JPH034570A - Manufacture of amorphous solar cell - Google Patents

Manufacture of amorphous solar cell

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JPH034570A
JPH034570A JP1140136A JP14013689A JPH034570A JP H034570 A JPH034570 A JP H034570A JP 1140136 A JP1140136 A JP 1140136A JP 14013689 A JP14013689 A JP 14013689A JP H034570 A JPH034570 A JP H034570A
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JP
Japan
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layer
solar cell
amorphous
amorphous silicon
hetero
Prior art date
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Application number
JP1140136A
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Japanese (ja)
Inventor
Futoshi Nakabeppu
中別府 太
Yoshinori Okayasu
良宣 岡安
Hisashi Kakigi
柿木 寿
Keiji Kumagai
熊谷 啓二
Keitaro Fukui
福井 慶太郎
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Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
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Publication of JPH034570A publication Critical patent/JPH034570A/en
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Abstract

PURPOSE:To make an impurity layer low in resistance by a method wherein a microcrystallized layer is formed through a plasma CVD method under conditions such as high hydrogen dilution and a low discharge power. CONSTITUTION:A PIN-type solar cell is composed of a transparent board 1, a transparent electrode 2, a hetero P-layer 3, a microcrystallized P-layer 4, an I-layer 5, an N-layer 6, and a metal electrode 7. A mixed gas of silane gas, methane, and B2H6 is introduced at a pressure of 0.1Torr into a reaction chamber in which the glass substrate 1 is placed, and a plasma discharge is carried out with a power of 0.03W/cm<2> to deposit the hetero P-layer 3. Then, a mixed gas of silane and B2H6 (2% by volume) which is diluted with hydrogen 150 times in volume is introduced, and a discharge is carried out under a pressure of 1.0Torr with a power of 0.03W/cm<2> to form the amorphous Si layer 4 which contains microcrystals on the hetero P-layer 3, which is made to serve as a window-side impurity layer 160Angstrom thick as a whole.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、非晶質半導体を用いた太陽電池の製造方法に
関する。更に詳しくは、本発明は光電変換効率の改善さ
れた非晶質半導体太陽電池の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell using an amorphous semiconductor. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an amorphous semiconductor solar cell with improved photoelectric conversion efficiency.

(従来技術) 近年、非晶質半導体を用いた太陽電池は、単結晶太陽電
池と比較してその製造コストが安価であることから注目
され、太陽電池の本命として活発に開発が展開されてい
る。この太陽電池の構造として既に種々の構造のものが
提案されているが、これらの中でも特に真性層(i層)
を不純物層(p又はn層)で挟んだp−1−n型、又は
n−1−p型(以後本明細書においてpin型と略述す
る)のものが高効率を実現するものとして知られている
(Prior art) In recent years, solar cells using amorphous semiconductors have attracted attention because they are cheaper to manufacture than single-crystalline solar cells, and are being actively developed as a promising solar cell. . Various structures have already been proposed for this solar cell, but among these, the intrinsic layer (i-layer)
The p-1-n type or the n-1-p type (hereinafter abbreviated as the pin type in this specification), which is sandwiched between impurity layers (p or n layer), is known to achieve high efficiency. It is being

従来、これらのpin型非晶質シリコン半導体が太陽電
池として機能する場合には、pTfl又はn層の非晶質
シリコンが光を吸収して生成するキャリヤー(以下、こ
れを光生成キャリヤーと呼称する)の寿命が短いため、
光電流として役立つ光生成キャリヤーはi層で生じるこ
とが知られている。
Conventionally, when these pin-type amorphous silicon semiconductors function as solar cells, pTfl or n-layer amorphous silicon absorbs light and generates carriers (hereinafter referred to as photogenerated carriers). ) has a short lifespan,
Photogenerated carriers that serve as photocurrents are known to occur in the i-layer.

しかしながら、pin型太陽電池の場合、iNは2層と
n層に挟まれているため、光は2層又はn層を通してi
層に入射する。このため、2層又はn層は光学的ギャッ
プが広く、光の吸収が少ない材料であることが好ましい
が、従来のn型及びp型非晶質シリコンは、光吸収係数
がiNの非晶質シリコンの光吸収係数と同程度、若しく
はそれより大であったため、n層又は2層での光吸収ロ
スが光電変換効率を低下させる原因の一つとなっていた
However, in the case of pin-type solar cells, the iN is sandwiched between the second layer and the n layer, so light passes through the second layer or the n layer.
incident on the layer. For this reason, it is preferable that the two-layer or n-layer be made of a material with a wide optical gap and low light absorption.However, conventional n-type and p-type amorphous silicon is Since the light absorption coefficient was comparable to or larger than that of silicon, light absorption loss in the n-layer or two layers was one of the causes of lowering photoelectric conversion efficiency.

又、pin型アモルファスシリコン太陽電池は、ガラス
/透明電極/(pin又はntp)/金属電極、透明電
極/(pin又はn1p)/金属などの構造をもち、透
明電極から光が入射される。
Further, a pin type amorphous silicon solar cell has a structure such as glass/transparent electrode/(pin or ntp)/metal electrode, transparent electrode/(pin or n1p)/metal, and light is incident from the transparent electrode.

従って太陽電池の光反射による光ロスも光電変換効率の
増加を阻止している。この場合、透明電極と2層又はn
層界面での光の反射を最小にするために、2層及びn層
の屈折率を制御することが望ましいにもかかわらず、従
来の2層又はnJiの、例えば1500nmにおける屈
折率は、i層の非晶質シリコンと同じ屈折率3.4〜3
.6であり、透明電極の屈折率約2.0と大きな差があ
るため、反射ロスが生ずる。
Therefore, light loss due to light reflection from solar cells also prevents an increase in photoelectric conversion efficiency. In this case, the transparent electrode and two layers or n
Although it is desirable to control the refractive index of the bilayer and n-layer to minimize light reflection at layer interfaces, the refractive index of a conventional bilayer or nJi, e.g. at 1500 nm, is lower than that of the i-layer. Same refractive index as amorphous silicon of 3.4-3
.. 6, which is a large difference from the refractive index of the transparent electrode of about 2.0, which causes reflection loss.

そこで上記の欠点を改善するために、pm又はn層の材
料として、炭素及び水素を不純物として含有する非晶質
シリコン(a−3iC:H)材料(特開昭57−126
175号等)や微結晶を含む非晶質水素化シリコン(μ
c−3i : H)を使用することが提案されている。
Therefore, in order to improve the above drawbacks, an amorphous silicon (a-3iC:H) material containing carbon and hydrogen as impurities (Japanese Patent Laid-Open No. 57-126
175 etc.) and amorphous hydrogenated silicon containing microcrystals (μ
It is proposed to use c-3i:H).

しかしながらa−3iC;Hは光吸収を抑制し、その面
から光電変換効率を改善することが出来るものの、開放
電圧やフィルファクターを高(するためにi層との間に
バッファー層を設ける必要があった。
However, although a-3iC;H can suppress light absorption and improve photoelectric conversion efficiency from that aspect, it is necessary to provide a buffer layer between the i-layer and the i-layer in order to increase the open circuit voltage and fill factor. there were.

一方、μc−3t:Hの場合には、特に透明電極との整
合性が十分とは言えないという欠点があった。
On the other hand, in the case of μc-3t:H, there was a drawback that the compatibility with the transparent electrode was not particularly sufficient.

本発明者等は従来の係る知見に基づき鋭意研究した結果
、窓側不純物層を、微結晶を含む非晶質シリコン層(微
結晶化層)と一定の元素を含む非晶質シリコンN(ヘテ
ロ層)の多層構造にすることにより、非晶質半導体太陽
電池の性能を向上せしめることができることを見い出し
、既に提案した(特開昭60−207319号)。
As a result of intensive research based on conventional knowledge, the present inventors have determined that the window-side impurity layer is divided into an amorphous silicon layer containing microcrystals (microcrystalline layer) and an amorphous silicon N layer containing certain elements (heterolayer). It has been found that the performance of an amorphous semiconductor solar cell can be improved by forming a multilayer structure of ), and this has already been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-207319).

しかしながら、単に積層型太陽電池にかかる発明を適用
しても開放電圧やフィルファクターの低下が著しく、所
期の変換効率を達成することは困難であった。
However, even if the invention related to a stacked solar cell is simply applied, the open-circuit voltage and fill factor decrease significantly, making it difficult to achieve the desired conversion efficiency.

(発明が解決しようとする課題) 本発明者等は、更に検討を加えた結果、テクスチャー構
造の透明電極を有する基板を採用すると共に窓側不純物
層の微結晶化層を高水素希釈且つ低放電電力のプラズマ
CVD法により形成することにより、開放電圧やフィル
ファクターを低下することなく変換効率の高い太陽電池
を得ることに成功した。
(Problems to be Solved by the Invention) As a result of further study, the inventors of the present invention adopted a substrate having a transparent electrode with a textured structure, and the microcrystalline layer of the window-side impurity layer with high hydrogen dilution and low discharge power. By forming the solar cell using the plasma CVD method, we succeeded in obtaining a solar cell with high conversion efficiency without reducing the open circuit voltage or fill factor.

従って本発明の第1の目的は、変換効率の高いpin型
非晶質太陽電池の製造方法を提供することである。
Therefore, a first object of the present invention is to provide a method for manufacturing a pin-type amorphous solar cell with high conversion efficiency.

本発明の第2の目的は、pin型非晶質太陽電池の窓側
不純物層として有効な、光学的ギャップが広く光損失の
少ない不純物層の製造方法を提供することである。
A second object of the present invention is to provide a method for producing an impurity layer with a wide optical gap and low optical loss, which is effective as a window-side impurity layer of a pin-type amorphous solar cell.

本発明の第3の目的は、非晶質半導体太陽電池の窓側不
純物層として有効な、低い電気抵抗を存する不純物層の
製造方法を提供することである。
A third object of the present invention is to provide a method for manufacturing an impurity layer that has low electrical resistance and is effective as a window-side impurity layer of an amorphous semiconductor solar cell.

(課題を解決するための手段) 本発明の上記の諸口的は、テクスチャー構造の透明電極
と非晶質半導体層を育し、窓側不純物層が微結晶を含む
非晶質シリコン層(微結晶化層)と非晶質シリコンカー
バイド層(ヘテロ層)の多層構造である太陽電池の製造
方法であって、前記微結晶化層を高水素希釈且つ低放電
電力条件のプラズマCVD法により形成することを特徴
とする非晶質半導体太陽電池の製造方法によって達成さ
れた。
(Means for Solving the Problems) The above-mentioned aspects of the present invention are such that a transparent electrode and an amorphous semiconductor layer with a textured structure are grown, and the window-side impurity layer is an amorphous silicon layer containing microcrystals (microcrystalline A method for manufacturing a solar cell having a multilayer structure of a layer) and an amorphous silicon carbide layer (heterolayer), the microcrystalline layer being formed by a plasma CVD method under high hydrogen dilution and low discharge power conditions. This was achieved by a method for manufacturing amorphous semiconductor solar cells with characteristics.

本発明で使用する透明電極基板としては通常ガラスを使
用することか好ましいが、プラスチックスその他の透明
材料を使用することもできる。
Although it is usually preferable to use glass as the transparent electrode substrate used in the present invention, plastics and other transparent materials can also be used.

基板表面は通常平坦であるが光吸収効率を高めるために
、基板として、その表面がo、oi〜3μm程度の凹凸
のあるものを使用することが好ましい、該凹凸の形状は
半球形、ピラミッド形又はそれらの中間形のいずれでも
良い。
The surface of the substrate is usually flat, but in order to increase the light absorption efficiency, it is preferable to use a substrate with an uneven surface of about 0, oi to 3 μm, and the shape of the unevenness is hemispherical or pyramidal. or any intermediate form thereof may be used.

本発明で使用するテクスチャー構造を有する透明電極基
板は、平板ガラス上に不均一にITO膜やSnO,膜を
形成して表面を凹凸化させる方法、平板ガラスと微粉末
ガラスを溶着し、表面に凹凸のあるガラス基板を製造す
る方法、透明導電膜を部分的にエツチングする方法等に
よって得ることができる。又、本発明者等の提案した、
表面に凹凸のある物質とガラスを接触させ、ガラス表面
に凹凸を転写する方法(特願昭63−209823号)
や、有機アルミニウムと希釈ガスとからなる原料ガスを
調製し、プラズマCVD法によりガラス基板上にテクス
チャー構造を有するアルミニウムの薄膜を形成する方法
(特願平1−31946号)等の方法によっても製造す
ることができる。
The transparent electrode substrate with a texture structure used in the present invention can be produced by forming an ITO film or SnO film unevenly on a flat glass plate to make the surface uneven, or by welding a flat glass plate and finely powdered glass. It can be obtained by a method of manufacturing a glass substrate with unevenness, a method of partially etching a transparent conductive film, etc. In addition, the inventors proposed,
A method of bringing a material with an uneven surface into contact with glass and transferring the unevenness to the glass surface (Japanese Patent Application No. 63-209823)
Alternatively, it can also be manufactured by a method such as a method in which a raw material gas consisting of organic aluminum and a diluent gas is prepared and a thin aluminum film having a textured structure is formed on a glass substrate by plasma CVD (Japanese Patent Application No. 1-31946). can do.

基板上にITOやSnO,等の透明電極を設ける方法は
、エレクトロンビーム蒸着法、スパッタリング法、CV
D法、スプレー法及びCMD法等の公知の方法の中から
適宜選択して採用することができる。
Methods for providing transparent electrodes such as ITO or SnO on a substrate include electron beam evaporation, sputtering, and CV
An appropriate method can be selected from known methods such as the D method, the spray method, and the CMD method.

本発明に係る多層窓側不純物層として、非晶質シリコン
カーバイド層(ヘテロ層)と微結晶を含有する非晶質シ
リコン層(微結晶化層)の組合せを選択した場合には特
に良好なpin型太陽電池素子を得ることができる。こ
の場合、微結晶を含有する非晶質シリコンには、水素及
び/又はハロゲン原子を含有せしめることができる。
When a combination of an amorphous silicon carbide layer (hetero layer) and an amorphous silicon layer containing microcrystals (microcrystallized layer) is selected as the multilayer window-side impurity layer according to the present invention, a particularly good pin type A solar cell element can be obtained. In this case, the amorphous silicon containing microcrystals can contain hydrogen and/or halogen atoms.

ハロゲン原子としては弗素及び塩素が好ましく、特に弗
素原子が好ましい、このような微結晶を含有する非晶質
シリコン薄膜はプラズマCVD法によって形成すること
ができる。
As the halogen atoms, fluorine and chlorine are preferred, and fluorine atoms are particularly preferred. Such an amorphous silicon thin film containing microcrystals can be formed by plasma CVD.

原料ガスとしては、シラン、ジシラン等水素原子を含有
するシリコン含有化合物が使用される。
As the raw material gas, silicon-containing compounds containing hydrogen atoms, such as silane and disilane, are used.

原料ガスは、水素により希釈してプラズマCVD装置に
供給する。水素の使用量は、原料ガスに対して20〜1
.000倍とする。
The raw material gas is diluted with hydrogen and supplied to the plasma CVD apparatus. The amount of hydrogen used is 20 to 1% of the raw material gas.
.. 000 times.

20倍以下では良好な微結晶を形成することができず、
1,000倍以上では成膜速度が遅すぎて実用的でない
If it is less than 20 times, good microcrystals cannot be formed,
If it is 1,000 times or more, the film formation rate is too slow to be practical.

放電電力は0.IW/cd以下の低パワーとする。Discharge power is 0. The power should be low, below IW/cd.

0.1W/cd以上では透明電極の表面が水素プラズマ
によって還元されダメージを受けるので好ましくない。
If it exceeds 0.1 W/cd, the surface of the transparent electrode will be reduced and damaged by the hydrogen plasma, which is not preferable.

一方、0.OLW/ci以下では製膜効率が落ちるので
、特に0.01〜0.IW/cdの放電電力とすること
が好ましい。
On the other hand, 0. Since the film forming efficiency decreases below OLW/ci, especially 0.01 to 0. It is preferable to set the discharge power to IW/cd.

基板温度は、100〜350℃の範囲、特に150〜2
50 ’Cの範囲が好ましい。100°C以下では、引
き続き製膜するi層及びn層製膜時の基板温度(180
〜250℃)において熱劣化を生ずる恐れがあり、35
0 ’C以上では先に製膜したヘテロ2層の非晶質Si
C層を熱劣化させる恐れがあり好ましくない。
The substrate temperature is in the range of 100 to 350 °C, especially 150 to 2
A range of 50'C is preferred. If the temperature is below 100°C, the substrate temperature (180
There is a risk of thermal deterioration at temperatures between 35 and 250℃.
At 0'C or higher, the previously formed two-layer amorphous Si
This is not preferable since it may cause thermal deterioration of the C layer.

放電時の圧力は500〜1,500mTorrの範囲、
特に800〜1. 300mTo r rの範囲が好ま
しい。上記範囲を外れると、暗電気伝導度が低下するの
で好ましくない。
The pressure during discharge is in the range of 500 to 1,500 mTorr,
Especially 800-1. A range of 300 mTorr is preferred. Outside the above range, dark electrical conductivity decreases, which is not preferable.

本発明は、上記の如く高水素希釈且つ低数iut力の条
件によって微結晶化層を形成することを最大の特徴とす
る。
The main feature of the present invention is that a microcrystalline layer is formed under the conditions of high hydrogen dilution and low iut force as described above.

この方法によれば光吸収係数を小さくしたまま電気伝導
度が1. 5 X 10−’〜5 X 10−’Scm
−という優れた性能を有する微結晶化層を得ることがで
きる。これは、高水素希釈条件とすることにより、微結
晶化層の成長表面を水素で被覆して反応活性種の表面拡
散係数を大きくし、不安定サイトへのケイ素原子の結合
を防ぐと共に水素ラジカルにより不安定サイトに結合し
たケイ素原子を切り離す(エツチング反応)ことによっ
て、安定なサイトに結合したケイ素原子のみによって膜
を成長させ、微結晶を作ることができるものと考えられ
る。
According to this method, the electrical conductivity can be reduced to 1.0% while keeping the optical absorption coefficient small. 5 x 10-'~5 x 10-'Scm
- It is possible to obtain a microcrystalline layer having excellent performance. By using high hydrogen dilution conditions, the growth surface of the microcrystalline layer is coated with hydrogen, increasing the surface diffusion coefficient of reactive species, preventing the bonding of silicon atoms to unstable sites, and hydrogen radicals. It is thought that by separating the silicon atoms bonded to unstable sites (etching reaction), a film can be grown using only the silicon atoms bonded to stable sites, and microcrystals can be created.

又、低放電電力条件とすることにより、薄い(約50Å
以下)へテロ層の存在のみで、透明電極の水素プラズマ
によるダメージを抑制することができるのみならず、温
度や圧力などによる膜質への影響を小さくすることもで
きる。
In addition, by using low discharge power conditions, thin (approximately 50 Å)
(Below) The presence of the hetero layer alone can not only suppress damage to the transparent electrode caused by hydrogen plasma, but also reduce the effects of temperature, pressure, etc. on film quality.

ヘテロ層の製膜は、シラン又はその誘導体の如く水素原
子を含有するシリコン化合物及び炭素化合物を原料ガス
とし、必要に応じ水素(H2)をキャリヤーとして放電
し、プラズマ雰囲気を実現するプラズマ分解法による。
The hetero layer is formed by a plasma decomposition method that uses silicon compounds and carbon compounds containing hydrogen atoms, such as silane or its derivatives, as raw gases and discharges hydrogen (H2) as a carrier as necessary to create a plasma atmosphere. .

窓側不純物層は特に2層とすることが好ましく、非晶質
シリコン半導体へのドーパントの導入は公知の方法によ
って容易に行うことができる。
It is particularly preferable that the window-side impurity layer has two layers, and dopants can be easily introduced into the amorphous silicon semiconductor by a known method.

非晶質シリコン半導体薄膜の物理的性質は、薄膜が含有
する不純物の種類とその量に大きく依存する。例えば、
非晶質シリコン半導体に含まれる炭素原子の存在は、バ
ンドギャップの大きい炭化珪素(〜6.0eV)の構造
を部分的に存在せしめることになるので、非晶質シリコ
ン(a−3t)半導体のバンドギャップが広げられ、こ
れによって吸収係数を小さくすることができる。更に、
屈折率に関しても同様であり、炭化珪素(屈折率2゜4
8)の構造を部分的に持つことにより、a −3i半導
体の屈折率を制御することができる。
The physical properties of amorphous silicon semiconductor thin films largely depend on the type and amount of impurities contained in the thin film. for example,
The presence of carbon atoms contained in the amorphous silicon semiconductor causes the structure of silicon carbide (~6.0eV) with a large band gap to partially exist, so the structure of the amorphous silicon (a-3t) semiconductor is The bandgap is widened, which allows the absorption coefficient to be reduced. Furthermore,
The same applies to the refractive index, and silicon carbide (refractive index 2°4
By partially having the structure 8), the refractive index of the a-3i semiconductor can be controlled.

一方、非晶質シリコン半導体薄膜中に不純物として含ま
れる水素は、非晶質シリコン薄膜を形成する際に生ずる
シリコン原子のダングリングボンドを消滅せしめ、シリ
コン薄膜中の局在準位の密度を減少せしめるので、本発
明に係る半導体素子の電気抵抗を制御するために有意義
である。
On the other hand, hydrogen contained as an impurity in the amorphous silicon semiconductor thin film eliminates the dangling bonds of silicon atoms that occur when forming the amorphous silicon thin film, and reduces the density of localized levels in the silicon thin film. Therefore, it is significant for controlling the electrical resistance of the semiconductor device according to the present invention.

本発明における多層窓側不純物層の厚さは、全体で10
0人を越えるようにする。iooÅ以下では開放電圧が
向上せず好ましくない。特に好ましい厚さは、120人
〜400人である。
The total thickness of the multilayer window-side impurity layer in the present invention is 10
Try to exceed 0 people. If it is less than ioo Å, the open circuit voltage will not improve, which is not preferable. A particularly preferable thickness is 120 to 400 people.

このうちp型機結晶化層の厚みは60人〜340人が好
ましく、特に80人〜300・人が好適である。60Å
以下又は340Å以上では、開放電圧や変換効率が低下
するので好ましくない。
Among these, the thickness of the p-type machine crystallized layer is preferably 60 to 340, particularly preferably 80 to 300. 60Å
If it is less than 340 Å or more than 340 Å, the open circuit voltage and conversion efficiency will decrease, which is not preferable.

このような多層の窓側不純物層の上には、公知の方法に
よりIJgを形成せしめた後更にnM若しくはpmを形
成せしめ、電極と接合することによりptn型又はni
p型の太陽電池素子を得ることができる。この場合窓側
でない電極側の不純物層としては通常の不純物制御を行
ったa−3t:Hji又は微結晶を含有する非晶質水素
化シリコン層(μc−3i:H)等を使用することがで
きる。
On such a multilayer window side impurity layer, after forming IJg by a known method, nM or pm is further formed and bonded to an electrode to form a ptn type or ni.
A p-type solar cell element can be obtained. In this case, as the impurity layer on the electrode side other than the window side, a-3t:Hji with normal impurity control or an amorphous hydrogenated silicon layer containing microcrystals (μc-3i:H), etc. can be used. .

透明電極上に、順次各非晶質シリコン膜を堆積する方法
は、プラズマCVD、スパッタリング、熱CVD、光C
VD等、公知の非晶質膜の製造方法の中から適宜選択す
ることができる。
Methods for sequentially depositing each amorphous silicon film on a transparent electrode include plasma CVD, sputtering, thermal CVD, and optical CVD.
It can be appropriately selected from known amorphous film manufacturing methods such as VD.

次に、本発明をプラズマCV D、法によって実施する
場合の原料ガスについて述べる。
Next, the raw material gas when implementing the present invention by plasma CVD method will be described.

本発明において使用することのできるシリコン源として
は、−a式S inHt−m*1で表されるシラン、又
は一般式S i Hll−3X5−1(Xはハロゲン原
子を表す)で表されるハロゲン化シランの中から任意に
選択することができる。これらは単独で用いても2種以
上を混合して用いても良い。
As a silicon source that can be used in the present invention, a silane represented by the formula -a S inHt-m *1 or a silane represented by the general formula S i Hll-3X5-1 (X represents a halogen atom) Any one can be selected from halogenated silanes. These may be used alone or in combination of two or more.

炭素源は、常温でプラズマCVD法を実施するに十分な
蒸気圧を有する炭化水素類(例えばメタン、エタン等)
の中から任意に選択することができる。
The carbon source is a hydrocarbon (e.g. methane, ethane, etc.) that has sufficient vapor pressure to perform plasma CVD at room temperature.
You can arbitrarily choose from among them.

反応ガスを形成するシリコン含有化合物と不純物のため
の原料ガスの割合は、適宜、目的とする物性値と反応条
件によって変えることができるが、例えば、プラズマ発
生のための投入電力を約0゜02W/cd、反応圧力を
約Q、1Torr、基板温度を約250“C1ガス流量
を約1103CCと設定した場合には、不純物元素の混
合割合をシリコン含有化合物の1〜2倍とすることによ
り良好な結果を得ることができる。
The ratio of the silicon-containing compound forming the reaction gas and the raw material gas for impurities can be changed as appropriate depending on the desired physical property values and reaction conditions, but for example, if the input power for plasma generation is about 0°02W. /cd, the reaction pressure is about Q, 1 Torr, the substrate temperature is about 250, and the C1 gas flow rate is about 1103 CC. You can get results.

本発明において、シリコン薄膜にp型又はn型の性質を
付与せしめる場合には、上記製膜条件内において更にド
ーパントガスを添加する必要がある。P型ドーパントガ
スは、元素周期律表第■族の元素又はその化合物であり
、好ましくは水素化物、特に水素化硼素(B、H,)が
好ましい。n型ドーパントは、元素周期律表第V族の元
素又はその化合物であり、好ましくは水素化物、特にホ
スフィン(P)Is)又はアルシン(AsHs>が好ま
しい、これらのドーパントガスの混合割合はプラズマ条
件により一定するわけではないが、シリコン含有化合物
に対して0,1〜1体積%程度であれば良好な結果を得
ることができる。
In the present invention, when imparting p-type or n-type properties to the silicon thin film, it is necessary to further add a dopant gas within the above film forming conditions. The P-type dopant gas is an element of Group 1 of the Periodic Table of Elements or a compound thereof, and is preferably a hydride, particularly boron hydride (B, H,). The n-type dopant is an element of Group V of the Periodic Table of Elements or a compound thereof, and is preferably a hydride, particularly phosphine (P)Is) or arsine (AsHs). The mixing ratio of these dopant gases depends on the plasma conditions. Although it is not always constant, good results can be obtained if the amount is about 0.1 to 1% by volume based on the silicon-containing compound.

本発明によって得られる太陽電池の代表的な構成例は第
1図に示すものである0図において、符号1はガラス等
の透明基板、2は透明電極、3はへテロ2層、4は微結
晶化2層、5はi層、6はn層、7は裏面の金属電極で
ある。これらの各構成要素は所謂pin型素子の場合と
同様の機能を有する。
A typical configuration example of a solar cell obtained by the present invention is shown in FIG. 1. In FIG. Two crystallized layers, 5 is an i layer, 6 is an n layer, and 7 is a metal electrode on the back surface. Each of these components has a function similar to that of a so-called pin type element.

iNの膜厚は300〜4,000人の間で任意に選択し
得るが、本発明によれば600Å以下の薄膜としても開
放電圧やフィルファクターの低下をきたすことはない。
The thickness of iN can be arbitrarily selected between 300 and 4,000, but according to the present invention, even a thin film of 600 Å or less will not cause a decrease in open circuit voltage or fill factor.

(発明の効果) 本発明によって得られる太陽電池は、窓側不純物層によ
る光吸収が少ない上透明電極のテクスチャー構造により
光閉じ込め効果を有し、従来のPin型素子に比して変
換効率が高く、開放電圧やフィルファクターが低下する
ことがないので本発明の意義は大きい。
(Effects of the Invention) The solar cell obtained by the present invention has a light trapping effect due to the textured structure of the upper transparent electrode where light absorption by the window-side impurity layer is small, and the conversion efficiency is higher than that of conventional pin type elements. The present invention is significant because the open circuit voltage and fill factor do not decrease.

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが本発明は
これにより限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

(実施例) プラズマCVD法を用いて、第1図に示された構造の太
陽電池を作製した。
(Example) A solar cell having the structure shown in FIG. 1 was manufactured using a plasma CVD method.

先ず、テクスチャー化した透明電極(膜厚8゜000人
)を有するヘイズ率5%のガラス基板(旭硝子■製)を
設置した反応室内に、シランガス(S i Ha ) 
10 S CCM、メタン15SCCM及びシランガス
に対して約0.3体積%のBz Hbの混合ガスを、反
応室内の圧力が約0.  ITorrとなるように導入
した。次いで、投入電力0.03W/ldでプラズマ放
電を開始し、基板温度250°Cで透明電極上に約70
人のへテロ2層(3)を堆積した。
First, silane gas (S i Ha ) was placed in a reaction chamber equipped with a glass substrate (manufactured by Asahi Glass) with a haze rate of 5% and a textured transparent electrode (film thickness: 8.000 μm).
A mixed gas of 10 S CCM, 15 SCCM of methane, and about 0.3% by volume of Bz Hb with respect to silane gas was added at a pressure in the reaction chamber of about 0.3% by volume. ITorr was installed. Next, plasma discharge was started with an input power of 0.03 W/ld, and about 70% of
Deposited two layers (3) of human hetero.

次に、反応室内を真空にした後、シランガス及びシラン
ガスに対して0.2体積%のBtHiの混合ガスを水素
ガスで150倍に希釈して導入し、反応室内の圧力をl
、0Torrとした。投入電力0.03W/cd、基板
温度230 ”Cの条件で、上記へテロ2層の上に約9
0人の微結晶を含有する非晶質シリコン層(4)を形成
せしめ、全体で160人の窓側不純物層とした。
Next, after evacuating the reaction chamber, silane gas and a mixed gas of 0.2% by volume of BtHi to the silane gas were diluted 150 times with hydrogen gas and introduced, and the pressure inside the reaction chamber was reduced to l.
, 0 Torr. Under the conditions of input power 0.03W/cd and substrate temperature 230''C, approximately
An amorphous silicon layer (4) containing 0 microcrystals was formed, resulting in a total of 160 window-side impurity layers.

このようにして形成せしめた不純物層の上に、更に通常
の方法により、i層及びn層を形成せしめ、金属電極を
付けて本発明の試料(D)とした。
On the impurity layer thus formed, an i-layer and an n-layer were further formed by a conventional method, and metal electrodes were attached to obtain a sample (D) of the present invention.

i層及びn層を得られた試料の場合と全く同じものとし
、上記微結晶化層の製膜条件を、H,/SiH,=50
の如く水素の希釈率を低減した場合の試料を(A)、放
電電力を0.16W/cfflと高くした場合の試料を
(B)、90人の微結晶を含有する前記非晶質シリコン
層(4)の代わりに、S i H,/CH,=4/1の
条件でバッファー層を100人形成した場合の試料を(
C)とし、夫々を比較した結果は第1表に示した通りで
ある。
The conditions for forming the microcrystalline layer were set to H,/SiH, = 50
(A) is the sample when the dilution rate of hydrogen is reduced as shown in (A), and (B) is the sample when the discharge power is increased to 0.16 W/cffl. Instead of (4), the sample where 100 people formed the buffer layer under the condition of S i H, /CH, = 4/1 was (
C) and the results of comparison are shown in Table 1.

第1表 この結果から、本発明の製造方法によって得られる太陽
電池が極めて光電変換効率の良いものであることが実証
された。
Table 1 The results demonstrate that the solar cell obtained by the manufacturing method of the present invention has extremely high photoelectric conversion efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によって製造した太陽電池の代表的な構
成例である。図中、符号lは透明基板、2は透明電極、
3はへテロ2層、4は微結晶化2層、5は1層、6はn
層、7は裏面の金属電極である。
FIG. 1 shows a typical configuration example of a solar cell manufactured according to the present invention. In the figure, symbol l is a transparent substrate, 2 is a transparent electrode,
3 is hetero 2 layers, 4 is microcrystalline 2 layers, 5 is 1 layer, 6 is n
Layer 7 is the metal electrode on the back side.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  テクスチャー構造の透明電極と非晶質半導体層を有し
、窓側不純物層が微結晶を含む非晶質シリコン層(微結
晶化層)と非晶質シリコンカーバイド層(ヘテロ層)の
多層構造である太陽電池の製造方法であって、前記微結
晶化層を高水素希釈且つ低放電電力条件のプラズマCV
D法により形成することを特徴とする非晶質太陽電池の
製造方法。
It has a textured transparent electrode and an amorphous semiconductor layer, and the window-side impurity layer has a multilayer structure of an amorphous silicon layer containing microcrystals (microcrystalline layer) and an amorphous silicon carbide layer (heterolayer). A method for manufacturing a solar cell, wherein the microcrystalline layer is subjected to plasma CVD under conditions of high hydrogen dilution and low discharge power.
A method for manufacturing an amorphous solar cell, characterized in that it is formed by method D.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6025039A (en) * 1995-09-28 2000-02-15 Canon Kabushiki Kaisha Method for producing a photovoltaic cell
US9078833B2 (en) 2002-08-30 2015-07-14 Alza Corporation Multilaminate backing construction

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