JP2915628B2 - Photovoltaic element - Google Patents

Photovoltaic element

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JP2915628B2
JP2915628B2 JP3158814A JP15881491A JP2915628B2 JP 2915628 B2 JP2915628 B2 JP 2915628B2 JP 3158814 A JP3158814 A JP 3158814A JP 15881491 A JP15881491 A JP 15881491A JP 2915628 B2 JP2915628 B2 JP 2915628B2
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photovoltaic
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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、シリコン原子を含有す
る非単結晶半導体材料と、インジウム酸化物、スズ酸化
物、インジウム−スズ酸化物等の酸化物の透明電極とを
積層して構成された太陽電池、光センサー等の光起電力
素子に関するものである。特に、非単結晶半導体材料と
して非晶質シリコン系半導体材料(微結晶(マイクロク
リスタル)シリコン系半導体材料を含む)、多結晶シリ
コン系半導体材料を用いたものに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is constructed by laminating a non-single-crystal semiconductor material containing silicon atoms and a transparent electrode of an oxide such as indium oxide, tin oxide or indium-tin oxide. And a photovoltaic element such as a photovoltaic cell and a photosensor. In particular, the present invention relates to a material using an amorphous silicon-based semiconductor material (including a microcrystalline silicon-based semiconductor material) and a polycrystalline silicon-based semiconductor material as a non-single-crystal semiconductor material.

【0002】[0002]

【従来の技術】透明電極は、光起電力素子の能力に関係
する重要な構成要素である。従来、このような透明電極
は、インジウム酸化物、スズ酸化物、インジウム−スズ
酸化物が使用され、スプレー法、真空蒸着法、イオンプ
レーティング法そしてスパッタリング法等で膜状に堆積
されていた。
2. Description of the Related Art Transparent electrodes are important components related to the performance of photovoltaic devices. Conventionally, such a transparent electrode uses indium oxide, tin oxide, and indium-tin oxide, and has been deposited in a film shape by a spray method, a vacuum deposition method, an ion plating method, a sputtering method, or the like.

【0003】このようにして堆積された透明電極の光透
過率や比抵抗は、光起電力素子の能力に直接的に関係す
るパラメータである。さらに透明電極を堆積する条件、
例えば基板温度、真空度、堆積速度等は、透明電極に隣
接する光起電力素子の半導体層膜質に影響を与える重要
なパラメータである。近年の光起電力素子と透明電極と
の間の関係は、 "Optical absorption of transparent conducting oxides and power dissipation in a-Si:H pin solar cells measured by photothermal deflection spectroscopy" F. Leblanc, J. Perrin et.al. Technical digest of the international PVSEC-5. Kyoto, Japan, 1990,253. や "Improvement of interface properties of TCO/p-layer in pin-type amorphous silicon solar cells" Y. Ashida, N. Ishiguro et.al. Technical digest of the international PVSEC-5. Kyoto, Japan, 1990,367. 等で検討されている。
[0003] The light transmittance and specific resistance of the transparent electrode thus deposited are parameters directly related to the performance of the photovoltaic element. Further conditions for depositing a transparent electrode,
For example, the substrate temperature, the degree of vacuum, the deposition rate, and the like are important parameters that affect the quality of the semiconductor layer film of the photovoltaic element adjacent to the transparent electrode. The relationship between recent photovoltaic devices and transparent electrodes is described in "Optical absorption of transparent conducting oxides and power dissipation in a-Si: H pin solar cells measured by photothermal deflection spectroscopy" F. Leblanc, J. Perrin et. al. Technical digest of the international PVSEC-5. Kyoto, Japan, 1990, 253. and "Improvement of interface properties of TCO / p-layer in pin-type amorphous silicon solar cells" Y. Ashida, N. Ishiguro et.al Technical digest of the international PVSEC-5. Considered in Kyoto, Japan, 1990,367.

【0004】また、透明電極を低抵抗化する方法とし
て、インジウム酸化物膜とスズ酸化物膜とを積層した透
明電極が特開昭54−134396号公報に記載されて
いる。
As a method of reducing the resistance of a transparent electrode, a transparent electrode in which an indium oxide film and a tin oxide film are laminated is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-134396.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の光起電
力素子は、優れた特性を有するものであるが、より一層
の特性の向上が望まれている。本発明の目的は、従来の
光起電力素子よりさらに優れた特性を有する光起電力素
子を提供することにある。
The above-mentioned conventional photovoltaic element has excellent characteristics, but further improvement in characteristics is desired. It is an object of the present invention to provide a photovoltaic device having more excellent characteristics than conventional photovoltaic devices.

【0006】本発明の目的は、従来の光起電力素子より
さらに優れた特性を有する光起電力素子を提供すること
にある。すなわち、本発明の目的は、より低抵抗なイン
ジウム酸化物、スズ酸化物、インジウム−スズ酸化物か
らなる透明電極を有する光起電力素子を提供することに
ある。
It is an object of the present invention to provide a photovoltaic device having more excellent characteristics than conventional photovoltaic devices. That is, an object of the present invention is to provide a photovoltaic element having a transparent electrode made of indium oxide, tin oxide, and indium-tin oxide having lower resistance.

【0007】また、本発明の目的は、より透過率の大き
い透明電極を有する光起電力素子を提供することにあ
る。さらに、本発明の目的は、透明電極と半導体層との
間の密着性の良い光起電力素子を提供することにある。
加えて、本発明の目的は、長い時間のヒートサイクルを
繰り返しても短絡しにくい光起電力素子を提供すること
にある。
It is another object of the present invention to provide a photovoltaic device having a transparent electrode having a higher transmittance. It is a further object of the present invention to provide a photovoltaic element having good adhesion between a transparent electrode and a semiconductor layer.
In addition, another object of the present invention is to provide a photovoltaic element that is less likely to be short-circuited even after a long heat cycle.

【0008】本発明の目的は、透明電極の柔軟性を向上
させて、ひび割れを起こしにくい光起電力素子を提供す
ることにある。本発明の目的は、透明電極上に堆積する
非単結晶シリコン系半導体層の異常堆積を減少させて均
一な非単結晶シリコン系半導体層を堆積した光起電力素
子を提供することにある。そして、特性の安定した光起
電力素子を提供することを目的としている。
It is an object of the present invention to provide a photovoltaic element in which the flexibility of a transparent electrode is improved and cracks are less likely to occur. It is an object of the present invention to provide a photovoltaic element in which a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer deposited on a transparent electrode is reduced in an abnormal amount and a uniform non-single-crystal silicon-based semiconductor layer is deposited. It is another object of the present invention to provide a photovoltaic element having stable characteristics.

【0009】また、本発明は、光起電力素子を生産する
場合の歩留りを向上させることを目的としている。
Another object of the present invention is to improve the yield in producing a photovoltaic element.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
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、次のような構成が最適であることを見いだした
ものである。本発明の光起電力素子は、導電性基板上
に、少なくともシリコン原子を含有する非単結晶半導体
材料からなるp型層、i型層およびn型層を含む非単結
晶シリコン系半導体層が設けられており、該非単結晶シ
リコン系半導体層上にそれに接して透明電極を積層して
構成されている光起電力素子において、前記透明電極
は、インジウム酸化物、スズ酸化物およびインジウム-
スズ酸化物から選択される導電性酸化物で形成され、前
記導電性酸化物は窒素原子を含有することを特徴とする
ものである。 また、本発明における他の形態の光起電力
素子は、透明導電性基板上に、少なくともシリコン原子
を含有する非単結晶半導体材料からなるp型層、i型層
およびn型層を含む非単結晶シリコン系半導体層が設け
られており、その上に導電層を積層して構成されている
光起電力素子において、前記透明基板と前記非単結晶シ
リコン系半導体層との間にそれらに接して透明電極が設
けられており、該透明電極は、インジウム酸化物、スズ
酸化物およびインジウム-スズ酸化物から選択される導
電性酸化物で形成され、前記導電性酸化物は窒素原子を
含有することを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above problems and achieve the object of the present invention, and as a result, have found that the following configuration is optimal. It is. The photovoltaic device of the present invention is a non-single-bonded semiconductor device including a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer formed of a non -single-crystal semiconductor material containing at least silicon atoms on a conductive substrate.
A non-single-crystal silicon semiconductor layer is provided.
A transparent electrode is laminated on the silicon semiconductor layer in contact with it.
In the configured photovoltaic element, the transparent electrode
Means indium oxide, tin oxide and indium-
Formed of a conductive oxide selected from tin oxide,
The conductive oxide contains a nitrogen atom.
Things. Also, other forms of photovoltaic in the present invention
The device consists of at least silicon atoms on a transparent conductive substrate.
Layer and i-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing
And a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer including an n-type layer are provided.
It is configured by laminating a conductive layer on it
In the photovoltaic device, the transparent substrate and the non-single-crystal silicon
A transparent electrode is provided between and in contact with the silicon semiconductor layer.
The transparent electrode is made of indium oxide, tin
Oxides selected from oxides and indium-tin oxides
Formed of a conductive oxide, wherein the conductive oxide has a nitrogen atom.
It is characterized by containing.

【0011】[0011]

【作用】本発明の光起電力素子の作用について説明す
る。図1、図2は、本発明の光起電力素子の層構成を説
明するための模式的説明図である。図1に示す本発明の
光起電力素子は、不透明の導電性基板101上に、導電
性の光反射層102、反射増加層103、n型(または
p型)の非単結晶シリコン系半導体層である第1の導電
型層104、i型(実質的にintrinsic)の非
単結晶シリコン系半導体層であるi型層105、p型
(またはn型)の非単結晶シリコン系半導体層である第
2の導電型層106、酸化物で構成され、該酸化物中に
窒素原子が含有されている透明電極107、および集電
電極108が順次積層されて構成されている。該光起電
力素子に対して、照射光109は透明電極107側から
照射される。
The operation of the photovoltaic element of the present invention will be described. FIG. 1 and FIG. 2 are schematic explanatory diagrams for explaining the layer configuration of the photovoltaic element of the present invention. The photovoltaic device of the present invention shown in FIG. 1 includes a conductive light reflecting layer 102, a reflection increasing layer 103, and an n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer on an opaque conductive substrate 101. A first conductivity type layer 104, an i-type (substantially intrinsic) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 105, and a p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer. The second conductivity type layer 106 is formed of an oxide, and a transparent electrode 107 containing a nitrogen atom in the oxide and a current collecting electrode 108 are sequentially stacked. Irradiation light 109 is applied to the photovoltaic element from the transparent electrode 107 side.

【0012】図2に示す本発明の光起電力素子は、タン
デム構造であり、透明基板である導電性基板201に下
方に向かって、集電電極208、酸化物で構成され、該
酸化物中に窒素原子が含有されている透明電極207、
p型(またはn型)の非単結晶シリコン系半導体層であ
る導電型層206b、i型(実質的にintrinsi
c)の非単結晶シリコン系半導体層であるi型層205
b、n型(またはp型)の非単結晶シリコン系半導体層
である導電型層204b、p型(またはn型)の非単結
晶シリコン系半導体層である導電型層206a、i型
(実質的にintrinsic)の非単結晶シリコン系
半導体層であるi型層205a、n型(またはp型)の
非単結晶シリコン系半導体層である導電型層204a、
反射増加層203、導電性の光反射層202、導電層
(または/および保護層)210が順次積層されて構成
されている。
The photovoltaic element of the present invention shown in FIG. 2 has a tandem structure, and is composed of a current collecting electrode 208 and an oxide facing down a conductive substrate 201 which is a transparent substrate. A transparent electrode 207 containing a nitrogen atom,
The p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 206b, i-type (substantially intrinsic)
c) i-type layer 205 which is a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer
b, n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 204b, p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 206a, i-type (substantially) An i-type layer 205a that is a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer (intrinsic), a conductivity-type layer 204a that is an n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer,
The reflection increasing layer 203, the conductive light reflecting layer 202, and the conductive layer (or / and the protective layer) 210 are sequentially laminated.

【0013】さらに、不図示ではあるが、pinのユニ
ットを3層積層したトリプルの光起電力素子も本発明に
適した光起電力素子である。次に、透明電極について説
明する。本発明の光起電力素子において、スズ酸化物、
インジウム酸化物、インジウム−スズ酸化物に窒素原子
を含有させた透明電極は、透明電極を構成する前記酸化
物の結晶粒径が増加し、また該結晶粒径の分散が小さく
なる。さらに、透明電極に窒素原子を含有させること
で、透明電極の歪を小さくすることができる。このよう
なことによって、透明電極の比抵抗または直列抵抗を小
さくする(低抵抗化する)ことができ、且つ透明電極の
透過率を向上させることができる。
Further, although not shown, a triple photovoltaic element in which three pin units are stacked is also a photovoltaic element suitable for the present invention. Next, the transparent electrode will be described. In the photovoltaic device of the present invention, tin oxide,
In a transparent electrode in which a nitrogen atom is contained in indium oxide or indium-tin oxide, the crystal grain diameter of the oxide constituting the transparent electrode increases, and the dispersion of the crystal grain diameter decreases. Further, by including nitrogen atoms in the transparent electrode, distortion of the transparent electrode can be reduced. With this, the specific resistance or series resistance of the transparent electrode can be reduced (lower resistance), and the transmittance of the transparent electrode can be improved.

【0014】さらに加えて、透明電極に窒素原子を含有
させることによって、透明電極を構成する前記酸化物の
結晶の形を比較的なめらかな形にすることができ、透明
電極の表面性を向上させることができ、また、柔軟性を
向上させてひび割れを防止することができる。特に、半
導体層上に前記透明電極を堆積した場合、半導体層と透
明電極の密着性が非常に向上し、剥離を防止できる。ま
た、該透明電極上に非単結晶シリコン系半導体層を堆積
する場合に、非単結晶シリコン系半導体層の異常堆積を
少なくすることができ、均一な非単結晶シリコン系半導
体層を堆積することができる。したがって薄いp型層
(またはn型層)を堆積しても耐久時の電気的なリーク
を減少させることや短絡を防止することができる。その
結果、光起電力と光電流を大きくすることができ、光起
電力素子の平均的な光電変換効率や耐久特性等の特性が
安定、向上するものである。また、光起電力素子を生産
する場合の歩留りが向上する。
In addition, by including nitrogen atoms in the transparent electrode, the crystal shape of the oxide constituting the transparent electrode can be made relatively smooth, and the surface properties of the transparent electrode can be improved. In addition, it is possible to improve flexibility and prevent cracks. In particular, when the transparent electrode is deposited on the semiconductor layer, the adhesion between the semiconductor layer and the transparent electrode is greatly improved, and peeling can be prevented. Further, when a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer is deposited on the transparent electrode, abnormal deposition of the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer can be reduced, and a uniform non-single-crystal silicon-based semiconductor layer can be deposited. Can be. Therefore, even if a thin p-type layer (or n-type layer) is deposited, it is possible to reduce electrical leakage during durability and prevent short circuit. As a result, the photovoltaic power and the photocurrent can be increased, and the characteristics such as the average photoelectric conversion efficiency and the durability of the photovoltaic element are stabilized and improved. In addition, the yield when producing photovoltaic elements is improved.

【0015】また、本発明の光起電力素子に用いる透明
電極は、詳細は不明であるが、透明電極の形成時に窒素
原子が酸化物の結晶成長に関係して良質な透明電極の堆
積温度を低下させていることが考えられ、比較的低温に
おいても良質な特性が得られるものである。本発明の光
起電力素子に用いる透明電極の堆積には、スパッタリン
グ法や真空蒸着法が最適な堆積方法である。
Although the details of the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention are not known, nitrogen atoms are formed at the time of formation of the transparent electrode by controlling the deposition temperature of the high-quality transparent electrode in relation to the crystal growth of the oxide. It is conceivable that the properties are lowered, and good quality characteristics can be obtained even at a relatively low temperature. For deposition of the transparent electrode used in the photovoltaic element of the present invention, a sputtering method or a vacuum deposition method is the most suitable deposition method.

【0016】本発明の光起電力素子に用いる透明電極の
堆積に適したスパッタリング装置としては、DCマグネ
トロンスパッタリング装置が挙げられる。図3は、本発
明の光起電力素子に用いる透明電極を作製するための装
置の一例で、DCマグネトロンスパッタリング法による
製造装置(DCマグネトロンスパッタリング装置)を示
す模式的説明図である。
As a sputtering apparatus suitable for depositing a transparent electrode used in the photovoltaic element of the present invention, there is a DC magnetron sputtering apparatus. FIG. 3 is a schematic explanatory view showing an example of an apparatus for producing a transparent electrode used for the photovoltaic element of the present invention, which shows a production apparatus (DC magnetron sputtering apparatus) using a DC magnetron sputtering method.

【0017】図3において、ターゲット304は絶縁性
支持体305で堆積室301より絶縁されている。ま
た、ガス導入バルブ314、315は、それぞれ不図示
のN2/O2 ガス等のガスボンベ、アルゴン(Ar)ガ
ス等のガスボンベに接続されている。これらのガスを堆
積室301に流入させるには、まず、加熱ヒーター30
3により基板302を350℃に加熱し、堆積室301
内を不図示の真空ポンプにより排気し、真空計312の
読みが所望の値になった時点で、ガス導入バルブ31
4、315を徐々に開いてそれぞれのガスを堆積室30
1内に流入させる。このとき、各ガスの流量がそれぞれ
所望の値となるように、各々のマスフローコントローラ
ー316、317で調整し、堆積室301内の圧力が所
望の値となるように、真空計312を見ながらコンダク
タンスバルブ(バタフライ型)313の開口を調整す
る。その後、DC電源306の電圧を設定して、ターゲ
ット304にDC電力を導入し、DCグロー放電を生起
させ、次に、シャッター307を開けて、基板302上
に透明電極の作製を開始し、透明電極を作製したところ
でシャッター307を閉じ、DC電源306の出力を切
り、DCグロー放電を止める。次に、ガス導入バルブ3
15を閉じて、堆積室301内へのArガスの流入を止
め、堆積室301内の圧力が所望の値となるように、コ
ンダクタンスバルブ313の開口を調整して、1時間透
明電極を熱処理し、窒素原子を含む透明電極の作製を終
える。
In FIG. 3, the target 304 is insulated from the deposition chamber 301 by an insulating support 305. In addition, the gas introduction valves 314 and 315 are connected to a gas cylinder such as an N 2 / O 2 gas or an unillustrated gas cylinder such as an argon (Ar) gas. In order for these gases to flow into the deposition chamber 301, first, the heater 30
3, the substrate 302 is heated to 350 ° C.
The inside is evacuated by a vacuum pump (not shown), and when the reading of the vacuum gauge 312 reaches a desired value, the gas introduction valve 31
4 and 315 are gradually opened, and each gas is supplied to the deposition chamber 30.
1 At this time, the mass flow controllers 316 and 317 adjust the flow rate of each gas to a desired value, and conductance while watching the vacuum gauge 312 so that the pressure in the deposition chamber 301 becomes a desired value. The opening of the valve (butterfly type) 313 is adjusted. Thereafter, the voltage of the DC power supply 306 is set, DC power is introduced to the target 304 to generate a DC glow discharge, and then the shutter 307 is opened to start production of a transparent electrode on the substrate 302, and When the electrode is manufactured, the shutter 307 is closed, the output of the DC power supply 306 is turned off, and the DC glow discharge is stopped. Next, gas introduction valve 3
15, the flow of Ar gas into the deposition chamber 301 is stopped, the opening of the conductance valve 313 is adjusted so that the pressure in the deposition chamber 301 becomes a desired value, and the transparent electrode is heat-treated for one hour. Then, the fabrication of the transparent electrode containing a nitrogen atom is completed.

【0018】DCマグネトロンスパッタリング装置にお
いて、本発明の光起電力素子に用いるスズ酸化物からな
る透明電極を基板上に堆積する場合、ターゲットは金属
スズ(Sn)やスズ酸化物(SnO2 )等に窒素原子含
有物を含有させたターゲット等が用いられる。また、本
発明の光起電力素子に用いるインジウム酸化物からなる
透明電極を基板上に堆積する場合、ターゲットは金属イ
ンジウム(In)やインジウム酸化物(In23 )等
に窒素原子含有物を含有させたターゲットが用いられ
る。
In a DC magnetron sputtering apparatus, when a transparent electrode made of tin oxide used for the photovoltaic element of the present invention is deposited on a substrate, the target is metal tin (Sn), tin oxide (SnO 2 ), or the like. A target or the like containing a nitrogen atom-containing substance is used. When a transparent electrode made of indium oxide used for the photovoltaic device of the present invention is deposited on a substrate, the target is made of metal indium (In) or indium oxide (In 2 O 3 ) containing a nitrogen atom-containing substance. The contained target is used.

【0019】さらに、本発明の光起電力素子に用いるイ
ンジウム−スズ酸化物からなる透明電極を基板上に堆積
する場合、ターゲットは金属スズ、金属インジウムまた
は金属スズと金属インジウムの合金、スズ酸化物、イン
ジウム酸化物、インジウム−スズ酸化物等に窒素原子含
有物を含有させたターゲットを適宜組み合わせて用いら
れる。
Further, when a transparent electrode made of indium-tin oxide used for the photovoltaic device of the present invention is deposited on a substrate, the target may be metal tin, metal indium, an alloy of metal tin and metal indium, or tin oxide. , Indium oxide, indium-tin oxide and the like containing a nitrogen atom-containing substance are used in appropriate combination.

【0020】また、反応性スパッタリング法で本発明の
光起電力素子に用いる透明電極を堆積する場合、前記タ
ーゲットまたは/および窒素原子を含有しない前記ター
ゲットを適宜組み合わせて、スパッタリング用ターゲッ
トとし、窒素原子含有の原料ガスを堆積室に導入してプ
ラズマエネルギーを利用して透明電極に窒素原子を導入
することができる。
When the transparent electrode used for the photovoltaic element of the present invention is deposited by a reactive sputtering method, the target and / or the target not containing nitrogen atoms are appropriately combined to form a sputtering target, Nitrogen atoms can be introduced into the transparent electrode by introducing the contained source gas into the deposition chamber and utilizing plasma energy.

【0021】反応性スパッタリング法に適した窒素原子
含有の原料ガスとしては、N2 、NH3 、ND3 、N
O、NO2、N2 Oが挙げられる。本発明の光起電力素
子に用いる透明電極中に含有される窒素原子の含有量
は、おおむね1ppm以上100ppm以下が好ましい
範囲として挙げられる。さらに、透明電極中に100p
pm以下の窒素原子を含有させるために前記ターゲット
中に含有される窒素原子の含有量は、スパッタリング条
件によって大きく依存するもののおおむね100ppm
が好ましいものある。
N 2 , NH 3 , ND 3 , N 2
O, NO 2 and N 2 O are mentioned. The preferred range of the content of nitrogen atoms contained in the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention is approximately 1 ppm to 100 ppm. Furthermore, 100p in the transparent electrode
The content of nitrogen atoms contained in the target in order to contain nitrogen atoms of not more than pm is approximately 100 ppm although it largely depends on sputtering conditions.
Are preferred.

【0022】また、反応性スパッタリング法で透明電極
中に100ppm以下の窒素原子を含有させるために
は、前記窒素原子含有ガスのスパッタリング用ガスへの
混合比は200ppm以下であるのが好ましい範囲とし
て挙げられる。本発明の光起電力素子に用いる透明電極
をスパッタリング法で堆積する場合、基板温度は重要な
因子であって、25℃〜600℃が好ましい範囲として
挙げられる。特に、本発明の光起電力素子に用いる透明
電極は、25℃〜250℃の低温において従来技術と比
べて優れた特性を示すものである。また、本発明の光起
電力素子に用いる透明電極をスパッタリング性で堆積す
る場合のスパッタリング用のガスとして、アルゴンガス
(Ar)、ネオンガス(Ne)、キセノンガス(X
e)、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。
In order to make the transparent electrode contain 100 ppm or less of nitrogen atoms by the reactive sputtering method, the mixing ratio of the nitrogen atom-containing gas to the sputtering gas is preferably 200 ppm or less. Can be When the transparent electrode used for the photovoltaic element of the present invention is deposited by a sputtering method, the substrate temperature is an important factor, and a preferable range is 25 ° C to 600 ° C. In particular, the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention exhibits excellent characteristics at a low temperature of 25 ° C. to 250 ° C. as compared with the conventional technology. In addition, when a transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention is deposited with a sputtering property, argon gas (Ar), neon gas (Ne), xenon gas (X
e) and an inert gas such as helium gas (He), and particularly, Ar gas is the most suitable. 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.

【0023】さらに、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なうために、0.1〜50m
torrが好ましい範囲として挙げられる。加えて、ス
パッタリング法の場合の電源としては、DC電源や高周
波電源が適したものとして挙げられる。スパッタリング
時の電力としては、10〜1000Wが適した範囲であ
る。
Further, when the target is sputtered by the inert gas or the like, the pressure in the discharge space is 0.1 to 50 m in order to perform the sputtering effectively.
torr is mentioned as a preferable range. In addition, as a power supply in the case of the sputtering method, a DC power supply or a high-frequency power supply is suitable. A suitable range of the electric power during sputtering is 10 to 1000 W.

【0024】本発明の光起電力素子に用いる透明電極の
形成速度は、放電空間内の圧力や放電電力に依存し、最
適な形成速度としては、0.1〜100Å/secの範
囲である。本発明の光起電力素子において、窒素原子を
含有する透明電極の層厚は、反射防止膜の条件を満たす
ような条件に形成するのが好ましいものである。具体的
な透明電極の層厚としては、500Å〜3000Åが好
ましい範囲として挙げられる。
The formation speed of the transparent electrode used in the photovoltaic element of the present invention depends on the pressure in the discharge space and the discharge power, and the optimum formation speed is in the range of 0.1 to 100 ° / sec. In the photovoltaic device of the present invention, it is preferable that the layer thickness of the transparent electrode containing a nitrogen atom is formed under conditions that satisfy the conditions of the antireflection film. As a specific layer thickness of the transparent electrode, a preferable range is 500 to 3000 °.

【0025】本発明の光起電力素子に用いる透明電極を
形成するに適した第2の方法として、真空蒸着法が挙げ
られる。図5は、本発明の光起電力素子に用いる透明電
極を作製するための装置の一例で、真空蒸着法による製
造装置(真空蒸着装置)を示す模式的説明図である。図
5において、ガス導入バルブ510は、不図示のN2
2 ガス等のガスボンベに接続されている。
As a second method suitable for forming the transparent electrode used in the photovoltaic element of the present invention, there is a vacuum deposition method. FIG. 5 is a schematic explanatory view showing an example of an apparatus for producing a transparent electrode used for the photovoltaic element of the present invention, which shows a production apparatus (vacuum vapor deposition apparatus) using a vacuum vapor deposition method. In FIG. 5, a gas introduction valve 510 includes an N 2 /
It is connected to a gas cylinder such as O 2 gas.

【0026】このガスボンベのガスを堆積室501に流
入させるには、まず、加熱ヒーター503により基板5
02を350℃に加熱し、堆積室501内を不図示の真
空ポンプにより排気し、真空計508の読みが所望の値
になった時点で、ガス導入バルブ510を徐々に開いて
前記ガスボンベのガスを堆積室501内に流入させる。
このとき、ガス流量が所望の値となるように、マスフロ
ーコントローラー511で調整し、堆積室501内の圧
力が所望の値となるように、真空計508を見ながらコ
ンダクタンスバルブ(バタフライ型)509の開口を調
整する。その後、AC電源506より加熱ヒーター50
5に電力を供給し、蒸着源504を加熱し、次に、シャ
ッター507を開けて、基板502上に透明電極の作製
を開始し、透明電極を作製したところでシャッター50
7を閉じ、AC電源506の出力を切り、ガス導入バル
ブ510を閉じて、堆積室501内へのガスの流入を止
め、窒素原子を含む透明電極の作製を終える。
In order for the gas in the gas cylinder to flow into the deposition chamber 501, first, the substrate 5 is heated by the heater 503.
02 was heated to 350 ° C., and the inside of the deposition chamber 501 was evacuated by a vacuum pump (not shown). When the reading of the vacuum gauge 508 became a desired value, the gas introduction valve 510 was gradually opened to open the gas in the gas cylinder. Is caused to flow into the deposition chamber 501.
At this time, the gas flow rate is adjusted by the mass flow controller 511 so as to be a desired value, and the conductance valve (butterfly type) 509 is checked while watching the vacuum gauge 508 so that the pressure in the deposition chamber 501 becomes a desired value. Adjust the opening. Then, the heater 50 is supplied from the AC power supply 506.
5 to heat the vapor deposition source 504, and then open the shutter 507 to start producing a transparent electrode on the substrate 502. When the transparent electrode is produced, the shutter 50 is opened.
7, the output of the AC power supply 506 is turned off, the gas introduction valve 510 is closed, the flow of gas into the deposition chamber 501 is stopped, and the production of the transparent electrode containing nitrogen atoms is completed.

【0027】真空蒸着法において、本発明の光起電力素
子に用いる透明電極を形成するに適した蒸着源として
は、金属スズ、金属インジウム、インジウム−スズ合金
に前記窒素原子含有物を添加したものが挙げられる。前
記窒素原子の含有量としては、おおむね100ppm以
下が適した範囲である。また、本発明の光起電力素子に
用いる透明電極を形成するときの基板温度としては、2
5℃〜600℃の範囲が適した範囲である。
In the vacuum vapor deposition method, a vapor deposition source suitable for forming a transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention is metal tin, metal indium, or an indium-tin alloy to which the above-mentioned nitrogen atom-containing substance is added. Is mentioned. The suitable content of the nitrogen atom is approximately 100 ppm or less. The substrate temperature when forming the transparent electrode used in the photovoltaic element of the present invention is 2
A range of 5 ° C to 600 ° C is a suitable range.

【0028】さらに、本発明の光起電力素子に用いる透
明電極を形成するとき、堆積室を10-6torr台以下
に減圧した後に酸素ガス(O2 )を5×10-5torr
〜9×10-4torrの範囲で堆積室に導入することが
必要である。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
好な透明電極が形成される。
Further, when forming the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention, the pressure of the deposition chamber is reduced to the order of 10 −6 torr or less, and then oxygen gas (O 2 ) is added to 5 × 10 −5 torr.
It is necessary to introduce into the deposition chamber in the range of 99 × 10 −4 torr. By introducing oxygen in this range, the metal vaporized from the evaporation source reacts with oxygen in the gas phase to form a good transparent electrode.

【0029】また、反応性蒸着で本発明の光起電力素子
に用いる透明電極を堆積する場合、前記蒸着源または/
および窒素原子を含有しない前記蒸着源を、前記窒素原
子含有ガスを堆積室内に5×10-4torr以下導入し
た状態で、蒸発させて透明電極を堆積してもよい。加え
て、前記真空度で高周波電力を導入してプラズマを発生
させて、前記プラズマを介して蒸着を行なってもよい。
When the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention is deposited by reactive deposition, the deposition source or /
Further, the transparent electrode may be deposited by evaporating the deposition source containing no nitrogen atom while introducing the nitrogen atom-containing gas into the deposition chamber at 5 × 10 −4 torr or less. In addition, high-frequency power may be introduced at the vacuum degree to generate plasma, and vapor deposition may be performed via the plasma.

【0030】上記条件による透明電極の好ましい形成速
度の範囲としては、0.1〜100Å/secである。
形成速度が0.1Å/sec未満であると生産性が低下
し、100Å/secより大きくなると粗な膜となり、
透過率、導電率や密着性が低下する。本発明の光起電力
素子に用いる透明電極に炭素原子を同時に含有させるこ
とによって、さらに光起電力素子の特性を向上させるこ
とができる。
The preferable range of the formation rate of the transparent electrode under the above conditions is 0.1 to 100 ° / sec.
When the forming rate is less than 0.1 ° / sec, the productivity is reduced, and when the forming rate is more than 100 ° / sec, the film becomes coarse,
The transmittance, conductivity and adhesion are reduced. By simultaneously including carbon atoms in the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention, the characteristics of the photovoltaic device can be further improved.

【0031】透明電極に窒素原子と炭素原子を同時に含
有させることによって、本発明の光起電力素子のヒート
サイクルに対する耐性がより改善された。また、透明電
極の柔軟性がより向上して光起電力素子のひび割れに対
する耐性がより改善された。本発明の光起電力素子の透
明電極に窒素原子に加えて添加される炭素原子の添加量
は、100ppm以下が好ましい範囲として挙げられ
る。
By simultaneously containing a nitrogen atom and a carbon atom in the transparent electrode, the resistance of the photovoltaic device of the present invention to a heat cycle is further improved. Further, the flexibility of the transparent electrode was further improved, and the resistance of the photovoltaic element to cracking was further improved. The preferable range of the amount of carbon atoms added to the transparent electrode of the photovoltaic element of the present invention in addition to the nitrogen atoms is 100 ppm or less.

【0032】該炭素原子の透明電極への導入方法は、前
記窒素原子と同様な手段方法で行なわれるものである。
前記透明電極堆積用のターゲットや蒸着源に炭素原子を
含有させたターゲットや蒸着源を使用して、スパッタリ
ングや真空蒸着を行なうことで、透明電極に炭素原子を
含有させることができる。ターゲットや蒸着源に含有さ
せる炭素原子の出発物質としては、グラファイト状炭
素、ダイヤモンド状炭素等が適している。
The method for introducing the carbon atoms into the transparent electrode is performed by the same method as that for the nitrogen atoms.
By performing sputtering or vacuum deposition using a target or an evaporation source containing a carbon atom in the transparent electrode deposition target or the evaporation source, the transparent electrode can contain carbon atoms. Graphite-like carbon, diamond-like carbon, or the like is suitable as a starting material of carbon atoms to be contained in the target or the evaporation source.

【0033】また、反応性スパッタリング法で本発明の
窒素原子と炭素原子を含有する透明電極を堆積する場
合、前記ターゲットまたは/および炭素原子を含有しな
いターゲットを適宜組み合わせて、スパッタリング用タ
ーゲットとして、前記窒素原子含有の原料ガスに加えて
炭素原子含有の原料ガスを堆積室に導入してプラズマエ
ネルギーを利用して透明電極に窒素原子に加えて炭素原
子を導入することができる。
When the transparent electrode containing nitrogen and carbon atoms of the present invention is deposited by a reactive sputtering method, the above-mentioned target and / or a target containing no carbon atom are appropriately combined, and the above-mentioned target is used as a sputtering target. In addition to the nitrogen atom-containing source gas, a carbon atom-containing source gas is introduced into the deposition chamber, and carbon atoms can be introduced into the transparent electrode by using plasma energy in addition to the nitrogen atoms.

【0034】反応性スパッタリング法に適した炭素原子
含有の原料ガスとしては、CH4 、CD4 、Cn2H+2
(nは整数),Cn2n(nは整数),C22 、C6
6、CO2 、CO等が挙げられる。また、反応性蒸着
で本発明の光起電力素子の窒素原子に加えて炭素原子含
有の透明電極を堆積する場合、前記蒸着源または/およ
び炭素原子を含有しない前記蒸着源を、前記炭素原子含
有ガスを堆積室内に5×10-4torr以下導入した状
態で、蒸発させて透明電極を堆積してもよい。加えて、
前記真空度で高周波電力を導入してプラズマを発生させ
て、前記プラズマを介して蒸着を行なってもよい。
The carbon-containing source gas suitable for the reactive sputtering method includes CH 4 , CD 4 , C n H 2H + 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 can be mentioned. Further, when depositing a carbon atom-containing transparent electrode in addition to nitrogen atoms of the photovoltaic element of the present invention by reactive deposition, the deposition source or / and the deposition source containing no carbon atom may be deposited on the carbon atom-containing transparent electrode. The transparent electrode may be deposited by evaporating the gas with the gas introduced into the deposition chamber at 5 × 10 −4 torr or less. in addition,
Plasma may be generated by introducing high-frequency power at the degree of vacuum, and vapor deposition may be performed via the plasma.

【0035】次に、導電型層(p型層またはn型層)に
ついて説明する。本発明の光起電力素子において、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。本発明の光起電力素子の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)も非晶質材料の範疇に入る)としては、
例えば、a−Si:H,a−Si:HX,a−SiC:
H,a−SiC:HX,a−SiGe:H,a−SiG
eC:H,a−SiO:H,a−SiN:H,a−Si
ON:HX,a−SiOCN:HX,μc−Si:H,
μc−SiC:H,μc−Si:HX,μc−SiC:
HX,μc−SiGe:H,μc−SiO:H,μc−
SiGeC:H,μc−SiN:H,μc−SiON:
HX,μc−SiOCN: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,T
l)やn型の価電子制御剤(周期率表第V族原子P,A
s,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,po
ly−SiC:H,poly−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,B
i)を高濃度に添加した材料が挙げられる。
Next, the conductivity type layer (p-type layer or n-type layer) will be described. In the photovoltaic device of the present invention, the p-type layer or the n-type layer is an important layer that affects the characteristics of the photovoltaic device. The amorphous material (denoted by a-) of the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic device of the present invention (microcrystalline material (μc
-) Also falls within the category of amorphous materials).
For example, a-Si: H, a-Si: HX, a-SiC:
H, a-SiC: HX, a-SiGe: H, a-SiG
eC: H, a-SiO: H, a-SiN: H, a-Si
ON: HX, a-SiOCN: HX, μc-Si: H,
μc-SiC: H, μc-Si: HX, μc-SiC:
HX, μc-SiGe: H, μc-SiO: H, μc-
SiGeC: H, μc-SiN: H, μc-SiON:
HX, μc-SiOCN: HX, etc., a p-type valence electron controlling agent (Group III atom B, Al, Ga, In, T
l) and n-type valence electron controlling agents (atoms P and A of group V in the periodic table)
s, Sb, Bi) at a high concentration.
Examples of the polycrystalline material (denoted as Poly-) include, for example, poly-Si: H, poly-Si: HX, po
ly-SiC: H, poly-SiC: HX, poly
-SiGe: H, poly-Si, poly-SiC,
p-type valence electron controlling agents (Group III atoms B, Al, Ga, In, Tl in the periodic table) and n-type valence electron controlling agents (Group V atoms P, As in the periodic table) such as poly-SiGe. , Sb, B
Materials to which i) is added at a high concentration can be mentioned.

【0036】特に、光入射側のp型層またはn型層に
は、可視光に対して光吸収の少ない結晶性の半導体層か
バンドギャップの広いa−SiC:H,a−SiO:
H,a−SiN:H等の非晶質半導体層が適している。
p型層への周期率表第III 族原子の添加量およびn型層
への周期率表第V族原子の添加量は、0.1〜50原子
%が最適量として挙げられる。
In particular, the p-type layer or the n-type layer on the light incident side is formed of a crystalline semiconductor layer having little light absorption to visible light or a-SiC: H, a-SiO:
An amorphous semiconductor layer such as H, a-SiN: H is suitable.
The optimum amount of addition of Group III atoms of the periodic table to the p-type layer and addition of Group V atoms of the periodic table to the n-type layer is 0.1 to 50 atomic%.

【0037】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型層へ添加される水素原子またはハロゲン原子
は、0.1〜40原子%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0.1〜8原子%が最適量として挙げ
られる。さらに、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/およ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/およびハロゲン
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。
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 n
This improves the doping efficiency of the mold 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 atomic%. In particular, when the p-type layer or the n-type layer is crystalline, the optimal amount of hydrogen atoms or halogen atoms is 0.1 to 8 atomic%. Further, 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 a preferable distribution form. Is preferably 1.1 to 2 times the content in the bulk as the content of the hydrogen atom and / or the halogen atom. 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, the defect level and mechanical strain near the interface can be reduced. Thus, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.

【0038】本発明の光起電力素子のp型層および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型層および
n型層の層厚は、10〜500Åが好ましく、30〜1
00Åが最適である。
The electrical characteristics of the p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic device of the present invention are preferably those having an activation energy of 0.2 eV or less, and those having an activation energy of 0.1 eV or less are optimal. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Further, the thickness of the p-type layer and the n-type layer is preferably 10 to 500 °, and 30 to 1 °.
00Å is optimal.

【0039】本発明の光起電力素子の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、および該化合物の混合ガスを挙げることが
できる。具体的にシリコン原子を含有するガス化し得る
化合物としては、SiH4Si 2 6 ,SiF4,SiF
3,SiF22,SiF3H,Si38,SiD4,SiHD
3,SiH22,SiH3D,SiFD3,SiF22,SiD
3H,Si233,等が挙げられる。
The source gas suitable for depositing the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic device of the present invention includes a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a germanium atom, and a carbon atom. And the like, and a gaseous compound containing the compound, and a mixed gas of the compound. Specific examples of the gasizable compound containing silicon atoms include SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , and SiF.
H 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , SiD 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.

【0040】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,GeF4,G
eFH3,GeF22,GeF3H,GeHD3,GeH22
GeH3D,Ge 2 6 ,Ge 2 6 等が挙げられる。具体的に
炭素原子を含有するガス化し得る化合物としては、CH
4,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 gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 and G
eFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , GeH 2 D 2 ,
GeH 3 D, Ge 2 H 6 , Ge 2 D 6 and the like. 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.

【0041】窒素含有ガスとしては、N2 ,NH3 ,N
3 ,NO,NO2 ,N2 Oが挙げられる。酸素含有ガ
スとしてはO2 ,CO,CO2 ,NO,NO2 ,N2
O,CH3 CH2 OH,CH3 OH等が挙げられる。本
発明において、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 族原子お
よび第V族原子が挙げられる。
As the nitrogen-containing gas, N 2 , NH 3 , N
D 3 , NO, NO 2 , and N 2 O. O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2
O, CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like. In the present invention, examples of the substance introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling valence electrons include Group III atoms and Group V atoms in the periodic table.

【0042】本発明において、第III 族原子導入用の出
発物質として有効に使用されるものとしては、具体的に
は硼素原子導入用としては、B26 ,B410、B5
9,B511,B610,B612,B614等の水
素化硼素、BF3 、BCl3等のハロゲン化硼素を挙げ
ることができる。このほかに、AlCl3 ,GaCl
3 ,InCl3 ,TlCl3 等も挙げることができる。
特に、B26 ,BF3が適している。
In the present invention, an output for introducing a group III atom is used.
Specific examples of substances that can be used effectively as
Is B for boron atom introduction.Two H6 , BFour HTen, BFive 
H9, BFive H11, B6 HTen, B6 H12, B6 H14Etc water
Boron iodide, BFThree , BClThreeAnd other boron halides
Can be In addition, AlClThree , GaCl
Three , InClThree , TlClThree And the like.
In particular, BTwoH6 , BFThreeIs suitable.

【0043】本発明において、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、PH4
I,PF3 ,PF5 ,PCl3 ,PCl5 ,PBr3
PBr5 ,PI3 等のハロゲン化燐が挙げられる。この
ほか、AsH3 ,AsF3 ,AsCl3 ,AsBr3
AsF5 ,SbH3 ,SbF3 ,SbF5 ,SbCl
3 ,SbCl5 ,BiH 3 ,BiCl3 ,BiBr3
も挙げることができる。特に、PH3 、PF3 が適して
いる。
In the present invention, a starting material for introducing a group V atom is used.
To be effectively used as a substance, specifically,
You need PHThree , PTwo HFour Phosphorus hydride, PHFour 
I, PFThree , PFFive , PClThree , PClFive , PBrThree ,
PBrFive , PIThree And the like. this
In addition, AsHThree , AsFThree , AsClThree , AsBrThree,
AsFFive , SbHThree , SbFThree , SbFFive , SbCl
Three , SbClFive , BiH Three , BiClThree , BiBrThree etc
Can also be mentioned. In particular, PHThree , PFThree Suitable for
I have.

【0044】本発明の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、高周波プラズマCVD法とマイ
クロ波プラズマCVD法である。特に、高周波プラズマ
CVD法で堆積する場合、容量結合型の高周波プラズマ
CVD法が適している。前記高周波プラズマCVD法で
p型層またはn型層を堆積する場合、堆積室内の基板温
度は100〜350℃、内圧は0.1〜10torr、
高周波パワーは0.05〜1.0W/cm2 、堆積速度
は、0.1〜30Å/secが最適条件として挙げられ
る。
The p-type or n-type layer deposition method suitable for the photovoltaic element of the present invention is a high-frequency plasma CVD method or a microwave plasma CVD method. In particular, when depositing by a high-frequency plasma CVD method, a capacitively-coupled high-frequency plasma CVD method is suitable. When depositing a p-type layer or an n-type layer by the high frequency plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 torr,
The optimum conditions are a high frequency power of 0.05 to 1.0 W / cm 2 and a deposition rate of 0.1 to 30 ° / sec.

【0045】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
積質に導入してもよい。特に、微結晶半導体やa−Si
C:H等の光吸収の少ないかバンドギャップの広い層、
またはpoly−Si:H,poly−Si:CH等の
結晶性の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、高周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。高周波の周波数と
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。
The compound capable of being gasified is H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the sediment. In particular, microcrystalline semiconductors and a-Si
C: a layer having a small light absorption or a wide band gap, such as H,
Alternatively, when a crystalline layer such as poly-Si: H or poly-Si: CH is deposited, it is preferable to dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce relatively high frequency power. It is preferred. As a high frequency, 1 MHz to 100 MHz is a suitable range,
In particular, a frequency near 13.56 MHz is optimal.

【0046】本発明に適した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。本発明に適した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
の基板温度は100〜400℃、内圧は0.5〜30m
torr、マイクロ波パワーは0.01〜1W/cm
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 suitable for the present invention is deposited by a microwave plasma CVD method, the microwave plasma CVD apparatus uses a waveguide in a deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics or the like). The method of introducing microwaves is suitable. When a p-type layer or an n-type layer suitable for the present invention is deposited by microwave plasma CVD, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 m.
torr, microwave power is 0.01 to 1 W / cm
3. The preferred range of the microwave frequency is 0.5 to 10 GHz.

【0047】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
積室に導入してもよい。特に、微結晶半導体やa−Si
C:H等の光吸収の少ないかバンドギャップの広い層、
またはpoly−Si:H,poly−Si:CH等の
結晶性の層を堆積する場合は、水素ガスで2〜100倍
に原料ガスを希釈し、マイクロ波パワーは比較的高いパ
ワーを導入するのが好ましいものである。
The compound capable of being gasified is H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, microcrystalline semiconductors and a-Si
C: a layer having a small light absorption or a wide band gap, such as H,
Alternatively, when depositing a crystalline layer such as poly-Si: H, poly-Si: CH, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and a relatively high microwave power is introduced. Is preferred.

【0048】加えて、マイクロ波プラズマCVD法の場
合の堆積速度は1〜200Åが好適な条件として挙げら
れる。次に、i型層について説明する。本発明の光起電
力素子において、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。
In addition, a preferable condition for the deposition rate in the case of the microwave plasma CVD method is 1 to 200 °. Next, the i-type layer will be described. In the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer is an important layer that generates and transports carriers with respect to irradiation light.

【0049】本発明の光起電力素子の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,非晶質材料(a−
と表示する)、例えば,a−Si:H,a−Si:H
X,a−SiC:H,a−SiC:HX,a−SiG
e:H,a−SiGe:HX,a−SiGeC:HX等
が挙げられる。
As the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention,
Only p-type and only n-type layers can be used. As the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention, an amorphous material (a-
For example, a-Si: H, a-Si: H
X, a-SiC: H, a-SiC: HX, a-SiG
e: H, a-SiGe: HX, a-SiGeC: HX, and the like.

【0050】特に、i型層としては、前記の非晶質材料
に価電子制御剤として周期率表第III 族原子または/お
よび第V族原子を添加してイントリンジック化(int
rinsic)した材料が好適なものとして挙げられ
る。i型層に含有される水素原子(H、D)またはハロ
ゲン原子(X)は、i型層の未結合手を補償する働きを
し、i型層でのキャリアの移動度と寿命の積を向上させ
るものである。また、p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/
およびハロゲン原子は、1〜40原子%が最適な含有量
として挙げられる。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/およびハロゲン原子
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/および
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。
In particular, for the i-type layer, the above-mentioned amorphous material is added with a Group III atom and / or a Group V atom of the periodic table as a valence electron controlling agent to be made intrinsic (int).
rinsic) materials are mentioned as suitable. The hydrogen atoms (H, D) or the halogen atoms (X) contained in the i-type layer work to compensate for the dangling bonds of the i-type layer, and the product of the mobility of the carrier and the lifetime in the i-type layer is calculated. It is to improve. Further, it works to compensate for the interface state of each interface of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, thereby improving the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic element. It is something with. hydrogen atoms contained in the i-type layer or /
The optimum content of halogen atoms is 1 to 40 atomic%. In particular, p-type layer / i-type layer, n-type layer / i
A preferred distribution form includes a large distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms on each interface side of the mold layer. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface is within the bulk. 1.1 to 2 of the content of
A double range is mentioned as a preferred range.

【0051】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)およ
びi型層のバンドギャプに大きく依存するが、0.1〜
1.0μmが最適な層厚として挙げられる。また、i型
層のバンドギャプは、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、さら
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 thickness of the i-type layer largely 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. In addition, it is preferable that the band gap of the i-type layer is designed to be wide at each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. By designing in this manner, 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.

【0052】本発明の光起電力素子のi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、
および該化合物の混合ガスを挙げることができる。具体
的にシリコン原子を含有するガス化し得る化合物として
は、SiH4Si 2 6 ,SiF4,SiFH3,SiF22
SiF3H,Si38,SiD4,SiHD3,SiH22,S
iH3D,SiFD3,SiF22,SiD3H,Si2
33,等が挙げられる。
The source gases suitable for depositing the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention include a gasizable compound containing silicon atoms, a gasizable compound containing germanium atoms, and a gas containing carbon atoms. Compounds that can be
And a mixed gas of the compounds. Specific examples of the gasizable compound containing silicon atoms include SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , SiFH 3 , SiF 2 H 2 ,
SiF 3 H, Si 3 H 8 , SiD 4 , SiHD 3 , SiH 2 D 2 , S
iH 3 D, SiFD 3 , SiF 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D
3 H 3 , and the like.

【0053】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,GeF4,G
eFH3,GeF22,GeF3H,GeHD3,GeH22
GeH3D,Ge 2 6 ,Ge 2 6 等が挙げられる。具体的に
炭素原子を含有するガス化し得る化合物としては、CH
4,CD4,Cn2n+2(nは整数),Cn2n(nは整
数),C22,C66等が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 and G
eFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , GeH 2 D 2 ,
GeH 3 D, Ge 2 H 6 , Ge 2 D 6 and the like. 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 and the like.

【0054】本発明において、i型層の価電子制御する
ためにi型層に導入される物質としては、周期率表第II
I 族原子および第V族原子が挙げられる。本発明におい
て、第III 族原子導入用の出発物質として有効に使用さ
れるものとしては、具体的には硼素原子導入用として
は、B26 ,B410、B59,B511,B5
10,B612,B614等の水素化硼素、BF3 、BC
3,等のハロゲン化硼素等を挙げることができる。こ
のほかに、AlCl3 ,GaCl3 ,InCl3 ,Tl
Cl3 等も挙げることができる。
In the present invention, the substance introduced into the i-type layer for controlling the valence electrons of the i-type layer includes the periodic table II
Group I and Group V atoms are included. In the present invention, those which can be effectively used as a starting material for introducing a group III atom, specifically, those for introducing a boron atom include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11, B 5 H
10, B 6 H 12, B 6 borohydride of H 14, etc., BF 3, BC
and boron halides such as l 3 . In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 , Tl
Cl 3 and the like can also be mentioned.

【0055】本発明において、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、PH4
I,PF3 ,PF5 ,PCl3 ,PCl5 ,PBr3
PBr5 ,PI3 等のハロゲン化燐が挙げられる。この
ほか、AsH3 ,AsF3 ,AsCl3 ,AsBr3
AsF5 ,SbH3 ,SbF3 ,SbF5 ,SbCl
3 ,SbCl5 ,BiH 3 ,BiCl3 ,BiBr3
も挙げることができる。
In the present invention, a starting material for introducing a Group V atom is used.
To be effectively used as a substance, specifically,
You need PHThree , PTwo HFour Phosphorus hydride, PHFour 
I, PFThree , PFFive , PClThree , PClFive , PBrThree ,
PBrFive , PIThree And the like. this
In addition, AsHThree , AsFThree , AsClThree , AsBrThree,
AsFFive , SbHThree , SbFThree , SbFFive , SbCl
Three , SbClFive , BiH Three , BiClThree , BiBrThree etc
Can also be mentioned.

【0056】i型層に伝導型を制御するために導入され
る周期率表第III 族原子および第V族原子の導入量は、
1000ppm以下が好ましい範囲として挙げられる。
本発明に適したi型層の堆積方法としては、高周波プラ
ズマCVD法、マイクロ波プラズマCVD法が挙げられ
る。高周波プラズマCVD法の場合、特に容量結合型の
高周波プラズマCVD装置が適している。
The amount of Group III and Group V atoms introduced into the i-type layer for controlling the conductivity type is as follows:
1000 ppm or less is mentioned as a preferable range.
Examples of the method for depositing the i-type layer suitable for the present invention include a high-frequency plasma CVD method and a microwave plasma CVD method. In the case of the high frequency plasma CVD method, a capacitively coupled high frequency plasma CVD apparatus is particularly suitable.

【0057】前記高周波プラズマCVD法でi型層を堆
積する場合、堆積室内の基板温度は100〜350℃、
内圧は0.1〜10torr、高周波パワーは0.05
〜1.0W/cm2 、堆積速度は0.1〜30Å/se
cが最適条件として挙げられる。また、前記ガス化し得
る化合物をH2 ,He,Ne,Ar,Xe,Kr等のガ
スで適宜希釈して堆積質に導入してもよい。
When the i-type layer is deposited by the high frequency plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350 ° C.
Internal pressure is 0.1-10 torr, high frequency power is 0.05
~ 1.0 W / cm 2 , deposition rate is 0.1 ~ 30〜 / sec
c is mentioned as an optimal condition. Further, the gasifiable compound may be appropriately diluted with a gas such as H 2 , He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the sediment.

【0058】特に、a−SiC:H等のバンドギャプの
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、高周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。高周波の周波数として
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。本発
明に適したi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。
In particular, when depositing a layer having a wide band gap such as a-SiC: H, it is preferable to dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce a relatively high frequency power. It is. A high frequency of 1 MHz to 100 MHz is a suitable range, and a frequency near 13.56 MHz is particularly optimal. When an i-type layer suitable for the present invention is deposited by a microwave plasma CVD method, a microwave plasma CVD apparatus introduces a microwave into a deposition chamber through a waveguide through a dielectric window (alumina ceramics or the like). Is suitable.

【0059】本発明に適したi型層をマイクロ波プラズ
マCVD法で、堆積する場合、堆積室内の基板温度は1
00〜400℃、内圧は0.5〜30mtorr、マイ
クロ波パワーは0.01〜1W/cm3 、マイクロ波の
周波数は0.5〜10GHzが好ましい範囲として挙げ
られる。また、前記ガス化し得る化合物をH2 ,He,
Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆積室
に導入してもよい。
When the i-type layer suitable for the present invention is deposited by microwave plasma CVD, the substrate temperature in the deposition chamber is 1
Preferred ranges are 00 to 400 ° C., an internal pressure of 0.5 to 30 mtorr, a microwave power of 0.01 to 1 W / cm 3 , and a microwave frequency of 0.5 to 10 GHz. Further, the compound capable of being gasified is H 2 , He,
The gas may be appropriately diluted with a gas such as Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0060】特に、a−SiC:H等のバンドギャプの
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。加えて、マイクロ波
プラズマCVD法の場合の堆積速度は1〜200Åが好
適な条件として挙げられる。
In particular, when depositing a layer having a wide band gap such as a-SiC: H, it is preferable to dilute the source gas 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce a relatively high microwave power. It is. In addition, a preferable deposition rate for microwave plasma CVD is 1 to 200 °.

【0061】次に、導電性基板について説明する。導電
性基板は、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よい。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,Ti,Pt,Pb,Sn等の金属、ま
たはこれらの合金が挙げられる。
Next, the conductive substrate will be described. The conductive substrate may be a conductive material, or may be a substrate formed of an insulating material or a conductive material and subjected to conductive treatment. Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al, Cr, Mo, Au,
Metals such as Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, Sn and the like, and alloys thereof are exemplified.

【0062】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、ガラス、セラミックス、紙等
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。例えば
ガラスであれば、その表面に、NiCr,Al,Cr,M
o,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb,In23,IT
O(In23+Sn)等からなる薄膜を設けることによっ
て導電性を付与し、あるいはポリエステルフィルム等の
合成樹脂フィルムであれば、NiCr,Al,Ag,Pb,
Zn,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するが光起電力素子と
しての柔軟性が要求される場合には、支持体としての機
能が十分発揮される範囲で可能な限り薄くすることがで
きる。しかしながら、支持体の製造上および取扱い上、
機械的強度等の点から、通常は10μm以上とされる。
Examples of the electrically insulating support include films or sheets of synthetic resin such as polyester, polyethylene, polycarbonate , cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, etc., sheets, glass, ceramics, paper, etc. Is mentioned. It is preferable that at least one surface of these electrically insulating supports is subjected to conductive treatment, and a photovoltaic layer is provided on the conductive-treated surface side. For example, in the case of glass, NiCr, Al, Cr, M
o, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, In 2 O 3 , IT
Conductivity is imparted by providing a thin film made of O (In 2 O 3 + Sn) or the like, or in the case of a synthetic resin film such as a polyester film, NiCr, Al, Ag, Pb,
Zn, Ni, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Tl,
A thin metal film such as Pt is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, or the like, or the surface is laminated with the metal to impart conductivity to the surface. The shape of the support may be a sheet having a smooth surface or an uneven surface. The thickness is appropriately determined so that a desired photovoltaic element can be formed. However, when flexibility as a photovoltaic element is required, the thickness can be set within a range where the function as a support can be sufficiently exhibited. It can be as thin as possible. However, due to the manufacturing and handling of the support,
In terms of mechanical strength and the like, the thickness is usually 10 μm or more.

【0063】[0063]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらによって限定されるものでは
ない。 (実施例1)DCマグネトロンスパッタリング法および
マイクロ波グロー放電分解法によって本発明の光起電力
素子を作製した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto. (Example 1) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a microwave glow discharge decomposition method.

【0064】まず、図3に示すDCマグネトロンスパッ
タリング法の製造装置により、基板上に、窒素原子を含
有する透明電極を作製した。基板302は、50mm
角、厚さ1mmのバリウム硼珪酸ガラス(コーニング
(株)製7059)製である。ターゲット304は、組
成がインジウム(In)および錫(Sn)のモル比で、
85:15からなり、絶縁性支持体305で堆積室30
1より絶縁されている。 ガス導入バルブ314、31
5は、それぞれ不図示の酸素(O2 )ガスで50ppm
に希釈されたN2 ガス(N2 /O2 )ボンベ、アルゴン
(Ar)ガスボンベに接続されている。
First, a transparent electrode containing a nitrogen atom was formed on a substrate by a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG. The substrate 302 is 50 mm
It is made of barium borosilicate glass (Corning Co., Ltd. 7059) having a square shape and a thickness of 1 mm. The target 304 has a composition of a molar ratio of indium (In) and tin (Sn),
85:15, the insulating support 305 and the deposition chamber 30
1 is insulated. Gas introduction valves 314, 31
5 is an oxygen (O 2 ) gas (not shown) at 50 ppm
And an N 2 gas (N 2 / O 2 ) cylinder and an argon (Ar) gas cylinder.

【0065】まず、加熱ヒーター303により基板30
2を350℃に加熱し、堆積室301内を不図示の真空
ポンプにより排気し、真空計312の読みが約1×10
-5torrになった時点で、ガス導入バルブ314、3
15を徐々に開いてO2 ガス、Arガスを堆積室301
内に流入させた。この時、N2 /O2 ガス流量が20s
ccm、Arガス流量が20sccmとなるように、各
々のマスフローコントローラー316、317で調整
し、堆積室301内の圧力が2mtorrとなるよう
に、真空計312を見ながらコンダクタンスバルブ(バ
タフライ型)313の開口を調整した。その後、DC電
源306の電圧を−400Vに設定して、ターゲット3
04にDC電力を導入し、DCグロー放電を生起させ、
次に、シャッター307を開けて、基板302上に透明
電極の作製を開始し、層厚70nmの透明電極を作製し
たところでシャッター307を閉じ、DC電源306の
出力を切り、DCグロー放電を止めた。次に、ガス導入
バルブ315を閉じて、堆積室301内へのArガスの
流入を止め、堆積室301内の圧力が1torrとなる
ように、コンダクタンスバルブ313の開口を調整し
て、1時間透明電極を熱処理し、窒素原子を含む透明電
極の作製を終えた。
First, the substrate 30 is heated by the heater 303.
2 was heated to 350 ° C., and the inside of the deposition chamber 301 was evacuated by a vacuum pump (not shown).
When the pressure reaches -5 torr, the gas introduction valves 314, 3
15 is gradually opened to deposit O 2 gas and Ar gas in the deposition chamber 301.
Allowed to flow in. At this time, the N 2 / O 2 gas flow rate was 20 s.
The mass flow controllers 316 and 317 adjust the flow rates of ccm and Ar gas to 20 sccm, and adjust the conductance valve (butterfly type) 313 while watching the vacuum gauge 312 so that the pressure in the deposition chamber 301 becomes 2 mtorr. The opening was adjusted. Thereafter, the voltage of the DC power supply 306 is set to −400 V, and the target 3
04, DC power is introduced to cause DC glow discharge,
Next, the shutter 307 was opened to start production of a transparent electrode on the substrate 302. When a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm was produced, the shutter 307 was closed, the output of the DC power supply 306 was turned off, and the DC glow discharge was stopped. . Next, the gas introduction valve 315 is closed, the flow of Ar gas into the deposition chamber 301 is stopped, and the opening of the conductance valve 313 is adjusted so that the pressure in the deposition chamber 301 becomes 1 torr, and the gas is transparent for one hour. The electrode was heat-treated to complete the production of a transparent electrode containing nitrogen atoms.

【0066】次に、図4に示す原料ガス供給装置102
0と堆積装置1000からなるマイクロ波グロー放電分
解法による製造装置により、透明電極上に非単結晶シリ
コン系半導体層を作製した。図中のガスボンベ1071
〜1076の各ガスボンベには、本発明の非単結晶シリ
コン系半導体層を作製するための原料ガスが密封されて
いる。具体的には、それぞれ、SiH4 ガス(純度9
9.999%)ボンベ1071、H2 ガス(純度99.
9999%)ボンベ1072、H2 ガスで10%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1073、H2 ガスで1
0%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、CH4 ガス(純
度99.9999%)ボンベ1074、1076はGe
4 ガス(純度99.99%)ボンベ1075となって
いる。また、あらかじめ、ガスボンベ1071〜107
6を取り付ける際に、各々のガスを、バルブ1051〜
1056から流入バルブ1031〜1036のガス配管
内に導入してある。
Next, the source gas supply device 102 shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was formed on the transparent electrode by a manufacturing apparatus based on a microwave glow discharge decomposition method including a deposition apparatus 1000 and a deposition apparatus 1000. Gas cylinder 1071 in the figure
A raw material gas for manufacturing the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer of the present invention is sealed in each of the gas cylinders 1 to 1076. Specifically, each is made of SiH 4 gas (purity 9
9.999%) cylinder 1071, H 2 gas (99.99% purity)
999%) cylinder 1072, B 2 H 6 gas (purity 99.99%, diluted to 10% with H 2 gas, hereinafter referred to as “B 2 H 6
/ H 2 ") cylinder 1073, 1 with H 2 gas
PH 3 gas (purity 99.99%, hereinafter abbreviated as “PH 3 / H 2 ”) cylinder diluted to 0%, CH 4 gas (purity 99.9999%) cylinder 1074, and 1076 are Ge
The H 4 gas (purity 99.99%) cylinder is 1075. In addition, gas cylinders 1071 to 107
When attaching 6, each gas is supplied to the valve 1051
From 1056, it is introduced into the gas piping of the inflow valves 1031 to 1036.

【0067】基板1004は、前述した方法により透明
電極を作製したものである。まず、ガスボンベ1071
よりSiH4 ガス、ガスボンベ1072よりH2 ガス、
ガスボンベ1073よりB26/H2 ガス、ガスボン
ベ1074よりPH 3 /H2 ガス、ガスボンベ1075
よりCH4 ガス、ガスボンベ1076よりGeH4 ガス
を、バルブ1051〜1056を開けて導入し、圧力調
整器1061〜1066により各ガス圧力を約2kg/
cm2 に調整した。
The substrate 1004 is made transparent by the method described above.
An electrode was produced. First, the gas cylinder 1071
More SiHFour H from gas and gas cylinder 1072Two gas,
B from gas cylinder 1073Two H6/ HTwo Gas, gas bon
PH from BE 1074 Three / HTwo Gas, gas cylinder 1075
More CHFour GeH from gas and gas cylinder 1076Four gas
Is introduced by opening valves 1051 to 1056,
Each gas pressure is adjusted to about 2 kg /
cmTwo Was adjusted.

【0068】次に、流入バルブ1031〜1036、堆
積室1001のリークバルブ1009が閉じられている
ことを確認し、また、流出バルブ1041〜1046、
補助バルブ1008が開かれていることを確認して、コ
ンダクタンス(バタフライ型)バルブ1007を全開に
して、不図示の真空ポンプにより堆積室1001および
ガス配管内を排気し、真空計1006の読みが約1×1
-4torrになった時点で補助バルブ1008、流出
バルブ1041〜1046を閉じた。
Next, it is confirmed that the inflow valves 1031 to 1036 and the leak valve 1009 of the deposition chamber 1001 are closed.
After confirming that the auxiliary valve 1008 is opened, the conductance (butterfly type) valve 1007 is fully opened, and the inside of the deposition chamber 1001 and the gas pipe is evacuated by a vacuum pump (not shown). 1x1
When the pressure reached 0 -4 torr, the auxiliary valve 1008 and the outflow valves 1041 to 1046 were closed.

【0069】次に、流入バルブ1031〜1036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1
021〜1026内に導入した。以上のようにして成膜
の準備が完了した後、基板1004上に、p型層、i型
層、n型層の成膜を行なった。p型層を作製するには、
基板1004を加熱ヒーター1005により350℃に
加熱し、流出バルブ1041〜1043を徐々に開い
て、SiH4 ガス、H2ガス、B26 /H2 ガスをガ
ス導入管1003を通じて堆積室1001内に流入させ
た。このとき、SiH4 ガス流量が10sccm、H2
ガス流量が100sccm、B26 /H2 ガス流量が
5sccmとなるように各々のマスフローコントローラ
ー1021〜1023で調整した。堆積室1001内の
圧力は20mtorrとなるように真空計1006を見
ながらコンダクタンスバルブ1007の開口を調整し
た。その後、不図示のマイクロ波電源の電力を400m
W/cm3 に設定し、不図示の導波管、導波部1010
および誘電体窓1002を通じて堆積室1001内にマ
イクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生起さ
せ、透明電極上にp型層の作製を開始し、層厚5nmの
p型層を作製したところでマイクロ波グロー放電を止
め、流出バルブ1041〜1043および補助バルブ1
008を閉じて、堆積室1001内へのガス流入を止
め、p型層の作製を終えた。 次に、i型層を作製する
には、基板1004を加熱ヒーター1005により35
0℃に加熱し、流出バルブ1041、1042および補
助バルブ1008を徐々に開いて、SiH4 ガス、H2
ガスをガス導入管1003を通じて堆積室1001内に
流入させた。このとき、SiH4 ガス流量が100sc
cm、H 2 ガス流量が200sccmとなるように各々
のマスフローコントローラー1021、1022で調整
した。堆積室1001内の圧力は、5mtorrとなる
ように真空計1006を見ながらコンダクタンスバルブ
1007の開口を調整した。次に、バイアス電源の高周
波バイアスを100mW/cm3 、直流バイアスを基板
1004に対して75vに設定し、バイアス棒1012
に印加した。その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
100mW/cm3 に設定し、不図示の導波管、導波部
1010および誘電体窓1002を通じて堆積室100
1内にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電
を生起させ、p型層上にi型層の作製を開始し、層厚4
00nmのi型層を作製したところでマイクロ波グロー
放電を止め、バイアス電源1011の出力を切り、i型
層の作製を終えた。
Next, the inflow valves 1031 to 1036 are gradually
Open each gas and use each mass flow controller 1
021 to 1026. Film formation as above
Is completed, a p-type layer, an i-type
A layer and an n-type layer were formed. To make a p-type layer,
Substrate 1004 is heated to 350 ° C. by heater 1005
Heat and gradually open outflow valves 1041 to 1043
And SiHFour Gas, HTwoGas, BTwo H6 / HTwo Gas
Through the inlet pipe 1003 into the deposition chamber 1001.
Was. At this time, SiHFour Gas flow rate 10 sccm, HTwo 
Gas flow rate 100sccm, BTwo H6 / HTwo Gas flow
Each mass flow controller to be 5sccm
-1021 to 1023. In the deposition chamber 1001
Check the vacuum gauge 1006 so that the pressure becomes 20 mtorr.
While adjusting the opening of conductance valve 1007
Was. Then, the power of the microwave power supply (not shown) is increased by 400 m.
W / cmThree And a waveguide (not shown) and a waveguide 1010
Through the dielectric window 1002 and into the deposition chamber 1001.
Microwave glow discharge caused by introduction of microwave power
To start the production of a p-type layer on the transparent electrode,
Stop microwave glow discharge when p-type layer is fabricated
Outflow valves 1041 to 1043 and auxiliary valve 1
008 is closed to stop the gas flow into the deposition chamber 1001.
Thus, the fabrication of the p-type layer was completed. Next, an i-type layer is formed.
The substrate 1004 by the heater 1005
Heat to 0 ° C. and drain valves 1041, 1042 and supplement
Open the auxiliary valve 1008 gradually and set the SiHFour Gas, HTwo 
Gas is introduced into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003.
Let in. At this time, SiHFour Gas flow is 100sc
cm, H Two Each so that the gas flow rate is 200 sccm
Adjusted by mass flow controllers 1021 and 1022
did. The pressure in the deposition chamber 1001 becomes 5 mtorr
While watching the vacuum gauge 1006
The opening of 1007 was adjusted. Next, the high frequency of the bias power supply
Wave bias of 100 mW / cmThree Substrate, DC bias
Set 75V to 1004 and set the bias rod 1012
Was applied. Then, the power of the microwave power supply (not shown) is
100mW / cmThree And the waveguide and waveguide (not shown)
1010 and the deposition chamber 100 through the dielectric window 1002.
Microwave glow discharge by introducing microwave power into 1
And the production of an i-type layer on the p-type layer is started, and a layer thickness of 4
Microwave glow was performed when an i-type layer of
Stop discharging, turn off the output of the bias power supply 1011,
Preparation of the layer was completed.

【0070】n型層を作製するには、基板1004を加
熱ヒーター1005により300℃に加熱し、流出バル
ブ1044を徐々に開いて、SiH4 ガス、H2 ガス、
PH 3 /H2 ガスをガス導入管1003を通じて堆積室
1001内に流入させた。このとき、SiH4 ガス流量
が30sccm、H2 ガス流量が100sccm、PH
3 /H2 ガス流量が6sccmとなるように各々のマス
フローコントローラー1021、1022、1024で
調整した。堆積室1001内の圧力は、10mtorr
となるように真空計1006を見ながらコンダクタンス
バルブ1007の開口を調整した。その後、不図示のマ
イクロ波電源の電力を50mW/cm3に設定し、不図
示の導波管、導波部1010および誘電体窓1002を
通じて堆積室1001内にマイクロ波電力を導入し、マ
イクロ波グロー放電を生起させ、i型層上にn型層の作
製を開始し、層厚10nmのn型層を作製したところで
マイクロ波グロー放電を止め、流出バルブ1041、1
042、1044および補助バルブ1008を閉じて、
堆積室1001内へのガス流入を止め、n型層の作製を
終えた。
To form an n-type layer, the substrate 1004 is added.
Heated to 300 ° C by heat heater 1005,
Grab 1044 is gradually opened and SiHFour Gas, HTwo gas,
PH Three / HTwo Gas is deposited through a gas introduction pipe 1003 in a deposition chamber.
1001. At this time, SiHFour Gas flow
Is 30 sccm, HTwo Gas flow rate 100 sccm, PH
Three / HTwo Each mass was adjusted so that the gas flow rate became 6 sccm.
With flow controllers 1021, 1022, 1024
It was adjusted. The pressure in the deposition chamber 1001 is 10 mtorr
Conductance while looking at the vacuum gauge 1006 so that
The opening of the valve 1007 was adjusted. After that,
Power of microwave power supply is 50mW / cmThreeSet to
The waveguide, waveguide section 1010 and dielectric window 1002 shown in FIG.
Microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through the
A microwave glow discharge is generated to form an n-type layer on the i-type layer.
Was started, and an n-type layer having a layer thickness of 10 nm was produced.
The microwave glow discharge is stopped, and the outflow valves 1041, 1
042, 1044 and the auxiliary valve 1008 are closed,
Stop the gas flow into the deposition chamber 1001 and create an n-type layer.
finished.

【0071】それぞれの層を作製する際に、必要なガス
以外の流出バルブ1041〜1046は完全に閉じられ
ていることはいうまでもなく、また、それぞれのガスが
堆積室1001内、流出バルブ1041〜1046から
堆積室1001に至る配管内に残留することを避けるた
めに、流出バルブ1041〜1046を閉じ、補助バル
ブ1008を開き、さらにコンダクタンスバルブ100
7を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必
要に応じて行なった。
When producing each layer, it goes without saying that the outflow valves 1041 to 1046 other than the necessary gas are completely closed, and the respective gases are discharged in the deposition chamber 1001 and outflow valve 1041. Outflow valves 1041 to 1046 are closed, auxiliary valve 1008 is opened, and conductance valve 100
7 was fully opened, and the operation of once evacuating the system to a high vacuum was performed as needed.

【0072】次に、n型層上に、背面電極として、Al
を真空蒸着にて2μm蒸着し、光起電力素子を作製した
(素子No.実1と表示する)。以上の光起電力素子の
作製条件を表1に示す。
Next, on the n-type layer, Al was used as a back electrode.
Was vapor-deposited by 2 μm to produce a photovoltaic device (designated as device No. 1). Table 1 shows the conditions for manufacturing the above photovoltaic element.

【0073】[0073]

【表1】 [Table 1]

【0074】(比較例1)実施例1と同様な方法によ
り、従来の光起電力素子を作製した。まず、図3に示す
DCマグネトロンスパッタリング法の製造装置により、
基板上に、実施例1とは異なる組成のターゲットを用い
て透明電極を作製した。ガス導入バルブ314には、N
2 /O2 ボンベに代えて、酸素(O2 )ガスボンベを接
続した。
Comparative Example 1 A conventional photovoltaic element was manufactured in the same manner as in Example 1. First, the DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
A transparent electrode was formed on a substrate using a target having a composition different from that of Example 1. The gas introduction valve 314 has N
An oxygen (O 2 ) gas cylinder was connected instead of the 2 / O 2 cylinder.

【0075】実施例1と同様に、基板302を350℃
に加熱し、堆積室301内にO2 ガスを20sccm、
アルゴンガスを20sccm流入させ、堆積室301内
の圧力を2mtorrに調整した。その後、DC電源3
10の電圧を−400Vに設定して、ターゲット308
にDC電力を導入し、DCグロー放電を生起させ、次
に、シャッター311を開けて、基板302上に透明電
極の作製を開始し、層厚70nmの透明電極を作製した
ところでシャッター311を閉じ、DC電源310の出
力を切り、DCグロー放電を止めた。次に、ガス導入バ
ルブ315を閉じて、堆積室301内へのArガスの流
入を止め、堆積室301内の圧力が1torrとなるよ
うに、コンダクタンスバルブ313の開口を調整し、1
時間透明電極を熱処理し、透明電極の作製を終えた。
As in the first embodiment, the substrate 302 was heated at 350 ° C.
, And O 2 gas is introduced into the deposition chamber 301 at 20 sccm.
Argon gas was introduced at a flow rate of 20 sccm, and the pressure in the deposition chamber 301 was adjusted to 2 mtorr. Then, DC power 3
10 was set to -400 V, and the target 308
To generate DC glow discharge, then open the shutter 311 to start production of a transparent electrode on the substrate 302, and close the shutter 311 when a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm is produced. The output of the DC power supply 310 was turned off, and the DC glow discharge was stopped. Next, the gas introduction valve 315 is closed, the flow of Ar gas into the deposition chamber 301 is stopped, and the opening of the conductance valve 313 is adjusted so that the pressure in the deposition chamber 301 becomes 1 torr.
The transparent electrode was heat-treated for a period of time to complete the production of the transparent electrode.

【0076】次に、実施例1と同じ作製条件で、透明電
極上に、p型層、i型層、n型層、背面電極を作製して
光起電力素子を作製した(素子No.比1と表示す
る)。実施例1(素子No.実1)および比較例1(素
子No.比1)で作製した光起電力素子の初期特性およ
び耐久特性の測定を行なった。初期特性の測定は、実施
例1(素子No.実1)および比較例1(素子No.比
1)で作製した光起電力素子を、AM−1.5(100
mW/cm2 )光照射下に設置して、V−I特性を測定
することにより得られる、短絡電流および直列抵抗によ
り行なった。測定の結果、比較例1(素子No.比1)
の光起電力素子に対して、実施例1(素子No.実1)
の光起電力素子は、短絡電流が1.03倍、直列抵抗が
1.35倍優れていた。
Next, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were formed on the transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 1 to manufacture a photovoltaic element (element No. ratio). 1). The initial characteristics and durability characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Example 1 (element No. 1) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1) were measured. The initial characteristics were measured by measuring the photovoltaic elements manufactured in Example 1 (element No. 1) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1) by AM-1.5 (100).
mW / cm 2 ) The sample was installed under light irradiation, and the measurement was performed by using a short-circuit current and a series resistance obtained by measuring VI characteristics. As a result of the measurement, Comparative Example 1 (element No. ratio 1)
Example 1 (element No. 1) for the photovoltaic element of
The photovoltaic element of No. 1 was excellent in short circuit current by 1.03 times and series resistance by 1.35 times.

【0077】耐久特性の測定は、実施例1(素子No.実
1)および比較例1(素子No.比1)で作製した光起電
力素子を、湿度85%の暗所に放置し、温度85℃で4
時間、温度−40℃で30分のヒートサイクルを30回
かけた後の光電変換効率の変化により行なった。測定の
結果、耐久特性試験後の光電変換効率は、比較例1(素
子No.比1)の光起電力素子に対して、実施例1(素子
No.実1)の光起電力素子のほうが低下が少なく、1.
08倍優れていた。
The durability characteristics were measured by placing the photovoltaic elements fabricated in Example 1 (element No. 1) and comparative example 1 (element No. ratio 1) in a dark place with a humidity of 85% and measuring the temperature. 4 at 85 ° C
The measurement was performed by changing the photoelectric conversion efficiency after 30 times of a heat cycle of 30 minutes at a temperature of −40 ° C. for 30 minutes. As a result of the measurement, the photoelectric conversion efficiency after the durability characteristic test of the photovoltaic element of Example 1 (Element No. 1) was higher than that of Comparative Example 1 (Element No. 1). Less decrease, 1.
08 times better.

【0078】以上の測定結果より、本発明の窒素原子を
含有する透明電極を用いた光起電力素子(素子No.実
1)が、従来の光起電力素子(素子No.比1)に対し
て、優れた特性を有することが判明した。 (実施例2)ターゲット304の材料に、表2に示す合
金を使用した以外は、実施例1と同じ作製条件で、基板
上に、透明電極、p型層、i型層、n型層、背面電極を
作製した光起電力素子を作製した(素子No.実2−1
〜9と表示する)。
From the above measurement results, the photovoltaic device using the transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention (device No. 1) was different from the conventional photovoltaic device (device No. ratio 1). As a result, it was found to have excellent characteristics. (Example 2) A transparent electrode, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, a transparent electrode, a p-type layer, an n-type layer, A photovoltaic device having a back electrode was prepared (device No. 2-1).
To 9).

【0079】作製した光起電力素子(素子No.実2−
1〜9)を実施例1と同様な方法で、初期特性および耐
久特性を測定した。その結果を表2に示す。表2から判
る通り、本発明の窒素原子を含有する透明電極を用いた
光起電力素子(素子No.実2−1〜9)が、従来の光
起電力素子(素子No.比1)に対して、優れた特性を
有することが判明した。
The fabricated photovoltaic element (element No. 2-
1 to 9) were measured for initial characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results. As can be seen from Table 2, the photovoltaic elements (element Nos. 2-1 to 9) using the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention are different from the conventional photovoltaic elements (element number ratio 1). On the other hand, it turned out to have excellent characteristics.

【0080】[0080]

【表2】 [Table 2]

【0081】(実施例3)n型層、i型層およびp型層
を表3に示す作製条件とした以外は、実施例1と同じ作
製条件で、基板上に、透明電極、n型層、i型層、p型
層、背面電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No.実3と表示する)。
Example 3 A transparent electrode and an n-type layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 1 except that the n-type layer, the i-type layer and the p-type layer were formed as shown in Table 3. , An i-type layer, a p-type layer, and a back electrode were fabricated to fabricate a photovoltaic device (designated as device No. 3).

【0082】[0082]

【表3】 [Table 3]

【0083】(比較例2)比較例1と同じ作製条件で、
基板上に透明電極を作製した以外は、実施例3と同じ作
製条件で、基板上に、透明電極、n型層、i型層、p型
層、背面電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No.比2と表示する)。実施例3(素子No.実3)
および比較例2(素子No.比2)で作製した光起電力
素子を、実施例1と同様な方法で、初期特性および耐久
特性の測定を行なった。測定の結果、比較例2(素子N
o.比2)の光起電力素子に対して、実施例3(素子N
o.実3)の光起電力素子は、短絡電流が1.04倍多
く、直列抵抗が1.31倍良く、耐久特性が1.08倍
優れており、本発明の窒素原子を含有する透明電極を用
いた光起電力素子(素子No.実3)が、従来の光起電
力素子(素子No.比2)に対して、優れた特性を有す
ることが判明した。
Comparative Example 2 Under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 1,
Except that a transparent electrode was formed on the substrate, a transparent electrode, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, and a back electrode were formed on the substrate under the same manufacturing conditions as in Example 3 to obtain a photovoltaic element. It was fabricated (designated as element No. ratio 2). Example 3 (Element No. 3)
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic element manufactured in Comparative Example 2 (element No. ratio 2) were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, Comparative Example 2 (element N
o. Comparative Example 2 (element N)
o. The photovoltaic element of Example 3) has a short-circuit current of 1.04 times more, a series resistance of 1.31 times better, and a durability of 1.08 times better. It was found that the used photovoltaic element (element No. 3) had better characteristics than the conventional photovoltaic element (element No. ratio 2).

【0084】(実施例4) 実施例1と同じ作製条件で、基板上に窒素原子を含む透
明電極を作製し、該透明電極上にCH4ガスとGeH4
スを使用して表4に示す作製条件で、p型層、i型層、
n型層、p型層、i型層、n型層を作製した後に、該n
型層上に反射増加層として、DCマグネトロンスパッタ
リング法によりZnO薄膜を1μm蒸着し、さらに光反
射層として、DCマグネトロンスパッタリング法により
銀薄膜を300nm蒸着し、該銀薄膜上に、実施例3と
同様に背面電極を作製して光起電力素子を作製した(素
子No.実4と表示する)。
Example 4 Under the same manufacturing conditions as in Example 1, a transparent electrode containing a nitrogen atom was prepared on a substrate, and CH 4 gas and GeH 4 gas were used on the transparent electrode, as shown in Table 4. The p-type layer, the i-type layer,
After forming an n-type layer, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer,
On the mold layer, a ZnO thin film was deposited by a DC magnetron sputtering method as a reflection increasing layer to a thickness of 1 μm, and as a light reflecting layer, a silver thin film was deposited by a DC magnetron sputtering method to a thickness of 300 nm. Then, a back electrode was prepared to produce a photovoltaic element (designated as Element No. 4).

【0085】[0085]

【表4】 [Table 4]

【0086】(比較例3)比較例1と同じ作製条件で、
基板上に透明電極を作製した以外は、実施例4と同じ作
製条件で、基板上に透明電極、p型層、i型層、n型
層、p型層、i型層、n型層、反射増加層、光反射層、
背面電極を作製して光起電力素子を作製した(素子N
o.比3と表示する)。
(Comparative Example 3) Under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 1,
A transparent electrode, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a transparent electrode were formed on the substrate under the same manufacturing conditions as in Example 4 except that a transparent electrode was formed on the substrate. Reflection increase layer, light reflection layer,
A back electrode was fabricated to produce a photovoltaic device (device N
o. Ratio 3).

【0087】実施例4(素子No.実4)および比較例
3(素子No.比3)で作製した光起電力素子を、実施
例1と同様な方法で、初期特性および耐久特性の測定を
行なった。測定の結果、比較例3(素子No.比3)の
光起電力素子に対して、実施例4(素子No.実4)の
光起電力素子は、短絡電流が1.06倍多く、直列抵抗
が1.38倍良く、耐久特性が1.08倍優れており、
本発明の窒素原子を含有する透明電極を用いた光起電力
素子(素子No.実4)が、従来の光起電力素子(素子
No.比3)に対して、優れた特性を有することが判明
した。
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Example 4 (element No. 4) and Comparative Example 3 (element No. ratio 3) were measured in the same manner as in Example 1. Done. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 4 (element No. actual 4) was 1.06 times as large as that of the photovoltaic element of comparative example 3 (element No. ratio 3), The resistance is 1.38 times better and the durability is 1.08 times better.
The photovoltaic device using the transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention (device No. 4) has superior characteristics to the conventional photovoltaic device (device No. ratio 3). found.

【0088】(実施例5)真空蒸着法およびマイクロ波
グロー放電分解法によって本発明の光起電力素子を作製
した。まず、図5に示す真空蒸着法の製造装置により、
基板上に、窒素原子を含有する透明電極を作製した。
Example 5 A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a vacuum evaporation method and a microwave glow discharge decomposition method. First, the manufacturing apparatus of the vacuum evaporation method shown in FIG.
A transparent electrode containing a nitrogen atom was formed on the substrate.

【0089】基板502は、50mm角、厚さ1mmの
バリウム硼珪酸ガラス(コーニング(株)製7059)
製である。蒸着源504は、組成がインジウム(I
n)、錫(Sn)のモル比で、1:1からなるものであ
る。ガス導入バルブ510は、不図示のO2 ガスで50
ppmに希釈されたN2 ガス(N2 /O2 )ボンベに接
続されている。
The substrate 502 is made of 50 mm square and 1 mm thick barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Incorporated).
It is made. The evaporation source 504 has a composition of indium (I
n) and tin (Sn) in a molar ratio of 1: 1. The gas introduction valve 510 is provided with an O 2 gas (not shown).
It is connected to a N 2 gas (N 2 / O 2 ) cylinder diluted to ppm.

【0090】まず、加熱ヒーター503により基板50
2を350℃に加熱し、堆積室501内を不図示の真空
ポンプにより排気し、真空計508の読みが約1×10
-5torrになった時点で、ガス導入バルブ510を徐
々に開いてN2 /O2 ガスを堆積室501内に流入させ
た。このとき、N2 /O2 ガス流量が10sccmとな
るように、マスフローコントローラー511で調整し、
堆積室501内の圧力が0.3mtorrとなるよう
に、真空計508を見ながらコンダクタンスバルブ(バ
タフライ型)509の開口を調整した。その後、AC電
源506より加熱ヒーター505に電力を供給し、蒸着
源504を加熱し、次に、シャッター507を開けて、
基板502上に透明電極の作製を開始し、層厚70nm
の透明電極を作製したところでシャッター507を閉
じ、AC電源506の出力を切り、ガス導入バルブ51
0を閉じて、堆積室501内へのガスの流入を止め、窒
素原子を含む透明電極の作製を終えた。
First, the substrate 50 is heated by the heater 503.
2 was heated to 350 ° C., and the inside of the deposition chamber 501 was evacuated by a vacuum pump (not shown).
When the pressure reached -5 torr, the gas introduction valve 510 was gradually opened to allow the N 2 / O 2 gas to flow into the deposition chamber 501. At this time, the mass flow controller 511 adjusts the flow rate of the N 2 / O 2 gas to 10 sccm,
The opening of the conductance valve (butterfly type) 509 was adjusted while watching the vacuum gauge 508 so that the pressure in the deposition chamber 501 was 0.3 mtorr. Thereafter, power is supplied from the AC power supply 506 to the heater 505 to heat the deposition source 504, and then the shutter 507 is opened,
Production of a transparent electrode on the substrate 502 is started, and the layer thickness is 70 nm.
When the transparent electrode was manufactured, the shutter 507 was closed and the output of the AC power supply 506 was turned off.
0 was closed, the flow of gas into the deposition chamber 501 was stopped, and the production of the transparent electrode containing nitrogen atoms was completed.

【0091】次に、実施例1と同じ作製条件で、透明電
極上に、p型層、i型層、n型層、背面電極を作製して
光起電力素子を作製した(素子No.実5と表示す
る)。 (比較例4)実施例5と同様な方法により、従来の光起
電力素子を作製した。N2 /O2 ガスボンベの代わりに
2 ガスボンベを用いた以外は、実施例5と同じ作製条
件で、透明電極を作製し、さらに、実施例1と同じ作製
条件で、透明電極上に、p型層、i型層、n型層、背面
電極を作製して光起電力素子を作製した(素子No.比
4と表示する)。
Next, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were formed on the transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 1 to manufacture a photovoltaic element (element No. 5). Comparative Example 4 A conventional photovoltaic element was manufactured in the same manner as in Example 5. A transparent electrode was produced under the same production conditions as in Example 5 except that an O 2 gas cylinder was used instead of the N 2 / O 2 gas cylinder, and further, p was placed on the transparent electrode under the same production conditions as in Example 1. A photovoltaic element was produced by producing a mold layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode (designated as element number ratio 4).

【0092】実施例5(素子No.実5)および比較例
4(素子No.比4)で作製した光起電力素子を、実施
例1と同様な方法で、初期特性および耐久特性の測定を
行なった。測定の結果、比較例4(素子No.比4)の
光起電力素子に対して、実施例5(素子No.実5)の
光起電力素子は、短絡電流が1.04倍多く、直列抵抗
が1.37倍良く、耐久特性が1.07倍優れており、
本発明の窒素原子を含有する透明電極を用いた光起電力
素子(素子No.実5)が、従来の光起電力素子(素子
No.比4)に対して、優れた特性を有することが判明
した。
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic devices manufactured in Example 5 (element No. 5) and Comparative Example 4 (element No. ratio 4) were measured in the same manner as in Example 1. Done. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 5 (element No. actual 5) was 1.04 times that of the photovoltaic element of comparative example 4 (element No. ratio 4), The resistance is 1.37 times better and the durability is 1.07 times better.
The photovoltaic device using the transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention (device No. 5) has superior characteristics to the conventional photovoltaic device (device No. ratio 4). found.

【0093】(実施例6)N2 /O2 ガスボンベの代わ
りに、O2 ガスで各々50ppmに希釈されたN 2 ガス
とO2 ガスの混合ガス(N2 CO2 /O2 )ボンベを用
いた以外は、実施例5と同じ作製条件で、透明電極を作
製し、さらに、実施例1と同じ作製条件で、透明電極上
に、p型層、i型層、n型層、背面電極を作製して光起
電力素子を作製した(素子No.実6と表示する)。
(Embodiment 6) NTwo / OTwo Substitute for gas cylinder
In addition, OTwo N diluted to 50 ppm each with gas Two gas
And OTwo Gas mixture (NTwo COTwo / OTwo ) Use a cylinder
A transparent electrode was made under the same manufacturing conditions as in Example 5 except that
And further, on the transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 1.
Next, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a
A power element was manufactured (designated as Element No. 6).

【0094】作製した光起電力素子を、実施例1と同様
な方法で、初期特性および耐久特性の測定を行なった。
測定の結果、比較例4(素子No.比4)の光起電力素
子に対して、実施例6(素子No.実6)の光起電力素
子は、短絡電流が1.05倍多く、直列抵抗が1.38
倍良く、耐久特性が1.08倍優れており、本発明の窒
素原子を含有する透明電極を用いた光起電力素子(素子
No.実6)が、従来の光起電力素子(素子No.比
4)に対して、優れた特性を有することが判明した。
The initial characteristics and durability characteristics of the manufactured photovoltaic element were measured in the same manner as in Example 1.
As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 6 (element No. actual 6) was 1.05 times that of the photovoltaic element of comparative example 4 (element No. ratio 4), 1.38 resistance
The photovoltaic element (element No. 6) using a transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention (element No. 6) is twice as good and has a durability characteristic of 1.08 times better. It was found that the composition had excellent characteristics with respect to the ratio 4).

【0095】(実施例7)50mm角、厚さ1mmのス
テンレス(SUS430BA)製で、表面に鏡面加工を
施した導電性基板を使用し、該導電性基板上に、DCマ
グネトロンスパッタリング法により、光反射層として銀
薄膜を300nm、反射増加層としてZnO薄膜を1μ
m蒸着した。次に、該導電性基板上に、n型層、i型
層、p型層を表5に示す作製条件で作製した。さらに、
基板温度を200℃として以外は、実施例5と同じ条件
で、p型層上に透明電極を作製し、さらに、透明電極上
に集電電極として、Alを真空蒸着にて2μm蒸着し
て、光起電力素子を作製した(素子No.実7と表示す
る)。
(Example 7) A conductive substrate made of stainless steel (SUS430BA) having a square of 50 mm and a thickness of 1 mm and having a mirror-finished surface was used, and a light was applied on the conductive substrate by DC magnetron sputtering. 300 nm silver thin film as reflection layer, 1 μm ZnO thin film as reflection enhancement layer
m was deposited. Next, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer were formed on the conductive substrate under the manufacturing conditions shown in Table 5. further,
A transparent electrode was formed on the p-type layer under the same conditions as in Example 5 except that the substrate temperature was set to 200 ° C., and Al was deposited as a current collecting electrode on the transparent electrode by vacuum evaporation to a thickness of 2 μm. A photovoltaic device was produced (designated as device No. 7).

【0096】[0096]

【表5】 [Table 5]

【0097】(比較例5)実施例7と同じ作製条件で、
導電性基板上に、光反射層、反射増加層、n型層、i型
層、p型層を作製し、さらに、基板温度を200℃とし
た以外は、比較例4と同じ条件で、p型層上に透明電極
を作製し、さらに、実施例7と同様に、集電電極を作製
して光起電力素子を作製した(素子No.比5と表示す
る)。
Comparative Example 5 Under the same manufacturing conditions as in Example 7,
On a conductive substrate, a light reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer were formed. A transparent electrode was formed on the mold layer, and a current collecting electrode was formed in the same manner as in Example 7 to prepare a photovoltaic element (designated as element No. ratio 5).

【0098】実施例7(素子No.実7)および比較例
5(素子No.比5)で作製した光起電力素子を、実施
例1と同様な方法で、初期特性および耐久特性の測定を
行なった。測定の結果、比較例5(素子No.比5)の
光起電力素子に対して、実施例7(素子No.実7)の
光起電力素子は、短絡電流が1.05倍多く、直列抵抗
が1.37倍良く、耐久特性が1.08倍優れており、
本発明の窒素原子を含有する透明電極を用いた光起電力
素子(素子No.実7)が、従来の光起電力素子(素子
No.比5)に対して、優れた特性を有することが判明
した。
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Example 7 (element No. 7) and Comparative Example 5 (element No. ratio 5) were measured in the same manner as in Example 1. Done. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 7 (element No. 7) was 1.05 times as large as that of the photovoltaic element of Comparative Example 5 (element No. The resistance is 1.37 times better and the durability is 1.08 times better.
The photovoltaic element using the transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention (element No. 7) has superior characteristics to the conventional photovoltaic element (element No. ratio 5). found.

【0099】(実施例8)DCマグネトロンスパッタリ
ング法および高周波グロー放電分解法によって本発明の
光起電力素子を作製した。まず、実施例1と同じ作製条
件で、基板上に窒素原子を含む透明電極を作製した。
(Example 8) A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a high-frequency glow discharge decomposition method. First, a transparent electrode containing a nitrogen atom was formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 1.

【0100】次に、図6に示す原料ガス供給装置102
0と堆積装置1100からなる高周波グロー放電分解法
による製造装置により、透明電極上に非単結晶シリコン
系半導体層を作製した。基板1104は、前述した透明
電極を作製したものである。図中、ガスボンベ1071
〜1076の各ガスボンベには、実施例1と同じ原料ガ
スが密封されており、実施例1と同様の操作手順により
各ガスをマスフローコントローラー1021〜1026
内に導入した。
Next, the source gas supply device 102 shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was formed on the transparent electrode by a manufacturing apparatus including a high-frequency glow discharge decomposition method and a deposition apparatus 1100. The substrate 1104 is a substrate on which the above-described transparent electrode is manufactured. In the figure, gas cylinder 1071
The same source gas as in Example 1 is sealed in each of the gas cylinders of Nos. 1 to 1076, and each gas is supplied to the mass flow controllers 1021 to 1026 by the same operation procedure as in Example 1.
Introduced within.

【0101】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板1104上に、p型層、i型層、n型層の成膜
を行なった。p型層を作製するには、基板1104を加
熱ヒーター1105により300℃に加熱し、流出バル
ブ1041〜1043および補助バルブ1108を徐々
に開いて、SiH4 ガス、H2 ガス、B26 /H2
スをガス導入管1103を通じて堆積室1101内に流
入させた。このとき、SiH4ガス流量が2sccm、
2 ガス流量が50sccm、B26 /H2 ガス流量
が1sccmとなるように各々のマスフローコントロー
ラー1021〜1023で調整した。堆積室1101内
の圧力は、1torrとなるように真空計1106を見
ながらコンダクタンスバルブ1107の開口を調整し
た。その後、不図示の高周波電源電力を200mW/c
3 に設定し、高周波マッチングボックス1112を通
じてカソード1102に高周波電力を導入し、高周波グ
ロー放電を生起させ、透明電極上にp型層の作製を開始
し、層厚5nmのp型層を作製したところで高周波グロ
ー放電を止め、流出バルブ1041〜1043および補
助バルブ1108を閉じて、堆積室1101内へのガス
流入を止め、p型層の作製を終えた。
After the preparation for film formation was completed as described above, p-type, i-type and n-type layers were formed on the substrate 1104. In order to form a p-type layer, the substrate 1104 is heated to 300 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1041 to 1043 and the auxiliary valve 1108 are gradually opened, and the SiH 4 gas, the H 2 gas, and the B 2 H 6 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 2 sccm,
The mass flow controllers 1021 to 1023 adjusted the H 2 gas flow rate to 50 sccm and the B 2 H 6 / H 2 gas flow rate to 1 sccm. The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while watching the vacuum gauge 1106 so that the pressure in the deposition chamber 1101 became 1 torr. After that, the high frequency power source power (not shown) was increased to 200 mW / c.
m 3 , high-frequency power was introduced into the cathode 1102 through the high-frequency matching box 1112, high-frequency glow discharge was generated, and the formation of a p-type layer on the transparent electrode was started to form a p-type layer having a thickness of 5 nm. By the way, the high-frequency glow discharge was stopped, the outflow valves 1041 to 1043 and the auxiliary valve 1108 were closed, the flow of gas into the deposition chamber 1101 was stopped, and the production of the p-type layer was completed.

【0102】次に、i型層を作製するには、基板110
4を加熱ヒーター1105により300℃に加熱し、流
出バルブ1041、1042および補助バルブ1108
を徐々に開いて、SiH4 ガス、H2 ガスをガス導入管
1103を通じて堆積室1101内に流入させた。この
とき、SiH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が
20sccmとなるように各々のマスフローコントロー
ラー1021、1022で調整した。堆積室1101内
の圧力は、1torrとなるように真空計1106を見
ながらコンダクタンスバルブ1107の開口を調整し
た。その後、不図示の高周波電源の電力を5mW/cm
3 に設定し、高周波マッチングボックス1112を通じ
てカソード1102に高周波電力を導入し、高周波グロ
ー放電を生起させ、p型層上にi型層の作製を開始し、
層厚400nmのi型層を作製したところで高周波グロ
ー放電を止め、i型層の作製を終えた。
Next, to form an i-type layer, the substrate 110
4 was heated to 300 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1041, 1042 and the auxiliary valve 1108 were heated.
Was gradually opened, and SiH 4 gas and H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the mass flow controllers 1021 and 1022 adjusted the flow rates of the SiH 4 gas to 2 sccm and the flow rate of the H 2 gas to 20 sccm. The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while watching the vacuum gauge 1106 so that the pressure in the deposition chamber 1101 became 1 torr. Thereafter, the power of a high-frequency power supply (not shown) was increased to 5 mW / cm.
Set to 3 , high-frequency power is introduced into the cathode 1102 through the high-frequency matching box 1112 to generate a high-frequency glow discharge, and start manufacturing an i-type layer on the p-type layer.
When the i-type layer having a thickness of 400 nm was produced, the high-frequency glow discharge was stopped, and the production of the i-type layer was completed.

【0103】次に、n型層を作製するには、基板110
4を加熱ヒーター1105により250℃に加熱し、流
出バルブ1044を徐々に開いて、SiH4 ガス、H2
ガス、B26 /H2ガスをガス導入管1103を通じ
て堆積室1101内に流入させた。このとき、SiH4
ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が20sccm、
26 /H2 ガス流量が1sccmとなるように各々
のマスフローコントローラー1021、1022、10
24で調整した。堆積室1101内の圧力は、1tor
rとなるように真空計1106を見ながらコンダクタン
スバルブ1107の開口を調整した。その後、不図示に
高周波電源の電力を5mW/cm3 に設定し、高周波マ
ッチングボックス1112を通じてカソード1102に
高周波電力を導入し、高周波グロー放電を生起させ、i
型層上にn型層の作製を開始し、層厚10nmのn型層
を作製したところで高周波グロー放電を止め、流出バル
ブ1041、1042、1044および補助バルブ11
08を閉じて、堆積室1101内へのガス流入を止め、
n型層の作製を終えた。
Next, to form an n-type layer, the substrate 110
4 was heated to 250 ° C. by a heater 1105, and the outflow valve 1044 was gradually opened, so that SiH 4 gas, H 2
Gas and B 2 H 6 / H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, SiH 4
Gas flow rate 2 sccm, H 2 gas flow rate 20 sccm,
Each of the mass flow controllers 1021, 1022, and 102 is controlled such that the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas is 1 sccm.
Adjusted at 24. The pressure in the deposition chamber 1101 is 1 torr
The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while watching the vacuum gauge 1106 so as to obtain r. Thereafter, the power of the high-frequency power supply is set to 5 mW / cm 3 (not shown), high-frequency power is introduced into the cathode 1102 through the high-frequency matching box 1112, and a high-frequency glow discharge is generated.
Production of an n-type layer was started on the mold layer, and when an n-type layer having a layer thickness of 10 nm was produced, high-frequency glow discharge was stopped, and outflow valves 1041, 1042, 1044 and auxiliary valve 11 were formed.
08, to stop the gas flow into the deposition chamber 1101,
The fabrication of the n-type layer was completed.

【0104】それぞれの層を作製する際に、必要なガス
以外の流出バルブ1041〜1046は完全に閉じられ
ていることはいうまでもなく、また、それぞれのガスが
堆積室1101内、流出バルブ1041〜1046から
堆積室1101に至る配管内に残留することを避けるた
めに、流出バルブ1041〜1046を閉じ、補助バル
ブ1108を開き、さらコンダクタンスバルブ1107
を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必要
に応じて行なった。
When forming the respective layers, it goes without saying that the outflow valves 1041 to 1046 other than the necessary gas are completely closed, and the respective gases are supplied into the deposition chamber 1101 and outflow valve 1041. Outflow valves 1041 to 1046 are closed, auxiliary valve 1108 is opened, and further conductance valve 1107
Was fully opened, and an operation of once evacuating the system to a high vacuum was performed as needed.

【0105】次に、n型層上に、実施例1と同様に背面
電極を蒸着し、光起電力素子を作製した(素子No.実
8と表示する)以上の光起電力素子の作製条件を表6に
示す。
Next, a back electrode was vapor-deposited on the n-type layer in the same manner as in Example 1 to produce a photovoltaic element (designated as element No. 8). Are shown in Table 6.

【0106】[0106]

【表6】 [Table 6]

【0107】(比較例6)比較例1と同じ透明電極を用
いた以外は、実施例8と同じ作製条件で、透明電極上
に、p型層、i型層、n型層、背面電極を作製して光起
電力素子を作製した(素子No.比6と表示する)。実
施例8(素子No.実8)および比較例6(素子No.
比6)で作製した光起電力素子を、実施例1と同様な方
法で、初期特性および耐久特性の測定を行なった。測定
の結果、比較例6(素子比No.6)の光起電力素子に
対して、実施例8(素子No.実8)の光起電力素子
は、短絡電流が1.05倍多く、直列抵抗が1.34倍
良く、耐久特性が1.08倍優れており、本発明の窒素
原子を含有する透明電極を用いた光起電力素子(素子N
o.実8)が、従来の光起電力素子(素子No.比6)
に対して、優れた特性を有することが判明した。
(Comparative Example 6) A p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were formed on a transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 8, except that the same transparent electrode as in Comparative Example 1 was used. Then, a photovoltaic element was manufactured (designated as element No. ratio 6). Example 8 (element No. 8) and Comparative Example 6 (element No. 8).
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic element manufactured at the ratio 6) were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 8 (element No. actual 8) was 1.05 times as large as that of the photovoltaic element of comparative example 6 (element ratio No. 6), and the series The photovoltaic device (device N) using the transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention has a resistance of 1.34 times better and a durability of 1.08 times better.
o. Actual 8) is a conventional photovoltaic element (element number ratio 6).
It turned out to have excellent characteristics.

【0108】(実施例9)実施例7および比較例5と同
様にして光起電力素子を各々100枚ずつ作製した。光
起電力素子の異常堆積、層の剥離およびひび割れ状態
は、光学顕微鏡(Union社 Versmet−2)
で50〜500倍に拡大して観察した。また光起電力素
子の歩留りは電流電圧測定により求めた。
Example 9 In the same manner as in Example 7 and Comparative Example 5, 100 photovoltaic elements were manufactured. Abnormal deposition, delamination and cracking of the photovoltaic element were measured with an optical microscope (Versmet-2, Union).
Was observed at a magnification of 50 to 500 times. The yield of the photovoltaic element was determined by measuring current and voltage.

【0109】本発明の光起電力素子は、比較例と比較し
て異常堆積、層の剥離およびひび割れは各々20%減少
していた。本発明の光起電力素子は、比較例と比較して
歩留りは5%向上していた。
In the photovoltaic device of the present invention, abnormal deposition, delamination and cracking were each reduced by 20% as compared with the comparative example. The yield of the photovoltaic device of the present invention was improved by 5% as compared with the comparative example.

【0110】[0110]

【発明の効果】本発明の窒素原子を含有する透明電極を
有する非単結晶シリコン系半導体層からなる光起電力素
子は、透明電極に関係した直列抵抗が減少し、透過率が
増加した。また、半導体層と透明電極との密着性が向上
し、耐久時のリークが減少して、光起電力素子の耐久特
性が向上した。
According to the photovoltaic device of the present invention comprising a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer having a nitrogen-containing transparent electrode, the series resistance related to the transparent electrode is reduced and the transmittance is increased. In addition, the adhesion between the semiconductor layer and the transparent electrode was improved, the leakage during durability was reduced, and the durability characteristics of the photovoltaic element were improved.

【0111】さらに、窒素原子を含有する透明電極を有
する非単結晶シリコン系半導体層からなる光起電力素子
を柔軟性のある基板上に堆積した場合、基板に歪みが生
じた場合でも、光起電力素子のひび割れが発生しないも
のである。
Furthermore, when a photovoltaic element made of a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer having a transparent electrode containing a nitrogen atom is deposited on a flexible substrate, the photovoltaic element can be formed even when the substrate is distorted. Cracks of the power element do not occur.

【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説明するため
の模式的構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a layer configuration of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子の層構成を説明するため
の模式的構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining a layer configuration of a photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の光起電力素子に用いる透明電極を作製
するための装置の一例で、DCマグネトロンスパッタリ
ング法による製造装置を示す模式的説明図である。
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing an example of an apparatus for manufacturing a transparent electrode used for a photovoltaic element of the present invention, which is a manufacturing apparatus using a DC magnetron sputtering method.

【図4】本発明の光起電力素子に用いる非単結晶シリコ
ン系半導体層を作製するための装置の一例で、マイクロ
波を用いたグロー放電法による製造装置を示す模式的説
明図である。
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing an example of an apparatus for manufacturing a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer used for a photovoltaic element of the present invention, showing a manufacturing apparatus by a glow discharge method using microwaves.

【図5】本発明の光起電力素子に用いる透明電極を作製
するための装置の一例で、真空蒸着法による製造装置を
示す模式的説明図である。
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing an example of an apparatus for producing a transparent electrode used for a photovoltaic element of the present invention, showing a production apparatus by a vacuum evaporation method.

【図6】本発明の光起電力素子に用いる非単結晶シリコ
ン系半導体層を作製するための装置の一例で、高周波を
用いたグロー放電法による製造装置を示す模式的説明図
である。
FIG. 6 is a schematic explanatory view showing an example of an apparatus for manufacturing a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer used for a photovoltaic element of the present invention, which shows a manufacturing apparatus by a glow discharge method using a high frequency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 導電性基板 102 光反射層(導電性) 103 反射増加層 104 導電型層(n型またはp型) 105 i型層 106 導電型層(p型またはn型) 107 透明電極 108 集電電極 109 照射光 201 導電性基板 202 光反射層(導電性) 203 反射増加層 204a、204b 導電型層(n型またはp型) 205a、205b i型層 206a、206b 導電型層(p型またはn型) 207 透明電極 208 集電電極 209 照射光 210 導電層(または/および保護層) 301 堆積室 302 基板 303 加熱ヒーター 304、308 ターゲット 305、309 絶縁性支持体 306、310 DC電源 307、311 シャッター 312 真空計 313 コンダクタンスバルブ 314、315 ガス導入バルブ 316、317 マスフローコントローラー 501 堆積室 502 基板 503 加熱ヒーター 504 蒸着源 505 加熱ヒーター 506 AC電源 507 シャッター 508 真空計 509 コンダクタンスバルブ 510 ガス導入バルブ 511 マスフローコントローラー 1000 マイクロ波グロー放電分解法による成膜装
置 1001 堆積室 1002 誘電体窓 1003 ガス導入管 1004 基板 1005 加熱ヒーター 1006 真空計 1007 コンダクタンスバルブ 1008 補助バルブ 1009 リークバルブ 1010 導波部 1011 バイアス電源 1012 バイアス棒 1020 原料ガス供給装置 1021〜1026 マスフローコントローラー 1031〜1036 ガス流入バルブ 1041〜1046 ガス流出バルブ 1051〜1056 原料ガスボンベのバルブ 1061〜1066 圧力調整器 1071〜1076 原料ガスボンベ 1100 高周波グロー放電分解法による成膜装置 1101 堆積室 1102 カソード 1103 ガス導入管 1104 基板 1105 加熱ヒーター 1106 真空計 1107 コンダクタンスバルブ 1108 補助バルブ 1109 リークバルブ 1112 高周波マッチングボックス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Conductive substrate 102 Light reflective layer (conductive) 103 Reflection increasing layer 104 Conductive type layer (n-type or p-type) 105 i-type layer 106 Conductive type layer (p-type or n-type) 107 Transparent electrode 108 Current collecting electrode 109 Irradiation light 201 Conductive substrate 202 Light reflective layer (conductive) 203 Reflection increasing layer 204a, 204b Conductive type layer (n-type or p-type) 205a, 205bi i-type layer 206a, 206b Conductive type layer (p-type or n-type) 207 Transparent electrode 208 Current collecting electrode 209 Irradiation light 210 Conductive layer (or / and protective layer) 301 Deposition chamber 302 Substrate 303 Heater 304, 308 Target 305, 309 Insulating support 306, 310 DC power supply 307, 311 Shutter 312 Vacuum Total 313 Conductance valve 314, 315 Gas introduction valve 316, 3 17 Mass flow controller 501 Deposition chamber 502 Substrate 503 Heating heater 504 Evaporation source 505 Heating heater 506 AC power supply 507 Shutter 508 Vacuum gauge 509 Conductance valve 510 Gas introduction valve 511 Mass flow controller 1000 Deposition apparatus by microwave glow discharge decomposition method 1001 Deposition chamber 1002 Dielectric window 1003 Gas introduction pipe 1004 Substrate 1005 Heater 1006 Vacuum gauge 1007 Conductance valve 1008 Auxiliary valve 1009 Leak valve 1010 Waveguide section 1011 Bias power supply 1012 Bias rod 1020 Source gas supply device 1021 to 1026 Mass flow controller 1031 to 1036 Gas inflow valve 1041-1046 Gas outflow valve 1051-1056 Gas cylinder valves 1061 to 1066 Pressure regulators 1071 to 1076 Raw material gas cylinders 1100 Film forming apparatus by high-frequency glow discharge decomposition method 1101 Deposition chamber 1102 Cathode 1103 Gas introduction tube 1104 Substrate 1105 Heater 1106 Vacuum gauge 1107 Conductance valve 1108 Auxiliary valve 1109 Leak valve 1112 High frequency matching box

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−181064(JP,A) 特開 昭57−42173(JP,A) 特開 昭60−211987(JP,A) 特開 昭62−35680(JP,A) 特開 昭63−310505(JP,A) 特開 平1−261469(JP,A) 特開 平2−168507(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04 H01L 21/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-59-181064 (JP, A) JP-A-57-42173 (JP, A) JP-A-60-211987 (JP, A) JP-A-62-1 35680 (JP, A) JP-A-63-310505 (JP, A) JP-A-1-261469 (JP, A) JP-A-2-168507 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 31/04 H01L 21/28

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電性基板上に、少なくともシリコン原
子を含有する非単結晶半導体材料からなるp型層、i型
層およびn型層を含む非単結晶シリコン系半導体層が設
けられており、該非単結晶シリコン系半導体層上にそれ
に接して透明電極を積層して構成されている光起電力素
子において、前記透明電極は、インジウム酸化物、スズ
酸化物およびインジウム-スズ酸化物から選択される導
電性酸化物で形成され、前記導電性酸化物は窒素原子を
含有することを特徴とする光起電力素子。
1. A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer including a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing at least silicon atoms is provided on a conductive substrate, In a photovoltaic element configured by laminating a transparent electrode on the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer in contact therewith, the transparent electrode is selected from indium oxide, tin oxide and indium-tin oxide A photovoltaic element formed of a conductive oxide, wherein the conductive oxide contains a nitrogen atom.
【請求項2】 前記導電性基板は絶縁性材料の支持体上
に導電性の薄膜を設けた基板である請求項1記載の光起
電力素子
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the conductive substrate is a substrate having a conductive thin film provided on a support made of an insulating material.
【請求項3】 前記透明電極の厚さは500Å〜300
0Åである請求項1記載の光起電力素子。
3. The thickness of the transparent electrode is 500Å300.
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the angle is 0 [deg.].
【請求項4】 前記導電性酸化物はさらに炭素原子を含
む請求項1記載の光起電力素子。
4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the conductive oxide further contains a carbon atom.
【請求項5】 透明基板上に、少なくともシリコン原子
を含有する非単結晶半導体材料からなるp型層、i型層
およびn型層を含む非単結晶シリコン系半導体層が設け
られており、その上に導電層を積層して構成されている
光起電力素子において、前記透明基板と前記非単結晶シ
リコン系半導体層との間にそれらに接して透明電極が設
けられており、該透明電極は、インジウム酸化物、スズ
酸化物およびインジウム-スズ酸化物から選択される導
電性酸化物で形成され、前記導電性酸化物は窒素原子を
含有することを特徴とする光起電力素子。
5. A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer including a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing at least silicon atoms is provided on a transparent substrate. In a photovoltaic element configured by laminating a conductive layer thereon, a transparent electrode is provided between the transparent substrate and the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer in contact therewith, and the transparent electrode is A photovoltaic device formed of a conductive oxide selected from the group consisting of indium oxide, tin oxide and indium-tin oxide, wherein the conductive oxide contains a nitrogen atom.
【請求項6】 前記透明電極の厚さは500Å〜300
0Åである請求項5記載の光起電力素子。
6. The transparent electrode has a thickness of 500 to 300.
6. The photovoltaic device according to claim 5, wherein 0 [deg.].
【請求項7】 前記導電性酸化物はさらに炭素原子を含
む請求項5記載の光起電力素子。
7. The photovoltaic device according to claim 5, wherein the conductive oxide further contains a carbon atom.
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