JP2915629B2 - Photovoltaic element - Google Patents

Photovoltaic element

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JP2915629B2
JP2915629B2 JP3158817A JP15881791A JP2915629B2 JP 2915629 B2 JP2915629 B2 JP 2915629B2 JP 3158817 A JP3158817 A JP 3158817A JP 15881791 A JP15881791 A JP 15881791A JP 2915629 B2 JP2915629 B2 JP 2915629B2
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transparent electrode
gas
layer
photovoltaic
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恵志 斉藤
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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。
The above-mentioned conventional photovoltaic element has excellent characteristics, but further improvement in characteristics is desired.

【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、より低抵抗化した
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 device having a transparent electrode made of indium oxide, tin oxide, or indium-tin oxide, which has a 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、光起電力素子が一般に広く使われるように
なるとともに、光起電力素子の使用環境も多様になり、
使用環境によっては透明電極と密接している層との間
で、層の剥離を起こすという問題点があり、本発明の目
的は、該問題点を解決した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。
It is another object of the present invention to provide a photovoltaic device having a transparent electrode having a higher transmittance. Furthermore, as photovoltaic devices have become widely used in general, the usage environment of photovoltaic devices has also become diverse,
Depending on the use environment, there is a problem that a layer is peeled off between a transparent electrode and a layer that is in close contact with the transparent electrode. It is to provide a photovoltaic element having good properties.

【0008】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。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。
In addition, another object of the present invention is to provide a photovoltaic element which is less likely to be short-circuited even after a long heat cycle. An object of the present invention is 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出した
ものである。本発明は、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型層及び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が積層されている光起電力素子
において、前記透明電極は、1ppm以上100ppm
以下の含有量でアルカリ金属を含有する導電性酸化物で
形成されていることを特徴とする光起電力素子に関す
る。 さらに本発明は、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型層及び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、その上に導電層が積層されている光起
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、1ppm以上100ppm以
下の含有量でアルカリ金属を含有する導電性酸化物で形
成されていることを特徴とする光起電力素子に関する。
さらに本発明は、上記光起電力素子の作製方法におい
て、前記アルカリ金属を含むターゲットを用いたスパッ
タリング法または前記アルカリ金属を含む蒸着源を用い
た真空蒸着法により前記導電性酸化物を形成する光起電
力素子の作製方法に関する。
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 have found that the following configuration is optimal. It is. The present invention provides at least a silicon substrate on a conductive substrate.
P-type composed of non-single-crystal semiconductor material containing silicon atoms
-Single-crystal silicon-based semiconductor including layers, i-type layers and n-type layers
A layer provided on the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer.
Device with transparent electrode laminated on it
In the transparent electrode, 1 ppm or more and 100 ppm
With a conductive oxide containing an alkali metal with the following content
A photovoltaic element characterized by being formed
You. Furthermore, the present invention relates to a method for manufacturing a transparent
A p-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer including an i-type layer and an n-type layer
And a photovoltaic device on which a conductive layer is laminated.
In the power element, the transparent substrate and the non-single-crystal silicon
A transparent electrode is provided between and
And the transparent electrode is 1 ppm or more and 100 ppm or less.
Formed with conductive oxide containing alkali metal with the following content
The present invention relates to a photovoltaic element characterized by being formed.
Furthermore, the present invention relates to a method for producing the above photovoltaic element.
The sputtering using the target containing the alkali metal.
Using a tarring method or a deposition source containing the alkali metal
Photovoltaic forming the conductive oxide by vacuum evaporation method
The present invention relates to a method for manufacturing a force element.

【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
アルカリ金属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 an alkali metal in the oxide and a current collecting electrode 108 are sequentially laminated. 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
酸化物中にアルカリ金属が含有されている透明電極20
7、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intrin
sic)の非単結晶シリコン系半導体層であるi型層2
05b、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204
a、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. Transparent electrode 20 containing an alkali metal
7, a conductive type layer 206b which is a p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, i-type (substantially intrin
sic) i-type layer 2 which is a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer
05b, an n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 204b, and a p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 206a, i
I-type layer 205a which is a non-single-crystal (substantially intrinsic) silicon-based semiconductor layer, n-type (or p-type)
Conductive type layer 204 which is a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer
a, a reflection increasing layer 203, a conductive light reflecting layer 202, and a conductive layer (or / and a 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−スズ酸化物にアルカリ
金属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、透明電極にアルカリ金属がドーパン
トとして作用するために、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 the case of a transparent electrode containing an alkali metal in indium oxide or indium-tin oxide, the crystal grain size of the oxide constituting the transparent electrode increases, and the dispersion of the crystal grain size decreases. Furthermore, since the alkali metal acts on the transparent electrode as a dopant, the 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、透明電極にアルカリ金属を
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。
[0014] In addition, by adding an alkali metal to the transparent electrode, the crystal form of the oxide constituting the transparent electrode can be made relatively smooth.
The surface properties of the transparent electrode can be improved, and the flexibility can be improved to 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 thin p
Even if a mold layer (or n-type layer) is deposited, it is possible to reduce electrical leakage during durability and prevent short circuit.
As a result, photovoltaic power and photocurrent can be increased,
Characteristics such as average photoelectric conversion efficiency and durability characteristics 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アル
カリ金属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 element of the present invention are unknown, the deposition temperature of the high-quality transparent electrode at the time of formation of the transparent electrode depends on the alkali metal involved in 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、アルカリ金属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 the alkali metal 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 )等にアルカリ金
属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属塩を含有させ
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(I
n)やインジウム酸化物(In23 )等にアルカリ金
属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属塩を含有させ
たターゲットが用いられる。 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
物等にアルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ
金属塩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。
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 containing an alkali metal, an oxide of an alkali metal, an alkali metal salt, or the like 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 metal indium (I).
A target in which an alkali metal, an oxide of an alkali metal, or an alkali metal salt is contained in n) or indium oxide (In 2 O 3 ) is used. Furthermore, 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 is metal tin, metal indium or an alloy of metal tin and metal indium,
A target in which an alkali metal, an oxide of an alkali metal, or an alkali metal salt is added to tin oxide, indium oxide, indium-tin oxide, or the like is used in appropriate combination.

【0019】本発明の光起電力素子に用いる透明電極に
含有され、本発明の目的に適したアルカリ金属として
は、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム
(K)が挙げられる。アルカリ金属のターゲットへの添
加形態としては、金属状態は勿論のこと、リチウムで
は、弗化リチウム(LiF)、塩化リチウム(LiC
l)、臭化リチウム(LiBr)、沃化リチウム(Li
I)、塩素酸リチウム(LiCO3 )、酸化リチウム
(Li2 O)、過酸化リチウム(Li22 )、窒化リ
チウム(Li 3 N)、メチルリチウム(Li(CH
3 ))、有機リチウム等が挙げられる。ナトリウムで
は、弗化ナトリウム(NaF)、弗化水素ナトリウム
(NaHF2 )、塩化ナトリウム(NaCl)、次亜塩
素酸ナトリウム(NaClO)、亜塩素酸ナトリウム
(NaClO2 )、塩素酸ナトリウム(NaClO
3 )、過塩素酸ナトリウム(NaClO4 )、臭化ナト
リウム(NaBr)、酸化ナトリウム(Na2 O)、炭
酸ナトリウム(Na2 CO3 )等が挙げられる。カリウ
ムでは、弗化カリウム(KF)、弗化水素カリウム(K
HF2 )、塩化カリウム(KCl)、塩素酸カリウム
(KClO3 )、過塩素酸カリウム(KClO4 )、臭
化カリウム(KBr)、酸化カリウム(K2 O)、過酸
化カリウム(K22 )、三酸化カリウム(K2
3 )、炭酸カリウム(K2 CO3 )等が挙げられる。
The transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention
Contained as an alkali metal suitable for the purpose of the present invention
Are lithium (Li), sodium (Na), potassium
(K). Addition of alkali metal to target
In addition to the metallic state,
Are lithium fluoride (LiF), lithium chloride (LiC)
l), lithium bromide (LiBr), lithium iodide (Li
I), lithium chlorate (LiCOThree ), Lithium oxide
(LiTwo O), lithium peroxide (LiTwo OTwo ), Nitriding
Titanium (Li Three N), methyl lithium (Li (CH
Three )), Organic lithium and the like. With sodium
Is sodium fluoride (NaF), sodium hydrogen fluoride
(NaHFTwo ), Sodium chloride (NaCl), hypochlorite
Sodium citrate (NaClO), sodium chlorite
(NaClOTwo ), Sodium chlorate (NaClO)
Three ), Sodium perchlorate (NaClO)Four ), Nato bromide
Lithium (NaBr), sodium oxide (NaTwo O), charcoal
Sodium acid (NaTwo COThree ) And the like. Kariu
In potassium, potassium fluoride (KF), potassium hydrogen fluoride (K
HFTwo ), Potassium chloride (KCl), potassium chlorate
(KCLOThree ), Potassium perchlorate (KClO)Four ), Smell
Potassium oxide (KBr), potassium oxide (KTwo O), peracid
Potassium iodide (KTwo OTwo ), Potassium trioxide (KTwo O
Three ), Potassium carbonate (KTwo COThree ) And the like.

【0020】本発明の光起電力素子に用いる透明電極中
に含有されるアルカリ金属の含有量は、おおむね1pp
m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1ppm以上100ppm以
下のアルカリ金属を含有させるために前記ターゲット中
に含有されるアルカリ金属の含有量は、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100pp
mが好ましいものある。
The content of the alkali metal contained in the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention is approximately 1 pp.
The preferred range is from m to 100 ppm. Further, the content of the alkali metal contained in the target to make the transparent electrode contain 1 ppm or more and 100 ppm or less of the alkali metal largely depends on the sputtering conditions, but it is generally 100 pp.
m is preferred.

【0021】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。
When the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention is deposited by a sputtering method, the substrate temperature is an important factor, and a preferable range is from 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.

【0022】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 sputtering the target with the above-mentioned 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.

【0023】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、アルカリ金
属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 an alkali metal is formed so as to satisfy the conditions of the antireflection film. As a specific layer thickness of the transparent electrode, 500Å to 3000Å
Is a preferred range.

【0024】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O2
ス等のガスボンベに接続されている。
A second method suitable for forming the transparent electrode used in the photovoltaic element of the present invention 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 is connected to a gas cylinder such as an O 2 gas (not shown).

【0025】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、アルカリ金属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 an alkali metal is completed.

【0026】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
に前記アルカリ金属含有物を添加したものが挙げられ
る。前記アルカリ金属の含有量としては、おおむね10
0ppm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、25℃〜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 alkali metal-containing substance is added. Is mentioned. The content of the alkali metal is approximately 10
0 ppm or less is a suitable range. The substrate temperature when forming the transparent electrode used in the photovoltaic device of the present invention is in a range of 25 ° C to 600 ° C.

【0027】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.

【0028】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。次に、導電型層
(p型層またはn型層)について説明する。
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. Next, the conductivity type layer (p-type layer or n-type layer) will be described.

【0029】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−SiGe
C:H,a−SiO:H,a−SiN:H,a−SiO
N:HX,a−SiOCN:HX,μc−Si:H,μ
c−SiC:H,μc−Si:HX,μc−SiC:H
X,μc−SiGe:H,μc−SiO:H,μc−S
iGeC:H,μc−SiN:H,μc−SiON:H
X,μc−SiOCN:HX,等にp型の価電子制御剤
(周期率表第III 族原子B,Al,Ga,In,Tl)
やn型の価電子制御剤(周期率表第V族原子P,As,
Sb,Bi)を高濃度に添加した材料が挙げられ、多結
晶材料(Poly−と表示する)としては、例えば、p
oly−Si:H,poly−Si:HX,poly−
SiC:H,poly−SiC:HX,poly−Si
Ge:H,poly−Si,poly−SiC,pol
y−SiGe,等にp型の価電子制御剤(周期率表第II
I 族原子B,Al,Ga,In,Tl)やn型の価電子
制御剤(周期率表第V族原子P,As,Sb,Bi)を
高濃度に添加した材料が挙げられる。
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. Examples of the amorphous material (denoted as a-) of the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic device of the present invention (microcrystalline material (denoted as μc-) are also included in the category of the amorphous material). For example, a-Si: H, a-Si: HX, a-SiC: H,
a-SiC: HX, a-SiGe: H, a-SiGe
C: H, a-SiO: H, a-SiN: H, a-SiO
N: HX, a-SiOCN: HX, μc-Si: H, μ
c-SiC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: H
X, μc-SiGe: H, μc-SiO: H, μc-S
iGeC: H, μc-SiN: H, μc-SiON: H
X, μc-SiOCN: HX, etc., a p-type valence electron controlling agent (Group III atoms B, Al, Ga, In, Tl in the periodic table)
And n-type valence electron control agents (Group V atoms P, As,
Sb, Bi) is added at a high concentration, and a polycrystalline material (denoted as Poly−) is, for example, p-type.
poly-Si: H, poly-Si: HX, poly-
SiC: H, poly-SiC: HX, poly-Si
Ge: H, poly-Si, poly-SiC, pol
p-type valence electron controlling agent (periodic table No. II)
Materials to which a group I atom B, Al, Ga, In, or Tl) or an n-type valence electron controlling agent (group V atom P, As, Sb, or Bi in the periodic table) is added at a high concentration.

【0030】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 may be a crystalline semiconductor layer that absorbs less 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%.

【0031】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。
Further, hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the p-type layer or the n-type layer work to compensate for dangling bonds of the p-type layer or the n-type layer, and 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.

【0032】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 p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element of the present invention preferably have an activation energy of 0.2 eV or less, and most preferably have an activation energy of 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Further, the thickness of the p-type layer and the n-type layer is preferably 10 to 500 °, and 30 to 1 °.
00Å is optimal.

【0033】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、SiH4 ,SiH6 ,SiF4 ,Si
FH3 ,SiF22 ,SiF3 H,Si38 ,Si
4 ,SiHD3 ,SiH22 ,SiH3D,SiF
3 ,SiF22 ,SiD3 H,Si233 ,等
が挙げられる。
The source gas suitable for depositing the p-type or n-type layer of the photovoltaic device of the present invention includes a gasizable compound containing silicon atoms, a gasizable compound containing germanium atoms, 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 compounds containing silicon atoms include SiH 4 , SiH 6 , SiF 4 , and SiH 4 .
FH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , Si
D 4, SiHD 3, SiH 2 D 2, SiH 3 D, SiF
D 3, SiF 2 D 2, SiD 3 H, Si 2 D 3 H 3, and the like.

【0034】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
,GeFH3 ,GeF22 ,GeF3 H,GeHD3
,GeH22 ,GeH3 D,GeH6 ,GeD6
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、CH4 ,CD4 ,Cn2n+2(nは
整数),Cn2n(nは整数),C22 ,C66
CO2,CO等が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , and GeF 4.
, GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3
, GeH 2 D 2 , GeH 3 D, GeH 6 , GeD 6 and the like. The specific compounds which can be gasified contains carbon atoms, 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 can be mentioned.

【0035】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.

【0036】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.

【0037】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.

【0038】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 device 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.

【0039】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.

【0040】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.

【0041】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.

【0042】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 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.

【0043】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 element 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.

【0044】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, as 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.

【0045】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 greatly depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, tandem cell, triple cell) and the band gap of the i-type layer.
1.0 μm is mentioned as the optimum layer thickness. 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.

【0046】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、SiH4 ,SiH6 ,SiF4 ,SiFH3 ,Si
22 ,SiF3 H,Si38 ,SiD4 ,SiH
3 ,SiH22 ,SiH3 D,SiFD3 ,SiF
22 ,SiD3 H,Si233 ,等が挙げられ
る。
The source gas suitable for depositing the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention includes 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 compounds containing silicon atoms include SiH 4 , SiH 6 , SiF 4 , SiFH 3 , and SiH 4 .
F 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , SiD 4 , SiH
D 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.

【0047】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
,GeFH3 ,GeF22 ,GeF3 H,GeHD3
,GeH22 ,GeH3 D,GeH6 ,GeD6
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、CH4 ,CD4 ,Cn2n+2(nは
整数),Cn2n(nは整数),C22 ,C66
が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 and GeF 4.
, GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3
, GeH 2 D 2 , GeH 3 D, GeH 6 , GeD 6 and the like. The specific compounds which can be gasified contains carbon atoms, 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.

【0048】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.

【0049】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.

【0050】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.

【0051】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.

【0052】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 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.

【0053】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 an 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.

【0054】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 a layer having a wide band gap such as a-SiC: H is deposited, it is preferable to dilute the source gas by 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 °.

【0055】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.

【0056】電気絶縁性支持体としては、ポリエステ
ル、ポリエチレン、ポリカーボネートナー、セルロース
アセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩
化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、等の合成樹
脂のフィルム、またはシート、ガラス、セラミックス、
紙等が挙げられる。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。
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., glass, ceramics, and the like.
Paper etc. are 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.

【0057】例えばガラスであれば、その表面に、Ni
Cr,Al,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,T
i,Pt,Pb,In23 ,ITO(In23 +S
n)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,N
i,Au,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,Tl,
Pt等の金属薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッ
タリング等でその表面に設け、または前記金属でその表
面をラミネート処理して、その表面に導電性を付与す
る。支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面のシート
状であることができる。その厚さは所望通りの光起電力
素子を形成し得るように適宜決定するが光起電力素子と
しての柔軟性が要求される場合には、支持体としての機
能が十分発揮される範囲で可能な限り薄くすることがで
きる。しかしながら、支持体の製造上および取扱い上、
機械的強度等の点から、通常は10μm以上とされる。
For example, in the case of glass, Ni
Cr, Al, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, T
i, Pt, Pb, In 2 O 3 , ITO (In 2 O 3 + S
n) or the like to provide conductivity by providing a thin film of NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, N
i, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Tl,
A thin metal film such as Pt is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, or the like, or the surface is laminated with the metal to impart conductivity to the surface. The shape of the support may be a sheet having a smooth surface or an uneven surface. The thickness is 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.

【0058】[0058]

【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.

【0059】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、アルカリ金属
を含有する透明電極を作製した。基板302は、50m
m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)、錫(Sn)およびナトリウム
(Na)のモル比で、85:15:0.005からな
り、絶縁性支持体305で堆積室301より絶縁されて
いる。
First, a transparent electrode containing an alkali metal was formed on a substrate by a DC magnetron sputtering method manufacturing apparatus shown in FIG. The substrate 302 is 50 m
It is made of barium borosilicate glass having an m-square and a thickness of 1 mm (7059, manufactured by Corning Incorporated). The target 304 has a composition of 85: 15: 0.005 in molar ratio of indium (In), tin (Sn) and sodium (Na), and is insulated from the deposition chamber 301 by the insulating support 305.

【0060】ガス導入バルブ314、315は、それぞ
れ不図示の酸素(O2 )ガスボンベ、アルゴン(Ar)
ガスボンベに接続されている。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
読みが約1×10-5torrになった時点で、ガス導入
バルブ314、315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。このとき、O2 ガス
流量が20sccm、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、3
17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30
2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1t
orr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、アルカリ金
属を含む透明電極の作製を終えた。
The gas introduction valves 314 and 315 are respectively provided with an oxygen (O 2 ) gas cylinder (not shown) and argon (Ar)
Connected to gas cylinder. 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 becomes about 1 × 10 −5 torr, the gas introduction valves 314 and 315 are gradually opened to supply O 2 gas and Ar gas to the deposition chamber. It flowed into 301. At this time, the respective mass flow controllers 316 and 316 are controlled so that the O 2 gas flow rate is 20 sccm and the Ar gas flow rate is 20 sccm.
17, the opening of the conductance valve (butterfly type) 313 was adjusted while watching the vacuum gauge 312 so that the pressure in the deposition chamber 301 became 2 mtorr. Thereafter, the voltage of the DC power supply 306 is set to −400 V, DC power is introduced to the target 304 to generate a DC glow discharge, and then the shutter 307 is opened to open the substrate 30.
The production of the transparent electrode was started on No. 2, and when the 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 to stop the flow of Ar gas into the deposition chamber 301, and the pressure in the deposition chamber 301 is reduced to 1 t.
The opening of the conductance valve 313 was adjusted so as to be orr, and the transparent electrode was heat-treated for 1 hour to complete the production of the transparent electrode containing an alkali metal.

【0061】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 raw material 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.

【0062】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 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.

【0063】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.

【0064】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.

【0065】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。
In order 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.

【0066】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 into 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.

【0067】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.

【0068】[0068]

【表1】 (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。
[Table 1] (Comparative Example 1) A conventional photovoltaic element was manufactured in the same manner as in Example 1. First, a transparent electrode was formed on a substrate using a target having a composition different from that of Example 1 by a DC magnetron sputtering method manufacturing apparatus shown in FIG.

【0069】ターゲット308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309で堆積室301より絶縁され
ている。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310
の電圧を−400Vに設定して、ターゲット308にD
C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。
The target 308 has a composition of 85:15 in molar ratio of indium (In) and tin (Sn), and is insulated from the deposition chamber 301 by the insulating support 309. In the same manner as in Example 1, the substrate 302 was heated to 350 ° C., and O 2 gas and argon gas were introduced into the deposition chamber 301 at 20 sccm, and the pressure in the deposition chamber 301 was adjusted to 2 mtorr. Then, the DC power supply 310
Is set to −400 V, and D
C power is introduced to generate a DC glow discharge, and then the shutter 311 is opened to start production of a transparent electrode on the substrate 302. When a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm is produced, the shutter 311 is closed. The output of the power supply 310 was turned off to stop DC glow discharge. Next, gas introduction valve 3
15 is closed, the flow of Ar gas into the deposition chamber 301 is stopped, and the pressure in the deposition chamber 301 becomes 1 torr.
The opening of the conductance valve 313 was adjusted, and the transparent electrode was heat-treated for one hour to complete the production of the transparent electrode.

【0070】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
1.3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 in series resistance by 1.3 times.

【0071】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3
0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、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、光電変換効率の低下が1.07倍優れていた。
The measurement of the durability characteristics was performed in the same manner as in Example 1 (element no.
The photovoltaic elements fabricated in Example 1) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1) were left in a dark place with a humidity of 85%, and the temperature was 85 ° C.
Heat cycle for 4 hours and -40 ° C for 30 minutes
The measurement was performed based on the change in photoelectric conversion efficiency after 0 times. As a result of the measurement, the photovoltaic element of Example 1 (element No. 1) exhibited a decrease in photoelectric conversion efficiency of 1.07 times that of the photovoltaic element of comparative example 1 (element No. ratio 1). It was excellent.

【0072】以上の測定結果より、本発明のアルカリ金
属を含有する透明電極を用いた光起電力素子(素子N
o.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 the alkali metal of the present invention (device N
o. Actual 1) is a conventional photovoltaic element (element number ratio 1).
It turned out 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).

【0073】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、本発明のアルカリ金属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 manufactured 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 devices using the transparent electrode containing the alkali metal of the present invention (device Nos. 2-1 to 9) are different from the conventional photovoltaic devices (device No. ratio 1). On the other hand, it turned out to have excellent characteristics.

【0074】[0074]

【表2】 (実施例3)実施例1と同様な方法により、本発明の光
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、ア
ルカリ金属を層厚方向に不均一に含む透明電極を作製し
た。
[Table 2] (Example 3) A photovoltaic element of the present invention was manufactured in the same manner as in Example 1. First, a transparent electrode containing an alkali metal non-uniformly in a layer thickness direction was formed on a substrate by a DC magnetron sputtering method manufacturing apparatus shown in FIG.

【0075】ターゲット304の組成は、インジウム
(In)、錫(Sn)およびナトリウム(Na)のモル
比で、85:15:0.005とし、ターゲット308
の組成は、インジウム(In)および錫(Sn)のモル
比で、85:15とした。実施例1と同様に、基板30
2を350℃に加熱し、堆積室301内にO2 ガスを2
0sccm、アルゴンガスを20sccm流入させ、堆
積室301内の圧力が2mtorrに調製した。その
後、DC電源306の電圧を−400Vに設定して、タ
ーゲット304にDC電力を導入し、さらに、DC電源
310の電圧を−350Vに設定して、ターゲット30
8に電力を導入し、DCグロー放電を生起させ、次に、
シャッター307および311を開けて、基板302上
に透明電極の作製を開始し、同時に、DC電源310の
電圧を一定の割合で徐々に−350Vから−450V
へ、さらに−450Vから−350Vに変化させ、層厚
70nmの透明電極を作製したところでシャッター30
7および311を閉じ、DC電源306および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の開口を調製し、
1時間透明電極を熱処理し、アルカリ金属を層厚方向に
不均一に含む透明電極の作製を終えた。
The target 304 has a composition of 85: 15: 0.005 in molar ratio of indium (In), tin (Sn) and sodium (Na).
Was 85:15 in molar ratio of indium (In) and tin (Sn). As in the first embodiment, the substrate 30
2 was heated to 350 ° C., and O 2 gas was
0 sccm and 20 sccm of argon gas were introduced, and the pressure in the deposition chamber 301 was adjusted to 2 mtorr. Thereafter, the voltage of the DC power supply 306 is set to −400 V, DC power is introduced to the target 304, and the voltage of the DC power supply 310 is set to −350 V to set the target 30.
8, power is introduced to cause a DC glow discharge, and then
The shutters 307 and 311 are opened to start production of a transparent electrode on the substrate 302, and at the same time, the voltage of the DC power supply 310 is gradually increased at a constant rate from -350V to -450V.
Then, the voltage was changed from -450 V to -350 V, and a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm was formed.
7 and 311 were closed, the outputs of the DC power supplies 306 and 310 were 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 1 hour to complete the production of the transparent electrode containing the alkali metal in the layer thickness direction non-uniformly.

【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.実3と表示す
る)。作製した光起電力素子(素子No.実3)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。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3(素子No.実3)の光起電
力素子は、短絡電流が1.05倍多く、直列抵抗が1.
4倍良く、耐久特性が1.08倍優れており、本発明の
アルカリ金属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N
o.比1)に対して、優れた特性を有することが判明し
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. 3). The manufactured photovoltaic element (element No. 3) was measured for initial characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 3 (element No. 3) was 1.05 times as large as that of the photovoltaic element of comparative example 1 (element No. ratio 1). The resistance is 1.
The photovoltaic element (element No. 3) using the transparent electrode containing the alkali metal of the present invention (element No. 3) is 4 times better and has a durability property of 1.08 times better.
o. It was found that the composition had excellent characteristics with respect to the ratio 1).

【0077】(実施例4)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.実4と表示する)。
Example 4 A transparent electrode and an n-type layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 3 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. 4).

【0078】[0078]

【表3】 (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4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)。
[Table 3] Comparative Example 2 A transparent electrode, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 4 except that a transparent electrode was formed on the substrate under the same manufacturing conditions as Comparative Example 1. A mold layer and a back electrode were prepared to produce a photovoltaic element (designated as element No. ratio 2).

【0079】実施例4(素子No.実4)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No.比2)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1.03倍多く、直列抵抗
が1.25倍良く、耐久特性が1.07倍優れており、
本発明のアルカリ金属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2)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 2 (element No. ratio 2) 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 1.03 times as large as that of the photovoltaic element of comparative example 2 (element No. ratio 2), The resistance is 1.25 times better and the durability is 1.07 times better.
The photovoltaic element using the transparent electrode containing an alkali metal of the present invention (element No. 4) has superior characteristics to the conventional photovoltaic element (element No. ratio 2). found.

【0080】(実施例5)実施例3と同じ作製条件で、
基板上にアルカリ金属を層厚方向に不均一に含む透明電
極を作製し、該透明電極上にCH4 ガスとGeH4 ガス
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しを作製した(素子
No.実5と表示する)。
Example 5 Under the same manufacturing conditions as in Example 3,
A transparent electrode containing an alkali metal in a layer thickness direction non-uniformly was formed on a substrate, and a p-type layer and an i-type were formed on the transparent electrode using CH 4 gas and GeH 4 gas under the manufacturing conditions shown in Table 4. Layer, n
After forming a p-type layer, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer, a ZnO thin film is deposited on the n-type layer as a reflection increasing layer by a DC magnetron sputtering method to a thickness of 1 μm. A 300 nm silver thin film was deposited by a sputtering method, and a back electrode was formed on the silver thin film in the same manner as in Example 3 to prepare a photovoltaic element (indicated as Element No. 5).

【0081】[0081]

【表4】 (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5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No.比3と表示す
る)。
[Table 4] (Comparative Example 3) A transparent electrode, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 5 except that a transparent electrode was formed on the substrate under the same manufacturing conditions as Comparative Example 1. Layer, p-type layer, i
A photovoltaic element was produced by producing a mold layer, an n-type layer, a reflection increasing layer, a light reflection layer, and a back electrode (designated as element number ratio 3).

【0082】実施例5(素子No.実5)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1.32倍良く、耐久特性が1.08倍優れており、
本発明のアルカリ金属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 produced in Example 5 (element No. 5) 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 5 (element No. 5) was 1.04 times as large as that of the photovoltaic element of comparative example 3 (element No. ratio 3), The resistance is 1.32 times better and the durability is 1.08 times better.
The photovoltaic element using the transparent electrode containing an alkali metal of the present invention (element No. 5) has superior characteristics to the conventional photovoltaic element (element No. ratio 3). found.

【0083】(実施例6)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、アルカリ金属を含有する透明電極を作製し
た。
Example 6 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 an alkali metal was formed on a substrate.

【0084】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)およびナトリウム(Na)のモル比
で、50:50:0。005からなるものである。ガス
導入バルブ510は、不図示のO2 ガスボンベに接続さ
れている。
The substrate 502 is made of barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) of 50 mm square and 1 mm thick.
It is made. The evaporation source 504 has a composition of indium (I
n), tin (Sn) and sodium (Na) in a molar ratio of 50: 50: 0.005. The gas introduction valve 510 is connected to an O 2 gas cylinder (not shown).

【0085】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O2 ガスを堆積室501内に流入させた。こ
のとき、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50
8を見ながらコンダクタンスバルブ(バタフライ型)5
09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50
6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、アルカリ金属を含む
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 O 2 gas to flow into the deposition chamber 501. At this time, the mass flow controller 511 adjusts the flow rate of the O 2 gas to 10 sccm, and
Vacuum gauge 50 so that the internal pressure becomes 0.3 mtorr.
While watching 8, conductance valve (butterfly type) 5
09 opening was adjusted. After that, power is supplied from the AC power supply 506 to the heater 505 to heat the evaporation source 504, and then the shutter 507 is opened to start production of a transparent electrode on the substrate 502. After manufacturing, the shutter 507 is closed and the AC power supply 50 is closed.
6, the gas introduction valve 510 was closed, the flow of gas into the deposition chamber 501 was stopped, and the production of the transparent electrode containing an alkali metal was completed.

【0086】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6と表示す
る)。 (比較例4)実施例6と同様な方法により、従来の光起
電力素子を作製した。組成が、インジウム(In)およ
び錫(Sn)のモル比で、50:50からなる蒸着源5
04を用いた以外は、実施例6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. 6). Comparative Example 4 A conventional photovoltaic element was manufactured in the same manner as in Example 6. The evaporation source 5 whose composition is 50:50 in molar ratio of indium (In) and tin (Sn).
A transparent electrode was manufactured under the same manufacturing conditions as in Example 6, except that the p-type layer, the i-type layer, and the n-type layer were formed on the transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 1. A back electrode was fabricated to produce a photovoltaic device (designated as device No. ratio 4).

【0087】実施例6(素子No.実6)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6(素子No.実6)の
光起電力素子は、短絡電流が1.03倍多く、直列抵抗
が1.33倍良く、耐久特性が1.06倍優れており、
本発明のアルカリ金属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 the durability characteristics of the photovoltaic elements produced in Example 6 (element No. 6) 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 6 (element No. 6) was 1.03 times that of the photovoltaic element of comparative example 4 (element No. ratio 4), 1.33 times better resistance and 1.06 times better durability.
The photovoltaic element using the transparent electrode containing an alkali metal of the present invention (element No. 6) has superior characteristics to the conventional photovoltaic element (element No. ratio 4). found.

【0088】(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6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) of 50 mm square and 1 mm thick 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 6 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).

【0089】[0089]

【表5】 (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)。
[Table 5] (Comparative Example 5) Under the same manufacturing conditions as in Example 7, a light reflecting layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer were formed on a conductive substrate. A transparent electrode was formed on the p-type layer under the same conditions as in Comparative Example 4 except that the above conditions were used. Further, as in Example 7, a current collecting electrode was formed to prepare a photovoltaic element (element No. . Ratio 5).

【0090】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1.04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、
本発明のアルカリ金属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 devices 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. actual 7) was 1.04 times larger than that of the comparative example 5 (element No. ratio 5), The resistance is 1.34 times better and the durability is 1.08 times better.
The photovoltaic element using the transparent electrode containing an alkali metal of the present invention (element No. 7) has superior characteristics to the conventional photovoltaic element (element No. ratio 5). found.

【0091】(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、基板上にアルカリ金属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 an alkali metal was produced on a substrate under the same production conditions as in Example 1.

【0092】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.

【0093】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 the film formation was completed as described above, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer 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.

【0094】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, in order to produce 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.

【0095】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, in order 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.

【0096】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 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 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.

【0097】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 deposited on the n-type layer in the same manner as in Example 1 to fabricate a photovoltaic element (designated as element No. 8). Are shown in Table 6.

【0098】[0098]

【表6】 (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)。
[Table 6] (Comparative Example 6) Except for using the same transparent electrode as Comparative Example 1,
Under the same fabrication conditions as in Example 8, a p-type layer, i
A photovoltaic element was produced by producing a mold layer, an n-type layer and a back electrode (designated as element number ratio 6).

【0099】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1.04倍多く、直列抵抗
が1.27倍良く、耐久特性が1.07倍優れており、
本発明のアルカリ金属を含有する透明電極を用いた光起
電力素子(素子No.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。
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Example 8 (element No. 8) and Comparative Example 6 (element No. ratio 6) 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 8 (element No. actual 8) was 1.04 times larger than that of the photovoltaic element of comparative example 6 (element ratio No. 6), and the series The resistance is 1.27 times better, the durability is 1.07 times better,
The photovoltaic element using the transparent electrode containing the alkali metal of the present invention (element No. 8) has superior characteristics to the conventional photovoltaic element (element No. ratio 6). found.

【0100】(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.

【0101】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10%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3%向上していた。
In the photovoltaic device of the present invention, abnormal deposition, delamination and cracking were each reduced by 10% as compared with the comparative example. The yield of the photovoltaic device of the present invention was improved by 3% as compared with the comparative example.

【0102】[0102]

【発明の効果】本発明のアルカリ金属を含有する透明電
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 transparent electrode containing an alkali metal, 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.

【0103】さらに、アルカリ金属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。
Further, when a photovoltaic element comprising a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer having a transparent electrode containing an alkali metal 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 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04 H01L 21/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 31/04 H01L 21/28

Claims (11)

(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
層及び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
接して透明電極が積層されている光起電力素子におい
て、前記透明電極は、1ppm以上100ppm以下の
含有量でアルカリ金属を含有する導電性酸化物で形成さ
れてい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 device in which a transparent electrode is stacked on and in contact with the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer, the transparent electrode is formed of a conductive oxide containing an alkali metal in a content of 1 ppm or more and 100 ppm or less. A photovoltaic element, characterized in that:
【請求項2】 前記導電性酸化物はインジウム酸化物、
スズ酸化物及びインジウム−スズ酸化物から選択される
材料である請求項1記載の光起電力素子。
2. The conductive oxide is indium oxide,
The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device is a material selected from tin oxide and indium-tin oxide.
【請求項3】 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。
3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the conductive substrate is a substrate provided with a conductive thin film on a support made of an insulating material.
【請求項4】 前記透明電極の厚さは500Å〜300
0Aである請求項1記載の光起電力素子。
4. The thickness of the transparent electrode is 500 to 300.
The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device has a current of 0A.
【請求項5】 前記アルカリ金属は導電性酸化物の膜厚
方向に不均一に分布している請求項1記載の光起電力素
子。
5. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the alkali metal is unevenly distributed in a thickness direction of the conductive oxide.
【請求項6】 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
及び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、その上に導電層が積層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、1ppm以上100ppm以下の含
有量でアルカリ金属を含有する導電性酸化物で形成され
ていることを特徴とする光起電力素子。
6. 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 device in which a conductive layer is stacked thereover, 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 1 ppm or more. A photovoltaic element comprising a conductive oxide containing an alkali metal at a content of 100 ppm or less.
【請求項7】 前記導電性酸化物はインジウム酸化物、
スズ酸化物及びインジウム−スズ酸化物から選択される
材料である請求項6記載の光起電力素子。
7. The conductive oxide is indium oxide,
The photovoltaic device according to claim 6, which is a material selected from tin oxide and indium-tin oxide.
【請求項8】 前記透明電極の厚さは500Å〜300
0Åである請求項6記載の光起電力素子。
8. The transparent electrode has a thickness of 500Å300.
7. The photovoltaic device according to claim 6, wherein the angle is 0 [deg.].
【請求項9】 前記アルカリ金属は導電性酸化物の膜厚
方向に不均一に分布している請求項6記載の光起電力素
子。
9. The photovoltaic device according to claim 6, wherein the alkali metal is unevenly distributed in a thickness direction of the conductive oxide.
【請求項10】 請求項1記載の光起電力素子の作製方
法において、前記アルカリ金属を含むターゲットを用い
たスパッタリング法または前記アルカリ金属を含む蒸着
源を用いた真空蒸着法により前記導電性酸化物を形成す
る光起電力素子の作製方法。
10. The method for manufacturing a photovoltaic device according to claim 1, wherein the conductive oxide is formed by a sputtering method using a target containing the alkali metal or a vacuum deposition method using a deposition source containing the alkali metal. A method for manufacturing a photovoltaic element that forms
【請求項11】 請求項6記載の光起電力素子の作製方
法において、前記アルカリ金属を含むターゲットを用い
たスパッタリング法または前記アルカリ金属を含む蒸着
源を用いた真空蒸着法により前記導電性酸化物を形成す
る光起電力素子の作製方法。
11. The method of manufacturing a photovoltaic device according to claim 6, wherein the conductive oxide is formed by a sputtering method using a target containing the alkali metal or a vacuum deposition method using a deposition source containing the alkali metal. A method for manufacturing a photovoltaic element that forms
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