JP3281760B2 - Method for manufacturing photovoltaic device - Google Patents

Method for manufacturing photovoltaic device

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JP3281760B2
JP3281760B2 JP10259695A JP10259695A JP3281760B2 JP 3281760 B2 JP3281760 B2 JP 3281760B2 JP 10259695 A JP10259695 A JP 10259695A JP 10259695 A JP10259695 A JP 10259695A JP 3281760 B2 JP3281760 B2 JP 3281760B2
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film
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amorphous silicon
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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、半導体層を積層してな
る光起電力装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a photovoltaic device comprising a stack of semiconductor layers.

【0002】[0002]

【従来の技術】光起電力装置において、照射光を効率良
く利用できるように光路長を長くして吸収量を多くすべ
く、光入射側表面を凹凸化させることにより光閉じ込め
効果を利用することが行われている。図6は、このよう
な従来の光起電力装置の構造図である。図6において、
51は表面に凹凸を有するn型の多結晶シリコン膜であ
り、多結晶シリコン膜51上に、i型の非晶質シリコン層
52及びp型の非晶質シリコン層53がこの順に積層されて
いる。非晶質シリコン層53上には、光入射側の表面電極
54及び集電極55が形成され、多結晶シリコン膜51の平坦
な方の表面には裏面電極56が形成されている。
2. Description of the Related Art In a photovoltaic device, the light confinement effect is utilized by making the light incident side surface uneven so as to increase the optical path length and increase the absorption amount so that the irradiation light can be used efficiently. Has been done. FIG. 6 is a structural diagram of such a conventional photovoltaic device. In FIG.
Reference numeral 51 denotes an n-type polycrystalline silicon film having an uneven surface, and an i-type amorphous silicon layer is formed on the polycrystalline silicon film 51.
52 and a p-type amorphous silicon layer 53 are stacked in this order. On the amorphous silicon layer 53, a surface electrode on the light incident side
On the flat surface of the polycrystalline silicon film 51, a back electrode 56 is formed.

【0003】確かに、このように光入射側に凹凸形状を
採用することにより取り出される電流は増加するが、こ
の多結晶シリコン膜51の凹部または凸部には薄膜の半導
体層が形成されにくく、多結晶シリコン膜51のような凹
凸化させた半導体の表面に薄膜の半導体層を均一に積層
することは難しい。従って、形成すべき半導体薄膜が部
分的に欠損(図6のA部分)または薄くなることが避け
られず、この結果、却って光起電力特性が劣化するとい
う問題があった。
Indeed, although the current taken out increases by adopting the concavo-convex shape on the light incident side, a thin semiconductor layer is hardly formed in the concave or convex portion of the polycrystalline silicon film 51. It is difficult to uniformly stack a thin semiconductor layer on the surface of a semiconductor that has been made uneven, such as the polycrystalline silicon film 51. Therefore, it is inevitable that the semiconductor thin film to be formed is partially deficient (portion A in FIG. 6) or thin, and as a result, there is a problem that the photovoltaic characteristics are rather deteriorated.

【0004】このような問題を解決する手段として、ガ
ラス上の凹凸透明電極上に予め絶縁層を形成し、この上
に導電型が異なる複数の非晶質薄膜半導体層(例えばp
in非晶質シリコン積層体)を形成した非晶質光起電力
装置が考案されている(特公平5−74951 号公報)。こ
の光起電力装置では、透明電極上に絶縁層を形成するこ
とにより、透明電極の凹凸面の凹凸状態を緩和して、該
透明電極上に非晶質半導体層が均一に積層されやすくす
ると共に、この絶縁層上に積層された非晶質薄膜半導体
層を凸部が突き抜けることを防止し、その凹凸形状によ
る光起電力特性の向上を確保できるようにしている。
As a means for solving such a problem, an insulating layer is formed in advance on an uneven transparent electrode on glass, and a plurality of amorphous thin film semiconductor layers (for example, p-type semiconductor layers) having different conductivity types are formed thereon.
An amorphous photovoltaic device in which an in-amorphous silicon laminate is formed has been devised (Japanese Patent Publication No. 5-74951). In this photovoltaic device, by forming an insulating layer on the transparent electrode, the uneven state of the uneven surface of the transparent electrode is alleviated, and the amorphous semiconductor layer is easily laminated uniformly on the transparent electrode. In addition, the protrusion is prevented from penetrating through the amorphous thin film semiconductor layer laminated on the insulating layer, and the improvement of the photovoltaic characteristics due to the uneven shape can be ensured.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
5−74951 号公報に開示された光起電力装置では、絶縁
層,非晶質薄膜半導体層の順に形成するので、先に形成
された絶縁層が、非晶質薄膜半導体層の形成時に熱及び
プラズマにさらされるために、絶縁層の構成元素が非晶
質薄膜半導体層中に拡散し、その膜特性が劣化して光起
電力特性が低下するという問題点が残されていた。
However, in the photovoltaic device disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-74951, an insulating layer and an amorphous thin-film semiconductor layer are formed in this order. However, since the amorphous thin-film semiconductor layer is exposed to heat and plasma during formation, the constituent elements of the insulating layer diffuse into the amorphous thin-film semiconductor layer, and the film characteristics are deteriorated and the photovoltaic characteristics are reduced. The problem remains.

【0006】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、薄膜半導体層を形成した後に絶縁層を形成する
ことにより、薄膜半導体層の部分的欠損に起因する光起
電力特性の劣化を防止すると共に、絶縁層の構成元素の
拡散に伴う光起電力特性の低下を防止できる光起電力装
置の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and by forming an insulating layer after forming a thin film semiconductor layer, deterioration of photovoltaic characteristics caused by partial defect of the thin film semiconductor layer is prevented. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a photovoltaic device, which can prevent the deterioration of the photovoltaic characteristics caused by the diffusion of the constituent elements of the insulating layer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願に係る第1発明の光
起電力装置の製造方法は、表面に凹凸が存在するn型の
半導体上に、i型及びp型の半導体薄膜をこの順に積層
してなり、前記半導体及び半導体薄膜への光照射により
起電力を生じる光起電力装置を製造する方法において、
前記p型の半導体薄膜の上に絶縁層を5〜50Åの範囲
積層形成する工程と、該絶縁層上に表面電極を形成す
る工程とを有することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a photovoltaic device, comprising the steps of: forming an i-type and a p-type semiconductor thin film on an n-type semiconductor having an uneven surface; Are stacked in this order, a method for manufacturing a photovoltaic device that generates an electromotive force by irradiating the semiconductor and the semiconductor thin film with light,
Forming an insulating layer on the p-type semiconductor thin film in a range of 5 to 50 °;
And forming a surface electrode on the insulating layer.
And a step of

【0008】本願に係る第2発明の光起電力装置の製造
方法は、表面に凹凸が存在するn型の半導体上に、i型
及びp型の半導体薄膜をこの順に積層してなり、前記半
導体及び半導体薄膜への光照射により起電力を生じる光
起電力装置を製造する方法において、前記p型の半導体
薄膜の上部を絶縁化して5〜50Åの範囲で絶縁層を形
成する工程と、該絶縁層上に表面電極を形成する工程と
を有することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic device manufacturing method, comprising the steps of: forming an i-type semiconductor on an n-type semiconductor having an uneven surface
And a p-type semiconductor thin film laminated in this order, a method of manufacturing a photovoltaic device that generates an electromotive force by irradiating the semiconductor and the semiconductor thin film with light, wherein the upper part of the p-type semiconductor thin film is insulated. A step of forming an insulating layer in a range of 5 to 50 ° and a step of forming a surface electrode on the insulating layer .

【0009】[0009]

【作用】第1発明では、表面に凹凸が存在するn型の
導体上にi型及びp型の半導体薄膜、絶縁層、表面電極
をこの順に積層形成する。また、第2発明では、表面に
凹凸が存在するn型の半導体上にi型及びp型の半導体
薄膜をこの順に積層形成し、その半導体薄膜の上部を酸
化処理または窒化処理により絶縁層に変え、その後、該
絶縁層上に表面電極を形成する。このようにすると、半
導体薄膜の形成時にその内部に絶縁層の構成元素が拡散
するという従来の問題点を解決し、光起電力特性の低下
を防ぐ。また、もし半導体薄膜の欠損が生じても、絶縁
層は凹凸化された光入射側の表面に形成されているの
で、その欠損部分において、半導体層/絶縁層/電極構
造のMIS型太陽電池を形成し、半導体薄膜の欠損に伴
う光起電力特性の低下を補償する。
In the first invention, i-type and p-type semiconductor thin films, an insulating layer , and a surface electrode are formed in this order on an n-type semiconductor having irregularities on the surface . Further, in the second invention, i-type and p-type semiconductor thin films are formed in this order on an n-type semiconductor having irregularities on the surface, and the upper portion of the semiconductor thin film is changed to an insulating layer by oxidation or nitridation. And then
A surface electrode is formed on the insulating layer. This solves the conventional problem that the constituent elements of the insulating layer are diffused into the inside of the semiconductor thin film when the semiconductor thin film is formed, and prevents a decrease in photovoltaic characteristics. Further, even if the semiconductor thin film is deficient, the MIS solar cell having the semiconductor layer / insulating layer / electrode structure is formed at the deficient portion because the insulating layer is formed on the roughened light incident side surface. It is formed to compensate for a decrease in photovoltaic characteristics due to a defect in the semiconductor thin film.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing the embodiments.

【0011】多結晶シリコン上に非晶質シリコンを形成
したヘテロ接合光起電力装置において、poly-Si(n型)
/a-Si(i型)/a-Si(p型)構造のHIT(Heteroju
nction with Intrinsic Thin-layer)型の光起電力装置
について、本発明の実施例を説明する。
In a heterojunction photovoltaic device in which amorphous silicon is formed on polycrystalline silicon, poly-Si (n-type)
HIT (Heteroju) with / a-Si (i-type) / a-Si (p-type) structure
An embodiment of the present invention will be described for a photovoltaic device of the nction with intrinsic thin-layer type.

【0012】図1は、本発明の製造方法にて製造したこ
のようなHIT型の光起電力装置の構造図である。図1
において、1は表面に凹凸を有するn型の多結晶シリコ
ン膜(膜厚: 300μm)であり、多結晶シリコン膜1上
に、i型の非晶質シリコン層2(膜厚:10〜200 Å)及
びp型の非晶質シリコン層3(膜厚:50〜200 Å)がこ
の順に積層されている。非晶質シリコン層3上には、S
iO2 膜からなる絶縁層7(膜厚:5〜50Å)が形成さ
れている。また、絶縁層7上には、ITO膜からなる表
面電極4(膜厚:500 〜1500Å)及びTi/Ag膜から
なる集電極5(幅5μm以下×厚さ5μm)が形成さ
れ、多結晶シリコン膜1の平坦な方の表面にはAl膜か
らなる裏面電極6(厚さ2μm以下)が形成されてい
る。なお、積層すべき非晶質シリコン層2,3が成膜さ
れずに欠損している部分(B部分)が存在している。
FIG. 1 is a structural diagram of such a HIT type photovoltaic device manufactured by the manufacturing method of the present invention. FIG.
In the figure, reference numeral 1 denotes an n-type polycrystalline silicon film (thickness: 300 μm) having an uneven surface, and an i-type amorphous silicon layer 2 (thickness: 10 to 200 °) on the polycrystalline silicon film 1. ) And a p-type amorphous silicon layer 3 (film thickness: 50 to 200 °) are stacked in this order. On the amorphous silicon layer 3, S
An insulating layer 7 (film thickness: 5 to 50 °) made of an iO 2 film is formed. On the insulating layer 7, a surface electrode 4 (thickness: 500-1500 °) made of an ITO film and a collector electrode 5 (width 5 μm or less × thickness 5 μm) made of a Ti / Ag film are formed. On the flat surface of the film 1, a back electrode 6 (2 μm or less in thickness) made of an Al film is formed. Note that there is a portion (B portion) where the amorphous silicon layers 2 and 3 to be laminated are not formed and are missing.

【0013】次に、このような構成の光起電力装置の製
造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the photovoltaic device having such a configuration will be described.

【0014】図2は、その製造方法の第1例の工程を示
す断面図である。まず、n型の多結晶シリコン膜1を洗
浄した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いた面方位性エ
ッチングにより、ピッチ及び高さが10μm程度の凹凸を
多結晶シリコン膜1の一方の表面に形成する(図2
(a))。次に、プラズマCVDにより、多結晶シリコ
ン膜1の凹凸表面上に、i型の非晶質シリコン層2及び
p型の非晶質シリコン層3を連続的に形成する(図2
(b))。この際、部分的に非晶質シリコン層2,3が
形成されず、欠損部分(C部分)が生じる。なお、この
ときのプラズマCVDによる形成条件は、以下の通りで
ある。 i型の非晶質シリコン層2 原料ガス:SiH4 ,成膜温度: 120℃,圧力: 0.2T
orr,パワー:30mW/cm2 p型の非晶質シリコン層3 原料ガス:B2 6 :SiH4 :H2 = 0.1:5:100
,成膜温度: 120℃,圧力: 0.2Torr,パワー:3
0mW/cm2
FIG. 2 is a sectional view showing the steps of a first example of the manufacturing method. First, after cleaning the n-type polycrystalline silicon film 1, irregularities having a pitch and a height of about 10 μm are formed on one surface of the polycrystalline silicon film 1 by plane orientation etching using an aqueous sodium hydroxide solution. (Figure 2
(A)). Next, an i-type amorphous silicon layer 2 and a p-type amorphous silicon layer 3 are continuously formed on the uneven surface of the polycrystalline silicon film 1 by plasma CVD (FIG. 2).
(B)). At this time, the amorphous silicon layers 2 and 3 are not formed partially, and a defective portion (C portion) is generated. The formation conditions by plasma CVD at this time are as follows. i-type amorphous silicon layer 2 Source gas: SiH 4 , deposition temperature: 120 ° C., pressure: 0.2T
orr, power: 30 mW / cm 2 p-type amorphous silicon layer 3 Source gas: B 2 H 6 : SiH 4 : H 2 = 0.1: 5: 100
, Film forming temperature: 120 ° C., pressure: 0.2 Torr, power: 3
0 mW / cm 2

【0015】次に、プラズマCVDにより、非晶質シリ
コン層3上にSiO2 膜からなる絶縁層7を形成する
(図2(c))。次いで、スパッタ法にて、ITO膜か
らなる表面電極4を絶縁層7上に形成する(図2
(d))。最後に、表面電極4上にTi/Ag膜からな
る集電極5を、多結晶シリコン膜1の他方の平坦な表面
にAl膜からなる裏面電極6を、何れも蒸着により形成
する(図2(e))。
Next, an insulating layer 7 made of a SiO 2 film is formed on the amorphous silicon layer 3 by plasma CVD (FIG. 2C). Next, a surface electrode 4 made of an ITO film is formed on the insulating layer 7 by a sputtering method (FIG. 2).
(D)). Finally, a collector electrode 5 made of a Ti / Ag film is formed on the surface electrode 4 and a back electrode 6 made of an Al film is formed on the other flat surface of the polycrystalline silicon film 1 by vapor deposition (FIG. 2 ( e)).

【0016】図3は、その製造方法の第2例の工程を示
す断面図である。まず、n型の多結晶シリコン膜1を洗
浄した後、第1例と同様の手法にて、その一方の表面に
ピッチ及び高さが10μm程度の凹凸を形成する(図3
(a))。次に、プラズマCVDにより、多結晶シリコ
ン膜1の凹凸表面上に、i型の非晶質シリコン層2及び
p型の非晶質シリコン層3を連続的に形成する(図3
(b))。なお、このときのプラズマCVDによる形成
条件は、第1例と同様である。この際、非晶質シリコン
層2,3の成膜が不十分であって他の領域よりもその膜
厚が薄くなる部分(D部分)が部分的に生じる。
FIG. 3 is a sectional view showing the steps of a second example of the manufacturing method. First, after the n-type polycrystalline silicon film 1 is washed, irregularities having a pitch and a height of about 10 μm are formed on one surface thereof in the same manner as in the first example (FIG. 3).
(A)). Next, an i-type amorphous silicon layer 2 and a p-type amorphous silicon layer 3 are continuously formed on the uneven surface of the polycrystalline silicon film 1 by plasma CVD (FIG. 3).
(B)). The formation conditions by plasma CVD at this time are the same as those in the first example. At this time, a portion (D portion) where the film thickness of the amorphous silicon layers 2 and 3 is insufficient and the film thickness is thinner than other regions partially occurs.

【0017】次に、硝酸中にこの中間体を浸漬させ、形
成した非晶質シリコン層3の表層側の一部を酸化させる
ことにより絶縁化して、SiO2 膜からなる絶縁層7を
形成する(図3(c))。また、非晶質シリコン層2,
3の成膜が不十分である部分では、両非晶質シリコン層
2,3が酸化されて絶縁層7(SiO2 膜)となる。こ
こで形成される絶縁層7の膜厚は、硝酸の濃度及び温度
, 浸漬時間により決定される。一例として、本実施例で
は、HNO3 :50g/H2 O:1リットル、50℃で1分
間浸すこととし、これにより厚さ20ÅのSiO2 膜を形
成した。なお、硝酸によるシリコンの酸化反応は以下の
通りである。 Si+4HNO3 →SiO2 +4NO2 +2H2
Next, the intermediate is immersed in nitric acid, and a part of the formed amorphous silicon layer 3 on the surface side is oxidized to be insulated to form an insulating layer 7 made of a SiO 2 film. (FIG. 3 (c)). In addition, the amorphous silicon layer 2,
In a portion where film formation of 3 is insufficient, both amorphous silicon layers 2 and 3 are oxidized to become an insulating layer 7 (SiO 2 film). The thickness of the insulating layer 7 formed here depends on the concentration of nitric acid and the temperature.
, Determined by the immersion time. As an example, in this embodiment, HNO 3 : 50 g / H 2 O: 1 liter, immersion at 50 ° C. for 1 minute, thereby forming a SiO 2 film having a thickness of 20 °. The oxidation reaction of silicon with nitric acid is as follows. Si + 4HNO 3 → SiO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

【0018】次いで、上述の第1例と同様に、スパッタ
法にて、ITO膜からなる表面電極4を絶縁層7上に形
成した後(図3(d))、表面電極4上にTi/Ag膜
からなる集電極5を、多結晶シリコン膜1の他方の平坦
な表面にAl膜からなる裏面電極6を、何れも蒸着によ
り形成する(図3(e))。
Next, as in the first example, a surface electrode 4 made of an ITO film is formed on the insulating layer 7 by a sputtering method (FIG. 3D). A collecting electrode 5 made of an Ag film and a back electrode 6 made of an Al film are formed on the other flat surface of the polycrystalline silicon film 1 by vapor deposition (FIG. 3E).

【0019】上述した実施例において、多結晶シリコン
に代えて単結晶シリコンを用いても良い。また、シリコ
ンの他にゲルマニウムでも良い。また、非晶質シリコン
の代わりにゲルマニウム,シリコンゲルマニウムまたは
シリコンカーボンでも良い。更に、非晶質の代わりに微
結晶を用いてもよい。テクスチャ化は上述したエッチン
グによる場合の他に、切削治具による機械的な加工処理
を行っても良い。
In the above embodiment, single-crystal silicon may be used instead of polycrystalline silicon. Further, germanium may be used instead of silicon. Further, germanium, silicon germanium or silicon carbon may be used instead of amorphous silicon. Further, microcrystals may be used instead of amorphous. The texturing may be performed by mechanical processing using a cutting jig in addition to the above-described etching.

【0020】絶縁層7としては、上述したSiO2 のよ
うな酸化物の他に、SiNのような窒化物またはSiC
のような炭化物も有効である。また、絶縁層7の形成方
法としては、上述した例の他に、プラズマによる非晶質
シリコンの酸化,窒化という処理法も考えられる。
As the insulating layer 7, in addition to the above-mentioned oxide such as SiO 2 , a nitride such as SiN or SiC
Is also effective. Further, as a method of forming the insulating layer 7, in addition to the above-described example, a processing method of oxidizing and nitriding amorphous silicon by plasma may be considered.

【0021】表面電極4には、上述のITOの他に、Z
nO,SnO2 なども使用可能であり、形成方法は、ス
パッタ法以外にCVD法もある。また、集電極5の形成
方法として、上述の蒸着以外にスパッタ法も可能であ
る。
The surface electrode 4 has, in addition to the above-mentioned ITO, Z
nO, SnO 2 and the like can also be used, and as a forming method, there is a CVD method other than the sputtering method. In addition, as a method for forming the collecting electrode 5, a sputtering method is also possible in addition to the above-described evaporation.

【0022】次に、図1に示す構成の本発明の光起電力
装置(以下、本発明例という)と、前述した図6に示す
構成の従来の光起電力装置(以下、従来例という)との
光起電力特性を下記表1に示す。なお、従来例は絶縁層
7(SiO2 膜)が存在しない点だけが異なっており、
他の部分の構成は本発明例と全く同一である。
Next, the photovoltaic device of the present invention having the configuration shown in FIG. 1 (hereinafter, referred to as the present invention) and the conventional photovoltaic device having the configuration shown in FIG. 6 described above (hereinafter, referred to as the conventional example). Table 1 below shows the photovoltaic characteristics of the above. The conventional example is different only in that the insulating layer 7 (SiO 2 film) does not exist.
The configuration of the other parts is exactly the same as that of the present invention.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】また、本発明例の効果及び絶縁層7(Si
2 膜)の最適膜厚を検証するために、本発明例におけ
る絶縁層7(SiO2 膜)の膜厚と光起電力特性との関
係を図4に示す。
The effect of the present invention and the effect of the insulating layer 7 (Si
FIG. 4 shows the relationship between the thickness of the insulating layer 7 (SiO 2 film) and the photovoltaic characteristics in the example of the present invention in order to verify the optimum thickness of the O 2 film.

【0025】表1,図4の結果から分かるように、絶縁
層7を挿入することにより、光起電力特性の開放電圧V
OC及び短絡電流ISCが向上している。多結晶シリコン上
に形成される非晶質シリコンが下地の凹凸のために部分
的に成膜されていないところが存在すると、従来例で
は、その欠損部分の影響により光起電力特性の低下を招
いていた。本発明例の構造では、その欠損部分(図1の
B部分)に絶縁層7を挟んだMIS型光起電力装置が形
成され、光起電力特性の低下を補償できる。MIS型光
起電力装置においては、絶縁層の膜厚がその光起電力特
性に大きく影響を及ぼす。図4より、絶縁層の膜厚が20
Åのときに変換効率ηが最も高く、5〜50Åの範囲の場
合に、絶縁層が存在しない従来例に比べて光起電力特性
が向上している。これは、MIS型光起電力装置の開放
電圧VOCは絶縁層の膜厚とともに向上するが、膜厚が厚
くなると短絡電流ISCが低下する傾向を持つためであ
る。
As can be seen from the results shown in Table 1 and FIG. 4, by inserting the insulating layer 7, the open-circuit voltage V
OC and short circuit current I SC are improved. If there is a portion where the amorphous silicon formed on the polycrystalline silicon is not partially formed due to the unevenness of the base, the conventional example causes a decrease in photovoltaic characteristics due to the effect of the defective portion. Was. In the structure of the example of the present invention, the MIS type photovoltaic device in which the insulating layer 7 is sandwiched between the deficient portions (portion B in FIG. 1) can compensate for the deterioration of the photovoltaic characteristics. In the MIS type photovoltaic device, the thickness of the insulating layer greatly affects the photovoltaic characteristics. FIG. 4 shows that the thickness of the insulating layer is 20
In the case of Å, the conversion efficiency η is the highest, and in the case of the range of 5 to 50 °, the photovoltaic characteristics are improved as compared with the conventional example having no insulating layer. This is because the open-circuit voltage V OC of the MIS photovoltaic device increases with the thickness of the insulating layer, but as the thickness increases, the short-circuit current I SC tends to decrease.

【0026】次に、非晶質シリコン光起電力装置への本
発明の適用例について説明する。図5は、このような光
起電力装置の構造図である。図5において、11は表面に
凹凸が形成された基板である。基板11上には、n型の非
晶質シリコン層12(膜厚: 500Å),i型の非晶質シリ
コン層13(膜厚:6000Å),p型の非晶質シリコン層14
(膜厚: 100Å)がこの順に積層形成されている。ま
た、非晶質シリコン層14上には、SiO2 膜からなる絶
縁層15, ITO膜からなる光入射側電極としての表面電
極16及びTi/Ag膜からなる集電極17が形成され、が
この順に形成されている。
Next, an example of application of the present invention to an amorphous silicon photovoltaic device will be described. FIG. 5 is a structural diagram of such a photovoltaic device. In FIG. 5, reference numeral 11 denotes a substrate having an uneven surface. On a substrate 11, an n-type amorphous silicon layer 12 (thickness: 500 °), an i-type amorphous silicon layer 13 (thickness: 6000 °), a p-type amorphous silicon layer 14
(Film thickness: 100 mm) are laminated in this order. On the amorphous silicon layer 14, an insulating layer 15 made of a SiO 2 film, a surface electrode 16 made of an ITO film as a light incident electrode, and a collecting electrode 17 made of a Ti / Ag film are formed. They are formed in order.

【0027】次に、図5に示す構成の光起電力装置の製
造方法について、簡単に説明する。基板11上に、プラズ
マCVD法により、n型の非晶質シリコン層12,i型の
非晶質シリコン層13,p型の非晶質シリコン層14を連続
的に形成する。この際のプラズマCVDによる形成条件
は、以下の通りである。 n型の非晶質シリコン層12 原料ガス:PH3 :SiH4 =1:10,成膜温度: 120
℃,圧力: 0.2Torr,パワー:30mW/cm2 i型の非晶質シリコン層13 原料ガス:SiH4 ,成膜温度: 200℃,圧力: 0.2T
orr,パワー:30mW/cm2 p型の非晶質シリコン層14 前述の非晶質シリコン層3と同じ
Next, a method of manufacturing the photovoltaic device having the structure shown in FIG. 5 will be briefly described. An n-type amorphous silicon layer 12, an i-type amorphous silicon layer 13, and a p-type amorphous silicon layer 14 are successively formed on a substrate 11 by a plasma CVD method. The formation conditions by plasma CVD at this time are as follows. n-type amorphous silicon layer 12 Source gas: PH 3 : SiH 4 = 1: 10, deposition temperature: 120
° C, pressure: 0.2 Torr, power: 30 mW / cm 2 i-type amorphous silicon layer 13 Source gas: SiH 4 , deposition temperature: 200 ° C, pressure: 0.2T
orr, power: 30 mW / cm 2 p-type amorphous silicon layer 14 Same as amorphous silicon layer 3 described above.

【0028】その後、上述した実施例と同様に、硝酸中
に浸漬させて、非晶質シリコン層14の酸化によって絶縁
層15を形成する。そして、表面電極16をスパッタ法にて
形成し、集電極17を蒸着により形成する。
After that, similarly to the above-described embodiment, the insulating layer 15 is formed by immersing in the nitric acid and oxidizing the amorphous silicon layer 14. Then, the surface electrode 16 is formed by a sputtering method, and the collector electrode 17 is formed by vapor deposition.

【0029】絶縁層としてSiO2 膜を形成した後に、
そのSiO2 膜を半導体層のプロセス温度下にさらすこ
とは、SiO2 膜の元素の拡散を活性化させ、この元素
の混入によって半導体層の特性の低下を招くことにな
る。しかしながら、本実施例でも、半導体層を形成した
後に絶縁層となるSiO2 膜を形成しているので、この
ような問題は発生しない。
After forming a SiO 2 film as an insulating layer,
Exposing the SiO 2 film to the process temperature of the semiconductor layer activates the diffusion of the element of the SiO 2 film, and the mixing of this element causes the deterioration of the characteristics of the semiconductor layer. However, even in the present embodiment, such a problem does not occur because the SiO 2 film serving as the insulating layer is formed after forming the semiconductor layer.

【0030】ここで比較のために、図5に示すような非
晶質シリコン光起電力装置において、SiO2 膜の絶縁
層の形成後に 200℃で1時間アニールした場合と、Si
2膜の絶縁層の形成後にそのまま室温で放置した場合
とで、何れもITO膜の表面電極を形成して、2種類の
光起電力装置を製造し、それぞれの光起電力特性を測定
した。その測定結果を下記表2に示す。アニール処理を
行った場合には光起電力特性が低下している。
Here, for comparison, in the amorphous silicon photovoltaic device as shown in FIG. 5, the case of annealing at 200 ° C. for 1 hour after the formation of the insulating layer of SiO 2 film, the case of
In the case where it was left at room temperature after formation of the O 2 film of the insulating layer, both to form the surface electrode of the ITO film, to produce two kinds of the photovoltaic device was measured each photovoltaic characteristics . The measurement results are shown in Table 2 below. When the annealing process is performed, the photovoltaic characteristics are deteriorated.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】なお、この実施例において、非晶質シリコ
ンの代わりにゲルマニウム,シリコンゲルマニウム,シ
リコンカーボンでも良い。また、非晶質の代わりに微結
晶を用いても良い。
In this embodiment, germanium, silicon germanium, or silicon carbon may be used instead of amorphous silicon. Further, microcrystals may be used instead of amorphous.

【0033】絶縁層の形成後に非晶質半導体をプラズマ
CVDにて形成する場合には、熱に加えてプラズマによ
る表面エネルギも付与されるので、絶縁層の構成元素の
拡散は更に活性化されることが予想される。従って、本
発明のように、半導体層の形成後に絶縁層を形成する方
法では、製造される光起電力装置の特性の向上を図れ
る。
When an amorphous semiconductor is formed by plasma CVD after the formation of the insulating layer, the diffusion of the constituent elements of the insulating layer is further activated since surface energy due to plasma is applied in addition to heat. It is expected that. Therefore, in the method of forming the insulating layer after forming the semiconductor layer as in the present invention, the characteristics of the manufactured photovoltaic device can be improved.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように本発明では半導体薄膜を形
成した後に、絶縁層を成膜するか、または、半導体薄膜
の一部を酸化、窒化等により絶縁層化して絶縁層を形成
するかし、その後絶縁層上に表面電極を積層形成したの
で、結晶系基板の表面に薄膜半導体層を成膜して形成す
るHIT構造のような成膜型の接合光起電力装置、及
び、凹凸を形成した非晶質半導体層の表面にさらに非晶
質半導体を形成して接合とした光起電力装置等の光起電
力装置について、半導体薄膜中に絶縁層の構成元素が拡
散して光起電力特性を低下させるという従来の問題点を
解決することが可能となり、光起電力特性を向上させた
光起電力装置を製造することができる。
As described above, in the present invention, an insulating layer is formed after a semiconductor thin film is formed, or a part of the semiconductor thin film is formed into an insulating layer by oxidation, nitridation, or the like to form an insulating layer. Then, since a surface electrode was formed on the insulating layer, a film-forming type junction photovoltaic device such as a HIT structure formed by forming a thin film semiconductor layer on the surface of a crystalline substrate, and unevenness In a photovoltaic device such as a photovoltaic device in which an amorphous semiconductor is further formed on the surface of the amorphous semiconductor layer on which is formed a junction, the constituent elements of the insulating layer are diffused into the semiconductor thin film to form a photovoltaic device. It is possible to solve the conventional problem of lowering power characteristics, and to manufacture a photovoltaic device with improved photovoltaic characteristics.

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

【図1】本発明により製造された光起電力装置の構造図
である。
FIG. 1 is a structural diagram of a photovoltaic device manufactured according to the present invention.

【図2】本発明の製造方法の工程を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating steps of a manufacturing method according to the present invention.

【図3】本発明の製造方法の工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating steps of a manufacturing method according to the present invention.

【図4】絶縁層の膜厚と光起電力特性との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of an insulating layer and photovoltaic characteristics.

【図5】本発明により製造された光起電力装置の構造図
である。
FIG. 5 is a structural diagram of a photovoltaic device manufactured according to the present invention.

【図6】従来の方法により製造された光起電力装置の構
造図である。
FIG. 6 is a structural diagram of a photovoltaic device manufactured by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多結晶シリコン膜(n型) 2 非晶質シリコン層(i型) 3 非晶質シリコン層(p型) 4 表面電極 5 集電極 6 裏面電極 7 絶縁層 11 基板 12 非晶質シリコン層(n型) 13 非晶質シリコン層(i型) 14 非晶質シリコン層(p型) 15 絶縁層 16 表面電極 17 集電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polycrystalline silicon film (n type) 2 Amorphous silicon layer (i type) 3 Amorphous silicon layer (p type) 4 Surface electrode 5 Collector electrode 6 Back electrode 7 Insulating layer 11 Substrate 12 Amorphous silicon layer ( 13) Amorphous silicon layer (i-type) 14 Amorphous silicon layer (p-type) 15 Insulating layer 16 Surface electrode 17 Collector electrode

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−288369(JP,A) 特開 平3−256368(JP,A) 特開 平6−61512(JP,A) 特開 平3−209780(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04 - 31/078 Continuation of the front page (56) References JP-A-2-288369 (JP, A) JP-A-3-256368 (JP, A) JP-A-6-61512 (JP, A) JP-A-3-209780 (JP) , A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 31/04-31/078

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 表面に凹凸が存在するn型の半導体上
に、i型及びp型の半導体薄膜をこの順に積層してな
り、前記半導体及び半導体薄膜への光照射により起電力
を生じる光起電力装置を製造する方法において、前記
型の半導体薄膜の上に絶縁層を5〜50Åの範囲で積層
形成する工程と、該絶縁層上に表面電極を形成する工程
を有することを特徴とする光起電力装置の製造方法。
An i-type and a p-type semiconductor thin film are laminated in this order on an n-type semiconductor having irregularities on its surface, and a photovoltaic device that generates an electromotive force by irradiating the semiconductor and the semiconductor thin film with light. The method of manufacturing a power device, wherein the p
Forming an insulating layer in a range of 5 to 50 ° on a semiconductor thin film of a mold, and forming a surface electrode on the insulating layer
And a method for manufacturing a photovoltaic device.
【請求項2】 表面に凹凸が存在するn型の半導体上
に、i型及びp型の半導体薄膜をこの順に積層してな
り、前記半導体及び半導体薄膜への光照射により起電力
を生じる光起電力装置を製造する方法において、前記
型の半導体薄膜の上部を絶縁化して5〜50Åの範囲で
絶縁層を形成する工程と、該絶縁層上に表面電極を形成
する工程とを有することを特徴とする光起電力装置の製
造方法。
2. A photovoltaic device comprising: an i-type and a p-type semiconductor thin film laminated in this order on an n-type semiconductor having irregularities on its surface, and generating an electromotive force by irradiating the semiconductor and the semiconductor thin film with light. The method of manufacturing a power device, wherein the p
Forming an insulating layer in the range of 5 to 50 ° by insulating the upper portion of the semiconductor thin film of the mold, and forming a surface electrode on the insulating layer
And a method of manufacturing a photovoltaic device.
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