JP3272681B2 - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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Description
に関し、特に微結晶p層の製膜に改良を施したpin構
造を有する太陽電池の製造方法に関する。
説明図である。
容器1内には、ヒータを兼ねる陽極2,陰極(放電用電
極)3が互いに平行に配置されている。前記陽極2上に
は、基板4が載置されている。前記陰極3には、インピ
ーダンス整合器5を介して高周波電源6が電気的に接続
されている。前記反応容器1には、原料ガス(SiH 4
/H2 )を導入する反応ガス導入管7,図示しない真空
ポンプに接続されたガス排気管8が夫々設けられてい
る。なお、図中の付番9は、陽極2,陰極3間に形成さ
れるプラズマを示す。
記した装置を用いて例えば次のように製造される。ま
ず、透明な絶縁性基板の上に透明電極を形成した後、S
iH4を主ガス,H2 を希釈ガス,B2 H6 をドーピン
グガスとしてp型の微結晶シリコン層(微結晶p層)を
形成する。次に、微結晶p層上に主に開放電圧の向上を
はかるための中間層を形成した後、SiH4 を主ガス,
H2 を希釈ガスとして微結晶i層を形成する。つづい
て、SiH4 を主ガス,H2 を希釈ガス,PH3 をドー
ピングガスとして微結晶n層を形成した後、金属製の裏
面電極を形成して太陽電池を作製する。
術によれば、製膜条件にもよるが、膜の導電率は1×1
0-3〜1×10-2S/cm程度と低かった。しかるに、
太陽電池用の微結晶p層としては、高効率をえるため1
〜10S/cm程度の導電率が必要である。ところで、
導電率を増大させるためにはB2 H6 流量比を増加させ
ることが考えられるが、この場合、結晶成長が阻害さ
れ、微結晶p層や透明電極の膜質が低下するという問題
が生じる。
もので、微結晶p層や透明電極の膜質を低下させること
なく、従来と比べ導電率を向上しえる太陽電池の製造方
法を提供することを目的とする。
基板上に透明電極、微結晶p層、表面改質層、微結晶i
層、微結晶n層及び裏面電極を順次形成してなる太陽電
池の製造方法であり、原料ガスとしてSiH4,H2を
用い、p型ドーピングガスとしてB2H6を用いるとと
もに、微結晶p層を製膜した後、微結晶p層をH2で希
釈したB2H6プラズマに晒して微結晶p層表面に表面
改質層を形成し、かつ60MHz以上の高周波電源を用
いてプラズマ処理することを特徴とする太陽電池の製造
方法である。
する流量比B2 H6 /SiH4 は、0.3%以下である
ことが好ましい。この理由は、上記流量比が0.3%を
越えると膜の質が低下するためである。
したB2 H6 プラズマに晒す時間は、30秒〜300秒
であることが好ましい。この理由は、この時間範囲であ
ると図3〜図5から明らかのように大きい製膜速度,高
い導電率、大きなラマンピーク比を同時に満足するから
である。ここで、図3〜図5はB2 H6 プラズマ処理時
間依存性を示すもので、具体的には図3はB2 H6 プラ
ズマ処理時間と製膜速度との関係を示す特性図、図4は
B2 H6 プラズマ処理時間と導電率との関係を示す特性
図、図5はB2 H6 プラズマ処理時間とラマンピーク比
との関係を示す特性図を示す。
周波電力は、微結晶p層を製膜する際に投入した高周波
電力以下であることが好ましい。この理由は、微結晶p
層及び下地層である透明電極の還元を防ぐためである。
図6〜図8は夫々B2 H6 プラズマ処理電力依存性を示
すもので、具体的には図6はB2 H6 プラズマ処理電力
と製膜速度との関係を示す特性図、図7はB2 H6 プラ
ズマ処理電力と導電率との関係を示す特性図、図8はB
2 H6 プラズマ処理電力とラマンピーク比との関係を示
す特性図を示す。
理量ではなく、これについての考察は次の通りである。
結晶性の度合いはラマン散乱分光法によって測定した。
微結晶シリコン内のアモルファス成分に起因する480
cm-1付近を頂点とするピークの面積(Ia )と結晶成
分に起因する520cm-1付近を頂点とするピークの面
積(Ic )の比にて結晶性を判断することが可能であ
る。本発明中では、結晶性の度合いを示すパラメータと
してIc /Ia (以下、ラマンピーク比と呼ぶ)を用い
た。ラマンピーク比が大きい程、結晶成長が阻害されて
いない事を示す。
型微結晶Siをp層とするpin型微結晶Si太陽電池
の製造方法について工程順に図2を参照して説明する。
但し、本実施例では、図1に示すプラズマCVD装置を
用いて製膜を行なった。
過を許容する青板ガラス等の基板)11上に、酸化スズ
(SnO2 )層12a,酸化亜鉛(ZnO)層12bからな
る透明電極12を形成した。ここで、ZnO層12bは、微
結晶p層の製膜時にSnO2 層12aが還元されるのを防
ぐために形成した。つづいて、上部に透明電極12が形成
された基板11を中性洗剤及び有機溶剤で洗浄した後、乾
燥した。
セットした後、真空ポンプにより反応容器1を5.0×
10-7Torrまで真空排気した。つづいて、前記陽極
2に通電し、基板11を例えば170℃に加熱し、温度を
十分安定させた。なお、前記基板の温度は170℃に限
定する必要はなく、100〜300℃の範囲であれば、
本実施例と同様の機能が生じる。
7を介して微結晶p層の反応ガスとしてシラン(SiH
4 ),水素(H2 )及びジボラン(B2 H6 )を導入し
た。ここで、ガスの流量は、SiH4 :3〜5scc
m、H2 :300〜500sccm、B2 H6 :1〜5
sccmとした。結晶性の優れた微結晶p層を得るため
には、B2 H6 の流量は5sccm以下とする必要があ
る。
ない圧力制御装置により、反応容器1内の圧力を500
mTorrに制御した。ここで、反応容器1内の圧力は
500mTorrに限定する必要はなく、200〜15
00mTorrの範囲であれば本実施例と同様の機能が
生じる。反応容器1内の温度及び圧力を十分安定させた
後、高周波電源6からインピーダンス整合器5を介し
て、陰極3に周波数100MHz,50Wの高周波電力
を供給することによりプラズマを発生させ、微結晶p層
13の製膜を行った。
0MHzに限定する必要はなく、60MHz以上であれ
ば本実施例と同様の機能が生じる。但し、周波数が60
MHz未満の場合、微結晶化する製膜条件が極めて狭く
なるという不具合が生じるため、周波数は60MHz以
上が望ましい。つづいて、この状態で膜厚が25nmと
なるように所定時間製膜した。
容器1内を真空ポンプにより一旦真空排気した後、反応
容器1内に水素H2 で1%希釈したB2 H6 を導入し
た。流量は50sccmとした。また、反応容器1内の
圧力は500mTorrに制御した。但し、反応容器内
の圧力は500mTorrに限定する必要はなく、20
0〜1500mTorrの範囲であれば、本実施例と同
様の機能が生じる。基板温度は、微結晶p層13製膜時に
引き続き170℃に制御した。
せた後、高周波電源6からインピーダンス整合器5を介
して、陰極3に周波数100MHz,30Wの高周波電
力を供給してプラズマ9を発生させ、微結晶p層13の表
面をB2 H6 プラズマで75秒間処理し、表面改質層14
を製膜した。本実施例によりB2 H6 プラズマ処理を施
した微結晶p層13は下記表1に示すように同様の条件で
製膜し、B2 H6 プラズマ処理を施さない従来技術によ
る微結晶p層と比較して、膜厚が約2.5nm増加する
とともに導電率が約2桁上昇した。
の高周波電力は、微結晶p層13の膜質及び下地層である
透明電極の還元を防ぐため、微結晶p層13を製膜した際
の高周波電力以下とすることが望ましい。また、微結晶
p層をB2 H6プラズマで処理する時間は、75秒に限
定する必要はなく、30秒以上であれば本実施例と同様
の機能が生じる。
マで処理した後、原料ガスの供給を停止し、反応容器1
内を真空排気した。つづいて、微結晶i層15の原料ガス
として、SiH4 及びH2 を導入し、微結晶p層と同様
の要領により膜厚1500nmの微結晶i層15を製膜し
た。この後、原料ガスの供給を停止し、反応容器1内を
真空排気した後、微結晶n層16の原料ガスとして、Si
H4 ,H2 及びフォスフィン(PH3 )を導入し、微結
晶p層13と同様の要領により、膜厚40nmの微結晶n
層16を製膜した。最後に、アルミニウム(Al)を真空
蒸着して裏面電極17を形成し、微結晶Si太陽電池を作
製した。
た後、微結晶p層13をH2 で希釈したB2 H6 プラズマ
に晒して表面改質層14を形成するため、従来の太陽電池
と比べ、電気的特性が向上し、もって短絡電流及び形状
因子が改善され、発電効率が向上する。
n層の製膜条件は上記実施例と同一として作製した微結
晶Si太陽電池に模擬太陽光(スペクトル:AM1.
5、照射強度:100mW/cm2 、照射温度:室温)
し、発電特性を評価した結果は、下記表2に示す通りで
あった。表2より、従来技術による微結晶Si太陽電池
と比較して、本実施例の微結晶Si太陽電池では微結晶
p層をB2 H6 プラズマで処理することにより、電気的
特性が向上するため、短絡電流及び形状因子が改善さ
れ、発電効率が向上することが明らかである。
結晶p層や透明電極の膜質を低下させることなく、従来
と比べ導電率を向上しえ、発電効率のよい太陽電池の製
造方法を提供できる。
示す特性図。
す特性図。
(Ic /Ia )との関係を示す特性図。
示す特性図。
す特性図。
(Ic /Ia )との関係を示す特性図。
Claims (4)
- 【請求項1】 透明な絶縁性基板上に透明電極、微結晶
p層、表面改質層、微結晶i層、微結晶n層及び裏面電
極を順次形成してなる太陽電池の製造方法であり、 原料ガスとしてSiH4,H2を用い、p型ドーピング
ガスとしてB2H6を用いるとともに、微結晶p層を製
膜した後、微結晶p層をH2で希釈したB2H6プラズ
マに晒して微結晶p層表面に表面改質層を形成し、かつ
60MHz以上の高周波電源を用いてプラズマ処理する
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。 - 【請求項2】 B2H6のSiH4に対する流量比B2
H6/SiH4は、0.3%以下であることを特徴とす
る請求項1記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項3】 微結晶p層をH2で希釈したB2H6プ
ラズマに晒す時間は、30秒〜300秒であることを特
徴とする請求項1記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項4】 B 2 H 6 含有水素プラズマを発生させる
高周波電力は、微結晶p層を製膜する際に投入した高周
波電力以下であることを特徴とする請求項1記載の太陽
電池の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP27116498A JP3272681B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27116498A JP3272681B2 (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 太陽電池の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000101110A JP2000101110A (ja) | 2000-04-07 |
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---|---|---|---|---|
KR100606410B1 (ko) | 2003-12-11 | 2006-07-28 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 박막트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법 |
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-
1998
- 1998-09-25 JP JP27116498A patent/JP3272681B2/ja not_active Expired - Fee Related
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