JPH01257375A - 薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents
薄膜太陽電池の製造方法Info
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- JPH01257375A JPH01257375A JP63085940A JP8594088A JPH01257375A JP H01257375 A JPH01257375 A JP H01257375A JP 63085940 A JP63085940 A JP 63085940A JP 8594088 A JP8594088 A JP 8594088A JP H01257375 A JPH01257375 A JP H01257375A
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- plasma cvd
- solar cell
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Classifications
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、非晶質シリコン(以下a−3iと略す)を主
材料とし、p−1−n接合構造により光電変換をする薄
膜太陽電池の製造方法に関する。
材料とし、p−1−n接合構造により光電変換をする薄
膜太陽電池の製造方法に関する。
非晶質半導体、特にa −3till膜を用いた薄膜太
陽電池は大面積化が容易、原料コストが小さくてすむと
いった利点をもち、低コスト太陽電池として期待されて
いる0通常a−3l太陽電池はガラスなどの透光性の基
板にSmogなどの透明かつ導電性のあろ透明導電膜に
よって透明電極を形成し、その上にグロー放電分解を利
用したプラズマCVD法によりp形、I賞、n形のa
−3層層を順次形成し、さらにMや轟8などの金属電極
を真空蒸着法やスパッタリング法により形成することに
より製造される。
陽電池は大面積化が容易、原料コストが小さくてすむと
いった利点をもち、低コスト太陽電池として期待されて
いる0通常a−3l太陽電池はガラスなどの透光性の基
板にSmogなどの透明かつ導電性のあろ透明導電膜に
よって透明電極を形成し、その上にグロー放電分解を利
用したプラズマCVD法によりp形、I賞、n形のa
−3層層を順次形成し、さらにMや轟8などの金属電極
を真空蒸着法やスパッタリング法により形成することに
より製造される。
(発明が解決しようとする課題〕
しかし、プラズマCVD法により形成されたa−St膜
は光照射下において膜質が劣化し、その中で1層の膜質
の劣化が原因となって太陽電池の効率が低下する現象(
ステブラ−・ロンスキ−効果)が問題となっていた。こ
れに対し、熱CVD法によって形成されたa −51膜
は光による膜質の劣化が小さく、このため太陽電池とし
ての効率の低下がない。
は光照射下において膜質が劣化し、その中で1層の膜質
の劣化が原因となって太陽電池の効率が低下する現象(
ステブラ−・ロンスキ−効果)が問題となっていた。こ
れに対し、熱CVD法によって形成されたa −51膜
は光による膜質の劣化が小さく、このため太陽電池とし
ての効率の低下がない。
熱CVD法は、°反応室を大気圧もしくはHeまたはh
雰囲気中において450〜soo ’cの成膜温度に昇
温したのち、反応ガスを導入して分解させ、サセプタ上
にセットされた基板上に堆積させる。a−5ill!I
成膜のための反応ガスとしてはSJiを主ガスとしてH
eまたはH8を希釈ガスとして用い、n′jlを形成す
る場合にはこれにI”Lを加え、pliを形成する場合
にはBxH*および透光性をよくするためにC! II
mなどを加える。
雰囲気中において450〜soo ’cの成膜温度に昇
温したのち、反応ガスを導入して分解させ、サセプタ上
にセットされた基板上に堆積させる。a−5ill!I
成膜のための反応ガスとしてはSJiを主ガスとしてH
eまたはH8を希釈ガスとして用い、n′jlを形成す
る場合にはこれにI”Lを加え、pliを形成する場合
にはBxH*および透光性をよくするためにC! II
mなどを加える。
しかし、この方法によって製造された太陽電池は光によ
る特性の劣化はないが、成Ill温度が450〜500
℃と高いため、IN内へのn層、p層からの不純物の拡
散、特に光入射側の層からの不純物の拡散が問題となり
、高い効率が得られなし)とtlう問題があった。
る特性の劣化はないが、成Ill温度が450〜500
℃と高いため、IN内へのn層、p層からの不純物の拡
散、特に光入射側の層からの不純物の拡散が問題となり
、高い効率が得られなし)とtlう問題があった。
本発明の課題は、光による劣化を抑えると共に、不純物
の拡散による効率の低下を抑えることのできる薄膜太陽
電池の製造方法を提供することにある。
の拡散による効率の低下を抑えることのできる薄膜太陽
電池の製造方法を提供することにある。
上記の!II!!Iの解決のために本発明は、基板上に
積層されp−1−n接合を構成する非晶質シリコンを主
材料とするp層、1層、n層のうち、1層およびその基
板側の層を熱Cvb法により形成したのち、tIIへの
光の入射側にある反基板側の層をプラズマCVD法によ
り形成するものとする。
積層されp−1−n接合を構成する非晶質シリコンを主
材料とするp層、1層、n層のうち、1層およびその基
板側の層を熱Cvb法により形成したのち、tIIへの
光の入射側にある反基板側の層をプラズマCVD法によ
り形成するものとする。
1層を熱CVD法で形成するので光による膜質の劣化が
少なく1層の光の入射側の層を低温でのプラズマCVD
法で成膜するのでその層と1層との界面を通じての不純
物の拡散が抑制され、太陽電池の特性を左右するその間
の接合への影響がなく、高効率が得られる。
少なく1層の光の入射側の層を低温でのプラズマCVD
法で成膜するのでその層と1層との界面を通じての不純
物の拡散が抑制され、太陽電池の特性を左右するその間
の接合への影響がなく、高効率が得られる。
第1図は本発明の一実施例によって製造された薄膜太陽
電池の断面を示し、ガラス板上にAgを真空蒸着した導
電性基板11の上に熱CVD法によるn@a−3i層1
2.1質a−3i層13が積層され、その上にプラズマ
CVD法による炭素を加えたp形a −SiCj114
を成膜したp−1−n構造を有する。
電池の断面を示し、ガラス板上にAgを真空蒸着した導
電性基板11の上に熱CVD法によるn@a−3i層1
2.1質a−3i層13が積層され、その上にプラズマ
CVD法による炭素を加えたp形a −SiCj114
を成膜したp−1−n構造を有する。
pli14の上には透明溝$1115を介してMからな
る集電電極16を設けたものである。この太陽電池は第
2図に示す装置を用いて製造した。
る集電電極16を設けたものである。この太陽電池は第
2図に示す装置を用いて製造した。
第2図の装置は前室21.熱CVD室22.プラズマC
VD室23および後室24が連結されたもので、各室を
通じてサセプタ3に支持された基板11を搬送ローラ4
により移動させることができる。先ず基板11をバルブ
51を開いて排気バルブ61を介して排気された前室(
ロードロック室)21に入れ、次いで仕切りバルブ52
を開いてヒータ71.72を備えた熱CVD室22に搬
入し、50Torrの■8雰囲気中で480℃に加熱し
た。真空引きを経て、反応ガス導入バルブ62を開け、
SiJ&IHe、PH3の混合ガスを導入し、圧力を5
0Torrに調節してa−5iのnJ112を300人
の厚さに形成した。膜形成後は素早くガス導入バルブ6
2を閉じ排気ベベル63を介して排気を行った6次に、
再び反応ガス導入バルブ62を開け、5ixHa、He
の混合ガスを導入し、50Torrの圧力でa−3tの
1層13を6000人の厚さに形成した。その後、真空
引きを経て仕切りバルブ53を開き、ヒータ73および
高周波電極8を有するプラズマCVD室23に搬入し、
50TorrのH富雰囲気中で降温を行い、基板温度を
200℃にした。そして排気バルブ65を介して真空引
きの後、反応ガス導入バルブ64を開け、!l s 、
S 17 II 6を導入し、圧力をQ、5 Tor
rに保ち高周波電極8に13.56MHzの高周波電圧
を印加し、グロー放電分解法によりa−5iCの9層1
4を150人の厚さに形成した。これを仕切りバルブ5
4を開いて後室に移してから外部へ取り出し、SnO,
を蒸着することによって作製された太陽電池の100
mW/−の光照射時のセル特性を第3図の線31として
示す、線32はp層 tt nllすべてを熱CV
D法により形成した太陽電池の特性である。線31で示
した太陽電池の効率は7.4%であり、線32で示した
太陽電池の効率は5.6%である。このことから本発明
の実施例の方法を採用することにより熱CVD法による
不純物拡散がなく、効率の向上がはかられることがわか
った。また、この二つの太陽電池に100 mW/−の
光を100時間照射したが、共に劣化はみられなかった
。
VD室23および後室24が連結されたもので、各室を
通じてサセプタ3に支持された基板11を搬送ローラ4
により移動させることができる。先ず基板11をバルブ
51を開いて排気バルブ61を介して排気された前室(
ロードロック室)21に入れ、次いで仕切りバルブ52
を開いてヒータ71.72を備えた熱CVD室22に搬
入し、50Torrの■8雰囲気中で480℃に加熱し
た。真空引きを経て、反応ガス導入バルブ62を開け、
SiJ&IHe、PH3の混合ガスを導入し、圧力を5
0Torrに調節してa−5iのnJ112を300人
の厚さに形成した。膜形成後は素早くガス導入バルブ6
2を閉じ排気ベベル63を介して排気を行った6次に、
再び反応ガス導入バルブ62を開け、5ixHa、He
の混合ガスを導入し、50Torrの圧力でa−3tの
1層13を6000人の厚さに形成した。その後、真空
引きを経て仕切りバルブ53を開き、ヒータ73および
高周波電極8を有するプラズマCVD室23に搬入し、
50TorrのH富雰囲気中で降温を行い、基板温度を
200℃にした。そして排気バルブ65を介して真空引
きの後、反応ガス導入バルブ64を開け、!l s 、
S 17 II 6を導入し、圧力をQ、5 Tor
rに保ち高周波電極8に13.56MHzの高周波電圧
を印加し、グロー放電分解法によりa−5iCの9層1
4を150人の厚さに形成した。これを仕切りバルブ5
4を開いて後室に移してから外部へ取り出し、SnO,
を蒸着することによって作製された太陽電池の100
mW/−の光照射時のセル特性を第3図の線31として
示す、線32はp層 tt nllすべてを熱CV
D法により形成した太陽電池の特性である。線31で示
した太陽電池の効率は7.4%であり、線32で示した
太陽電池の効率は5.6%である。このことから本発明
の実施例の方法を採用することにより熱CVD法による
不純物拡散がなく、効率の向上がはかられることがわか
った。また、この二つの太陽電池に100 mW/−の
光を100時間照射したが、共に劣化はみられなかった
。
第4図は本発明の他の実施例を示す、前述の実施例の方
法によって得られた熱シリコン法によるa−5lの0層
12. 1層13.ブラズvCVD法によるa−5IC
のp7114の上にすべてプラズマCVD法により微結
晶シリコン層10. SiNの0層17゜a−5tの1
11i18,1)層19を積層し、Sn0gn0g全1
5することによりタンデムセルを作製したものである。
法によって得られた熱シリコン法によるa−5lの0層
12. 1層13.ブラズvCVD法によるa−5IC
のp7114の上にすべてプラズマCVD法により微結
晶シリコン層10. SiNの0層17゜a−5tの1
11i18,1)層19を積層し、Sn0gn0g全1
5することによりタンデムセルを作製したものである。
微結晶シリコンFILOは二つのp−1−n構造のセル
をpn接合を介さないで接続するためのものであり、S
iNは光学ギャップが大きく光の吸収が少ないので0層
17に用いて光の透過率を高めた。このタンデムセルを
第2図に示したような連続成膜装置で製造する際は、1
層18への不純物の混入を避けるため、プラズマCVD
室23に隣接してもう一つのプラズマCVD室を設けi
F!1l13のみをその室で成膜する必要がある。各層
の膜厚は、微結晶シリコン層10が700 人、5iN
On層17が150人、a−5lの1層が1100人、
piJ力月50 人である。
をpn接合を介さないで接続するためのものであり、S
iNは光学ギャップが大きく光の吸収が少ないので0層
17に用いて光の透過率を高めた。このタンデムセルを
第2図に示したような連続成膜装置で製造する際は、1
層18への不純物の混入を避けるため、プラズマCVD
室23に隣接してもう一つのプラズマCVD室を設けi
F!1l13のみをその室で成膜する必要がある。各層
の膜厚は、微結晶シリコン層10が700 人、5iN
On層17が150人、a−5lの1層が1100人、
piJ力月50 人である。
この太陽電池の100mW/c+Jの光照射下における
セル特性を第5図の線33として示す、線34は、各層
の膜厚を本発明によるものと同じにして、すべてグロー
放電分解法で形成したタンデムセルのセル特性である。
セル特性を第5図の線33として示す、線34は、各層
の膜厚を本発明によるものと同じにして、すべてグロー
放電分解法で形成したタンデムセルのセル特性である。
線33で示した本発明の実施例のタンデムセルの効率は
8.2%であり、&I34で示したすべての膜をグロー
放電分解法で形成した従来のタンデムセルの効率は9.
5%であった。効率的には従来のものに及ばないが、短
絡光電流は従来のもの7.5s+Aに対して本発明によ
るもの8.6■^と大きくなっている。これは熱CVD
法によるa −3l膜の光学ギャップが1.5〜1.6
eVであり、グロー放電分解法によるa−3t膜の光
学ギャップ1.7〜1.8eVよりも小さいために、こ
れを組み合わせてタンデムセルにすることにより、単一
の膜形成法で作製したタンデムセルよりも光のスペクト
ルを有効に利用することができるためである。さらに、
二つのタンデムセルに100時間100sW/ajの光
照射を行ったところ従来のタンデムセルの効率が9.5
%から9.0%に劣化したのに対し、本発明によるタン
デムセルは全く劣化しなかった。このことから、本発明
によるタンデムセルは上段のセルは従来のセルであるに
拘らず信輔性においてすぐれていることがわかった。
8.2%であり、&I34で示したすべての膜をグロー
放電分解法で形成した従来のタンデムセルの効率は9.
5%であった。効率的には従来のものに及ばないが、短
絡光電流は従来のもの7.5s+Aに対して本発明によ
るもの8.6■^と大きくなっている。これは熱CVD
法によるa −3l膜の光学ギャップが1.5〜1.6
eVであり、グロー放電分解法によるa−3t膜の光
学ギャップ1.7〜1.8eVよりも小さいために、こ
れを組み合わせてタンデムセルにすることにより、単一
の膜形成法で作製したタンデムセルよりも光のスペクト
ルを有効に利用することができるためである。さらに、
二つのタンデムセルに100時間100sW/ajの光
照射を行ったところ従来のタンデムセルの効率が9.5
%から9.0%に劣化したのに対し、本発明によるタン
デムセルは全く劣化しなかった。このことから、本発明
によるタンデムセルは上段のセルは従来のセルであるに
拘らず信輔性においてすぐれていることがわかった。
以上の実施例では光の入射側にp層を有するp−1−n
接合構造であるが、層の順序を逆にし基板側からp層、
1層を熱CVD法で積層しその上のn層あるいは上段の
p、l、n層をプラズマCVD法で積層した場合も同じ
効果を示す。
接合構造であるが、層の順序を逆にし基板側からp層、
1層を熱CVD法で積層しその上のn層あるいは上段の
p、l、n層をプラズマCVD法で積層した場合も同じ
効果を示す。
第6図は熱CVD法のみを分離して行う装置を示し、反
応室22には反応ガス流に対して傾斜して基板11を支
持し、ヒータを内蔵するサセプタ3を備え反応ガス導入
バルブ62と各原料ガスボンベに接続されるバルブ60
の間にはフィルタ9が挿入されている0反応室22内を
排気バルブ63から真空排気するか、ボンベからHeあ
るいはHlのみを高速で導入して室内の空気を排出した
のち、成膜すべき膜種に応じて選択される原料ガスボン
ベのバルブ60を開いて基@11上に所望の薄膜を堆積
させる。
応室22には反応ガス流に対して傾斜して基板11を支
持し、ヒータを内蔵するサセプタ3を備え反応ガス導入
バルブ62と各原料ガスボンベに接続されるバルブ60
の間にはフィルタ9が挿入されている0反応室22内を
排気バルブ63から真空排気するか、ボンベからHeあ
るいはHlのみを高速で導入して室内の空気を排出した
のち、成膜すべき膜種に応じて選択される原料ガスボン
ベのバルブ60を開いて基@11上に所望の薄膜を堆積
させる。
本発明によれば、a−3tを主材料としたp−1−n接
合構造の1層を熱CVD法で形成して、ステブラ−・ロ
ンスキ−効果による膜質の劣化を低減し、その1層と光
入射側の接合を形成する層は低温でのプラズマCVD法
により形成して、1層への不純物の熱拡散をおさえ、光
入射側の接合特性の劣化を抑制して効率を向上させるこ
とにより、高効率で高信幀性の薄膜太陽電池を製造する
ことができ、タンデムセルの下段のセルにのみ適用して
も有効である。
合構造の1層を熱CVD法で形成して、ステブラ−・ロ
ンスキ−効果による膜質の劣化を低減し、その1層と光
入射側の接合を形成する層は低温でのプラズマCVD法
により形成して、1層への不純物の熱拡散をおさえ、光
入射側の接合特性の劣化を抑制して効率を向上させるこ
とにより、高効率で高信幀性の薄膜太陽電池を製造する
ことができ、タンデムセルの下段のセルにのみ適用して
も有効である。
第1図は本発明の一実施例による薄膜太陽電池の断面図
、第2図はその製造装置の断面図、第3図は第1図に示
した実施例による薄膜太陽電池と従来法による薄膜太陽
電池の出力特性線図、第4図は本発明の別の実施例のタ
ンデムセルの断面図、第5図は第4図に示した実施例に
よるタンデムセルと従来法によるタンデムセルの出力特
性線図、第6図は熱CVD法装置の一例を示す断面図で
ある。 114導電性基板、12:熱CVD法によるn形a−3
i層、13:熱CVD法による1ija −3i層、1
4;プラグv c ’V D法によるp形a−3IC層
、15+ii明導電膜、16;集電電極、22;熱CV
D室、23:プラズマCVD室、3:サセプタ。 代理人弁理士 山 口 巌 ′ご 第1図 第2図 t ;t (mAン 第3図 1i15図 第6図
、第2図はその製造装置の断面図、第3図は第1図に示
した実施例による薄膜太陽電池と従来法による薄膜太陽
電池の出力特性線図、第4図は本発明の別の実施例のタ
ンデムセルの断面図、第5図は第4図に示した実施例に
よるタンデムセルと従来法によるタンデムセルの出力特
性線図、第6図は熱CVD法装置の一例を示す断面図で
ある。 114導電性基板、12:熱CVD法によるn形a−3
i層、13:熱CVD法による1ija −3i層、1
4;プラグv c ’V D法によるp形a−3IC層
、15+ii明導電膜、16;集電電極、22;熱CV
D室、23:プラズマCVD室、3:サセプタ。 代理人弁理士 山 口 巌 ′ご 第1図 第2図 t ;t (mAン 第3図 1i15図 第6図
Claims (1)
- 1)基板上に積層されp−i−n接合を構成する非晶質
シリコンを主材料とするp層、i層、n層のうち、i層
およびその基板側の層を熱CVD法で形成したのち、i
層への光の入射側である反基板側の層をプラズマCVD
法により形成することを特徴とする薄膜太陽電池の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63085940A JPH0714077B2 (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
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JP63085940A JPH0714077B2 (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 薄膜太陽電池の製造方法 |
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JPH01257375A true JPH01257375A (ja) | 1989-10-13 |
JPH0714077B2 JPH0714077B2 (ja) | 1995-02-15 |
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JP (1) | JPH0714077B2 (ja) |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2010534940A (ja) * | 2007-07-24 | 2010-11-11 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 薄膜ソーラー製造中に基板温度を制御する装置及び方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58191477A (ja) * | 1982-05-06 | 1983-11-08 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 太陽電池の製法 |
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1988
- 1988-04-07 JP JP63085940A patent/JPH0714077B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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JPS58191477A (ja) * | 1982-05-06 | 1983-11-08 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 太陽電池の製法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010534940A (ja) * | 2007-07-24 | 2010-11-11 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 薄膜ソーラー製造中に基板温度を制御する装置及び方法 |
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Publication number | Publication date |
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JPH0714077B2 (ja) | 1995-02-15 |
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