JPH0282655A - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents

光起電力装置の製造方法

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JPH0282655A
JPH0282655A JP63235815A JP23581588A JPH0282655A JP H0282655 A JPH0282655 A JP H0282655A JP 63235815 A JP63235815 A JP 63235815A JP 23581588 A JP23581588 A JP 23581588A JP H0282655 A JPH0282655 A JP H0282655A
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amorphous
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Masayuki Iwamoto
岩本 正幸
Koji Minami
浩二 南
Kaneo Watanabe
渡邊 金雄
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 イ)産業上の利用分野 本発明は、太陽光発電等に利用される光起電力装置の製
造方法に関する。
同 従来の技術 非晶質半導体を光活性層とする光起電力装置は既に知ら
れており、その基本構成は、光透過を許容するガラス等
の基板上に、ITO1Sn02等の透光性導電酸化物(
以下TCOと略記する)からなる受光面電極を配置し、
この受光面電極を基板の導電性表面としてpn、pin
等の半導体接合を備える半導体膜と、該半導体膜とオー
ミック接触する背面電極をこの順序で積層しである。
現存する光起電力装置の殆どは光入射側に設けられるp
型やn型の一導電型の不純物層は、この層における光吸
収を可及的に抑圧するためにワイドバンドギャップ材料
である水素化非晶質シリコンカーバイド(以下a−Si
6:Hと略記する)が用いられているっ更に、最近の研
究では上記a −3iC:Hに代って高い開放電圧(V
oc)を得るために、水素化微結晶シリコンカーバイド
(以下μc−3iC:H)を用いることが試みられてい
る(Y−Hattori  et al、:19th 
Phot。
vol、5pec−Conf 、第689頁)。
ej  発明が解決しようとする課題 しかし乍ら、μc−3iC:Hのような微結晶半導体を
、膜厚に制限のある光入射側の不純物層に用いる場合に
は上記先行技術に開示されている如<ECR放電のよう
な特殊な製造装置を必要とする。
一方、非晶質半導体を得ることのできるグロー放電で微
結晶半導体を成膜し、ようとすれば成膜初期においては
直ちに微結晶状態とならず非晶質状態となるためlこ、
全体として例えば400A程度と非常に厚い膜となる。
その結果、当該不純物層において光吸収が発生し、短絡
電流(Isc)が減少するばかりか、成膜初期の非晶質
状態の存在によりVocの低下も免れない。
従って、光入射側の不純物層として微結晶半導体を用い
るためには高価なECR放電による製造装置が不可欠で
あり、実用化に対する大きな障害となっている。
本発明は斯る障害を解決せんとするものである。
に)課題を解決するための手段 本発明による光起電力装置の製造方法は、上記課題を解
決するために、光透過を許容する基板の導電性表面に、
一導電型の非晶質半導体層を成膜導体層を形成する工程
と、 第2の半導体層を成膜する工程と、 この第2の半導体層と接して半導体接合を形成する異種
導電型の非晶質半導体層からなる第3の半導体層を成膜
する工程と、 この第3の半導体層の背面側に背面電極を形成する工程
と、 を備えたことを特徴とする。
(ホ)作用 上述の如く微結晶半導体部分を含む第2の半導体層の成
膜工程に先立って、第1の半導体層を成膜し結晶化処理
を施すことによって、第1の半導体層は微結晶化を促進
する下地層として作用する。
(へ)実施例 (第1実施例) 第1図は本発明の製造方法による第1の工程を示し、一
方の表面に予めITO%5n02等のTCOからなる受
光面電極(2)を配置して導電性光面が付与された光透
過を許容するガラス等の基板(1)を準備し、当該受光
面電極(2)上に膜厚約10〜100Aと肉薄な一導電
型、例えばボロンがドープされp型に価電子制御された
a−3iC:Hからなるの 非晶質半導体層(3)が周知13.56MH2の高周波
へ (RF)によるグロー放電を利用したプラズマCVD法
により成膜される。使用されるガスは、主原料ガスとし
てSiH4とCH4が各々1:1の流量比で供給される
と共に、p型ドーパントガスとしてB2H6がSiH4
に対して1%供給される。斯る成膜時のガス圧は代表的
には0.3TOrrであり、高周波パワー20Wで、基
板(1)は約200℃に保持されている。
第2図は第2の工程を示し、第1の工程により成膜され
た非晶質半導体層(3)に対しアニーリングによる結晶
化処理が施されて、第1の半導体層(41)が形成され
る。上記アニーリングは例えばフラッシュランプやレー
ザビーム等の照射によるものであり上記非晶質半導体層
(3)は瞬時的に約500〜600℃の温度に達し、結
晶粒界が現われる。
このアニーリング工程は非晶質半導体層(3)を単結晶
化させるものではないこと、更屹は基板(1)の耐熱性
等の点から上記の温度範囲で十分であり、また時間的に
も瞬間で良い。
第3図は第3の工程を示し、上記第1の半導体層(41
)上に同導電型、例えばp型の第2の半導体層(42)
が成膜される。斯る第2の半導体層(42)の成膜工程
で注目すべきは、当該第2の半導体層(42)が接する
下地層に対し予め結晶化処理が施されている点である。
従って、第2の半導体層(42)をグロー放電を用いて
μc−5iC:Hにより構成するに際し、上記第1の半
導体層(41)が成膜当初結晶核的な役目を果すことか
ら、成膜当初から微結晶状態となる。その結果、第2の
半導体層(42)として高価な製造装置を用いたECR
放電によらず例えば膜厚が約50〜200Aと肉薄で且
つワイドバンドギャップなμc−3iC:Hを光入射側
の不純物層として用いることができる。斯るグロー放電
による成膜の非晶質半導体層(3)のa−3iC:Hの
成膜と異なるところは、基板(1)の温度を約150℃
と若干低温とし、5tH4に対しH2を50倍導入して
高水素濃度とすると共に、13.56MHzのRFパワ
ーとして100Wの高出力を供給した点であり、他の使
用ガス、ガス圧力等は同一である。
第4図は第4の工程を示し、上記微結晶半導体からなる
第2の半導体/I(42)と接して発電lこ寄与する半
導体接合を形成すべく、当該第2の半導体層(42)と
異種導電型である例えばi型(真性)のa−3i:Hか
らなる第3の半導体層(43)が成膜される。斯る第3
の半導体層(43)はガス圧0.3TorrのS i 
H4を原料ガスとする13.56MHz、出カバ”7−
20Wの高周波(RF)によるグロー放電を利用したプ
ラズマCVD法により膜厚的2000〜7000A形成
される。
第3図は第3の工程を示し、上記i型の第3の半導体層
(43)と接してn型のa−3i:Hからなる第4の半
導体層(44)が成膜されるっ斯る第4の半導体II(
44)は主原料ガスとして3iH4が使用され、当該S
iH4ガスにn型決定不純物であるPを含むPH3ガス
が2%ドープされ原料ガスにより上記第3の半導体層(
43)と同じ1五56MHzのRFグロー放電を利用し
たプラズマCVD法によって膜厚約300〜500人成
膜される。
第6図は第6の工程を示し、上記第4の半導体層(44
)と接してオーミック性急する金属、或い起電力装置が
完成する。斯る装置は、AM−1,100mW/dの照
射条件で10.7%の光電変換効率を示した。この値は
後述する従来装置の値を上回っていた。
尚、第4の半導体層(44)の存在は上記背面電極(5
)と半導体膜(4)とのオーミック接触を可能ならしめ
るものであり、背面電極(5)が第3の半導体層(43
)と直接接触して良好にオーiyり接触する例えばマグ
ネシウムから形成される場合には省略可能である。
更に、第1の工程乃至第3の工程を第7図に示す如く、
第1のプラズマ室圓、アニーリング室は第2のプラズ°
マ室(13,第3のプラズマ室α勾、第4のプラズマ室
(2)及び基板(1)の製造装置への導入を行なう仕込
み室α■、成膜後の基板(1)の取り出しを行なう取出
し室はを連続的に配置した所謂イン・ライン型の製造装
置を用いて施すこともできる。
(第2実施例) 第1実施例において結晶化処理されるa−3iC;Hか
らなる非晶質半導体層(3)はプラズマCVD法により
成膜される際、その原料ガス中に水素を含んでいる。そ
のために成膜時、その下地層であるTCOの受光面電極
(2)から酸素が引き抜かれたり、また5n02やIT
Oからなる場合にはスズも還元作用により引き抜かれ、
それが成膜中のa−3iC:Hに混入してしまう。斯る
酸素やスズの混入は第2の工程である結晶化処理に対し
少なからず悪影響を及ぼすことが予想される。
従って、第2実施例では水素を含まないa−3iCをス
パッタリングにより成膜する。こうすれば非晶質半導体
層(3)中には水素還元lこよる酸素やスズの混入が阻
止され、良好な結晶化処理が施さる。
斯るスパッタリングを用いたイン・ライン製造装置も、
第7図の第1プラズマ室αυをスパッタリング室に変更
するだけで良い。
第8図は本実施例により製造された光起電力装置の光電
変換効率と第1半導体層(41)の膜厚との関係をAM
−1,100mW/dのソーラシミュレータを用いて測
定したものをグラフ化したものである。ここではp型層
(4p)全体の膜厚、即ち第1半導体層(41)と第2
半導体層(42)の膜厚の和を、現在一般的な150人
となるように調整した。即ち、第1半導体層(41)の
膜厚がゼロであるということは第2半導体層(42)の
それが15OAであることを意味し、一方が5OAのと
きは他方が100Aである。斯る測定の結果、結晶化処
理の施された第1半導体層(41)の膜厚が10〜10
0Aの間で、当該第1半導体層(41)のない従来装置
の値(8%)を上回り、特に30〜70Aで好適な値が
得られ、50Aで11.4%の光電変換効率を示した。
(第3実施例) 上記第1、第2実施例にあっては、結晶化処理される非
晶質半導体層(3)は炭素を含んでいたが、本実施例で
はa−3iをスパッタリングにより形成した。そして、
他は同一の工程を経て光起電力装置を製造して、AM−
1,100mW/dによる光電変換効率を測定したとこ
ろ、1Q、2%の値を得た。
(ト)発明の効果 本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く予め成膜
されていた第1の半導体層が微結晶化を促進する下地層
として作用するので、第2半導体層は高価なECR放電
による製造装置を使用しなくても成膜直後から微結晶化
状態となる結果、光入射側の不純物として要求される薄
膜化とワイドバンドギャップ化を製造コスト安価にて達
成し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は本発明製造方法による各工程を終了後
の状態を示す模式的断面図、第7図は本発明製造方法を
実施するイン・ライン型製造装置の模式図、第8図は光
電変換効率と結晶化処理される非晶質半導体層の膜厚と
の関係を示す特性図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光透過を許容する基板の導電性表面に、一導電型
    の非晶質半導体層を成膜する工程と、この半導体層に対
    し結晶化処理を施して第1の半導体層を形成する工程と
    、 次いで、この第1の半導体層に接して少なくともその一
    部分に同導電型の微結晶半導体部分を含む第2の半導体
    層を成膜する工程と、 この第2の半導体層と接して半導体接合を形成する異種
    導電型の非晶質半導体層からなる第3の半導体層を成膜
    する工程と、 この第3の半導体層の背面側に背面電極を形成する工程
    と、 からなる光起電力装置の製造方法。
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