JPH03101274A - アモルファス太陽電池の製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアモルファス太陽電池の製造方法に係り、より
詳しく述べるとアモルファス太陽電池のｐ−ｉｎ又はｎ
−１Ｐ椹造のバッファー層をａ−Ｇｅ：Ｈ又はａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｈとａ−Ｓｉ：Ｉｔとを間欠的に積層した合金化
ａ−ＳｉＧｅ：Ｈでクレーデイドパッドギャップ層とし
て構成し、高変換効率の太陽電池を実現する方法に関す
る。

〔従来の技術〕

アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）太陽電池は単結
晶シリコン太陽電池よりも製造が容易でありかつ理論的
には高効率化が可能であるため、太陽電池の開発の中心
に位置付けられている。しかしながら、まだ光電変換効
率が低い、信頼性が充分でないなどの問題が残されてい
る。

そこで、高効率化、高信頼性化を実現するために、光電
変換Ｎ　（ｐｉｎ又はｎｉｐ構造）を積層したタンデム
型太陽電池の開発が推進されている。この夕ンデムを太
陽電池の開発では高品質の侠光学バンドギャップ材料の
開発が要求され、その候補として水素化アモルファスシ
リコンゲルマニウム（ａＳｉＧｅ　：　Ｈ）が期待され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ｄ−ＳｉＧｅセルではｐ／ｉ／ｎ各層ノエネルギーバン
ドギャップ（Ｅｇ）の差が大きいので、特にｐ／ｉ又は
１１／ｉ界面へのバッファー層の導入がセルの光電変換
効率を向上させる上で重要である。

そこで、本発明は、最適のバッファー層を採用して、高
光電変換効率を有するアモルファス太陽電池の製造方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、基板上にρ−１
−ｎ又はｎｉ−ρ構造を有しかつｐ層又はｎｉｌとｉ層
の間にバッファー層を挿入したアモルファス太陽電池を
製造する方法において、ｐ層又はｎ層とｉ層の間に挿入
するバッファー層を、プラズマＣＶＤ法で水素化アモル
ファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ　：　Ｉｔ）ｐＡ又は水
素化アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−５ｉＧｅ
　：　Ｎ）ｉと水素化アモルファスシリコン（ａ−３ｉ
：Ｈ）膜とを、充分に薄く交互に堆積して、超格子構造
を形成することなく合金化した水素化アモルファスシリ
コンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ　：　Ｈ）膜として形
成し、かッａ−Ｇｅ　：　ＨＪｌｉ又はａ−Ｓｉｄｅ　
：　［（ＪＢＩとａ−Ｓｉ：Ｈ膜との膜厚比を漸次に変
化させて合金化したａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜をクレーデイド
パッドギャップ層として形成することを特徴とするアモ
ルファス太陽電池の製造方法を提供する。

〔作　用〕

合金化したａ−ＳｉＧｅ二ｆ（膜のバンドギャップはこ
れを構成するａ−Ｇｅ：Ｉｔ又はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜と
ａ−Ｓｉ：Ｉｔ膜との間欠堆積時間を調整することによ
って高精度に制御できる。

〔実施例〕

本発明の好ましい態様について説明する。

第１図は本発明の方法で製造される太陽電池の模式図で
、基板１、透明電極２．１層３、第１バッファー層４、
第２バッファー層５．１層６、第３バッファー層７、お
よび０層８からなる。第１、第２、第３バッファー層の
形成は任意であるが、本発明では少なくとも１層のバッ
ファー層を有する。

基板としては、ガラス、ステンレスあるいはポリイミド
等が採用される。特に好ましいのはガラスである。ｐ層
は、ａ−３ｉ膜中に周期律表第■族のホウ素、アルミニ
ウム、ガリウム及びインジウムから選択される１種又は
２種以上の元素が不純物として０．０５〜３％含有せし
めたものである。

特に好ましいｐ層は、ａ−８ｉ膜中にホウ素を０．１〜
２％含有したものである。ｉ層は、不純物を全く含まな
いか掻く微量の不純物を含む１−３ｉ（本発明では特に
ａ−ＳｉＧｅ）である。ｎ層は、ａ−Ｓｉ膜またはマイ
クロクリスタルシリコン（μｃ　−３ｉ）ＨｔＡ（微結
晶が混在したａ−Ｓｉ膜）中に周期律表第■族のリン及
びヒ素から選択される１種もしくは２種以上の元素を０
．０１〜１％含有せしめた膜で、好ましくはリンを不純
物として０．５〜１％の濃度でμｃ−３ｉへ含有させｆ
、−膜である。

なお、ｐ層又はｎ層のａ−３ｉには炭素やゲルマニウム
などが合金化される場合がある。

また、バッファー層はｐ層またはｎ層のバンドギャップ
と、ｉ層のバンドギャップを連続的につなぐように、組
成を変化させ、クレーデイドパッドギャップを有するよ
うにする。

電極は、酸化スズあるいは酸化スズ中にインジウムを含
有するＩＴＯといっな透明電極か、アルミニウム等の金
属電極が採用される。通常、基板がガラスの場合は電極
（２）として透明電極が採用され、電極（７）として金
属電極が採用される。また基板がステンレスやセラミッ
クス等であれば、電極（２）として金属電極、電極（７
）として透明電極が選択される。透明電極には、不純物
としてホウ素やフッ素等を含有させることができる。

次に、このアモルファス太陽電池の製造方法について説
明する。この太陽電池は、プラズマＣＶＤ装置、光ＣＶ
Ｄ装置、スパッタリング装置さらには電子ビーム照射装
置といった薄膜製造装置を用いて製造することができる
。以下、−例としてプラズマＣＶＤ装置を用いる方法に
ついて説明する。

ガラス基板に透明電極を被着した基板またはステンレス
基板もしくはセラミックス基板に金属電極を被着した基
板が、プラズマＣＶＤ装置に導入され電極上へまず９層
が形成される。９層は、原料ガスとしてシラン、ジシラ
ン、塩化シランといったシリコン化合物と、周期律表第
■族元素のホウ素が不純物として０．０５〜３％添加さ
れたガスとメタン、アセチレン、等の炭化水素化合物ガ
スの存在下、プラズマＣＶＤ反応によって形成される。

シリコン化合物は水素によって２〜１００倍に希釈して
供給するのが反応操作上好ましい、プラズマＣＶＤ装置
電極間の電力密度は０．０１〜０．３Ｗ　／　ｃｍ２に
設定され、５０〜２００人のｐ層を製膜するに必要な時
間、プラズマＣＶＤ反応が継続される。電極は、平行平
板型の構造を有するものが好ましく両電極間にメツシュ
（第三電極）を配置した装置を使用してもよい。

９層上に次いでバッファー層を形成する。これについて
は本発明の方法の特徴をなす工程なので、後で詳しく説
明する。

バッファー層を介して次にｉ層を形成する。本発明では
このｉ層の形成方法は限定されないが、例えば、高水素
希釈プラズマＣＶＤ法でアモルファスシリコンゲルマニ
ウム（ａ−ＳｉＧｅ　：　Ｈ）Ｊｌｌ（からなるｉ層を
形成することができる。高水素希釈とは原料ガスに対し
て３０倍以上の水素ガスを用いることをいい、−船釣に
は３０〜３００倍程度、好程度くは５０〜２００倍程度
が用程度れる。原料ガスとしてはゲルマニウム源（例、
ＣｅｎＨ２ｎ＋２　、　ＧｅＪ２１　。

ＧｅｎｌｌｍＸｚｎ−ｍ＋ｚ　；　Ｘはハロケン原子）
トシリコン源（例、５ｉｌｔ（２ｎ＋２．５ｉＨＨ２ｎ
　、　５ｉｎＨ＋ｏＸ２ｎ−＋ｏ＋２；　Ｘはハロゲン
原子）の両方を含む必要があり、これらの源の比として
は１：１〜１：５が好ましい。原料ガスに対する水素ガ
スの希釈倍率はＧｅとＳｉのモル数に対するＨのモル比
を基準とするものである。

その他の製膜条件の代表的な値は下記の如くである。

基板温度　　１００〜３５０℃ （好ましくは１５０〜２５０℃） 圧力　０．０１〜５ｔｏｒｒ （好ましくは０．１〜２ｔｏｒｒ） 電力密度　　０．０１〜０．５Ｗ　／　ａｍ２（好まし
くは０．０２〜０．２Ｗ／　ａｓＩ２）Ｇｅ−Ｈの結合
エネルギーは５ｉ−Ｈに比べて弱いので、製膜時に水素
が脱離して欠陥が発生し易いため、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈの
品質が低下する。従って、高水素希釈することによって
水素の脱離を防ぎ、高品質のａ−ＳｉＧｅ：）ｆ膜が得
られ、ひいて高光電変換効率のセルが得られる。

また、ｉ層は、次にバッファー層について説明する間欠
法で形成してもよい。但し、ｉ層ではクレーデイドパッ
ドギャップではないので、間欠時間の制御はバッファー
層の場合と異なる。ｉＭの厚さは１０００人〜５０００
人、より好ましくは２０００人〜３０００人とする。

ｉ層の次にもｎ層との間にバッファー層を形成するが、
これについても後で説明する。

それから１００〜１０００人のｎ層をこのｉ層上に製膜
する。ｎ層の原料としては、前記ｐ層と同様のシリコン
化合物に不純物としてリンやヒ素を０．０１〜１％含有
せしめた気体が用いられる。ｎ層は、ａ−Ｓｉよりもμ
ｃ−５ｉの方が好ましく、基板温度を２００〜２５０℃
に加熱するか電力密度を０．０５〜０．５Ｗ／ａｍ２に
設定してａ−３ｉ膜中に微結晶シリコンが混在した改質
に形成することができる。

最後に、ｎ層上にアルミニウム等で金属電極を形成する
。

以上、基板上に電極を介してｐ層、１ＪＥｆｆ及びｎ層
を順次形成してなるアモルファス太陽電池の構造および
その製造方法を例示したが、基板の電極上にまずｎＪｌ
ｉを形成し次いでｉ層及びｐ層という順にｎ１ｌ）型接
合を形成させて太陽電池を構成することもできる。

さらに、本発明の方法は特にタンデム型太陽電池の構造
に向けられており、上記の如く製造したＰ−ｉｎ又はｎ
−ｉ　−ｐ構造を繰り返して積層した構造（例えば、Ｐ
　−ｉ　　ｎ　／　Ｐ　−ｉ　−ｎ　／　ｐｉ　　ｎ）
にすることができる。このときｉ層には必ずしもａ　　
５ｉｄｅ膜のみを用いることなく、むしろ光入射より順
にエネルギーバンドギャップが狭くなるように、例えば
ａ　−Ｓ　ｉｆｉの次にｄ−Ｓｉ（：ｅ膜のように配置
される。

本発明の方法の特徴は、ｐ層／ｉ層又はｎ層／ｉＪＷの
間にバッファー層を挿入、かつこれをプラズマＣＶＤ法
においてガスを短時間（数秒程度）で切り換えながら数
原子層ごとにｄ−ＳｉＧｅ又はａＧｅとａ−３ｉとを製
膜したａ−ＳｉＧｅ：）Ｉ膜として形成し、かつｄ−Ｓ
ｉＧｅ又はａ−Ｇｅとａ−８ｉとの間欠時間を制御して
クレーデイドパッドギャップ層として形成することにあ
る。

なお、ａ−５ｉＧｅ：Ｈの膜質はａ−Ｓｉ：Ｈに比べて
低いが、その理由として、ａ−ＳｉＧｅ：Ｉｔ製膜の際
、ＧｅＨの結合エネルギーが５ｉ−Ｈに比べて弱いため
に成長表面からＧｅに結合した水素は抜は易く、そのた
めに５ｉｌ１３．　ＧｅＨ３等の活性種の表面移動度が
低下し、ａ−Ｓｉ：Ｈに比べて膜質が低下してしまうと
考えられている。これに対し、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜又は
ａ−Ｇｅ：ＨＭの製膜後直ちにａ−Ｓｉ：ＨＢの製膜を
行なうと、ａ−Ｇｅ：Ｉｔ又はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜の成
長表面はＳｉで覆われるため、水素の表面被覆率が向上
し、ＧｅＨｚ等の活性種の表面移動度が向上するので良
質のａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜が得られると考えられる。

このようにａ−ＳｉＧｅ：Ｉｆ又はａ−Ｇｅ　：　ＨＭ
とａ−Ｓｉ：Ｈ膜とを間歇的に製膜することによって、
低水素希釈、低パワーで、電気的特性に優れたａ−Ｓｉ
Ｇｃ：Ｈ膜を得ることができ、低水素希釈、低パワーで
製膜できるので下地層を損傷することかなく、従ってＰ
　−ｉ　−ｎ又はｎ−１Ｐ構造の界面特性を損うことも
なくすることができるという特徴もある。

この間歇製膜における個々のａ−ＳｉＧｅ：ｔ（膜、ａ
−Ｇｅ：Ｈ膜、ａ−３ｉ：Ｈ膜の製膜は、短時間で切換
えること、低水素希釈、低パワーでもよい点を除けば、
基本的には、従来より慣用の手法と同様に行なうことが
できる。但し、クレーデイドパッドギャップと有するａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ膜を構成するためにはａ−ＳｉＧｃ：Ｉ
ｔ又はａ−Ｇｅ：Ｈ膜とａ−Ｓｉ：Ｈ膜との間欠的な膜
厚を漸次変化させる。

このような間歇製膜のための装置としては、限定するわ
けではないが第２図を参照すると、通常のプラズマＣＶ
Ｄ反応室、ここでは容量結合型ＲＦプラズマＣＶＤ反応
室１１に、異なる原料ガス種のためのガス供給源１２　
、１３、及びガス切換弁１４を設けると共に、ガスを切
り換える間、製膜を停止するためのメカニカルシャッタ
１５を設け、さらに、分解エネルギーの異なる原料ガス
種に応じて適正な分解条件が選べるように、ガスの切換
えと放電出力が調製及びシャッタの開蘭をコンピュータ
１６で制御することができる装置を用いることができる
。なお、図中、１７は真空系、１８はＲＦ電源、１９は
基板側電極、２０は対向電極、２１はプラズマ空間であ
る。

ａ−Ｇｅ：Ｈの製膜はＧｅｎＨ２ｎ＋２．　ＧｅｎＩＬ
２１　、　ＧｅＪｍＸ２ｎ−ｍ＋ｚ（Ｘはハロゲン原子
）などのゲルマニウム源のガスに、必要に応じて水素ガ
ス、希ガス、さらにはａ−Ｇｅ：Ｉｆをｎ型又はｎ型の
導電型を付与するためのドーピングガスを混合した原料
ガスの存在下、プラズマＣＶＤによりａ−Ｇｅ：Ｈを堆
積させて行なう。水素の希釈倍率は３０倍以下；より好
ましくは１〜１５倍が好ましい０本発明では個々のａ−
Ｓｉ：Ｈ膜の膜厚を数オングストロームに制御する４ｇ
・要があるので、ゲルマニウム源、例えばＧｅ１１４た
けでは膜厚制御が困難であるので、多少の水素で希釈し
て、製膜速度を下げることが望ましい。

基板温度　　１００〜３５０℃ （好ましくは１５０〜２５０℃） 圧力　０．０１〜１ｔｏｒｒ （好ましくは０．０５〜０．５ｔｏｒｒ）電力密度　　
０．０１〜０．１Ｗ　／　ｃｍ２（好ましくは０．０１
〜０．０５Ｗ　／　ｃｍジａ−５ｉＧｅ：Ｈの製膜はａ
−Ｇｃ：Ｉｔ又はａ−Ｓｉ：Ｈの製膜と同様であるが、
原料ガスとしてゲルマニウム源とシリコン源の両方を含
む必要がある。ゲルマニウム源とシリコン源の比として
は、１：１〜１：５が好ましい。ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ製膜
の好ましい操作条件はａ−Ｇｅ：Ｈと同様である。

前記の如（、ａ−ＳｉＧｅ　：　Ｈ又はａ−Ｇｅ：ｔ（
膜とａＳｉ：ｔ！膜とは交互に製膜するが、これらの膜
の積層周期の膜厚が大きくなると超格子構造を呈するよ
うになるので、本発明では積層周期が超格子構造を呈し
ないような厚さ、典型的には１７人未満、好ましくは１
５Å以下、より好ましくは１〜１０人であるように選択
する。本発明ではこのように積層周期が超格子構造をな
さない程度のｔａ層構造を広義の合金化として把握する
ものである０個別ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ又はａ−Ｇｅ：Ｈ膜
及びａ−Ｓｉ：Ｈ膜の厚みを小さくしてゆけばＧｅとＳ
ｉがより均一に分散した合金化膜が得られるであろう。

また、ａ−ＳｉＧｅ：［１又はａ−Ｇｅ：Ｈ膜とａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜との膜厚の比は一般的には３：１〜１：３で特
に、１：１程度が好ましい。

バッファー層はρ層とｉ層、又は０層とｉ層の間のエネ
ルギーバンドギャップの差の急激な段差を軽減するため
にグレーディト層にすることが好ましい。このグレーデ
ィト層はａ−ＳｉＧｅ：Ｉｔ又はａ−Ｇｅ：Ｈ膜とａ−
Ｓｉ：Ｈ膜との膜厚の比を漸次変化させることによって
構成できる。即ち、バンドギャップ＾（ｅＶ）のａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜とバンドギャップＢ（ｅＶ）のａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ又はａ−Ｇｅ：Ｉｆを用いてグレーディト層を作製す
る場合、各層の製膜時間を’Ｔ’、、Ｔ２とレーデイド
層が得られる。Ｔ、、Ｔ力かく変えることにより、はぼ
連続的にグレーディト層のバンドギャップを変えること
ができる。唯し、この時間は前述したように積層周期が
、１５Å以下とすることが望ましい。通常原料ガスであ
る５ｉｌｌ＜とＧｅ１ｌ。

の流量比を流量制御器を用いて変化させることによりグ
レーディト層を作製するが、流量変化に伴うプラズマ状
態の変化により、設計と異なるグレーディト層となるこ
とがあった。本方法では、シャッターの制御による不安
定なプラズマ状態による製膜を避けることができ、また
、各層の放電時間のみを変えることにより、グレーディ
ト層を作製するため精度よくグレーディト層を作製する
ことができる。

次に、実際に、アモルファス太陽電池を作製し、本発明
の効果を検討した結果を示す。Ｈ−５ｉＧｅセルの基本
構成としては第１図に示した構成を用いた。このセルの
バンドギャップを第３図に示す。

１層６はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜からなり、９層３はａ−Ｓ
ｉＣ：Ｈ膜、１層８はμｃ−Ｓｉ膜からなる。バンドギ
ャップはＳｉＣが最も大きく、Ｓｉがこれに続き、５ｉ
Ｇｅは最も小さい、光入射側９層３にＳｉＣを用いる理
由はバンドギャップを大きくして光入射量を多くするた
めである。１層８は光入射側でないのでオーミック性に
優れるμｃ−９ｉ膜で構成している。前述のように、ｐ
−１−ｎの界面のバンドギャップの変化を連続的にする
ことが好ましいので、ａ−ＳｉＧｅ：Ｉｔを間欠法で形
成し、間欠法ａ−ＳｉＧｅ：Ｈを構成するａ−Ｓｉ、ａ
−Ｇｅ又はａ−ＳｉＧｅの細膜の厚さを制御して（連続
的に変えて）バンドギャップをＳｉのそれから５ｉＧｅ
のそれまで連続的に変えることができる。第２バッファ
ー層５と第３バッファー層７がそれである。この例では
、９層３にバンドギャップがＳｉより大きいＳｉＣを用
いているので、間欠法のｄ−ＳｉＧｅＪ摸ではｐＪω３
と１層６の間のバンドギャップを完全に連続的に変化さ
せることはできない。そこで、この例では９層３をプラ
ズマＣＶＤ法で形成後、同じ真空チャンバでａ−Ｓｉ　
：　１ｌｐＡ４を形成して第１バッファー層４としてい
る。このａ−Ｓｉ：Ｈ膜には当初カーボンが混入し、そ
のためいくらかグレーディト層になると考えられるが、
カーボン量をコントロールして完全にグレーディト層と
することもできる。

また、ｉ　−５ｉＧｅ層の特性値は次の通りであった。

Ｅ　ｇ　＝　１．５０ｅＶ σ＝８Ｘ１０−９Ω−１　ｃ　ｍ　２ σｐ（八Ｍ１．０）　＝　１．Ｏｘ　１０−’Ω−ｃ１
次に、このセルの製造条件を示す。

プラズマＣＶＤ装置でガラス基板１の透明導電Ｍ２上に
９層３を形成した。１層層は原料カスとしてアセチレン
Ｃ２１１□と水素とシランＳ　ｉ　Ｉｆ　、を１：９：
２０の比、そしてこれにジボランＢ　２Ｉ＋６を供給し
、電力密度０．０４Ｗ／ｃｍ２の条件でａ−Ｓｉ：Ｈ膜
を厚み８０人に堆積した。得られたｐ層の光学エネルギ
ーバンドギャップ（Ｅｇｏｐｔ　）は２．ＯｅＶであっ
た。第１バッファー層４は１層３を形成した同じ真空チ
ャンバで慣用的手法でａ−３ｉ膜として形成した。

第２バッファー層５は第２図に示したＣＶＤ装置でａ−
ＳｉＧｅ　：　Ｈ／ａ−３ｉ　：　Ｈ間間欠上して形成
した。

原料ガスとしてＧｅ１１４：　５ｉｌｌ＋　：　ｌ＋２
＝　１　：　３　：　４の比でＧｅＨ，、Ｓｉｎ、　、
　Ｈ２を用いて１回の堆積で１．５人の厚みにａ−Ｓｉ
Ｇｅ：Ｉｔを堆積し、これと５ｉｌｌ＜による１回の厚
み１．５人のａ−Ｓｉ：Ｈ１ｌ！とを交互に積層し、全
体で所定の厚みのａ−５ｉＧｅ：Ｈ膜からなるバッファ
ー層を形成した。基板温度は２５０℃、圧力は１００ｍ
Ｌｏｒｒ電力密度は５Ｗ／ＣｌＩ２とした。交互のａ−
Ｓｉ：Ｈ膜とａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜の厚みを変えることに
よってバンドギャップの変化をａ−Ｓｉ：Ｈのそれから
ａ−ＳｉＧｅ：Ｈのそれまで連続的に変（ヒさせた。下
記衣に、バンドギャップ１．７４ｅＶのａ−Ｓｉ：Ｈと
バンドギャップ１．３４ｅＶのａ−ＳｉＧｅ：Ｉｔを１
回の交互放電により６人製膜し、放電時間をに９から１
：１まで変化させ、６０人のグレーディト層を作製する
場合の放電時間の格子を示す。

次に、１層６は原料ガスとして（：ｅＨ、　：　５ｉ１
１．　：　１１２＝１：３：４００の比で（：ｅＬ　、
　５ｉ１１．　、１１２を用いて高水素希釈条件下でａ
−ＳｉＧｅ：Ｈ膜を厚み、１３００人に堆積して形成し
た。基板温度（Ｔ、）は２００℃、圧力は０．４ｔｏｒ
ｒ、電力密度は０．１Ｗ／ｃｍ２とした。ｉ層のエネル
ギーバンドギャップは前記の如＜１．５０ｅＶであった
。

それから、第３バッファー層７を第２バッファー層５と
同様にして形成した。但し、バンドギャップの傾きは第
２バッファー層と逆である。

さらに、第３バッファー層７上にμｃ−３ｉ膜からなる
１層８を形成した。原料ガスとしてホスフィンＰＨ，を
１％含有するシランＳ　ｉ　Ｉｔ　、及びＨ２（ＳＩＨ
−：＋１２＝１：３０）を用い、基板温度２５０℃、電
力密度０．３Ｗ／ｃｍ２の条件で厚み２００人とした。

ｆｉｔ　ｆ＆にアルミニウムで電極を形成し、アモルフ
ァス太陽電池を完成した。

このようにして作製される太陽電池において、先ず、第
１バッファー層４の厚みを固定し、第２バッファー層５
の厚みを変えて、第２バッファー層５の膜厚依存性を調
べた（このとき第３バッファー層７は形成しなかった）
。得られたアモルファス太陽電池の特性〔開放電圧（Ｖ
ｏｃ）、短絡電流（Ｊｓｃ）、曲線因子（ＦＦ）、光電
変換率、分光密度スペクトル〕を測定した。このとき光
電変換効率はガラス／　ａ　−Ｓ　ｉ　：　Ｈ　（２５
００人）をフィルターとして用いた。結果を第４図に示
す。

第４図より、第２バッファー層の導入によりＶｏｃ、Ｆ
Ｆが向上すること、しかし第２バッファー層の厚みを６
０Å以上２４０人まで増加させてもＶ。。

は一定のままで、ＦＦはむしろ低下傾向にあり、結局第
２バッファー層の厚みが６０人のときにセルは最大光電
変換効率になることが認められた。

そこで、次に、第２バッファー層の厚みを６０人に固定
し、第３バッファー層の厚みを変えた。このときの同様
な結果を第５図に示す。

第５図は、第３バッファー層の導入によりＦＦが著しく
向上し、第３バッファー層の厚みが６００人のときにＦ
　Ｆ　＝０．５９で最大になり、セルの光電変換効率も
このとき最大になることが認められる９以上のことから
、ａ　−５ｉＧｅセルの光電変換効率の改善には、バッ
ファー層によるＦＦの改善が大きく寄与し、とくに第３
バッファー層の最適化が重要であることが結論される。

比較のために、上記と同様のａ　−５ｉＧｃセルを作製
し、但し、第２バッファー層としてＣ２Ｈ２：　Ｈ□：
５ｉｌ１４＝０．４　：　３．６　：　３０の比で、但
しＣ２１１２は徐々に比を小さくしてｉ層との境界では
Ｏになるように調整した。厚さ１２０人のａ−ＳｉＣ：
Ｈ膜（Ｃ濃度はｐｍ側からｉ層側まで傾斜している〉を
堆積したのみで、第１バッファー層及び第３バッファー
層は形成しなかった。

このセルの特性を調べた結果は下記の通りであった。上
記実施例の最良直を比較のために示す。

ル暫匠　　火ｎ匠（ＪＪＵげ 開放電圧Ｖｏｃ（Ｖ）　　　０．５７　　　　０．５８
短絡電流Ｊ、ｃ５．６　　　　　５．９曲線因子Ｆ　Ｆ
　　　　　Ｏ，５５０，５９光電変換効率（％）　　　
１．７５　　　　２．０２〔発明の効果〕 本発明によれば、ａ−Ｇｅ：Ｈ又はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜
とｕ−Ｓｉ：Ｈ膜との間欠製膜の間欠時間を制御してグ
レーディトａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜を構成することができ、
このグレーディト層は高品質ａ−ＳｉＧｃ：Ｉｆ膜であ
り、かつバンドギャップの制御性も高いので、アモルフ
ァスＳｉ太陽−［池のバッファー層として有用である。

とくに、本発明によればρ−ｉｎ又はｎ　−ｉ　−ｐ構
造のｉ層にａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜を用いて狭光学バンドギ
ャップエネルギーの材料を適用し、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜
の膜質を優れたものとし、かつ最適のバッファー層を提
供することによって、光電変換効率等に優れたアモルフ
ァス太陽電池の製造方法が提供され、特にタンデム型太
陽電池に有利に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアモルファス太陽電池の模式図、第２図は本発
明の方法を実施するＣＶＤ装置の模式図、第３図は第１
図の太陽電池のエネルギーバンドギャップ図、第４図及
び第５図は実施例の太陽電池の特性図である。 １・・・基板、　　　　　２・・・透明電極、３・・・
１層、 ４・・・第１バッファー層、 ５・・・第２バッファー層、 ６・・・ｉ層、 ７−・・・第３バッファー層、 ８・・・ｎ層、　　　　　９・・・電極、１．１−ＣＶ
Ｄ反応室、　１２　、１３・・・原料ガス供給源、１４
・・・切換弁、　　　　　１５・・・メカニカルシャッ
タ、１６・・・コンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上にｐ−ｉ−ｎ又はｎ−ｉ−ｐ構造を有しかつ
   ｐ層又はｎ層とｉ層の間にバッファー層を挿入したアモ
   ルファス太陽電池を製造する方法において、ｐ層又はｎ
   層とｉ層の間に挿入するバッファー層を、プラズマＣＶ
   Ｄ法で水素化アモルファスゲルマニウム（ａ−Ｇｅ：Ｈ
   ）膜又は水素化アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ
   −ＳｉＣｅ：Ｈ）膜と水素化アモルファスシリコン（ａ
   −Ｓｉ：Ｈ）膜とを、充分に薄く交互に堆積して、超格
   子構造を形成することなく合金化した水素化アモルファ
   スシリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＣｅ：Ｈ）膜として
   形成し、かつａ−Ｇｅ：Ｈ膜又はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜と
   ａ−Ｓｉ：Ｈ膜との膜厚比を漸次に変化させて合金化し
   たａ−ＳｉＧｅ：Ｈ膜をクレーデイドパッドギャップ層
   として形成することを特徴とするアモルファス太陽電池
   の製造方法。