JPH0281424A - 多結晶シリコン薄膜製造方法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜製造方法Info
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- JPH0281424A JPH0281424A JP63233106A JP23310688A JPH0281424A JP H0281424 A JPH0281424 A JP H0281424A JP 63233106 A JP63233106 A JP 63233106A JP 23310688 A JP23310688 A JP 23310688A JP H0281424 A JPH0281424 A JP H0281424A
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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
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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、太陽電池、光センサあるいはＳＯ■技術など
に用いられる多結晶シリコン薄膜製造方法に関する。
に用いられる多結晶シリコン薄膜製造方法に関する。
太陽電池に用いられるシリコン材料としては、結晶系と
非晶質系に大別される。結晶系は、固体シリコン材を一
旦１５００℃の高温で加熱溶融したのち徐々に溶液より
種結晶の引上る方法あるいは帯域溶融法などにより形成
されるため製造コストが高くつく、一方、非晶質系の場
合は、モノシランのような低価格の原料ガスを１００〜
３００℃の低温でプラズマ分解することによって得られ
るため、低コスト太陽電池材料として期待されているが
、現在の成膜速度は数人／秒〜敗十人／秒と比較的遅い
。
非晶質系に大別される。結晶系は、固体シリコン材を一
旦１５００℃の高温で加熱溶融したのち徐々に溶液より
種結晶の引上る方法あるいは帯域溶融法などにより形成
されるため製造コストが高くつく、一方、非晶質系の場
合は、モノシランのような低価格の原料ガスを１００〜
３００℃の低温でプラズマ分解することによって得られ
るため、低コスト太陽電池材料として期待されているが
、現在の成膜速度は数人／秒〜敗十人／秒と比較的遅い
。
太陽電池の製造コストは１００円／賀９ （ＩｌｐはＷ
ａｔｔＰｅａｋ）程度になるのが望ましいが、現在約１
０００円／Ｗｐであり、これを１００円／’ｔ４ｐにも
っていくためには、より効率的な材料製造方法が必要で
ある。
ａｔｔＰｅａｋ）程度になるのが望ましいが、現在約１
０００円／Ｗｐであり、これを１００円／’ｔ４ｐにも
っていくためには、より効率的な材料製造方法が必要で
ある。
特に非晶質系では、減圧下での反応であるため高価な真
空装置が必要とされ、製造コストに占める設備が高くつ
くという問題点がある。
空装置が必要とされ、製造コストに占める設備が高くつ
くという問題点がある。
本発明の課題は、上記のシリコン単結晶あるいは非晶質
シリコン薄膜などの製造上の問題点を解決し、成膜速度
が早くて製造コストが低く、また太陽電池の材料として
用いたときに非晶質系シリコンに比してすぐれた特性が
得られる多結晶シリコン薄膜製造方法を提供することに
ある。
シリコン薄膜などの製造上の問題点を解決し、成膜速度
が早くて製造コストが低く、また太陽電池の材料として
用いたときに非晶質系シリコンに比してすぐれた特性が
得られる多結晶シリコン薄膜製造方法を提供することに
ある。
帽１を解決するための手段〕
上記の問題の解決のために、本発明は、シリコン水素化
物ガスのグロー放電分解により基板上にシリコンの微粒
子層を堆積させたのち、レーザ光を照射してアニールし
、シリコン微粒子層を多結晶シリコン薄膜とするものと
する。
物ガスのグロー放電分解により基板上にシリコンの微粒
子層を堆積させたのち、レーザ光を照射してアニールし
、シリコン微粒子層を多結晶シリコン薄膜とするものと
する。
モノシランなどのシリコン水素化物ガスは反応性が高い
ためグロー放電分解の際にシリコン微粒子を形成しやす
い、非晶質シリコン薄膜形成の際に微粒子が基板上に堆
積すると、ピンホールの原因となり、太陽電池セルの短
絡を生じることになるため、微粒子の発生を抑える条件
下で成膜が行われていた。このことは、逆に言うと、シ
リコン微粒子を急速に基板上に堆積することが可能であ
ることを意味する。そのためには、反応圧力、放電パワ
ーを高くすればよい、こうして得られるのは基板上にシ
リコン微粒子が堆積したものであって未だ膜になってい
ない、これを薄膜化するには１０００℃以上で加熱する
必要があるが、レーザ光を用いれば短時間で結晶成長を
起こすことができる。
ためグロー放電分解の際にシリコン微粒子を形成しやす
い、非晶質シリコン薄膜形成の際に微粒子が基板上に堆
積すると、ピンホールの原因となり、太陽電池セルの短
絡を生じることになるため、微粒子の発生を抑える条件
下で成膜が行われていた。このことは、逆に言うと、シ
リコン微粒子を急速に基板上に堆積することが可能であ
ることを意味する。そのためには、反応圧力、放電パワ
ーを高くすればよい、こうして得られるのは基板上にシ
リコン微粒子が堆積したものであって未だ膜になってい
ない、これを薄膜化するには１０００℃以上で加熱する
必要があるが、レーザ光を用いれば短時間で結晶成長を
起こすことができる。
従って、グロー放電装置で得られたシリコン微粒子をレ
ーザアニール装置により結晶化することにより、微粒子
層から太陽電池などに用いることができる多結晶シリコ
ン薄膜を効率的に形成できる。
ーザアニール装置により結晶化することにより、微粒子
層から太陽電池などに用いることができる多結晶シリコ
ン薄膜を効率的に形成できる。
モノシランガスよりグロー放電分解によりシリコン微粒
子層を生成させるには、反応圧力を５〜３ＱＴｏｒｒ、
放電パワー密度を０．１〜ｌｏｇ／−に高めればよい。
子層を生成させるには、反応圧力を５〜３ＱＴｏｒｒ、
放電パワー密度を０．１〜ｌｏｇ／−に高めればよい。
実施例１：
第１図はこの実施例に用いた装置を示し、グロー放電槽
１には一方の電極になる基板支持体２１と高周波電源３
に接続された上部電極２２が対向している。基板支持体
２１は、支持される基板１０を加熱するヒータ２３を内
蔵している。放電槽１には排気口４が設けられて真空排
気系に接続されているとともに、槽外に配置されるレー
ザ５からのレーザビーム５１を透過する窓６が槽壁に設
けられ、さらに槽内にレーザビーム５１の角度を変える
可動ミラー６１が備えられている。このグロー放電槽１
内で圧力５〜３０Ｔｏｒｒ、放電パワー０．１〜１０Ｗ
／−の条件でモノシランガスを分解したところ１０分間
で厚さ２Ｏｎの堆積膜が得られたが、これは粒径５０〜
３００人のシリコン微粒子からなるものであった０次に
、ＣＯ８レーザ、 Ａｒレーザ、 Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
などのレーザ５を用い、パルス幅０．１〜Ｉｏｎｓの１
パルス当たり０．２〜０．５Ｊ／−の条件でシリコン微
粒子層に照射した。径１０〜１００ｎのレーザビーム５
１をスポット照射した場合、約１／１０００秒以下で照
射部の結晶化がみられた。レーザビーム５１を可動ミラ
ー６１によりスキャンすることにより、ｌＱｃｍ Ｘ
ＩＱ値基板上の微粒子シリコン層を全面に亘って多結晶
Ｔｌｊ膜化できた。
１には一方の電極になる基板支持体２１と高周波電源３
に接続された上部電極２２が対向している。基板支持体
２１は、支持される基板１０を加熱するヒータ２３を内
蔵している。放電槽１には排気口４が設けられて真空排
気系に接続されているとともに、槽外に配置されるレー
ザ５からのレーザビーム５１を透過する窓６が槽壁に設
けられ、さらに槽内にレーザビーム５１の角度を変える
可動ミラー６１が備えられている。このグロー放電槽１
内で圧力５〜３０Ｔｏｒｒ、放電パワー０．１〜１０Ｗ
／−の条件でモノシランガスを分解したところ１０分間
で厚さ２Ｏｎの堆積膜が得られたが、これは粒径５０〜
３００人のシリコン微粒子からなるものであった０次に
、ＣＯ８レーザ、 Ａｒレーザ、 Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
などのレーザ５を用い、パルス幅０．１〜Ｉｏｎｓの１
パルス当たり０．２〜０．５Ｊ／−の条件でシリコン微
粒子層に照射した。径１０〜１００ｎのレーザビーム５
１をスポット照射した場合、約１／１０００秒以下で照
射部の結晶化がみられた。レーザビーム５１を可動ミラ
ー６１によりスキャンすることにより、ｌＱｃｍ Ｘ
ＩＱ値基板上の微粒子シリコン層を全面に亘って多結晶
Ｔｌｊ膜化できた。
実施例２：
第２図はこの実施例に用いた装置を示し、グロー放電槽
１にレーザアニール槽７が連結され、インライン化した
ものである。レーザアニール槽７は槽外にレーザ５と可
動ミラー６１を配置したもので、シリコン微粒子層を形
成した基板１０を槽内の基板支持体７１上に搬送したの
ち、レーザビーム５１を可動ミラー６１および窓６を介
して基板上に照射し、全面にスキャンして多結晶シリコ
ン＊ＭＩ化する。
１にレーザアニール槽７が連結され、インライン化した
ものである。レーザアニール槽７は槽外にレーザ５と可
動ミラー６１を配置したもので、シリコン微粒子層を形
成した基板１０を槽内の基板支持体７１上に搬送したの
ち、レーザビーム５１を可動ミラー６１および窓６を介
して基板上に照射し、全面にスキャンして多結晶シリコ
ン＊ＭＩ化する。
実施例３：
太陽電池のために本発明に基づく多結晶シリコンｙｔｌ
ｌｌを用いる場合には、ドープしない多結晶シリコン薄
膜をはさんでｐ形およびｎ形の多結晶シリコン膜を形成
しなければならない、この実施例はそのようなドープさ
れた多結晶シリコンＩＩを形成するもので、第３図は用
いた装置を示す、この装置は第２図に示した装置のレー
ザアニール槽７にドーピング用ガス導入管８を接続した
もので、グロー放電槽１でシリコン微粒子層が作成され
た基板１０をレーザアニール槽７内の基板支持体７１上
に搬送し、ガス導入管からジボランあるいはフォスフイ
ンを導入しながらレーザビーム５１でレーザアニールす
れば、多結晶化されたシリコン薄膜はｐ形あるいはｎ形
になる。第４図にこの装置を用いてｐｉｎ構造を有する
多結晶シリコン薄膜太陽電池の電流・電圧特性を実線４
１で示し、破線４２で示した、同様にｐｉｎ構造を存す
る非晶質シリコン薄膜太陽電池の特性に比較して高い最
大出力が得られることがわかる。
ｌｌを用いる場合には、ドープしない多結晶シリコン薄
膜をはさんでｐ形およびｎ形の多結晶シリコン膜を形成
しなければならない、この実施例はそのようなドープさ
れた多結晶シリコンＩＩを形成するもので、第３図は用
いた装置を示す、この装置は第２図に示した装置のレー
ザアニール槽７にドーピング用ガス導入管８を接続した
もので、グロー放電槽１でシリコン微粒子層が作成され
た基板１０をレーザアニール槽７内の基板支持体７１上
に搬送し、ガス導入管からジボランあるいはフォスフイ
ンを導入しながらレーザビーム５１でレーザアニールす
れば、多結晶化されたシリコン薄膜はｐ形あるいはｎ形
になる。第４図にこの装置を用いてｐｉｎ構造を有する
多結晶シリコン薄膜太陽電池の電流・電圧特性を実線４
１で示し、破線４２で示した、同様にｐｉｎ構造を存す
る非晶質シリコン薄膜太陽電池の特性に比較して高い最
大出力が得られることがわかる。
〔発明の効果）
本発明によれば、基板上にグロー放電分割によりシリコ
ン微粒子槽を非晶質シリコン膜の場合の１０〜１００倍
の堆積速度で形成したのち、レーザアニールにより多結
晶化することにより、例えば太陽電池の光電変換層に用
いた場合、最大出力当たりのコストを低減できる多結晶
シリコン薄膜が得られた。そのほか、光センサあるいは
Ｓｏｌのためのシリコン薄膜の製造に対しても有効に適
用することができる。
ン微粒子槽を非晶質シリコン膜の場合の１０〜１００倍
の堆積速度で形成したのち、レーザアニールにより多結
晶化することにより、例えば太陽電池の光電変換層に用
いた場合、最大出力当たりのコストを低減できる多結晶
シリコン薄膜が得られた。そのほか、光センサあるいは
Ｓｏｌのためのシリコン薄膜の製造に対しても有効に適
用することができる。
第１図、第２図、第３図は本発明の異なる三つの実施例
にそれぞれ用いる装置の断面図、第４図は本発明により
製造される多結晶シリコン薄膜を用いた太陽電池の特性
と従来の非晶質シリコン太陽電池の特性を比較する電流
・電圧線図である。 １ニゲロー放電槽、１０：基板、２１＋基板支持体、２
２：上部電極、 ５：レーザ、５１： ３：高周波電源、 レーザビーム、 ：排気口、 レーザアニ 第３図 第２図 第４図
にそれぞれ用いる装置の断面図、第４図は本発明により
製造される多結晶シリコン薄膜を用いた太陽電池の特性
と従来の非晶質シリコン太陽電池の特性を比較する電流
・電圧線図である。 １ニゲロー放電槽、１０：基板、２１＋基板支持体、２
２：上部電極、 ５：レーザ、５１： ３：高周波電源、 レーザビーム、 ：排気口、 レーザアニ 第３図 第２図 第４図
Claims (1)
- １）シリコン水素化物ガスのグロー放電分解により基板
上にシリコンの微粒子層を堆積させたのち、レーザ光を
照射してアニールし、シリコン微粒子層を多結晶シリコ
ン薄膜とすることを特徴とする多結晶シリコン薄膜製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63233106A JPH0281424A (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 多結晶シリコン薄膜製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63233106A JPH0281424A (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 多結晶シリコン薄膜製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0281424A true JPH0281424A (ja) | 1990-03-22 |
Family
ID=16949868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63233106A Pending JPH0281424A (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 多結晶シリコン薄膜製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0281424A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-09-17 JP JP63233106A patent/JPH0281424A/ja active Pending
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