JP2915434B2 - 半導体層の形成方法と形成装置及びこの形成方法を用いる太陽電池の製造方法 - Google Patents
半導体層の形成方法と形成装置及びこの形成方法を用いる太陽電池の製造方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体層の形成方法と装置及び太陽電池の製
造方法に関し、特に有利な条件下で連続的に半導体層を
形成する方法と装置及び該方法を用いて高効率で信頼性
の高い太陽電池を低コストにて製造する方法に関する。
造方法に関し、特に有利な条件下で連続的に半導体層を
形成する方法と装置及び該方法を用いて高効率で信頼性
の高い太陽電池を低コストにて製造する方法に関する。
［従来の技術］ 太陽電池を用いた発電システムは、一旦設置すると、
メンテナンスが容易で且つ運転に要する費用が少なくて
すみ、排気ガス等の発生もなく、小規模なシステムから
大規模なシステムまで設計の自由度が大きい等の利点が
あり、特に遠隔地における独立電源としてその実用化が
待望されている。しかし、従来用いられているシリコン
やガリウムヒ素の単結晶半導体基板を用いた太陽電池
は、その製造コストが高く高額の初期投資を要するため
本格的に普及するに至っていなかった。
メンテナンスが容易で且つ運転に要する費用が少なくて
すみ、排気ガス等の発生もなく、小規模なシステムから
大規模なシステムまで設計の自由度が大きい等の利点が
あり、特に遠隔地における独立電源としてその実用化が
待望されている。しかし、従来用いられているシリコン
やガリウムヒ素の単結晶半導体基板を用いた太陽電池
は、その製造コストが高く高額の初期投資を要するため
本格的に普及するに至っていなかった。
ところで、太陽電池の製造においては、集積回路の製
造の場合と異なり、必ずしも単結晶基板を用いる必要は
ない。そこで、基板に要するコストを低減させるための
多結晶基板の製造法が各種検討されている。そのうち、
キャスティング法と呼ばれる方法では、半導体融液をる
つぼ内で直接固化させて多結晶半導体のインゴットを得
る。このインゴットから作られた多結晶半導体基板（た
とえば多結晶シリコン基板）によって、最高変換効率15
％程度を得ることができる。この値は単結晶基板の変換
効率18％（非集光型）に比べて遜色がなく、多結晶基板
が太陽電池に十分使用可能である。
造の場合と異なり、必ずしも単結晶基板を用いる必要は
ない。そこで、基板に要するコストを低減させるための
多結晶基板の製造法が各種検討されている。そのうち、
キャスティング法と呼ばれる方法では、半導体融液をる
つぼ内で直接固化させて多結晶半導体のインゴットを得
る。このインゴットから作られた多結晶半導体基板（た
とえば多結晶シリコン基板）によって、最高変換効率15
％程度を得ることができる。この値は単結晶基板の変換
効率18％（非集光型）に比べて遜色がなく、多結晶基板
が太陽電池に十分使用可能である。
しかし、上記キャスティング法では、得られたインゴ
ットをスライスして基板を作るため、その厚さを太陽光
スペクトルの主要部分を吸収するのに必要な値即ちシリ
コンで20〜100μｍ、ガリウムヒ素で１〜２μｍ、より
もはるかに厚い300〜500μｍ程度とせざるを得なかっ
た。また、切りしろによるロスも避けられず、更に表面
を研磨する必要がある等、単結晶基板を用いるのと同程
度のコスト上昇要因があり、大幅な低コスト化は期待で
きなかった。
ットをスライスして基板を作るため、その厚さを太陽光
スペクトルの主要部分を吸収するのに必要な値即ちシリ
コンで20〜100μｍ、ガリウムヒ素で１〜２μｍ、より
もはるかに厚い300〜500μｍ程度とせざるを得なかっ
た。また、切りしろによるロスも避けられず、更に表面
を研磨する必要がある等、単結晶基板を用いるのと同程
度のコスト上昇要因があり、大幅な低コスト化は期待で
きなかった。
この様な問題を解決するために、半導体の融液から直
接多結晶の半導体シートを得ようとする試み（シートテ
クノロジー）がなされている。以下、シートテクノロジ
ーの代表的手法につき、シリコンを例にとって説明す
る。
接多結晶の半導体シートを得ようとする試み（シートテ
クノロジー）がなされている。以下、シートテクノロジ
ーの代表的手法につき、シリコンを例にとって説明す
る。
第９図は、T.F.Ciszek:Mat.Res.Bull.7（1972）731に
記載されているEFG法の説明図である。
記載されているEFG法の説明図である。
ここで、溶融シリコン901は石英ルツボ902に入れら
れ、加熱手段903で加熱されている。溶融シリコン901は
狭い隙間をもったグラファイトダイ904の間を通って引
き上げられ、固液界面905において凝固し、シリコンリ
ボン結晶906となる。
れ、加熱手段903で加熱されている。溶融シリコン901は
狭い隙間をもったグラファイトダイ904の間を通って引
き上げられ、固液界面905において凝固し、シリコンリ
ボン結晶906となる。
第10図は、B.Kudo:J.Crystal Growth 50（1980）247
に記載されている横引き法の説明図である。
に記載されている横引き法の説明図である。
ここで、溶融シリコン1001は石英ルツボ1002内に入れ
られ、加熱手段1003で加熱されている。溶融シリコンの
表面は冷却手段1004により冷却され、徐々に凝固する。
この凝固した層を横に引き出すことによりシリコンリボ
ン結晶1005が得られる。
られ、加熱手段1003で加熱されている。溶融シリコンの
表面は冷却手段1004により冷却され、徐々に凝固する。
この凝固した層を横に引き出すことによりシリコンリボ
ン結晶1005が得られる。
第11図は、J.D.Heaps.R.B.Meciolek et at.:Proc.12t
h IEEE Photovoltaic Specialists Conf.（1976）147に
記載されているSOC法の説明図である。
h IEEE Photovoltaic Specialists Conf.（1976）147に
記載されているSOC法の説明図である。
この方法においては、溶融シリコン1101中に浸漬され
たセラミック維持部材1102がゆっくりと引き上げられ、
その表面に多結晶シリコン層1103が成長する。
たセラミック維持部材1102がゆっくりと引き上げられ、
その表面に多結晶シリコン層1103が成長する。
［発明が解決しようとする課題］ しかして、以上の様な従来のシートテクノロジーには
以下の様な問題点がある。
以下の様な問題点がある。
EFG法は古くから研究されている方法であるが、固液
界面が狭いため、半導体基板の成長速度は遅い場合もあ
る。また、グラファイトダイの間隔を狭くすると適当な
機械的・熱的条件の範囲が狭くなり、成長が不安定とな
り易いので、半導体基板を薄くするのは難しい。
界面が狭いため、半導体基板の成長速度は遅い場合もあ
る。また、グラファイトダイの間隔を狭くすると適当な
機械的・熱的条件の範囲が狭くなり、成長が不安定とな
り易いので、半導体基板を薄くするのは難しい。
横引き法では、固液界面が広いため高速の成長が可能
であるが、凝固した層が引き出されるるつぼのエッジ部
分から融液がオーバーフローしない条件では基板を薄く
することは難しい。
であるが、凝固した層が引き出されるるつぼのエッジ部
分から融液がオーバーフローしない条件では基板を薄く
することは難しい。
また、EFG法、横引き法のいずれにせよ、薄い半導体
基板は得られず、この様な半導体は可撓性に乏しく、一
定サイズ毎に切断する必要があり、しかも得られた半導
体基板は大きなサイズでは機械的強度が低いため、取扱
いにくく、連続生産プロセスには向いていないことがあ
った。
基板は得られず、この様な半導体は可撓性に乏しく、一
定サイズ毎に切断する必要があり、しかも得られた半導
体基板は大きなサイズでは機械的強度が低いため、取扱
いにくく、連続生産プロセスには向いていないことがあ
った。
SOC法では、半導体層が支持部材上に成長するので、
半導体層の厚さの調整は容易であり、支持部材に基づく
機械的強度があり、取扱いが容易であるが、特にシリコ
ン（融点1410℃）やガリウムヒ素（1240℃）の様に融点
の高い半導体では、この液中に浸漬される支持部材には
高い耐熱性が要求され、実用上十分な可撓性のある薄い
金属シート等の使用が難しかった。
半導体層の厚さの調整は容易であり、支持部材に基づく
機械的強度があり、取扱いが容易であるが、特にシリコ
ン（融点1410℃）やガリウムヒ素（1240℃）の様に融点
の高い半導体では、この液中に浸漬される支持部材には
高い耐熱性が要求され、実用上十分な可撓性のある薄い
金属シート等の使用が難しかった。
以上の様に、従来のシートテクノロジーでは、単結晶
基板やキャスティング法の多結晶基板に比べてスライス
や研磨のプロセスが不要である点で優れているが、下記
の問題点のうちのいくつかがある。
基板やキャスティング法の多結晶基板に比べてスライス
や研磨のプロセスが不要である点で優れているが、下記
の問題点のうちのいくつかがある。
（１）成長速度が十分に速くはない。
（２）厚さを光学的に必要十分な程度に薄くすることが
できない。
できない。
（３）十分な可撓性や十分な機械的強度を得にくいの
で、連続生産プロセスに適用しにくい。
で、連続生産プロセスに適用しにくい。
そこで、本発明は、以上の様な従来技術の問題点を解
決し、有利な条件下で連続的に半導体層を形成する方法
と装置及び該方法を用いて電力供給用として実用的な程
度の低コストにて良好な特性をもつ太陽電池を製造する
方法を提供することを目的とする。
決し、有利な条件下で連続的に半導体層を形成する方法
と装置及び該方法を用いて電力供給用として実用的な程
度の低コストにて良好な特性をもつ太陽電池を製造する
方法を提供することを目的とする。
本発明者は、従来のシートテクノロジーの問題点につ
いての考察から、目的とするシートテクノロジーの満た
すべき基本的条件として、 （１）成長速度を高めるためには、固液界面の広い横引
き法を基本とするのが好ましいこと、 （２）膜厚の制御、以後の生産プロセスにおける取扱い
を容易にするため、支持部材上に半導体層が堆積される
構成とするのが好ましいこと、 及び （３）使用可能な支持部材の選択の余地を広げるため、
なるべく低温において結晶成長を可能とするのが好まし
いこと。
いての考察から、目的とするシートテクノロジーの満た
すべき基本的条件として、 （１）成長速度を高めるためには、固液界面の広い横引
き法を基本とするのが好ましいこと、 （２）膜厚の制御、以後の生産プロセスにおける取扱い
を容易にするため、支持部材上に半導体層が堆積される
構成とするのが好ましいこと、 及び （３）使用可能な支持部材の選択の余地を広げるため、
なるべく低温において結晶成長を可能とするのが好まし
いこと。
が重要であるとの認識を得、該認識に基づき検討を重ね
て本発明を完成させた。
て本発明を完成させた。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとし
て、 半導体材料をIn、Sb、Zn、Sn、Gaの内より選択される
少なくとも１種の溶媒に溶解させて得られたほぼ飽和の
溶液を用意する工程と、該溶液を前記半導体材料の融点
以下の温度に維持する工程と、支持部材を予め前記溶液
の温度以上の温度に加熱する工程と、加熱された支持部
材を前記溶液に接触させる工程と、前記支持部材を溶液
に接触させた状態で前記溶液の温度以下の温度にするこ
とによって、前記支持部材の溶液に接触した面上に半導
体を成長させる工程と、を有する半導体層の形成方法、 が提供される。
て、 半導体材料をIn、Sb、Zn、Sn、Gaの内より選択される
少なくとも１種の溶媒に溶解させて得られたほぼ飽和の
溶液を用意する工程と、該溶液を前記半導体材料の融点
以下の温度に維持する工程と、支持部材を予め前記溶液
の温度以上の温度に加熱する工程と、加熱された支持部
材を前記溶液に接触させる工程と、前記支持部材を溶液
に接触させた状態で前記溶液の温度以下の温度にするこ
とによって、前記支持部材の溶液に接触した面上に半導
体を成長させる工程と、を有する半導体層の形成方法、 が提供される。
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するも
のとして、 導電性材料から成る支持部材上に上記方法を用いて活
性領域となる半導体層を形成し、更に前記半導体層上に
電極を形成することによって太陽電池を製造する方法、 が提供される。
のとして、 導電性材料から成る支持部材上に上記方法を用いて活
性領域となる半導体層を形成し、更に前記半導体層上に
電極を形成することによって太陽電池を製造する方法、 が提供される。
更に、本発明によれば、以上の如き目的を達成するも
のとして、 上記方法に用いられる装置であって、前記溶液を収容
するるつぼと、該るつぼに収容された溶液を加熱する第
１の加熱手段と、前記溶液に接触する前の支持部材を加
熱する第２の加熱手段と、前記支持部材を前記溶液に接
触する位置に搬送する搬送手段と、前記溶液に接触した
支持部材を冷却する冷却手段とを備えた半導体層の形成
装置、 が提供される。
のとして、 上記方法に用いられる装置であって、前記溶液を収容
するるつぼと、該るつぼに収容された溶液を加熱する第
１の加熱手段と、前記溶液に接触する前の支持部材を加
熱する第２の加熱手段と、前記支持部材を前記溶液に接
触する位置に搬送する搬送手段と、前記溶液に接触した
支持部材を冷却する冷却手段とを備えた半導体層の形成
装置、 が提供される。
［実施例］ 第１図は本発明方法の実施に使用される装置の基本的
構成の一例の示す概略図である。
構成の一例の示す概略図である。
第１図において、半導体の溶液101は石英るつぼ102に
入れられ、加熱手段103で加熱されている。可撓性のシ
ート状支持部材104は間隔Ｌで配置されたローラー105,1
06を経由して速度ｖで送られている。そして、該支持部
材104は上記ローラー105,106間において下面が半導体溶
液101の表面に接触させられている。該シート状支持部
材104は半導体溶液101に接触させられる前に予め予熱ヒ
ーター107にて半導体溶液101の温度以上に加熱され、接
触開始後に冷却手段108から吹き出される冷却用ガスで
上面から冷却される。これにより徐々に溶液の温度以下
の温度とされ、表面に半導体層109が成長した後に半導
体溶液101から離される。該半導体層109の厚さは、ロー
ラー105,106の間隔Ｌ、支持部材104の温度及び送り速度
ｖ等を適宜調整することにより所望の値に設定すること
ができる。
入れられ、加熱手段103で加熱されている。可撓性のシ
ート状支持部材104は間隔Ｌで配置されたローラー105,1
06を経由して速度ｖで送られている。そして、該支持部
材104は上記ローラー105,106間において下面が半導体溶
液101の表面に接触させられている。該シート状支持部
材104は半導体溶液101に接触させられる前に予め予熱ヒ
ーター107にて半導体溶液101の温度以上に加熱され、接
触開始後に冷却手段108から吹き出される冷却用ガスで
上面から冷却される。これにより徐々に溶液の温度以下
の温度とされ、表面に半導体層109が成長した後に半導
体溶液101から離される。該半導体層109の厚さは、ロー
ラー105,106の間隔Ｌ、支持部材104の温度及び送り速度
ｖ等を適宜調整することにより所望の値に設定すること
ができる。
ここで、前記間隔Ｌを狭くすると半導体層109を薄く
形成でき、逆に前記間隔Ｌを広くすると厚く形成でき
る。また、前記支持部材104の温度を上げると半導体層1
09を薄く形成でき、逆に前記温度を下げると厚く形成で
きる。加えて、送り速度ｖを速くすると半導体層109を
薄く形成でき、逆に前記送り速度ｖを遅くすると厚く形
成できる。半導体層の形成時に前記送り速度ｖを０とし
前記半導体層109を形成してもよい。
形成でき、逆に前記間隔Ｌを広くすると厚く形成でき
る。また、前記支持部材104の温度を上げると半導体層1
09を薄く形成でき、逆に前記温度を下げると厚く形成で
きる。加えて、送り速度ｖを速くすると半導体層109を
薄く形成でき、逆に前記送り速度ｖを遅くすると厚く形
成できる。半導体層の形成時に前記送り速度ｖを０とし
前記半導体層109を形成してもよい。
前記間隔Ｌは、好ましくは1.5cm〜20mであり、より好
ましくは3cm〜10mであり、最適には5cm〜5mである。該
間隔Ｌを1.5cmより小さくすると、ローラー径を小さく
する必要があり、シート状部材に曲げ応力が働いて膜は
がれを起こしやすくなるおそれがある。また、前記間隔
Ｌを20mよりも大きくすると、温度、溶液の流れの制御
が難しくなるため、各部において一様な膜を成長できな
くなり、膜厚方向ムラが生じやすくなるおそれがある。
ましくは3cm〜10mであり、最適には5cm〜5mである。該
間隔Ｌを1.5cmより小さくすると、ローラー径を小さく
する必要があり、シート状部材に曲げ応力が働いて膜は
がれを起こしやすくなるおそれがある。また、前記間隔
Ｌを20mよりも大きくすると、温度、溶液の流れの制御
が難しくなるため、各部において一様な膜を成長できな
くなり、膜厚方向ムラが生じやすくなるおそれがある。
前記送り速度ｖは、好ましくは0.5cm/分〜5m/分であ
り、より好ましくは2cm/分〜3m/分であり、最適には5cm
/分〜1.5m/分である。該送り速度ｖを0.5cm/分よりも遅
くすると、必要とされる温度制御及び溶液の組成制御を
高い精度で行わなければならなくなり、制御が複雑とな
るおそれがある。また、前記送り速度ｖを5m/分よりも
速くすると、溶液の流れに乱れが生じやすくなり、良質
の膜が得られないおそれがある。
り、より好ましくは2cm/分〜3m/分であり、最適には5cm
/分〜1.5m/分である。該送り速度ｖを0.5cm/分よりも遅
くすると、必要とされる温度制御及び溶液の組成制御を
高い精度で行わなければならなくなり、制御が複雑とな
るおそれがある。また、前記送り速度ｖを5m/分よりも
速くすると、溶液の流れに乱れが生じやすくなり、良質
の膜が得られないおそれがある。
前記冷却用ガスの温度は、好ましくは前記溶液の温度
より３〜50度低くし、より好ましくは前記溶液の温度よ
り５〜30度低くし、最適には前記溶液の温度より10〜20
度低くする。
より３〜50度低くし、より好ましくは前記溶液の温度よ
り５〜30度低くし、最適には前記溶液の温度より10〜20
度低くする。
かくして太陽光スペクトルの主要部分を吸収するのに
必要とされる厚さ以上且つシートが可撓性を失う厚さ以
下に設定することが容易にできる。
必要とされる厚さ以上且つシートが可撓性を失う厚さ以
下に設定することが容易にできる。
また、半導体溶液101は堆積すべき半導体材料、例え
ばSi,Ge,As,Ga,In,P等を適宜の溶媒に飽和状態あるいは
それに近い状態まで溶解することにより得られたもので
あり、半導体の融点よりも低い融点を有する。かくし
て、比較的低い温度の半導体溶液101にシート状支持部
材104を接触させ該支持部材の温度を溶液の温度よりも
低くすると、該溶液中の半導体材料が過飽和状態となっ
た時点でシート状支持部材104の下面に成長を始める。
半導体材料がSiの場合、溶媒として例えばGa,In,Sb,Sn
等を用いることによって、溶液101の温度を300〜1000℃
程度とSiの融点1410℃に比べて大幅に低くすることがで
きる。また、半導体材料がGaAsの場合、溶媒として例え
ばGa,Zn,Sn等を用いることによって、溶液101の温度を3
00〜900℃程度とGaAsの融点1240℃に比べて大幅に低下
することができる。従って、支持部材104として、ステ
ンレス（融点1420〜1470℃）、アルミニウム（融点660
℃）、銅（融点1083℃）、ニッケル（融点1455℃）等の
金属シートあるいはこれらの合板シートを用いることが
可能となる。
ばSi,Ge,As,Ga,In,P等を適宜の溶媒に飽和状態あるいは
それに近い状態まで溶解することにより得られたもので
あり、半導体の融点よりも低い融点を有する。かくし
て、比較的低い温度の半導体溶液101にシート状支持部
材104を接触させ該支持部材の温度を溶液の温度よりも
低くすると、該溶液中の半導体材料が過飽和状態となっ
た時点でシート状支持部材104の下面に成長を始める。
半導体材料がSiの場合、溶媒として例えばGa,In,Sb,Sn
等を用いることによって、溶液101の温度を300〜1000℃
程度とSiの融点1410℃に比べて大幅に低くすることがで
きる。また、半導体材料がGaAsの場合、溶媒として例え
ばGa,Zn,Sn等を用いることによって、溶液101の温度を3
00〜900℃程度とGaAsの融点1240℃に比べて大幅に低下
することができる。従って、支持部材104として、ステ
ンレス（融点1420〜1470℃）、アルミニウム（融点660
℃）、銅（融点1083℃）、ニッケル（融点1455℃）等の
金属シートあるいはこれらの合板シートを用いることが
可能となる。
以下、図面を参照しながら本発明方法の具体的実施例
を説明する。
を説明する。
実施例−１ 第１図の装置において、石英るつぼ102内にスズ（S
n）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を895℃ま
で上昇させた。この状態でローラー105と106の間隔Ｌを
50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされた幅50
mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cmのスピ
ードで送った。また、予熱ヒーター107にてステンレス
シート104の表面温度が900℃となる様に加熱した。更
に、ステンレスシート104のローラー105と106との間の
部分をSn融液101に接触させた。この際、冷却手段108に
は冷却ガスは流さなかった。
n）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を895℃ま
で上昇させた。この状態でローラー105と106の間隔Ｌを
50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされた幅50
mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cmのスピ
ードで送った。また、予熱ヒーター107にてステンレス
シート104の表面温度が900℃となる様に加熱した。更
に、ステンレスシート104のローラー105と106との間の
部分をSn融液101に接触させた。この際、冷却手段108に
は冷却ガスは流さなかった。
この状態ではSn融液101と接触した後もステンレスシ
ート104の下面には何も付着しなかった。
ート104の下面には何も付着しなかった。
次いで、Sn融液101中にシリコン（Si）の粉末を撹拌
しながら少量づつ加えた。SiがSn溶融液中で飽和してス
テンレスシート104の下面に若干の灰色のSi層の成長が
認められ始めたこところで、Si粉末の添加を止め、溶液
の温度を900℃に上げたところ、ステンレスシート104の
表面には何も付着しなくなった。
しながら少量づつ加えた。SiがSn溶融液中で飽和してス
テンレスシート104の下面に若干の灰色のSi層の成長が
認められ始めたこところで、Si粉末の添加を止め、溶液
の温度を900℃に上げたところ、ステンレスシート104の
表面には何も付着しなくなった。
次いで、冷却手段108にアルゴン（Ar）を冷却ガスと
して500sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にSi層の成長が再び見られる様になった。
して500sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にSi層の成長が再び見られる様になった。
この状態で作製したSi層の膜厚を渦電流法で評価した
ところ、約50μｍの厚さであることが判明した。
ところ、約50μｍの厚さであることが判明した。
次いで、このSi層の平均的な粒径を走査型電子顕微鏡
（SEM）像の観察により評価したところ、約15〜16μｍ
程度であった。また、SEM像からはSi層表面には顕著な
凹凸が認められ渦電流法で求めた膜厚は平均的な値であ
ることが分った。更に、このSi層中に混入しているSnの
濃度を評価したところ、約２×1017cm-3であることが分
った。但し、SnはSi中に取り込まれても浅い不純物レベ
ルや深い再結合中心とはならないので、Snの混入により
Siの電気的特性に大きな影響はないと考えられる。
（SEM）像の観察により評価したところ、約15〜16μｍ
程度であった。また、SEM像からはSi層表面には顕著な
凹凸が認められ渦電流法で求めた膜厚は平均的な値であ
ることが分った。更に、このSi層中に混入しているSnの
濃度を評価したところ、約２×1017cm-3であることが分
った。但し、SnはSi中に取り込まれても浅い不純物レベ
ルや深い再結合中心とはならないので、Snの混入により
Siの電気的特性に大きな影響はないと考えられる。
次いで、ローラー105と106との間隔Ｌを2mとし、ステ
ンレスシート104の送り速度ｖを毎分10cm,20cm,40cm,80
cmと変えて実験を行なった。その結果を以下の第１表に
示す。
ンレスシート104の送り速度ｖを毎分10cm,20cm,40cm,80
cmと変えて実験を行なった。その結果を以下の第１表に
示す。
以上の結果から、シートの送り速度ｖを速くしてもロ
ーラー間隔Ｌを長くとることにより特性の同等なSi層が
得られることが分り、本発明方法により良質の半導体層
を高速で製造できることが分った。
ーラー間隔Ｌを長くとることにより特性の同等なSi層が
得られることが分り、本発明方法により良質の半導体層
を高速で製造できることが分った。
実施例−２ 第１図の装置において、石英るつぼ102内にインジウ
ム（In）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を83
5℃まで上昇させた。この状態でローラー105と106の間
隔Ｌを50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされ
た幅50mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cm
のスピードで送った。また、予熱ヒーター107にてステ
ンレスシート104の表面温度が840℃となる様に加熱し
た。更に、ステンレスシート104のローラー105と106と
の間の部分をIn融液101に接触させた。この際、冷却手
段108には冷却ガスは流さなかった。
ム（In）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を83
5℃まで上昇させた。この状態でローラー105と106の間
隔Ｌを50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされ
た幅50mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cm
のスピードで送った。また、予熱ヒーター107にてステ
ンレスシート104の表面温度が840℃となる様に加熱し
た。更に、ステンレスシート104のローラー105と106と
の間の部分をIn融液101に接触させた。この際、冷却手
段108には冷却ガスは流さなかった。
この状態ではIn融液101と接触した後もステンレスシ
ート104の下面には何も付着しなかった。
ート104の下面には何も付着しなかった。
次いで、In融液101中にシリコン（Si）の粉末を撹拌
しながら少量づつ加えた。ステンレス104の下面に若干
の灰色のSi層の成長が認められ始めたこところで、Si粉
末の添加を止め、溶液の温度を840℃に上げたところ、
ステンレスシート104の表面には何も付着しなくなっ
た。
しながら少量づつ加えた。ステンレス104の下面に若干
の灰色のSi層の成長が認められ始めたこところで、Si粉
末の添加を止め、溶液の温度を840℃に上げたところ、
ステンレスシート104の表面には何も付着しなくなっ
た。
次いで、冷却手段108にアルゴン（Ar）を冷却ガスと
して500sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にSi層の成長が再び見られる様になった。
して500sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にSi層の成長が再び見られる様になった。
この状態で作製したSi層の膜厚を渦電流法で評価した
ところ、約50μｍの厚さであることが判明した。
ところ、約50μｍの厚さであることが判明した。
次いで、このSi層の平均的な粒径を走査型電子顕微鏡
（SEM）像の観察により評価したところ、約14〜15μｍ
程度であった。また、SEM像からはSi層表面には顕著な
凹凸が認められ渦電流法で求めた膜厚は平均的な値であ
ることが分った。更に、このSi層中に混入しているInの
濃度を評価したところ、約２×1016cm-3であることが分
った。該InはSi中に取り込まれてアクセプターとして作
用するので、このSi型はｐ型になると考えられる。
（SEM）像の観察により評価したところ、約14〜15μｍ
程度であった。また、SEM像からはSi層表面には顕著な
凹凸が認められ渦電流法で求めた膜厚は平均的な値であ
ることが分った。更に、このSi層中に混入しているInの
濃度を評価したところ、約２×1016cm-3であることが分
った。該InはSi中に取り込まれてアクセプターとして作
用するので、このSi型はｐ型になると考えられる。
実施例−３ 第１図の装置において、石英るつぼ102内にアンチモ
ン（Sb）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を71
5℃まで上昇させた。この状態でローラー105と106の間
隔Ｌを50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされ
た幅50mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cm
のスピードで送った。また、予熱ヒーター107にてステ
ンレスシート104の表面温度が720℃となる様に加熱し
た。更に、ステンレスシート104のローラー105と106と
の間の部分をSb融液101に接触させた。この際、冷却手
段108には冷却ガスは流さなかった。
ン（Sb）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を71
5℃まで上昇させた。この状態でローラー105と106の間
隔Ｌを50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされ
た幅50mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cm
のスピードで送った。また、予熱ヒーター107にてステ
ンレスシート104の表面温度が720℃となる様に加熱し
た。更に、ステンレスシート104のローラー105と106と
の間の部分をSb融液101に接触させた。この際、冷却手
段108には冷却ガスは流さなかった。
この状態ではSb融液101と接触した後もステンレスシ
ート104の下面には何も付着しなかった。
ート104の下面には何も付着しなかった。
次いで、Sb融液101中にシリコン（Si）の粉末を撹拌
しながら少量づつ加えた。ステンレス104の下面に若干
の灰色のSi層の成長が認められ始めたこところで、Si粉
末の添加を止め、溶液の温度を720℃に上げたところ、
ステンレスシート104の表面には何も付着しなくなっ
た。
しながら少量づつ加えた。ステンレス104の下面に若干
の灰色のSi層の成長が認められ始めたこところで、Si粉
末の添加を止め、溶液の温度を720℃に上げたところ、
ステンレスシート104の表面には何も付着しなくなっ
た。
次いで、冷却手段108にアルゴン（Ar）を冷却ガスと
して500sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にSi層の成長が再び見られる様になった。
して500sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にSi層の成長が再び見られる様になった。
この状態で作製したSi層の膜厚を渦電流法で評価した
ところ、約50μｍの厚さであることが判明した。
ところ、約50μｍの厚さであることが判明した。
次いで、このSi層の平均的な粒径を走査型電子顕微鏡
（SEM）像の観察により評価したところ、約11〜12μｍ
程度であった。また、SEM像からはSi層表面には顕著な
凹凸が認められ渦電流法で求めた膜厚は平均的な値であ
ることが分った。更に、このSi層中に混入しているSbの
濃度を評価したところ、約1020cm-3であることが分っ
た。該SbはSi中に取り込まれてドナーとして作用するの
で、このｎ型のSi層が形成できた。
（SEM）像の観察により評価したところ、約11〜12μｍ
程度であった。また、SEM像からはSi層表面には顕著な
凹凸が認められ渦電流法で求めた膜厚は平均的な値であ
ることが分った。更に、このSi層中に混入しているSbの
濃度を評価したところ、約1020cm-3であることが分っ
た。該SbはSi中に取り込まれてドナーとして作用するの
で、このｎ型のSi層が形成できた。
実施例−４ 第２図に示される様に、上記第１図に示される装置を
２台（201,202）用い、これらをステンレスシートが順
次経由する様に配置した。ここで、装置201では上記実
施例２と同様にInを溶媒とするSi溶液を用いたローラー
間隔L1を50cmとし冷却用Arガスの流量を500sccmとし、
また装置202では上記実施例３と同様のSbを溶媒とするS
i溶液を用いローラー間隔L2を5cmとし冷却用Arガスの流
量を50sccmとした。
２台（201,202）用い、これらをステンレスシートが順
次経由する様に配置した。ここで、装置201では上記実
施例２と同様にInを溶媒とするSi溶液を用いたローラー
間隔L1を50cmとし冷却用Arガスの流量を500sccmとし、
また装置202では上記実施例３と同様のSbを溶媒とするS
i溶液を用いローラー間隔L2を5cmとし冷却用Arガスの流
量を50sccmとした。
以上の様な設定のもとで、幅50mm、厚さ0.1mmのステ
ンレスシートを毎分10cmのスピードで送ったところ、第
３図に示される様に、装置201ではステンレスシート301
の片面上に不純物としてInを含むｐ型のSi層302が形成
され、装置202では該ｐ型Si層上に不純物としてSbを含
むｎ型のSi層303が形成された。
ンレスシートを毎分10cmのスピードで送ったところ、第
３図に示される様に、装置201ではステンレスシート301
の片面上に不純物としてInを含むｐ型のSi層302が形成
され、装置202では該ｐ型Si層上に不純物としてSbを含
むｎ型のSi層303が形成された。
膜厚方向にスパッタリングしながら測定したSIMS分析
の結果によれば、層302の厚さは約50μｍであり、層303
の厚さは約６μｍであった。
の結果によれば、層302の厚さは約50μｍであり、層303
の厚さは約６μｍであった。
以上の様にして得られた半導体層を有するシート状物
を長さ5cmごとに切断して、グリッド状に穴のあいたパ
ターンのマスクを重ねた上で真空蒸着装置内にセット
し、10-6Torrまで排気した後、電子ビーム蒸着法により
上記層303上に銀（Ag）を約0.5μｍの厚さに堆積させ、
第３図に示される様な集電電極304を形成した。
を長さ5cmごとに切断して、グリッド状に穴のあいたパ
ターンのマスクを重ねた上で真空蒸着装置内にセット
し、10-6Torrまで排気した後、電子ビーム蒸着法により
上記層303上に銀（Ag）を約0.5μｍの厚さに堆積させ、
第３図に示される様な集電電極304を形成した。
以上の様にして得られた太陽電池をAM−1.5ソーラー
シュミレーターにて評価したところ、開放電圧0.48V、
短絡電流22mA/cm2、FF（曲線因子）0.67、光電変換効率
7.1％の特性を示し、太陽電池として良好な特性が得ら
れた。
シュミレーターにて評価したところ、開放電圧0.48V、
短絡電流22mA/cm2、FF（曲線因子）0.67、光電変換効率
7.1％の特性を示し、太陽電池として良好な特性が得ら
れた。
実施例−５ 第４図に示される様に、上記第１図に示される装置
（401）を用い、上記実施例２と同一の条件でステンレ
スシート上に不純物としてInを含むSi層を形成し、該シ
ートを直ちにコーター402にかけてSi層上にアセトンを
溶媒とするリンガラス（P2O5）の飽和溶液を塗布し、乾
燥用ヒーター403により120℃に加熱してアセトンを蒸発
させ、更に長さ3cmの電気炉404にて1200℃に加熱し、Ｐ
をSi層中に熱拡散させた。
（401）を用い、上記実施例２と同一の条件でステンレ
スシート上に不純物としてInを含むSi層を形成し、該シ
ートを直ちにコーター402にかけてSi層上にアセトンを
溶媒とするリンガラス（P2O5）の飽和溶液を塗布し、乾
燥用ヒーター403により120℃に加熱してアセトンを蒸発
させ、更に長さ3cmの電気炉404にて1200℃に加熱し、Ｐ
をSi層中に熱拡散させた。
SIMS分析の結果によれば、厚さ約50μｍのSi層中にＰ
が深さ約５μｍにわたって拡散していることが分った。
が深さ約５μｍにわたって拡散していることが分った。
次に、Si層上に、上記実施例４と同様にして集電電極
を形成した。
を形成した。
以上の様にして得られた太陽電池をAM−1.5ソーラー
シュミレーターにて評価したところ、開放電圧0.51V、
短絡電流20mA/cm2、FF（曲線因子）0.70、光電変換効率
7.1％の特性を示し、太陽電池として良好な特性が得ら
れた。
シュミレーターにて評価したところ、開放電圧0.51V、
短絡電流20mA/cm2、FF（曲線因子）0.70、光電変換効率
7.1％の特性を示し、太陽電池として良好な特性が得ら
れた。
実施例−６ 第１図の装置において、石英るつぼ102内に亜鉛（Z
n）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を715℃ま
で上昇させた。この状態でローラー105と106の間隔Ｌを
50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされた幅50
mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cmのスピ
ードで送った。また、予熱ヒーター107にてステンレス
シート104の表面温度が720℃となる様に加熱した。更
に、ステンレスシート104のローラー105と106との間の
部分をZn融液101に接触させた。この際、冷却手段108に
は冷却ガスは流さなかった。
n）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を715℃ま
で上昇させた。この状態でローラー105と106の間隔Ｌを
50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされた幅50
mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cmのスピ
ードで送った。また、予熱ヒーター107にてステンレス
シート104の表面温度が720℃となる様に加熱した。更
に、ステンレスシート104のローラー105と106との間の
部分をZn融液101に接触させた。この際、冷却手段108に
は冷却ガスは流さなかった。
この状態ではZn融液101と接触した後もステンレスシ
ート104の下面には何も付着しなかった。
ート104の下面には何も付着しなかった。
次いで、Zn融液101中にガリウムヒ素（GaAs）の粉末
を撹拌しながら少量づつ加えた。ステンレスシート104
の下面に若干のGaAs層の成長が認められ始めたところ
で、GaAs粉末の添加を止め、溶液の温度を720℃に上げ
たところ、ステンレスシート104の表面には何も付着し
なくなった。
を撹拌しながら少量づつ加えた。ステンレスシート104
の下面に若干のGaAs層の成長が認められ始めたところ
で、GaAs粉末の添加を止め、溶液の温度を720℃に上げ
たところ、ステンレスシート104の表面には何も付着し
なくなった。
次いで、冷却手段108にアルゴン（Ar）を冷却ガスと
して100sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にGaAs層の成長が再び見られる様になった。
して100sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にGaAs層の成長が再び見られる様になった。
この状態で作製したGaAs層の膜厚を渦電流法で評価し
たところ、約10μｍの厚さであることが判明した。
たところ、約10μｍの厚さであることが判明した。
次いで、このGaAs層の平均的な粒径を走査型電子顕微
鏡（SEM）像の観察により評価したところ、約６〜７μ
ｍ程度であった。更に、このGaAs層中に混入しているZn
の濃度を評価したところ、約1017cm-3であることが分っ
た。該ZnはGaAs中に取り込まれてアクセプターとして作
用するので、このGaAs層はｐ型になると考えられる。
鏡（SEM）像の観察により評価したところ、約６〜７μ
ｍ程度であった。更に、このGaAs層中に混入しているZn
の濃度を評価したところ、約1017cm-3であることが分っ
た。該ZnはGaAs中に取り込まれてアクセプターとして作
用するので、このGaAs層はｐ型になると考えられる。
実施例−７ 第１図の装置において、石英るつぼ102内にスズ（S
n）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を835℃ま
で上昇させた。この状態でローラー105と106の間隔Ｌを
50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされた幅50
mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cmのスピ
ードで送った。また、予熱ヒーター107にてステンレス
シート104の表面温度が840℃となる様に加熱した。更
に、ステンレスシート104のローラー105と106との間の
部分をSn融液101に接触させた。この際、冷却手段108に
は冷却ガスは流さなかった。
n）のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を835℃ま
で上昇させた。この状態でローラー105と106の間隔Ｌを
50cmに維持し、これらローラー間にかけわたされた幅50
mm、厚さ0.1mmのステンレスシート104を毎分10cmのスピ
ードで送った。また、予熱ヒーター107にてステンレス
シート104の表面温度が840℃となる様に加熱した。更
に、ステンレスシート104のローラー105と106との間の
部分をSn融液101に接触させた。この際、冷却手段108に
は冷却ガスは流さなかった。
この状態ではSn融液101と接触した後もステンレスシ
ート104の下面には何も付着しなかった。
ート104の下面には何も付着しなかった。
次いで、Sn融液101中にガリウムヒ素（GaAs）の粉末
を撹拌しながら少量づつ加えた。ステンレスシート104
の下面に若干のGaAs層の成長が認められ始めたところ
で、GaAs粉末の添加を止め、溶液の温度を840℃に上げ
たところ、ステンレスシート104の表面には何も付着し
なくなった。
を撹拌しながら少量づつ加えた。ステンレスシート104
の下面に若干のGaAs層の成長が認められ始めたところ
で、GaAs粉末の添加を止め、溶液の温度を840℃に上げ
たところ、ステンレスシート104の表面には何も付着し
なくなった。
次いで、冷却手段108にアルゴン（Ar）を冷却ガスと
して100sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にGaAs層の成長が再び見られる様になった。
して100sccm流しはじめたところ、ステンレスシートの
表面にGaAs層の成長が再び見られる様になった。
この状態で作製したGaAs層の膜厚を渦電流法で評価し
たところ、約10μｍの厚さであることが判明した。
たところ、約10μｍの厚さであることが判明した。
次いで、このGaAs層の平均的な粒径を走査型電子顕微
鏡（SEM）像の観察により評価したところ、約４〜５μ
ｍ程度であった。更に、このGaAs層中に混入しているSn
の濃度を評価したところ、約1018cm-3であることが分っ
た。該SnはGaAs中に取り込まれてドナーとして作用する
ので、このGaAs層はｎ型になると考えられる。
鏡（SEM）像の観察により評価したところ、約４〜５μ
ｍ程度であった。更に、このGaAs層中に混入しているSn
の濃度を評価したところ、約1018cm-3であることが分っ
た。該SnはGaAs中に取り込まれてドナーとして作用する
ので、このGaAs層はｎ型になると考えられる。
実施例−８ 第２図に示される様に、上記第１図に示される装置を
２台（201,202）用い、これらをステンレスシートが順
次経由する様に配置した。ここで、装置201では上記実
施例６と同様のZnを溶媒とするGaAs溶液を用いたローラ
ー間隔L1を50cmとし冷却用Arガスの流量を100sccmと
し、また装置202では上記実施例７と同様のSnを溶媒と
するGaAs溶液を用いローラー間隔L2を5cmとし冷却用Ar
ガスの流量を10sccmとした。
２台（201,202）用い、これらをステンレスシートが順
次経由する様に配置した。ここで、装置201では上記実
施例６と同様のZnを溶媒とするGaAs溶液を用いたローラ
ー間隔L1を50cmとし冷却用Arガスの流量を100sccmと
し、また装置202では上記実施例７と同様のSnを溶媒と
するGaAs溶液を用いローラー間隔L2を5cmとし冷却用Ar
ガスの流量を10sccmとした。
以上の様な設定のもとで、幅50mm、厚さ0.1mmのステ
ンレスシートを毎分10cmのスピードで送ったところ、第
３図に示される様に、装置201ではステンレスシート301
の片面上に不純物としてZnを含むｐ型のGaAs層302が形
成され、装置202では該ｐ型GaAs層上に不純物としてSn
を含むｎ型のGaAs層303が形成された。
ンレスシートを毎分10cmのスピードで送ったところ、第
３図に示される様に、装置201ではステンレスシート301
の片面上に不純物としてZnを含むｐ型のGaAs層302が形
成され、装置202では該ｐ型GaAs層上に不純物としてSn
を含むｎ型のGaAs層303が形成された。
膜厚方向にスパッタリングしながら測定したSIMS分析
の結果によれば、層302の厚さは約10μｍであり、層303
の厚さは約１μｍであった。
の結果によれば、層302の厚さは約10μｍであり、層303
の厚さは約１μｍであった。
以上の様にして得られた半導体層を有するシート状物
を長さ5cmごとに切断して、グリッド状に穴のあいたパ
ターンのマスクを重ねた上で真空蒸着装置内にセット
し、10-6Torrまで排気した後、電子ビーム蒸着法により
上記層303上に銀（Ag）を約0.5μｍの厚さに堆積させ、
第３図に示される様な集電電極304を形成した。
を長さ5cmごとに切断して、グリッド状に穴のあいたパ
ターンのマスクを重ねた上で真空蒸着装置内にセット
し、10-6Torrまで排気した後、電子ビーム蒸着法により
上記層303上に銀（Ag）を約0.5μｍの厚さに堆積させ、
第３図に示される様な集電電極304を形成した。
以上の様にして得られた太陽電池をAM−1.5ソーラー
シュミレーターにて評価したところ、開放電圧0.60V、
短絡電流28mA/cm2、FF（曲線因子）0.62、光電変換効率
10.4％の特性を示し、太陽電池として良好な特性が得ら
れた。
シュミレーターにて評価したところ、開放電圧0.60V、
短絡電流28mA/cm2、FF（曲線因子）0.62、光電変換効率
10.4％の特性を示し、太陽電池として良好な特性が得ら
れた。
実施例−９ 第５図に示される様に、上記第２図に示される装置
（501）を用い、上記実施例４と同一の条件でステンレ
スシート上に半導体層を形成した。即ち、第６図に示さ
れる様に、ステンレスシート601上に不純物としてInを
含むSi層602を堆積させ、該Si層上に不純物としてSbを
含むSi層603を堆積させた。該シートを直ちに予備排気
室503、成膜室505,511,517、予備排気室523を経由して
送った。
（501）を用い、上記実施例４と同一の条件でステンレ
スシート上に半導体層を形成した。即ち、第６図に示さ
れる様に、ステンレスシート601上に不純物としてInを
含むSi層602を堆積させ、該Si層上に不純物としてSbを
含むSi層603を堆積させた。該シートを直ちに予備排気
室503、成膜室505,511,517、予備排気室523を経由して
送った。
ここで、これら予備排気室及び成膜室はそれぞれ真空
ポンプ504,506,512,518,524で排気される。予備排気室5
03,523はそれぞれ大気が成膜室505,517内へと入り込む
のを防止している。成膜室505,511,517内にそれぞれ原
料ガス供給源507,513,519から原料ガスが供給される。
これら成膜室内にはそれぞれヒーター510,516,522が設
けられており、シートを加熱する様になっている。ま
た、これら成膜室内にはそれぞれカソード509,515,521
が設けられており、これらカソードにはそれぞれ13.56M
Hzの高周波電源508,514,520により高周波電圧が印加さ
れる。
ポンプ504,506,512,518,524で排気される。予備排気室5
03,523はそれぞれ大気が成膜室505,517内へと入り込む
のを防止している。成膜室505,511,517内にそれぞれ原
料ガス供給源507,513,519から原料ガスが供給される。
これら成膜室内にはそれぞれヒーター510,516,522が設
けられており、シートを加熱する様になっている。ま
た、これら成膜室内にはそれぞれカソード509,515,521
が設けられており、これらカソードにはそれぞれ13.56M
Hzの高周波電源508,514,520により高周波電圧が印加さ
れる。
第１の成膜室505内には原料ガス供給源507からモノシ
ランガス（SiH4）、ジボランガス（B2H6）及び水素ガス
（H2）を流量比1:0.5:5で50sccm供給し、該成膜室内の
圧力を0.2Torrに保ちシート温度を300℃に保って、グロ
ー放電を発生させた。これにより、第６図に示される様
に、層603上にｐ型のアモルファスシリコン（ａ−Si）
層604が堆積した。
ランガス（SiH4）、ジボランガス（B2H6）及び水素ガス
（H2）を流量比1:0.5:5で50sccm供給し、該成膜室内の
圧力を0.2Torrに保ちシート温度を300℃に保って、グロ
ー放電を発生させた。これにより、第６図に示される様
に、層603上にｐ型のアモルファスシリコン（ａ−Si）
層604が堆積した。
第２の成膜室511内には原料ガス供給源513からSiH4を
50sccm供給し、該成膜室内の圧力を0.2Torrに保ちシー
ト温度を250℃に保って、グロー放電を発生させた。こ
れにより、第６図に示される様に、層604上にｉ型のａ
−Si層605が堆積した。
50sccm供給し、該成膜室内の圧力を0.2Torrに保ちシー
ト温度を250℃に保って、グロー放電を発生させた。こ
れにより、第６図に示される様に、層604上にｉ型のａ
−Si層605が堆積した。
第３の成膜室517内には原料ガス供給源519からSiH4、
フォスフィンガス（PH3）及びH2を流量比1:0.5:10で50s
ccm供給し、該成膜室内の圧力を0.2Torrに保ちシート温
度を200℃に保って、グロー放電を発生させた。これに
より、第６図に示される様に、層605上にｎ型のａ−Si
層606が堆積した。
フォスフィンガス（PH3）及びH2を流量比1:0.5:10で50s
ccm供給し、該成膜室内の圧力を0.2Torrに保ちシート温
度を200℃に保って、グロー放電を発生させた。これに
より、第６図に示される様に、層605上にｎ型のａ−Si
層606が堆積した。
予備排気室523を出た半導体層を有するシート状物を
長さ5cmごとに切断して、真空蒸着装置内にセットし、I
n:Sn＝1:1の合金ペレットを蒸発源として用い且つ酸素
を供給しながら３×10-4Torrで反応性蒸着を行ない、第
６図に示される様に、層606上に700Å厚のITO（In2O3＋
SnO2）透明電極607を堆積させた。
長さ5cmごとに切断して、真空蒸着装置内にセットし、I
n:Sn＝1:1の合金ペレットを蒸発源として用い且つ酸素
を供給しながら３×10-4Torrで反応性蒸着を行ない、第
６図に示される様に、層606上に700Å厚のITO（In2O3＋
SnO2）透明電極607を堆積させた。
該透明電極上に、上記実施例４と同様にして第６図に
示される様なグリッド電極608を形成した。
示される様なグリッド電極608を形成した。
SIMS分析の結果によれば、上記ｐ型ａ−Si層604、ｉ
型ａ−Si層605及びｎ型ａ−Si層606の厚さはそれぞれ20
0Å,3000Å,100Åであることが分った。
型ａ−Si層605及びｎ型ａ−Si層606の厚さはそれぞれ20
0Å,3000Å,100Åであることが分った。
以上の様にして得られた太陽電池をAM−1.5ソーラー
シュミレーターにて評価したところ、開放電圧1.38V、
短絡電流12mA/cm2、FF（曲線因子）0.70、光電変換効率
11.6％の特性を示し、電力用太陽電池として実用的良好
な特性が得られた。
シュミレーターにて評価したところ、開放電圧1.38V、
短絡電流12mA/cm2、FF（曲線因子）0.70、光電変換効率
11.6％の特性を示し、電力用太陽電池として実用的良好
な特性が得られた。
実施例−10 第７図は本発明方法の実施に使用される装置の構成の
一例を示す概略図である。
一例を示す概略図である。
図において、701は内側に石英ガラスをコートした溶
融槽であり、外側からヒーター702で加熱する様になっ
ている。該溶融槽内にSiが殆ど飽和濃度までIn中に溶解
した溶液703が収容されている。この溶液は羽根車704に
て循環様の流路705を通って流れ、ゆっくりと溶融槽内
を流れている。溶液703の温度は熱電対706により測定さ
れ、840℃に維持されている。
融槽であり、外側からヒーター702で加熱する様になっ
ている。該溶融槽内にSiが殆ど飽和濃度までIn中に溶解
した溶液703が収容されている。この溶液は羽根車704に
て循環様の流路705を通って流れ、ゆっくりと溶融槽内
を流れている。溶液703の温度は熱電対706により測定さ
れ、840℃に維持されている。
表面にNiメッキを施した幅30cmで厚さ0.1mmのステン
レスシート707が間隔5mで配置されたローラー708,709に
よって張られて、下面が溶液703に接触している。ここ
で、２つのローラー間にはステンレスシート707の両側
に該シートの上面側に溶液が回り込むのを防止するため
の１対のバー710,711が配置されている。該バーの表面
には石英ガラスがコートされている。該バーの両端はい
ずれもローラー708,709の外周面に設けられた周方向の
溝712,713内に収容されており、溶液の回り込みを防止
している。ステンレスシート707は毎分1mの速さでロー
ラー708の側からローラー709の側へと送られており、ま
た該シートは予め予熱ヒーター714により840℃に予熱さ
れた後に溶液703に接触せしめられる様になっている。
レスシート707が間隔5mで配置されたローラー708,709に
よって張られて、下面が溶液703に接触している。ここ
で、２つのローラー間にはステンレスシート707の両側
に該シートの上面側に溶液が回り込むのを防止するため
の１対のバー710,711が配置されている。該バーの表面
には石英ガラスがコートされている。該バーの両端はい
ずれもローラー708,709の外周面に設けられた周方向の
溝712,713内に収容されており、溶液の回り込みを防止
している。ステンレスシート707は毎分1mの速さでロー
ラー708の側からローラー709の側へと送られており、ま
た該シートは予め予熱ヒーター714により840℃に予熱さ
れた後に溶液703に接触せしめられる様になっている。
溶液703と接触中のステンレスシート707は上面側から
冷却手段715により冷却される。該冷却手段は不図示の
窒素ガス源から流量調整器716による流量調整を受けて2
SLMの流量で供給された窒素ガスをシートに対し吹き付
けるものである。該冷却手段の下部にはガス吹き付けの
ための多数の孔が設けられているが、ステンレスシート
の進行方向に沿って該孔の密度が次第に大きくなってお
り、従ってシート707は進行するに従い徐々に温度が低
下せしめられる。尚、720は窒素ガス加熱のためのヒー
タであり、該ヒータの発熱を制御することにより窒素ガ
スの温度を調節することができる。
冷却手段715により冷却される。該冷却手段は不図示の
窒素ガス源から流量調整器716による流量調整を受けて2
SLMの流量で供給された窒素ガスをシートに対し吹き付
けるものである。該冷却手段の下部にはガス吹き付けの
ための多数の孔が設けられているが、ステンレスシート
の進行方向に沿って該孔の密度が次第に大きくなってお
り、従ってシート707は進行するに従い徐々に温度が低
下せしめられる。尚、720は窒素ガス加熱のためのヒー
タであり、該ヒータの発熱を制御することにより窒素ガ
スの温度を調節することができる。
上記ローラー709を経たステンレスシート707上に堆積
しているSi層の膜厚は常時膜厚測定モニタ717によりモ
ニタされている。時間の経過とともに溶液703中のSiの
濃度が低下すると形成されるSi層の膜厚が減少するの
で、ストーカ718によりSi粉末が補充される。該Si層の
膜厚が50μｍとなる様に調整されている。
しているSi層の膜厚は常時膜厚測定モニタ717によりモ
ニタされている。時間の経過とともに溶液703中のSiの
濃度が低下すると形成されるSi層の膜厚が減少するの
で、ストーカ718によりSi粉末が補充される。該Si層の
膜厚が50μｍとなる様に調整されている。
以上の様にして片面にInを含むSi層が形成せしめられ
たステンレスシートは反転ローラー719により送り方向
が変えられ、次に本図の装置と同様の装置により上記In
を含むSi層の上に更にSbを含むSi層が厚さ５μｍに堆積
された。尚、この際、２つのローラーの間隔を50cmに設
定し、冷却手段からの窒素ガス流量を200sccmとし、溶
液温度を720℃に維持した。
たステンレスシートは反転ローラー719により送り方向
が変えられ、次に本図の装置と同様の装置により上記In
を含むSi層の上に更にSbを含むSi層が厚さ５μｍに堆積
された。尚、この際、２つのローラーの間隔を50cmに設
定し、冷却手段からの窒素ガス流量を200sccmとし、溶
液温度を720℃に維持した。
以上の様にして得られた表面にSi半導体層を有するシ
ート状物を長さ20cmごとに切断して、マスク蒸着法によ
り表面のAlを蒸着し、グリッド電極を形成し、太陽電池
板を得た。これを用いて第８図に示される様な太陽電池
アレイを製造した。
ート状物を長さ20cmごとに切断して、マスク蒸着法によ
り表面のAlを蒸着し、グリッド電極を形成し、太陽電池
板を得た。これを用いて第８図に示される様な太陽電池
アレイを製造した。
第８図（ａ）は平面図であり、第８図（ｂ）はそのＢ
−Ｂ断面図である。これらの図において、801はアルミ
ナ板であり、該アルミナ板の上に上記30cm×20cmの太陽
電池板802を直列接続となる様にしてエポキシ樹脂を用
いて貼付した。但し、グリッド電極803の端部は隣接す
る太陽電池板の裏側（ステンレスシート面の露出してい
る側）と銅を主剤とする導電性ペーストを用いて貼付さ
れ電気的に接続した。更に、両端の太陽電池板の一方の
グリッド電極及び他方の太陽電池板のステンレスシート
の露出部にそれぞれ出力取出し端子804,805を接続し
た。
−Ｂ断面図である。これらの図において、801はアルミ
ナ板であり、該アルミナ板の上に上記30cm×20cmの太陽
電池板802を直列接続となる様にしてエポキシ樹脂を用
いて貼付した。但し、グリッド電極803の端部は隣接す
る太陽電池板の裏側（ステンレスシート面の露出してい
る側）と銅を主剤とする導電性ペーストを用いて貼付さ
れ電気的に接続した。更に、両端の太陽電池板の一方の
グリッド電極及び他方の太陽電池板のステンレスシート
の露出部にそれぞれ出力取出し端子804,805を接続し
た。
かくして得られた太陽電池アレイを快晴の日の太陽南
中時に太陽光が垂直に入射する様にセットして出力を測
定したところ、開放電圧2.37V、短絡電流12.4A、FF（曲
線因子）0.64であり、出力18.8Wが得られ、電力用太陽
電池として実用的な良好な特性が得られた。
中時に太陽光が垂直に入射する様にセットして出力を測
定したところ、開放電圧2.37V、短絡電流12.4A、FF（曲
線因子）0.64であり、出力18.8Wが得られ、電力用太陽
電池として実用的な良好な特性が得られた。
尚、本実施例のモジュール作製に必要な太陽電池板は
約１分間で製造可能であり、本実施例によれば、太陽電
池の製造コストが大幅に低減できた。
約１分間で製造可能であり、本実施例によれば、太陽電
池の製造コストが大幅に低減できた。
［発明の効果］ 以上の様な本発明方法によれば、従来の単結晶や多結
晶の半導体の基板または層の形成方法に比べて、半導体
層を支持部材上に成長させるための膜厚の制御が容易で
十分に薄い半導体層を容易に得ることができ且つ材料の
無駄が少なく、また半導体成長のための温度を低くでき
るため可撓性の金属シートを支持部材として使用できる
という利点があり、従って連続的形成が容易となる。更
に、該金属シートを一方の電極として用いて太陽電池を
製造することができ、良好な製造能率及び低コストにて
変換効率等の特性の良好な太陽電池を製造することがで
きる。
晶の半導体の基板または層の形成方法に比べて、半導体
層を支持部材上に成長させるための膜厚の制御が容易で
十分に薄い半導体層を容易に得ることができ且つ材料の
無駄が少なく、また半導体成長のための温度を低くでき
るため可撓性の金属シートを支持部材として使用できる
という利点があり、従って連続的形成が容易となる。更
に、該金属シートを一方の電極として用いて太陽電池を
製造することができ、良好な製造能率及び低コストにて
変換効率等の特性の良好な太陽電池を製造することがで
きる。
第１図、第２図、第４図、第５図及び第７図はいずれも
本発明方法の実施に使用される装置の概略図である。 第３図及び第６図はいずれも本発明方法を用いて製造さ
れた太陽電池の概略図である。 第８図（ａ）は本発明方法を用いて製造された太陽電池
アレイの平面図であり、第８図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面
図である。 第９図、第10図及び第11図は従来の半導体層形成方法の
説明図である。 101:半導体溶液、 102:るつぼ、 103:加熱手段、 104:シート状支持部材、 105,106:ローラー、 107:予熱ヒーター、 108:冷却手段、 109:半導体層。
本発明方法の実施に使用される装置の概略図である。 第３図及び第６図はいずれも本発明方法を用いて製造さ
れた太陽電池の概略図である。 第８図（ａ）は本発明方法を用いて製造された太陽電池
アレイの平面図であり、第８図（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面
図である。 第９図、第10図及び第11図は従来の半導体層形成方法の
説明図である。 101:半導体溶液、 102:るつぼ、 103:加熱手段、 104:シート状支持部材、 105,106:ローラー、 107:予熱ヒーター、 108:冷却手段、 109:半導体層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−40897（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−291977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−36848（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−163835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−91490（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−32061（ＪＰ，Ｂ２) 特表 昭63−502472（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/208 H01L 31/04
Claims (15)
- 【請求項１】半導体材料をIn、Sb、Zn、Sn、Gaの内より
選択される少なくとも１種の溶媒に溶解させて得られた
ほぼ飽和の溶液を用意する工程と、該溶液を前記半導体
材料の融点以下の温度に維持する工程と、支持部材を予
め前記溶液の温度以上の温度に加熱する工程と、加熱さ
れた支持部材を前記溶液に接触させる工程と、前記支持
部材を溶液に接触させた状態で前記溶液の温度以下の温
度にすることによって、前記支持部材の溶液に接触した
面上に半導体を成長させる工程と、を有する半導体層の
形成方法。 - 【請求項２】前記半導体材料は、Si、Ge、Ga、As、In、
Ｐの内より選択される少なくとも１種である請求項１に
記載の半導体層の形成方法。 - 【請求項３】前記支持部材は、ステンレス、アルミニウ
ム、銅、ニッケルの内より選択される少なくとも１種で
ある請求項１又は２に記載の半導体層の形成方法。 - 【請求項４】前記支持部材はシート状である請求項１乃
至３のいずれかに記載の半導体層の形成方法。 - 【請求項５】前記支持部材を溶液の温度以下の温度にす
る工程は、支持部材に冷却ガスを吹き付けることによっ
て行われる請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体層
の形成方法。 - 【請求項６】前記溶媒はInから成り、形成された半導体
層にInが約２×1016cm-3の濃度で混入している請求項１
乃至５のいずれかに記載の半導体層の形成方法。 - 【請求項７】更に、支持部材上に形成された半導体層の
膜厚を測定する工程と、前記膜厚測定の結果に基づいて
前記溶液中に半導体材料を補充する工程と、を有する請
求項１乃至５のいずれかに記載の半導体層の形成方法。 - 【請求項８】導電性材料から成る支持部材上に請求項１
に記載の方法を用いて活性領域となる半導体層を形成
し、更に前記半導体層上に電極を形成することによって
太陽電池を製造する方法。 - 【請求項９】前記半導体材料は、Si、Ge、Ga、As、In、
Ｐの内より選択される少なくとも１種である請求項８に
記載の太陽電池層の製造方法。 - 【請求項１０】前記支持部材は、ステンレス、アルミニ
ウム、銅、ニッケルの内より選択される少なくとも１種
である請求項８又は９に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１１】前記支持部材はシート状である請求項８
乃至10のいずれかに記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１２】前記支持部材を溶液の温度以下の温度に
する工程は、支持部材に冷却ガスを吹き付けることによ
って行われる請求項８乃至11のいずれかに記載の太陽電
池の製造方法。 - 【請求項１３】更に、支持部材上に形成された半導体層
の膜厚を測定する工程と、前記膜厚測定の結果に基づい
て前記溶液中に半導体材料を補充する工程と、を有する
請求項８乃至12のいずれかに記載の太陽電池の製造方
法。 - 【請求項１４】請求項１に記載の方法に用いられる装置
であって、前記溶液を収容するるつぼと、該るつぼに収
容された溶液を加熱する第１の加熱手段と、前記溶液に
接触する前の支持部材を加熱する第２の加熱手段と、前
記支持部材を前記溶液に接触する位置に搬送する搬送手
段と、前記溶液に接触した支持部材を冷却する冷却手段
とを備えた半導体層の形成装置。 - 【請求項１５】更に、前記支持部材上に形成された半導
体層の膜厚を測定する手段と、前記膜厚測定の結果に基
づいて前記溶液中に半導体材料を補充する手段とを備え
た請求項14に記載の半導体層の形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152411A JP2915434B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 半導体層の形成方法と形成装置及びこの形成方法を用いる太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152411A JP2915434B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 半導体層の形成方法と形成装置及びこの形成方法を用いる太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0319326A JPH0319326A (ja) | 1991-01-28 |
| JP2915434B2 true JP2915434B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=15539928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1152411A Expired - Fee Related JP2915434B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 半導体層の形成方法と形成装置及びこの形成方法を用いる太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915434B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7816153B2 (en) | 2008-06-05 | 2010-10-19 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method and apparatus for producing a dislocation-free crystalline sheet |
| US20100080905A1 (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-01 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Solute stabilization of sheets formed from a melt |
| WO2012049843A1 (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-19 | 富士フイルム株式会社 | Ｃｂｄ成膜装置およびバッファ層の製造方法 |
| KR102459719B1 (ko) * | 2017-06-14 | 2022-10-27 | 상라오 징코 솔라 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 | 태양 전지, 태양전지 모듈과 그 제조 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3565558D1 (en) * | 1984-07-31 | 1988-11-17 | Siemens Ag | Process and apparatus for making silicon crystal films with a horizontal pulling direction |
| JPS62291977A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-18 | シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 太陽電池用シリコン盤の切り出し方法と装置 |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1152411A patent/JP2915434B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0319326A (ja) | 1991-01-28 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |