JP2984430B2 - Photovoltaic element - Google Patents

Photovoltaic element

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JP2984430B2
JP2984430B2 JP3245803A JP24580391A JP2984430B2 JP 2984430 B2 JP2984430 B2 JP 2984430B2 JP 3245803 A JP3245803 A JP 3245803A JP 24580391 A JP24580391 A JP 24580391A JP 2984430 B2 JP2984430 B2 JP 2984430B2
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gas
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layer
photovoltaic
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、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
極を有する太陽電池、光センサー等の光起電力素子に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic device such as a solar cell having a transparent electrode of an oxide such as indium oxide, tin oxide or indium-tin oxide, and a photosensor.

【0002】[0002]

【従来技術】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,
Indium oxide, tin oxide, and indium-tin oxide were used and deposited in a film form by a spray method, a vacuum evaporation 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
接する半導体層膜質に影響を与える重要なパラメータで
ある。
[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 adjacent to the transparent electrode.

【0004】近年の光起電力素子と透明電極の間の関係
は、“Optical absorption oft
ransparent conducting oxi
des and power dissipation
in a−Si:H pin solar cell
s measured by phototherma
l deflection spectroscop
y”F.Leblanc,J.Perrin et.a
l.Technical digest ofthe
international PVSEC−5.Kyo
to.Japan 1990,253.や“Impro
vement of interface prope
rties of TCO/p−layer in p
in−type amorphous silicon
solar cells”Y.Ashida,N.I
shiguro et.al.Technical d
igest of the internationa
l PVSEC−5.Kyoto,Japan,199
0,367.に記載されている。
The relationship between the photovoltaic element and the transparent electrode in recent years is described in “Optical Absorption Option”.
transparent conducting oxi
des and power dissipation
in a-Si: H pin solar cell
s measured by phototherma
l deflection spectroscope
y "F. Lelanc, J. Perrin et.a
l. Technical digest of the
international PVSEC-5. Kyo
to. Japan 1990, 253. And "Impro
element of interface prop
rties of TCO / p-layer in p
in-type amorphous silicon
solar cells "Y. Ashida, NI
shiguro et. al. Technical d
event of the internationala
l PVSEC-5. Kyoto, Japan, 199
0,367. It is described in.

【0005】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
明電極が公開特許公報昭54−134396号に記載さ
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.

【0006】[0006]

【従来技術の問題点】前記従来のインジウム酸化物、ス
ズ酸化物、インジウム−スズ酸化物から成る透明電極に
はより一層の低抵抗化が望まれいてる。
2. Description of the Related Art There is a demand for a further reduction in the resistance of the conventional transparent electrodes made of indium oxide, tin oxide and indium-tin oxide.

【0007】また、透明電極のより一層の透過率の向上
が望まれいている。
[0007] Further, it is desired to further improve the transmittance of the transparent electrode.

【0008】更に、光起電力素子が一般に広く使われる
ようになると共に、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った。
Further, as photovoltaic elements have been widely used in general, the usage environment of the photovoltaic element has been diversified, and depending on the usage environment, the layer between the transparent electrode and the layer which is in close contact with each other may be formed. There was a problem that peeling occurred.

【0009】加えて光起電力素子を長い時間のヒートサ
イクルを繰り返すことによる短絡の発生という問題点が
あった。
In addition, there has been a problem that a short circuit is generated by repeating the heat cycle of the photovoltaic element for a long time.

【0010】[0010]

【発明の目的】本発明は前記従来の光起電力素子の問題
点を解決することを目的としている。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional photovoltaic device.

【0011】本発明は透明電極の歪を取り除き光起電力
素子の光起電力と光電流を大きくすることを目的として
いる。
An object of the present invention is to remove the distortion of the transparent electrode and increase the photovoltaic power and photocurrent of the photovoltaic element.

【0012】本発明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することを目的としてい
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。
An object of the present invention is to reduce the abnormal deposition of a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer deposited on a transparent electrode and deposit a uniform non-single-crystal silicon-based semiconductor layer. It is another object of the present invention to provide a photovoltaic element having stable characteristics.

【0013】本発明は光起電力素子の透明電極と該透明
電極に隣接する半導体層との間の構造的な歪を減少させ
ることを目的としている。
An object of the present invention is to reduce structural distortion between a transparent electrode of a photovoltaic element and a semiconductor layer adjacent to the transparent electrode.

【0014】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.

【0015】[0015]

【問題点を解決するための手段】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、つぎの
ような構成が最適であることを見いだしたものである。
As a result of intensive studies to solve the above problems and achieve the object of the present invention, it has been found that the following configuration is optimal.

【0016】本発明の光起電力素子は、導電性表面を有
する基板上に、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光電変換層と、透明電極とを積
層して構成される光起電力素子において、該透明電極が
窒素原子を含有する酸化物から構成され、該酸化物中に
おいて該窒素原子が前記半導体層側に多く含有するよう
に分布していることを特徴とするものである。
The photovoltaic device of the present invention is a photovoltaic device comprising a photoelectric conversion layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing at least silicon atoms and a transparent electrode laminated on a substrate having a conductive surface. In the electromotive force element, the transparent electrode is made of an oxide containing a nitrogen atom, and the nitrogen atom is distributed so as to be contained more in the oxide on the semiconductor layer side. is there.

【0017】[0017]

【好適な実施態様の説明】図1、図2は、本発明の光起
電力素子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、光反射層
(導電性)102、反射増加層103、n側(またはp
型)の非単結晶シリコン系半導体層104、i型(実質
的にintrinsic)の非単結晶シリコン系半導体
層105、p型(またはn型)の非単結晶シリコン系半
導体層106、半導体層側に窒素原子が多く含有された
透明電極107、集電電極108、から構成されてい
る。該光起電力素子に対して、光は透明電極107側か
ら照射される109。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 and 2 are schematic explanatory views of a photovoltaic device according to the present invention. The photovoltaic element of the present invention shown in FIG. 1 has a light reflecting layer (conductive) 102, a reflection increasing layer 103, an n-side (or p-side) on an opaque conductive substrate 101.
(Type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 104, i-type (substantially intrinsic) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 105, p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 106, semiconductor layer side And a current collecting electrode 108 containing a large amount of nitrogen atoms. Light is applied 109 to the photovoltaic element from the transparent electrode 107 side.

【0018】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201上に、集電電極20
8、半導体層側に窒素原子を多く含有する透明電極20
7、p型(またはn型)の非単結晶シリコン系半導体層
206b、i型(実質的にintrinsic)の非単
結晶シリコン系半導体層205b、n型(またはp型)
の非単結晶シリコン系半導体層204b、p型(または
n型)の非単結晶シリコン系半導体層206a、i型
(実質的にintrinsic)の非単結晶シリコン系
半導体層205a、n型(またはp型)の非単結晶シリ
コン系半導体層204a、反射増加層203、光反射層
(導電性)202、導電層(または/及び保護層)21
0、から構成されている。
The photovoltaic element according to the present invention shown in FIG. 2 has a tandem structure, and has a collector electrode 20 on a transparent substrate 201.
8. Transparent electrode 20 containing a large amount of nitrogen atoms on the semiconductor layer side
7, p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 206b, i-type (substantially intrinsic) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 205b, n-type (or p-type)
Non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 204b, p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 206a, i-type (substantially intrinsic) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 205a, n-type (or p-type) Type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 204a, reflection increasing layer 203, light reflecting layer (conductive) 202, conductive layer (or / and protective layer) 21
0.

【0019】更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の適した
光起電力素子である。
Although not shown, a triple photovoltaic device in which three pin units are stacked is also a photovoltaic device suitable for the present invention.

【0020】透明電極 本発明の光起電力素子においては透明電極はスズ酸化
物、インジウム酸化物、インジウム−スズ酸化物に窒素
原子を含有させた透明電極が適したものである。
Transparent Electrode In the photovoltaic device of the present invention, the transparent electrode is suitably a tin oxide, indium oxide, or a transparent electrode containing indium-tin oxide containing nitrogen atoms.

【0021】スズ酸化物、インジウム酸化物、インジウ
ム-スズ酸化物に窒素原子を含有させた透明電極は、透
明電極を構成する前記酸化物の結晶粒系が増加し、また
該結晶粒径の分散が小さくなるものと考えられる。更に
透明電極に窒素原子を含有させることで杜芽衣電極の歪
みを小さくすることができるものと考えられる。このよ
うなことによって透明電極の比抵抗を小さくする事がで
き、且つ透明電極の透過率を向上させることができるも
のと考えられる。
In a transparent electrode in which a nitrogen atom is contained in a tin oxide, an indium oxide, or an indium-tin oxide, the crystal system of the oxide constituting the transparent electrode is increased, and the dispersion of the crystal grain size is increased. Is considered to be smaller. Further, it is considered that the distortion of the germicidal electrode can be reduced by adding a nitrogen atom to the transparent electrode. It is considered that the specific resistance of the transparent electrode can be reduced by such a method, and the transmittance of the transparent electrode can be improved.

【0022】更に加えて透明電極に窒素原子を含有させ
ることによって透明電極を構成する前記酸化物の結晶の
形を比較的なめらかな形にすることができ、透明電極の
表面性を向上させることができるものと考えられる。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する。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
とができる。したがって薄いp型層(またはn型層)を
堆積しても電気的なリークを減少させることができる。
その結果光起電力素子の平均的な特性が向上するもので
ある。
In addition, by making the transparent electrode contain nitrogen atoms, the crystal shape of the oxide constituting the transparent electrode can be made relatively smooth, and the surface properties of the transparent electrode can be improved. It is considered possible. 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. Further, when depositing a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer on the transparent electrode,
Abnormal deposition of the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer can be reduced. Therefore, even if a thin p-type layer (or n-type layer) is deposited, electric leakage can be reduced.
As a result, the average characteristics of the photovoltaic element are improved.

【0023】そのうえ透明電極の半導体層側に窒素原子
が多く分布することによって透明電極と半導体層との材
料の違いによる構造的な歪を減少させることができるも
のである。
In addition, since the nitrogen atoms are more distributed on the semiconductor layer side of the transparent electrode, structural distortion due to a difference in material between the transparent electrode and the semiconductor layer can be reduced.

【0024】本発明に於いて前記透明電極に含有される
窒素原子の分布の形は、透明電極と半導体層との界面近
傍から透明電極内に向かっておおむね指数関数的に減少
しているのが好ましいものとして挙げられる。このよう
に透明電極内で窒素原子が指数関数的に分布することに
よって、前記透明電極と半導体層との材料の違いによる
構造的な歪を効果的に緩和できると共に、透明電極内の
窒素原子の経時的な拡散による特性の変化を最小限にす
ることができるものである。
In the present invention, the shape of the distribution of nitrogen atoms contained in the transparent electrode generally decreases exponentially from near the interface between the transparent electrode and the semiconductor layer toward the inside of the transparent electrode. Preferred are mentioned. Since the nitrogen atoms are exponentially distributed in the transparent electrode as described above, structural distortion due to a difference in material between the transparent electrode and the semiconductor layer can be effectively reduced, and nitrogen atoms in the transparent electrode can be effectively reduced. It is possible to minimize the change in characteristics due to the diffusion over time.

【0025】前記窒素原子の指数関数的な分布の好まし
い分布範囲は30Å〜500Åである。
The preferred distribution range of the exponential distribution of the nitrogen atoms is 30 ° to 500 °.

【0026】また本発明の窒素原子を含有する透明電極
は、詳細は不明であるが窒素原子が酸化物の結晶成長に
関係して良質な透明電極の形成温度を低下させているこ
とが考えられ、比較的低温に於いても良質な特性が得ら
れるものである。
Although the details of the transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention are unknown, it is considered that the nitrogen atom lowers the formation temperature of a high quality transparent electrode in relation to the crystal growth of the oxide. Good characteristics can be obtained even at a relatively low temperature.

【0027】本発明の窒素原子を含有する透明電極は以
下のようにして堆積される。
The transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention is deposited as follows.

【0028】本発明の窒素原子を含有する透明電極の堆
積にはスパッタリング法と真空蒸着法が最適な堆積方法
である。
For the deposition of the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention, a sputtering method and a vacuum deposition method are the most suitable deposition methods.

【0029】本発明の窒素原子を含有する透明電極の堆
積に適したスパッタリング装置として図3に模式的に示
すDCマグネトロンスパッタ装置が挙げられる。
As a sputtering apparatus suitable for depositing the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention, there is a DC magnetron sputtering apparatus schematically shown in FIG.

【0030】本発明の窒素原子を含有する透明電極の堆
積に適した図3に模式的に示すDCマグネトロンスパッ
タ装置は、堆積室301、基板302、加熱ヒーター3
03、ターゲット304、308、絶縁性支持体30
5、309、DC電源306、310、シャッター30
7、311、真空計312、コンダクタンスバルブ31
3、ガス導入バルブ314、315、316、マスフロ
ーコントローラー317、318、319等から構成さ
れている。
A DC magnetron sputtering apparatus schematically shown in FIG. 3 suitable for depositing a nitrogen-containing transparent electrode of the present invention comprises a deposition chamber 301, a substrate 302, a heater 3
03, targets 304 and 308, insulating support 30
5, 309, DC power supplies 306, 310, shutter 30
7, 311, vacuum gauge 312, conductance valve 31
3, gas introduction valves 314, 315, 316, mass flow controllers 317, 318, 319, etc.

【0031】DCマグネトロンスパッタリング装置にお
いて、本発明の窒素原子を含有するスズ酸化物から成る
透明電極を基板上に堆積する場合、ターゲットは金属ス
ズ(Sn)やスズ酸化物(SnO2)等に窒素原子含有
物を含有させたターゲット等が用いられる。
In a DC magnetron sputtering apparatus, when a transparent electrode made of a tin oxide containing a nitrogen atom of the present invention is deposited on a substrate, the target is a metal tin (Sn) or a tin oxide (SnO 2 ). A target containing an atom-containing substance is used.

【0032】また本発明の窒素原子を含有するインジウ
ム酸化物から成る透明電極を基板上に堆積する場合、タ
ーゲットは金属インジウム(In)やインジウム酸化物
(In23)等に窒素原子含有物を含有させたターゲッ
トが用いられる。
When the transparent electrode made of indium oxide containing a nitrogen atom of the present invention is deposited on a substrate, the target may be a metal atom-containing substance such as metal indium (In) or indium oxide (In 2 O 3 ). Is used.

【0033】更に本発明の窒素原子を含有するインジウ
ム−スズ酸化物から成る透明電極を基板上に堆積する場
合ターゲットは金属スズ、金属インジウムまたは金属ス
ズと金属インジウムの合金、スズ酸化物、インジウム酸
化物、インジウム−スズ酸化物等に窒素原子含有物を含
有させたターゲットを適宜組み合わせて用いられる。そ
して窒素含有量の異なるターゲットを複数用意しターゲ
ットに対するシャッターの開口率を変化させることで、
透明電極中の窒素現地の含有量を分布させることができ
る。
Further, when the transparent electrode made of indium-tin oxide containing a nitrogen atom of the present invention is deposited on a substrate, the target may be metal tin, metal indium or an alloy of metal tin and metal indium, tin oxide, indium oxide. And a target in which a nitrogen atom-containing substance is contained in an indium-tin oxide or the like. By preparing multiple targets with different nitrogen contents and changing the aperture ratio of the shutter with respect to the targets,
The content of the nitrogen content in the transparent electrode can be distributed.

【0034】また反応性スパッタリング法で本発明の透
明電極を堆積する場合前記ターゲットまたは/及び窒素
原子を含有しない前記ターゲットを適宜組み合わせて、
スパッタ用ターゲットとし、窒素現地含有の原料ガスを
堆積室に導入してプラズマエネルギーを利用して透明電
極に窒素原子を導入することができる。この時窒素原子
含有の原料ガスの堆積室への導入量を変えることで、透
明電極への窒素原子の含有量を所望の分布に導入するこ
とができる。
When the transparent electrode of the present invention is deposited by a reactive sputtering method, the target and / or the target not containing a nitrogen atom are appropriately combined,
As a target for sputtering, a source gas containing nitrogen locally can be introduced into the deposition chamber, and nitrogen atoms can be introduced into the transparent electrode using plasma energy. At this time, by changing the introduction amount of the nitrogen-containing source gas into the deposition chamber, the nitrogen atom content in the transparent electrode can be introduced into a desired distribution.

【0035】反応性スパッタリング法に適した窒素原子
含有の原料ガスとしては、N2,NH3,ND3,NO,
NO2,N2Oが挙げられる。
N 2 , NH 3 , ND 3 , NO, and N 2
NO 2 and N 2 O are mentioned.

【0036】本発明の透明電極中に含有される窒素原子
の含有量の最大分布濃度は1000ppm以下5ppm
以上が好ましい範囲として挙げられる。
The maximum distribution concentration of the content of nitrogen atoms contained in the transparent electrode of the present invention is 1,000 ppm or less and 5 ppm.
The above is mentioned as a preferable range.

【0037】更に透明電極中に最大分布濃度が1000
ppm以下5ppm以上の窒素原子を含有させるために
前記ターゲット中に含有される窒素原子の含有量はスパ
ッター条件によって大きく依存するものの概ね最大分布
濃度1000ppm以下が好ましいものである。
Further, the maximum distribution density in the transparent electrode is 1000
In order to contain nitrogen atoms of 5 ppm or less, the content of nitrogen atoms contained in the target largely depends on sputtering conditions, but the maximum distribution concentration is preferably 1000 ppm or less.

【0038】また反応スパッターリング法で透明電極中
に最大分布濃度1000ppm以下の窒素原子を含有さ
せるためには前記窒素原子含有ガスのスパッタリング用
ガスへの混合比は概ね最大分布濃度2000ppm以下
であるのが好ましい範囲として挙げられる。
In order to make the transparent electrode contain nitrogen atoms having a maximum distribution concentration of 1000 ppm or less by the reactive sputtering method, the mixing ratio of the nitrogen atom-containing gas to the sputtering gas is generally 2000 ppm or less. Is a preferred range.

【0039】本発明の窒素原子を含有する透明電極をス
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。特に本発明の窒素原子を含有する透明電極は2
5℃〜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。また本発明の窒素原子を含有す
る透明電極をスパッタリング法で堆積する場合の、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(Xe)、ヘリウムガ
ス(He)等の不活性ガスが挙げられ、特にArガスが
最適なものである。また前記不活性ガスに酸素ガス(O
2)を必要に応じて添加することが好ましいものであ
る。特に金属をターゲットにしている場合、酸素ガス
(O2)は必須のものである。
When depositing the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention 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 containing a nitrogen atom according to the present invention has 2
It shows superior characteristics at a low temperature of 5 ° C. to 250 ° C. as compared with the prior art. In the case where the transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention is deposited by a sputtering method, a sputtering gas such as an argon gas (Ar), a neon gas (Ne), a xenon gas (Xe), a helium gas (He), or the like is used. An inert gas is exemplified, and an Ar gas is particularly suitable. In addition, oxygen gas (O
It is preferable to add 2 ) as needed. Particularly when a metal is targeted, oxygen gas (O 2 ) is essential.

【0040】更に前記不活性ガス等によってターゲット
をスパッタリングする場合、放電空間の圧力は効果的に
スパッタリングを行うために、0.1〜50mtorr
が好ましい範囲として挙げられる。
Further, when sputtering the target with the above-mentioned inert gas or the like, the pressure in the discharge space is set to 0.1 to 50 mtorr in order to effectively perform sputtering.
Is a preferred range.

【0041】加えてスパッタリング法の場合電源として
はDC電源やrf電源が適したものとして挙げられる。
スパッタリング時の電力としては10〜1000Wが適
した範囲である。
In addition, in the case of the sputtering method, a DC power supply or an rf power supply is suitable as a power supply.
A suitable range for the electric power during sputtering is 10 to 1000 W.

【0042】本発明の窒素原子を含有する透明電極の堆
積速度は、放電空間内の圧力や放電電力に依存し、最適
な堆積速度としては、0.1〜100Å/secの範囲
である。
The deposition rate of the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention depends on the pressure in the discharge space and the discharge power, and the optimal deposition rate is in the range of 0.1 to 100 ° / sec.

【0043】本発明の窒素原子を含有する透明電極を堆
積するに適した第2の方法として真空蒸着法が挙げられ
る。
A second method suitable for depositing the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention is a vacuum deposition method.

【0044】真空蒸着装置は図5に模式的に示すよう
に、堆積室501、基板502、加熱ヒーター503、
蒸着源504、コンダクタンスバルブ509、ガス導入
バルブ510、等から構成されている。
As schematically shown in FIG. 5, the vacuum evaporation apparatus includes a deposition chamber 501, a substrate 502, a heater 503,
It comprises an evaporation source 504, a conductance valve 509, a gas introduction valve 510, and the like.

【0045】真空蒸着法において本発明の窒素原子を含
有する透明電極を堆積するに適した蒸着源としては、金
属スズ、金属インジウム、インジウム−スズ合金に前記
窒素原子含有物を添加したものが挙げられる。前記窒素
原子の含有量としては、おおむね最大分布濃度1000
ppm以下が適した範囲である。
Examples of the deposition source suitable for depositing the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention in a vacuum deposition method include metal tin, metal indium, and an indium-tin alloy to which the above-mentioned nitrogen atom-containing substance is added. Can be As the content of the nitrogen atom, a maximum distribution concentration of about 1000
ppm or less is a suitable range.

【0046】また本発明の窒素原子を含有する透明電極
を堆積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。
The substrate temperature for depositing the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention is preferably in the range of 25 ° C. to 600 ° C.

【0047】更に、本発明の窒素原子を含有する透明電
極を堆積するとき、堆積室を10-6torr代以下に減
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。
Further, when depositing the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention, the pressure in the deposition chamber is reduced to 10 −6 torr or less, and then oxygen gas (O 2 ) is supplied to 5 × 10 −5 torr to 9 × 10 −5 torr.
It is necessary to introduce into the deposition chamber in the range of × 10 -4 torr.

【0048】この範囲で酸素を導入することによって蒸
着源から気化した前記金属が気相中の酸素と反応して良
好な透明電極が堆積される。
By introducing oxygen in this range, the metal vaporized from the evaporation source reacts with oxygen in the gas phase to deposit a good transparent electrode.

【0049】また反応性蒸着で本発明の窒素原子含有の
透明電極を堆積する場合、前記蒸着源または/及び窒素
原子を含有しない前記蒸着源を、前記窒素原子含有ガス
を堆積室内に5×10-4torr以下導入した状態で、
蒸発させて透明電極を堆積しても良い。加えて前記真空
度でrf電力を導入してプラズマを発生させて、該プラ
ズマを介して蒸着を行っても良い。この時、前記窒素原
子含有ガスの前記堆積室内への導入量を経時的に変化さ
せることで透明電極へ含有させる窒素原子の含有量を所
望の分布に制御することができる。また、前記窒素原子
含有ガスの前記堆積室への導入量は一定として前記蒸着
源の蒸着速度を変化させることで透明電極へ含有させる
窒素原子の含有量を所望の分布に制御することができ
る。
When the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention is deposited by reactive deposition, the deposition source and / or the deposition source containing no nitrogen atom is placed in the deposition chamber by 5 × 10 5 With -4 torr or less installed,
The transparent electrode may be deposited by evaporation. In addition, plasma may be generated by introducing rf power at the above-mentioned degree of vacuum, and vapor deposition may be performed via the plasma. At this time, by changing the introduction amount of the nitrogen atom-containing gas into the deposition chamber over time, the content of nitrogen atoms contained in the transparent electrode can be controlled to a desired distribution. Further, the amount of nitrogen atoms contained in the transparent electrode can be controlled to a desired distribution by changing the deposition rate of the vapor deposition source while keeping the amount of the nitrogen atom-containing gas introduced into the deposition chamber constant.

【0050】上記条件による透明電極の好ましい堆積速
度の範囲としては0.1〜100Å/secである。堆
積速度が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い膜となり透過
率、導伝率や密着性が低下する。
The preferable range of the deposition rate of the transparent electrode under the above conditions is 0.1 to 100 ° / sec. When the deposition rate is less than 0.1 ° / sec, the productivity is reduced. When the deposition rate is more than 100 ° / sec, the film becomes a coarse film, and the transmittance, the conductivity and the adhesion are reduced.

【0051】本発明の光起電力素子において窒素原子を
含有する透明電極の層厚は、反射防止膜の条件を満たす
ような条件に堆積するのが好ましいものである。具体的
な該透明電極の層厚としては500Å〜3000Åが好
ましい範囲として挙げられる。
In the photovoltaic device of the present invention, it is preferable that the layer thickness of the transparent electrode containing nitrogen atoms be deposited under conditions that satisfy the conditions of the antireflection film. A preferred range of the layer thickness of the transparent electrode is from 500 ° to 3000 °.

【0052】本発明の窒素原子を含有する透明電極に炭
素原子を同時に含有させることによって更に光起電力素
子の特性を向上させることができる。
The characteristics of the photovoltaic device can be further improved by simultaneously containing carbon atoms in the nitrogen-containing transparent electrode of the present invention.

【0053】透明電極に窒素原子と炭素原子を同時に含
有させることによって本発明の光起電力素子のヒートサ
イクルに対する耐久性がより改善される。また透明電極
の柔軟性がより向上して光起電力素子のひび割れがより
改善される。
By simultaneously containing nitrogen atoms and carbon atoms in the transparent electrode, the durability of the photovoltaic device of the present invention to a heat cycle is further improved. Further, the flexibility of the transparent electrode is further improved, and the crack of the photovoltaic element is further improved.

【0054】本発明の光起電力素子の透明電極に窒素原
子に加えて添加される炭素原子の添加量は100ppm
以下が好ましい範囲として挙げられる。
The amount of carbon atoms added to the transparent electrodes of the photovoltaic device of the present invention in addition to nitrogen atoms is 100 ppm.
The following are preferred ranges.

【0055】該炭素原子の透明電極への導入方法は前記
窒素原子と同様な手段方法で行われるものである。
The method for introducing the carbon atoms into the transparent electrode is the same as the method for introducing the nitrogen atoms.

【0056】前記透明電極堆積用のターゲットや蒸着源
に炭素原子を含有させたターゲットや蒸着源を使用して
スパッタリングや真空蒸着を行うことで透明電極に炭素
原子を含有させることができる。ターゲットや蒸着源に
含有させる炭素原子の出発物質としてはグラファイト状
炭素、ダイヤモンド状炭素等が適している。
Carbon atoms can be contained in the transparent electrode by performing sputtering or vacuum deposition using the above-mentioned target or deposition source for depositing the transparent electrode or a deposition source containing carbon atoms. Graphite-like carbon, diamond-like carbon, or the like is suitable as a starting material of carbon atoms to be contained in the target or the evaporation source.

【0057】また反応性スパッタリング法で本発明の窒
素原子と炭素原子を含有する透明電極を堆積する場合前
記ターゲットまたは/及び炭素原子を含有しない前記タ
ーゲットを適宜組み合わせて、スパッタリング用ターゲ
ットとして、前記窒素原子含有の原料ガスに加えて炭素
原子含有の原料ガスを堆積室に導入してプラズマエネル
ギーを利用して透明電極に窒素原子に加えて炭素原子を
導入することができる。
When the transparent electrode containing nitrogen and carbon atoms of the present invention is deposited by the reactive sputtering method, the target and / or the target not containing carbon atoms are appropriately combined, and the target for nitrogen is used as a sputtering target. In addition to the atom-containing source gas, a carbon atom-containing source gas is introduced into the deposition chamber, and the plasma energy can be used to introduce carbon atoms in addition to nitrogen atoms into the transparent electrode using plasma energy.

【0058】反応性スパッタリング法に適した炭素原子
含有の原料ガスとしてはCH4,CD4,Cn2n+2(n
は整数),Cn2n(nは整数),C22,C66,C
2,CO等が挙げられる。
As the carbon atom-containing source gas suitable for the reactive sputtering method, 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, C
O 2 , CO and the like can be mentioned.

【0059】また反応性蒸着で本発明の窒素原子に加え
て炭素原子含有の透明電極を堆積する場合、前記蒸着源
または/及び炭素原子を含有しない前記蒸着源を、前記
炭素原子含有ガスを堆積室内に5×10-4torr以下
導入した状態で、蒸発させて透明電極を堆積しても良
い。加えて前記真空度でrf電力を導入してプラズマを
発生させて、該プラズマを介して蒸着を行っても良い。
When depositing a transparent electrode containing carbon atoms in addition to nitrogen atoms of the present invention by reactive deposition, the above-mentioned deposition source and / or the above-mentioned deposition source containing no carbon atoms are deposited with the above-mentioned gas containing carbon atoms. The transparent electrode may be deposited by evaporating in a state where 5 × 10 −4 torr or less is introduced into the room. In addition, plasma may be generated by introducing rf power at the above-mentioned degree of vacuum, and vapor deposition may be performed via the plasma.

【0060】p型層またはn型層 本発明の光起電力素子に於いて、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。
P-type layer or n-type layer 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.

【0061】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)や微結晶材料(μc
−と表示する)としては、例えばa−Si:H,a−S
i:HX,a−SiC:H,a−SiC:HX,a−S
iGe:H,a−SiGeC:H,a−SiO:H,a
−SiN:H,a−SiON:HX,a−SiOCN:
HX,μc−Si:H,μc−SiC:H,μc−S
i:HX,μc−SiC:HX,μc−SiGe:H,
μc−SiO:H,μc−SiGe:H,μc−Si
N:H,μc−SiON:HX,μc−SiOCN:H
X,等にp型の価電子制御剤(周期率表第III族原子
B,Al,Ga,In,Tl)やn型の価電子制御剤
(周期率表第V族原子P,As,Sb,Bi)を高濃度
に添加した材料が挙げられ、多結晶材料(poly−と
表示する)としては、例えばpoly−Si:H,po
ly−Si:HX,poly−SiC:H,poly−
SiC:HX,poly−SiGe:H,poly−S
i,poly−SiC,poly−SiGe,等にp型
の価電子制御剤(周期率表第III族原子B,Al,G
a,In,Tl)やn型の価電子制御剤(周期率表第V
族原子P,As,Sb,Bi)を高濃度に添加した材料
が挙げられる。
The p-type or n-type layer of the photovoltaic device of the present invention has an amorphous material (denoted as a-) or a microcrystalline material (μc
For example, a-Si: H, a-S
i: HX, a-SiC: H, a-SiC: HX, a-S
iGe: H, a-SiGeC: H, a-SiO: H, a
-SiN: H, a-SiON: HX, a-SiOCN:
HX, μc-Si: H, μc-SiC: H, μc-S
i: HX, μc-SiC: HX, μc-SiGe: H,
μc-SiO: H, μc-SiGe: H, μc-Si
N: H, μc-SiON: HX, μc-SiOCN: H
X, etc., are p-type valence electron control agents (Group III atoms B, Al, Ga, In, and Tl in the periodic table) and n-type valence electron control agents (Group V atoms P, As, and Sb in the periodic table). , Bi) at a high concentration, and a polycrystalline material (denoted as poly-) is, for example, poly-Si: H, po.
ly-Si: HX, poly-SiC: H, poly-
SiC: HX, poly-SiGe: H, poly-S
i, poly-SiC, poly-SiGe, etc., a p-type valence electron controlling agent (Group III atoms B, Al, G
a, In, Tl) and n-type valence electron controlling agents (Periodic Table No. V
Materials to which group atoms P, As, Sb, and Bi) are added in high concentration.

【0062】特に光入射側のp型層またはn型層には、
光吸収の少ない結晶性の半導体層かバンドギァップの広
い非晶質半導体層が適している。
In particular, the p-type layer or the n-type layer on the light incident side includes:
A crystalline semiconductor layer with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable.

【0063】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.
1〜50at%が最適量として挙げられる。
The addition amount of Group III atoms in the periodic table to the p-type layer and the addition amount of Group V atoms in the periodic table to the n-type layer are set to 0.
The optimal amount is 1 to 50 at%.

【0064】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.
1〜40at%が最適量として挙げられる。特にp型層
またはn型層が結晶性の場合、水素原子またはハロゲン
原子は0.1〜8at%が最適量として挙げられる。更
にp型層/i型層、n型層/i型層の各界面側で水素原
子または/及びハロゲン原子の含有量が多く分布してい
るものが好ましい分布形態として挙げられ、該界面近傍
での水素原子または/及びハロゲン原子の含有量はバル
ク内の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲とし
て挙げられる。このようにp型層/i型層,n型層/i
型層の各界面近傍で水素原子またはハロゲン原子の含有
量を多くすることによって該界面近傍の欠陥準位や機械
的歪を減少させることができ本発明の光起電力素子の光
起電力や光電流を増加させることができる。
The 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 To improve the doping efficiency. The number of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p-type layer or the n-type layer is 0.
The optimum amount is 1 to 40 at%. In particular, when the p-type layer or the n-type layer is crystalline, the optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms is 0.1 to 8 at%. Further, a preferred distribution form is one in which a large content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is distributed on each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The content of the hydrogen atom and / or the halogen atom is preferably in a range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. Thus, the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i
By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface of the mold layer, the defect level and mechanical strain near the interface can be reduced, and the photovoltaic power and light of the photovoltaic device of the present invention can be reduced. The current can be increased.

【0065】更に透明電極/p型層、または透明電極/
n型層の各界面側で水素原子または/及びハロゲン原子
の含有量が多く分布しているものが好ましい分布形態と
して挙げられ、該界面近傍での水素原子または/及びハ
ロゲン原子の含有量はバルク内の含有量の1.1〜2倍
の範囲が好ましい範囲として挙げられる。このように透
明電極/p型層、または透明電極/n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, a transparent electrode / p-type layer or a transparent electrode /
A preferred distribution form includes a large distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms at each interface side of the n-type layer, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface is bulk. The range of 1.1 to 2 times the content of the above is mentioned as a preferable range. By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface between the transparent electrode / p-type layer and the transparent electrode / n-type layer in this manner, 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.

【0066】本発明の光起電力素子のp型層及びn型層
の電気特性としては活性化エネルギーが0.2eV以下
のものが好ましく、0.1eV以下のものが最適であ
る。また非抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、
1Ωcm以下が最適である。さらにp型層及びn型層の
層厚は10Å〜500Åが好ましく、30Å〜100Å
が最適である。
The electrical characteristics of the p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element of the present invention are preferably those having an activation energy of 0.2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The non-resistance is preferably 100 Ωcm or less,
The optimal value is 1 Ωcm or less. Further, the layer thicknesses of the p-type layer and the n-type layer are preferably from 10 ° to 500 °, and from 30 ° to 100 °.
Is optimal.

【0067】本発明の光起電力素子のp型層またはn型
層no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、窒素原子を含有したガス化し
得る化合物等、及び該化合物の混合ガスを挙げることが
できる。
The source gas suitable for the p-type or n-type layer no deposition of the photovoltaic device of the present invention includes a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a germanium atom, and a nitrogen atom. And the like, and a gas mixture of the compound.

【0068】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,SiF3H,Si38,SiD4
SiHD3,SiH22,SiH3D,SiFD3,Si
22,SiD3H,Si233,等が挙げられる。
Specific examples of 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 , SiD 4 ,
SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiFD 3 , Si
F 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D 3 H 3 , and the like.

【0069】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,GeF3H,GeHD3,Ge
22,GeH3D,GeH6,GeD6等が挙げられ
る。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 ,
GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , Ge
H 2 D 2 , GeH 3 D, GeH 6 , GeD 6 and the like.

【0070】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)
n2n(nは整数)、C22,C66,CO2,CO等
が挙げられる。
Specific examples of the gasizable compound containing a carbon atom include CH 4 , CD 4 and 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.

【0071】窒素含有ガスとしてはN2,NH3,N
3,NO,NO2,N2O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.

【0072】酸素含有ガスとしてはO2,CO,CO2
NO,NO2,N2O,CH3CH2OH,CH3OH等が
挙げられる。
As the oxygen-containing gas, O 2 , CO, CO 2 ,
NO, NO 2 , N 2 O, CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like.

【0073】本発明に於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I
II族原子及び第V族原子が挙げられる。
In the present invention, the substance introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling the valence electrons includes the periodic table I.
Group II and Group V atoms are included.

【0074】本発明に於いて第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
はホウソ原子導入用としては、B26,B410,B5
9,B511,B610,B612,B614等の水素化ホ
ウソ、BF3,BCl3,等のハロゲン化ホウソ等を挙げ
ることができる。このほかにAlCl3,GaCl3,I
nCl3,TlCl3等も挙げることができる。特にB2
6,BF3が適している。
In the present invention, those which can be effectively used as starting materials for introducing Group III atoms, specifically, those for introducing boron atoms include B 2 H 6 , B 4 H 10 , and B 5. H
9, B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 12, B 6 H 14 hydride such as boron, BF 3, BCl 3, and halogenated boron such as equal. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , I
nCl 3 , TlCl 3 and the like can also be mentioned. Especially B 2
H 6 and BF 3 are suitable.

【0075】本発明に於いて、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、PH4I,P
3,PF5,PCl3,PCl5,PBr3,PBr5,P
3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,SbCl3,SbCl5,BiH3
BiCl3,BiBr3等も挙げることができる。特にP
3,PF3が適している。
In the present invention, the starting material for introducing a group V atom is effectively used, specifically, for introducing a phosphorus atom, for example, a hydrogenated phosphorus such as PH 3 or P 2 H 4 ; PH 4 I, P
F 3 , PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , P
Halogenated phosphorus such as I 3 and the like. In addition, AsH 3 ,
AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 ,
SbF 3 , SbF 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 ,
BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned. Especially P
H 3 and PF 3 are suitable.

【0076】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、rfプラズマCVD法とμwプ
ラズマCVD法である。
The p-type or n-type layer deposition method suitable for the photovoltaic device of the present invention is an rf plasma CVD method and a μw plasma CVD method.

【0077】特にrfプラズマCVD法で堆積する場
合、容量結合型のrfプラズマCVD法が適している。
In particular, when depositing by the rf plasma CVD method, the capacitively coupled rf plasma CVD method is suitable.

【0078】該rfプラズマCVD法でp型層またはn
型層を堆積する場合、堆積室内の基板温度は、100〜
350℃、内圧は、0.1〜10torr、rf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 layer or n-type layer was formed by the rf plasma CVD method.
When depositing a mold layer, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to
350 ° C., internal pressure 0.1 to 10 torr, rf power 0.05 to 1.0 W / cm 2 , deposition rate 0.1
Å30 ° / sec is an optimum condition.

【0079】また前記ガス化し得る化合物をH2,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。
The 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.

【0080】特に微結晶半導体やa−SiC:H等の光
吸収の少ないかバンドギャップの広い層を堆積する場合
は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、rfパ
ワーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいもので
ある。rfの周波数としては1MHz〜100MHzが
適した範囲であり、特に13.56MHz近傍の周波数
が最適である。
In particular, when depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and the rf power is relatively high. It is preferable to introduce power. A suitable range of the rf frequency is 1 MHz to 100 MHz, and a frequency near 13.56 MHz is particularly optimal.

【0081】本発明に適したp型層またはn型層をμw
プラズマCVD法で堆積する場合、μw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。
A p-type layer or an n-type layer suitable for the present invention is μw
Μw plasma CVD when depositing by plasma CVD
The equipment is a dielectric window (alumina ceramics etc.) in the deposition chamber
A method of introducing microwaves through a waveguide via a waveguide is suitable.

【0082】本発明に適したp型層またはn型層をμw
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0.5〜30mtor
r、μwパワーは0.01〜1W/cm3、μwの周波
数は0.5〜10GHzが好ましい範囲として挙げられ
る。
A p-type layer or an n-type layer suitable for the present invention is μw
When depositing by the plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 mtorr.
The r and μw powers are preferably 0.01 to 1 W / cm 3 , and the μw frequency is preferably 0.5 to 10 GHz.

【0083】また前記ガス化し得る化合物をH2,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。
The compounds capable of being gasified are H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0084】特に微結晶半導体やa−SiC:H等の光
吸収の少ないかバンドギャップの広い層を堆積する場合
は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、μwパ
ワーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいもので
ある。
In particular, when depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and the μw power is relatively high. It is preferable to introduce power.

【0085】i型層 本発明の光起電力素子に於いて、i型層は照射光に対し
てキャリアを発生輸送する重要な層である。
I-Type Layer In the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer is an important layer for generating and transporting carriers with respect to irradiation light.

【0086】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。正孔
の移動度と寿命積が電子の移動度と寿命積より小さい半
導体層をi型層として用いる場合、僅かp型の層が適し
ている。電子の移動度と寿命積が正孔の移動度と寿命積
より小さい半導体層をi型層として用いる場合、僅かn
型の層が適している。
As the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention,
Only p-type and only n-type layers can be used. When a semiconductor layer whose hole mobility and lifetime product are smaller than electron mobility and lifetime product is used as the i-type layer, a slightly p-type layer is suitable. When a semiconductor layer whose electron mobility and lifetime product are smaller than the hole mobility and lifetime product is used as the i-type layer, only n
Mold layers are suitable.

【0087】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:HX,a−SiC:H,a−SiC:HX,
a−SiGe:H,a−SiGe:Hx,a−SiGe
C:HX等が挙げられる。
As the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention, an amorphous material (denoted as a-), for example, a-Si: H,
a-Si: HX, a-SiC: H, a-SiC: HX,
a-SiGe: H, a-SiGe: Hx, a-SiGe
C: HX and the like.

【0088】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(in
trinsic)した材料が好適なものとして挙げられ
る。
In particular, as the i-type layer, a group III atom or /
And a group V atom to form an intrinsic (in
(trisnic) materials are preferred.

【0089】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/及びハロゲン原子は1〜40at%が最適な含有
量として挙げられる。特に、p型層/i型層、n型層/
i型層の各界面側で水素原子または/及びハロゲン原子
の含有量が多く分布しているものが好ましい分布形態と
して挙げられ、該界面近傍での水素原子または/及びハ
ロゲン原子の含有量はバルク内の含有量の1.1〜2倍
の範囲が好ましい範囲として挙げられる。
The hydrogen atoms (H, D) or the halogen atoms (X) contained in the i-type layer work to compensate for dangling bonds of the i-type layer, and the mobility and lifetime of carriers in the i-type layer. To improve the product of Also, a p-type layer / i-type layer, an n-type layer /
It functions to compensate for the interface state of each interface of the i-type layer, and has the effect of improving the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic element. The optimal content of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to 40 at%. In particular, p-type layer / i-type layer, n-type layer /
A preferred distribution form includes a large distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms on each interface side of the i-type layer, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface is bulk. The range of 1.1 to 2 times the content of the above is mentioned as a preferable range.

【0090】i型層の層厚は、光起電力素子の構造(例
えばシングルセル、タンデムセル、トリプルセル)及び
i型層のバンドギャップに大きく依存するが0.1〜
1.0μmが最適な層厚として挙げられる。
The thickness of the i-type layer greatly depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, tandem cell, triple cell) and the band gap of the i-type layer.
1.0 μm is mentioned as the optimum layer thickness.

【0091】i型層の基本的な物性は本発明の目的を効
果的に達成するために電子の移動度は0.01cm2
V/sec以上、正孔の移動度は0.0001cm2
V/sec以上、バンドギャップは1.1〜2.2e
V、禁制帯中央の局在密度は1018/cm3/eV以
下、価電子帯側のパーバックティルの傾きは65meV
以下が望ましい範囲として挙げられる。更に本発明の光
起電力素子をAM1.5、100mW/cm2の下で電
流電圧特性を測定しHecht式でカーブフィッティン
グを行い、このカーブフィッティングから求めた移動度
寿命積が10-10cm2/V以上であることが望ましいも
のである。
The basic physical properties of the i-type layer are as follows. In order to effectively achieve the object of the present invention, the electron mobility is 0.01 cm 2 / cm.
V / sec or more, hole mobility is 0.0001 cm 2 /
V / sec or more, band gap is 1.1 to 2.2e
V, the localization density at the center of the forbidden band is 10 18 / cm 3 / eV or less, and the slope of the purbachtilt on the valence band side is 65 meV.
The following are preferred ranges. Furthermore, the current-voltage characteristics of the photovoltaic device of the present invention were measured at AM 1.5 and 100 mW / cm 2 , curve fitting was performed by the Hecht equation, and the mobility lifetime product obtained from the curve fitting was 10 −10 cm 2. / V or more.

【0092】またi型層のバンドギャップはp型層/i
型層、n型層/i型層の各界面側で広くなるように設計
することが好ましいものである。このように設計するこ
とによって、光起電力素子の光起電力、光電流を大きく
することができ、更に長時間使用した場合の光劣化等を
防止することができる。
The band gap of the i-type layer is p-type layer / i
It is preferable to design so as to be wider on each interface side of the mold layer and the n-type layer / i-type layer. With such a design, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic element can be increased, and furthermore, it is possible to prevent light deterioration or the like when used for a long time.

【0093】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、
及び該化合物の混合ガスを挙げることができる。
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.

【0094】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,SiF3H,Si38,SiD4
SiHD3,SiH22,SiH3D,SiFD3,Si
22,SiD3H,Si233,等が挙げられる。
Specific examples of 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 , SiD 4 ,
SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiFD 3 , Si
F 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D 3 H 3 , and the like.

【0095】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,GeF3H,GeHD3,Ge
2 2,GeH3D,GeH6,GeD6等が挙げられ
る。
Specifically, a gas containing a germanium atom
The compound which can be converted to is GeHFour, GeDFour, GeFFour,
GeFHThree, GeFTwoHTwo, GeFThreeH, GeHDThree, Ge
HTwoD Two, GeHThreeD, GeH6, GeD6Etc.
You.

【0096】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)
n2n(nは整数)、C22,C66等が挙げられ
る。
Specific examples of the gasizable compound containing a carbon atom include CH 4 , CD 4 and 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.

【0097】本発明に於いて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III
族原子及び第V族原子が挙げられる。
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 III.
Group atoms and group V atoms.

【0098】本発明に於いて第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
はホウソ原子導入用としては、B26,B410,B5
9,B511,B610,B612,B614等の水素化ホ
ウソ、BF3,BCl3,等のハロゲン化ホウソ等を挙げ
ることができる。このほかにAlCl3,GaCl3,I
nCl3,TlCl3等も挙げることができる。
In the present invention, those which can be effectively used as starting materials for introducing Group III atoms, specifically, those for introducing boron atoms include B 2 H 6 , B 4 H 10 and B 5. H
9, B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 12, B 6 H 14 hydride such as boron, BF 3, BCl 3, and halogenated boron such as equal. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , I
nCl 3 , TlCl 3 and the like can also be mentioned.

【0099】本発明に於いて、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、PH4I,P
3,PF5,PCl3,PCl5,PBr3,PBr5,P
3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,SbCl3,SbCl5,BiH3
BiCl3,BiBr3等も挙げることができる。
In the present invention, the starting material for introducing a group V atom is effectively used, specifically, for introducing a phosphorus atom, for example, hydrogen phosphide such as PH 3 or P 2 H 4 ; PH 4 I, P
F 3 , PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , P
Halogenated phosphorus such as I 3 and the like. In addition, AsH 3 ,
AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 ,
SbF 3 , SbF 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 ,
BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned.

【0100】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族原子及び第V族原子の導入量は1
000ppm以下が好ましい範囲として挙げられる。
The amount of Group III and Group V atoms introduced into the i-type layer to control the conductivity type is 1
The preferred range is 000 ppm or less.

【0101】本発明に適したi型層の堆積方法としては
rfプラズマCVD法、μwプラズマCVD法が挙げら
れる。rfプラズマCVD法の場合、特に容量結合型の
rfプラズマCVD装置が適している。
Examples of the method for depositing an i-type layer suitable for the present invention include rf plasma CVD and μw plasma CVD. In the case of the rf plasma CVD method, a capacitively coupled rf plasma CVD apparatus is particularly suitable.

【0102】該rf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、rfパワーは、0.05
〜1.0W/cm2、堆積速度は、0.1〜30A/s
ecが最適条件として挙げられる。
When depositing an i-type layer by the rf plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 torr, and the rf power is 0.05.
1.01.0 W / cm 2 , the deposition rate is 0.1-30 A / s
ec is mentioned as an optimal condition.

【0103】また前記ガス化し得る化合物をH2,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。
Further, 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.

【0104】特にa−SiC:H等のバンドギャップの
広い層を堆積する場合は水素ガスで2〜100倍に原料
ガスを希釈し、rfパワーは比較的高いパワーを導入す
るのが好ましいものである。rfの周波数としては1M
Hz〜100MHzが適した範囲であり、特に13.5
6MHz近傍の周波数が最適である。
In particular, when depositing a layer having a wide band gap such as a-SiC: H, it is preferable to dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce a relatively high rf power. is there. The frequency of rf is 1M
Hz to 100 MHz is a suitable range, especially 13.5.
A frequency near 6 MHz is optimal.

【0105】本発明に適したi型層をμwプラズマCV
D法で堆積する場合、μw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。
An i-type layer suitable for the present invention is formed by a μw plasma CV
In the case of depositing by the method D, a method of introducing a microwave through a waveguide into a deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics or the like) is suitable for the μw plasma CVD apparatus.

【0106】本発明に適したi型層をμwプラズマCV
D法で、堆積する場合、堆積室内の基板温度は100〜
400℃、内圧は0.5〜30mtorr、μwパワー
は0.01〜1W/cm3、μwの周波数は0.5〜1
0GHzが好ましい範囲として挙げられる。
An i-type layer suitable for the present invention is formed by a μw plasma CV
When depositing by the method D, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to
400 ° C., internal pressure 0.5-30 mtorr, μw power 0.01-1 W / cm 3 , μw frequency 0.5-1
0 GHz is mentioned as a preferable range.

【0107】また前記ガス化し得る化合物をH2,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。
Further, 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.

【0108】特にa−SiC:H等のバンドギャップの
広い層を堆積する場合は水素ガスで2〜100倍に原料
ガスを希釈し、μwパワーは比較的高いパワーを導入す
るのが好ましいものである。
In particular, when depositing a layer having a wide band gap such as a-SiC: H, it is preferable to dilute the source gas 2 to 100 times with a hydrogen gas and to introduce a relatively high μw power. is there.

【0109】導電性基板 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
理したものであっても良い。導電性支持体としては、例
えば、NiCr,ステンレス、Al,Cr,Mo,A
u,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb,Sn等の金属
または、これらの合金を挙げられる。
Conductive Substrate The conductive substrate may be a conductive material, or may be a support formed of an insulating material or a conductive material and then subjected to a conductive treatment. Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al, Cr, Mo, and A.
Examples thereof include metals such as u, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, and Sn, and alloys thereof.

【0110】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、
紙などが挙げられる。これらの電気絶縁性支持体は、好
適には少なくともその一方の表面を導電処理し、該導電
処理された表面側に光起電力層を設けるのが望ましい。
Examples of the electrically insulating support include films or sheets of synthetic resin such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, etc., glass, ceramics, and the like.
Paper and the like. 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.

【0111】たとえばガラスであれば、その表面に、N
iCr,Al,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,T
i,Pt,Pb,IN23,ITO(IN23+Sn)
等から成る薄膜を設けることによって導電性を付与し、
或いはポリエステルフィルム等の合成樹脂フィルムであ
れば、NiCr,Al,Ag,Pb,Zn,Ni,A
u,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, N
iCr, Al, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, T
i, Pt, Pb, IN 2 O 3 , ITO (IN 2 O 3 + Sn)
To provide conductivity by providing a thin film consisting of
Alternatively, if it is a synthetic resin film such as a polyester film, NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, Ni, A
A metal thin film of u, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Tl, Pt, etc. 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 support may be in the form of 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, the thickness is usually 10 μm or more from the viewpoints of production and handling of the support, mechanical strength and the like.

【0112】[0112]

【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。
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.

【0113】実施例1 DCマグネトロンスパッタリング法及びマイクロ波(以
下「μW」と略記する)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。
Example 1 A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a microwave (hereinafter abbreviated as “μW”) glow discharge decomposition method.

【0114】まず、図3に示すDCマグネトロンスパッ
タリング法の製造装置により、基板上に、窒素原子を分
布して含む透明電極を作製した。
First, a transparent electrode containing nitrogen atoms in a distributed manner was formed on a substrate by a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.

【0115】図中302は基板であり、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。
In the figure, reference numeral 302 denotes a substrate made of barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) having a size of 50 mm square and 1 mm.

【0116】図中304は、組成がインジウム(In)
及び錫(Sn)のモル比で、85:15からなるターゲ
ットであり、絶縁性支持体305で堆積室301より絶
縁されている。
In the figure, reference numeral 304 denotes a composition of indium (In).
And a target having a molar ratio of tin (Sn) of 85:15, and is insulated from the deposition chamber 301 by the insulating support 305.

【0117】図中314〜316はガス導入バルブであ
り、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、酸素(O2)ガスで50ppm
に希釈された窒素(N2)ガス(以下「N2/O2」と略
記する)ボンベに接続されている。
In the figure, reference numerals 314 to 316 denote gas introduction valves, each of which is an oxygen (O 2 ) gas cylinder (not shown), an argon (Ar) gas cylinder, and 50 ppm of oxygen (O 2 ) gas.
(N 2 ) gas (hereinafter abbreviated as “N 2 / O 2 ”).

【0118】まず、加熱ヒーター303により基板30
2を350℃に加熱し、堆積室301内を不図示の真空
ポンプにより排気し、真空計312の読みが約1×10
-5Torrになった時点で、ガス導入バルブ314〜3
16を徐々に開いてO2ガス、Arガス、N2/O2ガス
を堆積室301内に流入させた。この時、O2ガス流量
が15sccm、Arガス流量が20sccm、N2
2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317〜319で調整し、堆積室3
01内の圧力が2mTorrとなるように、真空計31
2を見ながらコンダクタンスバルブ(バタフライ型)3
13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302上に透明電極の作製を開
始し、同時にO2ガス流量を15sccmから5scc
mに、N2/O2ガス流量を5sccmから15sccm
に、一定に割合で変化するように、各々のマスフローコ
ントローラー517、519で調整し、層厚70nmの
透明電極を作製したところシャッター307を閉じ、D
C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及び316を閉じて、堆積
室301内へのArガス及びN2/O2ガスの流入を止
め、堆積室301内の圧力が1Torrとなるように、
コンダクタンスバルブ313の開口を調整して、1時間
透明電極を熱処理し、窒素原子を分布して含む透明電極
の作製を終えた。
First, the substrate 30 is heated by the heater 303.
2 was heated to 350 ° C., and the inside of the deposition chamber 301 was evacuated by a vacuum pump (not shown).
-5 Torr, gas introduction valves 314-3
16 was gradually opened to allow O 2 gas, Ar gas, and N 2 / O 2 gas to flow into the deposition chamber 301. At this time, the O 2 gas flow rate was 15 sccm, the Ar gas flow rate was 20 sccm, and N 2 /
The mass flow controllers 317 to 319 adjust the O 2 gas flow rate to 5 sccm, and the deposition chamber 3
Vacuum gauge 31 so that the pressure inside the pressure gauge 01 becomes 2 mTorr.
Conductance valve (butterfly type) while watching 2
Thirteen openings were adjusted. 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 start production of a transparent electrode on the substrate 302. At the same time, the O 2 gas flow rate is changed from 15 sccm to 5 sccc.
m, N 2 / O 2 gas flow rate from 5 sccm to 15 sccm
Then, the mass flow controllers 517 and 519 were adjusted so as to change at a constant rate, and a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm was produced.
The output of the C power supply 306 was turned off to stop DC glow discharge.
Next, the gas introduction valves 315 and 316 are closed to stop the flow of the Ar gas and the N 2 / O 2 gas into the deposition chamber 301 so that 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 containing nitrogen atoms distributed therein.

【0119】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μW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。
Next, the source gas supply device 102 shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was formed on the transparent electrode by a manufacturing apparatus based on a μW glow discharge decomposition method including a zero and a deposition apparatus 1000.

【0120】図中の1071〜1076のガスボンベに
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おり、1071はSiH4
ス(純度99.999%)ボンベ、1072はH2ガス
(純度99.9999%)ボンベ、1073は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、1074は
2ガスで10%に希釈されたPH3ガス(純度99.9
9%、以下「PH3/H2」と略記する)ボンベ、107
5はCH4ガス(純度99.9999%)ボンベ、10
76はGeH4ガス(純度99.99%)ボンベであ
る。また、あらかじめ、ガスボンベ1071〜1076
を取り付ける際に、各々のガスを、バルブ1051〜1
056から流入バルブ1031〜1036のガス配管内
に導入してある。
The gas cylinders 1071 to 1076 in the figure are sealed with a source gas for producing the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer of the present invention, and 1071 is a SiH 4 gas (purity: 99.999%) cylinder. , 1072 denotes a H 2 gas (purity 99.9999%) cylinder, 1073 denotes a B 2 H 6 gas (purity 99.99%, purity 99.99% diluted with H 2 gas).
Hereinafter, a cylinder (abbreviated as “B 2 H 6 / H 2 ”) 1074 is a PH 3 gas (purity 99.9) diluted to 10% with H 2 gas.
9%, hereinafter abbreviated as “PH 3 / H 2 ”) cylinder, 107
5 is a CH 4 gas (purity 99.9999%) cylinder, 10
76 is a GeH 4 gas (purity 99.99%) cylinder. In addition, gas cylinders 1071 to 1076 are previously determined.
When attaching the gas, each gas is supplied to the valves 1051 to 1
From 056, it is introduced into the gas piping of the inflow valves 1031 to 1036.

【0121】図中1004は、前述した方法により透明
電極を作製した基板である。
In the figure, reference numeral 1004 denotes a substrate on which a transparent electrode has been produced by the method described above.

【0122】まず、ガスボンベ1071よりSiH4
ス、ガスボンベ1072よりH2ガス、ガスボンベ10
73よりB26/H2ガス、ガスボンベ1074よりP
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1061〜10
66により各ガス圧力を約2kg/cm2に調整した。
First, SiH 4 gas from gas cylinder 1071, H 2 gas from gas cylinder 1072, and gas cylinder 10
B 2 H 6 / H 2 gas from 73, P from gas cylinder 1074
H 3 / H 2 gas, CH 4 gas from gas cylinder 1075, GeH 4 gas from gas cylinder 1076, valve 1051
-1056 is opened and introduced, and pressure regulators 1061-10
With 66, each gas pressure was adjusted to about 2 kg / cm 2 .

【0123】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及びガ
ス配管内を排気し、真空計1006の読みが約1×10
-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). 1 × 10
When the pressure reached -4 Torr, the auxiliary valve 1008 and the outflow valves 1041 to 1046 were closed.

【0124】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。
Next, the inflow valves 1031 to 1036 are gradually opened, and each gas is supplied to the mass flow controller 1.
021 to 1026.

【0125】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
を行った。
After preparation for film formation was completed as described above, p-type layers, i-type layers, and n-type layers were formed on the substrate 1004.

【0126】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、
2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。この時、SiH4
ス流量が10sccm、H2ガス流量が100scc
m、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μW
電源の電力を400mW/cm3に設定し、不図示の導
波管、導波部1010及び誘電体窓1002を通じて堆
積室1001内にμW電力を導入し、μW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、層厚5n
mのp型層を作製したところでμWグロー放電を止め、
流出バルブ1041〜1043及び補助バルブ1008
を閉じて、堆積室1001内へのガス流入を止め、p型
層の作製を終えた。
In order to form a p-type layer, the substrate 1004 is heated to 350 ° C. by the heater 1005, and the outflow valves 1041 to 1043 are gradually opened, and the SiH 4 gas,
H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas were introduced into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 10 sccm, and the flow rate of the H 2 gas was 100 sccc.
m and each of the mass flow controllers 1021 to 1023 were adjusted so that the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas was 5 sccm. The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while watching the vacuum gauge 1006 so that the pressure in the deposition chamber 1001 became 20 mTorr. Thereafter, μW (not shown)
The power of the power supply was set to 400 mW / cm 3 , and μW power was introduced into the deposition chamber 1001 through the waveguide (not shown), the waveguide 1010, and the dielectric window 1002 to generate μW glow discharge, and the Preparation of p-type layer started, layer thickness 5n
When the p-type layer of m was produced, the μW glow discharge was stopped,
Outflow valves 1041 to 1043 and auxiliary valve 1008
Was closed, the flow of gas into the deposition chamber 1001 was stopped, and the formation of the p-type layer was completed.

【0127】次に、i型層を作製するには、基板100
4を加熱ヒーター1005により350℃に加熱し、流
出バルブ1041、1042及び補助バルブ1008を
徐々に開いて、SiH4ガス、H2ガスをガス導入管10
03を通じて堆積室1001内に流入させた。この時、
SiH4ガス流量が100sccm、H2ガス流量が20
0sccm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(以下「RF」と略記
する)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10
12に印加した。その後、不図示のμW電源の電力を1
00mW/cm3に設定し、不図示の導波管、導波部1
010及び誘電体窓1002を通じて堆積室1001内
にμW電力を導入し、μW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μW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, in order to form an i-type layer, the substrate 100
4 was heated to 350 ° C. by the heater 1005, and the outflow valves 1041, 1042 and the auxiliary valve 1008 were gradually opened to supply SiH 4 gas and H 2 gas to the gas introduction pipe 10.
03 into the deposition chamber 1001. At this time,
SiH 4 gas flow rate is 100 sccm, H 2 gas flow rate is 20
Each mass flow controller 1021 and 1022 adjusted so as to be 0 sccm. The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while watching the vacuum gauge 1006 so that the pressure in the deposition chamber 1001 was 5 mTorr. Next, the high frequency (hereinafter abbreviated as “RF”) bias of the bias power supply is set to 100 mW / cm 3 , the DC bias is set to 75 V with respect to the substrate 1004, and the bias rod 10 is set.
12 was applied. Thereafter, the power of the μW power supply (not shown) is reduced by 1
Set to 00 mW / cm 3 , and a waveguide (not shown)
ΜW power was introduced into the deposition chamber 1001 through 010 and the dielectric window 1002 to generate a μW glow discharge, and an i-type layer was started to be formed on the p-type layer. The μW glow discharge was stopped, the output of the bias power supply 1011 was turned off, and the fabrication of the i-type layer was completed.

【0128】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、P
3/H2ガスをガス導入管1003を通じて堆積室10
01内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が30
sccm、H2ガス流量が100sccm、PH3/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μW電源
の電力を50mW/cm3に設定し、不図示の導波管、
導波部1010及び誘電体窓1002を通じて堆積室1
001内にμW電力を導入し、μW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μWグロー放電を止め、流出
バルブ1041、1042、1044及び補助バルブ1
008を閉じて、堆積室1001内へのガス流入を止
め、n型層の作製を終えた。
In order to form an n-type layer, the substrate 1004 is heated to 300 ° C. by the heater 1005, the outlet valve 1044 is gradually opened, and SiH 4 gas, H 2 gas, P
The H 3 / H 2 gas is supplied through the gas introduction pipe 1003 to the deposition chamber 10.
01. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 30.
sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, PH 3 / H 2
The mass flow controllers 1021, 1022, and 1024 adjusted the gas flow rate to 6 sccm. The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while watching the vacuum gauge 1006 so that the pressure in the deposition chamber 1001 became 10 mTorr. Thereafter, the power of a μW power supply (not shown) was set to 50 mW / cm 3, and a waveguide (not shown)
Deposition chamber 1 through waveguide 1010 and dielectric window 1002
ΜW power is introduced into 001 to generate a μW glow discharge to start the production of an n-type layer on the i-type layer. When the n-type layer having a thickness of 10 nm is produced, the μW glow discharge is stopped. , 1042, 1044 and auxiliary valve 1
008 was closed, the flow of gas into the deposition chamber 1001 was stopped, and the formation of the n-type layer was completed.

【0129】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
ていることは云うまでもなく、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、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1007
を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必要
に応じて行う。
When forming each layer, it goes without saying that the outflow valves 1041 to 1046 other than the necessary gas are completely closed. Further, each gas is supplied into the deposition chamber 1001 and outflow valve 1041. Outflow valves 1041 to 1046 are closed, auxiliary valve 1008 is opened, and conductance valve 1007
Is fully opened, and the operation of once evacuating the system to a high vacuum is performed as necessary.

【0130】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)。
Next, on the n-type layer, Al was used as a back electrode.
Was vapor-deposited by 2 μm to produce a photovoltaic element (element No. Ex. 1).

【0131】以上の、光起電力素子の作製条件を表1に
示す。
Table 1 shows the conditions for producing the photovoltaic element described above.

【0132】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。
Comparative Example 1 A conventional photovoltaic element was manufactured in the same manner as in Example 1.

【0133】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、透明電極を作
製した。
First, a transparent electrode was formed on a substrate by a DC magnetron sputtering method manufacturing apparatus shown in FIG.

【0134】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、
アルコンガスを20sccm流入させ、堆積室301内
の圧力を2mTorrに調整した。その後、DC電源3
10の電圧を−400Vに設定して、ターゲット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、層厚70nmの透明電極を作製した
ところでシャッター307を閉じ、DC電源306の出
力を切り、DCグロー放電を止めた。次に、ガス導入バ
ルブ315を閉じて、堆積室301内へのArガスの流
入を止め、堆積室301内の圧力が1Torrとなるよ
うに、コンダクタンスバルブ313の開口を調整し、1
時間透明電極を熱処理し、透明電極の作製を終えた。
The substrate 302 was heated at 350 ° C.
, And O 2 gas is introduced into the deposition chamber 301 at 20 sccm.
Alcon gas was introduced at a flow rate of 20 sccm, and the pressure in the deposition chamber 301 was adjusted to 2 mTorr. Then, DC power 3
10 is set to −400 V, and the target 304
To generate DC glow discharge, and then open the shutter 307 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 307 is closed. The output of the DC power supply 306 was turned off to stop the DC glow discharge. Next, the gas introduction valve 315 is closed, the flow of Ar gas into the deposition chamber 301 is stopped, and the opening of the conductance valve 313 is adjusted so that the pressure in the deposition chamber 301 becomes 1 Torr.
The transparent electrode was heat-treated for a period of time to complete the production of the transparent electrode.

【0135】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)。
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).

【0136】実施例1(素子NO.実1)及び比較例1
(素子NO.比1)で作製した光起電力素子の初期特性
及び耐久性の測定を行った。
Example 1 (Element No. Example 1) and Comparative Example 1
The initial characteristics and the durability of the photovoltaic element manufactured in (element No. ratio 1) were measured.

【0137】初期特性の測定は、実施例1(素子NO.
実1)及び比較例1(素子NO.比1)で作製した光起
電力素子を、AM−1.5(100mW/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、短絡電流及び直列抵抗により行った。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1.05倍、直列抵抗が1.40倍優れてい
た。
The measurement of the initial characteristics was performed in Example 1 (element NO.
The photovoltaic elements manufactured in Example 1) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1) were installed under AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation to measure VI characteristics. And the short-circuit current and series resistance obtained by As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 1 (element No. 1) was 1.05 times that of the photovoltaic element of comparative example 1 (element NO. Was 1.40 times better.

【0138】耐久特性の測定は、実施例1(素子NO.
実1)及び比較例1(素子NO.比1)で作製した光起
電力素子を、湿度85%の暗所に放置し、温度85℃で
4時間、温度−40℃で30分のヒートサイクルを30
回かけた後の、光電変換効率の変化により行った。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1.10倍優れていた。
The measurement of the durability characteristics was performed in Example 1 (element NO.
The photovoltaic elements manufactured in Example 1) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1) were left in a dark place with a humidity of 85%, and were subjected to a heat cycle of 85 ° C. for 4 hours and a temperature of −40 ° C. for 30 minutes. 30
The measurement was performed by changing the photoelectric conversion efficiency after the application. As a result of the measurement, the photovoltaic element of Example 1 (element No. Ex. 1) showed a reduction in photoelectric conversion efficiency of 1.10 times that of the photovoltaic element of Comparative Example 1 (element No. ratio 1). It was excellent.

【0139】又、実施例1(素子NO.実1)の光起電
力素子の、透明電極中での窒素原子の分布を、2次イオ
ン質量分析器(CAMECA製IMS−3F)により分
析したところ、p型層側から基板側にかけて、窒素原子
の含有量が明瞭に減少していることが確認された。
The distribution of nitrogen atoms in the transparent electrode of the photovoltaic element of Example 1 (element No. 1) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA). It was confirmed that the content of nitrogen atoms was clearly reduced from the p-type layer side to the substrate side.

【0140】以上の測定結果より、本発明の窒素原子を
含有する透明電極を用いた光起電力素子(素子NO.実
1)が、従来の光起電力素子(素子NO.比1)に対し
て、優れた特性を有することが判明し、本発明の効果が
実証された。
From the above measurement results, the photovoltaic element using the transparent electrode containing a nitrogen atom of the present invention (element No. 1) was different from the conventional photovoltaic element (element No. ratio 1). As a result, it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.

【0141】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、背面電極を作製して光起
電力素子を作製した(素子NO.実2−1〜9)。
Example 2 A transparent electrode, a p-type layer, an i-type layer and an n-type layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 1 except that the alloys shown in Table 2 were used as the material of the target 304. Then, a back electrode was prepared to produce a photovoltaic element (element Nos. 2-1 to 9).

【0142】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、初期特性及び耐久
性を測定した。その結果を表2に示す。表2から判る通
り、本発明の窒素原子を分布して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、本発明の効果が実証された。
The fabricated photovoltaic element (element NO.
1 to 9) were measured for initial properties and durability in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results. As can be seen from Table 2, the photovoltaic devices of the present invention (elements Nos. 2-1 to 9 using a transparent electrode containing nitrogen atoms in a distributed manner) are different from the conventional photovoltaic elements (element number ratios). In contrast to 1), it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was proved.

【0143】実施例3 n型層、i型層及びp型層を表3に示す作製条件とした
以外は、実施例1と同じ作製条件で、基板上に、透明電
極、n型層、i型層、p型層、背面電極を作製して光起
電力素子を作製した(素子NO.実3)。
Example 3 A transparent electrode, an n-type layer, and an i-type layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 1 except that the n-type layer, the i-type layer, and the p-type layer were formed as shown in Table 3. A photovoltaic element was produced by producing a mold layer, a p-type layer and a back electrode (element NO. Ex. 3).

【0144】比較例2 比較例1と同じ作製条件で、基板上に透明電極を作製し
た以外は、実施例3と同じ作製条件で、基板上に透明電
極、n型層、i型層、p型層、背面電極を作製して光起
電力素子を作製した(素子NO.比2)。
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 Comparative Example 1, except that a transparent electrode was formed on the substrate. A mold layer and a back electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element number 2).

【0145】実施例3(素子NO.実3)及び比較例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、初期特性及び耐久特性の測定を行っ
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3(素子NO.実3)の光起電
力素子は、短絡電流が1.06倍多く、直列特性が1.
37倍良く、耐久性が1.10倍優れており、本発明の
窒素原子を分布して含有する透明電極を用いた光起電力
素子(素子NO.実3)が、従来の光起電力素子(素子
NO.比2)に対して、優れた特性を有することが判明
し、本発明の効果が実証された。
Example 3 (Element No. 3) and Comparative Example 2
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic device manufactured with (element No. ratio 2) were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 3 (element No. Actual 3) was 1.06 times as large as that of the photovoltaic element of Comparative Example 2 (element No. The characteristics are 1.
37 times better and 1.10 times better in durability, the photovoltaic device of the present invention using a transparent electrode containing nitrogen atoms distributed therein (device No. 3) is a conventional photovoltaic device. (Element NO. Ratio 2), it was found to have excellent characteristics, demonstrating the effect of the present invention.

【0146】実施例4 実施例1と同じ作製条件で、基板上に窒素原子を含む透
明電極を作製し、該透明電極上に、CH4ガスとGeH4
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、更に、光
反射層として、DCマグネトロンスパッタリング法によ
り銀薄膜を300nm蒸着し、該銀薄膜上に、実施例3
と同様に背面電極を作製して光起電力素子を作製した。
(素子NO.実4)比較例3 比較例1と同じ作製条件で、基板上に透明電極を作製し
た以外は、実施例4と同じ作製条件で、基板上に透明電
極、p型層、i型層、n型層、p型層、i型層、n型
層、反射増加層、光反射層、背面電極を作製して光起電
力素子を作製した(素子NO.比3)。
Example 4 Under the same manufacturing conditions as in Example 1, a transparent electrode containing nitrogen atoms was formed on a substrate, and CH 4 gas and GeH 4 were formed on the transparent electrode.
After producing a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer under the production conditions shown in Table 4 using a gas,
On the n-type layer, a ZnO thin film of 1 μm was deposited by a DC magnetron sputtering method as a reflection increasing layer, and further, a 300 nm silver thin film was deposited by a DC magnetron sputtering method on a light reflecting layer.
In the same manner as in the above, a back electrode was produced to produce a photovoltaic element.
(Element No. Ex . 4) Comparative Example 3 A transparent electrode, a p-type layer, and i were formed on a substrate under the same production conditions as in Example 4 except that a transparent electrode was produced on the substrate under the same production conditions as Comparative Example 1. A photovoltaic device was manufactured by forming a mold layer, an n-type layer, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, a reflection enhancement layer, a light reflection layer, and a back electrode (element number ratio 3).

【0147】実施例4(素子NO.実4)及び比較例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、初期特性及び耐久性の測定を行っ
た。測定の結果、比較例3(素子NO.比3)の光起電
力素子に対して、実施例4(素子NO.実4)の光起電
力素子は、短絡電流が1.08倍多く、直列抵抗が1.
41倍良く、耐久性が1.10倍優れており、本発明の
窒素原子を分布して含有する透明電極を用いた光起電力
素子(素子NO.実4)が、従来の光起電力素子(素子
NO.比3)に対して、優れた特性を有することが判明
し、本発明の効果が実証された。
Example 4 (Element No. Ex. 4) and Comparative Example 3
The initial characteristics and the durability of the photovoltaic element manufactured with (element No. ratio 3) were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 4 (element No. 4) was 1.08 times that of the photovoltaic element of comparative example 3 (element No. ratio 3), The resistance is 1.
41 times better and 1.10 times better in durability, the photovoltaic device of the present invention using a transparent electrode containing nitrogen atoms distributed therein (device No. 4) is a conventional photovoltaic device. (Element NO. Ratio 3), it was found to have excellent characteristics, demonstrating the effect of the present invention.

【0148】実施例5 真空蒸着法及びマイクロ波(以下「μW」と略記する)
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。
Example 5 Vacuum evaporation method and microwave (hereinafter abbreviated as “μW”)
The photovoltaic device of the present invention was manufactured by the glow discharge decomposition method.

【0149】まず、図5に示す真空蒸着法の製造装置に
より、基板上に、窒素原子を分布して含有する透明電極
を作製した。
First, a transparent electrode containing nitrogen atoms in a distributed manner was formed on a substrate by a vacuum evaporation method manufacturing apparatus shown in FIG.

【0150】図中502は基板であり、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。
In the figure, reference numeral 502 denotes a substrate made of barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) having a size of 50 mm square and 1 mm.

【0151】図中504は、組成がインジウム(I
n)、錫(Sn)のモル比で、1:1からなる蒸着源が
ある。
In the figure, reference numeral 504 denotes a composition of indium (I
There is an evaporation source having a molar ratio of n: 1 to tin (Sn) of 1: 1.

【0152】図中510はガス導入バルブであり、不図
示のO2ガスで50ppmに希釈されたN2ガス(N2
2)ボンベに接続されている。
In the figure, reference numeral 510 denotes a gas introduction valve, which is an N 2 gas (N 2 / N) diluted to 50 ppm with an O 2 gas (not shown).
O 2 ) Connected to the cylinder.

【0153】図中512はガス導入バルブであり、不図
示のO2ガスボンベに接続されている。
In the figure, reference numeral 512 denotes a gas introduction valve, which is connected to an O 2 gas cylinder (not shown).

【0154】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、5
12を徐々に開いてN2/O2ガス、O2ガスを堆積室5
01内に流入させた。この時、N2/O2ガス流入が3s
ccm、O2ガス流入が7sccmとなるように、各々
のマスフローコントローラー511、513で調整し、
堆積室501内の圧力が0.3mTorrとなるよう
に、真空計508を見ながらコンダクタンスバルブ(バ
タフライ型)509の開口を調整した。その後、AC電
源506より加熱ヒーター505に電力を供給し、蒸着
源504を加熱し、次に、シャッター507を開けて、
基板502上に透明電極の作製を開始し、同時にN2
2ガス流入を3sccmから7sccmに、O2ガス流
入を7sccmから3sccmに、一定の割合で変化す
るように、各々のマスフローコントローラー511、5
13で調整し、層厚70nmの透明電極を作製したとこ
ろでシャッター507を閉じ、AC電源506の出力を
切り、ガス導入バルブ510、512を閉じて、堆積室
501内へのガス流入を止め、窒素原子を分布して含む
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).
-5 Torr, the gas introduction valves 510, 5
12 is gradually opened to deposit N 2 / O 2 gas and O 2 gas in the deposition chamber 5.
01. At this time, the N 2 / O 2 gas flow was 3 seconds.
The mass flow controllers 511 and 513 adjust the flow rate of ccm and O 2 gas to 7 sccm, respectively.
The opening of the conductance valve (butterfly type) 509 was adjusted while observing the vacuum gauge 508 so that the pressure in the deposition chamber 501 was 0.3 mTorr. Thereafter, power is supplied from the AC power supply 506 to the heater 505 to heat the deposition source 504, and then the shutter 507 is opened,
Production of a transparent electrode on the substrate 502 is started, and at the same time, N 2 /
The O 2 gas flows into the 7 sccm from 3 sccm, the O 2 gas flows into the 3 sccm from 7 sccm, so as to vary at a constant rate, the corresponding mass flow controllers 511,5
13, when a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm was prepared, the shutter 507 was closed, the output of the AC power supply 506 was turned off, the gas introduction valves 510 and 512 were closed, and the flow of gas into the deposition chamber 501 was stopped. The fabrication of a transparent electrode containing atoms in a distributed manner has been completed.

【0155】次に、実施例1と同じ作製条件で、透明電
極上に、p型層、i型層、n型層、背面電極を作製して
光起電力素子を作製した(素子NO.実5)。
Next, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were formed on the transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 1 to manufacture a photovoltaic element (element NO. 5).

【0156】比較例4 実施例5と同様な方法により、従来の光起電力素子を作
製した。
Comparative Example 4 A conventional photovoltaic element was manufactured in the same manner as in Example 5.

【0157】まず、図5に示す真空蒸着法の製造装置に
より、基板上に、透明電極を作製した。
First, a transparent electrode was formed on a substrate by a manufacturing apparatus of a vacuum evaporation method shown in FIG.

【0158】実施例5と同様に、加熱ヒーター503に
より基板502を350℃に加熱し、ガス導入バルブ5
12を徐々に開いて、堆積室501内にO2ガス流量を
10sccm流入させ、堆積室501内の圧力を0.3
mTorrに調整した。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ツター507を閉じ、AC電源50
6の出力を切り、ガス導入バルブ512を閉じて、堆積
室501内へのガス流入を止め、透明電極の作製を終え
た。更に、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)。
As in Example 5, the substrate 502 was heated to 350 ° C. by the heater 503 and the gas introduction valve 5
12 is gradually opened, an O 2 gas flow rate of 10 sccm is introduced into the deposition chamber 501, and the pressure in the deposition chamber 501 is reduced to 0.3.
Adjusted to mTorr. 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. When the device is manufactured, the shirt star 507 is closed, and the AC power source 50 is closed.
6, the gas introduction valve 512 was closed, the gas flow into the deposition chamber 501 was stopped, and the production of the transparent electrode was completed. Further, on the transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 1,
A p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element number ratio 4).

【0159】実施例5(素子NO.実5)及び比較例
(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、初期特性及び耐久特性の測定を行っ
た。測定の結果、比較例4(素子NO.比4)の光起電
力素子に対して、実施例5(素子NO.実5)の光起電
力素子は、短絡電流が1.07倍多く、直列抵抗が1.
42倍良く、耐久特性が1.10倍優れており、本発明
の窒素原子を分布して含有する透明電極を用いた光起電
力素子(素子NO.実5)が、従来の光起電力素子(素
子NO.比4)に対して、優れた特性を有することが判
明し、本発明の効果が実証された。
The initial characteristics and durability characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Example 5 (element No. 5) and comparative example (element No. ratio 4) were measured in the same manner as in Example 1. Was. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 5 (Element No. Actual 5) was 1.07 times larger than that of Comparative Example 4 (Element No. The resistance is 1.
The photovoltaic device using the transparent electrode containing the nitrogen atoms in a distributed manner (element No. 5) of the present invention is 42 times better and the durability is 1.10 times better than the conventional photovoltaic device. (Element NO. Ratio 4), it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.

【0160】又、実施例5(素子NO.実5)の光起電
力素子の、透明電極中での窒素原子の分布を、2次イオ
ン質量分析器(CAMECA製IMS−3F)により分
析したところ、p型層側から基板側にかけて、窒素原子
の含有量が明瞭に減少していることが確認された。
Further, the distribution of nitrogen atoms in the transparent electrode of the photovoltaic element of Example 5 (element No. 5) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA). It was confirmed that the content of nitrogen atoms was clearly reduced from the p-type layer side to the substrate side.

【0161】実施例6 50mm角、厚さ1mmのステンレス(SUS430B
A)製で、表面に鏡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1μm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。
Example 6 A 50 mm square, 1 mm thick stainless steel (SUS430B
A) using a conductive substrate made of mirror-finished surface,
A 300 nm silver thin film as a light reflecting layer and a 1 μm ZnO thin film as a reflection increasing layer were deposited on the conductive substrate by DC magnetron sputtering. 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.

【0162】次に、実施例5と同様な方法により、P型
層上に透明電極を作製した。基板温度を200℃、N2
/O2ガス流量を7sccm、O2ガス流量を3scc
m、堆積室501内の圧力を0.3mTorrに各々調
整した。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、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、同時にN2/O2ガス流量を7sccmから3scc
mに、O2ガス流量を3sccmから7sccmに、一
定の割合で変化するように、各々のマスフローコントロ
ーラー511、513で調整し、層厚70nmの透明電
極を作製したところでシャッター507を閉じ、AC電
源506の出力を切り、ガス導入バルブ510、512
を閉じて、堆積室501内へのガス流入を止め、p型層
上に窒素原子を分布して含む透明電極を作製し、更に、
透明電極上に集電電極として、AIを真空蒸着にて2μ
m蒸着して、光起電力素子を作製した(素子NO.実
6)。
Next, a transparent electrode was formed on the P-type layer in the same manner as in Example 5. Substrate temperature 200 ° C, N 2
/ O 2 gas flow rate 7 sccm, O 2 gas flow rate 3 scc
m and the pressure in the deposition chamber 501 were adjusted to 0.3 mTorr. Then, the heater 50 is supplied from the AC power supply 506.
5 to heat the deposition source 504, open the shutter 507, and start producing a transparent electrode on the substrate 502, and at the same time, increase the N 2 / O 2 gas flow rate from 7 sccm to 3 sccc.
m, and the O 2 gas flow rate was adjusted from 3 sccm to 7 sccm at a constant rate by the respective mass flow controllers 511 and 513. When a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm was produced, the shutter 507 was closed and the AC power supply was turned off. The output of 506 is turned off, and the gas introduction valves 510 and 512 are turned off.
Is closed to stop the gas from flowing into the deposition chamber 501, to produce a transparent electrode containing nitrogen atoms distributed on the p-type layer.
AI was applied as a current collecting electrode on the transparent electrode by vacuum evaporation to 2 μm.
m was deposited to produce a photovoltaic element (element No. Ex. 6).

【0163】比較例5 実施例6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、更
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、更に、実施例6
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)。
Comparative Example 5 Under the same manufacturing conditions as in Example 6, 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 temperature was changed to 0 ° C.
Similarly to the above, a current collecting electrode was prepared to produce a photovoltaic element (element NO. Ratio 5).

【0164】実施例6(素子NO.実6)及び比較例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、初期特性及び耐久特性の測定を行っ
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6(素子NO.実6)の光起電力
素子は、短絡電流が1.07倍多く、直列抵抗が1.4
4倍良く、耐久性が1.11倍優れており、本発明の窒
素原子を分布して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N
O.比5)に対して、優れた特性を有することが判明
し、本発明の効果が実証された。
Example 6 (Element No. Ex. 6) and Comparative Example 5
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic device manufactured with (element ratio 5) were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the photovoltaic element of Example 6 (element No. 6) has a short-circuit current 1.07 times that of the photovoltaic element of Comparative Example 5 (element NO. Is 1.4
The photovoltaic element (element No. 6) using the transparent electrode of the present invention, which is four times better and has a durability of 1.11 times better, and which contains nitrogen atoms in a distributed manner, is a conventional photovoltaic element. (Element N
O. As compared with the ratio 5), it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.

【0165】又、実施例6(素子NO.実6)の光起電
力素子の、透明電極中での窒素原子の分布を、2イオン
質量分析器(CAMECA製IMS−3F)により分析
したところ、表面からp型層側にかけて、窒素原子の含
有量が明瞭に増加していることが確認された。
The distribution of nitrogen atoms in the transparent electrode of the photovoltaic device of Example 6 (element No. 6) was analyzed by a two-ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA). It was confirmed that the content of nitrogen atoms clearly increased from the surface to the p-type layer side.

【0166】実施例7 DCマグネトロンスパッタリング法及び高周波(以下
「RF」と略記する)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。
Example 7 A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a high frequency (hereinafter abbreviated as “RF”) glow discharge decomposition method.

【0167】まず、実施例1と同じ作製条件で、基板上
に窒素原子を分布して含む透明電極を作製した。
First, a transparent electrode containing nitrogen atoms distributed on a substrate was manufactured under the same manufacturing conditions as in Example 1.

【0168】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RF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。
Next, the source gas supply device 102 shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was formed on the transparent electrode by a manufacturing apparatus based on the RF glow discharge decomposition method including the deposition apparatus 1 and the deposition apparatus 1100.

【0169】図中1104は、前述した透明電極を作製
した基板である。
In the figure, reference numeral 1104 denotes a substrate on which the above-mentioned transparent electrode is manufactured.

【0170】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。
In the figure, each gas cylinder 1071 to 1076 is sealed with the same raw material gas as in the first embodiment, and each gas is introduced into the mass flow controllers 1021 to 1026 in the same operation procedure as in the first embodiment.

【0171】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
を行った。
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.

【0172】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及び補助バルブ1108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。この時、SiH4ガス流量が2sccm、H2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1021〜
1023で調整した。堆積室1101内の圧力は、1T
orr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RF電源の電力を200mW/cm3に設定し、R
Fマッチングボックス1112を通じてカソード110
2にRF電力を導入し、RF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RFグロー放電を止め、流出バルブ
1041〜1043及び補助バルブ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。
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 flow rate of the H 2 gas is 50 sccm, and the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas is 1 sccm.
Each mass flow controller 1021
Adjusted at 1023. The pressure in the deposition chamber 1101 is 1T
The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while looking at the vacuum gauge 1106 so that the pressure became orr. Thereafter, the power of an RF power supply (not shown) was set to 200 mW / cm 3 , and R
Cathode 110 through F matching box 1112
2, an RF power was introduced to generate an RF glow discharge, and a p-type layer was formed on the transparent electrode. When a p-type layer having a thickness of 5 nm was formed, the RF glow discharge was stopped. And the auxiliary valve 1108 is closed,
The flow of gas into the deposition chamber 1101 was stopped, and the production of the p-type layer was completed.

【0173】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及び補助バルブ1108を
徐々に開いて、SiH4ガス、H2ガスをガス導入管11
03を通じて堆積室1101内に流入させた。この時、
SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が20sc
cmとなるように各々のマスフローコントローラ102
1、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RF電源の電力を5mW/CM3に設定し、R
Fマッチングボックス1112を通じてカソード110
2にRF電力を導入し、RF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RFグロー放電を止め、i型層の
作製を終えた。
Next, to form an i-type layer, the substrate 110
4 was heated to 300 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1041, 1042 and the auxiliary valve 1108 were gradually opened to supply SiH 4 gas and H 2 gas to the gas introduction pipe 11.
03 into the deposition chamber 1101. At this time,
SiH 4 gas flow rate 2 sccm, H 2 gas flow rate 20 sc
cm so that each mass flow controller 102
1, 1022 was adjusted. The pressure in the deposition chamber 1101 is
The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while watching the vacuum gauge 1106 so that the pressure became 1 Torr. afterwards,
Set the power of the RF power source (not shown) to 5mW / CM 3, R
Cathode 110 through F matching box 1112
2, RF power is introduced to cause RF glow discharge, and p
Production of an i-type layer was started on the mold layer, and when an i-type layer having a thickness of 400 nm was produced, RF glow discharge was stopped, and production of the i-type layer was completed.

【0174】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
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。この時、SiH4ガス流
量が2sccm、H2ガス流量が20sccm、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1021、1022、1024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1
107の開口を調整した。その後、不図示のRF電源の
電力を5mW/CM3に設定し、RFマッチングボック
ス1112を通じてカソード1102にRF電力を導入
し、RF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
RFグロー放電を止め、流出バルブ1041、104
2、1044及び補助バルブ1108を閉じて、堆積室
1101内へのガス流入を止め、n型層の作製を終え
た。
Next, to form an n-type layer, the substrate 110
4 was heated to 250 ° C. by a heater 1105, and the outflow valve 1044 was gradually opened to allow SiH 4 gas, H 2 gas, and B 2 H 6 / H 2 gas to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. Was. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas was 2 sccm, the flow rate of the H 2 gas was 20 sccm, and B 2 H 6
Each of the mass flow controllers 1021, 1022, and 1024 was adjusted so that the / H 2 gas flow rate was 1 sccm. The pressure inside the deposition chamber 1101 becomes 1 Torr while watching the vacuum gauge 1106 while the conductance valve 1
The opening of 107 was adjusted. Thereafter, the power of an RF power source (not shown) is set to 5 mW / CM 3 , RF power is introduced to the cathode 1102 through the RF matching box 1112, RF glow discharge is generated, and an n-type layer is formed on the i-type layer. Starting, when an n-type layer having a thickness of 10 nm is formed, the RF glow discharge is stopped, and the outflow valves 1041 and 104
2, 1044 and the auxiliary valve 1108 were closed to stop the gas flow into the deposition chamber 1101, and the production of the n-type layer was completed.

【0175】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
ていることは云うまでもなく、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、さらにコンダクタンスバルブ110
7を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必
要に応じて行う。
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 supplied into the deposition chamber 1101 and outflow valve 1041. Outflow valves 1041 to 1046 are closed, auxiliary valve 1108 is opened, and conductance valve 110
7 is fully opened, and the operation of once evacuating the system to a high vacuum is performed as required.

【0176】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
7)。
Next, a back electrode was vapor-deposited on the n-type layer in the same manner as in Example 1 to produce a photovoltaic element (element No. 7).

【0177】以上の、光起電力素子の作製条件を表6に
示す。
Table 6 shows the conditions for producing the photovoltaic element described above.

【0178】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7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)。
Comparative Example 6 A p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were formed on a transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 7, except that the same transparent electrode as in Comparative Example 1 was used. Thus, a photovoltaic element was manufactured (element NO. Ratio 6).

【0179】実施例7(素子NO.実7)及び比較例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、初期特性及び耐久性の測定を行った。
測定の結果、比較例6(素子NO.比6)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1.07倍多く、直列抵抗が1.41
倍良く、耐久特性が1.10倍優れており、本発明の窒
素原子を分布して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N
O.比6)に対して、優れた特性を有することが判明
し、本発明の効果が実証された。
Example 7 (Element No. Actual 7) and Comparative Example 6
Example 1 shows a photovoltaic element manufactured according to Example 1 (element number ratio 6).
The initial characteristics and durability were measured in the same manner as described above.
As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 7 (element No. 7) was 1.07 times that of the photovoltaic element of Comparative Example 6 (element No. Resistance is 1.41
The photovoltaic device of the present invention (element No. 7) using a transparent electrode containing nitrogen atoms in a distributed manner and having excellent durability characteristics is 1.10 times better than the conventional photovoltaic device (element No. 7). Element N
O. As compared with the ratio 6), it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.

【0180】以上説明した各実施例における透明電極中
には、厚さ方向における30〜500Åの領域中に、窒
素原子が指数関数的に分布しているものや、最大分布濃
度が5〜1000ppmとなっているものがあった。
Among the transparent electrodes in the above-described embodiments, those in which nitrogen atoms are distributed exponentially in the region of 30 to 500 ° in the thickness direction, and the maximum distribution concentration is 5 to 1000 ppm. There was something that became.

【0181】[0181]

【表1】 [Table 1]

【0182】[0182]

【表2】 [Table 2]

【0183】[0183]

【表3】 [Table 3]

【0184】[0184]

【表4】 [Table 4]

【0185】[0185]

【表5】 [Table 5]

【0186】[0186]

【表6】 [Table 6]

【0187】[0187]

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

【0188】そのうえ透明電極の半導体層側に窒素原子
が多く分布することによって透明電極と半導体層との材
料の違いによる構造的な歪みを減少させることができる
ものである。
In addition, since a large amount of nitrogen atoms are distributed on the semiconductor layer side of the transparent electrode, structural distortion due to a difference in material between the transparent electrode and the semiconductor layer can be reduced.

【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の模式的説明図である。
FIG. 3 is an example of an apparatus for producing a transparent electrode used in the photovoltaic element of the present invention, and is a schematic explanatory view of a production apparatus by 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、μWを用
いたグロー放電法による製造装置の模式的説明図であ
る。
FIG. 4 is an example of an apparatus for manufacturing a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer used for a photovoltaic element of the present invention, and is a schematic explanatory view of a manufacturing apparatus by a glow discharge method using μW.

【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の
模式的説明図である。
FIG. 5 is a schematic explanatory view of an example of an apparatus for producing a transparent electrode used for a photovoltaic element of the present invention, which is a production apparatus using a vacuum deposition 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、RFを用
いたグロー放電法による製造装置の模式的説明図であ
る。
FIG. 6 is an example of an apparatus for manufacturing a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer used for a photovoltaic element of the present invention, and is a schematic explanatory view of a manufacturing apparatus by a glow discharge method using RF.

【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 第1の導電型層(p型またはn型)105 i
型層 106 第2の導電型層(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 204 第1の導電型層(p型またはn型) 205 i型層 206 第2の導電型層(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(又は/及び保護層) 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 314〜316 ガス導入バルブ 317〜319 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 510,512 ガス導入バルブ 511,513 マスフローコントローラー 1000 μW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 RF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 RFマッチングボックス
Reference Signs List 101 conductive substrate 102 light reflecting layer (conductive) 103 reflection increasing layer 104 first conductive type layer (p-type or n-type) 105 i
Mold layer 106 Second conductivity type layer (p-type or n-type) 107 Transparent electrode 108 Current collecting electrode 109 Irradiation light 201 Conductive substrate 202 Light reflecting layer (conductive) 203 Reflection increasing layer 204 First conductivity type layer ( (p-type or n-type) 205 i-type layer 206 second 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 gauge 313 Conductance valve 314-316 Gas introduction valve 317-319 Mass flow controller 501 Deposition chamber 502 Substrate 503 Heater 504 Evaporation source 505 Heater 506 AC power supply 5 7 Shutter 508 Vacuum gauge 509 Conductance valve 510, 512 Gas introduction valve 511, 513 Mass flow controller 1000 μW Glow discharge decomposition method film forming apparatus 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 Wave guide unit 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 to 1046 Gas outflow valve 1051 to 1056 Source gas cylinder valve 1061 to 1066 Pressure Regulator 1071-1076 Source gas cylinder 1100 RF glow discharge decomposition method Deposition apparatus 1101 Deposition chamber 1102 Cathode 1103 Gas inlet tube 1104 Substrate 1105 Heater 1106 Vacuum gauge 1107 Conductance valve 1108 Auxiliary valve 1109 Leak valve 1112 RF matching box

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−225714(JP,A) 特開 平2−219281(JP,A) 特開 昭59−181064(JP,A) 特開 平2−168507(JP,A) 特開 平1−187983(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04 - 31/078 H01L 29/40 - 29/51 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-225714 (JP, A) JP-A-2-219281 (JP, A) JP-A-59-181064 (JP, A) JP-A-2- 168507 (JP, A) JP-A-1-187983 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 31/04-31/078 H01L 29/40-29/51

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電性表面を有する基板上に、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
光電変換層と、透明電極とを積層して構成される光起電
力素子において、該透明電極が窒素原子を含有する酸化
物から構成され、該酸化物中において該窒素原子が前記
半導体層側に多く含有するように分布していることを特
徴とする光起電力素子。
1. A photovoltaic element comprising a photoelectric conversion layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing at least silicon atoms and a transparent electrode laminated on a substrate having a conductive surface. A photovoltaic element, wherein the electrode is made of an oxide containing a nitrogen atom, and in the oxide, the nitrogen atom is distributed so as to be more contained in the semiconductor layer side.
【請求項2】 前記窒素原子の分布は該透明電極と該光2. The method according to claim 1, wherein the distribution of the nitrogen atoms is different from that of the transparent electrode and the light.
電変換層との界面から該透明電極内に向かって指数関数Exponential function from the interface with the electricity conversion layer toward the inside of the transparent electrode
的に減少するようにされている請求項1に記載の光起電2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic power is reduced.
力素子。Force element.
【請求項3】 前記窒素原子の指数関数的な分布の範囲3. An exponential distribution range of the nitrogen atom.
は30Å〜500Åである請求項2に記載の光起電力素3. The photovoltaic element according to claim 2, wherein the angle is 30 ° to 500 °. 4.
子。Child.
【請求項4】 前記透明電極はスズ酸化物、インジウム4. The transparent electrode is made of tin oxide or indium.
酸化物、インジウム-錫酸化物から選択される請求項12. An oxide, selected from indium-tin oxide.
乃至3のいずれか1項に記載の光起電力素子。4. The photovoltaic device according to any one of claims 3 to 3.
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