JP3238929B2 - Method of forming amorphous silicon carbide film and photovoltaic device - Google Patents

Method of forming amorphous silicon carbide film and photovoltaic device

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JP3238929B2
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    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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、非晶質シリコンカーバ
イド膜の形成方法並びに光起電力装置に関する。
The present invention relates to a method for forming an amorphous silicon carbide film and a photovoltaic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】非晶質半導体、特に、非晶質シリコンを
用いた光起電力装置は、電卓等の民生用として既に実用
化されている。
2. Description of the Related Art A photovoltaic device using an amorphous semiconductor, in particular, an amorphous silicon, has already been put to practical use for a consumer such as a calculator.

【0003】このような光起電力装置は、通常、pin
接合を有しており、そして、多くの光を光活性層である
i型層に入射するべく、光入射側に設けられるp型層
は、バンドギャップの広い非晶質シリコンカーバイド
(以下、a−SiCと称す)膜から構成されている。例
えば、米国特許第4,385,199号に詳しい。
[0003] Such a photovoltaic device is usually provided with a pin
The p-type layer, which has a junction and is provided on the light incident side so that a large amount of light is incident on the i-type layer which is a photoactive layer, is made of amorphous silicon carbide having a wide band gap (hereinafter referred to as a -SiC) film. For example, see U.S. Pat. No. 4,385,199.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、従来のa
−SiC膜においても、十分に光を透過しているとは言
えなかった。
However, the conventional a
Even in the -SiC film, it could not be said that light was sufficiently transmitted.

【0005】また、光起電力装置の寿命を伸ばすべく、
i型層中の水素濃度を低減させることが成されており、
そのために、i型層を高温で形成している。
In order to extend the life of a photovoltaic device,
reducing the hydrogen concentration in the i-type layer,
Therefore, the i-type layer is formed at a high temperature.

【0006】然るに、i型層を高温で形成するに先立っ
て、p型層が形成されている場合、従来のp型層として
のa−SiC膜は、耐熱性に乏しく、i型層の形成時に
この層に悪影響を与えていた。また、i型層の形成に先
立ってn型層が形成される場合においても、同様に、i
型層形成時、この層に悪影響を与えてしまう。
However, when the p-type layer is formed before the i-type layer is formed at a high temperature, the conventional a-SiC film as the p-type layer has poor heat resistance and the formation of the i-type layer. Sometimes this layer was adversely affected. Similarly, when the n-type layer is formed prior to the formation of the i-type layer, i-type layer is similarly formed.
When forming the mold layer, this layer is adversely affected.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の非晶質シリコン
カーバイド膜の形成方法は、放電電極に印可された高周
波電力により発生されたプラズマ放電を磁界により特定
の領域に閉じ込めた反応室内において、上記プラズマ放
電領域から離れた位置に膜形成用基板を配置する工程
と、上記反応室内に、シリコン化合物ガス及びこのガス
量より多い炭素化合物ガスを導入し、上記プラズマ放電
によって分解する工程と、分解されたガスにより上記基
板上に非晶質シリコンカーバイド膜を形成する工程と、
を備え、該非晶質シリコンカーバイド膜の形成時に、該
非晶質シリコンカーバイド膜中の炭素原子1個に対し
て、平均2個以上のシリコン原子が結合するように磁場
強度を調整することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a method for forming an amorphous silicon carbide film in a reaction chamber in which a plasma discharge generated by high-frequency power applied to a discharge electrode is confined in a specific region by a magnetic field. Disposing a film-forming substrate at a position distant from the plasma discharge region, introducing a silicon compound gas and a carbon compound gas larger than this gas amount into the reaction chamber, and decomposing by a plasma discharge; Forming an amorphous silicon carbide film on the substrate by the applied gas;
Wherein the magnetic field intensity is adjusted so that an average of two or more silicon atoms are bonded to one carbon atom in the amorphous silicon carbide film during the formation of the amorphous silicon carbide film. I do.

【0008】更に、本発明の非晶質シリコンカーバイド
膜の形成方法は、上記基板上に上記非晶質シリコンカー
バイド膜を形成した後、この非晶質シリコンカーバイド
膜中にp型不純物を添加することを特徴とする。
Further, in the method of forming an amorphous silicon carbide film according to the present invention, after forming the amorphous silicon carbide film on the substrate, a p-type impurity is added to the amorphous silicon carbide film. It is characterized by the following.

【0009】更に、本発明の光起電力装置は、受光面電
極上に、上述の、炭素原子1個に対して、平均2個以上
のシリコン原子が結合した非晶質シリコンカーバイド膜
をp型層として備えることを特徴とする。
Further, in the photovoltaic device of the present invention, the above-mentioned amorphous silicon carbide film in which two or more silicon atoms are bonded on average to one carbon atom is formed on the light receiving surface electrode by a p-type. It is characterized by being provided as a layer.

【0010】更には、本発明の光起電力装置は、基板の
導電性表面に形成されるn型層が、炭素原子1個に対し
て、平均2個以上のシリコン原子が結合した非晶質シリ
コンカーバイド膜からなることを特徴とする。
Further, in the photovoltaic device according to the present invention, the n-type layer formed on the conductive surface of the substrate has an amorphous structure in which two or more silicon atoms are bonded on average to one carbon atom. It is characterized by being made of a silicon carbide film.

【0011】[0011]

【作用】本発明の方法によれば、シリコン原子と水素原
子が直接結合する割合が少ないので、光吸収が少なく且
つ耐熱性に優れたa−SiC膜を形成できる。
According to the method of the present invention, since the ratio of direct bonding between silicon atoms and hydrogen atoms is small, an a-SiC film having low light absorption and excellent heat resistance can be formed.

【0012】更に、このようなa−SiC膜を用いた光
起電力装置にあっては、光の収集効率に優れ、高出力を
得られる。
Further, in a photovoltaic device using such an a-SiC film, light collection efficiency is excellent and a high output can be obtained.

【0013】[0013]

【実施例】本発明は、光吸収が少なく、また耐熱特性に
優れたa−SiC膜の形成方法並びにこの膜を用いた光
起電力装置を提供するものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides a method of forming an a-SiC film having low light absorption and excellent heat resistance, and a photovoltaic device using the film.

【0014】図1は、本発明のa−SiC膜を形成する
ためのRFグロー放電装置を示している。
FIG. 1 shows an RF glow discharge device for forming an a-SiC film of the present invention.

【0015】この装置は、低圧状態となると共に原料ガ
スが導入される反応室1内に、対向配置で一対の放電電
極2、3が設けられ、これら放電電極2、3間には、高
周波電力RFが印加されている。一方の電極2上には、
膜形成用の基板4が配され、また、他方の電極3に近接
して、放電電極2、3にて形成されるプラズマを閉じ込
めるための電磁石5が設けられている。この電磁石5
は、これに流れる電流、所謂、磁場電流(Img)を任意
に変更できるようになっており、これにより磁場強度が
調整される。
In this apparatus, a pair of discharge electrodes 2 and 3 are provided opposite to each other in a reaction chamber 1 which is brought into a low pressure state and into which a raw material gas is introduced. RF is being applied. On one electrode 2,
A substrate 4 for film formation is provided, and an electromagnet 5 for confining plasma formed by the discharge electrodes 2 and 3 is provided near the other electrode 3. This electromagnet 5
Can freely change the current flowing therethrough, the so-called magnetic field current (Img), thereby adjusting the magnetic field strength.

【0016】本発明のa−SiC膜は、この装置を用い
て形成される。表1にa−SiC膜の一形成条件を示
す。なお、同表には、通常のプラズマCVD法による従
来のa−SiC膜の形成条件をも示している。
The a-SiC film of the present invention is formed using this apparatus. Table 1 shows conditions for forming one a-SiC film. The table also shows conditions for forming a conventional a-SiC film by a normal plasma CVD method.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】図2は、この条件にて形成されたa−Si
C膜の光吸収特性を示している。
FIG. 2 shows the a-Si film formed under these conditions.
4 shows the light absorption characteristics of the C film.

【0019】同図において、本発明方法によるものは、
夫々電磁石5の磁場電流を0A、1A及び2Aとした場
合を示しており、また、従来方法のものは破線にて示し
ている。
Referring to FIG. 1, the method according to the present invention comprises:
The case where the magnetic field currents of the electromagnets 5 are 0 A, 1 A and 2 A, respectively, and those of the conventional method are indicated by broken lines.

【0020】同図から明らかなように、本発明により形
成されたa−SiC膜は、いかなる波長の光に対して
も、その吸収係数が小さい。
As apparent from FIG. 1, the a-SiC film formed according to the present invention has a small absorption coefficient for light of any wavelength.

【0021】図3及び図4は、本発明方法と従来方法と
により形成されたa−SiC膜のXPS(X線光電子分
光法)スペクトル特性(実線が本発明方法によるもの)
及び本発明により形成されたa−SiC膜の赤外線吸収
特性を示している。
FIGS. 3 and 4 show the XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) spectral characteristics of the a-SiC film formed by the method of the present invention and the conventional method (solid lines are those according to the method of the present invention).
3 shows an infrared absorption characteristic of an a-SiC film formed according to the present invention.

【0022】これら各特性から見て、本発明方法により
形成されたa−SiC膜は、従来方法により形成された
a−SiC膜と比べて、炭素原子とシリコン原子とが直
接結合している割合が多い。また、本発明により形成さ
れたa−SiC膜は、炭素原子と水素原子、及びシリコ
ン原子と水素原子が、夫々直接結合している割合が少な
いことが分かる。
In view of these characteristics, the a-SiC film formed by the method of the present invention has a higher ratio of carbon atoms and silicon atoms bonded directly than the a-SiC film formed by the conventional method. There are many. In addition, it can be seen that in the a-SiC film formed according to the present invention, the ratio of direct bonding between carbon atoms and hydrogen atoms and between silicon atoms and hydrogen atoms is small.

【0023】即ち、本発明方法により形成されたa−S
iC膜は、炭素原子と結合するシリコン原子数が、炭素
原子と結合する水素原子数以上である。より具体的に言
うと、膜中において、炭素原子1個に対し、平均2個以
上のシリコン原子が結合しているため、上述の如く、光
吸収係数の小さいa−SiC膜となる。
That is, a-S formed by the method of the present invention
In the iC film, the number of silicon atoms bonded to carbon atoms is equal to or larger than the number of hydrogen atoms bonded to carbon atoms. More specifically, since two or more silicon atoms are bonded on average to one carbon atom in the film, an a-SiC film having a small light absorption coefficient is obtained as described above.

【0024】更に、本発明方法により形成されたa−S
iC膜は、シリコン原子と水素原子とが結合する割合が
少ないので、耐熱性に優れたa−SiC膜となる。
Further, the aS formed by the method of the present invention
The iC film is an a-SiC film having excellent heat resistance because the ratio of bonding between silicon atoms and hydrogen atoms is small.

【0025】ところで、本発明方法により形成されたa
−SiC膜を光起電力装置のp型層として用いる場合、
a−SiC膜中にp型不純物をドープする必要がある。
Incidentally, the a formed by the method of the present invention.
-When a SiC film is used as a p-type layer of a photovoltaic device,
It is necessary to dope the p-type impurity into the a-SiC film.

【0026】通常、p型不純物は、膜形成時にB26
のp型不純物化合物ガスを用いてドープするが、本発明
者等は、本発明のa−SiC膜にあっては、膜形成後
に、a−SiC膜中にp型不純物をドープするのが好ま
しいことを見出した。
Usually, a p-type impurity is doped using a p-type impurity compound gas such as B 2 H 6 at the time of film formation. However, the present inventors have found that the a-SiC film After the formation, it has been found that it is preferable to dope the p-type impurity in the a-SiC film.

【0027】即ち、上述の方法でa−SiC膜を形成し
た後、この膜をB26ガスを含むプラズマ放電中にて処
理することにより、a−SiC膜中に、p型不純物とし
てボロン(B)をドープする。
That is, after the a-SiC film is formed by the above-described method, this film is treated in a plasma discharge containing a B 2 H 6 gas, so that boron is contained in the a-SiC film as a p-type impurity. (B) is doped.

【0028】図5(A)は、斯る方法によりa−SiC
膜中にBをドープした場合のプラズマ処理時間とa−S
iC膜の暗導電率との関係を示している。また、同図
(B)は、a−SiC膜中の形成時に、B26ガスを用
いてa−SiC膜中にBをドープした場合のB26のS
iH4に対する比率と暗導電率との関係を示す。
FIG. 5 (A) shows that a-SiC
Plasma treatment time and a-S when B is doped in the film
The relationship with the dark conductivity of the iC film is shown. FIG. 2B shows the S 2 of B 2 H 6 when the a-SiC film is doped with B by using B 2 H 6 gas at the time of formation in the a-SiC film.
shows the relationship between the ratio and the dark conductivity for iH 4.

【0029】なお、同図(A)及び(B)のa−SiC
膜は、共に表1に示す条件で、膜厚200Åに形成され
たものであり、また、B26ガスによるプラズマ処理の
条件は、以下の表2の通りである。
The a-SiC shown in FIGS.
The films were both formed to a thickness of 200 ° under the conditions shown in Table 1, and the conditions for the plasma treatment with B 2 H 6 gas are as shown in Table 2 below.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】図5(A)及び(B)から明らかなよう
に、p型のa−SiC膜を形成するに当り、a−SiC
膜を形成した後に、p型不純物としてのBを膜中にドー
プすることにより、a−SiC膜の暗導電率を、膜形成
と同時にBをドープする場合に比べて、大きく向上させ
ることができる。
As apparent from FIGS. 5A and 5B, when forming a p-type a-SiC film, a-SiC
By doping B as a p-type impurity in the film after forming the film, the dark conductivity of the a-SiC film can be greatly improved as compared with the case where B is doped simultaneously with the film formation. .

【0032】図6は、上述のa−SiC膜を用いた本発
明の光起電力装置の一実施例を示しており、ガラス等の
透明基板10上に形成されたITO、SnO2等の透明電
極膜11上に、本発明方法により形成された、炭素原子1
個に対して、平均2個以上のシリコン原子が結合した非
晶質シリコンカーバイドーからなるp型a−SiC膜1
2、プラズマCVD法を用いて350℃の温度で膜厚約2000
Åに形成したi型a−Si膜13、n型a−Si膜14及び
裏面電極膜15を、この順に形成したものである。
FIG. 6 shows an embodiment of the photovoltaic device of the present invention using the above-mentioned a-SiC film. The photovoltaic device is made of a transparent substrate such as ITO or SnO 2 formed on a transparent substrate 10 such as glass. The carbon atom 1 formed on the electrode film 11 by the method of the present invention.
P-type a-SiC film 1 made of amorphous silicon carbide in which two or more silicon atoms are bonded on average
2. Film thickness of about 2000 at 350 ° C using plasma CVD
The i-type a-Si film 13, the n-type a-Si film 14, and the back electrode film 15 formed in Å are formed in this order.

【0033】ところで、この例によれば、上記p型a−
SiC膜12は、膜形成後にBをドープするために、Bの
濃度がi型a−Si膜14側で高く、透明電極膜11側で低
くなるため、p型a−SiC膜13と透明電極膜11とのオ
ーミック特性が悪くなる。
According to this example, the p-type a-
Since the SiC film 12 is doped with B after the film is formed, the concentration of B is high on the i-type a-Si film 14 side and low on the transparent electrode film 11 side, so that the p-type a-SiC film 13 and the transparent electrode The ohmic characteristics with the film 11 deteriorate.

【0034】そこで、図7は、この課題を解決した本発
明の光起電力装置の他の実施例を示ており、透明電極膜
11とp型a−SiC膜12との間に、従来の方法、即ち、
膜形成と同時にp型不純物をドープすることによって均
等濃度にBが添加された第2p型a−SiC膜16を挿入
したものである。なお、第2p型a−SiC膜16の膜厚
は、30Å以下が好ましい。
FIG. 7 shows another embodiment of the photovoltaic device of the present invention which solves this problem.
A conventional method, namely, between the p-type a-SiC film 12 and
A second p-type a-SiC film 16 doped with B at a uniform concentration by doping a p-type impurity simultaneously with the film formation is inserted. The thickness of the second p-type a-SiC film 16 is preferably 30 ° or less.

【0035】この構造によれば、透明電極膜11とp型a
−SiC膜12との間のオーミック特性は、第2p型a−
SiC膜16にて改善される。
According to this structure, the transparent electrode film 11 and the p-type
-The ohmic characteristics between the SiC film 12 and the second p-type a-
This is improved by the SiC film 16.

【0036】これら構成の光起電力装置によれば、光入
射側のp型a−SiC膜12は、光吸収係数が小さく、ま
た暗導電率が大きいので、図8に実線で示すように、破
線で示す従来の光起電力装置より光収集効率が向上し、
また、i型a−Si膜13にて発生した光キャリアの取出
し時におけるp型a−SiC膜12での電気的損失を低減
することができ、出力特性の優れた光起電力装置を形成
することができる。
According to the photovoltaic device having these structures, the p-type a-SiC film 12 on the light incident side has a small light absorption coefficient and a large dark conductivity, and as shown in FIG. Light collection efficiency is improved compared to the conventional photovoltaic device shown by the broken line,
Further, it is possible to reduce the electric loss in the p-type a-SiC film 12 at the time of taking out the optical carrier generated in the i-type a-Si film 13, thereby forming a photovoltaic device having excellent output characteristics. be able to.

【0037】ところで、上述の光起電力装置は、本願の
a−SiC膜を、基板10上に先に形成されるp型a−S
iC膜12として用いた形態のものであるが、本発明の、
膜中において、炭素原子1個に対し、平均2個以上のシ
リコン原子が結合したa−SiC膜は、その耐熱性を生
かして、n型層を先に基板上に形成する形態の光起電力
装置のn型層として用いても好適である。
Incidentally, the above-described photovoltaic device uses the a-SiC film of the present invention by forming the p-type a-S
Although it is a form used as the iC film 12, the present invention
An a-SiC film in which two or more silicon atoms are bonded on average to one carbon atom in the film is a photovoltaic device in which an n-type layer is formed first on a substrate by utilizing its heat resistance. It is also suitable for use as an n-type layer of the device.

【0038】図9は、この種光起電力装置の一実施例を
示す断面図である。裏面に背面反射用の金属膜22が被着
されたガラス等の透明基板21の表面に、SnO2等の透
明電極膜23、膜厚10〜50Åのn型a−Si膜24、本発明
の特徴である膜厚50〜200Åのn型a−SiC膜25、プ
ラズマCVD法を用いて300℃の温度により形成され、
水素含有量が10%以下である膜厚4000〜8000Åのi型a
−Si膜26、膜厚100〜200Åのp型a−Si膜27及びI
TO等の透明電極膜28を、この順に形成したものであ
る。
FIG. 9 is a sectional view showing an embodiment of this type of photovoltaic device. A transparent electrode film 23 such as SnO 2, an n-type a-Si film 24 having a thickness of 10 to 50 °, and a feature of the present invention are provided on the surface of a transparent substrate 21 such as glass having a metal film 22 for back reflection applied to the back surface. An n-type a-SiC film 25 having a film thickness of 50 to 200 ° is formed at a temperature of 300 ° C. using a plasma CVD method,
I-type a with a hydrogen content of 10% or less and a film thickness of 4000 to 8000 mm
-Si film 26, p-type a-Si film 27 having a thickness of 100 to 200 ° and I
The transparent electrode film 28 of TO or the like is formed in this order.

【0039】n型a−SiC膜25は、図1に示すRFグ
ロー放電装置を用いて形成される。表3にこのn型a−
SiC膜25の一形成条件を示す。
The n-type a-SiC film 25 is formed using the RF glow discharge device shown in FIG. Table 3 shows this n-type a-
One forming condition of the SiC film 25 is shown.

【0040】[0040]

【表3】 [Table 3]

【0041】この条件により形成されたn型a−SiC
膜25も、本発明のp型a−SiC膜と同様に、シリコン
原子と炭素原子との結合(Si−C結合)を多く含み、
耐熱性に優れたものであるため、n型a−SiC膜25の
形成後にi型a−Si膜26を高温で形成したとしても、
i型a−Si膜26に悪影響を与えることがない。
The n-type a-SiC formed under these conditions
Like the p-type a-SiC film of the present invention, the film 25 also includes many bonds between silicon atoms and carbon atoms (Si-C bonds),
Since it is excellent in heat resistance, even if the i-type a-Si film 26 is formed at a high temperature after the formation of the n-type a-SiC film 25,
There is no adverse effect on the i-type a-Si film 26.

【0042】ところで、n型a−SiC膜25の形成条件
は、表3に示したように、非常に過激な条件であるた
め、透明電極膜23上に直接n型a−SiC膜25を形成し
た場合、透明電極膜23がダメージを受け、更に、透明電
極膜23の構成元素が不純物としてn型a−SiC膜25中
に混入してこの膜の特性を劣化させる。これを防止する
ために、本実施例では、n型a−SiC膜25の形成前
に、透明電極膜23上にn型a−Si膜24を形成してい
る。
Since the conditions for forming the n-type a-SiC film 25 are extremely extreme as shown in Table 3, the n-type a-SiC film 25 is formed directly on the transparent electrode film 23. In this case, the transparent electrode film 23 is damaged, and further, the constituent elements of the transparent electrode film 23 are mixed as impurities into the n-type a-SiC film 25 to deteriorate the characteristics of the film. In order to prevent this, in this embodiment, an n-type a-Si film 24 is formed on the transparent electrode film 23 before the formation of the n-type a-SiC film 25.

【0043】図10は、斯る光起電力装置における変換
効率のi型a−Si膜26形成温度依存性を示している。
なお、この光起電力装置のn型a−SiC膜25は、水素
量8%、C原子と結合しているSi原子の比率が20%の
ものである。また、同図には、n型a−SiC膜25に代
えて、通常の方法により形成したn型a−Si膜24と同
様のn型a−Si膜を用いた従来の光起電力装置の依存
性も併せて、破線で示している。
FIG. 10 shows the dependence of the conversion efficiency of the photovoltaic device on the temperature at which the i-type a-Si film 26 is formed.
The n-type a-SiC film 25 of this photovoltaic device has a hydrogen content of 8% and a ratio of Si atoms bonded to C atoms of 20%. FIG. 1 also shows a conventional photovoltaic device using an n-type a-Si film similar to an n-type a-Si film 24 formed by an ordinary method instead of the n-type a-SiC film 25. The dependency is also indicated by a broken line.

【0044】同図から見て、従来の光起電力装置は、i
型層の形成温度が高くなるほど、変換効率が低下するの
に対し、本発明の光起電力装置は、その光電変換効率が
i型a−Si膜26の形成温度にほとんど影響されないこ
とが分かる。
As can be seen from the figure, the conventional photovoltaic device has i
It can be seen that while the conversion efficiency decreases as the formation temperature of the mold layer increases, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device of the present invention is hardly affected by the formation temperature of the i-type a-Si film 26.

【0045】ところで、図9に示す光起電力装置の光電
変換効率は、n型a−SiC25中のC原子と結合するS
i原子の比率の影響を受ける。図11は、n型a−Si
C膜25中のC原子と結合するSi原子の比率と光電変換
効率との関係を示している。
By the way, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device shown in FIG. 9 is determined by the number of S atoms bonded to C atoms in n-type a-SiC 25.
It is affected by the ratio of i atoms. FIG. 11 shows n-type a-Si
The relationship between the ratio of Si atoms bonded to C atoms in the C film 25 and the photoelectric conversion efficiency is shown.

【0046】同図から分かるように、C原子と結合する
Si原子の比率が20〜50%の場合、非常に優れた光電変
換効率を得られる。
As can be seen from the figure, when the ratio of Si atoms bonded to C atoms is 20 to 50%, very excellent photoelectric conversion efficiency can be obtained.

【0047】更に、図12は、n型a−SiC膜25中の
水素量と光電変換効率との関係を示している。
FIG. 12 shows the relationship between the amount of hydrogen in the n-type a-SiC film 25 and the photoelectric conversion efficiency.

【0048】この図によれば、光起電力装置の光電変換
効率は、n型a−SiC膜25中の水素量に影響を受ける
ことが分かり、光電変換効率を向上させるには、水素量
を10%以下とするのが好ましい。
According to this figure, it is understood that the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device is affected by the amount of hydrogen in the n-type a-SiC film 25. To improve the photoelectric conversion efficiency, the amount of hydrogen must be reduced. It is preferable that the content be 10% or less.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明製造方法によれば、光吸収が少な
く且つ耐熱性に優れたa−SiC膜を形成できる。
According to the manufacturing method of the present invention, an a-SiC film having low light absorption and excellent heat resistance can be formed.

【0050】また、本発明方法によれば、上記非晶質シ
リコンカーバイト膜をp型層とする場合、p型不純物が
非晶質シリコンカーバイド膜形成後にドープされるの
で、膜の導電率を向上させることができる。
According to the method of the present invention, when the amorphous silicon carbide film is a p-type layer, p-type impurities are doped after the formation of the amorphous silicon carbide film. Can be improved.

【0051】更に、本発明の光起電力装置は、上述した
p型の非晶質シリコンカーバイド膜を光入射側に備えた
構成であるので、光の収集効率が向上し、優れた特性を
備える。
Further, since the photovoltaic device of the present invention has the above-described structure in which the p-type amorphous silicon carbide film is provided on the light incident side, the light collection efficiency is improved and the device has excellent characteristics. .

【0052】更には、本発明の光起電力装置は、i型層
の形成に先だって形成されるn型層を耐熱性に優れた本
発明の非晶質シリコンカーバイド膜から構成したので、
優れた特性を備える。
Further, in the photovoltaic device of the present invention, the n-type layer formed prior to the formation of the i-type layer is made of the amorphous silicon carbide film of the present invention having excellent heat resistance.
Has excellent properties.

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

【図1】本発明方法によりa−SiC膜を形成するため
のRFグロー放電装置を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an RF glow discharge device for forming an a-SiC film by the method of the present invention.

【図2】本発明方法及び従来方法により形成したa−S
iC膜の光吸収特性を示す特性図である。
FIG. 2 shows aS formed by the method of the present invention and the conventional method.
It is a characteristic view showing the light absorption characteristic of iC film.

【図3】本発明方法及び従来方法により形成したa−S
iC膜のXPSスペクトル特性を示す特性図である。
FIG. 3 shows a-S formed by the method of the present invention and the conventional method.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing XPS spectrum characteristics of an iC film.

【図4】本発明方法により形成したa−SiC膜の赤外
線吸収特性を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing infrared absorption characteristics of an a-SiC film formed by the method of the present invention.

【図5】(A)は、本発明方法によりa−SiC膜中に
Bをドープした場合のプラズマ処理時間とa−SiC膜
の暗導電率との関係を示す特性図であり、(B)は、a
−SiC膜の形成時に、B26ガスを用いてa−SiC
膜中にBをドープした場合のB26ガスのSiH4ガス
に対する比率と暗導電率との関係を示す特性図である。
FIG. 5A is a characteristic diagram showing a relationship between a plasma treatment time and a dark conductivity of an a-SiC film when B is doped into an a-SiC film according to the method of the present invention; Is a
A-SiC using a B 2 H 6 gas during the formation of the SiC film
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a ratio of B 2 H 6 gas to SiH 4 gas and dark conductivity when B is doped in a film.

【図6】本発明の光起電力装置の一実施例を示す模式的
断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing one embodiment of the photovoltaic device of the present invention.

【図7】本発明の光起電力装置の他の実施例を示す模式
的断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing another embodiment of the photovoltaic device of the present invention.

【図8】本発明及び従来例の光起電力装置の光収集効率
を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing light collection efficiency of the photovoltaic device of the present invention and the conventional example.

【図9】本発明の光起電力装置の更に他の実施例を示す
断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing still another embodiment of the photovoltaic device of the present invention.

【図10】本発明の光起電力装置における変換効率のi
型a−Si膜形成温度依存性を示す特性図である。
FIG. 10 shows conversion efficiency i in the photovoltaic device of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the temperature dependence of forming a type a-Si film.

【図11】本発明の光起電力装置のn型a−SiC膜中
のC原子と結合するSi原子の比率と光電変換効率との
関係を示す特性図である。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the relationship between the ratio of Si atoms bonded to C atoms in the n-type a-SiC film of the photovoltaic device and the photoelectric conversion efficiency.

【図12】本発明の光起電力装置のn型a−SiC膜中
の水素量と光電変換効率との関係を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of hydrogen in the n-type a-SiC film of the photovoltaic device of the present invention and the photoelectric conversion efficiency.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−81276(JP,A) 特開 昭58−56415(JP,A) 特開 昭61−183974(JP,A) 特開 平1−253282(JP,A) 特開 平2−119126(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 - 31/078 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-64-81276 (JP, A) JP-A-58-56415 (JP, A) JP-A-61-183974 (JP, A) 253282 (JP, A) JP-A-2-119126 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 31/04-31/078

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 放電電極間に印可された高周波電力によ
り発生されたプラズマ放電を磁界により特定の領域に閉
じ込めた反応室内において、上記プラズマ放電領域から
離れた位置に膜形成用基板を配置する工程と、上記反応
室内にシリコン化合物ガス及びこのガス量より多い炭素
化合物ガスを導入し、上記プラズマ放電によって分解す
る工程と、分解されたガスにより上記基板上に非晶質シ
リコンカーバイド膜を形成する工程と、を備え、該非晶
質シリコンカーバイド膜の形成時に、該非晶質シリコン
カーバイド膜中の炭素原子1個に対して、平均2個以上
のシリコン原子が結合するように磁場強度を調整するこ
とを特徴とする非晶質シリコンカーバイド膜の形成方
法。
1. A step of disposing a film-forming substrate at a position distant from the plasma discharge region in a reaction chamber in which a plasma discharge generated by high-frequency power applied between discharge electrodes is confined in a specific region by a magnetic field. Introducing a silicon compound gas and a carbon compound gas larger than the gas amount into the reaction chamber, and decomposing by a plasma discharge, and forming an amorphous silicon carbide film on the substrate by the decomposed gas. And adjusting the magnetic field intensity such that an average of two or more silicon atoms are bonded to one carbon atom in the amorphous silicon carbide film during the formation of the amorphous silicon carbide film. A method for forming an amorphous silicon carbide film.
【請求項2】 上記基板上に上記非晶質シリコンカーバ
イド膜を形成した後、この非晶質シリコンカーバイド膜
中にp型不純物を添加することを特徴とする請求項1記
載の非晶質シリコンカーバイド膜の形成方法。
2. The amorphous silicon carbide film according to claim 1, wherein after the amorphous silicon carbide film is formed on the substrate, a p-type impurity is added to the amorphous silicon carbide film. A method for forming a carbide film.
【請求項3】 受光面電極上に、炭素原子1個に対し
て、平均2個以上のシリコン原子が結合した非晶質シリ
コンカーバイド膜をp型層として備えることを特徴とす
る光起電力装置。
3. A photovoltaic device comprising, as a p-type layer, an amorphous silicon carbide film having an average of two or more silicon atoms bonded to one carbon atom on a light receiving surface electrode. .
【請求項4】 上記p型層は、炭素原子1個に対して、
平均2個以上のシリコン原子が結合した非晶質シリコン
カーバイド膜形成後にp型不純物が添加されてなること
を特徴とする請求項3記載の光起電力装置。
4. The p-type layer according to claim 1, wherein the
4. The photovoltaic device according to claim 3, wherein a p-type impurity is added after forming an amorphous silicon carbide film in which two or more silicon atoms are bonded on average.
【請求項5】 上記受光面電極上と上記p型層との間
に、均等濃度でp型不純物が添加された非晶質シリコン
カーバイド膜を備えたことを特徴とする請求項3又は4
記載の光起電力装置。
5. An amorphous silicon carbide film to which a p-type impurity is added at a uniform concentration is provided between the light-receiving surface electrode and the p-type layer.
A photovoltaic device as described.
【請求項6】 基板の導電性表面に、少なくともn型層
及びi型層をこの順に形成してなる光起電力装置におい
て、上記n型層は、炭素原子1個に対して、平均2個以
上のシリコン原子が結合した非晶質シリコンカーバイド
膜からなることを特徴とする光起電力装置。
6. A photovoltaic device having at least an n-type layer and an i-type layer formed in this order on a conductive surface of a substrate, wherein the n-type layer has an average of two per one carbon atom. A photovoltaic device comprising an amorphous silicon carbide film in which the above silicon atoms are bonded.
【請求項7】 上記非晶質シリコンカーバイド膜は、膜
中のシリコン原子の20〜50%が炭素原子と結合して
いることを特徴とする請求項6記載の光起電力装置。
7. The photovoltaic device according to claim 6, wherein in the amorphous silicon carbide film, 20 to 50% of silicon atoms in the film are bonded to carbon atoms.
【請求項8】 上記非晶質シリコンカーバイド膜は、膜
中の水素量が10%以下であることを特徴とする請求項6
記載の光起電力装置。
8. The amorphous silicon carbide film according to claim 6, wherein the amount of hydrogen in the film is 10% or less.
A photovoltaic device as described.
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