JP2951057B2 - Photovoltaic device and manufacturing method thereof - Google Patents

Photovoltaic device and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JP2951057B2
JP2951057B2 JP3209308A JP20930891A JP2951057B2 JP 2951057 B2 JP2951057 B2 JP 2951057B2 JP 3209308 A JP3209308 A JP 3209308A JP 20930891 A JP20930891 A JP 20930891A JP 2951057 B2 JP2951057 B2 JP 2951057B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
purity silicon
amorphous silicon
type amorphous
silicon layer
photovoltaic device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3209308A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0548128A (en
Inventor
浩志 岩多
景一 佐野
繁 能口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Denki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Denki Co Ltd filed Critical Sanyo Denki Co Ltd
Priority to JP3209308A priority Critical patent/JP2951057B2/en
Priority to US07/922,579 priority patent/US5455430A/en
Publication of JPH0548128A publication Critical patent/JPH0548128A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2951057B2 publication Critical patent/JP2951057B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

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、低純度シリコン基板上
に形成された高純度シリコン層を光活性層として利用す
る光起電力装置とその製造方法に関する。
The present invention relates to a photovoltaic device using a high-purity silicon layer formed on a low-purity silicon substrate as a photoactive layer, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光起電力装置は、99.999%
以上の高純度なシリコンなどのウエハー表面に拡散法等
によってpn接合を形成するものであったことから製造
コスト中に占める材料原価は非常に大きなものであっ
た。
2. Description of the Related Art A conventional photovoltaic device has a 99.999%
Since the pn junction is formed on the surface of the high purity silicon wafer by the diffusion method or the like, the material cost in the manufacturing cost is very large.

【0003】加えて、通常光起電力効果を呈する部分は
ウェハー表面のごく近傍でしかなく、ウェハーの殆どは
所謂支持基板として使用されているに過ぎず材料面での
無駄が大きかった。このウェハーによる太陽電池に関し
ては、電子技術総合研究所彙報51巻5,6号p37
8,1987年に詳細に記載されている。1
In addition, the portion exhibiting the photovoltaic effect is usually only in the vicinity of the wafer surface, and most of the wafer is merely used as a so-called support substrate, and waste of material is large. Regarding the solar cell using this wafer, see the Electrotechnical Laboratory, Vol. 51, No. 5, p.
8, 1987. 1

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】光起電力装置としての
特性を劣化させることなく、廉価な光起電力装置を得る
ことが必要である。
It is necessary to obtain an inexpensive photovoltaic device without deteriorating the characteristics of the photovoltaic device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明光起電力装置の特
徴とするところは、低純度シリコン基板上に形成された
高純度シリコン層を光活性層とし、その高純度シリコン
層の表面に、一導電型非晶質シリコンと他導電型非晶質
シリコンとを島状に形成したことにあり、また本発明光
起電力装置の製造方法の特徴とするところは、低純度シ
リコン基板上に光活性層と成る高純度シリコン層を形成
し、該高純度シリコン層上に形成する、相異なる導電型
の、島状の非晶質シリコンを前記高純度シリコン層を形
成する際の温度よりも低温で、それぞれ形成したことに
ある。
The feature of the photovoltaic device of the present invention is that a high-purity silicon layer formed on a low-purity silicon substrate is used as a photoactive layer, and the surface of the high-purity silicon layer is One-conductivity-type amorphous silicon and another-conductivity-type amorphous silicon are formed in an island shape, and the feature of the method for manufacturing a photovoltaic device of the present invention is that light is deposited on a low-purity silicon substrate. Forming a high-purity silicon layer to be an active layer, forming island-shaped amorphous silicon of different conductivity types formed on the high-purity silicon layer at a temperature lower than the temperature at which the high-purity silicon layer is formed; Therefore, each is formed.

【0006】[0006]

【作用】本発明光起電力装置では、光が入射すると高純
度シリコン層内で光生成キャリアの殆どが発生し、この
高純度シリコン層表面に設けられたn型非晶質シリコン
とp型非晶質シリコンを通じて光生成キャリアが外部に
取り出される。
In the photovoltaic device of the present invention, when light enters, most of photogenerated carriers are generated in the high-purity silicon layer, and the n-type amorphous silicon and the p-type non- Photogenerated carriers are extracted to the outside through the crystalline silicon.

【0007】また、本発明製造方法によれば、導電性非
晶質シリコンの形成温度を高純度シリコン層の形成温度
よりも低温とすることにより、本製造工程中においては
低純度シリコン基板からの不純物がその高純度シリコン
層内へと拡散せず、良好な特性を有する光起電力装置を
得ることが可能となる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the temperature for forming the conductive amorphous silicon is lower than the temperature for forming the high-purity silicon layer. Impurities do not diffuse into the high-purity silicon layer, and a photovoltaic device having good characteristics can be obtained.

【0008】[0008]

【実施例】図1は、本発明光起電力装置の製造工程別素
子構造図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an element structure diagram of a photovoltaic device according to the present invention in each manufacturing process.

【0009】同図(a)は、低純度シリコン基板(1)上
にエピタキシャル成長法による高純度シリコン層(2)が
形成された状態を示している。この低純度シリコン基板
(1)として、実施例では、純度98%の金属シリコンか
らなる厚み300μmの基板を使用した。エピタキシャ
ル成長法としては、光CVD法、化学堆積法、プラズマ
CVD法等が用いられるが、本例ではプラズマCVD法
を使用した。
FIG. 1A shows a state in which a high-purity silicon layer (2) is formed on a low-purity silicon substrate (1) by an epitaxial growth method. This low-purity silicon substrate
As (1), a 300 μm thick substrate made of 98% pure metal silicon was used in the examples. As the epitaxial growth method, a photo CVD method, a chemical deposition method, a plasma CVD method, or the like is used. In this example, the plasma CVD method was used.

【0010】代表的な形成条件としては、その金属シリ
コン基板(1)をプラズマCVD装置内に設置し、SiH4
ガスを5sccm、SiH22ガスを5sccm、希釈
ガスとしてH2ガスを100sccm流し、基板温度を
300℃、高周波電力を10W、真空度100mTor
rの条件下で、プラズマ反応させ、これにより多結晶シ
リコン層からなる高純度シリコン層(2)を得た。
As a typical forming condition, the metal silicon substrate (1) is placed in a plasma CVD apparatus, and SiH 4
5 sccm of gas, 5 sccm of SiH 2 F 2 gas, 100 sccm of H 2 gas as a diluting gas, a substrate temperature of 300 ° C., a high frequency power of 10 W, and a degree of vacuum of 100 mTorr.
Under the condition of r, a plasma reaction was performed, thereby obtaining a high-purity silicon layer (2) composed of a polycrystalline silicon layer.

【0011】次に同図(b)に示される工程では、高純
度シリコン層(2)の表面に従来周知のプラズマCVD法
によるn+ 型非晶質シリコン膜(3)を膜厚約500Å形
成し、これを島状にパターニングする。このn+ 型非晶
質シリコン膜(3)は、本装置においては光生成キャリア
を外部に取り出す機能を具備せしめる必要があることか
ら低抵抗とするため高濃度の不純物ドーピングを施し
た。
Next, in the step shown in FIG. 1B, an n + -type amorphous silicon film (3) is formed on the surface of the high-purity silicon layer (2) by a known plasma CVD method to a thickness of about 500 °. Then, this is patterned into an island shape. The n + -type amorphous silicon film (3) is doped with a high concentration of impurity in order to reduce the resistance since the device needs to have a function of extracting photo-generated carriers to the outside.

【0012】同図(c)に示されている工程では、島状
にパターニングされたn+ 型非晶質シリコン膜(3)を被
うように膜厚約500Åのp+ 型非晶質シリコン膜(4)
を形成する。このp+ 型非晶質シリコン膜(4)の場合も
+ 型非晶質シリコン膜(3)と同様の理由による高濃度
の不純物ドーピングが従来周知のプラズマCVD法によ
って行われている。
In the step shown in FIG. 1C, the p + -type amorphous silicon film having a thickness of about 500 ° is covered so as to cover the n + -type amorphous silicon film (3) patterned in an island shape. Membrane (4)
To form In the case of the p + -type amorphous silicon film (4), high-concentration impurity doping is performed by a conventionally well-known plasma CVD method for the same reason as that of the n + -type amorphous silicon film (3).

【0013】なお、n+ 型非晶質シリコン膜(3)とp+
型非晶質シリコン膜(4)との代表的な形成条件を表1に
示す。
The n + type amorphous silicon film (3) and p +
Table 1 shows typical forming conditions for the type amorphous silicon film (4).

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】同表で示すように、n+ 型非晶質シリコン
膜(3)やp+ 型非晶質シリコン膜(4)の形成は、これより
先に前述した高純度シリコン層(2)が形成されているた
めに、高純度シリコン層(2)の形成温度よりも低い温度
で行っている。
As shown in the table, the formation of the n + -type amorphous silicon film (3) and the p + -type amorphous silicon film (4) is based on the above-described high-purity silicon layer (2). Is performed at a temperature lower than the formation temperature of the high-purity silicon layer (2).

【0016】これは、斯る温度を高くすると低純度シリ
コン基板(1)から高純度シリコン層(2)へ不純物が拡散し
てしまうからである。
This is because if the temperature is increased, impurities diffuse from the low-purity silicon substrate (1) to the high-purity silicon layer (2).

【0017】同図(d)に示される工程では、島状に形
成された多数個のn+ 型非晶質シリコン膜(3)の海峡領
域にレジスト(5)が残留するようにパターニングする。
In the step shown in FIG. 1D, patterning is performed so that the resist (5) remains in the strait region of the plurality of n + -type amorphous silicon films (3) formed in an island shape.

【0018】そして、同図(e)の工程では、レジスト
(5)をマスクにp+ 型非晶質シリコン膜(4)をエッチング
除去する。この場合、エッチングの過程でn+ 型非晶質
シリコン膜(3)も露出することになるため、p+ 型非晶
質シリコン膜(4)とn+ 型非晶質シリコン膜(3)との選択
エッチングはエッチング時間の制御によって行った。
Then, in the step of FIG.
Using the mask (5) as a mask, the p + type amorphous silicon film (4) is removed by etching. In this case, the n + -type amorphous silicon film (3) is also exposed during the etching process, so that the p + -type amorphous silicon film (4) and the n + -type amorphous silicon film (3) Was performed by controlling the etching time.

【0019】同図(f)に示される工程では、レジスト
(5)を除去した後、電気接続を行う。同図の電気接続(6)
は、回路状態を模式的に示したもので、本装置の非晶質
シリコン膜の形成面側から臨んだパターンについては図
2に示している。図中の符号は図1のものと同一として
いる。同図から分かるように、本装置では、n+ 型非晶
質シリコン膜(3)及びp+ 型非晶質シリコン膜(4)の電気
的な取り出しは、各非晶質シリコンの表面からそれぞれ
取り出すという点接触型となる。
In the step shown in FIG.
After removing (5), an electrical connection is made. Electrical connection (6) in the figure
FIG. 2 schematically shows a circuit state, and FIG. 2 shows a pattern viewed from the amorphous silicon film forming surface side of the device. The reference numerals in the drawing are the same as those in FIG. As can be seen from the figure, in this device, the electrical extraction of the n + -type amorphous silicon film (3) and the p + -type amorphous silicon film (4) was performed from the surface of each amorphous silicon respectively. It becomes a point contact type of taking out.

【0020】従って、この光起電力装置では、高純度シ
リコン層(2)の部分を光活性層とし、その表面に多数配
置されたn+ 型非晶質シリコン膜(3)とp+ 型非晶質シ
リコン膜(4)とによって半導体接合を構成させている。
Therefore, in this photovoltaic device, the high-purity silicon layer (2) is used as the photoactive layer, and the n + -type amorphous silicon film (3) and the p + -type A semiconductor junction is constituted by the crystalline silicon film (4).

【0021】このため、本実施例では、高純度シリコン
層(2)の表面で吸収される短波長光も効率よく吸収し得
るという特徴も有している。
For this reason, this embodiment also has a feature that short-wavelength light absorbed on the surface of the high-purity silicon layer (2) can be efficiently absorbed.

【0022】また、本発明の他の実施例としては、前述
したn+ 型非晶質シリコン膜とp+型非晶質シリコン膜
とのパターンをくし型としたものがある。図3に、くし
型とした場合の光起電力装置の表面側から本装置を臨ん
だ場合の形状を示している。斯るパターンによれば先に
説明した実施例と比較して電気的接続が簡便となる。
In another embodiment of the present invention, the pattern of the n + -type amorphous silicon film and the p + -type amorphous silicon film is comb-shaped. FIG. 3 shows a shape of the photovoltaic device in the case where the present device is viewed from the front surface side when the device is comb-shaped. According to such a pattern, the electrical connection is simplified as compared with the embodiment described above.

【0023】なお、図3中の符号についても図1と同様
のものについては同一の符号を付している。
The same reference numerals in FIG. 3 denote the same parts as in FIG.

【0024】更に、本発明で使用する高純度シリコン層
は、エピタキシャル成長による形成法だけではなく、高
温高圧下での水素処理などによる形成方法であってもよ
い。
Further, the high-purity silicon layer used in the present invention may be formed not only by the epitaxial growth method but also by a hydrogen treatment under a high temperature and a high pressure.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明光起電力装置によれば、光入射に
よる光生成キャリアの殆どが高純度シリコン層で生じ、
この層の表面に形成されたn+ 型非晶質シリコン膜とp
+型非晶質シリコン膜とから効率的に外部にキャリアが
取り出されることとなる。
According to the photovoltaic device of the present invention, most of the photogenerated carriers due to the incidence of light are generated in the high-purity silicon layer,
The n + type amorphous silicon film formed on the surface of this layer and p
Carriers are efficiently extracted to the outside from the + type amorphous silicon film.

【0026】このため、基板としては低純度シリコンを
使用しているものの高い変換効率の素子を得ることが可
能となる。
For this reason, although low-purity silicon is used as the substrate, an element with high conversion efficiency can be obtained.

【0027】更に、本発明光起電力装置においては、光
活性層として、低純度シリコン基板上に形成された高純
度シリコン層を使用することから、高品質な材料の使用
量が極めて少量ですみ低コスト化が実現できる。
Further, in the photovoltaic device of the present invention, since a high-purity silicon layer formed on a low-purity silicon substrate is used as a photoactive layer, the amount of high-quality materials used is extremely small. Cost reduction can be realized.

【0028】また、本発明光起電力装置の製造方法で
は、導電性非晶質シリコンの形成温度を高純度シリコン
層の形成温度よりも低温とすることにより、本製造工程
中においては低純度シリコン基板からの不純物がその高
純度シリコン層内へと拡散せず、良好な特性を有する光
起電力装置を得ることができる。
In the method for manufacturing a photovoltaic device according to the present invention, the temperature of forming the conductive amorphous silicon is lower than the temperature of forming the high-purity silicon layer. Impurities from the substrate do not diffuse into the high-purity silicon layer, and a photovoltaic device having good characteristics can be obtained.

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

【図1】本発明光起電力装置の製造工程別素子構造断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of an element structure according to a manufacturing process of a photovoltaic device of the present invention.

【図2】前記光起電力装置の非晶質シリコンのパターン
を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a pattern of amorphous silicon of the photovoltaic device.

【図3】他の光起電力装置の非晶質シリコンのパターン
を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a pattern of amorphous silicon of another photovoltaic device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1)…低純度シリコン基板 (2)…高純度
シリコン層 (3)…n+ 型非晶質シリコン膜 (4)…p+
非晶質シリコン膜
(1) Low-purity silicon substrate (2) High-purity silicon layer (3) n + type amorphous silicon film (4) p + type amorphous silicon film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−65484(JP,A) 特開 昭58−61680(JP,A) 特開 昭56−77818(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-65484 (JP, A) JP-A-58-61680 (JP, A) JP-A-56-77818 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 31/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 低純度シリコン基板上に形成された高純
度シリコン層を光活性層とするとともに、前記高純度シ
リコン層の表面に、一導電型非晶質シリコンと他導電型
非晶質シリコンを島状に形成したことを特徴とする光起
電力装置。
A high-purity silicon layer formed on a low-purity silicon substrate is used as a photoactive layer, and one-conductivity-type amorphous silicon and another-conductivity-type amorphous silicon are formed on the surface of the high-purity silicon layer. Is formed in the shape of an island.
【請求項2】 低純度シリコン基板上に光活性層と成る
高純度シリコン層を形成する工程と、前記高純度シリコ
ン層上に、相異なる導電型となる、島状の非晶質シリコ
ンを前記高純度シリコン層を形成する際の温度よりも低
温で、それぞれ形成する工程と、から成る光起電力装置
の製造方法。
2. A step of forming a high-purity silicon layer serving as a photoactive layer on a low-purity silicon substrate, and forming, on the high-purity silicon layer, island-shaped amorphous silicon having different conductivity types. Forming a high-purity silicon layer at a temperature lower than the temperature at which the high-purity silicon layer is formed.
JP3209308A 1991-08-01 1991-08-21 Photovoltaic device and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP2951057B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3209308A JP2951057B2 (en) 1991-08-21 1991-08-21 Photovoltaic device and manufacturing method thereof
US07/922,579 US5455430A (en) 1991-08-01 1992-07-30 Photovoltaic device having a semiconductor grade silicon layer formed on a metallurgical grade substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3209308A JP2951057B2 (en) 1991-08-21 1991-08-21 Photovoltaic device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0548128A JPH0548128A (en) 1993-02-26
JP2951057B2 true JP2951057B2 (en) 1999-09-20

Family

ID=16570808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3209308A Expired - Fee Related JP2951057B2 (en) 1991-08-01 1991-08-21 Photovoltaic device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2951057B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0548128A (en) 1993-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11605750B2 (en) Solar cell having an emitter region with wide bandgap semiconductor material
EP2228834B1 (en) Solar cell having crystalline silicon p-n homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation
US8076175B2 (en) Method for making solar cell having crystalline silicon P-N homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation
US20090211623A1 (en) Solar module with solar cell having crystalline silicon p-n homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation
JPH06151801A (en) Photoelectric converter and manufacture thereof
JPH0878659A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPH0719882B2 (en) Photoelectric conversion device
JP3158027B2 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
JP3193287B2 (en) Solar cell
JPH0864851A (en) Photovoltaic element and fabrication thereof
JP2951057B2 (en) Photovoltaic device and manufacturing method thereof
JP3346907B2 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
JP2934072B2 (en) Solar cell manufacturing method
JP3067821B2 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
JP3158028B2 (en) Solar cell and method of manufacturing the same
JP2632736B2 (en) Thin film semiconductor device
JP2833924B2 (en) Crystal solar cell and method of manufacturing the same
JPH0249030B2 (en)
JPH05206492A (en) Photoelectric conversion device
JPH0568866B2 (en)
JPS60211973A (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080709

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees