JP3174486B2 - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池およびその製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池およびそ
の製造方法に関し、さらに詳しくは、結晶性シリコン膜
からなる光電変換層を形成した太陽電池およびその製造
方法に関する。
の製造方法に関し、さらに詳しくは、結晶性シリコン膜
からなる光電変換層を形成した太陽電池およびその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、結晶性シリコン膜を光電変換層と
して用いた太陽電池が注目されている。この結晶性シリ
コンとしては、様々な形成方法が提案されている。例え
ば特開平１−８００２０号には、レーザーアニールによ
り非晶質シリコン膜を結晶化させる方法が開示されてお
り、特開平３−１０８３８１号には液相成長法を用いる
方法が開示されており、特開平２−２８３１５号には固
相成長法を用いる方法が開示されている。
して用いた太陽電池が注目されている。この結晶性シリ
コンとしては、様々な形成方法が提案されている。例え
ば特開平１−８００２０号には、レーザーアニールによ
り非晶質シリコン膜を結晶化させる方法が開示されてお
り、特開平３−１０８３８１号には液相成長法を用いる
方法が開示されており、特開平２−２８３１５号には固
相成長法を用いる方法が開示されている。
【０００３】しかし、いずれの方法においても、結晶性
シリコン基板以外の異種材料基板上に高品質な結晶性シ
リコン膜を成長させて高効率の太陽電池を形成するまで
には至っていない。また、いずれの方法においても結晶
性シリコン膜の形成温度が高く、基板材料にはシリコン
の結晶化温度に耐えることが要求されるので、使用でき
る基板材料が限定されて高価なものが必要であった。こ
のため、材料コストが割高になり、製造コストが高価に
なる等の問題があった。
シリコン基板以外の異種材料基板上に高品質な結晶性シ
リコン膜を成長させて高効率の太陽電池を形成するまで
には至っていない。また、いずれの方法においても結晶
性シリコン膜の形成温度が高く、基板材料にはシリコン
の結晶化温度に耐えることが要求されるので、使用でき
る基板材料が限定されて高価なものが必要であった。こ
のため、材料コストが割高になり、製造コストが高価に
なる等の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、結晶性シリコン
基板以外の異種基板上に高品質の結晶性シリコン膜を形
成することは非常に困難であり、また、使用できる基板
材料が限定されていた。例えば、固相成長法を用いる方
法は、基板上に非晶質シリコン膜を形成して、これを熱
処理することで結晶化させる方法である。この方法で
は、一般に熱処理温度が高いほど処理時間を短縮するこ
とが可能であり、５００℃以下の温度では殆ど結晶性シ
リコン化が起こらない。例えば、ＣＶＤ（気相成長）法
で成膜された非晶質シリコン膜を加熱処理して結晶化さ
せる場合、熱処理温度を６００℃とすると１０時間程度
の熱処理が必要であった。
基板以外の異種基板上に高品質の結晶性シリコン膜を形
成することは非常に困難であり、また、使用できる基板
材料が限定されていた。例えば、固相成長法を用いる方
法は、基板上に非晶質シリコン膜を形成して、これを熱
処理することで結晶化させる方法である。この方法で
は、一般に熱処理温度が高いほど処理時間を短縮するこ
とが可能であり、５００℃以下の温度では殆ど結晶性シ
リコン化が起こらない。例えば、ＣＶＤ（気相成長）法
で成膜された非晶質シリコン膜を加熱処理して結晶化さ
せる場合、熱処理温度を６００℃とすると１０時間程度
の熱処理が必要であった。
【０００５】このように、太陽電池の基板材料には高い
耐熱性が要求されるため、従来、石英ガラス、カーボ
ン、セラミック等が用いられてきた。しかし、これらの
基板材料は一般に高価であり、太陽電池の材料コストを
削減するためには適切でなく、より一般に使用される低
価格の基板材料を用いるのが好ましい。ところが、一般
的に用いられるコーニング社製＃７０５９ガラス基板は
歪み点が５９３℃であり、従来の結晶化技術では基板が
歪んで大きな変形を起こすため使用できなかった。
耐熱性が要求されるため、従来、石英ガラス、カーボ
ン、セラミック等が用いられてきた。しかし、これらの
基板材料は一般に高価であり、太陽電池の材料コストを
削減するためには適切でなく、より一般に使用される低
価格の基板材料を用いるのが好ましい。ところが、一般
的に用いられるコーニング社製＃７０５９ガラス基板は
歪み点が５９３℃であり、従来の結晶化技術では基板が
歪んで大きな変形を起こすため使用できなかった。
【０００６】また、本質的にシリコンと異種物質である
基板材料を用いることから、その上には単結晶シリコン
が形成できず、また、大きな結晶粒を有する良質な結晶
性シリコンが得られ難いため、太陽電池の効率向上を制
限する要因となっていた。
基板材料を用いることから、その上には単結晶シリコン
が形成できず、また、大きな結晶粒を有する良質な結晶
性シリコンが得られ難いため、太陽電池の効率向上を制
限する要因となっていた。
【０００７】本発明は従来技術の課題を解決すべくなさ
れたものであり、金属基板やガラス基板等の安価な基板
上に、大きな結晶粒を有する良質な結晶性シリコン膜を
形成して、光電変換効率の向上を図ることができる太陽
電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
れたものであり、金属基板やガラス基板等の安価な基板
上に、大きな結晶粒を有する良質な結晶性シリコン膜を
形成して、光電変換効率の向上を図ることができる太陽
電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池は、基
板と、該基板の上に設けられた、ニッケルおよび、水素
またはハロゲン元素を含む第１導電型の結晶性シリコン
膜と、該第１導電型の結晶性シリコン膜の該基板側また
はその反対側に設けられた第２導電型の結晶性シリコン
膜とを具備し、そのことにより上記目的が達成される。
板と、該基板の上に設けられた、ニッケルおよび、水素
またはハロゲン元素を含む第１導電型の結晶性シリコン
膜と、該第１導電型の結晶性シリコン膜の該基板側また
はその反対側に設けられた第２導電型の結晶性シリコン
膜とを具備し、そのことにより上記目的が達成される。
【０００９】本発明の太陽電池は、不透明導電性基板ま
たは導電層が表面に形成された不透明非導電性基板と、
該当する基板の上に設けられ、ニッケルおよび、水素ま
たはハロゲン元素を含む第１導電型の結晶性シリコン膜
と、該第１導電型の結晶性シリコン膜の該基板とは反対
側に設けられた第２導電型の結晶性シリコン膜と、該第
２導電型の結晶性シリコン膜の該第１導電型の結晶性シ
リコン膜とは反対側に設けられた金属集電極とを具備
し、そのことにより上記目的が達成される。
たは導電層が表面に形成された不透明非導電性基板と、
該当する基板の上に設けられ、ニッケルおよび、水素ま
たはハロゲン元素を含む第１導電型の結晶性シリコン膜
と、該第１導電型の結晶性シリコン膜の該基板とは反対
側に設けられた第２導電型の結晶性シリコン膜と、該第
２導電型の結晶性シリコン膜の該第１導電型の結晶性シ
リコン膜とは反対側に設けられた金属集電極とを具備
し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】本発明の太陽電池において、前記基板と前
記第１導電型の結晶性シリコン膜との間に、該基板側に
第１の透明導電膜が、該第１導電型の結晶性シリコン膜
側にこれよりも第１導電型の不純物を高濃度に含む結晶
性シリコン膜が形成され、かつ、前記第２導電型の結晶
性シリコン膜と前記金属集電極との間に第２の透明導電
膜が形成されている構成とすることができる。
記第１導電型の結晶性シリコン膜との間に、該基板側に
第１の透明導電膜が、該第１導電型の結晶性シリコン膜
側にこれよりも第１導電型の不純物を高濃度に含む結晶
性シリコン膜が形成され、かつ、前記第２導電型の結晶
性シリコン膜と前記金属集電極との間に第２の透明導電
膜が形成されている構成とすることができる。
【００１１】本発明の太陽電池は、透光性絶縁基板と、
該絶縁基板の主表面上に設けられた第１の透明導電膜
と、該第１の透明導電膜の該基板とは反対側に設けら
れ、ニッケルおよび、水素またはハロゲン元素を含む第
１導電型の結晶性シリコン膜と、該第１導電型の結晶性
シリコン膜の該第１の透明導電膜とは反対側に設けられ
た第２導電型の結晶性シリコン膜と、該第２導電型の結
晶性シリコン膜の該第１導電型の結晶性シリコン膜とは
反対側に設けられた第２の金属集電極とを具備し、その
ことにより上記目的が達成される。
該絶縁基板の主表面上に設けられた第１の透明導電膜
と、該第１の透明導電膜の該基板とは反対側に設けら
れ、ニッケルおよび、水素またはハロゲン元素を含む第
１導電型の結晶性シリコン膜と、該第１導電型の結晶性
シリコン膜の該第１の透明導電膜とは反対側に設けられ
た第２導電型の結晶性シリコン膜と、該第２導電型の結
晶性シリコン膜の該第１導電型の結晶性シリコン膜とは
反対側に設けられた第２の金属集電極とを具備し、その
ことにより上記目的が達成される。
【００１２】本発明の太陽電池において、前記基板と前
記第１の透明導電膜との間に第１の金属集電極が形成さ
れ、前記第１の透明導電膜と前記第１導電型の結晶性シ
リコン膜との間に該第１導電型の結晶性シリコン膜より
も第１導電型の不純物を高濃度に含む結晶性シリコン膜
が形成され、前記第２導電型の結晶性シリコン膜と第２
の金属集電極との間に第２の透明導電膜が形成され、該
基板の主表面と反対側の表面に光反射層が形成されてい
る構成とすることができる。
記第１の透明導電膜との間に第１の金属集電極が形成さ
れ、前記第１の透明導電膜と前記第１導電型の結晶性シ
リコン膜との間に該第１導電型の結晶性シリコン膜より
も第１導電型の不純物を高濃度に含む結晶性シリコン膜
が形成され、前記第２導電型の結晶性シリコン膜と第２
の金属集電極との間に第２の透明導電膜が形成され、該
基板の主表面と反対側の表面に光反射層が形成されてい
る構成とすることができる。
【００１３】本発明の太陽電池は、透光性絶縁基板と、
該絶縁基板の上に設けられた第１の透明導電膜と、該第
１の透明導電膜の該基板とは反対側に設けられた第２導
電型の結晶性シリコン膜と、該第２導電型の結晶性シリ
コン膜の該第１の透明導電膜とは反対側に設けられ、ニ
ッケルおよび、水素またはハロゲン元素を含む第１導電
型の結晶性シリコン膜と、該第１導電型の結晶性シリコ
ン膜の該第２導電型の結晶性シリコン膜とは反対側に設
けられた金属電極とを具備し、そのことにより上記目的
が達成される。
該絶縁基板の上に設けられた第１の透明導電膜と、該第
１の透明導電膜の該基板とは反対側に設けられた第２導
電型の結晶性シリコン膜と、該第２導電型の結晶性シリ
コン膜の該第１の透明導電膜とは反対側に設けられ、ニ
ッケルおよび、水素またはハロゲン元素を含む第１導電
型の結晶性シリコン膜と、該第１導電型の結晶性シリコ
ン膜の該第２導電型の結晶性シリコン膜とは反対側に設
けられた金属電極とを具備し、そのことにより上記目的
が達成される。
【００１４】本発明の太陽電池において、前記基板と前
記第１の透明導電膜との間に金属集電極が形成され、前
記第１導電型の結晶性シリコン膜と前記金属電極との間
に、該第１導電型の結晶性シリコン膜よりも第１導電型
の不純物を高濃度に含む結晶性シリコン膜と第２の透明
導電膜とが該第１導電型の結晶性シリコン膜側からこの
順に形成されている構成とすることができる。
記第１の透明導電膜との間に金属集電極が形成され、前
記第１導電型の結晶性シリコン膜と前記金属電極との間
に、該第１導電型の結晶性シリコン膜よりも第１導電型
の不純物を高濃度に含む結晶性シリコン膜と第２の透明
導電膜とが該第１導電型の結晶性シリコン膜側からこの
順に形成されている構成とすることができる。
【００１５】本発明の太陽電池において、前記第１導電
型の結晶性シリコン膜に含まれるニッケルの濃度が１×
１０15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下であり、該第１
導電型の結晶性シリコン膜に含まれる水素またはハロゲ
ン元素の濃度が１×１０18ｃｍ-3以上１×１０21ｃｍ-3
以下である構成とすることができる。
型の結晶性シリコン膜に含まれるニッケルの濃度が１×
１０15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下であり、該第１
導電型の結晶性シリコン膜に含まれる水素またはハロゲ
ン元素の濃度が１×１０18ｃｍ-3以上１×１０21ｃｍ-3
以下である構成とすることができる。
【００１６】本発明の太陽電池において、前記基板は５
５０℃以上の耐熱性を有する金属からなる構成、または
前記基板は歪み点が５５０℃〜６７０℃のガラスからな
る構成とすることができる。
５０℃以上の耐熱性を有する金属からなる構成、または
前記基板は歪み点が５５０℃〜６７０℃のガラスからな
る構成とすることができる。
【００１７】本発明の太陽電池において、前記第１の透
明導電膜の表面が凹凸状に形成されている構成とするこ
とができる。
明導電膜の表面が凹凸状に形成されている構成とするこ
とができる。
【００１８】本発明の太陽電池の製造方法は、基板上
に、第１導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、
該非晶質シリコン膜の該基板とは反対側表面にニッケル
シリサイドを形成する工程と、熱処理により、該非晶質
シリコン膜を第１導電型の結晶性シリコン膜とする工程
と、該結晶性シリコン膜の表面に残ったニッケルシリサ
イドを除去する工程と、該結晶性シリコン膜の表面に第
２導電型の結晶性シリコン膜を形成する工程とを含み、
そのことにより上記目的が達成される。
に、第１導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、
該非晶質シリコン膜の該基板とは反対側表面にニッケル
シリサイドを形成する工程と、熱処理により、該非晶質
シリコン膜を第１導電型の結晶性シリコン膜とする工程
と、該結晶性シリコン膜の表面に残ったニッケルシリサ
イドを除去する工程と、該結晶性シリコン膜の表面に第
２導電型の結晶性シリコン膜を形成する工程とを含み、
そのことにより上記目的が達成される。
【００１９】本発明の太陽電池の製造方法は、基板上
に、第２導電型の結晶性シリコン膜を形成する工程と、
該第２導電型の結晶性シリコン膜の該基板とは反対側表
面に第１導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、
該非晶質シリコン膜の該基板とは反対側表面にニッケル
シリサイドを形成する工程と、熱処理により、該非晶質
シリコン膜を第１導電型の結晶性シリコン膜とする工程
と、該結晶性シリコン膜の表面に残ったニッケルシリサ
イドを除去する工程とを含み、そのことにより上記目的
が達成される。
に、第２導電型の結晶性シリコン膜を形成する工程と、
該第２導電型の結晶性シリコン膜の該基板とは反対側表
面に第１導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、
該非晶質シリコン膜の該基板とは反対側表面にニッケル
シリサイドを形成する工程と、熱処理により、該非晶質
シリコン膜を第１導電型の結晶性シリコン膜とする工程
と、該結晶性シリコン膜の表面に残ったニッケルシリサ
イドを除去する工程とを含み、そのことにより上記目的
が達成される。
【００２０】本発明の太陽電池の製造方法において、前
記ニッケルシリサイドを形成する工程は、非晶質シリコ
ン膜の表面にニッケルの錯体を塗布して熱処理すること
により行うようにしてもよい。
記ニッケルシリサイドを形成する工程は、非晶質シリコ
ン膜の表面にニッケルの錯体を塗布して熱処理すること
により行うようにしてもよい。
【００２１】本発明の太陽電池の製造方法において、前
記ニッケルシリサイドを形成する工程は、非晶質シリコ
ン膜の表面に、蒸着法またはスパッタ法によりニッケル
の島状膜を形成して熱処理することにより行うようにし
てもよい。
記ニッケルシリサイドを形成する工程は、非晶質シリコ
ン膜の表面に、蒸着法またはスパッタ法によりニッケル
の島状膜を形成して熱処理することにより行うようにし
てもよい。
【００２２】本発明の太陽電池の製造方法において、前
記非晶質シリコン膜の表面に、ニッケルを分散した状態
で存在させるようにしてもよい。
記非晶質シリコン膜の表面に、ニッケルを分散した状態
で存在させるようにしてもよい。
【００２３】本発明の太陽電池の製造方法において、前
記第１導電型の結晶性シリコン膜に含まれるニッケルの
濃度を１×１０15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下と
し、該第１導電型の結晶性シリコン膜に含まれる水素ま
たはハロゲン元素の濃度を１×１０18ｃｍ-3以上１×１
０21ｃｍ-3以下とするようにしてもよい。
記第１導電型の結晶性シリコン膜に含まれるニッケルの
濃度を１×１０15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下と
し、該第１導電型の結晶性シリコン膜に含まれる水素ま
たはハロゲン元素の濃度を１×１０18ｃｍ-3以上１×１
０21ｃｍ-3以下とするようにしてもよい。
【００２４】本発明の太陽電池の製造方法において、前
記第２導電型の結晶性シリコン膜をＣＶＤ法または熱拡
散により形成するようにしてもよい。
記第２導電型の結晶性シリコン膜をＣＶＤ法または熱拡
散により形成するようにしてもよい。
【００２５】本発明の太陽電池の製造方法において、前
記第１導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程は、第
１導電型の不純物を高濃度に含む第１の非晶質シリコン
膜を形成する工程と、該第１の非晶質シリコン膜よりも
第１導電型の不純物を低濃度に含む非晶質シリコン膜を
形成する工程とを含むようにしてもよい。
記第１導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程は、第
１導電型の不純物を高濃度に含む第１の非晶質シリコン
膜を形成する工程と、該第１の非晶質シリコン膜よりも
第１導電型の不純物を低濃度に含む非晶質シリコン膜を
形成する工程とを含むようにしてもよい。
【００２６】以下に、本発明の作用について説明する。
【００２７】本発明にあっては、基板上に形成した非晶
質シリコン膜の表面にニッケルシリサイドを形成して熱
処理することにより、そのニッケルシリサイドを核とし
て非晶質シリコン膜を結晶化して、結晶性シリコン膜を
形成している。
質シリコン膜の表面にニッケルシリサイドを形成して熱
処理することにより、そのニッケルシリサイドを核とし
て非晶質シリコン膜を結晶化して、結晶性シリコン膜を
形成している。
【００２８】この方法による場合は、従来の固相成長法
による場合とは、形成される結晶粒の大きさが根本的に
異なる。従来の固相成長法では、非晶質シリコン膜中で
結晶の核がランダムに生成するため、得られる結晶粒の
結晶方位もランダムに配向する。そのため、結晶粒の大
きさを十分大きくすることができなかった。これに対し
て、本発明によれば、非晶質シリコン膜表面に形成され
たニッケルシリサイドを核として結晶化するので、従来
の固相成長法によるランダムな結晶成長とは異なり、結
晶方位がある程度揃った粒の大きい結晶性シリコン膜を
形成することが可能となる。
による場合とは、形成される結晶粒の大きさが根本的に
異なる。従来の固相成長法では、非晶質シリコン膜中で
結晶の核がランダムに生成するため、得られる結晶粒の
結晶方位もランダムに配向する。そのため、結晶粒の大
きさを十分大きくすることができなかった。これに対し
て、本発明によれば、非晶質シリコン膜表面に形成され
たニッケルシリサイドを核として結晶化するので、従来
の固相成長法によるランダムな結晶成長とは異なり、結
晶方位がある程度揃った粒の大きい結晶性シリコン膜を
形成することが可能となる。
【００２９】また、本発明にあっては、上述の結晶性の
影響により、膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な多結晶
シリコン膜が得られる。このため、水平方向に対する結
晶粒界の影響を少なくすることができ、太陽電池のよう
に、膜厚方向にキャリアが走行するデバイスに適してい
る。
影響により、膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な多結晶
シリコン膜が得られる。このため、水平方向に対する結
晶粒界の影響を少なくすることができ、太陽電池のよう
に、膜厚方向にキャリアが走行するデバイスに適してい
る。
【００３０】また、本発明による結晶成長の際には、非
晶質シリコン膜中にランダムに発生する結晶核も存在す
るが、ニッケルシリサイドを核とすることにより、従来
法と比較して数十℃低い温度での結晶化が可能であるの
で、ランダムに発生する核は非常に少なくなり、良好な
多結晶シリコン膜が得られる。
晶質シリコン膜中にランダムに発生する結晶核も存在す
るが、ニッケルシリサイドを核とすることにより、従来
法と比較して数十℃低い温度での結晶化が可能であるの
で、ランダムに発生する核は非常に少なくなり、良好な
多結晶シリコン膜が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００３２】本発明の太陽電池は、基板上に形成した非
晶質シリコン膜の表面にシリサイドを形成して加熱処理
することにより、そのシリサイドを核として非晶質シリ
コン膜を結晶化して結晶性シリコン膜を形成し、これを
光電変換層としている。シリコンは種々の金属と反応し
てシリサイドと称される合金を形成するが、本願出願人
の実験によれば、結晶の核とするためにはニッケルシリ
サイドが最も好ましいという結果が得られている。
晶質シリコン膜の表面にシリサイドを形成して加熱処理
することにより、そのシリサイドを核として非晶質シリ
コン膜を結晶化して結晶性シリコン膜を形成し、これを
光電変換層としている。シリコンは種々の金属と反応し
てシリサイドと称される合金を形成するが、本願出願人
の実験によれば、結晶の核とするためにはニッケルシリ
サイドが最も好ましいという結果が得られている。
【００３３】本発明で用いる結晶性シリコン膜は、非晶
質シリコン膜表面に形成されたニッケルシリサイドを核
として結晶化されるので、従来の固相成長法によるラン
ダムな結晶成長とは異なり、結晶方位がある程度揃った
ものとなる。
質シリコン膜表面に形成されたニッケルシリサイドを核
として結晶化されるので、従来の固相成長法によるラン
ダムな結晶成長とは異なり、結晶方位がある程度揃った
ものとなる。
【００３４】この結晶性シリコン膜の成長について、図
４を用いて説明する。尚、この図４では、実際の太陽電
池の構造ではなく、結晶成長の部分のみを示しており、
基板上に形成した非晶質シリコン膜の表面にニッケルシ
リサイドを形成し、その後熱処理を行った状態を示して
いる。
４を用いて説明する。尚、この図４では、実際の太陽電
池の構造ではなく、結晶成長の部分のみを示しており、
基板上に形成した非晶質シリコン膜の表面にニッケルシ
リサイドを形成し、その後熱処理を行った状態を示して
いる。
【００３５】まず、基板上に、プラズマＣＶＤ法、熱Ｃ
ＶＤ法またはスパッタ法等により第１導電型の非晶質シ
リコン膜を形成し、その上側表面にニッケルシリサイド
を形成する。上記非晶質シリコン膜は、厚み１０μｍ程
度に形成する。その形成方法は限定されないが、厚膜で
あるので、高速の形成方法を用いるのが望ましい。
ＶＤ法またはスパッタ法等により第１導電型の非晶質シ
リコン膜を形成し、その上側表面にニッケルシリサイド
を形成する。上記非晶質シリコン膜は、厚み１０μｍ程
度に形成する。その形成方法は限定されないが、厚膜で
あるので、高速の形成方法を用いるのが望ましい。
【００３６】また、ニッケルシリサイド形成用のニッケ
ルは、ニッケル錯体の塗布や蒸着法またはスパッタ法に
より、非晶質シリコン膜表面に一様な分布になるように
形成する。尚、そのニッケルは、非晶質シリコン膜の表
面全体を被覆しないように分散して形成することが望ま
しい。ニッケルが表面全体を被覆していると、熱処理を
行ってニッケルシリサイドを形成した時に、全面が結晶
成長の核になって隣合う領域の結晶成長が互いに干渉し
あうため、かえって結晶成長が阻害されて小さな結晶粒
しか得られない。
ルは、ニッケル錯体の塗布や蒸着法またはスパッタ法に
より、非晶質シリコン膜表面に一様な分布になるように
形成する。尚、そのニッケルは、非晶質シリコン膜の表
面全体を被覆しないように分散して形成することが望ま
しい。ニッケルが表面全体を被覆していると、熱処理を
行ってニッケルシリサイドを形成した時に、全面が結晶
成長の核になって隣合う領域の結晶成長が互いに干渉し
あうため、かえって結晶成長が阻害されて小さな結晶粒
しか得られない。
【００３７】図４に示すように、非晶質シリコン膜表面
にニッケルが分散した状態で熱処理を行うと、表面にニ
ッケルシリサイドが形成される。さらに５５０℃程度の
加熱処理を行うことにより、ニッケルシリサイドを核と
して、シリコンの結晶が成長を始める。結晶性シリコン
は、次第に横方向（基板の表面に沿った方向）に広がり
ながら膜厚方向に成長する。その成長の途中で、ニッケ
ルシリサイドを核として成長してきた隣合う結晶性シリ
コンと接触して、その境界面が結晶粒界となる。上述の
ように、ニッケルを分散させてニッケルシリサイドの面
密度を適性化することにより、結晶粒の大きさを十分大
きくすることが可能である。
にニッケルが分散した状態で熱処理を行うと、表面にニ
ッケルシリサイドが形成される。さらに５５０℃程度の
加熱処理を行うことにより、ニッケルシリサイドを核と
して、シリコンの結晶が成長を始める。結晶性シリコン
は、次第に横方向（基板の表面に沿った方向）に広がり
ながら膜厚方向に成長する。その成長の途中で、ニッケ
ルシリサイドを核として成長してきた隣合う結晶性シリ
コンと接触して、その境界面が結晶粒界となる。上述の
ように、ニッケルを分散させてニッケルシリサイドの面
密度を適性化することにより、結晶粒の大きさを十分大
きくすることが可能である。
【００３８】第１導電型結晶性シリコン膜の表面に残っ
たニッケルシリサイドは、エッチングにより除去する。
たニッケルシリサイドは、エッチングにより除去する。
【００３９】このようにして得られる結晶性シリコン膜
は、ランダムに結晶成長の核が発生する従来の固相成長
法に比べて結晶粒が大きく、膜厚方向に結晶粒界が少な
い良質な多結晶シリコン膜が得られる。太陽電池のよう
に、膜厚方向にキャリアが走行するデバイスの場合に
は、水平方向に対する結晶粒界の影響が少ないので、こ
のような多結晶シリコン膜を用いるのに適している。
は、ランダムに結晶成長の核が発生する従来の固相成長
法に比べて結晶粒が大きく、膜厚方向に結晶粒界が少な
い良質な多結晶シリコン膜が得られる。太陽電池のよう
に、膜厚方向にキャリアが走行するデバイスの場合に
は、水平方向に対する結晶粒界の影響が少ないので、こ
のような多結晶シリコン膜を用いるのに適している。
【００４０】この第１導電型の結晶性シリコン膜には、
ニッケル、水素またはハロゲン元素が含まれる。ニッケ
ルは、ニッケルシリサイドから拡散して混入したもので
ある。その濃度が１×１０15ｃｍ-3未満では結晶化が促
進されず、１×１０19ｃｍ-3を超えると欠陥準位が形成
されて良質な結晶が得られない。一方、１×１０15ｃｍ
-3以上１×１０19ｃｍ-3以下であれば、電気特性および
光学的特性にも悪影響を及ぼさない。水素またはハロゲ
ン元素は、非晶質シリコン膜形成の際に添加されている
ものである。その濃度を１×１０18ｃｍ-3以上１×１０
21ｃｍ-3以下とすると、シリコンの未結合手を補償する
ことができ、また、結晶化の閾値エネルギーを下げて歪
みを緩和できるので望ましい。
ニッケル、水素またはハロゲン元素が含まれる。ニッケ
ルは、ニッケルシリサイドから拡散して混入したもので
ある。その濃度が１×１０15ｃｍ-3未満では結晶化が促
進されず、１×１０19ｃｍ-3を超えると欠陥準位が形成
されて良質な結晶が得られない。一方、１×１０15ｃｍ
-3以上１×１０19ｃｍ-3以下であれば、電気特性および
光学的特性にも悪影響を及ぼさない。水素またはハロゲ
ン元素は、非晶質シリコン膜形成の際に添加されている
ものである。その濃度を１×１０18ｃｍ-3以上１×１０
21ｃｍ-3以下とすると、シリコンの未結合手を補償する
ことができ、また、結晶化の閾値エネルギーを下げて歪
みを緩和できるので望ましい。
【００４１】上述のようにして得られる第１導電型の結
晶性シリコン膜の表面には、第２導電型の結晶性シリコ
ン膜を形成する。また、この第２導電型の結晶性シリコ
ン膜を先に形成し、その表面に上述のようにして第１導
電型の結晶性シリコン膜を形成してもよい。
晶性シリコン膜の表面には、第２導電型の結晶性シリコ
ン膜を形成する。また、この第２導電型の結晶性シリコ
ン膜を先に形成し、その表面に上述のようにして第１導
電型の結晶性シリコン膜を形成してもよい。
【００４２】この第２導電型の結晶性シリコン膜は、Ｃ
ＶＤ法または不純物の熱拡散により、厚み５０ｎｍ程度
に形成することができる。また、ＣＶＤ法により微結晶
を形成すると、第１導電型の結晶性シリコン膜と良好な
接合を形成することができるので望ましい。
ＶＤ法または不純物の熱拡散により、厚み５０ｎｍ程度
に形成することができる。また、ＣＶＤ法により微結晶
を形成すると、第１導電型の結晶性シリコン膜と良好な
接合を形成することができるので望ましい。
【００４３】本発明によれば、非晶質シリコン膜表面に
形成されたニッケルシリサイドを核として結晶性シリコ
ン膜を５５０℃程度の比較的低温で形成できるので、基
板として５５０℃以上の耐熱性を有するステンレス等の
金属基板や、歪み点が５５０℃〜６７０℃のガラス基板
等を用いることができる。ステンレス等の金属基板やガ
ラス基板等の表面には、電極として透明導電膜が形成さ
れるが、その表面形状を凹凸にすると、光の光路長を伸
ばして光を有効利用できるので望ましい。
形成されたニッケルシリサイドを核として結晶性シリコ
ン膜を５５０℃程度の比較的低温で形成できるので、基
板として５５０℃以上の耐熱性を有するステンレス等の
金属基板や、歪み点が５５０℃〜６７０℃のガラス基板
等を用いることができる。ステンレス等の金属基板やガ
ラス基板等の表面には、電極として透明導電膜が形成さ
れるが、その表面形状を凹凸にすると、光の光路長を伸
ばして光を有効利用できるので望ましい。
【００４４】不透明な基板を用いる場合、金属等の導電
性基板であれば、基板上に直接第１導電型の非晶質シリ
コン膜を形成してもよいが、基板に導電性がない場合に
は、予め、導電性のある層を形成する。その上には、５
５０℃程度の温度で拡散しない、反射率の高い金属層を
反射層として形成するのが望ましい。その上に、上述の
ようにしてニッケルと、水素またはハロゲン元素とを含
む第１導電型の結晶性シリコン膜を形成し、熱拡散また
は気相成長法により第２導電型の結晶性シリコン膜を形
成する。その上には、表面電極として櫛形の金属集電極
を形成する。
性基板であれば、基板上に直接第１導電型の非晶質シリ
コン膜を形成してもよいが、基板に導電性がない場合に
は、予め、導電性のある層を形成する。その上には、５
５０℃程度の温度で拡散しない、反射率の高い金属層を
反射層として形成するのが望ましい。その上に、上述の
ようにしてニッケルと、水素またはハロゲン元素とを含
む第１導電型の結晶性シリコン膜を形成し、熱拡散また
は気相成長法により第２導電型の結晶性シリコン膜を形
成する。その上には、表面電極として櫛形の金属集電極
を形成する。
【００４５】上記基板または導電層と第１導電型の結晶
性シリコン膜との間には、裏面（入射側とは反対側の
面）での光の反射を有効に利用するために、第１の透明
導電膜を形成する。この第１の透明導電膜は、上記反射
層が形成されている場合にはその上に形成する。その上
には、第１導電型の結晶性シリコン膜よりも第１導電型
の不純物を高濃度に含む結晶性シリコン膜（例えば微結
晶シリコン膜）をＢＳＦ（バック・サーフェス・フィー
ルド）層として形成するのが望ましい。また、上記第２
導電型の結晶性シリコン膜と金属集電極との間には、第
２の透明導電膜を形成するのが望ましい。第２の透明導
電膜は、その膜厚を１０ｎｍ〜２００ｎｍとすることで
反射防止膜としても作用する。
性シリコン膜との間には、裏面（入射側とは反対側の
面）での光の反射を有効に利用するために、第１の透明
導電膜を形成する。この第１の透明導電膜は、上記反射
層が形成されている場合にはその上に形成する。その上
には、第１導電型の結晶性シリコン膜よりも第１導電型
の不純物を高濃度に含む結晶性シリコン膜（例えば微結
晶シリコン膜）をＢＳＦ（バック・サーフェス・フィー
ルド）層として形成するのが望ましい。また、上記第２
導電型の結晶性シリコン膜と金属集電極との間には、第
２の透明導電膜を形成するのが望ましい。第２の透明導
電膜は、その膜厚を１０ｎｍ〜２００ｎｍとすることで
反射防止膜としても作用する。
【００４６】光がガラス基板等の透光性絶縁基板の太陽
電池形成側から構造とした場合には、基板上に第１の透
明導電膜を形成する。その上に、上述のようにしてニッ
ケル、および水素またはハロゲン元素を含む第１導電型
の結晶性シリコン膜を形成し、熱拡散または気相成長法
により第２導電型の結晶性シリコン膜を形成する。その
上に、表面電極として、櫛形の金属集電極を形成する。
電池形成側から構造とした場合には、基板上に第１の透
明導電膜を形成する。その上に、上述のようにしてニッ
ケル、および水素またはハロゲン元素を含む第１導電型
の結晶性シリコン膜を形成し、熱拡散または気相成長法
により第２導電型の結晶性シリコン膜を形成する。その
上に、表面電極として、櫛形の金属集電極を形成する。
【００４７】上記基板と第１の透明導電膜との間には、
金属集電極が形成される。また、上記第１の透明導電膜
と第１導電型の結晶性シリコン膜との間には、第１導電
型の結晶性シリコン膜よりも第１導電型の不純物を高濃
度に含む結晶性シリコン膜（例えば微結晶シリコン膜）
をＢＳＦ層として形成するのが望ましい。さらに、上記
第２導電型の結晶性シリコン膜と櫛形の集電極との間に
は、第２の透明導電膜を形成するのが望ましい。上記基
板の反対側面には、アルミニウムまたは銀等の金属反射
膜を光反射層として形成するのが望ましい。
金属集電極が形成される。また、上記第１の透明導電膜
と第１導電型の結晶性シリコン膜との間には、第１導電
型の結晶性シリコン膜よりも第１導電型の不純物を高濃
度に含む結晶性シリコン膜（例えば微結晶シリコン膜）
をＢＳＦ層として形成するのが望ましい。さらに、上記
第２導電型の結晶性シリコン膜と櫛形の集電極との間に
は、第２の透明導電膜を形成するのが望ましい。上記基
板の反対側面には、アルミニウムまたは銀等の金属反射
膜を光反射層として形成するのが望ましい。
【００４８】光がガラス基板等の透光性絶縁基板を通し
て入射する構造とした場合には、基板上に第１の透明導
電膜を形成する。その上に、第２導電型の結晶性シリコ
ン膜を形成し、上述のようにしてニッケル、および水素
またはハロゲン元素を含む第１導電型の結晶性シリコン
膜を形成する。その上に、表面電極として、アルミニウ
ムまたは銀等の金属電極を形成する。
て入射する構造とした場合には、基板上に第１の透明導
電膜を形成する。その上に、第２導電型の結晶性シリコ
ン膜を形成し、上述のようにしてニッケル、および水素
またはハロゲン元素を含む第１導電型の結晶性シリコン
膜を形成する。その上に、表面電極として、アルミニウ
ムまたは銀等の金属電極を形成する。
【００４９】上記基板と第１の透明導電膜との間には、
第１の金属集電極が形成される。また、上記第１導電型
の結晶性シリコン膜と金属電極との間には、第１導電型
の結晶性シリコン膜よりも第１導電型の不純物を高濃度
に含む結晶性シリコン膜（例えば微結晶シリコン膜）を
ＢＳＦ層として形成するのが望ましい。その上には、第
２の透明導電膜を形成するのが望ましい。
第１の金属集電極が形成される。また、上記第１導電型
の結晶性シリコン膜と金属電極との間には、第１導電型
の結晶性シリコン膜よりも第１導電型の不純物を高濃度
に含む結晶性シリコン膜（例えば微結晶シリコン膜）を
ＢＳＦ層として形成するのが望ましい。その上には、第
２の透明導電膜を形成するのが望ましい。
【００５０】上記ＢＳＦ層は、プラズマＣＶＤ法等によ
り厚み５０〜２００ｎｍ程度、望ましくは１００ｎｍ程
度に形成することができる。ＢＳＦ層における第１導電
型の不純物の濃度は、上記第１導電型の結晶性シリコン
膜よりも高いものとする。
り厚み５０〜２００ｎｍ程度、望ましくは１００ｎｍ程
度に形成することができる。ＢＳＦ層における第１導電
型の不純物の濃度は、上記第１導電型の結晶性シリコン
膜よりも高いものとする。
【００５１】また、上記非晶質シリコン膜を形成する際
に、第１導電型の不純物を高濃度に含む第１の非晶質シ
リコン膜と、第１の非晶質シリコン膜よりも第１導電型
の不純物を低濃度に含む非晶質シリコン膜とを形成し、
この表面にニッケルシリサイドを形成して熱処理するこ
とにより、上記第１導電型の結晶性シリコン膜と同時に
ＢＳＦ層を形成することもできる。
に、第１導電型の不純物を高濃度に含む第１の非晶質シ
リコン膜と、第１の非晶質シリコン膜よりも第１導電型
の不純物を低濃度に含む非晶質シリコン膜とを形成し、
この表面にニッケルシリサイドを形成して熱処理するこ
とにより、上記第１導電型の結晶性シリコン膜と同時に
ＢＳＦ層を形成することもできる。
【００５２】以下、本発明の実施例について、図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００５３】
【実施例１】本実施例では、不透明基板として導電性の
ある金属基板を用いて太陽電池を作製した。
ある金属基板を用いて太陽電池を作製した。
【００５４】図１は、実施例１の太陽電池の構造を示す
断面図であり、図５は、実施例１の太陽電池の製造工程
を示す断面図である。
断面図であり、図５は、実施例１の太陽電池の製造工程
を示す断面図である。
【００５５】この太陽電池は、ステンレス等の金属基板
１の上に、透明導電膜２が形成されている。この透明導
電膜２は省略することもできるが、裏面での光の反射を
有効に利用するためには、形成されている方が望まし
い。また、この透明導電膜２の代わりに、屈折率が１．
５〜３．０の間、望ましくは２．０前後の絶縁膜、例え
ば窒化シリコン膜などを形成してもよいが、その場合に
は、下地基板とコンタクトを取るためのパターニング加
工が必要である。
１の上に、透明導電膜２が形成されている。この透明導
電膜２は省略することもできるが、裏面での光の反射を
有効に利用するためには、形成されている方が望まし
い。また、この透明導電膜２の代わりに、屈折率が１．
５〜３．０の間、望ましくは２．０前後の絶縁膜、例え
ば窒化シリコン膜などを形成してもよいが、その場合に
は、下地基板とコンタクトを取るためのパターニング加
工が必要である。
【００５６】透明導電膜２の上には、第１導電型のＢＳ
Ｆ層３が形成されている。ＢＳＦ層３は省略することも
できるが、光電変換効率を向上するためには有効であ
り、形成されている方が望ましい。
Ｆ層３が形成されている。ＢＳＦ層３は省略することも
できるが、光電変換効率を向上するためには有効であ
り、形成されている方が望ましい。
【００５７】ＢＳＦ層３の上には、ニッケルと、水素ま
たはハロゲン元素とを含む第１導電型の結晶性シリコン
膜４が形成され、その上に第２導電型の微結晶シリコン
膜６が形成されている。
たはハロゲン元素とを含む第１導電型の結晶性シリコン
膜４が形成され、その上に第２導電型の微結晶シリコン
膜６が形成されている。
【００５８】第２導電型の微結晶シリコン膜６の上には
透明導電膜７が形成され、その上に櫛形集電極８が形成
されている。この透明導電膜７は省略することもできる
が、その場合には、屈折率が１．０〜３．０の間、望ま
しくは２．０前後の膜を反射防止膜として形成するのが
望ましい。
透明導電膜７が形成され、その上に櫛形集電極８が形成
されている。この透明導電膜７は省略することもできる
が、その場合には、屈折率が１．０〜３．０の間、望ま
しくは２．０前後の膜を反射防止膜として形成するのが
望ましい。
【００５９】この太陽電池は、以下のようにして作製さ
れる。
れる。
【００６０】まず、図５（ａ）に示すように、ステンレ
ス等からなる金属基板１上に、図５（ｂ）に示すよう
に、蒸着法またはスパッタ法により透明導電膜２を形成
する。次に、図５（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ
法により第１導電型の微結晶シリコン膜３を厚み５０〜
２００ｎｍ程度、望ましくは１００ｎｍの厚みに形成す
る。この微結晶シリコン膜３は、ＢＳＦ層として機能す
るものであり、その不純物濃度は、後述する非晶質シリ
コン膜の不純物濃度よりも高くしておく必要がある。
ス等からなる金属基板１上に、図５（ｂ）に示すよう
に、蒸着法またはスパッタ法により透明導電膜２を形成
する。次に、図５（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ
法により第１導電型の微結晶シリコン膜３を厚み５０〜
２００ｎｍ程度、望ましくは１００ｎｍの厚みに形成す
る。この微結晶シリコン膜３は、ＢＳＦ層として機能す
るものであり、その不純物濃度は、後述する非晶質シリ
コン膜の不純物濃度よりも高くしておく必要がある。
【００６１】続いて、図５（ｄ）に示すように、非晶質
シリコン膜４ａを形成する。この非晶質シリコン膜４ａ
の形成方法は、特に限定されないが、１０μｍ程度の厚
みに形成する必要があるので、高速で形成できる方法が
望ましい。非晶質シリコン膜４ａは、第１導電型の不純
物が添加されている第１導電型のものが望ましいが、不
純物が添加されていない実質的に真性な非晶質シリコン
膜を用いてもよい。
シリコン膜４ａを形成する。この非晶質シリコン膜４ａ
の形成方法は、特に限定されないが、１０μｍ程度の厚
みに形成する必要があるので、高速で形成できる方法が
望ましい。非晶質シリコン膜４ａは、第１導電型の不純
物が添加されている第１導電型のものが望ましいが、不
純物が添加されていない実質的に真性な非晶質シリコン
膜を用いてもよい。
【００６２】その後、過水アンモニアに基板を浸して７
０℃の温度で５分間保つことにより、非晶質シリコン膜
４ａの表面に酸化膜（図示せず）を形成する。この酸化
膜は、後のニッケル酢酸塩溶液の塗布工程において、溶
液に対する濡れ性を改善させるために形成される。
０℃の温度で５分間保つことにより、非晶質シリコン膜
４ａの表面に酸化膜（図示せず）を形成する。この酸化
膜は、後のニッケル酢酸塩溶液の塗布工程において、溶
液に対する濡れ性を改善させるために形成される。
【００６３】次に、ニッケル錯体としてニッケル酢酸溶
液を用い、図５（ｅ）に示すように、スピンコート法に
より非晶質シリコン膜４ａの表面に塗布する。塗布され
たニッケル５ａによりニッケルシリサイドを形成し、非
晶質シリコン膜４ａが結晶化する際の結晶核として機能
する。この工程において、ニッケル錯体を塗布する代わ
りに、真空蒸着法やスパッタ法によりニッケル５ａを５
０ｎｍ程度の厚みに堆積させて、島状膜を形成してもよ
い。この場合、良質な結晶性シリコン膜を得るために
は、非晶質シリコン膜４ａ中のニッケル濃度を１×１０
15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下とするのが望まし
い。
液を用い、図５（ｅ）に示すように、スピンコート法に
より非晶質シリコン膜４ａの表面に塗布する。塗布され
たニッケル５ａによりニッケルシリサイドを形成し、非
晶質シリコン膜４ａが結晶化する際の結晶核として機能
する。この工程において、ニッケル錯体を塗布する代わ
りに、真空蒸着法やスパッタ法によりニッケル５ａを５
０ｎｍ程度の厚みに堆積させて、島状膜を形成してもよ
い。この場合、良質な結晶性シリコン膜を得るために
は、非晶質シリコン膜４ａ中のニッケル濃度を１×１０
15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下とするのが望まし
い。
【００６４】続いて、窒素雰囲気中、４５０℃の温度で
１時間保持することにより、非晶質シリコン膜４ａ中に
含まれる水素の一部を離脱させて所定の水素濃度にす
る。例えば、水素濃度を１×１０18ｃｍ-3以上１×１０
21ｃｍ-3以下とすることにより、非晶質シリコン膜４ａ
中に不対結合手が意図的に形成され、後の結晶化に際し
て閾値エネルギーを下げることができる。
１時間保持することにより、非晶質シリコン膜４ａ中に
含まれる水素の一部を離脱させて所定の水素濃度にす
る。例えば、水素濃度を１×１０18ｃｍ-3以上１×１０
21ｃｍ-3以下とすることにより、非晶質シリコン膜４ａ
中に不対結合手が意図的に形成され、後の結晶化に際し
て閾値エネルギーを下げることができる。
【００６５】その後、図５（ｆ）に示すように、窒素雰
囲気中、５５０℃で４時間〜８時間の加熱処理を施すこ
とにより、非晶質シリコン膜４ａを結晶化させる。この
結晶化の温度を５５０℃程度の低温にできるのは、ニッ
ケルシリサイド５が結晶核として機能するためである。
これにより、第１導電型の結晶性シリコン膜４が形成さ
れる。
囲気中、５５０℃で４時間〜８時間の加熱処理を施すこ
とにより、非晶質シリコン膜４ａを結晶化させる。この
結晶化の温度を５５０℃程度の低温にできるのは、ニッ
ケルシリサイド５が結晶核として機能するためである。
これにより、第１導電型の結晶性シリコン膜４が形成さ
れる。
【００６６】このようにして結晶を成長させた後、図５
（ｇ）および図５（ｈ）に示すように、表面に残ってい
るニッケル５ａおよびニッケルシリサイド５をフッ硝酸
（フッ化水素と硝酸との混合液）を用いてエッチングに
より除去する。
（ｇ）および図５（ｈ）に示すように、表面に残ってい
るニッケル５ａおよびニッケルシリサイド５をフッ硝酸
（フッ化水素と硝酸との混合液）を用いてエッチングに
より除去する。
【００６７】次に、図５（ｉ）に示すように、プラズマ
ＣＶＤ法により第２導電型の微結晶シリコン膜６を厚み
５０ｎｍに形成する。
ＣＶＤ法により第２導電型の微結晶シリコン膜６を厚み
５０ｎｍに形成する。
【００６８】その後、図５（ｊ）に示すように、透明導
電膜７を形成し、さらにその上に、図５（ｋ）に示すよ
うに櫛形集電極８を形成して、太陽電池が完成する。
電膜７を形成し、さらにその上に、図５（ｋ）に示すよ
うに櫛形集電極８を形成して、太陽電池が完成する。
【００６９】このようにして得られた太陽電池は、結晶
粒が大きく、膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な結晶性
シリコン膜を光電変換層としているので、変換効率を高
くすることができた。また、第１導電型の結晶性シリコ
ン膜の形成を５５０℃で行うことができるので、安価な
金属基板を用いても基板歪み等が生じなかった。
粒が大きく、膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な結晶性
シリコン膜を光電変換層としているので、変換効率を高
くすることができた。また、第１導電型の結晶性シリコ
ン膜の形成を５５０℃で行うことができるので、安価な
金属基板を用いても基板歪み等が生じなかった。
【００７０】
【実施例２】本実施例では、透光性絶縁基板としてガラ
ス基板を用いて光を太陽電池側から入射する構造の太陽
電池を作製した。
ス基板を用いて光を太陽電池側から入射する構造の太陽
電池を作製した。
【００７１】図２は、実施例２の太陽電池の構造を示す
断面図である。
断面図である。
【００７２】この太陽電池は、ガラス基板９の上に、金
属集電極１０が形成され、その上に透明導電膜２が形成
されている。
属集電極１０が形成され、その上に透明導電膜２が形成
されている。
【００７３】透明導電膜２の上には、第１導電型のＢＳ
Ｆ層３が形成され、その上にニッケルと、水素またはハ
ロゲン元素とを含む第１導電型の結晶性シリコン膜４が
形成され、さらにその上に第２導電型の微結晶シリコン
膜６が形成されている。
Ｆ層３が形成され、その上にニッケルと、水素またはハ
ロゲン元素とを含む第１導電型の結晶性シリコン膜４が
形成され、さらにその上に第２導電型の微結晶シリコン
膜６が形成されている。
【００７４】第２導電型の微結晶シリコン膜６の上には
透明導電膜７が形成され、その上に櫛形集電極８が形成
されている。この透明導電膜７は省略することもできる
が、その場合には、屈折率が１．０〜３．０の間、望ま
しくは２．０前後の膜を反射防止膜として形成するのが
望ましい。
透明導電膜７が形成され、その上に櫛形集電極８が形成
されている。この透明導電膜７は省略することもできる
が、その場合には、屈折率が１．０〜３．０の間、望ま
しくは２．０前後の膜を反射防止膜として形成するのが
望ましい。
【００７５】ガラス基板９の太陽電池形成側と反対側面
には、金属膜１１が形成されている。この金属膜１１に
より、太陽電池に入射して吸収されなかった光を反射
し、再度太陽電池に入射させて光の吸収率を高めること
ができる。
には、金属膜１１が形成されている。この金属膜１１に
より、太陽電池に入射して吸収されなかった光を反射
し、再度太陽電池に入射させて光の吸収率を高めること
ができる。
【００７６】この太陽電池は、以下のようにして作製さ
れる。
れる。
【００７７】まず、ガラス基板９上に、金属集電極１０
を形成する。ガラス基板９としては、歪み点が５５０℃
〜６７０℃のものを用いることができ、本実施例では、
コーニング社製＃７０５９ガラス（歪み点５９３℃）を
用いた。それ以外に、コーニング社製＃１７７３ガラス
（歪み点６４０℃）や旭ガラス社製ＡＮガラス（歪み点
６１６〜６６５℃）等を用いてもよい。また、金属集電
極１０に用いる金属としては、５５０℃程度ではシリコ
ン中に拡散しにくい比較的融点の高い金属を用いること
が望ましい。
を形成する。ガラス基板９としては、歪み点が５５０℃
〜６７０℃のものを用いることができ、本実施例では、
コーニング社製＃７０５９ガラス（歪み点５９３℃）を
用いた。それ以外に、コーニング社製＃１７７３ガラス
（歪み点６４０℃）や旭ガラス社製ＡＮガラス（歪み点
６１６〜６６５℃）等を用いてもよい。また、金属集電
極１０に用いる金属としては、５５０℃程度ではシリコ
ン中に拡散しにくい比較的融点の高い金属を用いること
が望ましい。
【００７８】次に、透明導電膜２を形成する。この透明
導電膜２としては、酸化インジウム・スズ合金（ＩＴ
Ｏ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化錫（ＳｎＯ2）等
を用いて、膜厚約０．１μｍ〜１μｍ程度形成するのが
望ましい。
導電膜２としては、酸化インジウム・スズ合金（ＩＴ
Ｏ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化錫（ＳｎＯ2）等
を用いて、膜厚約０．１μｍ〜１μｍ程度形成するのが
望ましい。
【００７９】続いて、プラズマＣＶＤ法により第１導電
型の微結晶シリコン膜３を厚み５０〜２００ｎｍ程度、
望ましくは１００ｎｍの厚みに形成する。この微結晶シ
リコン膜３は、ＢＳＦ層として機能するものであり、そ
の不純物濃度は、後述する非晶質シリコン膜の不純物濃
度よりも高くしておく必要がある。
型の微結晶シリコン膜３を厚み５０〜２００ｎｍ程度、
望ましくは１００ｎｍの厚みに形成する。この微結晶シ
リコン膜３は、ＢＳＦ層として機能するものであり、そ
の不純物濃度は、後述する非晶質シリコン膜の不純物濃
度よりも高くしておく必要がある。
【００８０】その上に、非晶質シリコン膜を形成する。
この非晶質シリコン膜の形成方法は、特に限定されない
が、１０μｍ程度の厚みに形成する必要があるので、高
速で形成できる方法が望ましい。非晶質シリコン膜は、
第１導電型の不純物が添加されている第１導電型のもの
が望ましいが、不純物が添加されていない実質的に真性
な非晶質シリコン膜を用いてもよい。
この非晶質シリコン膜の形成方法は、特に限定されない
が、１０μｍ程度の厚みに形成する必要があるので、高
速で形成できる方法が望ましい。非晶質シリコン膜は、
第１導電型の不純物が添加されている第１導電型のもの
が望ましいが、不純物が添加されていない実質的に真性
な非晶質シリコン膜を用いてもよい。
【００８１】その後、過水アンモニアに基板を浸して７
０℃の温度で５分間保つことにより、非晶質シリコン膜
の表面に酸化膜を形成する。この酸化膜は、後のニッケ
ル酢酸塩溶液の塗布工程において、溶液に対する濡れ性
を改善させるために形成される。
０℃の温度で５分間保つことにより、非晶質シリコン膜
の表面に酸化膜を形成する。この酸化膜は、後のニッケ
ル酢酸塩溶液の塗布工程において、溶液に対する濡れ性
を改善させるために形成される。
【００８２】次に、ニッケル錯体としてニッケル酢酸溶
液を用い、スピンコート法により非晶質シリコン膜の表
面に塗布する。ニッケル元素はニッケルシリサイドを形
成し、非晶質シリコン膜が結晶化する際の結晶核として
機能する。この工程において、ニッケル錯体を塗布する
代わりに、真空蒸着法やスパッタ法によりニッケルを５
０ｎｍ程度の厚みに堆積させて、島状膜を形成してもよ
い。
液を用い、スピンコート法により非晶質シリコン膜の表
面に塗布する。ニッケル元素はニッケルシリサイドを形
成し、非晶質シリコン膜が結晶化する際の結晶核として
機能する。この工程において、ニッケル錯体を塗布する
代わりに、真空蒸着法やスパッタ法によりニッケルを５
０ｎｍ程度の厚みに堆積させて、島状膜を形成してもよ
い。
【００８３】続いて、窒素雰囲気中、４５０℃の温度で
１時間保持することにより、非晶質シリコン膜中に含ま
れる水素の一部を離脱させて所定の水素濃度にする。こ
れにより、非晶質シリコン膜中に不対結合手が意図的に
形成され、後の結晶化に際して閾値エネルギーを下げる
ことができる。
１時間保持することにより、非晶質シリコン膜中に含ま
れる水素の一部を離脱させて所定の水素濃度にする。こ
れにより、非晶質シリコン膜中に不対結合手が意図的に
形成され、後の結晶化に際して閾値エネルギーを下げる
ことができる。
【００８４】その後、窒素雰囲気中、５５０℃で４時間
〜８時間の加熱処理を施すことにより、非晶質シリコン
膜を結晶化させる。この結晶化の温度を５５０℃程度の
低温にできるのは、ニッケルシリサイドが結晶核として
機能するためである。これにより、第１導電型の結晶性
シリコン膜４が形成される。
〜８時間の加熱処理を施すことにより、非晶質シリコン
膜を結晶化させる。この結晶化の温度を５５０℃程度の
低温にできるのは、ニッケルシリサイドが結晶核として
機能するためである。これにより、第１導電型の結晶性
シリコン膜４が形成される。
【００８５】このようにして結晶を成長させた後、表面
に残っているニッケルおよびニッケルシリサイドをフッ
硝酸（フッ化水素と硝酸との混合液）を用いてエッチン
グにより除去する。
に残っているニッケルおよびニッケルシリサイドをフッ
硝酸（フッ化水素と硝酸との混合液）を用いてエッチン
グにより除去する。
【００８６】次に、プラズマＣＶＤ法により第２導電型
の微結晶シリコン膜６を厚み５０ｎｍに形成する。
の微結晶シリコン膜６を厚み５０ｎｍに形成する。
【００８７】その後、透明導電膜７を形成し、さらにそ
の上に、櫛形集電極８を形成する。最後に、ガラス基板
９の太陽電池形成側と反対側面に、アルミニウムまたは
銀等の金属により金属膜１１を形成して、太陽電池が完
成する。
の上に、櫛形集電極８を形成する。最後に、ガラス基板
９の太陽電池形成側と反対側面に、アルミニウムまたは
銀等の金属により金属膜１１を形成して、太陽電池が完
成する。
【００８８】このようにして得られた太陽電池は、結晶
粒が大きく、膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な結晶性
シリコン膜を光電変換層としているので、変換効率を高
くすることができた。また、第１導電型の結晶性シリコ
ン膜の形成を５５０℃で行うことができるので、安価な
ガラス基板を用いても基板歪み等が生じなかった。
粒が大きく、膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な結晶性
シリコン膜を光電変換層としているので、変換効率を高
くすることができた。また、第１導電型の結晶性シリコ
ン膜の形成を５５０℃で行うことができるので、安価な
ガラス基板を用いても基板歪み等が生じなかった。
【００８９】
【実施例３】本実施例では、透光性絶縁基板としてガラ
ス基板を用いて光を基板側から入射する構造の太陽電池
を作製した。
ス基板を用いて光を基板側から入射する構造の太陽電池
を作製した。
【００９０】図３は、実施例３の太陽電池の構造を示す
断面図である。
断面図である。
【００９１】この太陽電池は、ガラス基板９の上に、金
属集電極８が形成され、その上に透明導電膜７が形成さ
れている。
属集電極８が形成され、その上に透明導電膜７が形成さ
れている。
【００９２】透明導電膜２の上には、第２導電型の微結
晶シリコン膜６が形成され、その上にニッケルと、水素
またはハロゲン元素とを含む第１導電型の結晶性シリコ
ン膜４が形成され、さらにその上に第１導電型のＢＳＦ
層３が形成されている。
晶シリコン膜６が形成され、その上にニッケルと、水素
またはハロゲン元素とを含む第１導電型の結晶性シリコ
ン膜４が形成され、さらにその上に第１導電型のＢＳＦ
層３が形成されている。
【００９３】ＢＳＦ層３の上には透明導電膜２が形成さ
れ、その上に金属電極１２が形成されている。
れ、その上に金属電極１２が形成されている。
【００９４】この太陽電池は、以下のようにして作製さ
れる。
れる。
【００９５】まず、ガラス基板９上に、金属集電極８を
形成する。ガラス基板９としては、歪み点が５５０℃以
上のものが望ましく、本実施例では、コーニング社製＃
７０５９ガラス（歪み点５９３℃）を用いた。それ以外
に、コーニング社製＃１７７３ガラス（歪み点６４０
℃）や旭ガラス社製ＡＮガラス（歪み点６１６〜６６５
℃）等を用いてもよい。また、金属集電極８に用いる金
属としては、５５０℃程度ではシリコン中に拡散しにく
い比較的融点の高い金属を用いることが望ましい。
形成する。ガラス基板９としては、歪み点が５５０℃以
上のものが望ましく、本実施例では、コーニング社製＃
７０５９ガラス（歪み点５９３℃）を用いた。それ以外
に、コーニング社製＃１７７３ガラス（歪み点６４０
℃）や旭ガラス社製ＡＮガラス（歪み点６１６〜６６５
℃）等を用いてもよい。また、金属集電極８に用いる金
属としては、５５０℃程度ではシリコン中に拡散しにく
い比較的融点の高い金属を用いることが望ましい。
【００９６】次に、透明導電膜７を形成する。この透明
導電膜７としては、酸化インジウム・スズ合金（ＩＴ
Ｏ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化錫（ＳｎＯ2）等
を用いて、膜厚約０．１μｍ〜１μｍ程度形成するのが
望ましい。また、この透明導電膜７は基板９とは反対側
の表面が凹凸化されていることが望ましい。この凹凸に
より、太陽電池に入射した光の光路長を伸ばすことがで
きる。
導電膜７としては、酸化インジウム・スズ合金（ＩＴ
Ｏ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化錫（ＳｎＯ2）等
を用いて、膜厚約０．１μｍ〜１μｍ程度形成するのが
望ましい。また、この透明導電膜７は基板９とは反対側
の表面が凹凸化されていることが望ましい。この凹凸に
より、太陽電池に入射した光の光路長を伸ばすことがで
きる。
【００９７】続いて、プラズマＣＶＤ法により第２導電
型の微結晶シリコン膜６を厚み５０〜２００ｎｍ程度、
望ましくは１００ｎｍの厚みに形成する。
型の微結晶シリコン膜６を厚み５０〜２００ｎｍ程度、
望ましくは１００ｎｍの厚みに形成する。
【００９８】その上に、非晶質シリコン膜を形成する。
この非晶質シリコン膜の形成方法は、特に限定されない
が、１０μｍ程度の厚みに形成する必要があるので、高
速で形成できる方法が望ましい。非晶質シリコン膜は、
第１導電型の不純物が添加されている第１導電型のもの
が望ましいが、不純物が添加されていない実質的に真性
な非晶質シリコン膜を用いてもよい。
この非晶質シリコン膜の形成方法は、特に限定されない
が、１０μｍ程度の厚みに形成する必要があるので、高
速で形成できる方法が望ましい。非晶質シリコン膜は、
第１導電型の不純物が添加されている第１導電型のもの
が望ましいが、不純物が添加されていない実質的に真性
な非晶質シリコン膜を用いてもよい。
【００９９】その後、過水アンモニアに基板を浸して７
０℃の温度で５分間保つことにより、非晶質シリコン膜
の表面に酸化膜を形成する。この酸化膜は、後のニッケ
ル酢酸塩溶液の塗布工程において、溶液に対する濡れ性
を改善させるために形成される。
０℃の温度で５分間保つことにより、非晶質シリコン膜
の表面に酸化膜を形成する。この酸化膜は、後のニッケ
ル酢酸塩溶液の塗布工程において、溶液に対する濡れ性
を改善させるために形成される。
【０１００】次に、ニッケル錯体としてニッケル酢酸溶
液を用い、スピンコート法により非晶質シリコン膜の表
面に塗布する。ニッケル元素はニッケルシリサイドを形
成し、非晶質シリコン膜が結晶化する際の結晶核として
機能する。この工程において、ニッケル錯体を塗布する
代わりに、真空蒸着法やスパッタ法によりニッケルを５
０ｎｍ程度の厚みに堆積させて、島状膜を形成してもよ
い。
液を用い、スピンコート法により非晶質シリコン膜の表
面に塗布する。ニッケル元素はニッケルシリサイドを形
成し、非晶質シリコン膜が結晶化する際の結晶核として
機能する。この工程において、ニッケル錯体を塗布する
代わりに、真空蒸着法やスパッタ法によりニッケルを５
０ｎｍ程度の厚みに堆積させて、島状膜を形成してもよ
い。
【０１０１】続いて、窒素雰囲気中、４５０℃の温度で
１時間保持することにより、非晶質シリコン膜中に含ま
れる水素の一部を離脱させて所定の水素濃度にする。こ
れにより、非晶質シリコン膜中に不対結合手が意図的に
形成され、後の結晶化に際して閾値エネルギーを下げる
ことができる。
１時間保持することにより、非晶質シリコン膜中に含ま
れる水素の一部を離脱させて所定の水素濃度にする。こ
れにより、非晶質シリコン膜中に不対結合手が意図的に
形成され、後の結晶化に際して閾値エネルギーを下げる
ことができる。
【０１０２】その後、窒素雰囲気中、５５０℃で４時間
〜８時間の加熱処理を施すことにより、非晶質シリコン
膜を結晶化させる。この結晶化の温度を５５０℃程度の
低温にできるのは、ニッケルシリサイドが結晶核として
機能するためである。これにより、第１導電型の結晶性
シリコン膜４が形成される。
〜８時間の加熱処理を施すことにより、非晶質シリコン
膜を結晶化させる。この結晶化の温度を５５０℃程度の
低温にできるのは、ニッケルシリサイドが結晶核として
機能するためである。これにより、第１導電型の結晶性
シリコン膜４が形成される。
【０１０３】このようにして結晶を成長させた後、表面
に残っているニッケルおよびニッケルシリサイドをフッ
硝酸（フッ化水素と硝酸との混合液）を用いてエッチン
グにより除去する。
に残っているニッケルおよびニッケルシリサイドをフッ
硝酸（フッ化水素と硝酸との混合液）を用いてエッチン
グにより除去する。
【０１０４】次に、プラズマＣＶＤ法により第１導電型
の微結晶シリコン膜３を厚み５０ｎｍに形成する。この
微結晶シリコン膜３は、ＢＳＦ層として機能するもので
あり、その不純物濃度は、後述する非晶質シリコン膜の
不純物濃度よりも高くしておく必要がある。
の微結晶シリコン膜３を厚み５０ｎｍに形成する。この
微結晶シリコン膜３は、ＢＳＦ層として機能するもので
あり、その不純物濃度は、後述する非晶質シリコン膜の
不純物濃度よりも高くしておく必要がある。
【０１０５】その後、透明導電膜２を形成し、さらにそ
の上に、アルミニウムまたは銀等の反射率の高い金属に
より金属電極１２を形成して、太陽電池が完成する。
の上に、アルミニウムまたは銀等の反射率の高い金属に
より金属電極１２を形成して、太陽電池が完成する。
【０１０６】このようにして得られた太陽電池は、結晶
粒が大きく、膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な結晶性
シリコン膜を光電変換層としているので、変換効率を高
くすることができた。また、第１導電型の結晶性シリコ
ン膜の形成を５５０℃で行うことができるので、安価な
ガラス基板を用いても基板歪み等が生じなかった。
粒が大きく、膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な結晶性
シリコン膜を光電変換層としているので、変換効率を高
くすることができた。また、第１導電型の結晶性シリコ
ン膜の形成を５５０℃で行うことができるので、安価な
ガラス基板を用いても基板歪み等が生じなかった。
【０１０７】以上、本発明の実施例について具体的に説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、上記実施例のようにニッケルシリサイドを
用いた場合に最も顕著な効果を得ることができるが、そ
の他、ニッケル（Ｎｉ）以外にＦｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕなどのシリサ
イドを用いてもよい。また、形成温度や膜厚等について
も、上記実施例に示した以外のものを用いてもよい。
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。例えば、上記実施例のようにニッケルシリサイドを
用いた場合に最も顕著な効果を得ることができるが、そ
の他、ニッケル（Ｎｉ）以外にＦｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕなどのシリサ
イドを用いてもよい。また、形成温度や膜厚等について
も、上記実施例に示した以外のものを用いてもよい。
【０１０８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、基板上に形成した非晶質シリコン膜表面にシ
リサイドを形成し、これを核として熱処理により非晶質
シリコン膜を結晶化することにより、従来の固相成長法
に比べて、大粒で膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な多
結晶シリコン膜が得られる。膜厚方向にキャリアが走行
する太陽電池においては水平方向に対する結晶粒界の影
響が少ないので、このような結晶性シリコン膜を光電変
換層として用いることにより、変換効率の高い太陽電池
とすることができる。
によれば、基板上に形成した非晶質シリコン膜表面にシ
リサイドを形成し、これを核として熱処理により非晶質
シリコン膜を結晶化することにより、従来の固相成長法
に比べて、大粒で膜厚方向に結晶粒界が少ない良質な多
結晶シリコン膜が得られる。膜厚方向にキャリアが走行
する太陽電池においては水平方向に対する結晶粒界の影
響が少ないので、このような結晶性シリコン膜を光電変
換層として用いることにより、変換効率の高い太陽電池
とすることができる。
【０１０９】結晶の核となるシリサイドとしては、ニッ
ケルシリサイドが最も適しており、非晶質シリコン膜表
面にニッケルの錯体を塗布して熱処理を行ったり、非晶
質シリコン膜の表面に蒸着法またはスパッタ法によりニ
ッケルの島状膜を形成して熱処理を行うことにより、一
様な分布で容易に形成することができる。
ケルシリサイドが最も適しており、非晶質シリコン膜表
面にニッケルの錯体を塗布して熱処理を行ったり、非晶
質シリコン膜の表面に蒸着法またはスパッタ法によりニ
ッケルの島状膜を形成して熱処理を行うことにより、一
様な分布で容易に形成することができる。
【０１１０】非晶質シリコン膜に、予め不純物を添加し
て第１導電型結晶性シリコン膜を形成し、表面に残った
ニッケルシリサイドをエッチングにより除去し、その表
面に第２導電型の結晶性シリコン膜を形成すると、変換
効率の高い太陽電池を得ることができる。また、第２導
電型の結晶性シリコン膜を先に形成し、その表面に上記
第１導電型の結晶性シリコン膜を形成することもでき
る。
て第１導電型結晶性シリコン膜を形成し、表面に残った
ニッケルシリサイドをエッチングにより除去し、その表
面に第２導電型の結晶性シリコン膜を形成すると、変換
効率の高い太陽電池を得ることができる。また、第２導
電型の結晶性シリコン膜を先に形成し、その表面に上記
第１導電型の結晶性シリコン膜を形成することもでき
る。
【０１１１】第２導電型の結晶性シリコン膜としては、
ＣＶＤ法により微結晶シリコン膜を形成すると、第１導
電型の結晶性シリコン膜と良好な接合を形成することが
できる。
ＣＶＤ法により微結晶シリコン膜を形成すると、第１導
電型の結晶性シリコン膜と良好な接合を形成することが
できる。
【０１１２】第１導電型に含まれるニッケル濃度を１×
１０15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下にすると、結晶
化を促進して良質な結晶を得ることができ、電気特性お
よび光学的特性にも悪影響を及ぼさない。水素またはハ
ロゲン元素を１×１０18ｃｍ-3以上１×１０21ｃｍ-3以
下とすると、シリコンの未結合手を補償すると共に歪み
を緩和できる。
１０15ｃｍ-3以上１×１０19ｃｍ-3以下にすると、結晶
化を促進して良質な結晶を得ることができ、電気特性お
よび光学的特性にも悪影響を及ぼさない。水素またはハ
ロゲン元素を１×１０18ｃｍ-3以上１×１０21ｃｍ-3以
下とすると、シリコンの未結合手を補償すると共に歪み
を緩和できる。
【０１１３】本発明の太陽電池は、非晶質シリコン膜表
面に形成されたニッケルシリサイドを核として、比較的
低温で結晶性シリコン膜を形成できるので、基板として
５５０℃以上の耐熱性を有するステンレス等の金属基板
や、歪み点が５５０℃〜６７０℃のガラス基板等、一般
に用いられる安価な基板を用いることができる。ステン
レス等の金属基板やガラス基板等の表面には、電極とし
て透明導電膜が形成されるが、その表面形状を凹凸にす
ると、光を有効利用できる。
面に形成されたニッケルシリサイドを核として、比較的
低温で結晶性シリコン膜を形成できるので、基板として
５５０℃以上の耐熱性を有するステンレス等の金属基板
や、歪み点が５５０℃〜６７０℃のガラス基板等、一般
に用いられる安価な基板を用いることができる。ステン
レス等の金属基板やガラス基板等の表面には、電極とし
て透明導電膜が形成されるが、その表面形状を凹凸にす
ると、光を有効利用できる。
【０１１４】金属基板上に、透明導電膜、第１導電型の
ＢＳＦ層、第１導電型の上記結晶性シリコン膜、第２導
電型の結晶性シリコン膜、透明導電膜および金属集電極
が順次積層された構造とすることにより、変換効率の非
常に高い太陽電池を得ることができる。
ＢＳＦ層、第１導電型の上記結晶性シリコン膜、第２導
電型の結晶性シリコン膜、透明導電膜および金属集電極
が順次積層された構造とすることにより、変換効率の非
常に高い太陽電池を得ることができる。
【０１１５】また、ガラス基板上に、金属集電極、透明
導電膜、第１導電型のＢＳＦ層、第１導電型の上記結晶
性シリコン膜、第２導電型の結晶性シリコン膜、透明導
電膜および金属集電極が順次積層され、基板の反対側面
に光反射層が形成され、光をガラス基板の太陽電池形成
側から入射させる構造とすることにより、変換効率の非
常に高い太陽電池を得ることができる。
導電膜、第１導電型のＢＳＦ層、第１導電型の上記結晶
性シリコン膜、第２導電型の結晶性シリコン膜、透明導
電膜および金属集電極が順次積層され、基板の反対側面
に光反射層が形成され、光をガラス基板の太陽電池形成
側から入射させる構造とすることにより、変換効率の非
常に高い太陽電池を得ることができる。
【０１１６】さらに、ガラス基板上に、金属集電極、透
明導電膜、第２導電型の結晶性シリコン膜、第１導電型
の上記結晶性シリコン膜、第１導電型のＢＳＦ層、透明
導電膜および金属電極が順次積層され、光をガラス基板
を通して入射させる構造とすることにより、変換効率の
非常に高い太陽電池を得ることができる。
明導電膜、第２導電型の結晶性シリコン膜、第１導電型
の上記結晶性シリコン膜、第１導電型のＢＳＦ層、透明
導電膜および金属電極が順次積層され、光をガラス基板
を通して入射させる構造とすることにより、変換効率の
非常に高い太陽電池を得ることができる。
【図１】実施例１の太陽電池を示す断面図である。
【図２】実施例２の太陽電池を示す断面図である。
【図３】実施例３の太陽電池を示す断面図である。
【図４】本発明における結晶性シリコン膜の成長を説明
する図である。
する図である。
【図５】実施例１の太陽電池の製造工程を示す断面図で
ある。
ある。
１ 金属等の不透明導電性基板 ２、７ 透明導電膜 ３ ＢＳＦ層 ４ 第１導電型の結晶性シリコン膜 ５ ニッケルシリサイド層 ６ 第２導電型の結晶性シリコン膜 ８ 櫛形集電極 ９ ガラス等の透光性絶縁基板 １０ 金属集電極 １１ 光反射層 １２ 金属電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山▲崎▼ 舜平 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 (72)発明者 荒井 康行 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−269381（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−144885（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−43394（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (19)
- 【請求項１】 基板と、 該基板の上に設けられた、ニッケルおよび、水素または
ハロゲン元素を含む第１導電型の結晶性シリコン膜と、 該第１導電型の結晶性シリコン膜の該基板側またはその
反対側に設けられた第２導電型の結晶性シリコン膜とを
具備する太陽電池。 - 【請求項２】 不透明導電性基板または導電層が表面に
形成された不透明非導電性基板と、 該当する基板の上に設けられ、ニッケルおよび、水素ま
たはハロゲン元素を含む第１導電型の結晶性シリコン膜
と、 該第１導電型の結晶性シリコン膜の該基板とは反対側に
設けられた第２導電型の結晶性シリコン膜と、 該第２導電型の結晶性シリコン膜の該第１導電型の結晶
性シリコン膜とは反対側に設けられた金属集電極とを具
備する太陽電池。 - 【請求項３】 前記基板と前記第１導電型の結晶性シリ
コン膜との間に、該基板側に第１の透明導電膜が、該第
１導電型の結晶性シリコン膜側にこれよりも第１導電型
の不純物を高濃度に含む結晶性シリコン膜が形成され、
かつ、前記第２導電型の結晶性シリコン膜と前記金属集
電極との間に第２の透明導電膜が形成されている請求項
２に記載の太陽電池。 - 【請求項４】 透光性絶縁基板と、 該絶縁基板の主表面上に設けられた第１の透明導電膜
と、 該第１の透明導電膜の該基板とは反対側に設けられ、ニ
ッケルおよび、水素またはハロゲン元素を含む第１導電
型の結晶性シリコン膜と、 該第１導電型の結晶性シリコン膜の該第１の透明導電膜
とは反対側に設けられた第２導電型の結晶性シリコン膜
と、 該第２導電型の結晶性シリコン膜の該第１導電型の結晶
性シリコン膜とは反対側に設けられた第２の金属集電極
とを具備する太陽電池。 - 【請求項５】 前記基板と前記第１の透明導電膜との間
に第１の金属集電極が形成され、前記第１の透明導電膜
と前記第１導電型の結晶性シリコン膜との間に該第１導
電型の結晶性シリコン膜よりも第１導電型の不純物を高
濃度に含む結晶性シリコン膜が形成され、前記第２導電
型の結晶性シリコン膜と第２の金属集電極との間に第２
の透明導電膜が形成され、該基板の主表面と反対側の表
面に光反射層が形成されている請求項４に記載の太陽電
池。 - 【請求項６】 透光性絶縁基板と、 該絶縁基板の上に設けられた第１の透明導電膜と、 該第１の透明導電膜の該基板とは反対側に設けられた第
２導電型の結晶性シリコン膜と、 該第２導電型の結晶性シリコン膜の該第１の透明導電膜
とは反対側に設けられ、ニッケルおよび、水素またはハ
ロゲン元素を含む第１導電型の結晶性シリコン膜と、 該第１導電型の結晶性シリコン膜の該第２導電型の結晶
性シリコン膜とは反対側に設けられた金属電極とを具備
する太陽電池。 - 【請求項７】 前記基板と前記第１の透明導電膜との間
に金属集電極が形成され、前記第１導電型の結晶性シリ
コン膜と前記金属電極との間に、該第１導電型の結晶性
シリコン膜よりも第１導電型の不純物を高濃度に含む結
晶性シリコン膜と第２の透明導電膜とが該第１導電型の
結晶性シリコン膜側からこの順に形成されている請求項
６に記載の太陽電池。 - 【請求項８】 前記第１導電型の結晶性シリコン膜に含
まれるニッケルの濃度が１×１０15ｃｍ-3以上１×１０
19ｃｍ-3以下であり、該第１導電型の結晶性シリコン膜
に含まれる水素またはハロゲン元素の濃度が１×１０18
ｃｍ-3以上１×１０21ｃｍ-3以下である請求項１、２、
４または６に記載の太陽電池。 - 【請求項９】 前記基板は、５５０℃以上の耐熱性を有
する金属からなる請求項２に記載の太陽電池。 - 【請求項１０】 前記基板は、歪み点が５５０℃〜６７
０℃のガラスからなる請求項４または６に記載の太陽電
池。 - 【請求項１１】 前記第１の透明導電膜の表面が凹凸状
に形成されている請求項６に記載の太陽電池。 - 【請求項１２】 基板上に、第１導電型の非晶質シリコ
ン膜を形成する工程と、 該非晶質シリコン膜の該基板とは反対側表面にニッケル
シリサイドを形成する工程と、 熱処理により、該非晶質シリコン膜を第１導電型の結晶
性シリコン膜とする工程と、 該結晶性シリコン膜の表面に残ったニッケルシリサイド
を除去する工程と、 該結晶性シリコン膜の表面に第２導電型の結晶性シリコ
ン膜を形成する工程とを含む太陽電池の製造方法。 - 【請求項１３】 基板上に、第２導電型の結晶性シリコ
ン膜を形成する工程と、 該第２導電型の結晶性シリコン膜の該基板とは反対側表
面に第１導電型の非晶質シリコン膜を形成する工程と、 該非晶質シリコン膜の該基板とは反対側表面にニッケル
シリサイドを形成する工程と、 熱処理により、該非晶質シリコン膜を第１導電型の結晶
性シリコン膜とする工程と、 該結晶性シリコン膜の表面に残ったニッケルシリサイド
を除去する工程とを含む太陽電池の製造方法。 - 【請求項１４】 前記ニッケルシリサイドを形成する工
程は、非晶質シリコン膜の表面にニッケルの錯体を塗布
して熱処理することにより行う請求項１２または１３に
記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１５】 前記ニッケルシリサイドを形成する工
程は、非晶質シリコン膜の表面に、蒸着法またはスパッ
タ法によりニッケルの島状膜を形成して熱処理すること
により行う請求項１２または１３に記載の太陽電池の製
造方法。 - 【請求項１６】 前記非晶質シリコン膜の表面に、ニッ
ケルを分散した状態で存在させる請求項１４または１５
に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１７】 前記第１導電型の結晶性シリコン膜に
含まれるニッケルの濃度を１×１０15ｃｍ-3以上１×１
０19ｃｍ-3以下とし、該第１導電型の結晶性シリコン膜
に含まれる水素またはハロゲン元素の濃度を１×１０18
ｃｍ-3以上１×１０21ｃｍ-3以下とする請求項１２また
は１３に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１８】 前記第２導電型の結晶性シリコン膜を
ＣＶＤ法または熱拡散により形成する請求項１２または
１３に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１９】 前記第１導電型の非晶質シリコン膜を
形成する工程は、第１導電型の不純物を高濃度に含む第
１の非晶質シリコン膜を形成する工程と、該第１の非晶
質シリコン膜よりも第１導電型の不純物を低濃度に含む
非晶質シリコン膜を形成する工程とを含む請求項１２ま
たは１３に記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23177695A JP3174486B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 太陽電池およびその製造方法 |
| US08/709,505 US5797999A (en) | 1995-09-08 | 1996-09-06 | Solar cell and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23177695A JP3174486B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 太陽電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982997A JPH0982997A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3174486B2 true JP3174486B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=16928862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23177695A Expired - Fee Related JP3174486B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5797999A (ja) |
| JP (1) | JP3174486B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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