、本発明の堆積膜形成方法をより具体
的に説明する。
Next, the deposited film forming method of the present invention will be described more specifically.

【0064】まず図4の堆積室401内に堆積膜形成用
の基体404を取り付け堆積室内を10-5Torr台以
下に充分に排気する。この排気にはターボ分子ポンプが
適しているが、オイル拡散ポンプであってもよい。オイ
ル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10-4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、H
2,He,Ar,Ne,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、0.5〜50mTorrが最適な範囲である。
First, a substrate 404 for forming a deposited film is mounted in the deposition chamber 401 shown in FIG. 4 and the deposition chamber is sufficiently evacuated to the order of 10 −5 Torr or less. A turbo molecular pump is suitable for this exhaust, but an oil diffusion pump may be used. In the case of an oil diffusion pump, if the internal pressure of the deposition chamber 401 becomes 10 -4 or less, H 2 ,
A gas such as He, Ar, Ne, Kr, or Xe is preferably introduced into the deposition chamber. After exhausting the deposition chamber sufficiently, H
Gases such as 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are introduced into the deposition chamber so that the pressure in the deposition chamber is substantially equal to that when the source gas for forming the deposited film is flowed. The optimum pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50 mTorr.

【0065】堆積室内の圧力が安定したら、基体加熱ヒ
ーター405のスイッチを入れ基体を100〜500℃
に加熱する。基体の温度が所定の温度で安定したら
2,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
ンートローラーを介して所定の量を堆積室に導入する。
堆積室内ヘ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、本発明の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、RF
プラズマCVD法の場合0.05〜3Torr、マイク
ロ波プラズマCVD法の場合0.05〜50mTorr
である。
When the pressure in the deposition chamber is stabilized, the substrate heater 405 is turned on and the substrate is heated to 100 to 500 ° C.
Heat to 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,
A predetermined amount of a raw material gas for forming a deposited film is introduced from a gas cylinder into a deposition chamber through a mass flow roller.
The supply amount of the source gas for forming the deposited film introduced into the deposition chamber is appropriately determined by the volume of the deposition chamber.
On the other hand, the internal pressure in the deposition chamber when a source gas for depositing a deposition film is introduced into the deposition chamber is a very important factor in the deposition film forming method of the present invention, and the optimal internal pressure in the deposition chamber is RF.
0.05 to 3 Torr for plasma CVD, 0.05 to 50 mTorr for microwave plasma CVD
It is.

【0066】また本発明の堆積膜形成方法に於いて、堆
積膜形成用に堆積室内に投入されるマイクロ波エネルギ
ーは、重要な因子である。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/cm
3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。特に2.
45GHz付近の周波数が適している。また本発明の堆
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
常に重要である。周波数の変動は±2%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%が好ましい範囲である。
In the method of forming a deposited film according to the present invention, the microwave energy input into the deposition chamber for forming the deposited film is an important factor. The microwave energy is appropriately determined depending on the flow rate of the raw material gas introduced into the deposition chamber, but is smaller than the microwave energy required to decompose the raw material gas by 100%. , 0.005 to 1 W / cm
3 A preferable frequency range of the microwave energy is 0.5 to 10 GHz. Especially 2.
A frequency around 45 GHz is suitable. Further, in order to form a deposited film with reproducibility by the deposited film forming method of the present invention and to form a deposited film over several hours to several tens of hours, the stability of the frequency of microwave energy is very important. . Preferably, the frequency variation is in the range of ± 2%. Further, the ripple of the microwave is preferably in a range of ± 2%.

【0067】更に本発明の堆積膜形成方法に於いて堆積
室内にマイクロ波エネルギーと同時に投入されるRFエ
ネルギーは、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
の好ましい周波数の範囲としては1〜100MHzが挙
げられる。特に13.56MHzが最適である。またR
F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。
Further, in the method for forming a deposited film of the present invention, the RF energy supplied simultaneously with the microwave energy into the deposition chamber is a very important factor in combination with the microwave energy. The range is 0.01 to 2 W / cm 3 . RF
Is preferably 1 to 100 MHz. In particular, 13.56 MHz is optimal. Also R
The fluctuation of the frequency of F is within ± 2%, and the waveform is preferably a smooth waveform.

【0068】RFエネルギーの供給は、RFエネルギー
供給用のバイアス棒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
ギー供給用のバイアス棒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)をアースする方が好ましい。また、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バ
イアス棒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。
The supply of the RF energy is appropriately selected depending on the area ratio between the area of the bias rod for supplying the RF energy and the area of the ground. In particular, the area of the bias rod for supplying the RF energy is determined by the area of the ground. If the width is smaller than that, it is preferable to ground the self-bias (DC component) on the power supply side for supplying RF energy. Also, RF
When the self-bias (DC component) on the power supply side for supplying energy is not grounded, it is preferable that the area of the bias rod for supplying RF energy be larger than the area of the ground contacting the plasma.

【0069】このようなマイクロ波エネルギーを導波部
1212から誘電体窓1213を介して堆積室に導入
し、同時にRFエネルギーをRF電源1203からバイ
アス棒(RF電極)1214を介して堆積室に導入す
る。この状態で所望の時間原料ガスを分解し前記基体上
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エネルギーの投入を止め、堆積室内
を排気し、H2,He,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。
Such microwave energy is introduced from the waveguide 1212 into the deposition chamber via the dielectric window 1213, and at the same time, RF energy is introduced from the RF power source 1203 into the deposition chamber via the bias rod (RF electrode) 1214. I do. In this state, the source gas is decomposed for a desired time to form a deposited film having a desired thickness on the substrate. Thereafter, the input of microwave energy and RF energy is stopped, the deposition chamber is evacuated, and sufficiently purged with a gas such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, or Xe. Take out.

【0070】また前記RFエネルギーに加えて、前記バ
イアス棒(RF電極)1214にDC電圧を印加しても
良い。DC電圧の極性としては前記バイアス棒がプラス
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30
0Vである。
A DC voltage may be applied to the bias rod (RF electrode) 1214 in addition to the RF energy. It is preferable to apply the voltage so that the bias bar becomes positive as the polarity of the DC voltage.
The preferable range of the DC voltage is 10 to 30.
0V.

【0071】以上のような本発明のi型層の堆積膜形成
に用いられるシリコン原子または炭素原子を含有しガス
化し得る化合物としては、次のものが適している。
As the compound containing a silicon atom or a carbon atom and capable of being gasified, which is used for forming the deposited film of the i-type layer of the present invention as described above, the following compounds are suitable.

【0072】例えば、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,SiF4,S
iFH3,SiF22,SiF3H,Si38,Si
4,SiHD3,SiH22,SiH3D,SiFD3
SiF22,SiD3H,Si233等が挙げられる。
For example, gaseous compounds containing silicon atoms include SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 and S
iFH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , Si
D 4, SiHD 3, SiH 2 D 2, SiH 3 D, SiFD 3,
SiF 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D 3 H 3 and the like can be mentioned.

【0073】具体的に炭素原子を含有しガス化し得る化
合物としては、CH4,CD4,Cn2n+2(nは整
数),Cn2n(nは整数),C22,C66,CO2
CO等が挙げられる。
Specific examples of the compound containing a carbon atom and capable of being gasified include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), and C 2 H 2 , C 6 H 6 , CO 2 ,
CO and the like.

【0074】また以上の化合物をH2,He,Ne,A
r,Xe,Kr等のガスで適宣希釈して堆積室に導入し
ても良い。
The above compounds were converted to H 2 , He, Ne, A
It may be appropriately diluted with a gas such as r, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0075】本発明に於いて、非単結晶半導体層を価電
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率表第III族原及び第V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、具体的にはホウ素原子導入用と
しては、B26,B410,B59,B511,B
610,B612,B614等の水素化ホウ素、BF3,B
Cl3,等の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,GaCl3,InCl3,T
lCl3等も挙げることができる。
In the present invention, examples of the valence electron controlling agent introduced into the non-single-crystal semiconductor layer for controlling the valence electron of the non-single-crystal semiconductor layer include Group III atoms and Group V atoms of the periodic table. Can be B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 , B 5
Borohydrides such as 6 H 10 , B 6 H 12 , B 6 H 14 , BF 3 , B
And boron halide such as Cl 3 . In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 , T
1Cl 3 and the like can also be mentioned.

【0076】また、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、具体的には燐原子導入用として
はPH3,P24等の水素化燐、PH4I,PF3,P
5,PCl3,PCl5,PBr3,PBr5,PI3等の
ハロゲン化燐が挙げられる。このほかAsH3,As
3,AsCl3,AsBr3,AsF5,SbH3,Sb
3,SbF5,SbCl3,SbCl5,BiH3,Bi
Cl3,BiBr3等も挙げることができる。
The starting material for introducing a group V atom is effectively used. Specifically, for introducing a phosphorus atom, a hydrogenated phosphorus such as PH 3 or P 2 H 4 , PH 4 I, PF 3 , P
Phosphorus halides such as F 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , PI 3 and the like can be mentioned. In addition, AsH 3 , As
F 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 , Sb
F 3 , SbF 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 , Bi
Cl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned.

【0077】また以上の化合物をH2,He,Ne,A
r,Xe,Kr等のガスで適宣希釈して堆積室に導入し
ても良い。
The above compounds were converted to H 2 , He, Ne, A
It may be appropriately diluted with a gas such as r, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0078】非単結晶半導体層のi型層に導入される周
期率表第III族原子及び第V族原子の導入量は1000
ppm以下が好ましい範囲として挙げられる。また周期
率表第III族原子と第V族原子を同時に補償するように
添加するのが好ましいものである。
The introduction amount of Group III atoms and Group V atoms of the periodic table introduced into the i-type layer of the non-single-crystal semiconductor layer is 1000.
ppm or less is mentioned as a preferable range. It is preferable to add the group III atom and the group V atom in the periodic table so that they are simultaneously compensated.

【0079】本発明のi型に窒素原子または酸素原子導
入用の出発物質として有効に使用されるガスとして、例
えば窒素原子導入ガスとしては、N2,NH3,ND3
NO,NO2,N2O等が挙げられる。また、酸素原子導
入ガスとしては、O2,CO,CO2,NO,NO2,N2
O,CH3CH2OH,CH3OH等が挙げられる。
As the gas effectively used as a starting material for introducing a nitrogen atom or an oxygen atom in the i-type of the present invention, for example, a nitrogen atom-introduced gas includes N 2 , NH 3 , ND 3 ,
NO, NO 2 , N 2 O, and the like. O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2
O, CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like.

【0080】本発明の堆積装置としてはマイクロ波プラ
ズマCVD装置とRFプラズマCVD装置とを連続的に
接続した装置がより好ましいものである。マイクロ波プ
ラズマCVD法による堆積室とRFプラズマCVD法に
よる堆積室はゲートで分離されているのが好ましいもの
である。該ゲートとしては機械的なゲートバルブやガス
ゲート等が適しているものである。
As the deposition apparatus of the present invention, an apparatus in which a microwave plasma CVD apparatus and an RF plasma CVD apparatus are continuously connected is more preferable. It is preferable that the deposition chamber by the microwave plasma CVD method and the deposition chamber by the RF plasma CVD method are separated by a gate. As the gate, a mechanical gate valve, gas gate, or the like is suitable.

【0081】本発明において、周期率表第III族元素ま
たは/及び第V族元素を主構成元素とする層(ドーピン
グ層A)と、価電子制御剤を含有しシリコン原子を主構
成元素とする層(ドービング層B)との積層構造からな
るp型層またはn型層は、前記マイクロ波プラズマCV
D装置または前記RFプラズマCVD装置を使用して形
成することができる。
In the present invention, a layer (doping layer A) containing a Group III element and / or a Group V element as a main constituent element of the periodic table and a silicon atom containing a valence electron controlling agent as a main constituent element. Layer (dove layer B) and a p-type layer or an n-type layer having a laminated structure with the microwave plasma CV
It can be formed using a D apparatus or the RF plasma CVD apparatus.

【0082】ドービング層Aは、前記した周期率表第II
I族元素または/及び第V族元素を含有するガスを原料
ガスとして用い、マイクロ波プラズマCVD法またはR
FプラズマCVD法で堆積するのが好ましいものであ
る。特にドーピング層Aの水素含有量を減少させるため
には、できるだけ高いパワーで原料ガスを分解して堆積
するのが好ましいものである。
The doving layer A is made of the above-mentioned periodic table II.
Using a gas containing a Group I element and / or a Group V element as a source gas, microwave plasma CVD or R
It is preferable to deposit by the F plasma CVD method. In particular, in order to reduce the hydrogen content of the doping layer A, it is preferable to decompose and deposit the source gas with as high a power as possible.

【0083】ドーピング層Bも、価電子制御剤として周
期率表第III族元素および/または第V族元素をシリコ
ン原子含有ガスと混合してマイクロ波プラズマCVD法
またはRFプラズマCVD法で堆積するのが好ましいも
のである。
The doping layer B is also formed by mixing a Group III element and / or a Group V element of the periodic table with a silicon atom-containing gas as a valence electron controlling agent and depositing the mixture by microwave plasma CVD or RF plasma CVD. Is preferred.

【0084】一方結晶相を含むドーピング層Bを、マイ
クロ波プラズマCVD法で堆積する場合、RFエネルギ
ーはマイクロ波エネルギーよりも小さくし、マイクロ波
エネルギーは比較的大きくすることが好ましい。好まし
いマイクロ波エネルギーは0.1〜1.5W/cm3
ある。更に結晶粒径を大きくするためには水素希釈を行
うのが好ましく、水素ガスによる原料ガスの希釈率は
0.01〜10%が好ましい範囲である。
On the other hand, when the doping layer B containing a crystal phase is deposited by microwave plasma CVD, it is preferable that the RF energy be smaller than the microwave energy and the microwave energy be relatively large. Preferred microwave energy is 0.1-1.5 W / cm 3 . In order to further increase the crystal grain size, it is preferable to perform hydrogen dilution, and the dilution ratio of the source gas with hydrogen gas is preferably in a range of 0.01 to 10%.

【0085】また結晶相を含むドービング層Bを、RF
プラズマCVD法で堆積する場合、前記シリコン原子含
有ガスを、水素ガス(H2、D2)で0.01〜10%に
希釈して、RFパワーは1〜10W/cm2とするのが
好ましい条件である。
The doping layer B containing a crystal phase is formed by RF
When depositing by a plasma CVD method, the silicon atom-containing gas is preferably diluted with hydrogen gas (H 2 , D 2 ) to 0.01 to 10%, and the RF power is preferably 1 to 10 W / cm 2. Condition.

【0086】本発明の光起電力素子のp型層または/及
びn型層をドーピング層Aとドーピング層Bとの積層で
構成する場合、ドーピング層Bから始まってドーピング
層Bで終わるのが好ましいものである。たとえばBA
B,BABAB,BABABAB,BABABABAB
等の構成が好ましいものである。
In the case where the p-type layer and / or the n-type layer of the photovoltaic device of the present invention is formed by laminating a doping layer A and a doping layer B, it is preferable that the p-type layer and / or the n-type layer start with the doping layer B and end with the doping layer B. Things. For example, BA
B, BABAB, BABABAB, BABABABAB
And the like are preferable.

【0087】特に透明電極と積層構造からなるp型層ま
たは/及びn型層が接する場合ドーピング層Bと透明電
極が接している場合の方が、透明電極を構成する酸化イ
ンジウムまたは酸化スズヘの周期率表第III族元素及び
/または第V族元素の拡散を防止でき、光起電力素子の
光電気変換効率の経時的な低下を減少させることができ
る。
In particular, when the transparent electrode and the p-type layer and / or the n-type layer having a laminated structure are in contact with each other, when the doping layer B is in contact with the transparent electrode, the period of indium oxide or tin oxide constituting the transparent electrode is higher. The diffusion of the Group III element and / or the Group V element in the rate table can be prevented, and the decrease over time in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element can be reduced.

【0088】次に本発明の光起電力素子の構成を更に詳
細に述べる。
Next, the structure of the photovoltaic device of the present invention will be described in more detail.

【0089】(導電性基体)導電性基体は、導電性材料
であってもよく、絶縁性材料または導電性材料で支持体
を形成し、その上に導電性処理をしたものであっても良
い。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,T
i,Pt,Pb,Sn等の金属、またはこれらの合金が
挙げられる。
(Conductive Substrate) The conductive substrate may be a conductive material, or may be a support formed of an insulating material or a conductive material and then subjected to a conductive treatment. . Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, and T.
Metals such as i, Pt, Pb, Sn and the like, or alloys thereof are exemplified.

【0090】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、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、あるいはガラス、セラミック
ス、紙などが挙げられる。これらの電気絶縁性支持体
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光起電力層を設けるのが望ま
しい。
Examples of the electrically insulating support include films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, and polyamide; glass, ceramics, paper, and the like. Is mentioned. These electrically insulating supports preferably have at least one surface conductively treated,
It is desirable to provide a photovoltaic layer on the conductive-treated surface side.

【0091】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,In23,ITO(In23+SnO
2)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イルム等の合成樹脂フィルム
であれば、NiCr,Al,Ag,Pb,Zn,Ni,
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されるが、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、取扱い上、及び機
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 + SnO
2 ) The conductive property is imparted by providing a thin film composed of NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, Ni, and the like.
Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Tl, Pt
A thin metal film such as 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 appropriately determined so that a desired photovoltaic element can be formed, but when flexibility as a photovoltaic element is required, a range in which the function as a support is sufficiently exhibited is provided. Can be made as thin as possible. However, the thickness is usually 10 μm or more from the viewpoints of production, handling, and mechanical strength of the support.

【0092】(光反射層)光反射層としては、Ag,A
l,Cu,AlSi等の可視光から近赤外で反射率の高
い金属が適している。これらの金属は、抵抗加熱真空蒸
着法、電子ビーム真空蒸着法、共蒸着及びスパッタリン
グ法等で形成するのが適している。光反射層としてのこ
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。これらの金属をテクスチ
ャー化するためにはこれらの金属の堆積時の基体温度を
200℃以上とすれば良い。
(Light Reflecting Layer) As the light reflecting layer, Ag, A
Metals with high reflectivity from visible light to near infrared, such as l, Cu, and AlSi, are suitable. These metals are suitably formed by a resistance heating vacuum evaporation method, an electron beam vacuum evaporation method, a co-evaporation method, a sputtering method, or the like. Suitable layer thicknesses of these metals as the light reflecting layer are 10 nm to 5000 nm. To texture these metals, the substrate temperature at the time of depositing these metals may be 200 ° C. or higher.

【0093】(反射増加層)反射増加層としてはZn
O,SnO2,In23,ITO,TiO2,CdO,C
2SnO4,Bi23,MoO3,NaxWO3等が最適
なものとして挙げられる。
(Reflection Increasing Layer) As the reflection increasing layer, Zn was used.
O, SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, TiO 2 , CdO, C
d 2 SnO 4 , Bi 2 O 3 , MoO 3 , NaxWO 3 and the like are mentioned as the most suitable ones.

【0094】該反射増加層の堆積方法としては真空蒸着
法、スパッタリング法、CVD法、スプレー法、スピン
オン法、ディップ法等が適した方法として挙げられる。
As a method for depositing the reflection increasing layer, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, a spray method, a spin-on method, a dipping method, and the like are mentioned as suitable methods.

【0095】また反射増加層の層厚としては、前記反射
増加層の材料の屈折率によって最適な層厚は異なるが、
好ましい層厚の範囲としては50nm〜10μmが挙げ
られる。更に反射増加層をテクスチャー化するために
は、該反射増加層を堆積する場合の基体温度を300℃
以上に上げるのが好ましいものである。
The optimum thickness of the reflection enhancing layer varies depending on the refractive index of the material of the reflection enhancing layer.
A preferable range of the layer thickness is 50 nm to 10 μm. To further texture the reflection-enhancing layer, the substrate temperature when depositing the reflection-enhancing layer is set to 300 ° C.
It is preferable to raise the above.

【0096】(p型層またはn型層)p型層または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。
(P-type layer or n-type layer) The p-type layer or the n-type layer is an important layer that affects the characteristics of the photovoltaic element.

【0097】p型層またはn型層の非晶質材料(a−と
表示する)(微結晶材料(μc−と表示する)も非晶質
材料の範ちゅうに含める)としては、例えばa−Si:
H,a−Si:HX,a−SiC:H,a−SiC:H
X,a−SiGe:H,a−SiGeC:H,a−Si
O:H,a−SiN:H,a−SiON:HX,a−S
iOCN:HX,μc−Si:H,μc−SiC:H,
μc−Si:HX,μc−SiC:HX,μc−SiG
e:H,μc−SiO:H,μc−SiGeC:H,μ
c−SiN:H,μc−SiON:HX,μc−SiO
CN:HX,等にp型の価電子制御剤(周期率表第III
族原子B,Al,Ga,In,Tl)やn型の価電子制
御剤(周期率表第V族原子P,As,Sb,Bi)を高
濃度に添加した材料が挙げられ、多結晶材料(poly
−と表示する)としては、例えばpoly−Si:H,
poly−Si:HX,poly−SiC:H,pol
y−SiC:HX,poly−SiGe:H,poly
−Si,poly−SiC,poly−SiGe,等に
p型の価電子制御剤(周期率表第III族原子B,Al,
Ga,In,Tl)やn型の価電子制御剤(周期率表第
V族原子P,As,Sb,Bi)を高濃度に添加した材
料が挙げられる。
The amorphous material (denoted as a-) of the p-type layer or the n-type layer (microcrystalline material (denoted as μc-) is also included in the category of the amorphous material). Si:
H, a-Si: HX, a-SiC: H, a-SiC: H
X, a-SiGe: H, a-SiGeC: H, a-Si
O: H, a-SiN: H, a-SiON: HX, a-S
iOCN: HX, μc-Si: H, μc-SiC: H,
μc-Si: HX, μc-SiC: HX, μc-SiG
e: H, μc-SiO: H, μc-SiGeC: H, μ
c-SiN: H, μc-SiON: HX, μc-SiO
CN: HX, etc., a p-type valence electron controlling agent (Periodic Table III
Polycrystalline materials include high-concentration materials containing group atoms B, Al, Ga, In, and Tl) and n-type valence electron control agents (group V atoms P, As, Sb, and Bi in the periodic table). (Poly
-) Is, for example, poly-Si: H,
poly-Si: HX, poly-SiC: H, pol
y-SiC: HX, poly-SiGe: H, poly
-Si, poly-SiC, poly-SiGe, etc., a p-type valence electron controlling agent (Group III atom B, Al,
Ga, In, Tl) and a material in which an n-type valence electron controlling agent (Group V atom P, As, Sb, Bi) in the periodic table is added at a high concentration.

【0098】特に光入射側のp型層またはn型層には、
光吸収の少ない結晶性の半導体層かバンドギァップの広
い非晶質半導体層が適している。
In particular, in the p-type layer or the n-type layer on the light incident side,
A crystalline semiconductor layer with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable.

【0099】p型層への周期率表第III族原子の添加量
及びn型層への周期率表第V族原子の添加量は0.1〜
50at%が最適量として挙げられる。
The addition amount of Group III atoms in the periodic table to the p-type layer and the addition amount of Group V atoms in the periodic table to the n-type layer are 0.1 to 0.1.
50 at% is mentioned as the optimum amount.

【0100】またp型層または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、p型層またはn型層
のドーピング効率を向上させるものである。p型層また
はn型層ヘ添加される水素原子またはハロゲン原子は
0.1〜40at%が最適量として挙げられる。特にp
型層またはn型層が結晶性の場合、水素原子またはハロ
ゲン原子は0.1〜8at%が最適量として挙げられ
る。更にp型層/i型層、n型層/i型層の各界面側で
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p型層/i型層、n型
層/i型層の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
や機械的歪を減少させることができ、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。
Further, hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the p-type layer or the n-type layer work to compensate for dangling bonds of the p-type layer or the n-type layer, and This is to improve the doping efficiency of the layer. The optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p-type layer or the n-type layer is 0.1 to 40 at%. Especially p
When the type layer or the n-type layer is crystalline, the optimal amount of hydrogen atom or halogen atom is 0.1 to 8 at%. Further, a preferred distribution form is one in which a large content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is distributed on each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The content of the hydrogen atom and / or the halogen atom is preferably in a range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. As described above, by increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface between the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, defect levels and mechanical strain near the interface are reduced. Accordingly, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.

【0101】光起電力素子のp型層及び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。また比
抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以
下が最適である。さらにp型層及びn型層の層厚は1〜
50nmが好ましく、3〜10nmが最適である。
The electrical characteristics of the p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element 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. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Further, the layer thickness of the p-type layer and the n-type layer is 1 to
50 nm is preferred, and 3 to 10 nm is optimal.

【0102】光起電力素子のp型層またはn型層の堆積
に適した原料ガスとしては、シリコン原子を含有したガ
ス化し得る化合物、ゲルマニウム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 source gas suitable for depositing a p-type layer or an n-type layer of a photovoltaic element, a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a germanium atom, and a carbon atom were used. Examples thereof include a compound that can be gasified, and a mixed gas of the compound.

【0103】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、例えばSiH4、Si26,Si
4,SiFH3,SiF22,SiF3H,Si38
SiD4,SiHD3,SiH22,SiH3D,SiF
3,SiF22,SiD3H,Si233等が挙げら
れる。
Specific examples of the gasizable compounds containing silicon atoms include SiH 4 , Si 2 H 6 , and Si.
F 4 , SiFH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 ,
SiD 4 , SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiF
D 3, SiF 2 D 2, SiD 3 H, etc. Si 2 D 3 H 3, and the like.

【0104】具体的に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、GeH4,GeD4,Ge
4,GeFH3,GeF22,GeF3H,GeHD3
GeH22,GeH3D,GeH6,GeD6等が挙げら
れる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , Ge
F 4 , GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 ,
GeH 2 D 2 , GeH 3 D, GeH 6 , GeD 6 and the like.

【0105】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CH4,CD4,Cn2n+2(nは整
数),Cn2n(nは整数),C22,C66,CO2
CO等が挙げられる。
Specific examples of the gasizable compound containing a carbon atom include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6 H 6 , CO 2 ,
CO and the like.

【0106】価電子制御するためにp型層またはn型層
に導入される物質としては周期率表第III族原及び第V
族原子が挙げられる。
Materials introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling valence electrons include those of Group III and V of the periodic table.
Group atoms.

【0107】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、具体的にはホウ素原子導入用
としては、B26,B410,B59,B511,B6
10,B612,B614等の水素化ホウ素、BF3,BC
3,等の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,GaCl3,InCl3,TlC
3等も挙げることができる。特にB26,BF3が適し
ている。
As a substance effectively used as a starting material for introducing a group III atom, specifically, for introducing a boron atom, B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 , B 6 H
10, B 6 H 12, B 6 H 14 , etc. borohydride, BF 3, BC
and boron halides such as l 3 .
In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 , TIC
l 3 and the like can also be mentioned. Particularly, B 2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0108】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、具体的には燐原子導入用としてはPH
3,P24等の水素化燐、PH4I,PF3,PF5,PC
3,PCl5,PBr3,PBr5,PI3等のハロゲン
化燐が挙げられる。このほかAsH3,AsF3,AsC
3,AsBr3,AsF5,SbH3,SbF3,Sb
5,SbCl3,SbCl5,BiH3,BiCl3,B
iBr3等も挙げることができる。特にPH3,PF3
適している。
Effectively used as a starting material for introducing a group V atom is, specifically, PH for introducing a phosphorus atom.
3 , hydrogenated phosphorus such as P 2 H 4 , PH 4 I, PF 3 , PF 5 , PC
and phosphorus halides such as l 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 and PI 3 . In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsC
l 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 , SbF 3 , Sb
F 5, SbCl 3, SbCl 5 , BiH 3, BiCl 3, B
iBr 3 and the like can also be mentioned. Particularly, PH 3 and PF 3 are suitable.

【0109】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。
The compounds capable of being gasified are H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0110】光起電力素子に適したp型層またはn型層
の堆積方法は、RFプラズマCVD法とマイクロ波プラ
ズマCVD法である。特に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 p-type layer or the n-type layer deposition method suitable for the photovoltaic element is an RF plasma CVD method or a microwave plasma CVD method. In particular, when depositing by RF plasma CVD, a capacitively coupled RF plasma CVD is suitable.

【0111】RFプラズマCVD法でp型層またはn型
層を堆積する場合、堆積室内の基体温度は、100〜3
50℃、内圧は、0.1〜10Torr、RFパワー
は、0.01〜5.0W/cm2、堆積速度は、0.1
〜30A/secが最適条件として挙げられる。
When a p-type layer or an n-type layer is deposited by RF plasma CVD, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 3
50 ° C., internal pressure: 0.1 to 10 Torr, RF power: 0.01 to 5.0 W / cm 2 , deposition rate: 0.1
-30 A / sec is mentioned as an optimum condition.

【0112】特に微結晶半導体やa−SiC:H等の光
吸収の少ないかバンドギァプの広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、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。
In particular, when depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and the RF power is relatively high. Is preferably introduced. An RF frequency of 1 MHz to 100 MHz is a suitable range, and a frequency near 13.56 MHz is particularly optimal.

【0113】p型層またはn型層を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等)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。
When a p-type layer or an n-type layer is deposited by a microwave plasma CVD method, the microwave plasma CVD apparatus introduces a microwave into a deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics or the like) through a waveguide. The method is suitable.

【0114】マイクロ波プラズマCVD法でp型層また
はn型層を堆積するには、本発明の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。
For depositing a p-type layer or an n-type layer by microwave plasma CVD, the method of forming a deposited film of the present invention is also a suitable deposition method, but can be applied to a photovoltaic element under a wider range of deposition conditions. It is possible to form a highly deposited film.

【0115】本発明の方法以外でp型層またはn型層を
マイクロ波プラズマCVD法で、堆積する場合、堆積室
内の基体温度は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。
When a p-type layer or an n-type layer is deposited by microwave plasma CVD other than the method of the present invention, 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
The frequency of the m 3 microwave is preferably in the range of 0.5 to 10 GHz.

【0116】特に微結晶半導体やa−SiC:H等の光
吸収の少ないかバンドギャップの広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。
In particular, when depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and the microwave power is relatively high. It is preferable to introduce high power.

【0117】(i型層)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輸送する重要な層であ
る。
(I-type layer) In the photovoltaic element, the i-type layer is an important layer for generating and transporting carriers with respect to irradiation light.

【0118】i型層としては、僅かp型、僅か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がi型層の中央の位置よりp型層と
i型層の界面方向に片寄っている。該i型層中には、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
御剤とが同時にドービングされているものがより適した
ものである。
As the i-type layer, a slightly p-type or 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 is an i-type layer. The band gap changes smoothly in the thickness direction of the layer, and the local minimum value of the band gap is shifted from the center of the i-type layer toward the interface between the p-type layer and the i-type layer. In the i-type layer, a layer in which a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor are simultaneously doped is more suitable.

【0119】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型層でのキァ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型層/i型層,n型層/
i型層の各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1〜40at%が最適な含有
量として挙げられる。
The hydrogen atoms (H, D) or the halogen atoms (X) contained in the i-type layer work to compensate for dangling bonds of the i-type layer, and the carrier mobility and lifetime of the carrier in the i-type layer. To improve the product of Also, p-type layer / i-type layer, n-type layer /
It works to compensate for the interface state of each interface of the i-type layer, and has the effect of improving the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic element. The optimal content of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to 40 at%.

【0120】特に、p型層/i型層、n型層/i型層の
各界面側で水素原子または/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
有量の増減方向とは反対方向に水素原子または/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小のところでの水素
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, those having a large content of hydrogen atoms and / or halogen atoms at each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer are mentioned as preferred distribution modes. The preferred range of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity of the interface is 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 a direction opposite to the direction in which the content of silicon atoms is increased or decreased. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms where the content of silicon atoms is the minimum is preferably in the range of 1 to 10 at%, and the maximum range of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is 0.3 to 0. Eight times is a preferred range.

【0121】水素原子または/及びハロゲン原子の含有
量は、シリコン原子の含有量の変化の方向と反対方向に
変化させる、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で水素原子または/及びハロゲン原
子の含有量が少なくなっているものである。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
半導体の堆積に於いて、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。
The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed in a direction opposite to the direction of change in the content of silicon atoms, that is, corresponding to the band gap, the hydrogen atoms and / or halogen atoms are narrow at a narrow band gap. The atomic content is low. Although the details of the mechanism are unknown, according to the method for forming a deposited film of the present invention, in the deposition of an alloy semiconductor containing silicon atoms and carbon atoms, each of them depends on the difference in the ionization rate of silicon atoms and carbon atoms. It is considered that there is a difference in the energies 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.

【0122】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炭素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、構造的な歪を取り除く効果と未結合手を減少
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 or decreases in accordance with the content of carbon 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 view of the effect of removing structural distortion and the effect of reducing dangling bonds. .

【0123】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。
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.

【0124】i型層の層厚は、光起電力素子の構造(例
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。
The thickness of the i-type 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.
1.0 μm is mentioned as the optimum layer thickness.

【0125】本発明の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2.5n
m/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
未結合手の密度は1017/cm3以下である。
The i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms according to the method of forming a deposited film of the present invention has a deposition rate of 2.5 n.
Even if the speed is increased to m / sec or more, the tail state on the valence band side is small, and the tilt of the tail state is 60 m.
It is not more than eV, and the density of dangling bonds by electron spin resonance (esr) is not more than 10 17 / cm 3 .

【0126】またi型層のバンドギァップはp型層/i
型層、n型層/i型層の各界面側で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、更に長時間使用した場合の光劣化等を
防止することができる。
The band gap of the i-type layer is p-type layer / i
It is preferable to design so as to be wider on each interface side of the mold layer and the n-type layer / i-type layer. With such a design, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic element can be increased, and furthermore, it is possible to prevent light deterioration or the like when used for a long time.

【0127】(透明電極)透明電極はインジウム酸化
物、インジウムースズ酸化物の透明電極が適したもので
ある。
(Transparent Electrode) As the transparent electrode, a transparent electrode of indium oxide or indium oxide is suitable.

【0128】透明電極は以下のようにして堆積される。
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。
A transparent electrode is deposited as follows.
For deposition of the transparent electrode, a sputtering method and a vacuum deposition method are the most suitable deposition methods.

【0129】マグネトロン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体上に堆積
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(In23)等のターゲットが用いられ
る。また、インジウムースズ酸化物から成る透明電極を
基体上に堆積する場合、ターゲツトは金属スズ(S
n)、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、インジウムー
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。
When a transparent electrode made of indium oxide is deposited on a substrate in a magnetron sputtering apparatus, a target such as metal indium (In) or indium oxide (In 2 O 3 ) is used. When a transparent electrode made of indium tin oxide is deposited on a substrate, the target is metal tin (S
n), a target such as an alloy of metal indium or metal tin and metal indium, a tin oxide, an indium oxide, an indium tin oxide or the like is used in an appropriate combination.

【0130】スパッタリング法で堆積する場合、基体温
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。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. Examples of the sputtering gas include an inert gas such as an argon gas (Ar), a neon gas (Ne), a xenon gas (Xe), and a helium gas (He). In particular, an Ar gas is optimal. 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.

【0131】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、0.1〜50mTor
rが好ましい範囲として挙げられる。
Further, when sputtering the target with the 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.
r is mentioned as a preferable range.

【0132】また、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。
As a power source, 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.

【0133】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.

【0134】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、
インジウムースズ合金が挙げられる。また透明電極を堆
積するときの基体温度としては25℃〜600℃の範囲
が適した範囲である。
The deposition source suitable for depositing the transparent electrode in the vacuum deposition method includes metal tin, metal indium,
An indium alloy is used. A suitable temperature range of the substrate when depositing the transparent electrode is in the range of 25 ° C. to 600 ° C.

【0135】更に、透明電極を堆積するとき、堆積室を
10-6Torr台以下に減圧した後に酸素ガス(O2
を5x10-5Torr〜9x10-4Torrの範囲で堆
積室に導入することが必要である。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。
Further, when depositing a transparent electrode, the pressure of the deposition chamber was reduced to the order of 10 −6 Torr or less, and then oxygen gas (O 2 )
Must be introduced into the deposition chamber in the range of 5 × 10 −5 Torr to 9 × 10 −4 Torr. 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.

【0136】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/sec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い膜となり
透過率、導電率や密着性が低下する。
Further, plasma may be generated by introducing RF power at the above-mentioned 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. 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.

【0137】次に、本発明の発電システムを説明する。
本発明の発電システムは、前述した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
ーしながら、光起電力素子から蓄電池及び/または外部
負荷へ供給する電力を制御する制御システムと、前記光
起電力素子から供給される電力を蓄積及び/または外部
負荷へ供給するための蓄電池とから構成されていること
を特徴としている。
Next, the power generation system of the present invention will be described.
The power generation system of the present invention provides the above-described photovoltaic element of the present invention and the power supplied from the photovoltaic element to the storage battery and / or the external load while monitoring the voltage and / or current of the photovoltaic element. It is characterized by comprising a control system for controlling, and a storage battery for storing power supplied from the photovoltaic element and / or supplying the power to an external load.

【0138】図16は本発明の電力供給システムの一例
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シリコンダイオードやシ
ョットキ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. 16 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.
A silicon diode, a Schottky diode, or the like is suitable as the backflow prevention diode. As a storage battery,
Examples include nickel cadmium batteries, rechargeable silver oxide batteries, lead-acid batteries, flywheel energy storage units, and the like.

【0139】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、満充電になると、充
電制御ICにより充電電流はストップされる。
The voltage control circuit is almost equal to the output of the solar cell until the battery is fully charged, but when the battery is fully charged, the charging control IC stops the charging current.

【0140】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。
A solar cell system utilizing such photovoltaic power can be used as a power source for a battery charging system for a car, a battery charging system for a ship, a streetlight lighting system, an exhaust system, and the like.

【0141】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、且つ太陽電池に照射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.

【0142】[0142]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0143】《実施例1》本実施例では、i型層にP及
びB原子を導入し、p,n型層はいずれも単層構造とし
た太陽電池を作製した。
Example 1 In this example, a solar cell was manufactured in which P and B atoms were introduced into the i-type layer, and each of the p and n-type layers had a single-layer structure.

【0144】まず、基体の作製を行った。50×50m
2のステンレス基体をアセトンとイソプロパノールで
超音波洗浄し、乾燥させた。スパッタリング法を用いて
室温でステンレス基体表面上に層厚0.3μmのAg
(銀)の反射層とその上に350℃で層厚1.0μmの
ZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を作製した。
First, a substrate was manufactured. 50 × 50m
The m 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried. 0.3 μm thick Ag on the surface of the stainless steel substrate at room temperature by sputtering
A reflective layer of (silver) and a reflection-enhancing layer of ZnO (zinc oxide) having a thickness of 1.0 μm at 350 ° C. were formed thereon.

【0145】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、反射増加層上に半導体層を作製した。
Next, the source gas supply device 200 shown in FIG.
A semiconductor layer was formed on the reflection-enhancing layer by a manufacturing apparatus using a glow discharge decomposition method, which includes a deposition apparatus 400 and a glow discharge decomposition method.

【0146】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%)ボンベ、2042は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
スで100ppmに希釈されたB26ガス(純度99.
99%、以下「B26/H2」と略記する)ボンベ、2
046はH2ガスで1%に希釈されたNH3ガス(純度9
9.9999%、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O2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2041〜204
7を取り付ける際に、各々のガスを、バルブ2021〜
2027までのガス配管内に導入し、圧力調整器203
1〜2037により各ガス圧力を2kg/cm2に調整
した。尚、SiH4ガスとCH4ガスは、堆積室から m
のところで混合した。
The gas cylinders 2041 to 2047 in the figure are sealed with a source gas for producing the photovoltaic element of the present invention, and 2041 is a SiH 4 gas (purity 99.
999%) cylinder, 2042 is CH 4 gas (purity: 99.99%).
9999%) cylinder, 2043 is H 2 gas (purity 99.99%).
9999%) cylinder, 2044 is 100pp with H 2 gas
m3, a PH 3 gas (purity 99.99%, hereinafter abbreviated as “PH 3 / H 2 ”) cylinder, and 2045 a B 2 H 6 gas (purity 99.99%) diluted with H 2 gas to 100 ppm.
99%, hereinafter abbreviated as “B 2 H 6 / H 2 ”)
046 is NH 3 gas (purity 9) diluted to 1% with H 2 gas.
9.9999%, hereinafter abbreviated as "NH 3 / H 2 ") cylinder, 2047 is O 2 gas (purity 99.9999%, hereinafter abbreviated as “O 2 / He”) diluted to 1% with He gas. ) It is a cylinder. In advance, gas cylinders 2041 to 204
7 when installing each gas,
Introduced into the gas pipe up to 2027, the pressure regulator 203
Each gas pressure was adjusted to 2 kg / cm 2 by 1 to 2037. The SiH 4 gas and the CH 4 gas are m from the deposition chamber.
And mixed.

【0147】次に、反射層と反射増加層が形成されてい
る基体404の裏面を加熱ヒーター405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1×10-4
Torrになった時点でバルブ2001〜2007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2011〜2017内に導入
した。
Next, the back surface of the substrate 404 on which the reflection layer and the reflection enhancement layer are formed is brought into close contact with the heater 405,
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 reading of the vacuum gauge 402 becomes about 1 × 10 −4 Torr. With valve 2001
2007, the auxiliary valve 408 is opened, the inside of the gas pipe is evacuated, and the reading of the vacuum gauge 402 is again about 1 × 10 −4.
When the pressure reached Torr, valves 2001 to 2007 were closed, and 2031 to 2037 were gradually opened to introduce the respective gases into mass flow controllers 2011 to 2017.

【0148】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基体404上に、n型、i型、p型の半導体層の作
製を行なった。
After the preparation for film formation was completed as described above, n-type, i-type, and p-type semiconductor layers were formed on the substrate 404.

【0149】n型層を作製するには、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で調節し
た。堆積室内の圧力が1.0Torr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
体404の温度が270℃になるように加熱ヒーター4
05を設定した。
To form the n-type layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the gas introduction pipe 411, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Adjusted with. The conductance valve is adjusted while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 1.0 Torr, and the heater 4 is adjusted so that the temperature of the substrate 404 becomes 270 ° C.
05 was set.

【0150】基体が十分加熱されたところで、さらにバ
ルブ2001、2004を徐々に開いて、SiH4
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1
00sccm、PH3/H2ガス流量が20sccmとな
るように各々のマスフローコントーラー2011、20
13、2014で調整した。堆積室401内の圧力は、
1.0Torr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。RF電源
の電力を7mW/cm3に設定し、RF電極410で囲
まれた放電空間406にRF電力を導入し、グロー放電
を生起させ、基体404上にn型層の作製を開始し、層
厚20nmのn型層を作製したところで、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内ヘのS
iH4ガス、PH3/H2ガスの流入を止め、5分間、堆
積室401内ヘH2ガスを流し続けたのち、流出バルブ
2003を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真
空排気した。
When the substrate was sufficiently heated, the valves 2001 and 2004 were gradually opened, and SiH 4 gas and PH 3 / H 2 gas were introduced into the deposition chamber 401. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 2 sccm, and the flow rate of the H 2 gas is 1
Each of the mass flow controllers 2011 and 20 is controlled so that the flow rate of the PH 3 / H 2 gas is 20 sccm.
13, 2014. The pressure in the deposition chamber 401 is
The opening of the conductance valve 407 was adjusted while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure became 1.0 Torr. The power of the RF power source was set to 7 mW / cm 3 , and RF power was introduced into a discharge space 406 surrounded by the RF electrode 410 to generate glow discharge. When the n-type layer having a thickness of 20 nm was produced, the RF power was turned off, glow discharge was stopped, and the formation of the n-type layer was completed. By closing the valves 2001 and 2004, the S
iH 4 gas, stopping the flow of PH 3 / H 2 gas for 5 minutes, after which continued to flow deposition chamber 401 in F H 2 gas, closing the outlet valves 2003, was evacuated deposition chamber 401 and the gas pipes .

【0151】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1.5Torr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、基体404の温度が2
50℃になるように加熱ヒーター405を設定し、基体
が十分加熱されたところでさらにバルブ2001、20
02、2004、2005を徐々に開いて、SiH4
ス、CH4ガス、PH3/H2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10sccm、CH4ガス流量3sccm、H2ガス流
量が100sccm、PH3/H2ガス流量が0.2sc
cm、B26/H2ガス流量が0.5sccm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、1.5Torr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。RF電源70mW/cm3に設定し、RF
電力を導入し放電空間406にグロー放電を生起させ、
n型層上にi型層の形成を開始したところでマスフロー
コントローラーに接続されたコンピューターを使用し
て、図5に示した流量変化パターンに従ってSiH4
ス、CH4ガスの流量を変化させた。
Next, to produce 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 50 sccm. The conductance valve was adjusted while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber became 1.5 Torr.
The heater 405 was set to 50 ° C., and when the substrate was sufficiently heated, the valves 2001 and 20 were further heated.
02, 2004 and 2005 were 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, the flow rate of the SiH 4 gas is 10 sccm, the flow rate of the CH 4 gas is 3 sccm, the flow rate of the H 2 gas is 100 sccm, and the flow rate of the PH 3 / H 2 gas is 0.2 sccm.
cm and the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas were adjusted to 0.5 sccm with each mass flow controller. 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 1.5 Torr. Set the RF power to 70 mW / cm 3 ,
Power is introduced to cause glow discharge in the discharge space 406,
When the formation of the i-type layer on the n-type layer was started, the flow rates of the SiH 4 gas and the CH 4 gas were changed according to the flow rate change pattern shown in FIG. 5 using a computer connected to the mass flow controller.

【0152】層厚300nmのi型層を作製したところ
で、RF電源を切り、グロー放電を止め、i型層の作製
を終えた。バルブ2001、2002、2004、20
05を閉じて、堆積室401内へのSiH4ガス、CH4
ガス、PH3/H2ガス、B26/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を囲じ、堆積室401内およびガス
配管内を真空排気した。
When the i-type layer having a thickness of 300 nm was produced, the RF power was turned off, glow discharge was stopped, and the production of the i-type layer was completed. Valves 2001, 2002, 2004, 20
05, and SiH 4 gas, CH 4 into the deposition chamber 401.
After stopping the flow of the gas, PH 3 / H 2 gas, and B 2 H 6 / H 2 gas, the H 2 gas is kept flowing into the deposition chamber 401 for 5 minutes. The inside of the gas pipe was evacuated.

【0153】p型層を作製するには、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2.0
Torr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、基体404の温度が200℃に
なるように加熱ヒーター405を設定し、基体が十分加
熱されたところでさらにバルブ2001、2002、2
005を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4ガス、B2
6/H2ガスを堆積室401内に流入させた。この時、
SiH4ガス流量が1sccm、CH4ガス流量が0.5
sccm、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、2.0Torr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。
[0153] To produce a p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, introducing H 2 gas into the deposition chamber 401, H 2
The mass flow controller 2013 adjusted the gas flow rate to 50 sccm. The pressure inside the deposition chamber is 2.0
The conductance valve is adjusted while watching the vacuum gauge 402 so as to reach Torr, and the heater 405 is set so that the temperature of the substrate 404 becomes 200 ° C. When the substrate is sufficiently heated, the valves 2001, 2002, and 2 are further provided.
005 is gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, B 2
H 6 / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time,
SiH 4 gas flow rate is 1 sccm, CH 4 gas flow rate is 0.5
sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, B 2 H 6 / H 2
Each mass flow controller was adjusted so that the gas flow rate became 100 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.

【0154】RF電源を200mW/cm3に設定し、
RF電力を導入し放電空間406、グロー放電を生起さ
せ、i型層上にp型層の形成を開始した。層厚10nm
のp型層を作製したところで、RF電源を切り、グロー
放電を止め、p型層の形成を終えた。バルブ2001、
2002、2005を閉じて、堆積室401内ヘのSi
4ガス、CH4ガス、B26/H2ガスの流入を止め、
5分間、堆積室401内ヘ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。
The RF power was set to 200 mW / cm 3 ,
RF power was introduced to generate a discharge space 406 and glow discharge, and the formation of a p-type layer on the i-type layer was started. Layer thickness 10nm
When the p-type layer was manufactured, the RF power was turned off, glow discharge was stopped, and the formation of the p-type layer was completed. Valve 2001,
2002 and 2005 are closed, and the Si
Stop inflow of H 4 gas, CH 4 gas, B 2 H 6 / H 2 gas,
After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes,
The valve 2003 was closed, the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated, the auxiliary valve 408 was closed, and the leak valve 409 was opened to leak the deposition chamber 401.

【0155】次に、p型層上に、透明電極として、層厚
80nmのITO(In23+SnO2)と集電電極と
して層厚10μmのクロム(Cr)を通常の真空蒸着法
で蒸着した。以上で非単結晶炭化シリコン太陽電池の作
製を終えた。この太陽電池を(SC実1)と呼ぶことに
し、n型層、i型層、p型層の作製条件を表1に示す。
Next, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) having a thickness of 80 nm as a transparent electrode and chromium (Cr) having a thickness of 10 μm as a current collecting electrode were deposited on the p-type layer by a normal vacuum deposition method. did. Thus, the fabrication of the non-single-crystal silicon carbide solar cell was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 1), and Table 1 shows conditions for forming the n-type layer, the i-type layer, and the p-type layer.

【0156】<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、基体
上に、反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、
透明電極、集電電極を形成して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。
<Comparative Example 1-1> In forming the i-type layer,
Except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers in accordance with the flow rate patterns shown in FIG. 6, the same conditions and the same procedure as in Example 1 were used to form a reflective layer, a reflection increasing layer, n-type layer, i-type layer, p-type layer,
A transparent electrode and a current collecting electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell is referred to as (SC ratio 1-1).

【0157】<比較例1−2>i型層を形成する際、P
3/H2ガスを流さない以外は実施例1と同様な方法、
同様な手順で基体上に、反射層、反射増加層、n型層、
i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太陽電
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。
<Comparative Example 1-2> When forming an i-type layer,
A method similar to that of Example 1 except that no H 3 / H 2 gas was flowed,
In the same manner, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer,
A solar cell was manufactured by forming an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode. This solar cell is referred to as (SC ratio 1-2).

【0158】<比較例1−3>i型層を形成する際、B
26/H2ガスを流さない以外は実施例1と同様な方
法、同様な手順で基体上に、反射層、反射増加層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太
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 1-3> When forming an i-type layer,
Similar methods except that no shed 2 H 6 / H 2 gas as in Example 1, the same on the substrate in step, the reflective layer, the reflection enhancing layer, n-type layer, i-type layer, p-type layer, a transparent electrode, A current collecting electrode was formed to produce a solar cell. This solar cell is referred to as (SC ratio 1-3).

【0159】<比較例1−4>i型層を形成する際に、
PH3/H2ガス及びB26/H2ガスを流さない以外
は、実施例1と同じ条件、同じ手順で、基体上に、反射
層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を形成して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。
<Comparative Example 1-4> In forming the i-type layer,
A reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, and an i-type layer were formed on a substrate under the same conditions and in the same procedure as in Example 1 except that the PH 3 / H 2 gas and the B 2 H 6 / H 2 gas were not supplied. , P-type layer, transparent electrode,
A current collecting electrode was formed to produce a solar cell. This solar cell is referred to as (SC ratio 1-4).

【0160】作製した太陽電池(SC実1)及び(SC
比1−1)〜(SC比1−4)の初期光電変換効率(光
起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を行なった。
The fabricated solar cells (SC Ex. 1) and (SC
The measurement of the initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident optical power) and durability characteristics of the ratios 1-1) to (SC ratio 1-4) were performed.

【0161】初期光電変換効率は、作製した太陽電池
を、AM−1.5(100mW/cm2)光照射下に設
置して、V−I特性を測定して求めた。
The initial photoelectric conversion efficiency was determined by installing the solar cell under AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation and measuring VI characteristics.

【0162】測定の結果、(SC実1)の太陽電池に対
して、(SC比1−1)〜(SC比1−4)の初期光電
変換効率は以下のようになった。
As a result of the measurement, the initial photoelectric conversion efficiencies of (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-4) for the solar cell of (SC actual 1) were as follows.

【0163】 (SC比1−1) 0.92倍 (SC比1−2) 0.91倍 (SC比1−3) 0.90倍 (SC比1−4) 0.90倍 耐久特性は、作製した太陽電池を、湿度70%、温度6
0℃の暗所に設置し、3600rpmで振幅1mmの振
動を24時間加えた後の、AM1.5(100mW/c
2)照射下での光電変換効率の低下(耐久試験後の光
電変換効率/初期光電変換効率)により評価を行った。
測定の結果、(SC実1)の太陽電池に対して、(SC
比1ー1)〜(SC比1−4)の光電変換効率の低下は
以下のようなった。
(SC ratio 1-1) 0.92 times (SC ratio 1-2) 0.91 times (SC ratio 1-3) 0.90 times (SC ratio 1-4) 0.90 times The manufactured solar cell was subjected to a humidity of 70% and a temperature of 6%.
AM1.5 (100 mW / c) after being set in a dark place at 0 ° C. and subjected to vibration of 3600 rpm and amplitude of 1 mm for 24 hours.
m 2 ) Evaluation was made based on a decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after endurance test / initial photoelectric conversion efficiency).
As a result of the measurement, for the solar cell of (SC Ex. 1), (SC
The reduction in the photoelectric conversion efficiency in the ratios 1-1) to (SC ratio 1-4) was as follows.

【0164】 (SC比1−1) 0.92倍 (SC比1−2) 0.91倍 (SC比1−3) 0.90倍 (SC比1−4) 0.92倍 次に、ステンレス基体と、バリウム硼硅酸ガラス(コー
ニング(株)製7059)基体を用い、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型層と同様の作製条件で、基体上に、i型
層を1μm作成して物性測定用サンプルを作製した。こ
れらのサンプルを(SP1−1)〜(SP1−7)と呼
ぶことにする。
(SC ratio 1-1) 0.92 times (SC ratio 1-2) 0.91 times (SC ratio 1-3) 0.90 times (SC ratio 1-4) 0.92 times A stainless steel substrate and a barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Incorporated) substrates were used, and the flow rates of SiH 4 gas and CH 4 gas were set to the values shown in Table 2, except that:
Under the same manufacturing conditions as for the i-type layer of Example 1, an i-type layer was formed at 1 μm on the substrate to prepare a sample for measuring physical properties. These samples will be referred to as (SP1-1) to (SP1-7).

【0165】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。バンドギヤツプと組成分析の結果を表2と図
7に示す。
The bandgap (Eg) and composition of the manufactured sample for physical property measurement were analyzed, and the relationship between the composition ratio of Si (silicon) atoms and C (carbon) atoms and the bandgap was determined. Table 2 and FIG. 7 show the band gap and the results of the composition analysis.

【0166】ここで、バンドギヤップの測定は、i型層
を作製したガラス基体を、分光光度計(日立製作所製3
30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」(高橋清、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。組成分析は、i型層を作
製したステンレス基体を、オージェ電子分光分析装置
(日本電子製JAMP−3)に設置して、Si原子とC
原子の組成比を測定した。
Here, the band gap was measured by using a glass substrate on which an i-type layer had been prepared by using a spectrophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd.).
30 type), the wavelength dependence of the absorption coefficient of the i-type layer was measured, and the i-type layer was measured according to the method described in p. The band gap of the layer was determined. In the composition analysis, the stainless substrate on which the i-type layer was formed was placed in an Auger electron spectrometer (JAMP-3, manufactured by JEOL Ltd.), and Si atoms and C
The atomic composition ratio was measured.

【0167】次に、作製した太陽電池(SC実1)、
(SC比1−1)〜(SC比1−4)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。
Next, the fabricated solar cell (SC Ex. 1)
The composition analysis of Si atoms and C atoms in the layer thickness direction in the i-type layers (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-4) was performed in the same manner as the above-described composition analysis.

【0168】(SP1−1)〜(SP1−7)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
から、i型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、(S
C実1)、(SC比1−2)〜(SC比1−4)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n/i界面方向に片寄って
いることが分かった。
From the relationship between the composition ratio of Si atoms and C atoms and the band gap determined by (SP1-1) to (SP1-7), the change of the band gap in the thickness direction of the i-type layer was determined. FIG. 8 shows the result. As can be seen from FIG. 8, (S
In the solar cells of C Ex 1) and (SC ratio 1-2) to (SC ratio 1-4), the position of the minimum value of the band gap is shifted toward the p / i interface direction from the center position of the i-type layer. , (SC ratio 1-1), it was found that the position of the minimum value of the band gap was shifted toward the n / i interface from the center position of the i-type layer.

【0169】以上、(SC実1)、(SC比1−1)〜
(SC比1−4)の層厚方向に対するバンドギャップの
変化は、堆積室内に流入させる、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)の比に依存することが分かった。
As described above, (SC actual 1), (SC ratio 1-1)
The change in the band gap in the layer thickness direction (SC ratio 1-4) is caused by the flow of the source gas containing Si (in this case, SiH 4 gas) and the source gas containing C (in this case, CH 4 ) It turns out that it depends on the ratio.

【0170】次に、太陽電池(SC実1)、(SC比1
−1)〜(SC比1−4)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。
Next, the solar cell (SC actual 1), (SC ratio 1)
-1) to P atom and B in the i-type layer of (SC ratio 1-4)
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.

【0171】 (SC実1) P/(Si+C) 〜3ppm B/(Si+C) 〜10ppm (SC比1−1) P/(Si+C) 〜3ppm B/(Si+C) 〜10ppm (SC比1−2) P/(Si+C) N.D B/(Si+C) 〜10ppm (SC比1−З) P/(Si+C) 〜3ppm B/(Si+C) N.D. (SC比1−4) P/(Si+C) N.D. B/(Si+C) N.D. N.D.:検出限界以下 以上、<比較例1−1>〜<比較例1−4>に見られる
ように本発明の太陽電池(SC実1)が、従来の太陽電
池(SC比1−1)〜(SC比1−4)よりもさらに優
れた特性を有することが判明し、本発明の効果が実証さ
れた。
(SC Ex. 1) P / (Si + C) 33 ppm B / (Si + C) 〜1010 ppm (SC ratio 1-1) P / (Si + C) 33 ppm B / (Si + C) 〜 10 ppm (SC ratio 1-2) P / (Si + C) DB / (Si + C) -10 ppm (SC ratio 1-З) P / (Si + C) 33 ppm B / (Si + C) D. (SC ratio 1-4) P / (Si + C) D. B / (Si + C) N. D. N. D. As described in <Comparative Example 1-1> to <Comparative Example 1-4>, the solar cell (SC Ex. 1) of the present invention is different from the conventional solar cell (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-4) It was found that it had more excellent characteristics, and the effect of the present invention was proved.

【0172】《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−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。
Example 2 In Example 1, several solar cells were manufactured by changing the position of the minimum value of the band gap (Eg) in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern. Example 1 Photoelectric conversion efficiency and durability characteristics
Was examined in the same manner as described above. At this time, it was the same as Example 1 except for the change pattern of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate of the i-type layer.

【0173】図9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
るバンドギャップを示す。(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n/i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)は変化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。ここで、個々の値は、(S
C実2−1)を基準として規格化したものである。
FIG. 9 shows the band gap in the layer thickness direction of the solar cell when the change pattern of the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas 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 in the layer thickness direction.
According to 5), it is changed from the p / i interface to the n / i interface. (SC Ex 2-6), (SC Ex 2-
7) is obtained by changing the minimum value of the band gap of (SC Ex. 2-1). (SC actual 2-8)-(SC actual 2
-10) is obtained by changing the change pattern. Table 3 shows the results of examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these manufactured solar cells. Here, each value is (S
This is standardized based on C Ex 2-1).

【0174】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及び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
うが優れた特性を示すことが分かった。
As can be seen from these results, irrespective of the magnitude and change pattern of the minimum value of the band gap, i
The band gap of the mold layer changes smoothly in the layer thickness direction,
It has been found that the solar cell of the present invention, in which the position of the minimum value of the band gap is closer to the p / i interface direction than the position of the center of the i-type layer, exhibits better characteristics.

【0175】《実施例3》実施例1においてi型層の価
電子制御剤の濃度、および種類を変えた太陽電池を幾つ
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と同様な方法で調ベた。このときi型層の価電子制
御剤の濃度、および種類を変えた以外は実施例1と同じ
にした。
Example 3 In Example 1, several solar cells were 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 efficiency and durability were the same as in Example 1. In a particular way. At this time, the procedure was the same as in Example 1 except that the concentration and type of the valence electron controlling agent in the i-type layer were changed.

【0176】<実施例3−1>i型層のアクセプターと
なる価電子制御剤用のガス(B26/H2ガス)流量を
1/5倍にし、トータルのH2流量は実施例1と同じと
した太陽電池(SC実3−1)を作製したところ、(S
C実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜
(SC比1−4)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。
[0176] <Example 3-1> i-type layer of the acceptor become valence electron controlling agent for the gas (B 2 H 6 / H 2 gas) flow rate to 1/5, the total flow rate of H 2 Example When a solar cell (SC Ex. 3-1) identical to that of Example 1 was fabricated, (S
Similar to C Ex 1), the conventional solar cell (SC ratio 1-1)-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 1-4).

【0177】<実施例3−2>i型層のアクセプターと
なる価電子制御剤用のガス(B26/H2ガス)流量を
5倍にし、トータルのH2流量は実施例1と同じにした
太陽電池(SC実3−2)を作製したところ、(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比1−4)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 3-2> The flow rate of the gas (B 2 H 6 / H 2 gas) for the valence electron controlling agent serving as the acceptor of the i-type layer was increased by five times, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 1. When the same solar cell (SC Ex 3-2) was manufactured, similar to (SC Ex 1), the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratio 1-4).

【0178】<実施例3−3>i型層のドナーとなる価
電子制御剤用のガス(PH3/H2ガス)流量を5倍に
し、トータルのH2流量は実施例1と同じした太陽電池
(SC実3−3)を作製したところ、(SC実1)と同
様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−
4)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 3-3> The flow rate of the gas (PH 3 / H 2 gas) for the valence electron controlling agent serving as the donor of the i-type layer was increased by five times, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 1. When a solar cell (SC Ex. 3-3) was manufactured, similar to (SC Ex. 1), conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-) were obtained.
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 4).

【0179】<実施例3−4>i型層のドナーとなる価
電子制御剤用のガス(PH3/H2ガス)流量を1/5倍
にし、トータルのH2流量は実施例1と同じにした太陽
電池(SC実3−4)を作製したところ、(SC実1)
と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1
−4)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 3-4> The flow rate of the gas (PH 3 / H 2 gas) for 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 1. When the same solar cell (SC Ex. 3-4) was manufactured, (SC Ex. 1)
Similarly to conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1)
4) It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than those of (4).

【0180】<実施例3−5>i型層のアクセプターと
なる価電子制御剤用のガスとしてB26/H2ガスの代
わりに常温、常圧で液体のトリメチルアルミニウム(A
l(CH33、TMA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内に導入する以外は、実施例1と同様
な方法、および手順を用いて太陽電池(SC実3−5)
を作製した。このとき、TMA/H2ガスの流量は10
sccmにした。作製した太陽電池(SC実3−5)は
(SC実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)
〜(SC比1−4)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 3-5> Instead of B 2 H 6 / H 2 gas as a gas for a valence electron controlling agent serving as an acceptor of an i-type layer, trimethyl aluminum (A
1 (CH 3 ) 3 , abbreviated as TMA). At this time, the same method and procedure as in Example 1 are used, except that TMA (purity 99.99%) sealed in a liquid cylinder is gasified by bubbling with hydrogen gas and introduced into the deposition chamber 401. Solar cell (SC actual 3-5)
Was prepared. At this time, the flow rate of the TMA / H 2 gas is 10
sccm. The manufactured solar cell (SC Ex. 3-5) is the same as the conventional solar cell (SC Comp. 1-1) as in (SC Ex. 1).
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 1-4).

【0181】<実施例3−6>i型層のドナーとなる価
電子制御剤用のガスとしてPH3/H2ガスの代わりに硫
化水素(H2S)ガスを用いた太陽電池を作製した。実
施例1のNH3/H2ガスボンベを水素(H2)で100
ppmに希釈されたH2Sガス(純度99.999%、
以下「H2S/H2」と略記する)ボンベに交換し、実施
例1と同様な方法、および手順を用いて太陽電池(SC
実3−6)を作製した。このとき、H2S/H2ガスの流
量は1sccmにし、他の条件は実施例1と同じにし
た。作製した太陽電池(SC実3−6)は(SC実1)
と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1
−4)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 3-6> A solar cell using hydrogen sulfide (H 2 S) gas instead of PH 3 / H 2 gas as a valence electron control agent gas serving as a donor of an i-type layer was manufactured. . The NH 3 / H 2 gas cylinder of Example 1 was hydrogenated (H 2 ) to 100
H 2 S gas diluted to ppm (purity 99.999%,
(Hereinafter abbreviated as “H 2 S / H 2 ”) and replaced with a cylinder, and using the same method and procedure as in Example 1, the solar cell (SC
Example 3-6) was produced. At this time, the flow rate of the H 2 S / H 2 gas was set at 1 sccm, and the other conditions were the same as in Example 1. The fabricated solar cell (SC Ex. 3-6) is (SC Ex. 1)
Similarly to conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1)
4) It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than those of (4).

【0182】《実施例4》n型層とp型層の積層順序を
逆にした太陽電池を作製した。表4にp型層、i型層、
n型層の層形成条件を記す。i型層を形成する際、Si
4ガスとCH4ガス流量は図6のパターンのように変化
させ、p/i界面よりにバンドギャップの極小値がくる
ようにした。半導体層以外の層、および基体は実施例1
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(SC実4)は(SC実1)と同様、従来の太陽電
池(SC比1−1)〜(SC比1−4)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 4 A solar cell was manufactured in which the order of lamination of the n-type layer and the p-type layer was reversed. Table 4 shows the p-type layer, the i-type layer,
The conditions for forming the n-type layer will be described. When forming the i-type layer, Si
The flow rates of the H 4 gas and the CH 4 gas were changed as shown in the pattern of FIG. 6 so that the minimum value of the band gap came from the p / i interface. The layers other than the semiconductor layer and the substrate were as described in Example 1.
It was produced under the same conditions and using the same method. The manufactured solar cell (SC Ex. 4) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC Comp. 1-1) to (SC Comp. 1-4), similarly to (SC Ex. 1). It was found to have.

【0183】《実施例5》i型層の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である非単結晶炭化シリコン太陽電池を作製
した。表5にn型層、i型層、P型層の形成条件を記
し、図10−1にi型層の流量変化パターンを示した。
半導体層以外の層及び基体は実施例1と同じ条件、同じ
方法を用いて作製した。
<< Embodiment 5 >> In the vicinity of the p / i interface of the i-type layer, i
A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a maximum value of the band gap of the mold layer and a thickness of the region of 20 nm was produced. Table 5 shows the conditions for forming the n-type layer, the i-type layer, and the P-type layer, and FIG. 10A shows the flow rate change pattern of the i-type layer.
The layers other than the semiconductor layer and the substrate were manufactured under the same conditions and the same method as in Example 1.

【0184】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ベたところ、図10−2のような
結果となった。
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 thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG. The result was as follows.

【0185】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1−4)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。
The manufactured solar cell (SC Ex. 5) was similar to the conventional solar cell (SC ratio 1-1) to (SC ex.
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratio 1-4).

【0186】<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非単結晶炭化シリコン太陽電池
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。
<Comparative Example 5> There is a region having a maximum band gap near the p / i interface of the i-type layer, and several non-single-crystal silicon carbide solar cells in which the thickness of the region is varied are manufactured. did. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 5.

【0187】作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久特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特性が得
られた。
When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of the manufactured solar cell were measured, the initial photoelectric conversion efficiency was more excellent than that of the solar cell of Example 1 (SC Ex. 1) when the thickness of the region was 1 nm or more and 30 nm or less. Efficiency and durability characteristics were obtained.

【0188】《実施例6》i型層のn/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
厚さが15nmである非単結晶炭化シリコン太陽電池を
作製した。表6にn型層、i型層、p型層の形成条件を
示し、更にi型層形成時の流量変化パターンを図10−
3に示す。半導体層以外及び基体は実施例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ベたところ、
図10−4のような結果となった。
Example 6 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a region having a maximum band gap near the n / i interface of the i-type layer and having a thickness of 15 nm was manufactured. Table 6 shows the conditions for forming the n-type layer, the i-type layer, and the p-type layer. FIG.
3 is shown. Except for the semiconductor layer and the substrate, the same conditions and the same method as in Example 1 were used. 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.
The result was as shown in FIG.

【0189】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)〜(S
C比1−4)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。
The manufactured solar cell (SC Ex. 6) is the same as the conventional solar cell (SC-1-1) to (S
C ratio was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and endurance characteristics than 1-4).

【0190】<比較例6>i型層のn/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、その領城の
厚さをいろいろと変えた非単結晶炭化シリコン太陽電池
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。
<Comparative Example 6> There is a region having a maximum band gap near the n / i interface of the i-type layer, and some non-single-crystal silicon carbide solar cells in which the thickness of the territory is variously changed are described. Produced. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 6.

【0191】作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久特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特性が
得られた。
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the manufactured solar cell were measured, when the thickness of the region was 1 nm or more and 30 nm or less, the solar cell of Example 1 (SC Ex. 1) was obtained.
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability were obtained.

【0192】《実施例7》価電子制御剤がi型層内で分
布している非単結晶炭化シリコン太陽電池を作製した。
図11−1にPH3/H2ガスとB26/H2ガスの流量
の変化のパターンを示す。作製の際、PH3/H2ガスと
26/H2ガスの流量を変化させた以外は実施例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1−4)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 7 A non-single-crystal silicon carbide solar cell in which a valence electron controlling agent was distributed in an i-type layer was manufactured.
FIG. 11A shows a change pattern of the flow rates of the PH 3 / H 2 gas and the B 2 H 6 / H 2 gas. At the time of fabrication, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used except that the flow rates of PH 3 / H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas were changed. The manufactured solar cell (SC Ex. 7) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Comp. 1-1) to (SC Comp. 1-4), similarly to (SC Ex. 1). It was found to have.

【0193】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(SIM
S)を用いて調べたところ、図11−2に示すように、
バンドギャップが最小の位置で、P原子とB原子の含有
量が最小となっていることが分かった。
The change in the thickness direction of P atoms and B atoms contained in the i-type layer in the layer thickness direction was measured using a secondary ion mass spectrometer (SIM).
When examined using S), as shown in FIG.
It was found that at the position where the band gap was minimum, the contents of P atoms and B atoms were minimum.

【0194】《実施例8》i型層に酸素原子が含有され
ている非単結晶炭化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、O2/H
eガスを10sccm、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1−4)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型層中の酸素原子の含有
量をSIMSで調ベたところ、ほぼ均一に含有され、2
×1019(個/cm3)であることが分かった。
Example 8 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was manufactured. When forming the i-type layer, in addition to the gas flowing in Example 1, O 2 / H
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used, except that e-gas was introduced into the deposition chamber 401 at 10 sccm.
The manufactured solar cell (SC Ex. 8) is similar to (SC Ex. 1).
It was found that the solar cell had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-4). Further, when the content of oxygen atoms in the i-type layer was determined by SIMS, it was found that the content was almost uniform.
It was found to be × 10 19 (pieces / cm 3 ).

【0195】《実施例9》i型層に窒素原子が含有され
ている非単結晶炭化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
2ガスを5sccm、堆積室401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1−4)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 9 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing nitrogen atoms was manufactured. When forming the i-type layer, NH 3 /
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used except that H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401 at 5 sccm. The manufactured solar cell (SC Ex. 9) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Comp. 1-1) to (SC Comp. 1-4), similarly to (SC Ex. 1). It was found to have.

【0196】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/cm3)であることが分かった。
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 3 ).

【0197】《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非単結晶炭化シリコン太陽電池
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、O2/Heガスを5sccm、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10)は(SC実1)と同様、従来の
太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−4)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で調ベたところ、ほぼ均一に含有さ
れ、それぞれ、1x1019(個/cm3)、3×1017
(個/cm3)であることが分かった。
Example 10 A non-single-crystal silicon carbide 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 3 / 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 produced solar cell (SC Ex. 10) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 1-1) to (SC Comp. 1-4), similarly to (SC Ex. 1). It was found to have. When the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer were measured by SIMS, they were almost uniformly contained, each being 1 × 10 19 (pieces / cm 3 ) and 3 × 10 17
(Pieces / cm 3 ).

【0198】《実施例11》本実施例では、図12に示
すマイクロ波プラズマ法を用いた堆積装置により、i型
層にP及びB原子を導入し、p,n型層はいずれも単層
構造とした図1に示す太陽電池を作製した。i型層を形
成する際、本発明のマイクロ波プラズマCVD法を用い
た。
<Embodiment 11> In this embodiment, P and B atoms are introduced into an i-type layer by a deposition apparatus using a microwave plasma method shown in FIG. A solar cell having the structure shown in FIG. 1 was produced. When forming the i-type layer, the microwave plasma CVD method of the present invention was used.

【0199】まず、基体の作製を行った。50×50m
2のステンレス基体をアセトンとイソプロパノールで
超音波洗浄し、乾燥させた。スパッタリング法を用いて
室温でステンレス基体表面上に層厚0.3μmのAg
(銀)の反射層とその上に350℃で層厚1.0μmの
ZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を作製した。
First, a substrate was manufactured. 50 × 50m
The m 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried. 0.3 μm thick Ag on the surface of the stainless steel substrate at room temperature by sputtering
A reflective layer of (silver) and a reflection-enhancing layer of ZnO (zinc oxide) having a thickness of 1.0 μm at 350 ° C. were formed thereon.

【0200】次に、反射増加層上に半導体層であるn型
層、i型層、p型層を順次形成した。
Next, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer, which are semiconductor layers, were sequentially formed on the reflection increasing layer.

【0201】その手順を以下に記す。まず、図4の堆積
装置と原料ガス供給装置補助バルブのところで切り離
し、図12の堆積装置と図4の原料ガス供給装置を接続
して使用し、実施例1と同様な方法、手順により成膜の
準備を終えた。
The procedure is described below. First, the deposition apparatus shown in FIG. 4 is separated from the source gas supply apparatus at the auxiliary valve, and the deposition apparatus shown in FIG. 12 and the source gas supply apparatus shown in FIG. 4 are connected and used. Preparations have been completed.

【0202】n型層を作製するには、基体1204の温
度が380℃になるように加熱ヒーター1205を設定
し、堆積室内にH2ガスを流量が300sccm流入さ
せ、圧力が10mTorrになるように真空計1202
を見ながらコンダクタンスバルブで調整した。基体が十
分加熱されたところで、SiH4ガス流量が100sc
cm、H2ガス流量が100sccm、PH3/H2ガス
流量が300sccmを堆積室1201内に流入させ
た。堆積室1201内の圧力は、30mTorrとなる
ようにコンダクタンスバルブ1207の開口を調整し
た。シャッター1215が閉じられていることを確認
し、不図示のμW電源の電力を0.10W/cm3に設
定し、不図示の導波管、導波部1212及び誘電体窓1
213を通じて堆積室1201内にμW電力を導入し、
グロー放電を生起させ、シャッターを開けて反射増加層
上にn型層の形成を開始した。層厚40nmのn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、n型層の形成を終えた。バルブ
2001、2004を閉じて、堆積室401内ヘのSi
4ガス、PH3/H2ガスの流入を止め、5分間、堆積
室1201内ヘH2ガスを流し続けたのち、流出バルブ
2003を閉じ、堆積室1201内およびガス配管内を
真空排気した。
To form the n-type layer, the heater 1205 is set so that the temperature of the substrate 1204 is 380 ° C., the flow rate of H 2 gas is 300 sccm into the deposition chamber, and the pressure is 10 mTorr. Vacuum gauge 1202
Was adjusted with the conductance valve while watching. When the substrate was sufficiently heated, the flow rate of the SiH 4 gas was 100 sc.
cm, a H 2 gas flow rate of 100 sccm, and a PH 3 / H 2 gas flow rate of 300 sccm were introduced into the deposition chamber 1201. The opening of the conductance valve 1207 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 1201 was 30 mTorr. After confirming that the shutter 1215 is closed, the power of the μW power supply (not shown) is set to 0.10 W / cm 3 , and the waveguide, the waveguide 1212 and the dielectric window 1 (not shown) are set.
213, a μW power is introduced into the deposition chamber 1201,
A glow discharge was generated, and the shutter was opened to start forming an n-type layer on the reflection increasing layer. When the n-type layer having a thickness of 40 nm was formed, the shutter was closed, the power was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the n-type layer was completed. The valves 2001 and 2004 are closed, and the Si
H 4 gas, stopping the flow of PH 3 / H 2 gas for 5 minutes, after which continued to flow deposition chamber 1201 in F H 2 gas, closing the outlet valves 2003, was evacuated deposition chamber and gas pipe 1201 .

【0203】i型層を作製するには、基体1204の温
度が350℃になるように加熱ヒーターを設定し、堆積
室内にH2ガスを300sccm流入させ、圧力が10
mTorrになるようにコンダクタンスバルブの開口を
調整した。基体が十分加熱されたところで、SiH4
スを100sccm、CH4ガスを30sccm、PH3
/H2ガスを1sccm、B26/H2ガスを10scc
m堆積室1201内に流入させた。堆積室1201内の
圧力は、5mTorr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。
To form an i-type layer, a heater is set so that the temperature of the substrate 1204 becomes 350 ° C., H 2 gas is introduced into the deposition chamber at 300 sccm, and the pressure is 10
The opening of the conductance valve was adjusted to mTorr. When the substrate is heated sufficiently, SiH 4 100 sccm gas, 30 sccm of CH 4 gas, PH 3
/ H 2 gas at 1 sccm, B 2 H 6 / H 2 gas at 10 sccc
m into the deposition chamber 1201. The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 1201 was 5 mTorr.

【0204】次に、RF電源403の電力を0.40W
/cm3に設定し、バイアス棒1214に印加した。そ
の後、不図示のμW電源の電力を0.20W/cm2
設定し、堆積室1201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、n型層上にi型層
の作製を開始し、図13−1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320nm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
1203を切って、i型層の作製を終えた。堆積室12
01内へのSiH4ガス、CH4ガス、PH3/H2ガス、
26/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を囲
じ、堆積室1201内およびガス配管内を真空排気し
た。
Next, the power of the RF power supply 403 is set to 0.40 W
/ Cm 3 and applied to the bias bar 1214. Thereafter, the power of a μW power supply (not shown) was set to 0.20 W / cm 2 , μW power was introduced into the deposition chamber 1201 to generate glow discharge, a shutter was opened, and the i-type layer was placed on the n-type layer. The production was started, and the flow rates of the SiH 4 gas and CH 4 gas were changed in accordance with the flow rate change pattern shown in FIG. 13A. When an i-type layer having a thickness of 320 nm was produced, the shutter was closed and the μW power supply was turned off. The glow discharge was stopped, the RF power source 1203 was turned off, and the fabrication of the i-type layer was completed. Deposition chamber 12
01, SiH 4 gas, CH 4 gas, PH 3 / H 2 gas,
Stop the flow of the B 2 H 6 / H 2 gas, and leave the deposition chamber 401 for 5 minutes.
After the H 2 gas was kept flowing into the inside, the valve 2003 was surrounded, and the inside of the deposition chamber 1201 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0205】p型層を作製するには、基体1204の温
度が250℃になるように加熱ヒーター1205を設定
し、堆積室1201内にH2ガス300sccm流入さ
せ、圧力が10mTorrになるようにコンダクタンス
バルブの開口を調整した。基体が十分加熱されたところ
で、SiH4ガスを8sccm、CH4ガスを5scc
m、H2ガスを500sccm、B26/H2ガスを50
0sccm、堆積室1201内に流入させた。堆積室1
201内の圧力は、20mTorrとなるようにコンダ
クタンスバルブ1207の開口を調整した。
To form a p-type layer, the heater 1205 is set so that the temperature of the substrate 1204 becomes 250 ° C., 300 sccm of H 2 gas flows into the deposition chamber 1201, and the conductance becomes so that the pressure becomes 10 mTorr. The opening of the valve was adjusted. When the substrate was sufficiently heated, SiH 4 gas was 8 sccm and CH 4 gas was 5 scc.
m, H 2 gas 500 sccm, a B 2 H 6 / H 2 gas 50
0 sccm was caused to flow into the deposition chamber 1201. Deposition chamber 1
The opening of the conductance valve 1207 was adjusted so that the pressure inside 201 became 20 mTorr.

【0206】次に、不図示のμW電源を0.40W/c
3に設定し、堆積室内にμW電力を導入しグロー放電
を生起させ、シャッター1215を開けて、i型層上に
p型層の形成を開始した。層厚10nmのp型層を作製
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、p型層の形成を終えた。
Next, a μW power supply (not shown) was turned on at 0.40 W / c.
m 3 , μW power was introduced into the deposition chamber to generate glow discharge, the shutter 1215 was opened, and the formation of a p-type layer on the i-type layer was started. When the p-type layer having a thickness of 10 nm was formed, the shutter was closed, the μW power was turned off, glow discharge was stopped, and the formation of the p-type layer was completed.

【0207】堆積室1201内ヘのSiH4ガス、CH4
ガス、B26/H2ガスの流入を止め、5分間、堆積室
1201内ヘH2ガスを流し続けたのち、バルブ200
3を閉じ、堆積室1201内およびガス配管内を真空排
気し、すべてのバルブを閉じ、リークバルブ1209を
開けて、堆積室1201をリークした。
SiH 4 gas and CH 4 in the deposition chamber 1201
Gas, B 2 H 6 / H 2 stop the flow of gas, after continued to flow for 5 minutes, the deposition chamber 1201 F H 2 gas, the valve 200
3 was closed, the inside of the deposition chamber 1201 and the inside of the gas pipe were evacuated, all valves were closed, and the leak valves 1209 were opened to leak the deposition chamber 1201.

【0208】次に、実施例1と同様にp型層上に、透明
電極として、層厚80nmのITO(In23+SnO
2)と集電電極として層厚10μmのクロム(Cr)を
通常の真空蒸着法で蒸着した。以上で非単結晶炭化シリ
コン太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を(SC実
11)と呼ぶことにし、n型層、i型層、p型層の作製
条件を表7に示す。
Next, as in Example 1, a transparent electrode of ITO (In 2 O 3 + SnO) having a thickness of 80 nm was formed on the p-type layer.
2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a collecting electrode was deposited by a usual vacuum deposition method. Thus, the fabrication of the non-single-crystal silicon carbide solar cell was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 11). Table 7 shows conditions for forming the n-type layer, the i-type layer, and the p-type layer.

【0209】<比較例11−1>i型層を形成する際
に、図13−2の流量変化パターンに従って、SiH4
ガス流量及びCH4ガス流量を変化させる以外は、実施
例11と同じ条件、同じ手順で、図1の太陽電池を作製
した。この太陽電池を(SC比11−1)と呼ぶことに
する。
<Comparative Example 11-1> When forming the i-type layer, SiH 4 was formed according to the flow rate change pattern shown in FIG.
Except that the gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed, the solar cell of FIG. 1 was manufactured under the same conditions and under the same procedure as in Example 11. This solar cell will be called (SC Comp. 11-1).

【0210】<比較例11−2>i型層を形成する際、
PH3/H2ガスを流さない以外は実施例11と同様な方
法、同様な手順で図1の太陽電池を作製した。この太陽
電池を(SC比11−2)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 11-2> When forming the i-type layer,
The solar cell of FIG. 1 was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 11 except that no PH 3 / H 2 gas was flowed. This solar cell is referred to as (SC ratio 11-2).

【0211】<比較例11−3>i型層を形成する際、
26/H2ガスを流さない以外は実施例11と同様な
方法、同様な手順で図1の太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比11−3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 11-3> When forming the i-type layer,
The solar cell of FIG. 1 was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 11 except that the B 2 H 6 / H 2 gas was not supplied. This solar cell is referred to as (SC Comp. 11-3).

【0212】<比較例11−4>i型層を形成する際
に、PH3/H2ガス及びB26/H2ガスを流さない以
外は、実施例11と同じ条件、同じ手順で、図1の太陽
電池を作製した。この太陽電池を(SC比11−4)と
呼ぶことにする。
<Comparative Example 11-4> Except that no PH 3 / H 2 gas or B 2 H 6 / H 2 gas was allowed to flow when forming the i-type layer, the same conditions and the same procedure as in Example 11 were used. The solar cell of FIG. 1 was manufactured. This solar cell will be referred to as (SC Comp. 11-4).

【0213】<比較例11−5>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11と
同様な方法、同様な手順で図1の太陽電池を作製した。
この太陽電池を(SC比11−5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 11-5> In forming the i-type layer,
The solar cell of FIG. 1 was manufactured in the same manner and in the same procedure as in Example 11 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3 .
This solar cell is referred to as (SC ratio 11-5).

【0214】<比較例11−6>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11
と同様な方法、同様な手順で図1の太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比11−6)と呼ぶことにす
る。
<Comparative Example 11-6> When forming the i-type layer,
Example 11 except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3
The solar cell of FIG. 1 was produced by the same method and the same procedure as in the above. This solar cell is referred to as (SC ratio 11-6).

【0215】<比較例11−7>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11と同様な方法、同様な手
順で図1の太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC
比11−7)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 11-7> In forming the i-type layer,
μW power of 0.5 W / cm 3 , RF power of 0.55 W /
The solar cell of FIG. 1 was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 11 except that the thickness was set to cm 3 . This solar cell (SC
Ratio 11-7).

【0216】<比較例11−8>i型層を形成する際、
堆積室の圧力を80mTorrにする以外は実施例11
と同様な方法、同様な手順で図1の太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比11−8)と呼ぶことにす
る。
<Comparative Example 11-8> In forming the i-type layer,
Example 11 except that the pressure in the deposition chamber was set to 80 mTorr.
The solar cell of FIG. 1 was produced by the same method and the same procedure as in the above. This solar cell is referred to as (SC ratio 11-8).

【0217】作製したこれらの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、本発明の(SC実11)は、従来の太陽電池(SC
比11−1)〜(SC比11−8)よりもさらに良好な
初期光電変換効率及び耐久特性を有することが分かっ
た。
When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of these manufactured solar cells were measured by the same method as in Example 1, (SC Ex. 11) of the present invention showed that the conventional solar cell (SC
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratios 11-1) to (SC ratio 11-8).

【0218】更に、実施例1と同様にして、層厚方向に
対するバンドギャップの変化を調べたところ、太陽電池
(SC実11)、(SC比11−2)〜(SC比11−
8)では、図8の(SC実1)の様に、i型層のバンド
ギャップの極小値がi型層の中央よりp/i界面よりに
あることが分かった。また太陽電池(SC比11−1)
では、図8の(SC比1−1)のように、n/i界面よ
りにあることが分かった。
Further, when the change of the band gap in the layer thickness direction was examined in the same manner as in Example 1, the solar cells (SC actual 11), (SC ratio 11-2) to (SC ratio 11-
8), it was found that the minimum value of the band gap of the i-type layer was closer to the p / i interface than the center of the i-type layer, as shown in (SC Ex. 1) of FIG. Solar cells (SC ratio 11-1)
In FIG. 8, it was found that it was located closer to the n / i interface as in (SC ratio 1-1) in FIG.

【0219】<比較例11−9>実施例11でi型層を
形成する際に導入するマイクロ波(μW)電力とRF電
力をいろいろと変え、他の条件は実施例11と同じにし
て、非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか作製した。
<Comparative Example 11-9> Microwave (μW) power and RF power introduced when forming the i-type layer in Example 11 were variously changed, and other conditions were the same as in Example 11. Several non-single-crystal silicon carbide solar cells were fabricated.

【0220】図18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Si
4ガスとCH4ガスが100%分解されていることが分
かった。
FIG. 18 shows the relationship between the μW power and the deposition rate. The deposition rate does not depend on the RF power, and the μW power is 0.32 W /
cm 3 or more, and this electric power
H 4 gas and CH 4 gas was found to be degraded 100%.

【0221】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19に示す結果となった。図19の曲線は実施
例11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C
4ガスを100%分解するμW電力(0.32W/c
3)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 initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light was measured. The result is shown in FIG. The curve in FIG. 19 is an envelope for indicating the ratio of the initial photoelectric conversion efficiency of each solar cell when the initial photoelectric conversion efficiency of Example 11 is set to 1.
As can be seen from Figure, .mu.W power SiH 4 gas and C
ΜW power for decomposing 100% of H 4 gas (0.32W / c
m 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.

【0222】<比較例11−10>実施例11でi型層
を形成する際、堆積室に導入するガスの流量をSiH4
ガスを50sccm、CH4ガスを10sccmに変更
し、H2ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろい
ろ変えて非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか作製し
た。他の条件は実施例11と同じにした。堆積速度とμ
W電力、RF電力の関係を調ベたところ、比較例11−
9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。
<Comparative Example 11-10> When forming the i-type layer in Example 11, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber was changed to SiH 4.
The gas was changed to 50 sccm, the CH 4 gas was changed to 10 sccm, the H 2 gas was not introduced, and the μW power and the RF power were variously changed to produce some non-single-crystal silicon carbide solar cells. Other conditions were the same as in Example 11. Deposition rate and μ
When the relationship between W power and RF power was examined, Comparative Example 11-
As in the case of No. 9, the deposition rate does not depend on the RF power, and is constant when the μW power is 0.18 W / cm 3 or more.
100% of SiH 4 gas and CH 4 gas as source gas
It was found to be decomposed.

【0223】AM1.5の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19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。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light of AM1.5 was measured, the result showed the same tendency as in 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.

【0224】<比較例11−11>実施例11でi型層
を形成する際、堆積室に導入するガスの流量をSiH4
ガス200sccm、CH4ガス50sccm、H2ガス
500sccmに変更し、さらに基体温度が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R
F電力をいろいろ変えて非単結晶炭化シリコン太陽電池
を幾つか作製した。他の条件は実施例11と同じにし
た。堆積速度とμW電力、RF電力との関係を調ベたと
ころ、比較例1−9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ガスおよびCH4ガスが
100%分解されていることが分かった。
<Comparative Example 11-11> In forming the i-type layer in Example 11, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber was changed to SiH 4.
The gas power was changed to 200 sccm for gas, 50 sccm for CH 4 gas, and 500 sccm for H 2 gas.
Several non-single-crystal silicon carbide solar cells were fabricated with various F powers. Other conditions were the same as in Example 11. 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 constant at 0.65 W / cm 3 or higher as in Comparative Example 1-9. It was found that 100% of the SiH 4 gas and the CH 4 gas as the raw material gas were decomposed by the electric power.

【0225】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19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/c
3)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 initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, the μW power is SiH 4
ΜW power for decomposing gas by 100% (0.65 W / c
m 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.

【0226】<比較例11−12>実施例11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11
と同じにして、非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか
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ところ、図20に示すように
圧力が50mTorr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 11-12> In forming the i-type layer in Example 11, 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 11.
Several non-single-crystal silicon carbide solar cells were fabricated in the same manner 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 significantly reduced when the pressure was 50 mTorr or more, as shown in FIG.

【0227】以上、<比較例11−1>〜<比較例11
−12>に見られるように本発明の太陽電池(SC実1
1)が従来の太陽電池よりも(SC比11−1)〜(S
C比11−8)よりもさらに良好な初期光電変換効率及
び耐久特性を有することが判明し、50mTorr以下
の圧力で原料ガス流量、基体温度などの作製条件に依存
せず、本発明の効果が発揮されることが実証された。
As described above, Comparative Examples 11-1 to 11
−12>, the solar cell of the present invention (SC Ex. 1)
1) is (SC ratio 11-1) to (S
It has been found that the composition has even better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the C ratio of 11-8), and the effects of the present invention can be obtained at a pressure of 50 mTorr or less without depending on manufacturing conditions such as a raw material gas flow rate and a substrate temperature. It has been demonstrated that it is demonstrated.

【0228】《実施例12》図12に示すマイクロ波プ
ラズマCVD法を用いた堆積装置により、図1の非単結
晶炭化シリコン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(SiH4ガス)と炭素原子含有ガス
(CH4ガス)を堆積室から5m以下の距離のところで
混合させる以外は実施例11と同じ方法、同じ手順で非
単結晶炭化シリコン太陽電池(SC実12)を作製し
た。作製した太陽電池(SC実12)は(SC実11)
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 12 When forming a semiconductor layer of the non-single-crystal silicon carbide solar cell of FIG. 1 by a deposition apparatus using a microwave plasma CVD method shown in FIG. 12, a silicon atom-containing gas (SiH 4 gas) is used. ) And a carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 5 m or less from the deposition chamber to produce a non-single-crystal silicon carbide solar cell (SC Ex. 12) in the same manner and in the same procedure as in Example 11. . The manufactured solar cell (SC Ex 12) is (SC Ex 11)
It was found to have even better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics.

【0229】《実施例13》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図12の堆積装置を使用して、非単
結晶炭化シリコン半導体層を有する、図14のタンデム
型太陽電池を作製した。
Example 13 A tandem solar cell having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer and having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer as shown in FIG. 14 was manufactured using the deposition apparatus of FIG. 12 using the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0230】まず、基体の作製を行った。実施例1と同
様に50×50mm2のステンレス基体をアセトンとイ
ソプロパノールで超音波洗浄し、乾燥させた。スパッタ
リング法を用いて、ステンレス基体表面上に0.3μm
のAg(銀)の反射層を形成した。この際、基体温度を
350℃に設定し、基体表面を凹凸(テクスチャー化)
にした。その上に基体温度350℃で1.0μmのZn
O(酸化亜鉛)の反射増加層を形成した。
First, a base was produced. As in Example 1, a 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropanol and dried. 0.3 μm on the surface of the stainless steel substrate by sputtering
Ag (silver) reflective layer was formed. At this time, the substrate temperature was set to 350 ° C., and the surface of the substrate was made uneven (texture).
I made it. On top of that, a substrate temperature of 350 ° C. and 1.0 μm of Zn
An O (zinc oxide) reflection increasing layer was formed.

【0231】次に、図4の堆積装置と原料ガス供給装置
を補助バルブのところで切り離し、図12の堆積装置と
図4の原料供給装置を接続し、実施例1と同様な手順、
同様な方法により成膜の準備を終えた。
Next, the deposition apparatus of FIG. 4 and the source gas supply apparatus were disconnected at the auxiliary valve, and the deposition apparatus of FIG. 12 and the source supply apparatus of FIG. 4 were connected.
Preparation for film formation was completed by the same method.

【0232】実施例11と同様な手順、同様な方法で基
体上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型層、第
1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2のp型
層を順次形成した。第2のi型層を形成する際、図13
−1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た。
A first n-type layer was formed on a substrate by the same procedure and in the same manner as in Example 11, and a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, A second i-type layer and a second p-type layer were sequentially formed. When forming the second i-type layer, FIG.
SiH 4 gas flow rate according to flow rate change pattern such as -1, was varied CH 4 gas flow rate.

【0233】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80nmのITO(In23
SnO2)及び集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。
Next, in the same manner as in Example 1, an 80 nm-thick ITO (In 2 O 3 +
SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a current collecting electrode were deposited by an ordinary vacuum deposition method.

【0234】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たタンデム型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実13)と呼ぶことし、各半導体層の作製条件を
表8に記す。
Thus, the manufacture of the tandem solar cell using the microwave plasma CVD method has been completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 13), and Table 8 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer.

【0235】<比較例13−1>図14の第2のi型層
を形成する際、図13−2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13と同様な方法、同様な手順でタンデム型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比13−1)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 13-1> The embodiment was performed 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. 13-2 when forming the second i-type layer of FIG. A tandem solar cell was manufactured in the same manner and by the same procedure as in Example 13. This solar cell (SC ratio 13-1)
I will call it.

【0236】<比較例13−2>図14の第2のi型層
を形成する際、PH3/H2ガスを流さない以外は実施例
13と同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比13−2)と呼ぶこ
とにする。
<Comparative Example 13-2> A tandem solar cell was manufactured in the same manner as in Example 13 except that no PH 3 / H 2 gas was supplied when forming the second i-type layer in FIG. A battery was manufactured. This solar cell is referred to as (SC ratio 13-2).

【0237】<比較例13−3>図14の第2のi型層
を形成する際、B26/H2ガスを流さない以外は実施
例13と同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電池
を作製した。この太陽電池を(SC比13−3)と呼ぶ
ことにする。
<Comparative Example 13-3> In forming the second i-type layer in FIG. 14, a tandem method was performed in the same manner as in Example 13 except that B 2 H 6 / H 2 gas was not supplied. A solar cell was fabricated. This solar cell is referred to as (SC ratio 13-3).

【0238】<比較例13−4>図14の第2のi型層
を形成する際、PH3/H2ガス及びB26/H2ガスを
流さない以外は実施例13と同様な方法、同様な手順で
タンデム型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC
比13−4)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 13-4> In forming the second i-type layer in FIG. 14, the same procedure as in Example 13 was carried out except that no PH 3 / H 2 gas or B 2 H 6 / H 2 gas was passed. A tandem solar cell was manufactured by the same method and procedure. This solar cell (SC
The ratio will be referred to as 13-4).

【0239】<比較例13−5>図14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13と同様な方法、同様な手順でタンデム型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比13−5)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 13-5> In forming the second i-type layer in FIG. 14, a tandem method was performed in the same manner as in Example 13, except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 13-5)
I will call it.

【0240】<比較例13−6>図14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13と同様な方法、同様な手順でタンデム型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比13−
6)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 13-6> In forming the second i-type layer of FIG. 14, a tandem method was performed in the same manner as in Example 13, except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 13-
6).

【0241】<比較例13−7>図14の第2のi型層
を形成する際、SiH4ガスを100%分解するに必要
なマイクロ波エネルギーよりも高いμW電力を0.5W
/cm3、RF電力を0.55W/cm3にする以外は実
施例13と同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電
池を作製した。この太陽電池を(SC比13−7)と呼
ぶことにする。
<Comparative Example 13-7> When forming the second i-type layer of FIG. 14, a μW power higher than the microwave energy required to decompose 100% of the SiH 4 gas was applied by 0.5 W.
Tandem-type solar cell was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 13 except that the RF power was set to 0.55 W / cm 3 and the RF power was set to 0.55 W / cm 3 . This solar cell is referred to as (SC ratio 13-7).

【0242】<比較例13−8>図14の第2のi型層
を形成する際、堆積室の圧力を80mTorrにする以
外は実施例13と同様な方法、同様な手順でタンデム型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比13−
8)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 13-8> A tandem solar cell was manufactured in the same manner as in Example 13, except that the pressure in the deposition chamber was set to 80 mTorr when forming the second i-type layer in FIG. Was prepared. This solar cell (SC ratio 13-
8).

【0243】作製したこれらのタンデム型太陽電池の初
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13)は従来のタンデム型太陽
電池(SC比13−1)〜(SC比13−8)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。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability of these tandem solar cells were measured in the same manner as in Example 1. The result (SC Ex. 13) was that of a conventional tandem solar cell (SC ratio 13-1). ) To (SC ratio 13-8) were found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability.

【0244】《実施例14》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図12の製造装置を使用して、非単
結晶炭化シリコン半導体層を有する、図15のトリプル
型太陽電池を作製した。
Example 14 The triple solar cell of FIG. 15 having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 12 using the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0245】まず、基体の作製を行った。実施例1と同
様に50×50mm2のステンレス基体をアセトンとイ
ソプロパノールで超音波洗浄し、乾燥させた。スパッタ
リング法を用い、ステンレス基体表面上に、基体温度3
50℃で0.3μmのAg(銀)の反射層を形成し、基
体表面を凹凸(テクスチャー化)にした。その上に基体
温度350℃で1.0μmのZnO(酸化亜鉛)の反射
増加層を形成した。
First, a base was produced. A 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropanol and dried in the same manner as in Example 1. Using a sputtering method, a substrate temperature of 3
A reflective layer of 0.3 μm Ag (silver) was formed at 50 ° C., and the substrate surface was made uneven (textured). A reflection enhancement layer of ZnO (zinc oxide) having a thickness of 1.0 μm was formed thereon at a substrate temperature of 350 ° C.

【0246】まず、図4の堆積装置と原料ガス供給装置
を補助バルブのところで切り離し、図12の堆積装置と
図4の原料供給装置を接続して使用し、更にNH3/H2
ガスボンベの代わりにGeH4ガス(純度99.999
%)ボンベを接続し、実施例1と同様な手順、同様な方
法により成膜の準備を終えた。
[0246] First, disconnect the deposition apparatus and the raw material gas supply apparatus of Figure 4 at the auxiliary valve, used to connect the material supply device of the deposition device and 4 in FIG. 12, further NH 3 / H 2
GeH 4 gas (purity 99.999) instead of gas cylinder
%) A cylinder was connected, and preparation for film formation was completed by the same procedure and method as in Example 1.

【0247】実施例11と同様な手順、同様な方法で基
体上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型層、第
1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2のp型
層、第3のn型層、第3のi型層、第3のp型層を順次
形成した。
A first n-type layer was formed on a substrate by the same procedure and in the same manner as in Example 11, and a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, A second i-type layer, a second p-type layer, a third n-type layer, a third i-type layer, and a third p-type layer were sequentially formed.

【0248】第3のi型層を形成する際、図13−1の
ような流量変化パターンに従ってSiH4ガス流量、C
4ガス流量を変化させた。
When forming the third i-type layer, the flow rate of SiH 4 gas and C
The H 4 gas flow rate was changed.

【0249】次に、実施例1と同様に、第3のp型層上
に、透明電極として層厚80nmのITO(In23
SnO2)及び集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。
Next, as in Example 1, an 80 nm-thick ITO (In 2 O 3 +) layer was formed on the third p-type layer as a transparent electrode.
SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a current collecting electrode were deposited by an ordinary vacuum deposition method.

【0250】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)と呼ぶことし、各半導体層の作製条件を
表9に記す。
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. 14), and Table 9 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer.

【0251】<比較例14−1>図15の第3のi型層
を形成する際、図13−2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。
<Comparative Example 14-1> The embodiment was performed 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. 13-2 when forming the third i-type layer of FIG. A triple solar cell was manufactured in the same manner as in No. 14, and in the same procedure. This solar cell (SC ratio 14-1)
I will call it.

【0252】<比較例14−2>図15の第3のi型層
を形成する際、PH3/H2ガスを流さない以外は実施例
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。
<Comparative Example 14-2> When forming the third i-type layer in FIG. 15, except that no PH 3 / H 2 gas was supplied, the triple solar cell was manufactured in the same manner and in the same procedure as in Example 14. A battery was manufactured. This solar cell is referred to as (SC ratio 14-2).

【0253】<比較例14−3>図15の第3のi型層
を形成する際、B26/H2ガスを流さない以外は実施
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 14-3> When forming the third i-type layer of FIG. 15, except that the B 2 H 6 / H 2 gas was not flowed, a triple method was performed by the same method and the same procedure as in Example 14. A solar cell was fabricated. This solar cell will be referred to as (SC Comp. 14-3).

【0254】<比較例14−4>図15の第2のi型層
を形成する際、PH3/H2ガス及びB26/H2ガスを
流さない以外は実施例14と同様な方法、同様な手順で
タンデム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。
<Comparative Example 14-4> In forming the second i-type layer in FIG. 15, the same procedure as in Example 14 was carried out except that no PH 3 / H 2 gas or B 2 H 6 / H 2 gas was passed. A tandem solar cell was manufactured by the same method and procedure. This solar cell (SC
Ratio 14-4).

【0255】<比較例14−5>図15の第3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14−5)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 14-5> When forming the third i-type layer in FIG. 15, a triple method was performed in the same manner and in 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 14-5)
I will call it.

【0256】<比較例14−6>図15の第3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−
6)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 14-6> When forming the third i-type layer in FIG. 15, except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3 , a triple method was performed by the same method and the same procedure as in Example 14. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 14-
6).

【0257】<比較例14−7>図15の第3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14−7)と呼ぶことにする。
[0257] <Comparative Example 14-7> forming the third i-type layer in FIG. 15, 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 14-7).

【0258】<比較例14−8>図15の第3のi型層
を形成する際、堆積室の圧力を80mTorr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−
8)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 14-8> A triple-type solar cell was manufactured in the same manner as in Example 14 except that the pressure in the deposition chamber was changed to 80 mTorr when forming the third i-type layer in FIG. Was prepared. This solar cell (SC ratio 14-
8).

【0259】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14−8)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。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these fabricated triple solar cells were measured in the same manner as in Example 1. The result (SC Ex. 14) was that of a conventional triple solar cell (SC ratio 14-1). ) To (SC ratio 14-8) were found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability.

【0260】《実施例15》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図12の製造装置を使用して、図1
5のトリプル型太陽電池を作製し、モジュール化し、発
電システムに応用した。
Example 15 Using the manufacturing apparatus of FIG. 12 using the microwave plasma CVD method of the present invention, FIG.
Five triple solar cells were fabricated, modularized, and applied to a power generation system.

【0261】実施例14と同じ条件、同じ方法、同じ手
順で50×50mm2のトリプル型太陽電池(SC実1
4)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
ミネートしてモジュール化した。
A triple solar cell of 50 × 50 mm 2 (SC Ex. 1) was produced under the same conditions, under the same method, and under the same procedure as in Example 14.
4) were prepared in 65 pieces. An adhesive sheet made of EVA (ethylene vinyl acetate) is placed on an aluminum plate having a thickness of 5.0 mm, a nylon sheet is placed on the adhesive sheet, and the solar cells produced are further arranged on the adhesive sheet, and serialization and parallelization are performed. went. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, followed by vacuum lamination to form a module.

【0262】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た。図16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。システム全体は蕃電池、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。
The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured in the same manner as in Example 1. The circuit was connected to the circuit showing the power generation system shown in FIG. The entire system was powered by the battery and the module's power, and the module was installed at an angle that could collect sunlight most. Measure the photoelectric conversion efficiency after one year,
Light degradation rate (photoelectric conversion efficiency after one year / initial photoelectric conversion efficiency)
I asked. This module is called (MJ Actual 15).

【0263】<比較例15−1>従来のトリプル型太陽
電池(SC比14−X)(X:1〜8)を比較例14−
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。
<Comparative Example 15-1> A conventional triple solar cell (SC ratio: 14-X) (X: 1 to 8) was used in Comparative Example 14-
65 pieces were manufactured under the same conditions, the same method, and the same procedure as those of X, and were modularized in the same manner as in Example 15. This module is called (MJ ratio 15-X).

【0264】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。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。
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 15, and the light deterioration rate was obtained. As a result, (MJ ratio 15-
The light degradation rate of (X) was as follows with respect to (MJ Actual 15).

【0265】 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。
[0265] From the above results, it was found that the solar cell module of the present invention had more excellent light degradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0266】《実施例16》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非単結晶炭化シリコ
ン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17−1の流量パターンに従って、Si
4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(S
C実17)の層厚方向のバンドギャップの変化を求めた
ところ、図17−2と同様な結果が得られた。
Example 16 A non-single-crystal silicon carbide solar cell in which the hydrogen content of the i-type layer was changed corresponding to the silicon content was manufactured. O 2 / He gas cylinder is SiF 4
When the gas (purity: 99.999%) is exchanged for a cylinder and an i-type layer is formed, Si gas is formed according to the flow rate pattern shown in FIG.
The flow rates of H 4 gas, CH 4 gas, and SiF 4 gas were changed. In the same manner as in Example 1, this solar cell (S
When the change of the band gap in the layer thickness direction of C Ex 17) was obtained, the same result as that of FIG. 17-2 was obtained.

【0267】さらにSIMS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
17−3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。
Further, the content of hydrogen atoms and silicon atoms was analyzed in the layer thickness direction using SIMS. As a result, as shown in FIG. 17C, it was found that the hydrogen atom content had a distribution in the layer thickness direction corresponding to the silicon atom content.

【0268】この太陽電池(SC実16)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
−4)よりもさらに良好な初期光電変換効率及び耐久特
性を有することが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of this solar cell (SC Ex 16) were determined, similar to the solar cell of Example 1, conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1) were obtained.
4) It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than those of (4).

【0269】《実施例17》本実施例では、p型層を積
層構造とした図1の太陽電池を作製した。
Example 17 In this example, the solar cell of FIG. 1 having a p-type layer laminated structure was manufactured.

【0270】まず、基体の作製を行った。50×50m
2のステンレス基体をアセトンとイソプロパノールで
超音波洗浄し、乾燥させた。スパッタリング法を用いて
室温でステンレス基体表面上に層厚0.3μmのAg
(銀)の反射層とその上に350℃で層厚1.0μmの
ZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を作製した。
First, a base was produced. 50 × 50m
The m 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried. 0.3 μm thick Ag on the surface of the stainless steel substrate at room temperature by sputtering
A reflective layer of (silver) and a reflection-enhancing layer of ZnO (zinc oxide) having a thickness of 1.0 μm at 350 ° C. were formed thereon.

【0271】次に、図4に示す原料ガス供給装置200
0と図12の堆積装置1200からなるグロー放電分解
法を用いた製造装置により、反射増加層上に半導体層を
作製した。
Next, the source gas supply device 200 shown in FIG.
A semiconductor layer was formed on the reflection-enhancing layer by a manufacturing apparatus using a glow discharge decomposition method including the deposition apparatus 1200 shown in FIG.

【0272】実施例1と同様にして成膜の準備が完了し
た後、基体1204上に、n型層、i型層、p型層の半
導体層の作製を行なった。尚、SiH4ガス及びCH4
スは、堆積室から mのところで混合した。
After preparation for film formation was completed in the same manner as in Example 1, n-type, i-type, and p-type semiconductor layers were formed on the substrate 1204. The SiH 4 gas and CH 4 gas were mixed at a distance of m from the deposition chamber.

【0273】n型層を作製するには、補助バルブ120
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2ガスをガス導
入管を通じて堆積室1201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1.0Torrに
なるように真空計1202を見ながらコンダクタンスバ
ルブで調整し、基体1204の温度が350℃になるよ
うに加熱ヒーター1205を設定した。基体が十分加熱
されたところで、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1
201内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が2
sccm、H2ガス流量が100sccm、PH3/H2
ガス流量が20sccmとなるように各々のマスフロー
コントーラー2011、2013、2014で調整し
た。堆積室内の圧力は、1.0Torrとなるように真
空計1202を見ながらコンダクタンスバルブ1207
の開口を調整した。シャッター1215が閉じられてい
ることを確認し、RF電源の電力を7mW/cm3に設
定し、バイアス棒1214にRF電力を導入し、グロー
放電を生起させた。シャッターを開け、基体1204上
にn型層の作製を開始し、層厚20nm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200
1、2004を閉じて、堆積室1201内ヘのSiH4
ガス、PH3/H2ガスの流入を止め、5分間、堆積室1
201内ヘH2ガスを流し続けたのち、流出バルブ20
03を閉じ、堆積室1201内およびガス配管内を真空
排気した。
To form an n-type layer, the auxiliary valve 120
8. The valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 1201 through the gas introduction pipe, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. The conductance valve was adjusted so that the pressure became 0 Torr while watching the vacuum gauge 1202, and the heater 1205 was set so that the temperature of the substrate 1204 became 350 ° C. When the substrate was sufficiently heated, the valves 2001 and 2004 were gradually opened, and SiH 4 gas and PH 3 / H 2 gas were supplied to the deposition chamber 1.
It flowed into 201. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 2
sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, PH 3 / H 2
Each mass flow controller 2011, 2013, 2014 adjusted the gas flow rate to 20 sccm. The conductance valve 1207 is monitored while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber becomes 1.0 Torr.
The opening of was adjusted. After confirming that the shutter 1215 was closed, the power of the RF power source was set to 7 mW / cm 3 , and RF power was introduced into the bias rod 1214 to generate glow discharge. The shutter is opened to start forming an n-type layer on the substrate 1204. When the n-type layer having a thickness of 20 nm is formed, the shutter is closed, the RF power is turned off, glow discharge is stopped, and the formation of the n-type layer is completed. Was. Valve 200
1, 2004 is closed and SiH 4 in the deposition chamber 1201 is closed.
Stop inflow of gas and PH 3 / H 2 gas, deposition chamber 1 for 5 minutes
After continuing to flow H 2 gas into 201, the outflow valve 20
03 was closed, and the inside of the deposition chamber 1201 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0274】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1201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0.01Torrになるように真空計1202を
見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基体1204
の温度が350℃になるように加熱ヒーター1205を
設定し、基体が十分加熱されたところでさらにバルブ2
001、2002を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4
ガスを堆積室1201内に流入させた。この時、SiH
4ガス流量が100sccm、CH4ガス流量30scc
m、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120
1内の圧力は、0.01Torrとなるように真空計1
202を見ながらコンダクタンスバルブ1207の開口
を調整した。
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 1201, and the mass flow controller 2013 adjusted the flow rate of H 2 gas to 300 sccm. Adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber becomes 0.01 Torr.
The heater 1205 is set so that the temperature of the substrate becomes 350 ° C.
001 and 2002 are gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4
Gas was flowed into the deposition chamber 1201. At this time, SiH
4 gas flow rate 100sccm, CH 4 gas flow rate 30scc
m and H 2 gas flow rate were adjusted to 300 sccm by each mass flow controller. Deposition chamber 120
The pressure inside the vacuum gauge 1 is set to 0.01 Torr.
While watching 202, the opening of the conductance valve 1207 was adjusted.

【0275】次に、RF電源1203の電力を0.40
W/cm3に設定し、バイアス棒1214に印加した。
その後、不図示のμW電源の電力を0.20W/cm2
に設定し、誘電体窓1213を通して堆積室1201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、n型層上に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れたコンピューターを用
い、図13−1に示した流量変化パターンに従ってSi
4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1203を切
り、i型層の作製を終えた。バルブ2001、2002
を閉じて、堆積室1201内へのSiH4ガス、CH4
スの流入を止め、5分間、堆積室1201内へH2ガス
を流し続けたのち、バルブ2003を囲じ、堆積室12
01内およびガス配管内を真空排気した。
Next, the power of the RF power supply 1203 is reduced to 0.40
W / cm 3 was set and applied to the bias bar 1214.
Thereafter, the electric power of a μW power supply (not shown) was increased to 0.20 W / cm 2.
, And a μW power was introduced into the deposition chamber 1201 through the dielectric window 1213 to generate glow discharge, the shutter was opened, and the formation of the i-type layer on the n-type layer was started. Using a computer connected to the mass flow controller, the Si flow was changed in accordance with the flow rate change pattern shown in FIG.
The flow rate of H 4 gas and CH 4 gas was changed, and the layer thickness was 300 nm.
When the i-type layer was formed, the shutter was closed and the μW
The power supply was turned off to stop glow discharge, the RF power supply 1203 was turned off, and the fabrication of the i-type layer was completed. Valve 2001, 2002
Is closed, the flow of the SiH 4 gas and the CH 4 gas into the deposition chamber 1201 is stopped, and the H 2 gas is continuously flown into the deposition chamber 1201 for 5 minutes.
The inside of 01 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0276】p型層を作製するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2ガスを堆積室1201内に導入し、
2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になるように真空計1202を見なが
らコンダクタンスバルブで調整し、基体1204の温度
が200℃になるように加熱ヒーター1205を設定
し、基体が十分加熱されたところでさらにバルブ200
1、2002、2005を徐々に開いて、SiH4
ス、CH4ガス、H2ガス、B26/H2ガスを堆積室1
201内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が1
0sccm、CH4ガス流量が5sccm、H2ガス流量
が300sccm、B26/H2ガス流量が10scc
m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1201内の圧力は、0.02Torrと
なるように真空計1202を見ながらコンダクタンスバ
ルブ1207の開口を調整した。
To form a p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, and H 2 gas was introduced into the deposition chamber 1201.
The mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 300 sccm. The conductance valve is adjusted while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber becomes 0.02 Torr, and the heater 1205 is set so that the temperature of the substrate 1204 becomes 200 ° C. When the substrate is sufficiently heated, the temperature is further increased. Valve 200
1, 2002 and 2005 are gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas are deposited in the deposition chamber 1
It flowed into 201. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 1
0 sccm, CH 4 gas flow rate 5 sccm, H 2 gas flow rate 300 sccm, B 2 H 6 / H 2 gas flow rate 10 sccc
m was adjusted by each mass flow controller. The opening of the conductance valve 1207 was adjusted while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber 1201 became 0.02 Torr.

【0277】μW電源を0.30W/cm3に設定し、
誘電体窓1213を通して堆積室1201にμW電力を
を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター1215
を開け、i型層上にライトドープ層(この層をB層と呼
ぶ)の形成を開始した。層厚3nmのB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2001、2002、2005を閉じ
て、堆積室1201内ヘのSiH4ガス、CH4ガス、B
26/H2ガスの流入を止め、5分間、堆積室1201
内ヘH2ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉
じ、堆積室1201内およびガス配管内を真空排気し
た。
The μW power supply was set to 0.30 W / cm 3 ,
ΜW power is introduced into the deposition chamber 1201 through the dielectric window 1213 to generate glow discharge, and the shutter 1215
Was opened to start forming a lightly doped layer (this layer is referred to as a B layer) on the i-type layer. When the B layer 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 the SiH 4 gas, CH 4 gas, B
Stop the flow of 2 H 6 / H 2 gas, and deposit for 5 minutes in deposition chamber 1201
After the H 2 gas was kept flowing into the inside, the valve 2003 was closed, and the inside of the deposition chamber 1201 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0278】次にバルブ2005を徐々に開けて、堆積
室1201内にB26/H2ガスを流入させ、流量が1
000sccmになるようにマスフローコントローラー
で調整した。堆積室の圧力が0.02Torrになるよ
うに真空計1202を見ながらコンダクタンスバルブで
調整し、μW電源の電力を0.20W/cm2に設定
し、堆積室1201内にμW電力を導入し、グロー放電
を生起させ、シャッター1215を開け、B層上にホウ
素(B)の層(この層をA層と呼ぶ)の形成を開始し
た。6秒間経過したところでシャッターを閉じ、μW電
源を切り、グロー放電を止めた。バルブ2005を閉じ
て、堆積室1201内へのB26/H2ガスの導入を止
め5分間、堆積室1201内へH2ガスを流し続けた
後、バルブ2003を閉じ、堆積室1201内及びガス
配管内を真空排気した。
Next, the valve 2005 is gradually opened, and B 2 H 6 / H 2 gas is introduced into the deposition chamber 1201 so that the flow rate becomes 1
It was adjusted with a mass flow controller so as to be 000 sccm. While adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber becomes 0.02 Torr, the power of the μW power supply is set to 0.20 W / cm 2 , and μW power is introduced into the deposition chamber 1201. Glow discharge was generated, the shutter 1215 was opened, and the formation of a layer of boron (B) on the layer B (this layer is referred to as layer A) was started. After 6 seconds, the shutter was closed, the μW power was turned off, and glow discharge was stopped. The valve 2005 is closed, the introduction of the B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber 1201 is stopped, and the H 2 gas is continuously flowed into the deposition chamber 1201 for 5 minutes. And the inside of the gas pipe was evacuated.

【0279】続いて上記した方法と同じ方法、同じ手
順、同じ条件でA層上にB層、A層、B層を順次形成
し、層厚約10nmのp型層の形成を終えた。
Subsequently, the B layer, the A layer, and the B layer were sequentially formed on the A layer by the same method, the same procedure, and the same conditions as those described above, and the formation of a p-type layer having a thickness of about 10 nm was completed.

【0280】補助バルブ1208を閉じ、リークバルブ
1209を開けて、堆積室1201をリークした。
The auxiliary valve 1208 was closed, the leak valve 1209 was opened, and the deposition chamber 1201 was leaked.

【0281】次に、p型層上に、透明電極として、層厚
80nmのITO(In23+SnO2)と、集電電極
として層厚10μmのクロム(Cr)を通常の真空蒸着
法で蒸着した。以上で非単結晶炭化シリコン太陽電池の
作製を終えた。この太陽電池を(SC実17)と呼ぶこ
とにし、n型層、i型層、p型層の作製条件を表10に
示す。
Next, on the p-type layer, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) having a layer thickness of 80 nm as a transparent electrode and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a collecting electrode were formed by a normal vacuum deposition method. Evaporated. Thus, the fabrication of the non-single-crystal silicon carbide solar cell was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 17). Table 10 shows the conditions for forming the n-type layer, the i-type layer, and the p-type layer.

【0282】<比較例17−1>i型層を形成する際
に、SiH4ガス流量及びCH4ガス流量を、図13−2
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、基体上に、反射層、反射増加層、n型層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比17−1)と呼ぶこ
とにする。
<Comparative Example 17-1> When forming the i-type layer, the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas were changed as shown in FIG.
Except for adjusting by each mass flow controller according to the flow rate pattern shown in the above, on the base under the same conditions and the same procedure as in Example 17, a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent An electrode and a current collecting electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell is referred to as (SC ratio 17-1).

【0283】<比較例17−2>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
17と同じ条件、同じ手順で、基体上に、反射層、反射
増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極
を形成して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。
<Comparative Example 17-2> A reflective layer was formed on a substrate 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. , A reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell (SC
Ratio 17-2).

【0284】<比較例17−3>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17と同じ条件、同じ手順で、基体上に、反射層、反
射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電
極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池を(S
C比17−3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 17-3> A reflective layer was formed on a substrate 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. , A reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell is (S
C ratio 17-3).

【0285】<比較例17−4>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17と同じ条件、同じ
手順で、基体上に、反射層、反射増加層、n型層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比17−4)と呼ぶこ
とにする。
<Comparative Example 17-4> In forming an i-type layer, μW power was 0.5 W / cm 3 and RF power was 0.55.
A reflecting layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collecting electrode were formed on a substrate under the same conditions and in the same procedure as in Example 17 except that the W / cm 3 was used. The solar cell was formed by forming. This solar cell is referred to as (SC ratio 17-4).

【0286】<比較例17−5>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17と同じ条件、同じ手順で、基体上に、反射
層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を形成して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 17-5> When forming the i-type layer, except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.08 Torr,
Under the same conditions and in the same procedure as in Example 17, a reflective layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode,
A current collecting electrode was formed to produce a solar cell. This solar cell is referred to as (SC ratio 17-5).

【0287】以上の作製した太陽電池(SC実17)及
び(SC比17−1)〜(SC比17−5)の初期光電
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。
Measurement of the initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of the solar cells (SC Ex. 17) and (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. Done.

【0288】測定の結果、(SC実17)の太陽電池に
対して、(SC比17−1)〜(SC比17−5)の初
期光電変換効率は以下のようになった。
As a result of the measurement, the initial photoelectric conversion efficiency of (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-5) for the solar cell of (SC Ex. 17) was as follows.

【0289】 (SC比17−1) 0.86倍 (SC比17−2) 0.63倍 (SC比17−3) 0.80倍 (SC比17−4) 0.65倍 (SC比17−5) 0.72倍 一方、本実施例の太陽電池(SC実17)の耐久特性
は、(SC実17)の太陽電池に対して、(SC比17
ー1)〜(SC比17−5)の光電変換効率の低下は以
下のようなった。
(SC ratio 17-1) 0.86 times (SC ratio 17-2) 0.63 times (SC ratio 17-3) 0.80 times (SC ratio 17-4) 0.65 times (SC ratio) 17-5) 0.72 times On the other hand, the durability of the solar cell (SC Ex. 17) of the present example is (SC ratio 17) compared to the solar cell of (SC Ex. 17).
-1) to (SC ratio 17-5), the decrease in photoelectric conversion efficiency was as follows.

【0290】 (SC比17−1) 0.85倍 (SC比17−2) 0.78倍 (SC比17−3) 0.79倍 (SC比17−4) 0.76倍 (SC比17−5) 0.70倍 また、実施例1と同様にして作製した太陽電池(SC実
17)、(SC比17−1)〜(SC比17−5)のi
型層における層厚方向のバンドギャップの変化を求めた
ところ、(SC実17)、(SC比17−2)〜(SC
比17−5)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n/
i界面方向に片寄っていることが確認された。
(SC ratio 17-1) 0.85 times (SC ratio 17-2) 0.78 times (SC ratio 17-3) 0.79 times (SC ratio 17-4) 0.76 times (SC ratio) 17-5) 0.70 times Further, i of solar cells (SC Ex. 17), (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-5) manufactured in the same manner as in Example 1
When the change of the band gap in the layer thickness direction in the mold layer was determined, (SC actual 17), (SC ratio 17-2) to (SC
In the solar cell of the ratio 17-5), 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, and in the solar cell of the ratio (SC ratio 17-1), the band gap is Is n / n from the center of the i-type layer.
It was confirmed that it was offset in the direction of the i interface.

【0291】次に、シリコン基体(111)上に、p型
層を形成し、その断面TEM(透過型電子顕微鏡)像を
観察した。A層の堆積時間を12秒にする以外は実施例
17と同様な方法、手順でシリコン基体上にp型層を作
製した。作製した試料を断面方向に切断し、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のよ
うに層厚約1nmのA層と層厚約3nmのB層が交互に
積層されていることが分かった。
Next, a p-type layer was formed on the silicon substrate (111), and its cross-sectional TEM (transmission electron microscope) image was observed. A p-type layer was formed on a silicon substrate by the same method and procedure as in Example 17 except that the deposition time of the A layer was changed to 12 seconds. The prepared sample was cut in the cross-sectional direction, and the state of lamination of the A layer and the B layer in the p-type layer was observed. As shown in FIG. 21, the A layer having a thickness of about 1 nm and the B layer having a thickness of about 3 nm were formed. It was found that the layers were alternately stacked.

【0292】<比較例17−6>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17と同じにして、非単結晶炭化シリコン太
陽電池を幾つか作製した。
<Comparative Example 17-6> A non-single-crystal silicon carbide solar cell was manufactured in the same manner as in Example 17 except that the μW power and the RF power introduced when forming the i-type layer were variously changed. Several were made.

【0293】μW電力と堆積速度の関係は、図18と同
様な結果が得られ、堆積速度はRF電力に依存せず、μ
W電力が0.32W/cm3以上では一定となり、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。
The relationship between the μW power and the deposition rate is similar to that shown in FIG. 18, and the deposition rate does not depend on the RF power.
W power is constant at 0.32 W / cm 3 or more, SiH 4 gas and CH 4 gas as a source gas in this power 100
% Decomposition was found.

【0294】また、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19と同様な結果となり、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してい
ることが分かった。
AM1.5 (100 mW / cm 2 )
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light was measured, the result was similar to that in FIG.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was not more than μW power (0.32 W / cm 3 ) for decomposing the iH 4 gas and CH 4 gas by 100% and the RF power was larger than the μW power.

【0295】<比較例17−7>実施例17でi型層を
形成する際、堆積室に導入するガスの流量をSiH4
ス50sccm、CH4ガス10sccmに変更し、H2
ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろいろ変えて
非単結晶炭化シリコン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。
[0295] In the formation of the i-type layer in <Comparative Example 17-7> Example 17, to change the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber SiH 4 gas 50 sccm, a CH 4 gas 10 sccm, H 2
No gas was introduced, and several non-single-crystal silicon carbide solar cells were fabricated with various μW power and RF power. Other conditions were the same as in Example 17.

【0296】堆積速度とμW電力、RF電力の関係を調
ベたところ、比較例17−6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。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power as in Comparative Example 17-6, and was constant when the μW power was 0.18 W / cm 3 or more. 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.

【0297】AM1.5の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19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。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light of AM1.5 was measured, the result showed the same tendency as in 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.

【0298】<比較例17−8>実施例17でi型層を
形成する際、堆積室に導入するガスの流量をSiH4
ス200sccm、CH4ガス50sccm、H2ガス5
00sccmに変更し、さらに基体温度が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非単結晶炭化シリコン太陽電池を
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電力との関係を調ベたとこ
ろ、比較例17−6と同様に堆積速度はRF電力には依
存せず0.65W/cm3以上で一定で、この電力で原
料ガスであるSiH4ガスおよびCH4ガスが100%分
解されていることが分かった。
<Comparative Example 17-8> When forming the i-type layer in Example 17, the flow rates of the gas introduced into the deposition chamber were 200 sccm for SiH 4 gas, 50 sccm for CH 4 gas, and 5 for H 2 gas.
00 sccm, and the heater setting was changed so that the substrate temperature was 300 ° C.
Several non-single-crystal silicon carbide solar cells were fabricated with varying power. Other conditions were the same as in Example 17.
The relationship between the deposition rate, the μW power, and the RF power was examined. As in Comparative Example 17-6, the deposition rate was constant at 0.65 W / cm 3 or higher without depending on the RF power. It was found that SiH 4 gas and CH 4 gas, which were gases, were decomposed by 100%.

【0299】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19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/c
3)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 initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, the μW power is SiH 4
ΜW power for decomposing gas by 100% (0.65 W / c
m 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.

【0300】<比較例17−9>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200
mTorrまでいろいろ変え、他の条件は実施例17と
同じにして、非単結晶炭化シリコン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ところ、圧力が50mTorr
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 17-9> In forming the i-type layer in Example 17, the pressure in the deposition chamber was increased from 3 mTorr to 200.
Various non-single-crystal silicon carbide solar cells were manufactured under various conditions up to mTorr and the other conditions were the same as in Example 17. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, the pressure was 50 mTorr.
From the above, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced.

【0301】以上、<比較例17−1>〜<比較例17
−9>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
17−5)よりもさらに優れた特性を有することが判明
し、50mTorr以下の圧力では、原料ガス流量、基
体温度などの作製条件に依存せずに優れた特性が得られ
ることが実証された。
As described above, Comparative Examples 17-1 to 17
-9>, the solar cell of the present invention (SC Ex. 1)
7) was found to have more excellent characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-5), and at a pressure of 50 mTorr or less, the raw material gas flow rate, substrate temperature It has been demonstrated that excellent characteristics can be obtained without depending on the manufacturing conditions.

【0302】《実施例18》実施例17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−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SiH
4ガス流量とCH4ガス流量の変化パターン以外は実施例
17と同じにした。本実施例では、SiH4ガス流量と
CH4ガス流量の変化パターンを変えて、図9に示すバ
ンド図の太陽電池を作製した。
Example 18 In Example 17, several solar cells were manufactured by changing the position of the minimum value of the band gap (Eg) in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern. The photoelectric conversion efficiency and the durability were examined in the same manner as in Example 17. At this time, the SiH of the i-type layer
4 except changing pattern of gas flow rate and CH 4 gas flow rate was the same as in Example 17. In this example, the solar cell having the band diagram shown in FIG. 9 was manufactured by changing the change pattern of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate.

【0303】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11に示す。ここ
で個々の値は、(SC実18−1)の値を基準として規
格化した。
Table 11 shows the results obtained by examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these manufactured solar cells. Here, each value was standardized based on the value of (SC Ex 18-1).

【0304】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分かった。
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 magnitude 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. It has been found that the solar cell of the present invention, which is offset in the p / i interface direction from the center position of the i-type layer, is superior.

【0305】《実施例19》A層を水銀増感光CVD法
で形成した太陽電池を作製した。図12の製造装置にφ
100mm、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。
さらに入口、出口にバルブの付いた容器(図4の204
8)に水銀(純度99.999%)を詰めた。容器をバ
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ガスとともに気化した水
銀を導入できるようにした。
Example 19 A solar cell having the A layer formed by a mercury-sensitized photo-assisted CVD method was manufactured. The manufacturing apparatus shown in FIG.
A quartz glass window having a thickness of 100 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. In addition, a shutter (window shutter) for covering the quartz glass window was installed inside the deposition chamber so that the deposits did not adhere.
Further, containers with valves at the inlet and outlet (204 in FIG. 4)
8) was filled with mercury (purity 99.999%). Mounting the container 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 vaporized mercury with B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber.

【0306】A層を形成する際、B26/H2ガスの流
量を1000sccm、堆積室内に流入させ、圧力を
1.0Torrにし、予めシャッター1215は開けて
おき、低圧水銀ランプを点灯し、60秒間、窓シャッタ
ーを開け、B層上にA層を形成した。これ以外は、実施
例17と同じ条件、同じ方法、同じ手順で、図1の太陽
電池を作製した。
When the A layer is formed, the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas is set at 1000 sccm into the deposition chamber, the pressure is set to 1.0 Torr, the shutter 1215 is opened in advance, and the low-pressure mercury lamp is turned on. The window shutter was opened for 60 seconds to form the layer A on the layer B. Except for this, the solar cell of FIG. 1 was manufactured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 17.

【0307】作製した太陽電池(SC実19)は(SC
実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜
(SC比17−5)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。
The fabricated solar cell (SC Ex. 19) 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 17-5).

【0308】《実施例20》n型層とp型層の積層順序
を逆にした太陽電池を作製した。表12にp型層、i型
層、n型層の層形成条件を記す。i型層を形成する際、
SiH4ガスとCH4ガス流量は図13−2のパターンの
ように変化させ、p/i界面よりにバンドギャップの極
小値がくるようにした。n型層は実施例17と同様な方
法を用いて積層構造にし、PH3/H2ガスを用いて形成
した。半導体層以外の層、および基体は実施例17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
(SC実20)は(SC実17)と同様、従来の太陽電
池(SC比17−1)〜(SC比17−5)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 20 A solar cell was fabricated in which the order of lamination of the n-type layer and the p-type layer was reversed. Table 12 shows the conditions for forming the p-type layer, the i-type layer, and the n-type layer. When forming an i-type layer,
The flow rates of the SiH 4 gas and the CH 4 gas were changed as shown in the pattern of FIG. 13-2 so that the minimum value of the band gap was located closer to the p / i interface. The n-type layer was formed into a laminated structure using the same method as in Example 17, and was formed using PH 3 / H 2 gas. The layers other than the semiconductor layer and the base were manufactured using the same conditions and the same method as in Example 17. The manufactured solar cell (SC Ex. 20) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. 17-5), similarly to (SC Ex. 17). It was found to have.

【0309】《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を有する領域があり、その領域
の厚さが20nmである非単結晶炭化シリコン太陽電池
を作製した。i型層の流量変化パターンを図22−1に
示した流量パターンに変えた以外は実施例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ベたとこ
ろ、図22ー2のような結果となった。
Example 21 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a region 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 was manufactured. The i-type layer was fabricated using the same conditions and the same method as in Example 17 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed to the flow rate pattern shown in FIG. Next, composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 17, and based on FIG.
When the change of the band gap in the thickness direction of the mold layer was examined, the result was as shown in FIG. 22-2.

【0310】作製した太陽電池(SC実21)は(SC
実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜
(SC比17−5)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。
The manufactured solar cell (SC Ex. 21) 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 17-5).

【0311】<比較例21>p/i界面側にバンドギャ
ップの最大値があり、その領域の厚さをいろいろと変え
た非単結晶炭化シリコン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。
<Comparative Example 21> Some non-single-crystal silicon carbide solar cells were produced in which the maximum value of the band gap was present on the p / i interface side and 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 21.

【0312】作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久特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
性が得られた。
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the manufactured solar cell were measured, when the thickness of the region was 1 nm or more and 30 nm or less, the solar cell of Example 17 (SC actual 1) was obtained.
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability were obtained than in 7).

【0313】《実施例22》n/i界面近傍にi型層の
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さが15nmである非単結晶炭化シリコン太陽電池
を作製した。i型層の流量変化パターンを図22−3の
流量パターンにした以外は実施例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ベたところ、図22
−4と同様な結果となった。
Example 22 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a region having the maximum value of the band gap of the i-type layer near the n / i interface and having a thickness of 15 nm was manufactured. It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 17 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed to the flow rate pattern of FIG. Next, the composition of the solar cell was analyzed in the same manner as in Example 17, and the change in the band gap in the thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG.
The result was similar to -4.

【0314】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17−5)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。
The manufactured solar cell (SC Ex. 22) 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 17-5).

【0315】<比較例22>n/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、その領城の厚さを
いろいろと変えた非単結晶炭化シリコン太陽電池をいく
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。
<Comparative Example 22> There was a region having the maximum value of the band gap near the n / i interface, and several non-single-crystal silicon carbide solar cells in which the thickness of the territory was changed variously were manufactured. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 22.

【0316】作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久特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
性が得られた。
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the manufactured solar cell were measured, when the thickness of the region was 1 nm or more and 30 nm or less, the solar cell of Example 17 (SC Ex. 1) was used.
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability were obtained than in 7).

【0317】《実施例23》p型層を形成する際、トリ
エチルボロン(B(C253、以下TEBと略記す
る)を用いた太陽電池を作製した。
Example 23 A solar cell using triethylboron (B (C 2 H 5 ) 3 , hereinafter abbreviated as TEB) when forming a p-type layer was manufactured.

【0318】常温、常圧で液体のTEB(純度99.9
9%)を入口、出口にバルブの付いた液体ボンベ(図4
の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H2ガスとともに気化したTEBを導入できるよう
にした。
At room temperature and pressure, liquid TEB (purity 99.9)
9%) and a liquid cylinder with a valve at the inlet and outlet (Fig. 4
2048). The bomb was attached to the raw material gas supply device and bubbled with H 2 gas, so that TEB vaporized together with H 2 gas could be introduced into the deposition chamber.

【0319】B層を形成する際、B26/H2ガスの代
わりにTEB/H2ガスを10sccm、堆積室内に流
入させる以外は実施例17と同じ条件、手順でi型層上
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、堆積室内を真空排気した。A層を形成する
際、B26/H2ガスの代わりにTEB/H2ガスを10
00sccm、堆積室内に流入させる以外は実施例17
と同じ条件、手順でB層上に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、堆積室内を真空排
気した。
When forming the B layer, the TEB / H 2 gas was introduced into the deposition chamber in the same condition and procedure as in Example 17 except that TEB / H 2 gas was introduced into the deposition chamber at 10 sccm instead of B 2 H 6 / H 2 gas. After the layer B was formed and H 2 gas was allowed to flow into the deposition chamber for 5 minutes, the deposition chamber was evacuated. When forming the A layer, instead of B 2 H 6 / H 2 gas TEB / H 2 Gas 10
Example 17 except that the flow was 00 sccm into the deposition chamber.
A layer is formed on the B layer under the same conditions and procedure as in
After flowing the two gases into the deposition chamber, the deposition chamber was evacuated.

【0320】更に、同様にしてA層上にB層,A層、B
層を形成した後、堆積室内を真空排気した。
Further, similarly, on the A layer, the B layer, the A layer, and the B layer
After forming the layer, the deposition chamber was evacuated.

【0321】p型層以外は実施例17と同じ条件、方
法、手順で作製した。作製された太陽電池(SC実2
3)は(SC実17)と同様、従来の太陽電池(SC比
17−1)〜(SC比17−5)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 p-type layer, it was manufactured under the same conditions, method and procedure as in Example 17. The fabricated solar cell (SC actual 2)
3) was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-5), similarly to (SC Ex. 17).

【0322】《実施例24》i型層に酸素原子が含有さ
れている非単結晶炭化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、O2
/Heガスを10sccm、堆積室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
−5)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
子の含有量をSIMSで調ベたところ、ほぼ均一に含有
され、2×1019(個/cm3)であることが分かっ
た。
Example 24 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was manufactured. i
When forming the mold layer, in addition to the gas flowing in Example 17, O 2
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 17 were used, except that / He gas was introduced at 10 sccm into the deposition chamber.
The manufactured solar cells (SC Ex. 24) are the same as the conventional solar cells (SC Ex. 17-1) to (SC Ex.
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than -5). Further, when the content of oxygen atoms in the i-type layer was measured by SIMS, it was found that the content was almost uniform and 2 × 10 19 (pieces / cm 3 ).

【0323】《実施例25》i型層に窒素原子が含有さ
れている非単結晶炭化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、NH
3/H2ガスを5sccm、堆積室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−
5)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 25 A non-single-crystal silicon carbide solar cell in which a nitrogen atom was contained in an i-type layer was manufactured. i
When forming the mold layer, NH 4 was used 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 3 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber at 5 sccm. The manufactured solar cell (SC Ex. 25) is similar to (SC Ex. 17).
Conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 5).

【0324】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/cm3)であることが分かった。
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 3 ).

【0325】《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非単結晶炭化シリコン太陽電池
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、O2/Heガスを5sccm、NH3/H2
スを5sccm、堆積室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(SC比17−1)〜(SC比17−5)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で調ベたところ、ほぼ均一に含有
され、それぞれ、1x1019(個/cm3)、3×10
17(個/cm3)であることが分かった。
Example 26 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms and nitrogen atoms was manufactured. Example 17 In forming an i-type layer, Example 17 was repeated except that O 2 / He gas was introduced at 5 sccm and NH 3 / H 2 gas was introduced at 5 sccm in addition to the gas flowing in Example 17.
The same conditions, method and procedure were used. Similar to (SC Ex. 17), the manufactured solar cell (SC Ex. 26) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. 17-5). It was found to have. Further, when the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer were measured by SIMS, they were almost uniformly contained, each being 1 × 10 19 (pieces / cm 3 ) and 3 × 10
17 (pieces / cm 3 ).

【0326】《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非単結晶炭化シリコ
ン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23−1の流量パターンに従って、Si
4ガス、CH4ガス、SiF4ガスの流量を変化させ
た。
Example 27 A non-single-crystal silicon carbide solar cell in which the hydrogen content of the i-type layer was changed in accordance with the silicon content was manufactured. O 2 / He gas cylinder is SiF 4
When the gas (purity: 99.999%) was exchanged for a cylinder and an i-type layer was formed, Si was used in accordance with the flow pattern shown in FIG.
The flow rates of H 4 gas, CH 4 gas, and SiF 4 gas were changed.

【0327】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23−2に示す結果が得られた。
The change in band gap in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex. 27) was determined in the same manner as in Example 17, and the results shown in FIG. 23B were obtained.

【0328】さらにSIMS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
23−3のように、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。
Further, the content of hydrogen atoms and silicon atoms was analyzed in the layer thickness direction using SIMS. As a result, as shown in FIG. 23C, it was found that the hydrogen atom content had a distribution in the layer thickness direction corresponding to the silicon atom content.

【0329】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(SC比17−1)〜(SC
比17−5)よりもさらに良好な初期光電変換効率及び
耐久特性を有することが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of this solar cell (SC Ex. 27) were determined, similar to the solar cell of Example 17, conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio) were obtained.
Ratio 17-5) was found to have even better initial photoelectric conversion efficiency and durability.

【0330】《実施例28》図12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の非単結
晶炭化シリコン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(SiH4ガス)と炭素原子含有ガス
(CH4ガス)を堆積室から5m以下の距離のところで
混合させる以外は実施例17と同じ方法、同じ手順で非
単結晶炭化シリコン太陽電池(SC実28)を作製し
た。作製した太陽電池(SC実28)は(SC実17)
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 28 When forming a semiconductor layer of the non-single-crystal silicon carbide solar cell of FIG. 1 by a manufacturing apparatus using a microwave plasma CVD method shown in FIG. 12, a silicon atom-containing gas (SiH 4 gas) is used. ) And a carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 5 m or less from the deposition chamber, and a non-single-crystal silicon carbide solar cell (SC Ex. 28) was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 17. . The manufactured solar cell (SC actual 28) is (SC actual 17)
It was found to have even better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics.

【0331】《実施例29》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図12の製造装置を使用して、非単
結晶炭化シリコン半導体層を有する、図14のタンデム
型太陽電池を作製した。
Example 29 A tandem solar cell having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer and having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer as shown in FIG. 14 was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 12 using the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0332】まず、基体の作製を行った。実施例17と
同様に50×50mm2のステンレス基体をアセトンと
イソプロパノールで超音波洗浄し、乾燥させた。スパッ
タリング法を用いて、ステンレス基体表面上に0.3μ
mのAg(銀)の反射層を形成した。この際、基体温度
を350℃に設定し、基体表面を凹凸(テクスチャー
化)にした。その上に基体温度350℃で1.0μmの
ZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を形成した。
First, a base was manufactured. A 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropanol and dried as in Example 17. Using a sputtering method, 0.3μ
A reflective layer of Ag (silver) was formed. At this time, the substrate temperature was set at 350 ° C., and the substrate surface was made uneven (textured). A reflection enhancement layer of ZnO (zinc oxide) having a thickness of 1.0 μm was formed thereon at a substrate temperature of 350 ° C.

【0333】次に、実施例17と同様な手順、同様な方
法で基体上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型
層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2
のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成する際、
図13−1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2のp型層
は、実施例17と同様積層構造とした。
Next, a first n-type layer was formed on the substrate by the same procedure and in the same manner as in Example 17, and a first i-type layer, a first p-type layer, and a second n-type layer were formed. Mold layer, second i-type layer, second
Were sequentially formed. When forming the second i-type layer,
SiH accordance flow change pattern as shown in FIG. 13-1 4
The gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed, and the second p-type layer had a laminated structure as in Example 17.

【0334】次に、実施例17と同様に、第2のp型層
上に、透明電極として層厚80nmのITO(In23
+SnO2)及び集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。
Next, as in Example 17, an 80 nm-thick ITO (In 2 O 3) was formed on the second p-type layer as a transparent electrode.
+ SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a current collecting electrode were deposited by a normal vacuum deposition method.

【0335】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たタンデム型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実29)と呼ぶことし、各半導体層の作製条件を
表13に記す。
Thus, the manufacture of the tandem solar cell using the microwave plasma CVD method has been completed. This solar cell is referred to as (SC Ex 29), and Table 13 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer.

【0336】<比較例29−1>図14の第2のi型層
を形成する際、図13−2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29と同様な方法、同様な手順でタンデム型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比29−1)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 29-1> The embodiment was performed 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. 13-2 when forming the second i-type layer of FIG. A tandem solar cell was manufactured in the same manner and by the same procedure as in 29. This solar cell (SC ratio 29-1)
I will call it.

【0337】<比較例29−2>図14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29と同様な方法、同様な手順でタンデム型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比29−2)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 29-2> In forming the second i-type layer in FIG. 14, a tandem method was performed in the same manner as in Example 29, except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 29-2)
I will call it.

【0338】<比較例29−3>図14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29と同様な方法、同様な手順でタンデム型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比29−
3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 29-3> In forming the second i-type layer of FIG. 14, a tandem method was performed in the same manner as in Example 29, except that the RF power was changed to 0.15 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 29-
Let's call it 3).

【0339】<比較例29−4>図14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29と同様な
方法、同様な手順でタンデム型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比29−4)と呼ぶことにする。
[0339] <Comparative Example 29-4> when forming the second i-type layer in FIG. 14, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 29 A tandem solar cell was manufactured in the same manner and in the same procedure as in the above. This solar cell is referred to as (SC Comp. 29-4).

【0340】<比較例29−5>図14の第2のi型層
を形成する際、堆積室の圧力を0.1Torrにする以
外は実施例29と同様な方法、同様な手順でタンデム型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比29−
5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 29-5> When forming the second i-type layer in FIG. 14, a tandem type was formed by the same method and in the same procedure as in Example 29 except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.1 Torr. A solar cell was manufactured. This solar cell (SC ratio 29-
Let's call it 5).

【0341】作製したこれらのタンデム型太陽電池の初
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29)は従来のタンデム型太
陽電池(SC比29−1)〜(SC比29−9)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。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these fabricated tandem solar cells were measured by the same method as in Example 17. The result (SC Ex. 29) was that of a conventional tandem solar cell (SC ratio 29-1). ) To (SC ratio 29-9) were found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability.

【0342】《実施例30》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図12の製造装置を使用して、非単
結晶炭化シリコン半導体層を有する、図15のトリプル
型太陽電池を作製した。
Example 30 The triple solar cell of FIG. 15 having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 12 using the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0343】まず、基体の作製を行った。実施例17と
同様に50×50mm2のステンレス基体をアセトンと
イソプロパノールで超音波洗浄し、乾燥させた。実施例
29と同様にスパッタリング法を用い、ステンレス基体
表面上に、基体温度350℃で0.3μmのAg(銀)
の反射層を形成し、基体表面を凹凸(テクスチャー化)
にした。その上に基体温度350℃で1.0μmのZn
O(酸化亜鉛)の反射増加層を形成した。
First, a base was produced. A 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropanol and dried as in Example 17. Using a sputtering method in the same manner as in Example 29, 0.3 μm Ag (silver) at a substrate temperature of 350 ° C. was formed on the surface of a stainless steel substrate.
To form a reflective layer and make the substrate surface uneven (texture)
I made it. On top of that, a substrate temperature of 350 ° C. and 1.0 μm of Zn
An O (zinc oxide) reflection increasing layer was formed.

【0344】まず、NH3/H2ガスボンベの代わりにG
eH4ガス(純度99.999%)ボンベを接続し、実
施例17と同様な方法、手順により成膜の準備を終え
た。
First, G was used instead of the NH 3 / H 2 gas cylinder.
An eH 4 gas (99.999% purity) cylinder was connected, and preparation for film formation was completed by the same method and procedure as in Example 17.

【0345】実施例17と同様な手順、同様な方法で基
体上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型層、第
1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2のp型
層、第3のn型層、第3のi型層、第3のp型層を順次
形成した。
A first n-type layer was formed on a substrate by the same procedure and in the same manner as in Example 17, and a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, A second i-type layer, a second p-type layer, a third n-type layer, a third i-type layer, and a third p-type layer were sequentially formed.

【0346】第3のi型層を形成する際、図13−1の
ような流量変化パターンに従ってSiH4ガス流量、C
4ガス流量を変化させた。第2のp型層、第3のp型
層は実施例17と同様にして積層構造とした。
When forming the third i-type layer, the flow rate of SiH 4 gas and C
The H 4 gas flow rate was changed. The second p-type layer and the third p-type layer had a laminated structure as in Example 17.

【0347】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80nmのITO(In23
+SnO2)及び集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。
Next, as in Example 17, an 80 nm thick ITO (In 2 O 3) layer was formed as a transparent electrode on the third p-type layer.
+ SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a current collecting electrode were deposited by a normal vacuum deposition method.

【0348】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)と呼ぶことし、各半導体層の作製条件を
表14にまとめた。
The fabrication of the triple type solar cell using the microwave plasma CVD method has been completed. This solar cell is referred to as (SC Ex 30), and Table 14 summarizes the manufacturing conditions of each semiconductor layer.

【0349】<比較例30−1>図15の第3のi型層
を形成する際、図13−2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。
<Comparative Example 30-1> In forming the third i-type layer of FIG. 15, the embodiment was performed except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed according to the flow rate change pattern of FIG. A triple-type solar cell was manufactured in the same manner as in No. 30, and in the same procedure. This solar cell (SC ratio 30-1)
I will call it.

【0350】<比較例30−2>図15の第3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30−2)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 30-2> When forming the third i-type layer in FIG. 15, except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3 , the triple method was performed by the same method and the same procedure as in Example 30. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 30-2)
I will call it.

【0351】<比較例30−3>図15の第3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−
3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 30-3> In forming the third i-type layer of FIG. 15, a triple method was performed in the same manner and in the same procedure as in Example 30 except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 30-
Let's call it 3).

【0352】<比較例30−4>図15の第3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30−4)と呼ぶことにする。
[0352] <Comparative Example 30-4> forming the third i-type layer in FIG. 15, 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 is referred to as (SC ratio 30-4).

【0353】<比較例30−5>図15の第3のi型層
を形成する際、堆積室の圧力を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−
5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 30-5> When forming the third i-type layer in FIG. 15, a triple type i-type layer was formed in the same manner and in the same procedure as in Example 30 except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.08 Torr. A solar cell was manufactured. This solar cell (SC ratio 30-
Let's call it 5).

【0354】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30−5)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。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these fabricated triple solar cells were measured in the same manner as in Example 17, and it was found that (SC Ex 30) was a conventional triple solar cell (SC ratio 30-1). ) To (SC ratio 30-5) were found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability.

【0355】《実施例31》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図12の製造装置を使用して、図1
7のトリプル型太陽電池を作製し、モジュール化し、発
電システムに応用した。
<< Example 31 >> FIG. 1 was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 12 using the microwave plasma CVD method of the present invention.
Seven triple solar cells were fabricated, modularized, and applied to a power generation system.

【0356】実施例30と同じ条件、同じ方法電同じ手
順で50×50mm2のトリプル型太陽電池(SC実3
0)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
ミネートしてモジュール化した。
A 50 × 50 mm 2 triple solar cell (SC Ex.
0) were produced. An adhesive sheet made of EVA (ethylene vinyl acetate) is placed on an aluminum plate having a thickness of 5.0 mm, a nylon sheet is placed on the adhesive sheet, and the solar cells produced are further arranged on the adhesive sheet, and serialization and parallelization are performed. went. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, followed by vacuum lamination to form a module.

【0357】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。作製したモ
ジュールを図16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。
The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured in the same manner as in Example 17. Connect the fabricated module to the circuit showing the power generation system of FIG.
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 will be called (MJ Actual 31).

【0358】<比較例31−1>従来のトリプル型太陽
電池(SC比30−X)(X:1〜5)を各々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31−X)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 31-1> 65 conventional triple-type solar cells (SC ratio 30-X) (X: 1 to 5) were each manufactured and modularized in the same manner as in Example 31. This module is called (MJ ratio 31-X).

【0359】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。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。
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. As a result, (MJ ratio 31-
The light degradation rate of (X) was as follows with respect to (MJ Actual 31).

【0360】 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。
[0360] From the above results, it was found that the solar cell module of the present invention had more excellent light degradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0361】《実施例32》本実施例では、i型層にP
及びB原子を導入し、p型層を積層構造とした図1の太
陽電池を作製した。
<Embodiment 32> In this embodiment, the i-type layer contains P
And a B atom were introduced to produce the solar cell of FIG. 1 having a p-type layered structure.

【0362】まず、基体の作製を行った。50×50m
2のステンレス基体をアセトンとイソプロパノールで
超音波洗浄し、乾燥させた。スパッタリング法を用いて
室温でステンレス基体表面上に層厚0.3μmのAg
(銀)の反射層とその上に350℃で層厚1.0μmの
ZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を作製した。
First, a base was produced. 50 × 50m
The m 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried. 0.3 μm thick Ag on the surface of the stainless steel substrate at room temperature by sputtering
A reflective layer of (silver) and a reflection-enhancing layer of ZnO (zinc oxide) having a thickness of 1.0 μm at 350 ° C. were formed thereon.

【0363】次に、図4に示す原料ガス供給装置200
0と図12に示す堆積装置1200からなるグロー放電
分解法を用いた製造装置により、反射増加層上に半導体
層を作製した。
Next, the raw material gas supply device 200 shown in FIG.
A semiconductor layer was formed on the reflection-enhancing layer by a manufacturing apparatus using a glow discharge decomposition method including the deposition apparatus 1200 shown in FIG.

【0364】実施例1と同様にして成膜の準備が完了し
た後、基体1204上に、n型層、i型層、p型層の半
導体層の作製を行なった。尚、SiH4ガス及びCH4
スは、堆積室から mのところで混合した。
After preparation for film formation was completed in the same manner as in Example 1, n-type, i-type and p-type semiconductor layers were formed on the substrate 1204. The SiH 4 gas and CH 4 gas were mixed at a distance of m from the deposition chamber.

【0365】n型層を作製するには、補助バルブ120
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2ガスをガス導
入管を通じて堆積室1201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1.0Torrに
なるように真空計1202を見ながらコンダクタンスバ
ルブで調整し、基体1204の温度が350℃になるよ
うに加熱ヒーター1205を設定した。基体が十分加熱
されたところで、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1
201内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が2
sccm、H2ガス流量が100sccm、PH3/H2
ガス流量が20sccmとなるように各々のマスフロー
コントーラー2011、2013、2014で調整し
た。堆積室1201内の圧力は、1.0Torrとなる
ように真空計1202を見ながらコンダクタンスバルブ
1207の開口を調整した。シャッター1215が閉じ
られていることを確認し、RF電源の電力を7mW/c
3に設定し、バイアス棒1214にRF電力を導入
し、グロー放電を生起させた。シャッターを開け、基体
1204上にn型層の作製を開始し、層厚20nm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1201内ヘ
のSiH4ガス、PH3/H2ガスの流入を止め、5分
間、堆積室1201内ヘH2ガスを流し続けたのち、流
出バルブ2003を閉じ、堆積室1201内およびガス
配管内を真空排気した。
To form the n-type layer, the auxiliary valve 120
8. The valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 1201 through the gas introduction pipe, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. The conductance valve was adjusted so that the pressure became 0 Torr while watching the vacuum gauge 1202, and the heater 1205 was set so that the temperature of the substrate 1204 became 350 ° C. When the substrate was sufficiently heated, the valves 2001 and 2004 were gradually opened, and SiH 4 gas and PH 3 / H 2 gas were supplied to the deposition chamber 1.
It flowed into 201. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 2
sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, PH 3 / H 2
Each mass flow controller 2011, 2013, 2014 adjusted the gas flow rate to 20 sccm. The opening of the conductance valve 1207 was adjusted while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber 1201 became 1.0 Torr. Confirm that the shutter 1215 is closed, and reduce the power of the RF power supply to 7 mW / c.
m 3 , and RF power was introduced into the bias bar 1214 to generate glow discharge. The shutter is opened, and the formation of an n-type layer on the substrate 1204 is started.
When the mold layer was formed, the shutter was closed, the RF power was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the n-type layer was completed. The valves 2001 and 2004 are closed to stop the flow of the SiH 4 gas and PH 3 / H 2 gas into the deposition chamber 1201, and the H 2 gas is continuously flown into the deposition chamber 1201 for 5 minutes. After closing, the inside of the deposition chamber 1201 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0366】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1201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0.01Torrになるように真空計1202を
見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基体1204
の温度が350℃になるように加熱ヒーター1205を
設定し、基体が十分加熱されたところでさらにバルブ2
001、2002、2004、2005を徐々に開い
て、SiH4ガス、CH4ガス、PH3/H2ガス、B26
/H2ガスを堆積室1201内に流入させた。この時、
SiH4ガス流量が100sccm、CH4ガス流量30
sccm、H2ガス流量が300sccm、PH3/H2
ガス流量2sccm、B26/H2ガス流量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1201内の圧力は、0.01Torrとな
るように真空計1202を見ながらコンダクタンスバル
ブ1207の開口を調整した。
Next, to manufacture an i-type layer, the valve 20
03 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 1201, and the mass flow controller 2013 adjusted the flow rate of H 2 gas to 300 sccm. Adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber becomes 0.01 Torr.
The heater 1205 is set so that the temperature of the substrate becomes 350 ° C.
001, 2002, 2004, 2005 are gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, PH 3 / H 2 gas, B 2 H 6
/ H 2 gas was introduced into the deposition chamber 1201. At this time,
SiH 4 gas flow rate 100 sccm, CH 4 gas flow rate 30
sccm, H 2 gas flow rate is 300 sccm, PH 3 / H 2
Gas flow rate 2 sccm, B 2 H 6 / H 2 gas flow rate 5 sccm
It adjusted with each mass flow controller so that it might become. The opening of the conductance valve 1207 was adjusted while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber 1201 became 0.01 Torr.

【0367】次に、RF電源1203の電力を0.40
W/cm3に設定し、バイアス棒1214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1213を通して堆積室1201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、n型層上に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れたコンピューターを用
い、図13−1に示した流量変化バターンに従ってSi
4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1203を切
り、i型層の作製を終えた。バルブ2001、200
2、2004、2005を閉じて、堆積室1201内へ
のSiH4ガス、CH4ガス、PH3/H2ガス、B26
2ガスの流入を止め、5分間、堆積室1201内へH2
ガスを流し続けたのち、バルブ2003を囲じ、堆積室
1201内およびガス配管内を真空排気した。
Next, the power of the RF power supply 1203 is reduced to 0.40
W / cm 3 was set and applied to the bias bar 1214.
Thereafter, the electric power of a μW power supply (not shown) was increased to 0.20 W / cm 3.
And a μW power was introduced into the deposition chamber 1201 through the dielectric window 1213 to generate glow discharge, the shutter was opened, and the i-type layer was formed on the n-type layer. Using a computer connected to the mass flow controller, the Si flow was changed in accordance with the flow rate change pattern shown in FIG.
The flow rate of H 4 gas and CH 4 gas was changed, and the layer thickness was 300 nm.
When the i-type layer was formed, the shutter was closed and the μW
The power supply was turned off to stop glow discharge, the RF power supply 1203 was turned off, and the fabrication of the i-type layer was completed. Valve 2001, 200
2, 2004 and 2005 are closed, and SiH 4 gas, CH 4 gas, PH 3 / H 2 gas, B 2 H 6 /
Stopping the flow of H 2 gas for 5 minutes, H 2 into the deposition chamber 1201
After continuing the gas flow, the inside of the deposition chamber 1201 and the gas pipe were evacuated by surrounding the valve 2003.

【0368】p型層を作製するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2ガスを堆積室1201内に導入し、
2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になるように真空計1202を見なが
らコンダクタンスバルブで調整し、基体1204の温度
が200℃になるように加熱ヒーター1205を設定
し、基体が十分加熱されたところでさらにバルブ200
1、2002、2005を徐々に開いて、SiH4
ス、CH4ガス、H2ガス、B26/H2ガスを堆積室1
201内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が1
0sccm、CH4ガス流量が5sccm、H2ガス流量
が300sccm、B26/H2ガス流量が10scc
m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1201内の圧力は、0.02Torrと
なるように真空計1202を見ながらコンダクタンスバ
ルブ1207の開口を調整した。
To form a p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, and H 2 gas was introduced into the deposition chamber 1201.
The mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 300 sccm. The conductance valve is adjusted while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber becomes 0.02 Torr, and the heater 1205 is set so that the temperature of the substrate 1204 becomes 200 ° C. When the substrate is sufficiently heated, the temperature is further increased. Valve 200
1, 2002 and 2005 are gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas are deposited in the deposition chamber 1
It flowed into 201. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 1
0 sccm, CH 4 gas flow rate 5 sccm, H 2 gas flow rate 300 sccm, B 2 H 6 / H 2 gas flow rate 10 sccc
m was adjusted by each mass flow controller. The opening of the conductance valve 1207 was adjusted while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber 1201 became 0.02 Torr.

【0369】μW電源を0.30W/cm3に設定し、
誘電体窓1213を通して堆積室1201にμW電力を
を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター1215
を開け、i型層上にライトドープ層(B層)の形成を開
始した。層厚3nmのB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2001、2002、2005を閉じて、堆積室12
01内ヘのSiH4ガス、CH4ガス、B26/H2ガス
の流入を止め、5分間、堆積室1201内ヘH2ガスを
流し続けたのち、バルブ2003を閉じ、堆積室120
1内およびガス配管内を真空排気した。
The μW power supply was set to 0.30 W / cm 3 ,
ΜW power is introduced into the deposition chamber 1201 through the dielectric window 1213 to generate glow discharge, and the shutter 1215
Was opened to start forming a lightly doped layer (B layer) on the i-type layer. When the B layer 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, 2005 are closed and the deposition chamber 12 is closed.
01 in F of SiH 4 gas, CH 4 stop gas, the flow of B 2 H 6 / H 2 gas, after continued to flow for 5 minutes, the deposition chamber 1201 F H 2 gas, closing the valve 2003, the deposition chamber 120
1 and the gas pipe were evacuated.

【0370】次にバルブ2005を徐々に開けて、堆積
室1201内にB26/H2ガスを流入させ、流量が1
000sccmになるようにマスフローコントローラー
で調整した。堆積室の圧力が0.02Torrになるよ
うに真空計1202を見ながらコンダクタンスバルブで
調整し、μW電源の電力を0.20W/cm3に設定
し、堆積室1201内にμW電力を導入し、グロー放電
を生起させ、シャッター1215を開け、B層上にホウ
素(B)の層(A層)の形成を開始した。6秒間経過し
たところでシャッターを閉じ、μW電源を切り、グロー
放電を止めた。バルブ2005を閉じて、堆積室120
1内へのB26/H2ガスの導入を止め5分間、堆積室
1201内へH2ガスを流し続けた後、バルブ2003
を閉じ、堆積室1201内及びガス配管内を真空排気し
た。
Next, the valve 2005 is gradually opened to allow the B 2 H 6 / H 2 gas to flow into the deposition chamber 1201,
It was adjusted with a mass flow controller so as to be 000 sccm. While adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 1202 so that the pressure in the deposition chamber becomes 0.02 Torr, the power of the μW power supply is set to 0.20 W / cm 3 , and μW power is introduced into the deposition chamber 1201. Glow discharge was generated, the shutter 1215 was opened, and the formation of a layer of boron (B) (A layer) on the B layer was started. After 6 seconds, the shutter was closed, the μW power was turned off, and glow discharge was stopped. The valve 2005 is closed and the deposition chamber 120 is closed.
After stopping the introduction of the B 2 H 6 / H 2 gas into the chamber 1 and continuing the flow of the H 2 gas into the deposition chamber 1201 for 5 minutes, the valve 2003
Was closed, and the inside of the deposition chamber 1201 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0371】続いて上記した方法と同じ方法、同じ手
順、同じ条件でA層上にB層、A層、B層を順次形成
し、層厚約10nmのp型層の形成を終えた。
Subsequently, a B layer, an A layer, and a B layer were sequentially formed on the A layer by the same method, the same procedure, and the same conditions as those described above, and the formation of a p-type layer having a thickness of about 10 nm was completed.

【0372】補助バルブ1208を閉じ、リークバルブ
1209を開けて、堆積室1201をリークした。
The auxiliary valve 1208 was closed, the leak valve 1209 was opened, and the deposition chamber 1201 was leaked.

【0373】次に、p型層上に、透明電極として、層厚
80nmのITO(In23+SnO2)と、集電電極
として層厚10μmのクロム(Cr)を通常の真空蒸着
法で蒸着した。以上で非単結晶炭化シリコン太陽電池の
作製を終えた。この太陽電池を(SC実32)と呼ぶこ
とにし、n型層、i型層、p型層の作製条件を表15に
示す。
Next, on the p-type layer, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) having a thickness of 80 nm as a transparent electrode and chromium (Cr) having a thickness of 10 μm as a current collecting electrode were formed by a normal vacuum deposition method. Evaporated. Thus, the fabrication of the non-single-crystal silicon carbide solar cell was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex 32). Table 15 shows the conditions for forming the n-type layer, the i-type layer, and the p-type layer.

【0374】<比較例32−1>i型層を形成する際
に、SiH4ガス流量及びCH4ガス流量を、図13−2
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32と同じ条件、同じ
手順で、基体上に、反射層、反射増加層、n型層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比32−1)と呼ぶこ
とにする。
<Comparative Example 32-1> When forming the i-type layer, the flow rate of the SiH 4 gas and the flow rate of the CH 4 gas were changed as shown in FIG.
Except for adjusting by each mass flow controller according to the flow rate pattern shown in the above, on the substrate under the same conditions and the same procedure as in Example 32, a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent An electrode and a current collecting electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell is referred to as (SC ratio 32-1).

【0375】<比較例32−2>i型層を形成する際、
PH3/H2ガスを流さない以外は実施例32と同様な方
法、同様な手順で基体上に、反射層、反射増加層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比32−2)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 32-2> In forming the i-type layer,
A reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector were formed on a substrate in the same manner as in Example 32 except that no PH 3 / H 2 gas was allowed to flow. Electrodes were formed to produce a solar cell. This solar cell (SC ratio 32-2)
I will call it.

【0376】<比較例32−3>i型層を形成する際、
B262ガスを流さない以外は実施例32と同様な
方法、同様な手順で基体上に、反射層、反射増加層、n
型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比32−
3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 32-3> When forming the i-type layer,
B2 H 6 / H method similar to Example 32 from 2 except that no flow of gas, on the substrate by the same procedure, reflecting layer, reflection enhancing layer, n
A solar cell was manufactured by forming a mold layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode. This solar cell (SC ratio 32-
Let's call it 3).

【0377】<比較例32−4>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
32と同じ条件、同じ手順で、基体上に、反射層、反射
増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極
を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC
比32−4)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 32-4> A reflective layer was formed on a substrate under the same conditions and in the same procedure as in Example 32 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3 when forming the i-type layer. , A reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell (SC
Ratio 32-4).

【0378】<比較例32−5>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32と同じ条件、同じ手順で、基体上に、反射層、反
射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電
極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池を(S
C比32−5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 32-5> A reflective layer was formed on a substrate under the same conditions and under the same procedure as in Example 32 except that the RF power was changed to 0.15 W / cm 3 when forming the i-type layer. , A reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell is (S
C ratio 32-5).

【0379】<比較例32−6>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32と同じ条件、同じ
手順で、基体上に、反射層、反射増加層、n型層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比32−6)と呼ぶこ
とにする。
<Comparative Example 32-6> In forming the i-type layer, μW power was 0.5 W / cm 3 and RF power was 0.55.
A reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed on a substrate under the same conditions and in the same procedure as in Example 32, except that W / cm 3 was used. The solar cell was formed by forming. This solar cell is referred to as (SC ratio 32-6).

【0380】<比較例32−7>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32と同じ条件、同じ手順で、基体上に、反射
層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比32−7)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 32-7> Except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.08 Torr when forming the i-type layer,
Under the same conditions and in the same procedure as in Example 32, a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode,
A current collecting electrode was formed to produce a solar cell. This solar cell is referred to as (SC ratio 32-7).

【0381】以上の作製した太陽電池(SC実32)及
び(SC比32−1)〜(SC比32−7)の初期光電
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。
Measurement of the initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of the solar cells (SC Ex 32) and (SC Comp. 32-1) to (SC Comp. 32-7) prepared above. Done.

【0382】測定の結果、(SC実32)の太陽電池に
対して、(SC比32−1)〜(SC比32−7)の初
期光電変換効率は以下のようになった。
As a result of the measurement, the initial photoelectric conversion efficiencies of (SC ratio 32-1) to (SC ratio 32-7) for the solar cell of (SC Ex 32) were as follows.

【0383】 (SC比32−1) 0.78倍 (SC比32−2) 0.77倍 (SC比32−3) 0.76倍 (SC比32−4) 0.65倍 (SC比32−5) 0.77倍 (SC比32−6) 0.69倍 (SC比32−7) 0.86倍 また、本実施例の太陽電池(SC実32)の耐久特性
は、(SC実32)の太陽電池に対して、(SC比32
ー1)〜(SC比32−7)の光電変換効率の低下は以
下のようなった。
(SC ratio 32-1) 0.78 times (SC ratio 32-2) 0.77 times (SC ratio 32-3) 0.76 times (SC ratio 32-4) 0.65 times (SC ratio) 32-5) 0.77 times (SC ratio 32-6) 0.69 times (SC ratio 32-7) 0.86 times The durability of the solar cell (SC actual 32) of this example is (SC ratio 32). (SC ratio 32)
-1) to (SC ratio 32-7), the decrease in photoelectric conversion efficiency was as follows.

【0384】 (SC比32−1) 0.79倍 (SC比32−2) 0.78倍 (SC比32−3) 0.77倍 (SC比32−4) 0.64倍 (SC比32−5) 0.77倍 (SC比32−6) 0.65倍 (SC比32−7) 0.70倍 また、実施例1と同様にして作製した太陽電池(SC実
32)、(SC比32−1)〜(SC比32−7)のi
型層における層厚方向のバンドギャップの変化を求めた
ところ、(SC実32)、(SC比32−2)〜(SC
比32−7)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32−1)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n/
i界面方向に片寄っていることが確認された。
(SC ratio 32-1) 0.79 times (SC ratio 32-2) 0.78 times (SC ratio 32-3) 0.77 times (SC ratio 32-4) 0.64 times (SC ratio) 32-5) 0.77 times (SC ratio 32-6) 0.65 times (SC ratio 32-7) 0.70 times In addition, solar cells (SC actual 32) manufactured in the same manner as in Example 1 I of SC ratio 32-1) to (SC ratio 32-7)
When the change in the band gap in the layer thickness direction in the mold layer was determined, (SC actual 32), (SC ratio 32-2) to (SC
In the solar cell of the ratio (32-7), the position of the minimum value of the band gap is offset from the center of the i-type layer toward the p / i interface, and in the solar cell of (SC ratio 32-1), the band gap is Is n / n from the center of the i-type layer.
It was confirmed that it was offset in the direction of the i interface.

【0385】更に、太陽電池(SC実32)、(SC比
32−1)〜(SC比32−7)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。
Further, the composition analysis of P- and B-atoms in the i-type layers of the solar cell (SC Ex 32) and (SC Comp. 32-1) to (SC Comp. As a result of using an analyzer (IMS-3F manufactured by CAMECA), P
Atoms and B atoms are uniformly distributed in the layer thickness direction,
The composition ratio was as follows.

【0386】 (SC実32) P/(Si+C) 〜3ppm B/(Si+C) 〜10ppm (SC比32−1) P/(Si+C) 〜3ppm B/(Si+C) 〜10ppm (SC比32−2) P/(Si+C) N.D B/(Si+C) 〜10ppm (SC比32−3) P/(Si+C) 〜3ppm B/(Si+C) N.D. (SC比32−4) P/(Si+C) 〜4ppm B/(Si+C) 〜18ppm (SC比32−5) P/(Si+C) 〜3ppm B/(Si+C) 〜10ppm (SC比32−6) P/(Si+C) 〜4ppm B/(Si+C) 〜17ppm (SC比32−7) P/(Si+C) 〜3ppm B/(Si+C) 〜10ppm N.D.:検出限界以下 <比較例32−8>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3
2と同じにして、非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つ
か作製した。
(SC Ex 32) P / (Si + C) 33 ppm B / (Si + C) 〜1010 ppm (SC ratio 32-1) P / (Si + C) 33 ppm B / (Si + C) 〜 10 ppm (SC ratio 32-2) P / (Si + C) DB / (Si + C) -10 ppm (SC ratio 32-3) P / (Si + C) -3 ppm B / (Si + C) D. (SC ratio 32-4) P / (Si + C) 44 ppm B / (Si + C) 1818 ppm (SC ratio 32-5) P / (Si + C) 33 ppm B / (Si + C) 〜1010 ppm (SC ratio 32-6) P / (Si + C) 44 ppm B / (Si + C) 1717 ppm (SC ratio 32-7) P / (Si + C) 33 ppm B / (Si + C) 〜1010 ppm N. D. : Below the detection limit <Comparative Example 32-8> μW introduced when forming an i-type layer
The power and RF power were changed in various ways, and the other conditions were the same as in Example 3.
In the same manner as in Example 2, some non-single-crystal silicon carbide solar cells were manufactured.

【0387】堆積速度はRF電力に依存せず、μW電力
が0.32W/cm3以上では一定となり、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。
The deposition rate does not depend on the RF power, and becomes constant when the μW power is 0.32 W / cm 3 or more, and this power decomposes 100% of the SiH 4 gas and the CH 4 gas as the source gases. Do you get it.

【0388】また、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、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。
Also, AM1.5 (100 mW / cm 2 )
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell upon irradiation with light was measured, the μW power was less than the μW power (0.32 W / cm 3 ) for decomposing 100% of SiH 4 gas and CH 4 gas, and the RF power was It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was larger than μW.

【0389】<比較例32−9>実施例32でi型層を
形成する際、堆積室に導入するガスの流量をSiH4
ス50sccm、CH4ガス10sccmに変更し、H2
ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろいろ変えて
非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか作製した。他の
条件は実施例32と同じにした。
[0389] In the formation of the i-type layer in <Comparative Example 32-9> Example 32, to change the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber SiH 4 gas 50 sccm, a CH 4 gas 10 sccm, H 2
No gas was introduced, and several non-single-crystal silicon carbide solar cells were fabricated with various μW power and RF power. Other conditions were the same as in Example 32.

【0390】堆積速度とμW電力、RF電力の関係を調
ベたところ、比較例32−8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。
When the relationship between the deposition rate, μW power, and RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power as in Comparative Example 32-8, and was constant when the μW power was 0.18 W / cm 3 or more. 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.

【0391】AM1.5の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19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。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light of AM1.5 was measured, the result showed the same tendency as in 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.

【0392】<比較例32−10>実施例32でi型層
を形成する際、堆積室に導入するガスの流量をSiH4
ガス200sccm、CH4ガス50sccm、H2ガス
500sccmに変更し、さらに基体温度が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R
F電力をいろいろ変えて非単結晶炭化シリコン太陽電池
を幾つか作製した。他の条件は実施例32と同じにし
た。堆積速度とμW電力、RF電力との関係を調ベたと
ころ、比較例32−8と同様に堆積速度はRF電力には
依存せず0.65W/cm3以上で一定で、この電力で
原料ガスであるSiH4ガスおよびCH4ガスが100%
分解されていることが分かった。
<Comparative Example 32-10> In forming the i-type layer in Example 32, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber was changed to SiH 4.
The gas power was changed to 200 sccm for gas, 50 sccm for CH 4 gas, and 500 sccm for H 2 gas.
Several non-single-crystal silicon carbide solar cells were fabricated with various F powers. Other conditions were the same as in Example 32. When the relationship between the deposition rate, the μW power, and the RF power was examined, the deposition rate was constant at 0.65 W / cm 3 or more without depending on the RF power as in Comparative Example 32-8. 100% of SiH 4 gas and CH 4 gas as gas
It was found to be decomposed.

【0393】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19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/c
3)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 initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, the μW power is SiH 4
ΜW power for decomposing gas by 100% (0.65 W / c
m 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.

【0394】<比較例32−11>実施例32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32
と同じにして、非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか
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ところ、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 32-11> In forming the i-type layer in Example 32, 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 32.
Several non-single-crystal silicon carbide solar cells were fabricated in the same manner as in Example 1. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiating AM1.5 light was measured, the pressure was 50 mTorr.
At r or more, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was greatly reduced.

【0395】以上、<比較例32−1>〜<比較例32
−11>に見られるように本発明の太陽電池(SC実3
2)が、従来の太陽電池(SC比32−1)〜(SC比
32−7)よりもさらに優れた特性を有することが判明
し、50mTorr以下の圧力では、原料ガス流量、基
体温度などの作製条件に依存せずに優れた特性が得られ
ることが実証された。
As described above, <Comparative Example 32-1> to <Comparative Example 32
-11>, the solar cell of the present invention (SC Ex.
2) was found to have more excellent characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 32-1) to (SC ratio 32-7). At a pressure of 50 mTorr or less, the raw material gas flow rate, substrate temperature, etc. It has been demonstrated that excellent characteristics can be obtained without depending on the manufacturing conditions.

【0396】《実施例33》実施例32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−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32と同様な方法で調べた。このときi型層のSiH
4ガス流量とCH4ガス流量の変化パターン以外は実施例
32と同じにした。本実施例では、SiH4ガス流量と
CH4ガス流量の変化パターンを変えて、図9に示すバ
ンド図の太陽電池を作製した。
Example 33 In Example 32, several solar cells were manufactured by changing the position of the minimum value of the band gap (Eg) in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern, and initializing the solar cell. The photoelectric conversion efficiency and the durability were examined in the same manner as in Example 32. At this time, the SiH of the i-type layer
4 except changing pattern of gas flow rate and CH 4 gas flow rate was the same as in Example 32. In this example, the solar cell having the band diagram shown in FIG. 9 was manufactured by changing the change pattern of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate.

【0397】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16に示す。ここ
で個々の値は、(SC実33−1)の値を基準として規
格化した。
[0397] Table 16 shows the results obtained by examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these manufactured solar cells. Here, each value was standardized on the basis of the value of (SC Ex. 33-1).

【0398】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分かった。
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 changes. It has been found that the solar cell of the present invention, which is offset in the p / i interface direction from the center position of the i-type layer, is superior.

【0399】《実施例34》実施例32においてi型層
の価電子制御剤の濃度、および種類を変えた太陽電池を
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32と同様な方法で調ベた。このときi型層の価
電子制御剤の濃度、および種類を変えた以外は実施例3
2と同じにした。
Example 34 In Example 32, several solar cells were 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 efficiency and durability were the same as in Example 32. In a particular way. Example 3 except that the concentration and type of the valence electron controlling agent in the i-type layer were changed at this time.
Same as 2.

【0400】<実施例34−1>i型層のアクセプター
となる価電子制御剤用のガス(B26/H2ガス)流量
を1/5倍にし、トータルのH2流量は実施例1と同じ
とした太陽電池(SC実34−1)を作製したところ、
(SC実32)と同様、従来の太陽電池(SC比32−
1)〜(SC比32−7)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。
[0400] <Example 34-1> and i-type layer of the acceptor become valence electron controlling agent for the gas (B 2 H 6 / H 2 gas) flow rate 1/5, the total flow rate of H 2 Example When a solar cell (SC Ex. 34-1) which was the same as that in Example 1 was produced,
As in (SC Ex 32), a conventional solar cell (SC ratio 32-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 1) to (SC ratio 32-7).

【0401】<実施例34−2>i型層のアクセプター
となる価電子制御剤用のガス(B26/H2ガス)流量
を5倍にし、トータルのH2流量は実施例32と同じに
した太陽電池(SC実34−2)を作製したところ、
(SC実32)と同様、従来の太陽電池(SC比32−
1)〜(SC比32−7)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 34-2> The flow rate of the gas (B 2 H 6 / H 2 gas) for the valence electron controlling agent serving as the acceptor of the i-type layer was increased by five times, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 32. When the same solar cell (SC Ex. 34-2) was manufactured,
As in (SC Ex 32), a conventional solar cell (SC ratio 32-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 1) to (SC ratio 32-7).

【0402】<実施例34−3>i型層のドナーとなる
価電子制御剤用のガス(PH3/H2ガス)流量を1/5
倍にし、トータルのH2流量は実施例32と同じした太
陽電池(SC実34−3)を作製したところ、(SC実
32)と同様、従来の太陽電池(SC比32−1)〜
(SC比32−7)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 34-3> The flow rate of the gas (PH 3 / H 2 gas) for the valence electron controlling agent serving as the donor of the i-type layer was reduced to 1/5.
A solar cell (SC Ex. 34-3) having the same H 2 flow rate as that of Example 32 was manufactured, and the same solar cell (SC ratio 32-1) as in (SC Ex. 32) was produced.
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 32-7).

【0403】<実施例34−4>i型層のドナーとなる
価電子制御剤用のガス(PH3/H2ガス)流量を5倍に
し、トータルのH2流量は実施例32と同じにした太陽
電池(SC実34−4)を作製したところ、(SC実3
2)と同様、従来の太陽電池(SC比32−1)〜(S
C比32−7)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 34-4> The flow rate of the gas (PH 3 / H 2 gas) for the valence electron controlling agent serving as the donor of the i-type layer was increased by five times, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 32. When the manufactured solar cell (SC Ex. 34-4) was manufactured, (SC Ex.
Similar to 2), conventional solar cells (SC ratio 32-1) to (S
It was found that it had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than C ratio 32-7).

【0404】<実施例34−5>i型層のアクセプター
となる価電子制御剤用のガスとしてB26/H2ガスの
代わりに常温、常圧で液体のトリメチルアルミニウム
(TMA)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、堆積室内に導入する以
外は、実施例32と同様な方法、および手順を用いて太
陽電池(SC実34−5)を作製した。このとき、TM
A/H2ガスの流量は10sccmにした。作製した太
陽電池(SC実34−5)は(SC実32)と同様、従
来の太陽電池(SC比32−1)〜(SC比32−7)
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 34-5> Trimethylaluminum (TMA) which is liquid at normal temperature and normal pressure is used instead of B 2 H 6 / H 2 gas as a gas for a valence electron controlling agent serving as an acceptor of an i-type layer. A solar cell was manufactured. At this time, except that TMA (purity 99.99%) sealed in a liquid cylinder is gasified by bubbling with hydrogen gas and introduced into the deposition chamber, the solar cell is manufactured using the same method and procedure as in Example 32. (SC Ex. 34-5) was produced. At this time, TM
The flow rate of the A / H 2 gas was set to 10 sccm. The manufactured solar cell (SC Ex. 34-5) is the same as the conventional solar cell (SC Comp. 32-1) to (SC Comp.
It was found to have even better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics.

【0405】<実施例34−6>i型層のドナーとなる
価電子制御剤用のガスとしてPH3/H2ガスの代わりに
硫化水素(H2S)ガスを用いた太陽電池を作製した。
実施例32のNH3/H2ガスボンベを水素(H2)で1
00ppmに希釈されたH2Sガス(H2S/H2)ボン
ベに交換し、実施例32と同様な方法、および手順を用
いて太陽電池(SC実34−6)を作製した。このと
き、H2S/H2ガスの流量は1sccmにし、他の条件
は実施例32と同じにした。作製した太陽電池(SC実
34−6)は(SC実32)と同様、従来の太陽電池
(SC比32−1)〜(SC比32−7)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 34-6> A solar cell using hydrogen sulfide (H 2 S) gas instead of PH 3 / H 2 gas as a gas for a valence electron controlling agent serving as a donor of an i-type layer was manufactured. .
The NH 3 / H 2 gas cylinder of Example 32 was hydrogenated (H 2 ) for 1 hour.
Replace the diluted H 2 S gas (H 2 S / H 2) cylinder in 00Ppm, to prepare a solar cell (SC 34-6) using similar methods, and procedures of Example 32. At this time, the flow rate of the H 2 S / H 2 gas was set at 1 sccm, and the other conditions were the same as in Example 32. The manufactured solar cell (SC Ex. 34-6) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Comp. 32-1) to (SC Comp. 32-7), similarly to (SC Ex. 32). It has been found to have properties.

【0406】《実施例35》n型層とp型層の積層順序
を逆にした太陽電池を作製した。表17にp型層、i型
層、n型層の層形成条件を記す。i型層を形成する際、
SiH4ガスとCH4ガス流量は図13−2のパターンの
ように変化させ、p/i界面よりにバンドギャップの極
小値がくるようにした。n型層は実施例32と同様な方
法を用いて積層構造にし、PH3/H2ガスを用いて形成
した。半導体層以外の層、および基体は実施例32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
(SC実35)は(SC実32)と同様、従来の太陽電
池(SC比32−1)〜(SC比32−7)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 35 A solar cell was manufactured in which the stacking order of the n-type layer and the p-type layer was reversed. Table 17 shows the conditions for forming the p-type layer, the i-type layer, and the n-type layer. When forming an i-type layer,
The flow rates of the SiH 4 gas and the CH 4 gas were changed as shown in the pattern of FIG. 13-2 so that the minimum value of the band gap was located closer to the p / i interface. The n-type layer had a laminated structure using the same method as in Example 32, and was formed using PH 3 / H 2 gas. The layers other than the semiconductor layer and the base were manufactured using the same conditions and the same method as in Example 32. The manufactured solar cell (SC Ex. 35) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Comp. 32-1) to (SC Comp. 32-7), similarly to (SC Ex. 32). It was found to have.

【0407】《実施例36》p/i界面近傍にi型層の
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さが20nmである非単結晶炭化シリコン太陽電池
を作製した。i型層の流量変化パターンを図22−1に
示した流量パターンに変えた以外は実施例32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32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ベたとこ
ろ、図22ー2のような結果となった。
Example 36 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a region 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 was manufactured. The i-type layer was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 32 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed to the flow rate pattern shown in FIG. Next, composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 32, and based on FIG.
When the change of the band gap in the thickness direction of the mold layer was examined, the result was as shown in FIG. 22-2.

【0408】作製した太陽電池(SC実36)は(SC
実32)と同様、従来の太陽電池(SC比32−1)〜
(SC比32−7)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。
The fabricated solar cell (SC Ex. 36) is (SC
As in the case of the actual solar cell 32), conventional solar cells (SC ratio 32-1) to
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 32-7).

【0409】<比較例21>p/i界面側にバンドギャ
ップの最大値があり、その領域の厚さをいろいろと変え
た非単結晶炭化シリコン太陽電池をいくつか作製した。
領域の厚さ以外は実施例36と同じ条件、同じ方法を用
いて作製した。
<Comparative Example 21> Several non-single-crystal silicon carbide solar cells were produced in which the band gap had a maximum value on the p / i interface side and 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 36.

【0410】作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久特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32の太陽電池(SC実3
2)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性が得られた。
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the manufactured solar cell were measured, when the thickness of the region was 1 nm or more and 30 nm or less, the solar cell of Example 32 (SC Ex.
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability were obtained than in 2).

【0411】《実施例37》n/i界面近傍にi型層の
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さが15nmである非単結晶炭化シリコン太陽電池
を作製した。i型層の流量変化パターンを図22−3の
流量パターンにした以外は実施例32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32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ベたところ、図22
−4と同様な結果となった。
Example 37 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a region having the maximum value of the band gap of the i-type layer near the n / i interface and having a thickness of 15 nm was manufactured. The i-type layer was fabricated using the same conditions and the same method as in Example 32 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed to the flow rate pattern of FIG. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 32, and the change in the band gap in the thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG.
The result was similar to -4.

【0412】作製した太陽電池(SC実37)は(SC
実32)と同様、従来の太陽電池(SC比32−1)〜
(SC比32−7)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。
The manufactured solar cell (SC Ex 37) is (SC
As in the case of the actual solar cell 32), conventional solar cells (SC ratio 32-1) to
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC ratio 32-7).

【0413】<比較例37>n/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、その領城の厚さを
いろいろと変えた非単結晶炭化シリコン太陽電池をいく
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。
<Comparative Example 37> There was a region having the maximum value of the band gap near the n / i interface, and several non-single-crystal silicon carbide solar cells in which the thickness of the territory was variously changed were manufactured. Except for the thickness of the region, it was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 37.

【0414】作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久特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32の太陽電池(SC実3
2)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性が得られた。
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the manufactured solar cell were measured, when the thickness of the region was 1 nm or more and 30 nm or less, the solar cell of Example 32 (SC Ex.
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability were obtained than in 2).

【0415】《実施例38》価電子制御剤がi型層内で
分布している非単結晶炭化シリコン太陽電池を作製し
た。図24−1にPH3/H2ガスとB26/H2ガスの
流量の変化のパターンを示す。作製の際、PH3/H2
スとB26/H2ガスの流量を変化させた以外は実施例
32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38)は(SC実1)と同様、従来
の太陽電池(SC比32−1)〜(SC比32−7)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 38 A non-single-crystal silicon carbide solar cell in which a valence electron controlling agent was distributed in an i-type layer was manufactured. FIG. 24-1 shows a change pattern of the flow rates of the PH 3 / H 2 gas and the B 2 H 6 / H 2 gas. At the time of fabrication, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 32 were used, except that the flow rates of PH 3 / H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas were changed. The manufactured solar cell (SC Ex. 38) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Comp. 32-1) to (SC Comp. 32-7), similarly to (SC Ex. 1). It was found to have.

【0416】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(SIM
S)を用いて調べたところ、図24−2に示すように、
バンドギャップが最小の位置で、P原子とB原子の含有
量が最小となっていることが分かった。
A change in the thickness direction of P atoms and B atoms contained in the i-type layer in the layer thickness direction is measured using a secondary ion mass spectrometer (SIM).
As a result of an examination using S), as shown in FIG.
It was found that at the position where the band gap was minimum, the contents of P atoms and B atoms were minimum.

【0417】《実施例39》i型層に酸素原子が含有さ
れている非単結晶炭化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32で流すガスの他に、O2
/Heガスを10sccm、堆積室内に導入する以外は
実施例32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39)は(SC実32)と同
様、従来の太陽電池(SC比32−1)〜(SC比32
−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
子の含有量をSIMSで調ベたところ、ほぼ均一に含有
され、2×1019(個/cm3)であることが分かっ
た。
Example 39 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was manufactured. i
When forming the mold layer, in addition to the gas flowing in Example 32, O 2
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 32 were used, except that / He gas was introduced at 10 sccm into the deposition chamber.
The manufactured solar cells (SC Ex. 39) were similar to the conventional solar cells (SC Ex. 32-1) to (SC Ex.
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than -7). Further, when the content of oxygen atoms in the i-type layer was measured by SIMS, it was found that the content was almost uniform and 2 × 10 19 (pieces / cm 3 ).

【0418】《実施例40》i型層に窒素原子が含有さ
れている非単結晶炭化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32で流すガスの他に、NH
3/H2ガスを5sccm、堆積室に導入する以外は実施
例32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40)は(SC実32)と同様、
従来の太陽電池(SC比32−1)〜(SC比32−
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 40 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing nitrogen atoms was manufactured. i
When forming the mold layer, NH 3 was used in addition to the gas flowing in Example 32.
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 32 were used, except that 3 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber at 5 sccm. The manufactured solar cell (SC Ex 40) is similar to (SC Ex 32).
Conventional solar cells (SC ratio 32-1) to (SC ratio 32-
It was found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability than 7).

【0419】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/cm3)であることが分かった。
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 3 ).

【0420】《実施例41》i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている非単結晶炭化シリコン太陽電池
を作製した。i型層を形成する際、実施例32で流すガ
スの他に、O2/Heガスを5sccm、NH3/H2
スを5sccm、堆積室内に導入する以外は実施例32
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32)と同様、従来の
太陽電池(SC比32−1)〜(SC比32−7)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で調ベたところ、ほぼ均一に含有
され、それぞれ、1x1019(個/cm3)、3×10
17(個/cm3)であることが分かった。
Example 41 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms and nitrogen atoms was manufactured. In forming an i-type layer, the same procedure as in Example 32 was carried out except that O 2 / He gas and NH 3 / H 2 gas were introduced at 5 sccm and 5 sccm, respectively, in the deposition chamber in addition to the gas flowing in Example 32.
The same conditions, method and procedure were used. The manufactured solar cell (SC Ex 41) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 32-1) to (SC ratio 32-7), similarly to (SC Ex 32). It was found to have. Further, when the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer were measured by SIMS, they were almost uniformly contained, each being 1 × 10 19 (pieces / cm 3 ) and 3 × 10
17 (pieces / cm 3 ).

【0421】《実施例42》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非単結晶炭化シリコ
ン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23−1の流量パターンに従って、Si
4ガス、CH4ガス、SiF4ガスの流量を変化させ
た。
Example 42 A non-single-crystal silicon carbide solar cell was manufactured in which the hydrogen content of the i-type layer was changed in accordance with the silicon content. O 2 / He gas cylinder is SiF 4
When the gas (purity: 99.999%) was exchanged for a cylinder and an i-type layer was formed, Si was used in accordance with the flow pattern shown in FIG.
The flow rates of H 4 gas, CH 4 gas, and SiF 4 gas were changed.

【0422】実施例32と同様な方法によってこの太陽
電池(SC実42)の層厚方向のバンドギャップの変化
を求めたところ、図23−2に示す結果が得られた。
The change in the band gap in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex. 42) was determined in the same manner as in Example 32, and the results shown in FIG. 23B were obtained.

【0423】さらにSIMS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
23−3のように、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。
Further, the content of hydrogen atoms and silicon atoms was analyzed in the layer thickness direction using SIMS. As a result, as shown in FIG. 23C, it was found that the hydrogen atom content had a distribution in the layer thickness direction corresponding to the silicon atom content.

【0424】この太陽電池(SC実42)の初期光電変
換効率と耐久特性を求めたところ、実施例32の太陽電
池と同様、従来の太陽電池(SC比32−1)〜(SC
比32−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率及び
耐久特性を有することが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability of this solar cell (SC Ex. 42) were determined. As in the case of the solar cell of Example 32, conventional solar cells (SC ratio 32-1) to (SC ratio) were obtained.
It was found that it had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratio (32-7).

【0425】《実施例43》図12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の非単結
晶炭化シリコン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(SiH4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32と同じ方法、同じ手順で非単結
晶炭化シリコン太陽電池(SC実43)を作製した。作
製した太陽電池(SC実43)は(SC実32)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 43 In forming the semiconductor layer of the non-single-crystal silicon carbide solar cell of FIG. 1 by the manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG. 12, a silicon atom-containing gas (SiH 4 gas) was used. ) And a gas containing carbon atoms (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber, and a non-single-crystal silicon carbide solar cell (SC Ex. 43) was produced in the same manner and in the same procedure as in Example 32. It was found that the manufactured solar cell (SC Ex 43) had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than (SC Ex 32).

【0426】《実施例44》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図12の製造装置を使用して、非単
結晶炭化シリコン半導体層を有する、図14のタンデム
型太陽電池を作製した。
Example 44 A tandem solar cell having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer and having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer as shown in FIG. 14 was manufactured by using the manufacturing apparatus of FIG. 12 using the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0427】まず、基体の作製を行った。実施例32と
同様に50×50mm2のステンレス基体をアセトンと
イソプロパノールで超音波洗浄し、乾燥させた。スパッ
タリング法を用いて、ステンレス基体表面上に0.3μ
mのAg(銀)の反射層を形成した。この際、基体温度
を350℃に設定し、基体表面を凹凸(テクスチャー
化)にした。その上に基体温度350℃で1.0μmの
ZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を形成した。
First, a base was manufactured. A 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropanol and dried in the same manner as in Example 32. Using a sputtering method, 0.3μ
A reflective layer of Ag (silver) was formed. At this time, the substrate temperature was set at 350 ° C., and the substrate surface was made uneven (textured). A reflection enhancement layer of ZnO (zinc oxide) having a thickness of 1.0 μm was formed thereon at a substrate temperature of 350 ° C.

【0428】次に、実施例32と同様な手順、同様な方
法で基体上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型
層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2
のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成する際、
図13−1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2のp型層
は、実施例32と同様にして積層構造とした。
Next, a first n-type layer was formed on a substrate by the same procedure and in the same manner as in Example 32, and a first i-type layer, a first p-type layer, and a second n-type layer were formed. Mold layer, second i-type layer, second
Were sequentially formed. When forming the second i-type layer,
SiH accordance flow change pattern as shown in FIG. 13-1 4
The gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed, and the second p-type layer had a laminated structure as in Example 32.

【0429】次に、実施例32と同様に、第2のp型層
上に、透明電極として層厚80nmのITO(In23
+SnO2)及び集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。
Next, as in Example 32, an 80 nm-thick ITO (In 2 O 3) layer was formed on the second p-type layer as a transparent electrode.
+ SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a current collecting electrode were deposited by a normal vacuum deposition method.

【0430】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たタンデム型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実44)と呼ぶことし、各半導体層の作製条件を
表18に記す。
Thus, the manufacture of the tandem solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 44), and Table 18 shows the manufacturing conditions of each semiconductor layer.

【0431】<比較例44−1>図14の第2のi型層
を形成する際、図13−2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44と同様な方法、同様な手順でタンデム型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比44−1)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 44-1> An example was made except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed according to the flow rate change pattern shown in FIG. 13-2 when forming the second i-type layer in FIG. A tandem solar cell was manufactured in the same manner and by the same procedure as forty-fourth. This solar cell (SC ratio 44-1)
I will call it.

【0432】<比較例44−2>i型層を形成する際、
PH3/H2ガスを流さない以外は実施例44と同様な方
法、同様な手順で基体上に、反射層、反射増加層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比44−2)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 44-2> When forming an i-type layer,
A reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector were formed on a substrate in the same manner and in the same procedure as in Example 44 except that no PH 3 / H 2 gas was passed. Electrodes were formed to produce a solar cell. This solar cell (SC ratio 44-2)
I will call it.

【0433】<比較例44−3>i型層を形成する際、
B262ガスを流さない以外は実施例44と同様な
方法、同様な手順で基体上に、反射層、反射増加層、n
型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比44−
3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 44-3> In forming the i-type layer,
B2 H 6 / H method similar to Example 44 from 2 except that no flow of gas, on the substrate by the same procedure, reflecting layer, reflection enhancing layer, n
A solar cell was manufactured by forming a mold layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode. This solar cell (SC ratio 44-
Let's call it 3).

【0434】<比較例44−4>図14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44と同様な方法、同様な手順でタンデム型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比44−4)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 44-4> In forming the second i-type layer of FIG. 14, a tandem method was performed in the same manner as in Example 44, except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 44-4)
I will call it.

【0435】<比較例44−5>図14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44と同様な方法、同様な手順でタンデム型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比44−
5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 44-5> In forming the second i-type layer in FIG. 14, a tandem method was performed in the same manner as in Example 44, except that the RF power was changed to 0.15 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 44-
Let's call it 5).

【0436】<比較例44−6>図14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44と同様な
方法、同様な手順でタンデム型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比44−6)と呼ぶことにする。
[0436] <Comparative Example 44-6> when forming the second i-type layer in FIG. 14, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 44 A tandem solar cell was manufactured in the same manner and in the same procedure as in the above. This solar cell will be referred to as (SC Comp. 44-6).

【0437】<比較例44−7>図14の第2のi型層
を形成する際、堆積室の圧力を0.1Torrにする以
外は実施例44と同様な方法、同様な手順でタンデム型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比44−
7)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 44-7> A tandem type is formed by the same method and in the same procedure as in Example 44 except that the pressure in the deposition chamber is set to 0.1 Torr when forming the second i-type layer in FIG. A solar cell was manufactured. This solar cell (SC ratio 44-
7).

【0438】作製したこれらのタンデム型太陽電池の初
期光電変換効率と耐久特性を実施例32と同様な方法で
測定したところ、(SC実44)は従来のタンデム型太
陽電池(SC比44−1)〜(SC比44−7)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。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability of these tandem solar cells were measured in the same manner as in Example 32. The result (SC Ex. 44) was that of a conventional tandem solar cell (SC ratio 44-1). ) To (SC ratio 44-7) were found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability.

【0439】《実施例45》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図12の製造装置を使用して、非単
結晶炭化シリコン半導体層を有する、図15のトリプル
型太陽電池を作製した。
Example 45 Using the manufacturing apparatus of FIG. 12 using the microwave plasma CVD method of the present invention, a triple solar cell having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer of FIG. 15 was manufactured.

【0440】まず、基体の作製を行った。実施例32と
同様に50×50mm2のステンレス基体をアセトンと
イソプロパノールで超音波洗浄し、乾燥させた。実施例
44と同様にスパッタリング法を用い、ステンレス基体
表面上に、基体温度350℃で0.3μmのAg(銀)
の反射層を形成し、基体表面を凹凸(テクスチャー化)
にした。その上に基体温度350℃で1.0μmのZn
O(酸化亜鉛)の反射増加層を形成した。
First, a substrate was manufactured. A 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was subjected to ultrasonic cleaning with acetone and isopropanol and dried in the same manner as in Example 32. Using a sputtering method in the same manner as in Example 44, 0.3 μm Ag (silver) was applied on the surface of a stainless steel substrate at a substrate temperature of 350 ° C.
To form a reflective layer and make the substrate surface uneven (texture)
I made it. On top of that, a substrate temperature of 350 ° C. and 1.0 μm of Zn
An O (zinc oxide) reflection increasing layer was formed.

【0441】まず、NH3/H2ガスボンベの代わりにG
eH4ガス(純度99.999%)ボンベを接続し、実
施例32と同様な方法、手順により成膜の準備を終え
た。
First, instead of the NH 3 / H 2 gas cylinder, G
An eH 4 gas (99.999% purity) cylinder was connected, and preparation for film formation was completed by the same method and procedure as in Example 32.

【0442】実施例32と同様な手順、同様な方法で基
体上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型層、第
1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2のp型
層、第3のn型層、第3のi型層、第3のp型層を順次
形成した。
A first n-type layer was formed on a substrate by the same procedure and in the same manner as in Example 32, and a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, A second i-type layer, a second p-type layer, a third n-type layer, a third i-type layer, and a third p-type layer were sequentially formed.

【0443】第3のi型層を形成する際、図13−1の
ような流量変化パターンに従ってSiH4ガス流量、C
4ガス流量を変化させた。第2のp型層、第3のp型
層は実施例32と同様にして積層構造とした。
When forming the third i-type layer, the flow rate of SiH 4 gas and C
The H 4 gas flow rate was changed. The second p-type layer and the third p-type layer had a laminated structure as in Example 32.

【0444】次に、実施例32と同様に、第3のp型層
上に、透明電極として層厚80nmのITO(In23
+SnO2)及び集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。
Next, as in Example 32, an 80 nm-thick ITO (In 2 O 3) was formed on the third p-type layer as a transparent electrode.
+ SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a current collecting electrode were deposited by a normal vacuum deposition method.

【0445】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45)と呼ぶことし、各半導体層の作製条件を
表19にまとめた。
The fabrication of the triple type solar cell using the microwave plasma CVD method was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex. 45), and Table 19 summarizes the manufacturing conditions of each semiconductor layer.

【0446】<比較例45−1>図15の第3のi型層
を形成する際、図13−2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45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45−1)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 45-1> In forming the third i-type layer in FIG. 15, the embodiment was performed 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. A triple solar cell was fabricated in the same manner and by the same procedure as in Forty-Five. This solar cell (SC ratio 45-1)
I will call it.

【0447】<比較例45−2>図15の第3のi型層
を形成する際、PH3/H2ガスを流さない以外は実施例
45と同様な方法、同様な手順で基体上に、反射層、反
射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電
極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池を(S
C比45−2)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 45-2> In forming the third i-type layer in FIG. 15, except that no PH 3 / H 2 gas was flowed, a method similar to that in Example 45 and a similar procedure were used to form a film on a substrate. , A reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell is (S
C ratio 45-2).

【0448】<比較例45−3>図15の第3のi型層
を形成する際、B26/H2ガスを流さない以外は実施
例45と同様な方法、同様な手順で基体上に、反射層、
反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電
電極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比45−3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 45-3> A substrate was formed in the same manner and in the same procedure as in Example 45 except that no B 2 H 6 / H 2 gas was supplied when forming the third i-type layer in FIG. Above, a reflective layer,
A solar cell was manufactured by forming a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode. This solar cell is referred to as (SC ratio 45-3).

【0449】<比較例45−4>図15の第3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45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45−4)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 45-4> In forming the third i-type layer of FIG. 15, a triple method was performed in the same manner and in the same procedure as in Example 45 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 45-4)
I will call it.

【0450】<比較例45−5>図15の第3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45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45−
5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 45-5> When forming the third i-type layer in FIG. 15, except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3 , a triple method was performed by the same method and the same procedure as in Example 45. A solar cell was fabricated. This solar cell (SC ratio 45-
Let's call it 5).

【0451】<比較例45−6>図15の第3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45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45−6)と呼ぶことにする。
[0451] <Comparative Example 45-6> forming the third i-type layer in FIG. 15, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 45 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 45-6).

【0452】<比較例45−7>図15の第3のi型層
を形成する際、堆積室の圧力を0.08Torrにする
以外は実施例45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45−
7)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 45-7> When forming the third i-type layer in FIG. 15, a triple type i-type layer was formed in the same manner as in Example 45 except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.08 Torr. A solar cell was manufactured. This solar cell (SC ratio 45-
7).

【0453】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32と同様な方法で
測定したところ、(SC実45)は従来のトリプル型太
陽電池(SC比45−1)〜(SC比45−7)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。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability of these fabricated triple solar cells were measured in the same manner as in Example 32. The result (SC Ex 45) was that of a conventional triple solar cell (SC ratio 45-1). ) To (SC ratio 45-7) were found to have better initial photoelectric conversion efficiency and durability.

【0454】《実施例46》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図12の製造装置を使用して、図1
7のトリプル型太陽電池を作製し、モジュール化し、発
電システムに応用した。
<< Embodiment 46 >> Using the manufacturing apparatus of FIG. 12 using the microwave plasma CVD method of the present invention, FIG.
Seven triple solar cells were fabricated, modularized, and applied to a power generation system.

【0455】実施例45と同じ条件、同じ方法電同じ手
順で50×50mm2のトリプル型太陽電池(SC実4
5)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
ミネートしてモジュール化した。
A 50 × 50 mm 2 triple type solar cell (SC Ex.
5) were produced in 65 pieces. An adhesive sheet made of EVA (ethylene vinyl acetate) is placed on an aluminum plate having a thickness of 5.0 mm, a nylon sheet is placed on the adhesive sheet, and the solar cells produced are further arranged on the adhesive sheet, and serialization and parallelization are performed. went. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, followed by vacuum lamination to form a module.

【0456】作製したモジュールの初期光電変換効率を
実施例32と同様な方法で測定しておいた。作製したモ
ジュールを図16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46)と呼ぶことにする。
The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured in the same manner as in Example 32. Connect the fabricated module to the circuit showing the power generation system of FIG.
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 46).

【0457】<比較例46−1>従来のトリプル型太陽
電池(SC比45−X)(X:1〜7)を各々65個作
製し、実施例46と同様にモジュール化した。このモジ
ュールを(MJ比46−X)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 46-1> Sixty-five conventional triple solar cells (SC ratio 45-X) (X: 1 to 7) were manufactured, and were modularized in the same manner as in Example 46. This module is called (MJ ratio 46-X).

【0458】実施例46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。その結果、(MJ比46−
X)の光劣化率は(MJ実46)に対して次のような結
果となった。
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 46, and the light deterioration rate was obtained. As a result, (MJ ratio 46-
The light degradation rate of (X) was as follows with respect to (MJ Actual 46).

【0459】 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。
[0459] From the above results, it was found that the solar cell module of the present invention had more excellent light degradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0460】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 exerted irrespective of the device configuration, device material and device manufacturing conditions.

【0461】[0461]

【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、光電変換効率が向
上する。
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 photoelectric conversion efficiency.

【0462】また本発明の光起電力素子は照射光の弱い
場合に変換効率が向上する。そし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光電変換
効率が低下しにくいものである。
The conversion efficiency of the photovoltaic device of the present invention is improved when the irradiation light is weak. The photovoltaic element 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.

【0463】更に本発明の光起電力素子の製造方法によ
れば、上記効果を有する光起電力素子を収率良く形成で
きるものである。
Further, according to the method of manufacturing a photovoltaic device of the present invention, a photovoltaic device having the above-mentioned effects can be formed with a high yield.

【0464】また更に加えて、本発明の光起電力素子を
利用した発電システムは、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。
[0464] In addition, the power generation system using the photovoltaic element of the present invention exhibits excellent power supply capability even when the irradiation light is weak.

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【表4】 [Table 4]

【表5】 [Table 5]

【表6】 [Table 6]

【表7】 [Table 7]

【表8】 [Table 8]

【表9】 [Table 9]

【表10】 [Table 10]

【表11】 [Table 11]

【表12】 [Table 12]

【表13】 [Table 13]

【表14】 [Table 14]

【表15】 [Table 15]

【表16】 [Table 16]

【表17】 [Table 17]

【表18】 [Table 18]

【表19】 [Table 19]

【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略断面
図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a layer configuration of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子における光導電層のバン
ド図。
FIG. 2 is a band diagram of a photoconductive layer in the photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の光起電力素子における光導電層のバン
ド図。
FIG. 3 is a band diagram of a photoconductive layer in the 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】i型層形成時のSiH4、CH4ガス流量パター
ンを示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a flow pattern of SiH 4 and CH 4 gas when an i-type layer is formed.

【図6】i型層形成時のSiH4、CH4ガス流量パター
ンを示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing a flow rate pattern of SiH 4 and CH 4 gas when an i-type layer is formed.

【図7】Si原子、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】バンドギャップの層厚方向の変化を示す概念
図。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a change in a band gap in a layer thickness direction.

【図10】i型層形成時のSiH4、CH4ガス流量パタ
ーンとバンドギャップの層厚方向変化を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a change in a SiH 4 and CH 4 gas flow rate pattern and a band gap in a layer thickness direction when an i-type layer is formed.

【図11】i型層形成時のB26/H2ガス、PH3/H
2ガス流量パターン及びi型層中のB原子及びP原子の
層厚方向の分布を示すグラフ。
FIG. 11 shows B 2 H 6 / H 2 gas and PH 3 / H at the time of forming an i-type layer.
2 is a graph showing a gas flow pattern and distribution of B atoms and P atoms in an i-type layer in a layer thickness direction.

【図12】本発明の光起電力素子の製造装置の他の例を
示す概念図。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing another example of the photovoltaic device manufacturing apparatus of the present invention.

【図13】i型層形成時のSiH4、CH4ガス流量パタ
ーンを示すグラフ。
FIG. 13 is a graph showing a flow pattern of SiH 4 and CH 4 gas when an i-type layer is formed.

【図14】タンデム型太陽電池の層構成を示す概略断面
図。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating a layer configuration of a tandem solar cell.

【図15】トリプル型太陽電池の層構成を示す概略断面
図。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating a layer configuration of a triple solar cell.

【図16】本発明の発電システムを示すブロック図。FIG. 16 is a block diagram showing a power generation system of the present invention.

【図17】i型層形成時のガス流量の変化パターンとi
型層中のバンドギャップ変化及び水素含有量の分布を示
すグラフ。
FIG. 17 shows a change pattern of a gas flow rate and i in forming an i-type layer.
5 is a graph showing a band gap change and a hydrogen content distribution in a mold layer.

【図18】μW電力と堆積速度の関係を示すグラフ。FIG. 18 is a graph showing the relationship between μW power and deposition rate.

【図19】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. 19 is a graph showing dependence of initial photoelectric conversion efficiency on μW power and RF power.

【図20】初期光電変換効率の圧力依存性を示すグラ
フ。
FIG. 20 is a graph showing pressure dependence of initial photoelectric conversion efficiency.

【図21】p型層の断面TEM像を示す模式図。FIG. 21 is a schematic view showing a cross-sectional TEM image of a p-type layer.

【図22】i型層形成時のSiH4、CH4ガス流量パタ
ーンとバンドギャップの層厚方向変化を示す図。
FIG. 22 is a view showing a change in a SiH 4 and CH 4 gas flow rate pattern and a band gap in a layer thickness direction when an i-type layer is formed.

【図23】i型層形成時のガス流量パターンとi型層中
のバンドギャップ変化及び水素含有量の分布を示すグラ
フ。
FIG. 23 is a graph showing a gas flow pattern at the time of forming an i-type layer, a change in band gap and a distribution of hydrogen content in the i-type layer.

【図24】i型層形成時のB26/H2ガス、PH3/H
2ガス流量パターン及びi型層中のB原子及びP原子の
層厚方向の分布を示すグラフ。
FIG. 24 shows B 2 H 6 / H 2 gas and PH 3 / H at the time of forming an i-type layer.
2 is a graph showing a gas flow pattern and distribution of B atoms and P atoms in an i-type layer in a layer thickness direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 導電性基体 102 n型層(またはp型層) 103 i型層 104 p型層(またはn型層) 105 透明電極 106 集電電極 311,321,331,341,351,361,3
71 バンドギャップが変化するi型層 312,322,332,333,342,343,3
52,353,362, 372,373 バンドギャ
ップが一定なi型層 400、1200 堆積装置 401、1201 堆積室 402、1202 真空計 403、1203 RF電源 404、1204 基体 405、1205 加熱ヒーター 407、1207 コンダクタンスバルブ 408、1208 補助バルブ 409、1209 リークバルブ 410 RF電極 411 ガス導入管 1212 導波口 1213 誘電体窓 1214 バイアス棒 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 2041〜2047,2048 原料ガスボンベ
Reference Signs List 101 conductive substrate 102 n-type layer (or p-type layer) 103 i-type layer 104 p-type layer (or n-type layer) 105 transparent electrode 106 current collecting electrode 311, 321, 331, 341, 351, 361, 3
71 i-type layer whose band gap changes 312,322,332,333,342,343,3
52, 353, 362, 372, 373 i-type layer having a constant band gap 400, 1200 Deposition apparatus 401, 1201 Deposition chamber 402, 1202 Vacuum gauge 403, 1203 RF power supply 404, 1204 Base 405, 1205 Heater 407, 1207 Conductance Valve 408, 1208 Auxiliary valve 409, 1209 Leak valve 410 RF electrode 411 Gas inlet tube 1212 Waveguide 1213 Dielectric window 1214 Bias rod 2000 Source gas supply device 2001-2007, 2021-2027 Valve 2011-2017 Mass flow controller 2031-2037 Pressure regulator 2041-2047,2048 Raw material gas cylinder

フロントページの続き (72)発明者 幸田 勇蔵 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡田 直人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 松山 深照 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (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) 特開 昭63−55982(JP,A) 特開 昭62−179164(JP,A) 特開 平3−4569(JP,A) 特開 平3−19374(JP,A) 特開 平4−188774(JP,A) 特開 平4−233282(JP,A) 米国特許4398054(US,A) Eechnical Digest of the Internation al PVSEC−5 A−IIp−2 p.529−532(1990) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04Continuation of front page (72) Inventor Yuzo Koda Canon Inc. 3- 30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Naoto Okada 3-30-2 Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Fukasho Matsuyama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-63-220582 (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 64-64 71181 (JP, A) JP-A-59-124772 (JP, A) JP-A-63-55982 (JP, A) JP-A-62-179164 (JP, A) JP-A-3-4569 (JP, A) JP-A-3-19374 (JP, A) JP-A-4-188774 (JP, A) JP-A-4-233282 (JP, A) U.S. Pat. No. 4,985,954 (US, A) Technical Digest of the Int ernation al PVSEC-5 A-IIp-2 p. 529-532 (1990) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 31/04

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコン系非単結晶半導体材料からな
る、p型層、i型層及びn型層を少なくとも積層して構
成される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
なる電子制御剤とアクセプターとなる電子制御剤が
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 photovoltaic device comprising at least a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer, which are made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, wherein the i-type layer has at least containing and carbon atoms, the band gap changes in the thickness direction of the i-type layer, and the valence control agent comprising the valence control agent and an acceptor which serves as a donor to the i-type layer is doped, the i A photovoltaic device, wherein the content of the valence electron controlling agent is larger in the vicinity of the interface between the i-type layer and the p-type layer and / or the n-type layer than in the i-type layer.
【請求項2】 前記i型層と前記p型層の界面または前
記n型層と前記i型層の界面の少なくとも一方に、バン
ドギャップの最大値となる領域を有し、該バンドギャッ
プの最大値の領域の厚は1nm以上30nm以下であ
ることを特徴とする請求項1に記載の光起電力素子。
2. A region having a maximum band gap at at least one of an interface between the i-type layer and the p-type layer or an interface between the n-type layer and the i-type layer; the photovoltaic element according to claim 1, wherein the layer thickness of region values is 1nm or more 30nm or less.
【請求項3】 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
電子制御剤は、周期律表第V族または、第VI族である
ことを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
Wherein the valence control agent serving as the donor is a periodic table Group III element, the acceptor become valence <br/> electronic control agent, the group V of the periodic table or, Group VI The photovoltaic device according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記価電子制御剤は、前記i型層内部で
層厚方向に変化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。
4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the valence electron controlling agent changes in a layer thickness direction inside the i-type layer.
【請求項5】 前記価電子制御剤は、前記炭素含有量の
多いところで多く、少ないところ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。
5. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the valence electron controlling agent is distributed more in places where the carbon content is high and less in places where the carbon content is low.
【請求項6】 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記載の光起
電力素子。
6. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the i-type layer contains oxygen atoms and / or nitrogen atoms.
【請求項7】 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6記載の光起電力素子。
7. A photovoltaic device according to claim 6, wherein the content of said oxygen atoms and / or nitrogen atoms are characterized by increases and decreases in response to the content of carbon atoms.
【請求項8】 前記i型層に含有される水素含有量は、
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記載の光起電力素子。
8. The hydrogen content of the i-type layer is as follows:
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device changes according to the content of silicon atoms.
【請求項9】 前記p型層またはn型層の少なくとも一
方は、周期律表第III族または第V族を主構成元素と
する層と、価電子制御剤を含みシリコン原子を主構成元
素とする層との積層構造をとることを特徴とする請求項
1記載の光起電力素子。
9. At least one of the p-type layer and the n-type layer includes a layer mainly composed of Group III or Group V of the periodic table, and a silicon atom containing a valence electron controlling agent and being mainly composed of silicon. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device has a laminated structure with a layer to be formed.
【請求項10】 前記周期律表第III族または第V族
を主構成元素とする層の層厚は、1nm以下であること
を特徴とする請求項9記載の光起電力素子。
10. The photovoltaic device according to claim 9, wherein the thickness of the layer mainly composed of Group III or Group V of the periodic table is 1 nm or less.
【請求項11】 前記バンドギャップの極小値の位置が
前記i型層の中央位置より前記p型層寄りに片寄って形
成されていることを特徴とする請求項1記載の光起電力
素子。
11. The photovoltaic device of claim 1, wherein the position of the minimum value of the band gap is formed offset to the p-type layer closer to the center position of the i-type layer.
【請求項12】 シリコン系非単結晶半導体材料からな
る、p型層、i型層及びn型層を少なくとも積層して構
成され、該i型層がシリコン原子と炭素原子を含有し、
バンドギャップが該i型層の層厚方向に変化する光起電
力素子の製造方法に於いて、該i型層は少なくともシリ
コン原子含有ガスと炭素原子含有ガス、ドナーとなる
電子制御剤を含有するガス、及びアクセプターとなる
電子制御剤を含有するガスとを含む原料ガスを用いて、
プラズマCVD法により形成し、且つ前記ドナーとなる
電子制御剤を含有するガス、及びアクセプターとなる
電子制御剤を含有するガスの供給量を、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
てその他の部分よりも多くすることを特徴とする光起電
力素子の製造方法。
12. A p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer, which are made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, are laminated at least, and the i-type layer contains silicon atoms and carbon atoms;
In a method of manufacturing a photovoltaic device in which a band gap changes in a thickness direction of the i-type layer, the i-type layer includes at least a silicon atom-containing gas, a carbon atom-containing gas, and a valence electron serving as a donor. Using a source gas containing a gas containing a control agent, and a gas containing a valence electron control agent to be an acceptor,
Formed by plasma CVD and used as the donor
Becomes a gas containing a valence electron control agent and an acceptor
A photovoltaic device characterized in that a supply amount of a gas containing a valence electron controlling agent is made larger in the vicinity of an interface between the i-type layer and the p-type layer and / or the n-type layer than in other portions. Device manufacturing method.
【請求項13】 前記i型層はマイクロ波プラズマCV
D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、前記原料ガスを100%分解するマイクロ波エネ
ルギーよりも低く、且つRFエネルギーを印加し、該R
Fエネルギーの大きさは、前記マイクロ波エネルギーよ
りも高いことを特徴とする請求項12記載の光起電力素
子の製造方法。
13. The i-type layer may be a microwave plasma CV.
The magnitude of the microwave energy to be applied, which is formed by the method D, is lower than the microwave energy for decomposing the raw material gas by 100%, and the RF energy is applied.
13. The method according to claim 12, wherein the magnitude of the F energy is higher than the microwave energy.
【請求項14】 前記価電子制御剤を含有するガスは、
前記バンドギャップの狭いところで多く、広いところで
少なく供給することを特徴とする請求項12記載の光起
電力素子の製造方法。
14. The gas containing a valence electron controlling agent,
13. The method for manufacturing a photovoltaic device according to claim 12, wherein the photovoltaic element is supplied more in a narrow band gap and less in a wide band gap.
【請求項15】 前記原料ガスに、酸素原子及び/また
は窒素原子を含むことを特徴とする請求項12記載の光
起電力素子の製造方法。
15. The method according to claim 12, wherein the source gas contains oxygen atoms and / or nitrogen atoms.
【請求項16】 前記シリコン含有ガスと前記炭素原子
含有ガスを堆積室から5m以下の距離のところで混合す
ることを特徴とする請求項12記載の光起電力素子の製
造方法。
16. The method according to claim 12, wherein the silicon-containing gas and the carbon atom-containing gas are mixed at a distance of 5 m or less from a deposition chamber.
【請求項17】 請求項1〜10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、外部負荷へ電力を供給する蓄電池と、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とを有することを特
徴とする発電システム。
17. The photovoltaic device according to claim 1, a storage battery for storing power supplied from the photovoltaic device and supplying power to an external load, and A power generation system comprising: a control system that monitors voltage and / or current of the electromotive element and controls power supplied from the photovoltaic element to the storage battery and / or the external load.
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