JPH0319326A - 半導体層の形成方法と形成装置及びこの形成方法を用いる太陽電池の製造方法 - Google Patents

半導体層の形成方法と形成装置及びこの形成方法を用いる太陽電池の製造方法

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JPH0319326A
JPH0319326A JP1152411A JP15241189A JPH0319326A JP H0319326 A JPH0319326 A JP H0319326A JP 1152411 A JP1152411 A JP 1152411A JP 15241189 A JP15241189 A JP 15241189A JP H0319326 A JPH0319326 A JP H0319326A
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体層の形成方法及び太陽電池の製造方法に
関し、特に有利な条件下で連続的に半導体層を形成する
方法及び該方法を用いて高効率で信頼性の高い太陽電池
を低コストにて製造する方法に関する. [従来の技術1 太陽電池を用いた発電システムは、一旦設置すると,メ
ンテナンスが容易でUつ運転に要する費用が少なくてす
み、排気ガス等の発生もなく,小規模なシスデムから大
規模なシステムまで設計の白山度が大きい等の利点があ
り,特に遠隔地における独立電源としてその実用化が待
望されている.しかし、従来用いられているシリコンや
ガリウムヒ素の単結晶半導体基板を用いた太陽電池は、
そのyi造コストが高く高額の初期投資を要するため本
格的に苦及するに至っていなかった.ところで,太陽電
池の製造においては、集積回路の製逍の場合と異なり、
必ずしも+i′i結品基板を用いる必要はない。そこで
,基板に要するコストを低減させるための多結晶基板の
製造法が各抽検討されている。そのうち,キャスティン
グ法と呼ばれる方法では,゛ト導体融液なるつぼ内で直
接固化させて多結晶半導体のインゴットを得る。このイ
ンゴットから作られた多結晶半導体話板(たとえば多結
晶シリコン基板)によって、最高変換効串15%程度を
得ることができる.このv1はli1結品jk仮の変換
効率18%(Jト集光型)に比べて遜色がなく、多結晶
基板が太陽■池に十分使用可能である。
しかし、].記キャスティング法では、11メられたイ
ンゴットをスライスしてノ(板を作るため、その淳さを
太陽光スペクトルの主娑部分を吸収するのに必要な値即
ちシリコンで20〜100μm、ガリウムヒ素で一〜2
μm,よりもはるかに厚い300〜500μm程度とせ
ざるを得なかった。また,切りしるによるロスも避けら
れず、更に表面を研磨する必要がある等, lli結晶
基板を用いるのと同程度のコスト上昇要因があり、大幅
な低コスト化は期待できなかった. この様な問題を解決するために、半導体の融液から直接
多結晶の半導体シートを得ようとする試み(シ一トテク
,ノロジー)がなされている.以ド,シートテクノロジ
ーの代表的手法につき、シリコンを例にとって説明する
. 第9図は. T.F.Ciszek: Mat.Res
.Bul1.7(19721731に記載されているE
FG法の説明図である。
ここで,溶融シリコン901は石英ルツボ902に入れ
られ、加熱千段903で加熱されている.溶融シリコン
901は狭い隙間をもったグラファイトダイ904の間
を通って引き上げられ、固液界而905において凝固し
,シリコンリボン結晶906となる. 第IO図は、R.Kudo: J.CrlLal Gr
owLh 50(19801 247に記載されている
横引き法の説明図である. ここで、溶融シリコン1001は石英ルッポ002内に
入れられ,加熱手段+ 003で41l熱されている.
溶融シリコンの表向は冷却手段+004により冷却され
,徐々に凝固する。この凝固した勃を横に引き出すこと
によりシリコンリボン結晶1005が得られる。
第11図は、J.D.lIeaps. R.[l.Mc
ciolek eL a: Proc.  12th 
IEEE Photovoltaic Special
istsConr. (19761 147 ニ記載さ
れテイるS O C法の説明図である。
この方法においては、溶融シリコンl + 0 1 1
I+に浸消されたセラミック支持部材11o2がゆっく
りと引き上げられ,その表面に多結品シリコン周1l0
3が成長する。
[発明が解決しようとする課題1 しかして、以lの様な従来のシートデクノロジーには以
下の様な問題点がある。
E F G法は古くから研究されている方法であるが,
固液界面が狭いため、゛[導体基板の成長速魔は遅い場
合もある。また,グラファイトダイの間隔を狭くすると
適当な機械的・熱的条ヂ1の範囲が狭くなり,成長が不
安定となり易いので、半導体基板を薄くするのは難しい
横引き法では、固液界而が広いため高速の成長が可能で
あるが、凝固した層が引き出されるるつぼのエッジ部分
から融液がオーバーフローしない条件では城板を薄くす
ることは難しい。
また、F. F G法,横引き法のいずれにせよ,薄い
半導体鰭板は得られず、この様な半導体は可撓性に乏し
く、一定サイズ毎に切断する必要があり、しかも得られ
た半導体基板は大きなサイズでは機械的強度が低いため
、取扱いに<<,連続生庄プロセスには向いていないこ
とがあった.SOC法では.半導体層が支持部材−Lに
成長するので,半導体層の厚さの調整は容易であり、支
持部材に基づく機械的強度があり,取扱いが容易である
が,特にシリコン(融点1410℃〉やガリウムヒ素(
1240℃)の様に融点の高い半導体では、この渣中に
浸漬される支持部材には高い耐熱性が要求され、実用上
十分な可撓性のある薄い金属シート等の使用が難しかっ
た。
以1,の様に、従来のシ一トデクノロジーでは、中結品
基板やキャスティング法の多結晶基板に比べてスライス
や研磨のプロセスが不要である点で優れているが、下記
の問題点のうちのいくつかがある。
(1)成長速度が十分に速くはない。
(2)J9さな光学的に必要十分な程度に薄くすること
ができない. (3)1一分な可撓性や十分な機械的強度を得にくいの
で、連続生産プロセスに適用しにくい。
そこで,本発明は,以上の様な従来扶術の問題点を解決
し,右利な条件下で連続的に半噂体屑な形成する方法及
び該方法を用いて電力洪給用として実用的な程度の低コ
ストにて良好な特性をもつ太陽電池を製造する方法を提
供することを目的とする. 本発明者は,従来のシートテクノロジーの問題点につい
ての考察から,[1的とするシートテクノロジーの満た
すべき基本的条性として、(1)成長速度を高めるため
には,固液界而の広い横引き法を基本とするのが好まし
いこと、(2)膜厚の制御,以後の生産プロセスにおけ
る取扱いを容易にするため,支持部材上に半導体層が堆
積される構成とするのが好ましいこと、及び (3)使用可能な支持部ヰイの選択の余地を広げるため
、なるべく低瓜において結品成長を可能とするのが好ま
しいこと. が東要であるとの認識を得.該認識に基づき検討を巾ね
て木発明を完成させた。
[課題を解決するための千段] 本発明によれば、以1二の如き目的を達成するものとし
て、 半導体の材料を溶媒に溶解させて得られたほぼ飽和の融
液をト記f導体の融点以下の温度に維持し,該融液の表
面に泊ってシート状支持部材を送りながら該融液表面と
シート状支持部材の表面とを接触させ、該接触部にてト
記シ一ト状支持部村を上記融液虐度以下の温度にして該
支持部材の融液接触而Lに半導体を成長させることを特
徴とする、半導体層の形成方法、及び、 シート状支持部材として導電性材料を用いてF記方法を
行なう工程を含んで該シート状支持部材1に半導体活性
領域を形成し、該゛V導体活性領域[・に1一記シート
状支持部材と対をなす電極を形成することを特徴とする
、太陽電池の製造方法、が提0(される. [実施例] 第1図は本発明方法の実施に使用される装置の基本的構
成の−例を示す概略図である。
第1図において,半導体の融液101は石英るつぼ+0
2に入れられ,加熱丁段103で加熱されている.可撓
竹のシート状支持部材+04は間隔しで配置されたロー
ラー105.106を経山して速度Vで送られている。
そして,該支持部材104は−ヒ記ローラー105.1
06間においてF面が半導体融液lotの表面に接触さ
せられている.該シート状支持部材+04は半導体融液
101に接触させられる前に予め予熱ヒーター+07に
て半導体融液101の温度以上に加熱され、接触開始後
に冷却手段+08から吹き出される冷却用ガスで上而か
ら冷却される。これにより徐々に融液の温度以下の温度
とされ,表面に半導体層109が成長した後に半導体融
液101から離される。該半導体層+09の厚さは,ロ
ーラー105.106の間隔L、支持部材104の温度
及び送り速度V等を適宜調整することにより所望の値に
設定することができる。
ここで、前記間隔Lを狭くずると半導体層+09を薄く
形成でき、逆に前記間隔Lを広くすると厚く形成できる
.また、前記支持部材1−0 4の温度をI二げると半
導体層109を薄く形成でき、逆に前記温度を下げると
厚く形成できる.加えて、送り速度Vを速くすると半導
体層+09を薄く形成でき、逆に前記送り速度Vを遅く
すると厚く形成できる.半導体層の形成時にDiI記送
り速度Vを0とし前記半導体層109を形成してもよい
lrI記間隔14は. bTましくはl.5cm 〜2
0mであり,より好ましくは3cm−10mであり、最
適には5cm〜5mである。該間隔Lを1.5cmより
小さくすると、ローラー経を小さくする必要があり,シ
ート状部材に曲げ応力が働いて膜はがれを起こしやず〈
なるおそれがある.また、11N記間隔1、を20mよ
りも大きくすると、虐度,融液の流れの制御が難しくな
るため、各部において一様な膜を成長できなくなり、膜
厚方向ムラが生じやず〈なるおそれがある。
1);1記送り速度Vは、好ましくは0.5cm/分〜
5 m /分であり,より好ましくは2cm/分〜3m
/分であり、最適には5cm/分〜l.F’im/分で
ある.該送り速度Vを0.5cm/分よりも遅くすると
、必要とされる温度制御及び融液の絹成制御を高い精度
で行わなければならなくなり、制御が複雑となるおそれ
がある.また、tiiJ記送り速度Vを5m/分より速
くすると,融液の流れに乱れが生じやすくなり,良質の
膜が得られないおそれがある. 前記冷却用ガスの温度は,奸ましくは前記融液の温度よ
り3〜50度低くシ,より奸ましくは前記融液の温度よ
り5〜30度低<シ,最適には前記融液の温度より10
〜20度低くする。
かくして太陽光スペクトルの主安部分を吸収するのに必
費とされる厚さ以上nつシートが可撓件を失う厚さ以F
に設定することが容易にできる。
また,半導体融液101は堆梢すべき゛11導体材料、
例えばSi,Ge,As,Ga,In,P等を適7(の
溶媒に飽和状態あるいはそれに近い状態まで溶解するこ
とにより得られたものであり、半導体の融点よりも低い
融点をffする.かくして,比較的低い温度の゛[導体
融液101にシート状支持部材+04を接触させ該支持
部材の温度を融液の温度よりも低くすると、該融液中の
゛卜導体材料が過飽和状態となった時点でシート状支持
部材104のド而に成長を始める。半導体材科がSiの
場合.If46として例えばGa.In.Sb.B.S
n等を用いることによって、融液101の温度を300
〜1000℃程度とSiの融点14lO℃に比べて大輔
に低くずることができる。また、半導体材料がGaAs
の場合、溶媒として例えばG a . Z n . S
 n等を用いることによって,融液101のIEA度を
300〜900℃杵度とGaAsの融点1240℃に比
べて大幅に低くすることができる。従って、支持部材l
04として,ステンレス(融点1420〜1470℃)
、アルミニウム(融点660℃)、銅(融点1 0 8
 3℃)、ニッケル(融点1455℃)等の金属シート
あるいはこれらの合板シートを用いることが可能となる
以下、図面を参照しながら本発明方法の14体的実施例
を説明する。
X邂員ニ1 第1図の装同において,石英るつぼ+02内にスズ(S
n)のベレットを入れて加熱溶融し、更に温度を895
℃までJ一胃させた。この状態でローラー105と10
6の間隔!、を50cmに維持し、これらローラー間に
かけわたされた幅50mm.FXさO.lmmのステン
レスシ一ト104を毎分1 0cmのスピードで送った
.また、予熱ヒーター+07にてステンレスシ一ト10
4の表面温度が900℃となる様に加熱した.史に,ス
デンレスシ一ト104のローラーl05と106との間
の部分をSn@液lotに接触させた。この際,冷却手
段108には冷却ガスは流さなかった、. この状態ではSn融?& I 0 1と接触した後もス
デンレスシ一ト104のF面には何も付着しなかった。
次いで、Sn融filoI中にシリコン(Si)の粉末
を攪拌しながら少電づつ加えた.SiがSn溶融漬中で
飽和してステンレスシ一ト104の下面に若干の灰色の
Si層の成長が認められ始めたこところで,Si粉末の
添加を1ヒめ,融液の温度を900℃に七げたところ、
スデンレスシート+04の表而には何も付着しなくなっ
た.次いで、冷却手段108にアルゴン(A『》を冷却
ガスとして500secm流しはじめたところ、ステン
レスシ一トの表面にSi層の成長が丙び見られる様にな
った. この状態で作製した81層の膜nを渦電流法で評価した
ところ,約50μmの厚さであることが判明した。
次いで,このSi層の平均的な粒径を走杏型電−f− 
IM微鏡(SEM)像の観察により評価したところ、約
15〜16μm程度であった。また、S F’:M像か
らはSi層表面には顕苦な門l■】が認められ渦電流法
で求めた膜厚は゛P均的な{ハであることが分った.更
に,このSi層中に混入しているSnの濃度を評価した
ところ、約2X I O”cm −3であることが分っ
た。(jj j,、SnはSi中に取り込まれても浅い
不純物レベルや深い再結合中心とはならないので.Sn
の混入によりSiの電気的特性に大きな影響はないとイ
えられる。
次いで、ローラー105と106との間隔1,を2mと
し、ステンレスシー}+04の送り速度Vを毎分10c
m.20cm.40cm,80cmと変えて実験を行な
った.その結果を以下の第1表に示す. 第  1  表 以トの結果から、シートの送り速度Vを速くしてもロー
ラー間隔l、を長くとることにより特件の同等なSi層
が得られることが分り、本発明方法により良質の半導体
層を高速で製造できることが分った. X隨狙二l 第1図の袈nにおいて、イj英るつぼ102内にインジ
ウム(1n)のペレットを入れて加熱溶融し,更に温度
を835℃まで上昇させた。この状態でローラー105
と106の間隔Lを50cmに緋持し,これらローラー
間にかけわたされた輔50mm.f’)さ0.lmmの
ステンレスシ一ト04を毎分10cmのスピードで送っ
た。また,r・熱ヒーター107にてスデンレスシート
104の表面温度が840℃となる様に加熱した。史に
,スデンレスシ一ト104のローラー105と106と
の間の部分を10融液101に接触させた。この際,冷
却千段108には伶却ガスは流さなかった. この状態ではIn融液101と接触した後もステンレス
シ一ト+04の下而には何も付着しなかった. 次いで、In融液101中にシリコン(s1)の粉末を
攪゛拌しながら少II1づつ加えた。ステンレスシ一ト
104のr面に若干の灰色のSi層の成長が認められ始
めたこところで,S1扮末の添加をIヒめ、融液の温度
を840℃に上げたところ.ステンレスシ一ト104の
表而には何も付着しなくなった。
次いで、冷却手段+08にアルゴン(Ar)を冷却ガス
として500secm流しはじめたところ、ステンレス
シ一トの表面に31層の成長が再び見られる様になった
. この状態で作製したSi層の膜19を渦電流法で評価し
たところ、約50μmの19さてあることが判明した。
次いで、このSi層の平均的な粒径を走査型電[1微鏡
(SεM)像の観察により評価したところ,約14〜1
5μm程度であった。また、SEM像からはSIkl1
表而には顕著な凹凸が認められ渦?It流法で求めた膜
厚は平均的な値であることが分った.更に、このSi躬
中に混入しているInの濃度を評f山したところ、約2
XIO”cm”−”であることが分った。該inはSi
中に取り込まれてアクセブターとして作用するので、こ
のSi周はp9になると考えられる. 及眞班二1 第1図の装1ηにおいて,石英るつぼ+02内にアンヂ
モン(sb)のペレットを入れて加熱溶融し、史に温度
を715℃までI:Vri!させた。この状態でローラ
ー105と106の間隔1,を50cmに紺持し、これ
らローラー間にかけわたされた輔50mm、厚さO.I
mmのスデンレスシ一ト104を毎分1 0cmのスピ
ードで送った。また,r熱ヒーター+07にてステンレ
スシ一トl04の表面温度が720℃となる様に加熱し
た.史に、スデンレスンート104のローラー105と
106との間の部分をSb融液101に接触させた。こ
の際,玲却丁段108には冶却ガスは流さなかった。
この状態ではS b融液lotと接触した後もステンレ
スシ一ト104の下而には何も付着しなかった。
次いで.Sb@液101中にシリコン(Si)の粉末を
攪拌しながら少hlづつ加λた。スデンレスシ一ト10
4のf面に若干の灰色のS i k’Iの成長が認めら
れ始めたこところで、Si粉末の添加を1トめ,融液の
温度を720℃に七げたところ、ステンレスシ一ト10
4の表面には何も付着しなくなった。
次いで、冷却手段108にアルゴン(八「)を冷却ガス
として500sccmiしはじめたところ、ステンレス
シ一トの表面にSi層の成長が再び見られる様になった
この状態で作製した81層の膜厚を渦電流法で評価した
ところ、約50μmの厚さであることが判明した。
次いで、このSI層の平均的な粒径を走査型電f−顕微
鏡(SEM)像の蜆察により評価したところ、約11〜
12μm程度であった。また,SEM像からはSi層表
面には顕著な門Lt!1が認められ渦電流法で求めた膜
Nは平均的な植であることが分った。更に,このSi層
中に混入しているsbの濃度を評価したところ,約1 
020cm ”””であることが分った.該sbはSi
中に取り込まれてドナーとして作用するので、このn型
のSi層が形成できた。
X東拠二A 第2図に示される様に、上記第1図にホされる製it?
を2台(201.202)用い,これらをステンレスシ
一トが舶次経由する様に配同した。ここで、装in 2
 0 Iでは上記実施例2と同様のInを溶媒とするS
i融液を用いローラー間隔+−1を50cmとし冷却用
ArガスのrILiを500secmとし、また装17
fi202ではL記実施例3と同様のsbを溶媒とする
Si融液を用いローラー間隔1,2を5cmとし冷却用
八「ガスの流}1を50secmとした. 以七の様な設定のもとで、幅50mm、17さ0  1
mmのステンレスシ一トを毎分10cmのスピードで送
ったところ、第3図に示される様に、装it’:( 2
 0 lではステンレスシ一ト301の片面上に不純物
としてInを含むp型のS1層302が形成され、装I
δ202では該p型Si層上に不純物としてsbを含む
n型のSi層303が形成された。
11ff+’3[方向にスパッタリングしながら測定し
たSIMS分析の結果によれば,層302の厚さは約5
0μmであり,層303の厚さは約6μmであった。
以上の様にして得られた半導体層を有するシート状物を
長さ5cmごとに切断して、グリッド状に穴のあいたパ
ターンのマスクを重ねた上で真空蒸着装置内にセットし
、10−’Torrまで措気した後、電子ビーム蒸着法
により上記層303Lに銀(Ag)を約0.5μmの厚
さに堆禎させ、第3図に示される様な集電電極304を
形成した. 以上の様にして得られた太陽電池をAM−1.5ソーラ
ーシミュレーターにて評価したところ、開放電圧0.4
8V.短絡電流2 2 m A / cm2.FF(曲
線因子)0.67、光電変換効率7.1%の特性を示し
、太陽電池として良好な特性が得られた. 及五拠二上 第4図に示される様に、上記第1図に示される装置(4
01)を用い,上記実施例2と同一の条件でステンレス
シ一トヒに不純物としてInを含むSi層を形成し、該
シートを直ちにコーター402にかけてSi層上にアセ
トンを溶媒とするリンガラス(P2 OS )の飽和溶
液を塗布し.乾燥用ヒーター403により120℃に加
熱してアセトンを蒸発させ、更に長さ3mの電気炉40
4にて1200℃に加熱し、PをSi屑中に熱拡散させ
た. SIMS分析の結果によれば、厚さ約50μmのSi層
中に1)が深さ約5μmにわたって拡散していることが
分った。
次に.Si層ヒに、上記実施例4と同様にして集電電極
を形成した. 以上の様にして得られた太陽電池をAM−1.5ソーラ
ーシミュレーターにて評価したところ,開放電圧0.5
1V,短絡電llli2 0 m A / cm2.F
F(曲線因子)0.70、光電変換効率7.1%の特性
を示し,太陽電池として良IJfな特性が得られた. 叉漉11二旦 第1図の装置において、石英るつぼ+02内に亜鉛(Z
n)のペレットを入れて加熱溶融し、更に温度を715
℃まで上昇させた.この状態でローラー105と106
の間隔Lを50cmに維持し、これらローラー間にかけ
わたされた幅50mm.厚さO.lmmのステンレスシ
一ト104を毎分I O <= mのスピードで送った
.また、予熱ヒーター+07にてステンレスシ一ト10
4の表面温度が720℃となる様に加熱した.更に,ス
テンレスシ一ト104のローラー105と106との間
の部分をZn融液101に接触させた.この際,冷却手
段108には冷却ガスは流さなかった、 この状態ではZn融液lotと接触した後もスデンレス
シート104の下而には何も付着しなかった. 次いで,Zn融液101中にガリウムヒ素(GaAs)
の粉末を攪拌しながら少量づつ加えた.ステンレスシ一
ト104の下而に若手のGaAs層の成長が認められ始
めたところで、GaAs粉末の添加を■ヒめ,融液の温
度を720℃に上げたところ,ステンレスシ一ト+04
の表面には何も付着しなくなった. 次いで、怜却手段+08にアルゴン(Ar)を冷却ガス
としてIOOsccm流しはじめたところ、ステンレス
シ一トの表面にGaAsJiの成長が再び見られる様に
なった。
この状態で作製したGaAs層の膜厚を禍′lrXrI
L法で評価したところ,約10μmの厚さであることが
判明した。
次いで,このGaAs層の平均的な粒径を走奇型電子顕
微鏡(SEM)像の観察により評価したところ、約6〜
7μm程度であった。四に,このGaAs層中に混入し
ているZnの膿度を評価したところ、約10”cm−3
であることが分った。該ZnはGaAs中に取り込まれ
てアクセブターとして作用するので,このGaAs層は
p型になると考えられる。
実過01二l 第1図の装置において、石英るつぼ+02内にスズ(S
n)のベレットを入れて加熱溶融し、更に温度を835
℃まで上昇させた.この状態でローラー105と106
の間隔Lを50cmに維持し、これらローラー間にかけ
わたされた幅50mm、11さO.Immのステンレス
シ一ト+04を毎分10cmのスピードで送った.また
、予熱ヒーター+07にてステンレスシ一ト104の表
面温度が840℃となる様に加熱した.更に,ステンレ
スシ一ト104のローラー105と106との間の部分
をSnIIA液101に接触させた.この際、冷却手段
108には冷却ガスは流さなかった. この状態ではSn融液101と接触した後もステンレス
シ一ト104の下面には何も付着しなかった. 次いで.Sn融液101中にガリウムヒ素(GaAs)
の粉末を攪拌しながら少量づつ加えた.ステンレスシ一
ト+04の下面に若干のGaAs層の成長が認められ始
めたところで.GaAs粉末の添加を止め、融液の温度
を840”Cに上げたところ、ステンレスシ一ト104
の表而には何も付着しなくなった. 次いで、冷却手段+08にアルゴン(Ar)を冷却ガス
としてlOQsecmiしはじめたところ、スデンレス
シ一トの表面にGaAsWJの成艮が再び見られる様に
なった. この状態で作製したGa八sJl!iJの膜厚を渦電流
法で評価したところ、約10μmの厚さであることが判
明した. 次いで、このG a A s層の平均的な粒径を走査型
電子顕微鏡(SEM)像の観察により評価したところ,
約4〜5μm程度であった.更に,このGaAs層中に
混入しているSnの濃度を評価したところ,約10!8
am”−3であることが分った.該SnはGaAs中に
取り込まれてドナーとして作用するので,このG a 
A s層はn型になると考えられる. 犬遍劃1二旦 第2図に示される様に、」一記第l図に示される装置を
2台(201,202)用い、これらをスデンレスシ一
トが順次経由する様に配置した。ここで.装rn 2 
0 1では上記実施例6と同様のZnを溶媒とするGa
As融液な用いローラー間隔1,1を50cmとし冷却
用A『ガスの流鼠を100secmとし、また装置20
2では上記実施例7と同様のSnを溶媒とずるGaAs
融液を用いローラー間隔L2を5cmとし冷却用Arガ
スのMi b1をlosccmとした。
以上の様な設定のもとで、幅50mm.J’;[さ0.
Immのステンレスシ一トを毎分10cmのスピードで
送ったところ,第3図に示される様に、装置2 0 1
ではステンレスシ一ト301の片向上に不純物としてZ
nを含むp型のGaAs層302が形成され、装置20
2では該p型GaAsPclI上に不純物としてSnを
含むn型のGaAsM303が形成された. 膜I′lJ方向にスパッタリングしながら測定したSI
MS分析の結果によれば,層302の淳さは約10μm
であり、層303の厚さは約1μmであった. 以上の様にして得られた半導体層をイ了するシート状物
を長さ5cmごとに切断して、グリッド状に穴のあいた
パターンのマスクを重ねた上で真空魚着装置内にセット
し.10−61’orrまで排気した後、電子ビーム蒸
着法により上記N 3 0 3l一に銀(Ag)を約0
.5μmの厚さに堆積させ、第3図に示される様な集電
電極304を形成した. 以上の様にして得られた太陽電池をAM−1.5ソーラ
ーシミュレーターにて評価したところ、開放電圧0.6
0V、短絡電流2 8 m A / cm2.FF(曲
線因子)0.62、光電変換効率10.4%の特性を示
し,太陽電池として良好な特性が得られた. 及愚狙二J 第5図に示される様に,上記第2図に示される装置(5
01)を用い,上記実施例4と同一の条件でステンレス
シ一ト上に半導体層を形成した.即ち,第6図に示され
る様に、ステンレスシ一ト601上に不純物としてIn
を含むSi層602を堆積させ,該Si層上に不純物と
してsbを含むSi層603を堆積させた。該シートを
直ちにr備排気室503、成膜室505.511,51
7.Y−1徘気室523を経由して送った.ここで,こ
れら予備徘気室及び成膜室はそれぞれ貞空ボンブ504
.506.512,518.524で徘気される.予備
排気室503,523はそれぞれ大気が成膜室505.
517内へと入り込むのを防止している.成膜室505
.511.517内にそれぞれ原料ガス供給源507.
513.519から原料ガスが供給される.これら成膜
室内にはそれぞれヒーター510,516.522が設
けられており,シートを加熱する様になっている.また
、これら成膜室内にはそれぞれカソード509.515
,521が設けられており、これらカソードにはそれぞ
れ13.56M H zの高周波電源508.514.
520により高周波電圧が印加される。
第1の成膜室505内には原料ガス供給源5o7からモ
ノシランガス(S i H4 ) .ジボランガス(B
2 116 )及び水素ガス(I12)を流鼠比l:0
.5:5で50sccm供給し、該成膜室内の圧力を0
.2Torrに保ちシート4度を3oO℃に保って、グ
ロー放電を発生させた.これにより、第6図に示される
様に,層6 0 3−hにp型のアモルファスシリコン
(a−Si)層604が堆積した, 第2の成膜室511内には原料ガス供給源5I3からS
iH4を50sccm供給し,該成膜室内の圧力を0.
2Torrに保ちシート温度を250℃に保って,グロ
ー放電を発生させた.これにより、第6図に示される様
に、層604上に型のa−Si層605が堆積した. 第3の成膜室517内には原料ガス供給源5l9からS
iH4.フ才スフィンガス(PH3)及びH2を流債比
1:0.F):10で50secm供給し,該成膜室内
の圧力を0.2’rorrに保ちシート温度を200℃
に保って,グロー放電を発生させた,これにより、第6
図に示される様に.層605上にn型のa−Si層60
6が堆積した。
予備排気室523を出た半導体層を有するシート状物を
長さ5cmごとに切断して、真空蒸着装置内にセットし
.In:Sn=1: lの合金ベレットを蒸発源として
用い且つ酸素を供給しなから3XIO””Torrで反
応性蒸着を行ない、第6図に示される様に、層606上
に700人厚のITO (I n203 +SnO+ 
)透明電極607を堆積させた, 該透明電極上に、上記実施例4と同様にして第6図に示
される様なグリッド電極608を形成した。
SIMS分析の結果によれば、上記p型a−Si層60
4.i!Ma−Si層605及びn型a−Si層606
の厚さはそれぞれ200人,3000人,100人であ
ることが分った。
以上の様にして得られた太陽電池をAM− 1 .5ソ
ーラーシミュレーターにて評価したところ,開放電圧1
.38V.短絡電流1 2 m A / c・m2.F
F(曲線因子)0.70、光電変換効率11.6%の特
性を示し、電力用太陽電池として実川的な良好な特性が
得られた。
夏亙園ニュ辺 第7図は本発明方法の実施に使用される装置の構成の一
例を示す概略図である。
図において、701は内側に石英ガラスをコートした溶
融槽であり、外側からヒーター702で加熱する様にな
っている.該溶融槽内にSiが殆ど飽和濃度まで1n中
に溶解した融液703が収容されている。この融液は羽
根車704にて循環用の流路705を通って流れ、ゆっ
くりと溶融槽内を流れている6融液703のa度は熱電
対7o6により測定され,840℃に維持されている. 表面にNiメッキを施した幅30cmで19さ0.Im
mのステンレスシ一ト707が間隔5mで配置されたロ
ーラー708,709によって張られて5下面が融液7
03に接触している.ここで、2つのローラー間にはス
テンレスシ一ト707の両側に該シートの上面側に融液
.が回り込むのを防出するための1対のバー710.7
11が配置されている.該バーの表面には石英ガラスが
コートされている.該バーの両端はいずれもローラー7
08.709の外周面に設けられた周方向のfi712
.713内に収容されており、融液の191つ込みを防
止している.ステンレスシ一ト707は毎分1mの速さ
でローラー708の側からローラー709の側へと送ら
れており、また該シートは予め予熱ヒーター714によ
り840℃にp熱された後に融液703に接触せしめら
れる様になっている. 融液703と接触中のステンレスシ一ト707は」一而
側から冷却手段715により冶却される.該冷却手段は
不図示の窒素ガス源から流量調整器716による流量調
整を受けて2SLMの流量で供給された窒素ガスをシー
トに対し吹き付けるものである.該冷却手段の下部には
ガス吹き付けのための多数の孔が設けられているが、ス
テンレスシ一トの進行方向に沿って該孔の密度が次第に
大きくなっており,従ってシ一ト707は進行するに従
い徐々に温度が低下せしめられる.尚,720は窒素ガ
ス加熱のためのヒータであり,該ヒータの発熱を制御す
ることにより窒素ガスの温度を調節することができる. 上記ローラー709を経たステンレスシ一ト707上に
堆積しているSi層のw2淳は常時膜厚測定モニタ71
7によりモニタされている。時間の経過とともに融液7
03中のSiの濃度が低下すると形成されるSi層の膜
厚が減少するので、ストーカ718によりSi粉末が補
充される.該Sl層の膜厚が50μmとなる様に調整さ
れている. 以上の様にして片面に10を含むSi層が形成せしめら
れたステンレスシ一トは反転ローラー719により送り
方向が変えられ、次に本図の装置と同様の装置により上
記Inを含むSi層の上に更にsbを含むSi層が厚さ
5μmに堆積された.尚,この際,2つのローラーの間
隔を50cmに設定し、冷却手段からの窒素ガス流置を
200secmとし、融液温度を720℃に維持した。
以Lの様にして得られた表而にSj半導体層をイfする
シート状物を長さ20cmごとに切断して,マスク蒸着
法により表面のAIを蒸着し、グリッド電極を形成し、
太陽電池板を得た.これを用いて第8図に示される様な
太陽電池アレイを製一造した。
第8図( a )は平而図であり,第8図(b)はその
+3 − B断面図である6これらの図において、80
1はアルミナ板であり,該アルミナ板の七に上記30c
mX20cmの太陽電池板802を直列接続となる様に
してエボキシ樹脂を用いて貼付した.但し,グリッド電
極803の端部は隣接する太陽電池板の裏側(ステンレ
スシ一ト而の露出している側)と銅を主剤とする導電性
ペーストを用いて貼付され電気的に接続した。更に、両
端の太陽電池板の一方のグリッド電極及び他方の太陽電
池板のステンレスシ一トの露出部にそれぞれ出力取出し
端子804.805を接続した。
かくして得られた太陽電池アレイを快晴の日の太陽南中
時に太陽光が垂直に入射する様にセットして出力を測定
したところ,開放電圧2.37V,短絡電流1 2. 
4A. FF (1111線因子)0.64であり、出
力18.8Wが得られ、電力用太陽電池として実用的な
良好な特性が得られた。
尚、本実施例のモジュール作製に必要な太陽電池板は約
璽分間で製造可能であり、本実施例によれば,太陽電池
の製造コストが大幅に低減できた. [発明の効果J 以一ヒの様な本発明方法によれば、従来の単結晶や多結
晶の半導体の基板または層の形成方法に比べて,半導体
層を支持部材上に成長させるための膜厚の制御が容易で
十分に薄い半導体層を容易に得ることができ且つ材料の
無駄が少なく、また半導体成長のための温度を低くでき
るため可撓性の金属シートを支持部材として使用できる
という利点があり、従って連続的形成が容易となる。更
に、該金属シートを一方の電極として用いて太陽電池を
製造することができ、良好な製造能率及び低コストにて
変換効率等の特性の良奸な太陽電池を製造することがで
きる.
【図面の簡単な説明】
第l図、第2図、第4図,第5図及び第7図はいずれも
本発明方法の実施に使用される装置の概略図である. 第3図及び第6図はいずれも本発明方法を用いて製造さ
れた太陽電池の概略図である.第8図(a)は本発明方
法を用いて製造された太陽電池アレイの平而図であり、
第8図(b)はそのB−B断面図である. 第9図,第10図及び第I+図は従来の半導体層形成方
法の説明図である. 1 0 2 : 1 0 3 : 1 0 4 = 1 0 5. 1 0 7 : 1 0 8 : 109:

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体の材料を溶媒に溶解させて得られたほぼ飽
    和の融液を上記半導体の融点以下の温度に維持し、該融
    液の表面に沿ってシート状支持部材を送りながら該融液
    表面とシート状支持部材の表面とを接触させ、該接触部
    にて上記シート状支持部材を上記融液温度以下の温度に
    して該支持部材の融液接触面上に半導体を成長させるこ
    とを特徴とする、半導体層の形成方法。
  2. (2)前記半導体の材料は、Si、Ge、Ga、As、
    In、Pの内より選択される少なくとも1種である請求
    項1の半導体層の形成方法。
  3. (3)前記溶媒は、In、Sb、Zn、Sn、Ga、B
    の内より選択される少なくとも1種である請求項1の半
    導体層の形成方法。
  4. (4)前記シート状支持部材は、ステンレス、アルミニ
    ウム、銅、ニッケルの内より選択される少なくとも1種
    である、請求項1の半導体層の形成方法。
  5. (5)シート状支持部材として導電性材料を用いて請求
    項1に記載の方法を行なう工程を含んで該シート状支持
    部材上に半導体活性領域を形成し、該半導体活性領域上
    に上記シート状支持部材と対をなす電極を形成すること
    を特徴とする、太陽電池の製造方法。
  6. (6)前記半導体の材料は、Si、Ge、Ga、As、
    In、Pの内より選択される少なくとも1種である請求
    項5の太陽電池の製造方法。
  7. (7)前記溶媒は、In、Sb、Zn、Sn、Ga、B
    の内より選択される少なくとも1種である請求項5の太
    陽電池の製造方法。
  8. (8)前記シート状支持部材は、ステンレス、アルミニ
    ウム、銅、ニッケルの内より選択される少なくとも1種
    である、請求項5の太陽電池の製造方法。
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