JP3746711B2 - Method for manufacturing microcrystalline silicon solar cell - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、pin構造の微結晶シリコン層を含む微結晶シリコン太陽電池の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、pin構造を有する微結晶シリコン太陽電池は、プラズマCVD装置を用いて次のように製造される。先ず、透明な絶縁性基板の上に透明電極を形成した後に、SiH4を主ガス、H2を希釈ガス、B2H6をドーピングガスとしてp型の微結晶シリコン層(p層)を形成する。次に、p層の上にSiH4を主ガス、H2を希釈ガスとして実質的に真性のi型の微結晶シリコン層(i層)を形成する。さらに、SiH4を主ガス、H2を希釈ガス、PH3をドーピングガスとしてn型の微結晶シリコン層(n層)を形成した後に、酸化インジウム錫、酸化亜鉛、アルミニウム等の導電体からなる裏面電極を形成し、これが太陽電池となる。
【0003】
ところで、発電効率を向上させるためには、導電性半導体層かつ窓材であるp層は、開放電圧すなわち光照射時の発生電圧が増大して出力が増大するため及び光吸収を低減するために広バンドギャップであること、および抵抗損失低減のために高導電率であることが望ましい。
【0004】
なお、微結晶と一概に称しているが、一般に微結晶シリコンは、結晶シリコンと非晶質(アモルファス)シリコンの混合物をあらわす。ここでは、ラマン分光スペクトルにより微結晶シリコンスペクトルのピーク(520cm-1)を少しでも有するものを「微結晶」に含める。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のシリコン系太陽電池においては、単にp層を広バンドギャップ化したとしても、p層の導電率が大きく損なわれ、短絡電流が低下するので、その結果として発電効率が低下してしまう。このように従来の太陽電池ではバンドギャップを拡げると導電率が低下し、逆に導電率を高めるとバンドギャップが狭くなるので、バンドギャップと導電率とは二律背反の関係にある。このため発電効率が低レベルにとどまっているのが現状である。太陽電池の効率の向上はユーザーから強く要望されており、高効率の太陽電池を開発し実用化することが急務となってきている。
【0006】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、導電率を損なうことなく広バンドギャップである高効率の微結晶シリコン太陽電池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】
p層とi層との間に炭素含有シリコン層を挿入すると、界面近傍のみ広バンドギャップ化して開放電圧が増大する。また、炭素含有シリコン層は、薄く、また結晶性が余り損なわれないので、p層として炭化シリコン膜を製膜する場合のような導電率の著しい減少は生じない。
本発明に係る微結晶シリコン太陽電池の製造方法は、透明な絶縁性基板上に、少なくとも透明電極膜、p型、i型、n型の微結晶シリコン層および裏面電極膜が積層形成された微結晶シリコン太陽電池若しくはp型、i型、n型の微結晶を含むタンデム型薄膜シリコン太陽電池の製造方法であって、透明電極膜をもつ基板上にp型微結晶シリコン層を形成した後に、容器内を排気し、該容器内に炭素含有ガスを少なくとも含む原料ガスを導入するとともに、放電電極に所定周波数の高周波電力を印加して該放電電極と基板との間にプラズマを生成させ、前記p型微結晶シリコン層のi層側表面をプラズマに曝露し、プラズマ中の炭素を該表面に作用させて該表面を炭化させ、炭素を含有するシリコン層を形成し、次いで、該炭素含有シリコン層の上にi型微結晶シリコン層を形成することを特徴とする。
【0009】
炭素含有ガスにはエチレン(C2H4)やアセチレン(C2H2)のような不飽和炭化水素ガスを用いることが好ましい。不飽和炭化水素は、二重結合や三重結合をもつのでプラズマ中で容易に解離し、下地のシリコンとの反応速度が大きいので生産性が著しく増大するからである。
【0010】
また、炭素含有ガスを希釈する希釈ガスとして水素、アルゴン、キセノン、又はそれらの任意の混合ガスを用いる。水素は、シリコン膜の表面の結合を切断して活性化させる作用によりシリコンと炭素の反応を促進させる。アルゴン及びキセノンは、そのイオンエネルギーにより炭素を膜の内部に注入する作用がある。すなわち炭化シリコン層の膜厚を増加させる作用を有する。
【0011】
本発明では炭素含有シリコン層の膜厚を1〜20nmとする。この膜厚が1nmを下回ると、広バンドギャップ化の効果が不十分になるからであり、膜厚が20nmを上回ると、導電率が低下するからである。
【0012】
下地層としてのp型微結晶シリコン層には濃度1019〜102 1原子/cm3のボロンがドープされていることが望ましい。Bドープ濃度が1019原子/cm3を下回るとp型の導電性が発現しなくなる。一方、Bドープ濃度が102 1原子/cm3を超えると余剰ボロンが結晶化を阻害する不都合を生じるからである。
【0013】
p型微結晶シリコン層の表面が炭素活性種を含むプラズマに曝露されている間に、基板に1kV以下の負のバイアス電圧を印加することが好ましい。負のバイアス電圧が1kVを上回ると、シリコン層の深部まで希釈ガスが侵入、残存して導電性を阻害するからである。バイアス電圧は、直流でも交流でもよく、交流の場合は、周期的に負の1kV以下のバイアスが印加できればよい。バイアス電圧の交流周波数は、プラズマ発生高周波電力と干渉しないために、プラズマ発生高周波電力周波数の十分の一以下とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。先ず本発明の微結晶シリコン太陽電池の製造に用いるプラズマCVD装置について図1を用いて説明する。
【0015】
プラズマCVD装置1は、ガス供給管8および排気管13がそれぞれ連通する真空容器10内に導電板3、絶縁板4、ヒータ5およびプラズマ生成ユニット6を備えている。導電板3、絶縁板4、ヒータ5およびプラズマ生成ユニット6は、接地された容器10からそれぞれ電気的に絶縁されている。排気管13は真空ポンプ14の吸い込み側に連通し、容器10の内圧が1×10−7Torr以下の高真空状態になるまで排気可能になっている。
【0016】
ガス供給管8は、一端側がガス供給ユニット9に連通し、他端側が容器10内のプラズマ生成ユニット6に連通している。ガス供給ユニット9は異なるガス種をそれぞれ収容する複数のガス供給源を内蔵している。各ガス供給源は開閉弁、圧力調整弁、マスフローコントローラ(MFC)を具備している。これらの弁およびMFCの動作は制御器12がそれぞれ制御するようになっている。すなわち制御器12が各弁及びMFCの電源回路に信号を送ると、ガス供給ユニット9からシラン(SiH4)、水素(H2)、ジボラン(B2H6)、エチレン(C2H4)、アルゴン(Ar)等のガスが所定の組合せと所定の流量でガス供給管8に供給されるようになっている。複数種のガスはガス供給管8内にて合流し、ガス供給管8を通ってプラズマ生成ユニット6の底部に導入されるようになっている。
【0017】
真空容器10内には基板ホルダとしての導電板3、絶縁板4、ヒータ5およびプラズマ生成ユニット6が設けられている。導電板3は絶縁板4を介してヒータ5に取り付けられ、これに基板2が保持されるようになっている。ヒータ5は図示しない電源に接続されている。ヒータ5は基板2を最高400℃の温度まで加熱する能力を備えている。
【0018】
導電板3は、基板2を機械的に保持するためのメカニカルクランプ(図示せず)を備えている。この導電板3は直流電源15の負極側に接続されている。制御器12が電源15に信号を送ると、導電板3に例えば100Vの負のバイアス電圧が印加されるようになっている。
【0019】
プラズマ生成ユニット6のフレーム上部には格子状(梯子型)の放電電極7が取り付けられている。放電電極7は導電板3に保持された基板2と対向配置されている。ガス供給ユニット9からのガスは、プラズマ生成ユニット6の底部に導入され、放電電極7を構成する電極棒の間を通り抜け、基板2に向かって流れるようになっている。
【0020】
放電電極7は複数の給電点を介して高周波電源11に接続されている。高周波電源11は制御器12により制御され、電極7に所定周波数の高周波電力を印加するようになっている。
【0021】
(実施例1)
実施例1の太陽電池について図3を用いて説明する。
太陽電池20は、ガラス基板2の上に透明電極膜21、p型微結晶シリコン層22、炭素含有シリコン層27(以下、炭素混入層という)27、実質的に真性のi型微結晶シリコン層23、n型微結晶シリコン層24、透明電極膜25、裏面電極膜26がこの順に積層されてなるものである。
【0022】
透明電極膜21は、ガラス基板2の上に直接又は二酸化珪素(SiO2)バリヤ層を介して積まれる酸化錫(SnO2)層と酸化亜鉛(ZnO)層との二層構造をなすものである。酸化亜鉛(ZnO)層は、次のp型微結晶シリコン層22の製膜時に酸化錫(SnO2)層が還元されるのを防止する機能を有するものである。上層の酸化錫(SnO2)層は図示しない外部負荷の負極に接続されている。
【0023】
層22,27,23,24は発電機能をもつpin構造に該当する部分である。このうちp型微結晶シリコン層22は、p型の微結晶シリコン膜(μc-p-Si)からなり、膜厚が10〜50nm、ボロン(B)ドープ量が1019〜102 1原子/cm3である。
【0024】
炭素混入層27は、炭素を最大50原子%含み、膜厚が1〜20nmである。炭素混入層27の膜厚は、炭素含有ガスプラズマ曝露処理のガス種、バイアス電圧、処理時間により制御されるが、1〜20nmの範囲とすることが望ましい。炭素混入層27の膜厚が1nmを下回ると、トンネル電流により広バンドギャップの効果が得られなくなるからである。一方、炭素混入層27の膜厚が20nmを上回ると、導電率が低下するからである。本実施例では、アルゴンで希釈したエチレン(C2H4)を原料ガスとして用いて、最終的に炭素混入層27の膜厚を4nmとした。
【0025】
実質的に真性のi型微結晶シリコン層23は、平均結晶粒径が0.1μmの不純物ドープしない微結晶シリコン膜(μc-Si)からなり、膜厚が1.5μmである。
【0026】
n型微結晶シリコン層24は、膜厚が40nm、リン(P)ドープ量が1019〜102 1原子/cm3である。
【0027】
透明電極膜25はインジウム錫酸化物(ITO)からなる。
【0028】
裏面電極膜26は、アルミニウム(Al)からなり、外部負荷に接続され、ガラス基板2の側から入射した光を全反射するようになっている。
【0029】
(製造方法)
次に、図2を参照して実施例1の太陽電池の製造方法について説明する。
【0030】
本実施例の太陽電池20は、図1に示すプラズマCVD装置、図示しない熱CVD装置及びスパッタリング装置を用いて次の手順(1)〜(14)で作製した。
【0031】
(1)透明の絶縁性基板2として、無色透明のソーダライムガラス(青板ガラス)を用いた。このガラス基板2上に、熱CVDにより、二酸化珪素(SiO2)バリヤ層と酸化錫(SnO2)の第一の透明電極膜を、引き続きスパッタリングにより酸化亜鉛(ZnO)の第二の透明電極膜21を形成した(工程S1)。
【0032】
(2)次に、基板2をプラズマCVD装置の導電板3に密着するようにセットした後、真空ポンプ14により容器10の内圧が5×10-7Torr以下になるまで真空排気した。ヒータ5に通電し、基板2を例えば所定温度に加熱し、温度を十分安定させた。なお、基板2の加熱温度は所定温度のみに限定されるものではなく、太陽電池の設計条件に応じて100〜300℃の範囲で種々変更することが可能である。
【0033】
(3)次に、微結晶p層22製膜用の反応ガスとしてシラン(SiH4)、水素(H2)及びジボラン(B2H6)を容器10内に導入した。ガス流量は、SiH4:3〜5sccm、H2:300〜500sccm、B2H6:0.005〜0.10sccmとした。ここで、結晶性に優れた微結晶p層22を得るためには、B2H6の流量は0.1sccm以下にする必要がある。なお、反応ガスは、成分ごとに別々に容器10内に導入してもよいし、容器10の外部で予め混合しておいて容器10内に一括に導入してもよい。
【0034】
(4)原料ガス導入後、制御器12により容器10の内圧を0.5Torrに制御した。ここで容器10内の制御圧力は0.5Torrのみに限定されるものではなく、太陽電池の設計条件に応じて0.2〜2.0Torrの範囲で種々変更することが可能である。容器10内の温度及び圧力を十分安定させた後、高周波電源11からインピーダンス整合器(図示せず)を介して、電極7に高周波電力を供給することによりプラズマを生成し、微結晶p層22を製膜した(工程S2)。
【0035】
(5)ここで、高周波電源11の周波数は、10MHz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10MHz以上であることが望ましい。引き続きこの状態で微結晶p層22の膜厚が30nmとなるように所定時間製膜した。
【0036】
(6)次に、高周波電力及び原料ガスの供給を停止し、容器10内を一旦真空排気した後、炭素混入層27形成用の炭素含有ガスとしてアルゴン(Ar)で希釈したエチレン(C2H4)ガスを容器10内に導入した。ここで、各ガスの流量は、C2H4:2〜20sccm、Ar:0〜200sccmとした。
【0037】
(7)次に、炭素含有ガスを導入した後、制御器12により容器10の内圧を0.15Torrに制御した。ここで、容器内の圧力は0.15Torrのみに限定されるものではなく、プラズマが生成する範囲で種々変更することが可能である。また、直流電源15から導電板3に通電し、基板2に100Vの負のバイアス電圧を印加した。なお、本実施例ではバイアス電圧を100Vの負電圧としたが、これを超える高いバイアス電圧(例えば1kV)を印加することでも本発明の効果を得られる。また、バイアス電圧は、交流でもよく、周期的に負のバイアスが印加できれば良い。バイアス電圧の交流周波数は、プラズマ発生高周波電力と干渉しないために、プラズマ発生高周波周波数の十分の一以下とすることが望ましい。基板2の温度及び容器10内の圧力を十分安定させた後、高周波電源11から整合器を介して、電極7に10MHz以上の周波数の高周波電力を供給してプラズマを生成させ、p型微結晶シリコン層22の表面を炭素活性種を含むプラズマに曝露し、炭素を含むシリコンからなる炭素混入層27に改質した(工程S3)。
【0038】
(8)引き続きこの状態で炭素混入層27の膜厚が4nmとなるように所定時間処理した。
【0039】
(9)次に、高周波電力及び炭素含有ガスの供給を停止し、容器10内を一旦真空排気した後に、実質的に真性の微結晶i層23の原料ガスとしてシラン(SiH4)及び水素(H2)を導入し、微結晶p層22と実質的に同じ要領により、膜厚1500nmの微結晶i層23を製膜した(工程S4)。
【0040】
(10)この後、高周波電力及び原料ガスの供給を停止し、容器10内を真空排気した後、微結晶n層の原料ガスとしてシラン(SiH4),水素(H2)及びフォスフィン(PH3)を導入し、微結晶p層22と実質的に同じ要領により、膜厚40nmの微結晶n層24を製膜した(工程S5)。
【0041】
(11)工程S5までで得られた積層体をプラズマCVD装置1から搬出し、これをスパッタリング装置に搬入して微結晶n層24の上に膜厚100nmのインジウム錫酸化物(ITO)からなる透明電極膜25、及び膜厚300nmのアルミニウム(Al)からなる裏面電極膜26を形成した(工程S6)。これにより製品としての微結晶シリコン太陽電池20を得た。
【0042】
(比較例)
比較例1として、図1に示すプラズマCVD装置を用いて、実施例1に対し、炭素含有ガスプラズマに曝露する工程(図2のS3)を実施せず、他工程は実施例1と同条件で、比較例1のサンプルを作製した。
【0043】
比較例2として、実施例1においてp−Si層を製膜して炭素含有ガスプラズマ曝露(図2のS3及びS4)の代わりに、炭素を含有するp層(p−SiC層)を下記の条件で製膜し、他工程は実施例1と同条件で、比較例2のサンプルを作製した。
【0044】
1)p−SiC層の製膜条件
圧力;0.5Torr
ガス流量;SiH4/H2/B2H6/C2H4
3sccm/300sccm/0.02sccm/1sccm
膜厚;20nm
Bドープ濃度;102 0原子/cm3
(評価結果)
上記実施例1の太陽電池20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)を照射して、その発電特性を評価した。実施例1の太陽電池は、比較例1と比較して、開放電圧が1.10倍、発電効率が1.16倍に向上した。一方、比較例2は、比較例1と比較して開放電圧は1.03倍に向上したが、発電効率は0.76倍に低下した。比較例1に対して、開放電圧が向上したのは、炭素ガス含有プラズマに曝露することにより、p層のi層側界面が炭化し、広バンドギャップしたためである。比較例2に対して、効率が増大したのは、両方ともp層は広バンドギャップであるが、比較例2がp層の導電率が小さいためシリーズ抵抗が増大して短絡電流が減少したのに対し、実施例1は高導電率であったためである。なお、実施例1ではシングルpin構造の太陽電池の場合について説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、アモルファスセルと微結晶セルとを直列に積層するタンデム型のpin構造太陽電池にも適用することができる。
【0045】
また、上記実施例では微結晶シリコンpin構造の太陽電池の場合について説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、p層の一部を微結晶炭化珪素(SiC)に置き換えた太陽電池にも本発明を適用することは可能である。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、広バンドギャップであり、しかも高導電率でもある微結晶シリコン太陽電池の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラズマCVD装置を模式的に示す内部透視断面図。
【図2】本発明の実施形態に係る微結晶シリコン太陽電池の製造方法を示すフローチャート。
【図3】太陽電池を示す概略断面図。
【符号の説明】
1…プラズマCVD装置、
2…基板、
3…導電板、
4…絶縁板、
5…ヒータ、
6…プラズマ生成ユニット、
7…放電電極、
8…ガス供給管、
9…ガス供給ユニット、
10…真空容器、
11…高周波電源、
12…制御器、
13…排気管、
14…ポンプ、
15…直流電源、
20…太陽電池、
21,25…透明電極膜、
22…p型微結晶シリコン膜(p層)、
23…i型微結晶シリコン膜(i層)、
24…n型微結晶シリコン膜(n層)、
26…裏面電極膜(Al)、
27…炭素含有シリコン層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a microcrystalline silicon solar cell including a microcrystalline silicon layer having a pin structure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a microcrystalline silicon solar cell having a pin structure is manufactured as follows using a plasma CVD apparatus. First, after forming a transparent electrode on a transparent insulating substrate, a p-type microcrystalline silicon layer (p layer) is formed using SiH 4 as a main gas, H 2 as a dilution gas, and B 2 H 6 as a doping gas. To do. Next, a substantially intrinsic i-type microcrystalline silicon layer (i layer) is formed on the p layer using SiH 4 as a main gas and H 2 as a diluent gas. Further, after forming an n-type microcrystalline silicon layer (n layer) using SiH 4 as a main gas, H 2 as a dilution gas, and PH 3 as a doping gas, it is made of a conductor such as indium tin oxide, zinc oxide, or aluminum. A back electrode is formed, which becomes a solar cell.
[0003]
By the way, in order to improve the power generation efficiency, the p-layer, which is a conductive semiconductor layer and window material, increases the output voltage by increasing the open circuit voltage, that is, the generated voltage at the time of light irradiation, and reducing the light absorption. It is desirable to have a wide band gap and high conductivity in order to reduce resistance loss.
[0004]
Note that although generally referred to as microcrystal, microcrystalline silicon generally represents a mixture of crystalline silicon and amorphous silicon. Here, what has a peak (520 cm −1 ) of a microcrystalline silicon spectrum by a Raman spectroscopic spectrum is included in “microcrystal”.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional silicon-based solar cell, even if the p layer is simply widened, the conductivity of the p layer is greatly impaired and the short-circuit current is reduced, resulting in a decrease in power generation efficiency. . As described above, in the conventional solar cell, when the band gap is widened, the conductivity is decreased, and conversely, when the conductivity is increased, the band gap is narrowed. Therefore, the band gap and the conductivity are in a trade-off relationship. For this reason, the current situation is that the power generation efficiency remains at a low level. Improvement of the efficiency of solar cells has been strongly demanded by users, and it has become an urgent task to develop and put into practical use high-efficiency solar cells.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing a highly efficient microcrystalline silicon solar cell having a wide band gap without impairing electrical conductivity.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
When a carbon-containing silicon layer is inserted between the p layer and the i layer, only the vicinity of the interface has a wide band gap and the open circuit voltage increases. In addition, since the carbon-containing silicon layer is thin and the crystallinity is not significantly impaired, the conductivity is not significantly reduced as in the case where a silicon carbide film is formed as the p layer.
The method for producing a microcrystalline silicon solar cell according to the present invention includes a microcrystalline silicon layer in which at least a transparent electrode film, p-type, i-type, and n-type microcrystalline silicon layers and a back electrode film are stacked on a transparent insulating substrate. A method for manufacturing a crystalline silicon solar cell or a tandem-type thin film silicon solar cell including p-type, i-type, and n-type microcrystals, after forming a p-type microcrystalline silicon layer on a substrate having a transparent electrode film, The container is evacuated, a source gas containing at least a carbon-containing gas is introduced into the container, and high-frequency power of a predetermined frequency is applied to the discharge electrode to generate plasma between the discharge electrode and the substrate, The i-layer side surface of the p-type microcrystalline silicon layer is exposed to plasma, carbon in the plasma is allowed to act on the surface to carbonize the surface to form a carbon-containing silicon layer, and then the carbon-containing silicon layer An i-type microcrystalline silicon layer is formed on the substrate.
[0009]
The carbon-containing gas is preferably an unsaturated hydrocarbon gas such as ethylene (C 2 H 4 ) or acetylene (C 2 H 2 ). This is because unsaturated hydrocarbons have double bonds or triple bonds, so they are easily dissociated in plasma, and the reaction rate with the underlying silicon is high, so the productivity is remarkably increased.
[0010]
Further, hydrogen, argon, xenon, or any mixed gas thereof is used as a dilution gas for diluting the carbon-containing gas. Hydrogen promotes the reaction between silicon and carbon by cutting and activating the bond on the surface of the silicon film. Argon and xenon have the effect of injecting carbon into the film by its ion energy. That is, it has the effect of increasing the thickness of the silicon carbide layer.
[0011]
In the present invention, the carbon-containing silicon layer has a thickness of 1 to 20 nm. This is because if the film thickness is less than 1 nm, the effect of widening the band gap becomes insufficient, and if the film thickness exceeds 20 nm, the conductivity is lowered.
[0012]
The p-type microcrystalline silicon layer as the underlayer is preferably doped with boron at a concentration of 10 19 to 10 2 1 atom / cm 3 . When the B doping concentration is less than 10 19 atoms / cm 3 , p-type conductivity is not exhibited. On the other hand, if the B doping concentration exceeds 10 2 1 atom / cm 3 , the excess boron causes a disadvantage of inhibiting crystallization.
[0013]
It is preferable to apply a negative bias voltage of 1 kV or less to the substrate while the surface of the p-type microcrystalline silicon layer is exposed to the plasma containing carbon active species. This is because when the negative bias voltage exceeds 1 kV, the diluent gas penetrates into the deep portion of the silicon layer and remains, thereby inhibiting conductivity. The bias voltage may be direct current or alternating current. In the case of alternating current, it is sufficient that a negative bias of 1 kV or less can be periodically applied. The AC frequency of the bias voltage is set to one tenth or less of the plasma generation high frequency power frequency so as not to interfere with the plasma generation high frequency power.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a plasma CVD apparatus used for manufacturing the microcrystalline silicon solar cell of the present invention will be described with reference to FIG.
[0015]
The
[0016]
One end of the
[0017]
In the
[0018]
The conductive plate 3 includes a mechanical clamp (not shown) for mechanically holding the
[0019]
A grid-like (ladder-type)
[0020]
The
[0021]
Example 1
The solar cell of Example 1 will be described with reference to FIG.
The
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The carbon mixed
[0025]
The substantially intrinsic i-type
[0026]
The n-type
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
(Production method)
Next, the manufacturing method of the solar cell of Example 1 is demonstrated with reference to FIG.
[0030]
The
[0031]
(1) As the transparent insulating
[0032]
(2) Next, the
[0033]
(3) Next, silane (SiH 4 ), hydrogen (H 2 ), and diborane (B 2 H 6 ) were introduced into the
[0034]
(4) After introducing the source gas, the
[0035]
(5) Here, when the frequency of the high-
[0036]
(6) Next, the supply of the high frequency power and the raw material gas is stopped, the inside of the
[0037]
(7) Next, after introducing the carbon-containing gas, the
[0038]
(8) Subsequently, in this state, the carbon-mixed
[0039]
(9) Next, the supply of the high-frequency power and the carbon-containing gas is stopped, the inside of the
[0040]
(10) Thereafter, the supply of high-frequency power and source gas is stopped, the inside of the
[0041]
(11) The laminate obtained up to step S5 is unloaded from the
[0042]
(Comparative example)
As Comparative Example 1, using the plasma CVD apparatus shown in FIG. 1, the step of exposing to carbon-containing gas plasma (S3 in FIG. 2) is not performed on Example 1, and the other conditions are the same as in Example 1. Thus, a sample of Comparative Example 1 was produced.
[0043]
As Comparative Example 2, a p-Si layer was formed in Example 1 and carbon-containing p layer (p-SiC layer) was replaced with the following in place of carbon-containing gas plasma exposure (S3 and S4 in FIG. 2). The film was formed under the conditions, and the sample of Comparative Example 2 was prepared under the same conditions as in Example 1 in the other steps.
[0044]
1) Film formation condition pressure of p-SiC layer; 0.5 Torr
Gas flow rate; SiH 4 / H 2 / B 2 H 6 / C 2 H 4
3 sccm / 300 sccm / 0.02 sccm / 1 sccm
Film thickness: 20nm
B doping concentration; 10 2 0 atoms / cm 3
(Evaluation results)
The
[0045]
In the above embodiment, the case of a solar cell having a microcrystalline silicon pin structure has been described. However, the present invention is not limited to this, and a part of the p layer is replaced with microcrystalline silicon carbide (SiC). The present invention can also be applied to solar cells.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a microcrystalline silicon solar cell having a wide band gap and a high conductivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an internal perspective sectional view schematically showing a plasma CVD apparatus.
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a microcrystalline silicon solar cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a solar cell.
[Explanation of symbols]
1 ... Plasma CVD apparatus,
2 ... substrate,
3 ... conductive plate,
4 ... Insulating plate,
5 ... Heater,
6 ... Plasma generation unit,
7 ... discharge electrode,
8 ... Gas supply pipe,
9: Gas supply unit,
10 ... Vacuum container,
11 ... High frequency power supply,
12 ... Controller,
13 ... exhaust pipe,
14 ... pump,
15 ... DC power supply,
20 ... solar cell,
21, 25 ... Transparent electrode film,
22 ... p-type microcrystalline silicon film (p layer),
23 ... i-type microcrystalline silicon film (i layer),
24 ... n-type microcrystalline silicon film (n layer),
26: Back electrode film (Al),
27: a carbon-containing silicon layer.
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