JPH04184979A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は太陽電池および太陽電池の製造方法に関し、特
にエネルギー変換効率が良好な太陽電池および太陽電池
の製造方法に関する。
にエネルギー変換効率が良好な太陽電池および太陽電池
の製造方法に関する。
［従来の技術］
現在、各種機器において、駆動エネルギー源として太陽
電池が利用されている。
電池が利用されている。
この太陽電池は機能部分にｐｎ接合を用いておリ、該ｐ
ｎ接合を構成する半導体としては、一般にシリコンが用
いられている。光エネルギーを起電力に変換する効率の
点からは、単結晶シリコンを用いるのが好ましいが、大
面積化および低コスト化の点からはアモルファスシリコ
ンが有利とされている。
ｎ接合を構成する半導体としては、一般にシリコンが用
いられている。光エネルギーを起電力に変換する効率の
点からは、単結晶シリコンを用いるのが好ましいが、大
面積化および低コスト化の点からはアモルファスシリコ
ンが有利とされている。
近年においては、アモルファスシリコン並の低コストと
、単結晶シリコン並の高エネルギー変換効率とを得る目
的で、多結晶シリコンの使用が検討されている。ところ
が、従来提案されている方法では、塊状の多結晶をスラ
イスして板状体としてこれを用いていたために、厚さ０
．３ｍｍ以下にすることは困難である。したがフて光量
を十分に吸収するのに必要以上の厚さとなり、この点で
材料の有効利用が十分ではなかった。即ちコストを下げ
るためには十分な薄型化が必要である。
、単結晶シリコン並の高エネルギー変換効率とを得る目
的で、多結晶シリコンの使用が検討されている。ところ
が、従来提案されている方法では、塊状の多結晶をスラ
イスして板状体としてこれを用いていたために、厚さ０
．３ｍｍ以下にすることは困難である。したがフて光量
を十分に吸収するのに必要以上の厚さとなり、この点で
材料の有効利用が十分ではなかった。即ちコストを下げ
るためには十分な薄型化が必要である。
そこで、化学気相成長法（ＣＶＤ）等の薄膜形成技術を
用いて、多結晶シリコンの薄膜を形成する試みがなされ
ているが、結晶粒径がせいぜい百分の数ミクロン程度に
しかならず、塊状多結晶シリコンスライス法の場合に比
べてもエネルギー変換効率が低い。
用いて、多結晶シリコンの薄膜を形成する試みがなされ
ているが、結晶粒径がせいぜい百分の数ミクロン程度に
しかならず、塊状多結晶シリコンスライス法の場合に比
べてもエネルギー変換効率が低い。
また、上記ＣＶＤ法により形成した多結晶シリコン薄膜
にレーザー光を照射し、溶融再結晶化させて結晶粒径を
大きくするという試みもなされているが、低コスト化が
十分でなく、また安定した製造も困難である。
にレーザー光を照射し、溶融再結晶化させて結晶粒径を
大きくするという試みもなされているが、低コスト化が
十分でなく、また安定した製造も困難である。
このような事情はシリコンのみならず、化合物半導体に
おいても共通な問題となっている。
おいても共通な問題となっている。
これに対し、特開昭６３−１８２８７２号公報には、基
体表面上に該基体表面の材料よりも核形成密度が十分に
大きく、かつ単一の核だけが成長する程度に十分微細な
異種材料を設け、次いで堆積により該異種材料に核を形
成させ、該核によって結晶を成長させる工程を含み、上
記基体表面上に第１の導電型の半導体の実質的単結晶層
を形成し、該単結晶層の上方に第２の導電型の半導体の
実質的単結晶層を形成することを特徴とする太陽電池の
製造方法が示されている。
体表面上に該基体表面の材料よりも核形成密度が十分に
大きく、かつ単一の核だけが成長する程度に十分微細な
異種材料を設け、次いで堆積により該異種材料に核を形
成させ、該核によって結晶を成長させる工程を含み、上
記基体表面上に第１の導電型の半導体の実質的単結晶層
を形成し、該単結晶層の上方に第２の導電型の半導体の
実質的単結晶層を形成することを特徴とする太陽電池の
製造方法が示されている。
上述の方法において、核形成面となる微細な異種材料上
に形成される単一核によって成長した単結晶体が互いに
接する時に、結晶粒界（以下粒界と略記）が形成される
。
に形成される単一核によって成長した単結晶体が互いに
接する時に、結晶粒界（以下粒界と略記）が形成される
。
一般に、多結晶半導体では、様々な結晶方位をもった多
数の単結晶粒子同士が多数の粒界を形成しており、粒界
には未結合手を持つ原子が有るために禁制帯中に欠陥準
位を形成している。半導体デバイスの特性は、作製され
る半導体層の欠陥密度と密接に関係し、粒界には前記欠
陥準位が形成されているとともに不純物等が析出しやす
く、これらがデバイス特性の低下をもたらすので、多結
晶半導体では粒界の制御によりデバイス特性が大きく左
右されると考えられている。即゛ち、多結晶を半導体層
に用いた半導体デバイスの特性を向上させるには、半導
体層中に存在する粒界の量を低減させることが効果的で
ある。上述の方法は粒径な拡大させることで粒界の量を
減らすことを目的としている。
数の単結晶粒子同士が多数の粒界を形成しており、粒界
には未結合手を持つ原子が有るために禁制帯中に欠陥準
位を形成している。半導体デバイスの特性は、作製され
る半導体層の欠陥密度と密接に関係し、粒界には前記欠
陥準位が形成されているとともに不純物等が析出しやす
く、これらがデバイス特性の低下をもたらすので、多結
晶半導体では粒界の制御によりデバイス特性が大きく左
右されると考えられている。即゛ち、多結晶を半導体層
に用いた半導体デバイスの特性を向上させるには、半導
体層中に存在する粒界の量を低減させることが効果的で
ある。上述の方法は粒径な拡大させることで粒界の量を
減らすことを目的としている。
［発明が解決しようとする課題］
従来技術における太陽電池の製造方法では、形成される
単結晶体同士の結晶方位は揃りておらず、粒径が仮にさ
らに拡大できたとして、単位体積当りの欠陥準位が減っ
た場合でも、形成される粒界面での単位面積当りの欠陥
準位で見ると、平均的には大きな変化はないと言える。
単結晶体同士の結晶方位は揃りておらず、粒径が仮にさ
らに拡大できたとして、単位体積当りの欠陥準位が減っ
た場合でも、形成される粒界面での単位面積当りの欠陥
準位で見ると、平均的には大きな変化はないと言える。
これに対して成長した単結晶体同士の成長方向の結晶方
位が揃った場合には、単結晶体同士が衝突をして粒界を
形成しても、粒界面での欠陥準位密度は結晶方位が揃っ
ていない場合に比べて小さいと考えられる。しかしなが
ら、こうした多結晶中の結晶間の方位を揃えるという技
術は、従来見いだされていなかった。
位が揃った場合には、単結晶体同士が衝突をして粒界を
形成しても、粒界面での欠陥準位密度は結晶方位が揃っ
ていない場合に比べて小さいと考えられる。しかしなが
ら、こうした多結晶中の結晶間の方位を揃えるという技
術は、従来見いだされていなかった。
本発明の目的は、多結晶半導体の構成要素である単結晶
体の方位を揃え、粒界での欠陥準位密度を減らすことに
より、高品質な太陽電池および太陽電池の製造方法を提
供することにある。
体の方位を揃え、粒界での欠陥準位密度を減らすことに
より、高品質な太陽電池および太陽電池の製造方法を提
供することにある。
また、本発明の他の目的は、シリコンウェハ上に形成し
た単結晶体を、金属基板上に移植して種結晶とすること
により、安価な太陽電池を提供することにある。
た単結晶体を、金属基板上に移植して種結晶とすること
により、安価な太陽電池を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明による太陽電池は、金属基体上にシリコン層が形
成されている太陽電池において、該シリコン層の結晶粒
のＭＭ方向の結晶方位が揃っていることを特徴とする。
成されている太陽電池において、該シリコン層の結晶粒
のＭＭ方向の結晶方位が揃っていることを特徴とする。
また、本発明による太陽電池は、前記金属基体と前記シ
リコン層との間の一部に、金属−シリコンの中間層を有
することを特徴とする。
リコン層との間の一部に、金属−シリコンの中間層を有
することを特徴とする。
本発明による太陽電池の製造方法は、金属基体上に結晶
方位の揃った単結晶体シリコンを間隔をあけて配置した
後に、加熱することにより該金属基体と該単結晶体シリ
コンとの間に金属−シリコンの中間層を形成し、次に、
露出している該金属基体表面を酸化し、次いで、選択的
エピタキシャル成長法により、該単結晶体シリコンを種
結晶として結晶成長を行うことを特徴とする。
方位の揃った単結晶体シリコンを間隔をあけて配置した
後に、加熱することにより該金属基体と該単結晶体シリ
コンとの間に金属−シリコンの中間層を形成し、次に、
露出している該金属基体表面を酸化し、次いで、選択的
エピタキシャル成長法により、該単結晶体シリコンを種
結晶として結晶成長を行うことを特徴とする。
また、本発明による太陽電池の製造方法は、前記単結晶
体シリコンを前記金属基体上に配置する際に、シリコン
ウェハ上に絶縁層を形成し、該絶縁層の一部に微小の開
口部をもうけた後に、選択的エピタキシャル成長法によ
り、単結晶体シリコンを形成し、次に、該絶縁層をエツ
チングで除去した後に、該単結晶体シリコンを、超音波
振動、により該シリコンウェハより剥離して前記金属基
体上に配置することを特徴とする。
体シリコンを前記金属基体上に配置する際に、シリコン
ウェハ上に絶縁層を形成し、該絶縁層の一部に微小の開
口部をもうけた後に、選択的エピタキシャル成長法によ
り、単結晶体シリコンを形成し、次に、該絶縁層をエツ
チングで除去した後に、該単結晶体シリコンを、超音波
振動、により該シリコンウェハより剥離して前記金属基
体上に配置することを特徴とする。
さらに、本発明による太陽電池の製造方法は、前記単結
晶体シリコンを、前記金属基体上に配置する際に、超音
波振動をかけることを特徴とする。
晶体シリコンを、前記金属基体上に配置する際に、超音
波振動をかけることを特徴とする。
本発明の主要な技術は、第２図に示されたシリコンウェ
ハ上に形成された非核形成面と、シリコン種部（シード
部）の領域を用いて行われる選択的エピタキシャル成長
、およびそれに引き続し）で行われる横方向成長により
、結晶方位と大きさ（粒径）の揃った単結晶体を成長さ
せ、非核形成面である絶縁層を除去して該単結晶体を金
属基板上に穆植して種結晶とし、これに対して選択的エ
ピタキシャル成長を行って多結晶シリコン薄膜を形成す
ることである。
ハ上に形成された非核形成面と、シリコン種部（シード
部）の領域を用いて行われる選択的エピタキシャル成長
、およびそれに引き続し）で行われる横方向成長により
、結晶方位と大きさ（粒径）の揃った単結晶体を成長さ
せ、非核形成面である絶縁層を除去して該単結晶体を金
属基板上に穆植して種結晶とし、これに対して選択的エ
ピタキシャル成長を行って多結晶シリコン薄膜を形成す
ることである。
ここで選択的エピタキシャル成長の一般的な原理につい
て簡単に説明する。選択的エピタキシャル成長法とは、
気相成長法を用いてエピタキシャル成長を行う場合に、
第２図（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、シリコンウェ
ハ上に形成された酸化膜などの絶縁層上では核形成が起
きないような条件で、絶縁層に設けられた開口部内の露
出したシリコン表面な種結晶として、この開口部内のみ
でエピタキシャル成長を行う選択的結晶成長法である。
て簡単に説明する。選択的エピタキシャル成長法とは、
気相成長法を用いてエピタキシャル成長を行う場合に、
第２図（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、シリコンウェ
ハ上に形成された酸化膜などの絶縁層上では核形成が起
きないような条件で、絶縁層に設けられた開口部内の露
出したシリコン表面な種結晶として、この開口部内のみ
でエピタキシャル成長を行う選択的結晶成長法である。
開口部を埋めたエピタキシャル層がさらに成長を続けた
場合には、結晶層は縦方向の成長を続けながら絶縁層の
表面に沿フて横方向にも成長していく、これが横方向成
長法（ＥｐｉｔａｘｉａｌＬａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇ
ｒｏｗｔｈ）と呼ばれるもので、この時の縦方向・横方
向の成長比やファセットの出現は、一般に形成条件や絶
縁層の厚さに依存する。
場合には、結晶層は縦方向の成長を続けながら絶縁層の
表面に沿フて横方向にも成長していく、これが横方向成
長法（ＥｐｉｔａｘｉａｌＬａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇ
ｒｏｗｔｈ）と呼ばれるもので、この時の縦方向・横方
向の成長比やファセットの出現は、一般に形成条件や絶
縁層の厚さに依存する。
［作用］
本発明者は幾多の実験を重ねることにより、開口部の大
きさを数μｍ以下の微小な領域とすることにより、絶縁
層の厚さに関係なく縦方向対横方向の成長比がほぼ１で
、三次元的に絶縁層上で結晶成長していくこと、明瞭な
ファセットが現れて山型の単結晶体が得られることを見
い出した（第２図、第３図）。
きさを数μｍ以下の微小な領域とすることにより、絶縁
層の厚さに関係なく縦方向対横方向の成長比がほぼ１で
、三次元的に絶縁層上で結晶成長していくこと、明瞭な
ファセットが現れて山型の単結晶体が得られることを見
い出した（第２図、第３図）。
また、本発明者はさらに実験を重ねることにより、エツ
チングにより単結晶体下の絶縁膜が除去できることを見
い出し、その結果上述の単結晶体をシリコンウェハより
分離可能であるという知見を得た。
チングにより単結晶体下の絶縁膜が除去できることを見
い出し、その結果上述の単結晶体をシリコンウェハより
分離可能であるという知見を得た。
さらに、本発明者は実験を行い、分離した粒状の単結晶
体を平面上に任意に散布した場合に、例えばシリコンウ
ェハに（１００）を用いると、第４図（ｃ）に示すごと
くほとんど＜１００＞方向が上方を向くというように、
シリコンウェハ面に垂直な方向を上方に向けた状態で単
結晶体がすわりがよいことを見い出し、本発明の完成に
至った。
体を平面上に任意に散布した場合に、例えばシリコンウ
ェハに（１００）を用いると、第４図（ｃ）に示すごと
くほとんど＜１００＞方向が上方を向くというように、
シリコンウェハ面に垂直な方向を上方に向けた状態で単
結晶体がすわりがよいことを見い出し、本発明の完成に
至った。
以下に本発明者の行なった実験に基づき、作用を詳述す
る。
る。
（実験１）選択結晶成長
第２図（Ａ）に示すように、５００μｍ厚の（１００）
シリコンウェハ２０１の表面に絶縁層２０２として熱酸
化膜を２００人形成し、フォトリソグラフィーを用いて
エツチングを行い、第３図（Ａ）に示すような配置で、
−辺がａであるような正方形の開口部をｂ＝５０μｍの
間隔で設けた。ここでａの値として、１．２μｍ、２μ
ｍ１４μｍの３種類の開口部を設けた。次に第７図に示
すような通常の減圧ＣＶＤ装置（ＬＰＣＶＤ装置）を用
いて選択的結晶成長を行った。原料ガスには５ｉ８２Ｃ
ＩＬ２を用い、キャリアガスとしてＨ２を、さらに絶縁
層２０２の酸化膜上での核の発生を抑制するためにＨＣ
ｌを添加した。この時の成長条件を表１に示す。
シリコンウェハ２０１の表面に絶縁層２０２として熱酸
化膜を２００人形成し、フォトリソグラフィーを用いて
エツチングを行い、第３図（Ａ）に示すような配置で、
−辺がａであるような正方形の開口部をｂ＝５０μｍの
間隔で設けた。ここでａの値として、１．２μｍ、２μ
ｍ１４μｍの３種類の開口部を設けた。次に第７図に示
すような通常の減圧ＣＶＤ装置（ＬＰＣＶＤ装置）を用
いて選択的結晶成長を行った。原料ガスには５ｉ８２Ｃ
ＩＬ２を用い、キャリアガスとしてＨ２を、さらに絶縁
層２０２の酸化膜上での核の発生を抑制するためにＨＣ
ｌを添加した。この時の成長条件を表１に示す。
表１
成長終了後、ウニ八表面の様子を光学顕微鏡で観察した
ところ、第２図（Ｃ）あるいは第３図（Ｂ）に示すよう
に、とのａの値に対しても粒径が約２０μｍの山型ファ
セットを有する単結晶体２０３ （３０３）が５０μｍ
間隔で格子点上に規則正しく配列しており、第３図（Ａ
）で決められた開口部３０１のパターンにしたがって、
選択結晶成長が行われていることが確かめられた。この
とき、開口部に対して成長した結晶が占める割合は、ど
のａの値に対しても１００％であった。また、成長した
単結晶体の中で表面のファセットが崩れないで明確に出
ているものの割合は、ａの値に依存し、表２に示すよう
にａが小さい程くずれている割合は少ない。
ところ、第２図（Ｃ）あるいは第３図（Ｂ）に示すよう
に、とのａの値に対しても粒径が約２０μｍの山型ファ
セットを有する単結晶体２０３ （３０３）が５０μｍ
間隔で格子点上に規則正しく配列しており、第３図（Ａ
）で決められた開口部３０１のパターンにしたがって、
選択結晶成長が行われていることが確かめられた。この
とき、開口部に対して成長した結晶が占める割合は、ど
のａの値に対しても１００％であった。また、成長した
単結晶体の中で表面のファセットが崩れないで明確に出
ているものの割合は、ａの値に依存し、表２に示すよう
にａが小さい程くずれている割合は少ない。
表２
得られた単結晶体はすべて互いに方位が揃っており、基
板であるシリコンウェハから結晶方位を正確に受は継い
でいることがわかフた。
板であるシリコンウェハから結晶方位を正確に受は継い
でいることがわかフた。
（実験２）絶縁層の除去
実験１で得られた単結晶体の成長したシリコンウェハを
、４９％濃度のＨＦ水溶液に２４時間浸漬させた。その
後流水洗浄した後に、乾燥させてからウニ八表面を光顕
微鏡および走査型電子顕微鏡により観察したところ、第
２図（Ｄ）に示すようにウニ八表面、および単結晶体と
ウェハとの間には酸化層の存在は認められなかった。そ
こで、ウェハを純水中で超音波（振動数：３９ｋＨｚ。
、４９％濃度のＨＦ水溶液に２４時間浸漬させた。その
後流水洗浄した後に、乾燥させてからウニ八表面を光顕
微鏡および走査型電子顕微鏡により観察したところ、第
２図（Ｄ）に示すようにウニ八表面、および単結晶体と
ウェハとの間には酸化層の存在は認められなかった。そ
こで、ウェハを純水中で超音波（振動数：３９ｋＨｚ。
強度：３００Ｗ）にかけたところ、すべてのａの値に対
して単結晶体がクエへから剥離された（第２図（Ｅ））
。剥離された単結晶体を再び乾燥させた後、裏面（クエ
へに接していた部分）を光学顕微鏡および走査型電子顕
微鏡で観察したところ、一部酸化膜の残っている部分が
認められたものの、大部分の酸化膜はエツチングされて
おり、シリコン結晶が露出した状態であった。
して単結晶体がクエへから剥離された（第２図（Ｅ））
。剥離された単結晶体を再び乾燥させた後、裏面（クエ
へに接していた部分）を光学顕微鏡および走査型電子顕
微鏡で観察したところ、一部酸化膜の残っている部分が
認められたものの、大部分の酸化膜はエツチングされて
おり、シリコン結晶が露出した状態であった。
（実験３）金属基板上へのＢ植
バッファＨＦ水溶液で裏面の残った酸化膜を除去して乾
燥させた後に、平坦なりロム基板上に単結晶体の粒を散
布して光学顕微鏡で観察したところ、全結晶粒の８５％
が＜１００＞方向を上方に向けており、すなわちシリコ
ンウェハ上で成長させた場合と同じすわりを示した（第
２図（Ｄ）参照）。この状態に対してクロム基板に超音
波振動（振動数：３９ｋＨｚ、強度：８０Ｗ）を加えた
ところ、＜１００＞方向を上方に向ける割合は約９４％
に上がった。
燥させた後に、平坦なりロム基板上に単結晶体の粒を散
布して光学顕微鏡で観察したところ、全結晶粒の８５％
が＜１００＞方向を上方に向けており、すなわちシリコ
ンウェハ上で成長させた場合と同じすわりを示した（第
２図（Ｄ）参照）。この状態に対してクロム基板に超音
波振動（振動数：３９ｋＨｚ、強度：８０Ｗ）を加えた
ところ、＜１００＞方向を上方に向ける割合は約９４％
に上がった。
次にこのクロム基板を真空巾約１３００℃で２時間アニ
ールしたところ、単結晶体の粒はクロム基板上に固定さ
れていることがわかフた。固定された単結晶体を根域的
に基板より剥離して、その裏面を組成分析したところ、
表面層に５ｔ−Ｃｒの合金が出来ていた。
ールしたところ、単結晶体の粒はクロム基板上に固定さ
れていることがわかフた。固定された単結晶体を根域的
に基板より剥離して、その裏面を組成分析したところ、
表面層に５ｔ−Ｃｒの合金が出来ていた。
（実験４）金属基板上の選択結晶成長
実験３で得られた単結晶体が固定されたクロム基板を用
いて、選択的エピタキシャル結晶成長を試みた。成長に
先だって、まず非核形成面を得るために、基板を酸素雰
囲気巾約１０００℃でアニールを行い、露出したクロム
表面に酸化膜（ＣｒｘＯｙ）を形成した。バッファＨＦ
水溶液により、単結晶体の表面の酸化膜（Ｓｉ０２）を
除去して乾燥させた後に、実験１と同様にして単結晶体
を種結晶として選択的結晶成長を行い、連続薄膜を得た
。このときの成長条件を表３に示す。
いて、選択的エピタキシャル結晶成長を試みた。成長に
先だって、まず非核形成面を得るために、基板を酸素雰
囲気巾約１０００℃でアニールを行い、露出したクロム
表面に酸化膜（ＣｒｘＯｙ）を形成した。バッファＨＦ
水溶液により、単結晶体の表面の酸化膜（Ｓｉ０２）を
除去して乾燥させた後に、実験１と同様にして単結晶体
を種結晶として選択的結晶成長を行い、連続薄膜を得た
。このときの成長条件を表３に示す。
表３
成長終了後、表面の様子を光学顕微鏡で観察したところ
、平均粒径が約５０μｍの多結晶膜であることがわかっ
た。またＸ線回折により配向の様子を調べたところ、通
常のＬＰＣＶＤ法で形成される多結晶シリコンと異なり
、＜１００＞方向に非常に強く配向していた。
、平均粒径が約５０μｍの多結晶膜であることがわかっ
た。またＸ線回折により配向の様子を調べたところ、通
常のＬＰＣＶＤ法で形成される多結晶シリコンと異なり
、＜１００＞方向に非常に強く配向していた。
（実験５）太陽電池の形成
実験４で得られたクロム基板上の多結晶の表面に、イオ
ン打ち込みによりＢを２０ｋｅＶ、ｌｘｌ ０１５ｃ
ｍ−２９条件で打ち込み、８００ｔで３０分間アニール
して２０層を形成した。このようにして作製したＰ”／
多結晶シリコン／ Ｃｒ構造の太陽電池について、ＡＭ
ｌ、５ （１００ｍＷ／ｃｍ’）光照射下でのＩ−Ｖ特
性について測定を行ったところ、セル面積０．１６ｃｍ
２で開放電圧０．３８Ｖ、短絡光電流２０ ｍ Ａ ／
ｃ ｍ ２、曲線因子０．６８となり、変換動Ｉｉ！
５． ２％を得た。このように、金属基板上に形成した
（ｉｏｏ）配向多結晶シリコン薄膜を用いて、良好な太
陽電池が形成可能であることが示された。
ン打ち込みによりＢを２０ｋｅＶ、ｌｘｌ ０１５ｃ
ｍ−２９条件で打ち込み、８００ｔで３０分間アニール
して２０層を形成した。このようにして作製したＰ”／
多結晶シリコン／ Ｃｒ構造の太陽電池について、ＡＭ
ｌ、５ （１００ｍＷ／ｃｍ’）光照射下でのＩ−Ｖ特
性について測定を行ったところ、セル面積０．１６ｃｍ
２で開放電圧０．３８Ｖ、短絡光電流２０ ｍ Ａ ／
ｃ ｍ ２、曲線因子０．６８となり、変換動Ｉｉ！
５． ２％を得た。このように、金属基板上に形成した
（ｉｏｏ）配向多結晶シリコン薄膜を用いて、良好な太
陽電池が形成可能であることが示された。
本発明に使用される選択的結晶成長用の原料ガスとして
は、例えばＳｉＨ，Ｃｊ！、、Ｓ ｉ ＣｆＬ４ 、Ｓ
ｔ ＨＣＡ ３ 、Ｓ ｉ Ｈ４，５ｉ２Ｈａ、Ｓｉ
Ｈ２Ｆ２、Ｓｉ２Ｆｇ等のシラン類およびハロゲン化シ
ラン類が代表的塩ものとして挙げられる。
は、例えばＳｉＨ，Ｃｊ！、、Ｓ ｉ ＣｆＬ４ 、Ｓ
ｔ ＨＣＡ ３ 、Ｓ ｉ Ｈ４，５ｉ２Ｈａ、Ｓｉ
Ｈ２Ｆ２、Ｓｉ２Ｆｇ等のシラン類およびハロゲン化シ
ラン類が代表的塩ものとして挙げられる。
またキャリアガスとして、あるいは結晶成長を促進させ
る還元雰囲気を得る目的で、前記の原料ガスに加えてＦ
２が添加される。前記原料ガスと水素との量の割合は、
形成方法および原料ガスの種類や絶縁層の材質、さらに
形成条件により適宜所望にしたがって決められるが、好
ましくは１：１０以上１：１０００以下（導入流量比）
が適当であり、より好ましくは１：２０以上１：８００
以下とするのが望ましい。
る還元雰囲気を得る目的で、前記の原料ガスに加えてＦ
２が添加される。前記原料ガスと水素との量の割合は、
形成方法および原料ガスの種類や絶縁層の材質、さらに
形成条件により適宜所望にしたがって決められるが、好
ましくは１：１０以上１：１０００以下（導入流量比）
が適当であり、より好ましくは１：２０以上１：８００
以下とするのが望ましい。
本発明において、絶縁層上での核の発生を抑制する目的
でＨＣｆＬが用いられるが、原料ガスに対するＨＣｌ２
の添加量は、形成方法および原料ガスの種類や絶縁層の
材質、さらに形成条件により適宜所望にしたがって決め
られるが、概ね１：０．１以上１：１００以下が適当で
あり、より好ましくは１：０．２以上１：８０以下とさ
れるのが望ましい。
でＨＣｆＬが用いられるが、原料ガスに対するＨＣｌ２
の添加量は、形成方法および原料ガスの種類や絶縁層の
材質、さらに形成条件により適宜所望にしたがって決め
られるが、概ね１：０．１以上１：１００以下が適当で
あり、より好ましくは１：０．２以上１：８０以下とさ
れるのが望ましい。
本発明において選択的結晶成長が行われる温度および圧
力としては、形成方法および使用する原料ガスの種類、
原料ガスとＦ２およびＨＣｆとの流量比等の形成条件に
よフて異なるが、温度については例えば通常のＬＰＣＶ
Ｄ法では、概ね６００℃以上１２５０℃以下が適当であ
り、より好ましくは６５０℃以上１２００℃以下に抑制
されるのが望ましい。またプラズマＣＶＤ法等の低温プ
ロセスでは、概ね２００℃以上６００℃以下が適当であ
り、より好ましくは２００℃以上５００℃以下に制御さ
れるのが望ましい。
力としては、形成方法および使用する原料ガスの種類、
原料ガスとＦ２およびＨＣｆとの流量比等の形成条件に
よフて異なるが、温度については例えば通常のＬＰＣＶ
Ｄ法では、概ね６００℃以上１２５０℃以下が適当であ
り、より好ましくは６５０℃以上１２００℃以下に抑制
されるのが望ましい。またプラズマＣＶＤ法等の低温プ
ロセスでは、概ね２００℃以上６００℃以下が適当であ
り、より好ましくは２００℃以上５００℃以下に制御さ
れるのが望ましい。
同様に圧力については、概ね１Ｏ−２Ｔｏｒｒ以上７６
０Ｔｏｒｒ以下が適当であり、より好ましくは１０−’
Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲が望ましい。
０Ｔｏｒｒ以下が適当であり、より好ましくは１０−’
Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下の範囲が望ましい。
選択的結晶成長法として、プラズマＣＶＤ法等の低温プ
ロセスを用いる場合には、基板に付与される熱エネルギ
ー以外に原料ガスの分解、または基板表面での結晶成長
促進の目的で補助エネルギーが付与される。例えばプラ
ズマＣＶＤ法の場合には、一般に高周波エネルギーが用
いられ、光ＣＶＤ法の場合には、紫外光エネルギーが用
いられる。補助エネルギーの強度としては、形成方法や
形成条件によって異なるが、高周波エネルギーについて
は高周波放電パワ−２０Ｗ以上１００Ｗ以下、紫外光エ
ネルギーにおいてはエネルギー密度２０ｍＷ／ｃｍ２以
上５００ｍＷ／ｃｍ２以下といった値が適当であり、よ
り好ましくは高周波放電パワ−３０Ｗ以上１００Ｗ以下
、紫外光エネルギー密度２０ｍＷ／ｃｍ’以上４００
ｍＷ／Ｃｍ２以下とするのが望ましい。
ロセスを用いる場合には、基板に付与される熱エネルギ
ー以外に原料ガスの分解、または基板表面での結晶成長
促進の目的で補助エネルギーが付与される。例えばプラ
ズマＣＶＤ法の場合には、一般に高周波エネルギーが用
いられ、光ＣＶＤ法の場合には、紫外光エネルギーが用
いられる。補助エネルギーの強度としては、形成方法や
形成条件によって異なるが、高周波エネルギーについて
は高周波放電パワ−２０Ｗ以上１００Ｗ以下、紫外光エ
ネルギーにおいてはエネルギー密度２０ｍＷ／ｃｍ２以
上５００ｍＷ／ｃｍ２以下といった値が適当であり、よ
り好ましくは高周波放電パワ−３０Ｗ以上１００Ｗ以下
、紫外光エネルギー密度２０ｍＷ／ｃｍ’以上４００
ｍＷ／Ｃｍ２以下とするのが望ましい。
また、本発明の太陽電池に使用される金属基板としては
、シリサイドのようなシリコンと化合物を形成するもの
で、表面に酸化層を設けられるものが選ばれるが、それ
以外であっても表面に上述の性質を有する金属が付着し
ているものであれば何でもよい。
、シリサイドのようなシリコンと化合物を形成するもの
で、表面に酸化層を設けられるものが選ばれるが、それ
以外であっても表面に上述の性質を有する金属が付着し
ているものであれば何でもよい。
また本発明の太陽電池の層構成については特に限定はな
く、実験例や実施例で示すように、例えばショットキー
型、ＭＩＳ型、ｐｎ接合型、ｐｉｎ接合型、ヘテロ接合
型、タンデム型等あらゆる構造について適用できる。
く、実験例や実施例で示すように、例えばショットキー
型、ＭＩＳ型、ｐｎ接合型、ｐｉｎ接合型、ヘテロ接合
型、タンデム型等あらゆる構造について適用できる。
本発明の太陽電池において、種結晶を成長するシリコン
ウェハ上に形成される絶縁層としては、選択結晶成長中
に核発生を抑制する点から、その表面での核形成密度が
シリコンのそれに比べて、かなり小さいような材質が用
いられる。例えば、５ｉ０２、Ｓｉ３ Ｎ４等が、代表
的なものとして使用される。
ウェハ上に形成される絶縁層としては、選択結晶成長中
に核発生を抑制する点から、その表面での核形成密度が
シリコンのそれに比べて、かなり小さいような材質が用
いられる。例えば、５ｉ０２、Ｓｉ３ Ｎ４等が、代表
的なものとして使用される。
本発明の太陽電池の製造方法に用いられる選択的結晶成
長法を行う際に、絶縁層に設けられる開口部の形状につ
いては特に規定はないが、例えば正方形、円等が代表的
なものとして挙げられる。
長法を行う際に、絶縁層に設けられる開口部の形状につ
いては特に規定はないが、例えば正方形、円等が代表的
なものとして挙げられる。
開口部の大きさとしては、成長する山型単結晶体のファ
セットは、実験１に示すように開口部が犬かくなるにつ
れて崩れていく傾向、すなわち結晶性が悪くなる傾向が
あり、ファセットの崩れを抑えるため、また剥離を容易
にするために数μｍ以下とするのが望ましい。現実的に
はフォトリソグラフィーのパターン精度に依るため、形
状を正方形とした場合に、ａは１μｍ以上５μｍ以下が
適当となる。また、開口部の設けられる間隔すとしては
、成長させる種結晶の大きさを考慮して、１０μｍ以上
２００μｍ以内とするのが適当である。
セットは、実験１に示すように開口部が犬かくなるにつ
れて崩れていく傾向、すなわち結晶性が悪くなる傾向が
あり、ファセットの崩れを抑えるため、また剥離を容易
にするために数μｍ以下とするのが望ましい。現実的に
はフォトリソグラフィーのパターン精度に依るため、形
状を正方形とした場合に、ａは１μｍ以上５μｍ以下が
適当となる。また、開口部の設けられる間隔すとしては
、成長させる種結晶の大きさを考慮して、１０μｍ以上
２００μｍ以内とするのが適当である。
クエへから種結晶を分離する際に用いるエツチング液は
、５ｉ０２ 、Ｓｆ３ Ｎａ等のエツチングに使用され
ているものであれば何でもよいが、特にＨＦ水溶液や熱
リン酸液が望ましい。
、５ｉ０２ 、Ｓｆ３ Ｎａ等のエツチングに使用され
ているものであれば何でもよいが、特にＨＦ水溶液や熱
リン酸液が望ましい。
また超音波振動を加える時の超音波の振動数は、２０ｋ
Ｈ，以上１００ｋＨ，以下が望ましく、強度は、２０Ｗ
以上６００Ｗ以下が望ましい。
Ｈ，以上１００ｋＨ，以下が望ましく、強度は、２０Ｗ
以上６００Ｗ以下が望ましい。
本発明の方法により形成される多結晶薄膜は、結晶成長
中あるいは成長後に、不純物元素でドーピングして接合
を形成することが可能である。
中あるいは成長後に、不純物元素でドーピングして接合
を形成することが可能である。
使用する不純物元素としては、ｐ型不純物として、周期
律表第ｎｒ族Ａの元素、例えばＢ％八へ、Ｇａ％ Ｉｎ
等が好適なものとして挙げられ、ｎ型不純物としては、
周期律表第Ｖ族Ａの元素、例えばＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ
等が好適なものとして挙げられるが、特に、Ｂ、Ｇａ、
Ｐ％ ｓｂが最適である。ドーピングされる不純物の量
は、所望される電気的特性に応じて適宜決定される。
律表第ｎｒ族Ａの元素、例えばＢ％八へ、Ｇａ％ Ｉｎ
等が好適なものとして挙げられ、ｎ型不純物としては、
周期律表第Ｖ族Ａの元素、例えばＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ
等が好適なものとして挙げられるが、特に、Ｂ、Ｇａ、
Ｐ％ ｓｂが最適である。ドーピングされる不純物の量
は、所望される電気的特性に応じて適宜決定される。
かかる不純物元素を成分として含む物質（不純物導入用
物質）としては、常温常圧でガス状態であるか、または
適宜の気化装置で容易に気化し得る化合物を選択するの
が好ましい。
物質）としては、常温常圧でガス状態であるか、または
適宜の気化装置で容易に気化し得る化合物を選択するの
が好ましい。
この様な化合物としては、例えばＰＨ３、Ｐ２ Ｈａ
、ＰＦ３、ＰＦｓ 、ＰＣＪ２ｓ 、ＡｓＨ３，Ａｓ
Ｆ５ 、ＡｓＦ５ 、ＡｓＣぶ５、ＳｂＨ３、ＳｂＦ６
、ＢＦ３ 、ＢＣｆＬ３、Ｂ Ｂ ｒ ３ ％ Ｂ
２ Ｈａ 、Ｂ ４ Ｈｔｏ、Ｂ４Ｈ１２、Ｂｓ Ｈｓ
、Ｂｓ Ｈ＋＋、ＡｆＬＣｊ２３等を挙げることがで
きる。不純物元素を含む化合物は、１種用いても２種以
上併用してもよい。
、ＰＦ３、ＰＦｓ 、ＰＣＪ２ｓ 、ＡｓＨ３，Ａｓ
Ｆ５ 、ＡｓＦ５ 、ＡｓＣぶ５、ＳｂＨ３、ＳｂＦ６
、ＢＦ３ 、ＢＣｆＬ３、Ｂ Ｂ ｒ ３ ％ Ｂ
２ Ｈａ 、Ｂ ４ Ｈｔｏ、Ｂ４Ｈ１２、Ｂｓ Ｈｓ
、Ｂｓ Ｈ＋＋、ＡｆＬＣｊ２３等を挙げることがで
きる。不純物元素を含む化合物は、１種用いても２種以
上併用してもよい。
［実施例］
以下、本発明の方法を実施して所望の太陽電池を形成す
るところをより詳細に説明するが、本発明はこれらの実
施例により何ら限定されるものではない。
るところをより詳細に説明するが、本発明はこれらの実
施例により何ら限定されるものではない。
（実施例１）
結晶方位の揃った多結晶シリコンＭＩＳ型太陽電池を、
第４図（Ａ）〜（Ｆ）に示すプロセスで作製した。単結
晶体成長用基板にはｓｂドープの（１００）シリコンウ
ェハ（ρ＝０．０２Ω・ｃｍ）を用いた。熱酸化膜（２
００人）を絶縁層４０２とし、開口部をａ＝１．２μｍ
％ ｂ＝５０μｍの間隔で設け、通常のＬＰＧＶＤ装置
により表１の条件で選択結晶成長を行い、第３図（Ｂ）
に示したような結晶方位が互いに揃った単結晶体シリコ
ン４０３を、シリコンウェハ上に形成した（第４図（Ａ
））。
第４図（Ａ）〜（Ｆ）に示すプロセスで作製した。単結
晶体成長用基板にはｓｂドープの（１００）シリコンウ
ェハ（ρ＝０．０２Ω・ｃｍ）を用いた。熱酸化膜（２
００人）を絶縁層４０２とし、開口部をａ＝１．２μｍ
％ ｂ＝５０μｍの間隔で設け、通常のＬＰＧＶＤ装置
により表１の条件で選択結晶成長を行い、第３図（Ｂ）
に示したような結晶方位が互いに揃った単結晶体シリコ
ン４０３を、シリコンウェハ上に形成した（第４図（Ａ
））。
次にウェハを４９％濃度のＨＦ水溶液に２４時間浸漬し
、酸化膜層４０２をエツチングして除去し、ウェハを流
水洗浄後に純水中で超音波振動（振動数＝３９ｋＨｚ、
強度：２００Ｗ）をかけて、単結晶体シリコン４０３を
ウェハより剥離した（第４図（Ｂ））。剥離した単結晶
体シリコン４０３を乾燥させた後に、厚さ０．８ｍｍの
クロム基板上に、単結晶体シリコン４０３を散布して基
板に超音波振動（振動数Ｈ３９ｋＨｚ、強度二８０Ｗ）
をかけた後に、不活性ガス雰囲気中で約１３００℃でア
ニールした（第４図（Ｃ））。次に酸素雰囲気９約１０
００℃でアニールを行い、クロム基板表面に酸化膜を形
成して、単結晶体表面上のＳ ｉ Ｏ７をＨＦ水溶液で
除去した（第４図（Ｄ））後に、表３に示した成長条件
で選択結晶成長を行って、連続多結晶シリコン膜４０３
゜を得た（第４図（Ｅ））、ＬＰＣＶＤ法により２５０
℃で５ｉ０２層４０６を多結晶シリコン４０３°の上に
１０人堆積させ、その上に多結晶シリコン４０３°に対
して、ショットキー障壁を形成するＡｕを電極４０７と
して３０人の厚さで真空蒸着し、さらにその上に集電電
極４０８としてＣｒを１μｍ真空蒸着した（第４図（Ｆ
））。
、酸化膜層４０２をエツチングして除去し、ウェハを流
水洗浄後に純水中で超音波振動（振動数＝３９ｋＨｚ、
強度：２００Ｗ）をかけて、単結晶体シリコン４０３を
ウェハより剥離した（第４図（Ｂ））。剥離した単結晶
体シリコン４０３を乾燥させた後に、厚さ０．８ｍｍの
クロム基板上に、単結晶体シリコン４０３を散布して基
板に超音波振動（振動数Ｈ３９ｋＨｚ、強度二８０Ｗ）
をかけた後に、不活性ガス雰囲気中で約１３００℃でア
ニールした（第４図（Ｃ））。次に酸素雰囲気９約１０
００℃でアニールを行い、クロム基板表面に酸化膜を形
成して、単結晶体表面上のＳ ｉ Ｏ７をＨＦ水溶液で
除去した（第４図（Ｄ））後に、表３に示した成長条件
で選択結晶成長を行って、連続多結晶シリコン膜４０３
゜を得た（第４図（Ｅ））、ＬＰＣＶＤ法により２５０
℃で５ｉ０２層４０６を多結晶シリコン４０３°の上に
１０人堆積させ、その上に多結晶シリコン４０３°に対
して、ショットキー障壁を形成するＡｕを電極４０７と
して３０人の厚さで真空蒸着し、さらにその上に集電電
極４０８としてＣｒを１μｍ真空蒸着した（第４図（Ｆ
））。
得られたＭＩＳ型太陽電池のＩ−Ｖ特性について、ＡＭ
ｌ、５の光照射下で測定を行った。この時のセル面積は
０．１６ｃｍ”であった、結晶方位の揃っていない、通
常の多結晶シリコン膜（粒径１００μｍ以下）を用いた
太陽電池（セル面積０．１６ｃｍ’）と特性を比較した
ところ、本発明によるＭｉｓ型太陽電池で変換効率５．
０％、通常の多結晶を用いた太陽電池で変換効率４．２
％となり、従来の結晶方位が揃っていない多結晶太陽電
池に比べて、本発明の多結晶太陽電池の方が高い特性が
得られている。
ｌ、５の光照射下で測定を行った。この時のセル面積は
０．１６ｃｍ”であった、結晶方位の揃っていない、通
常の多結晶シリコン膜（粒径１００μｍ以下）を用いた
太陽電池（セル面積０．１６ｃｍ’）と特性を比較した
ところ、本発明によるＭｉｓ型太陽電池で変換効率５．
０％、通常の多結晶を用いた太陽電池で変換効率４．２
％となり、従来の結晶方位が揃っていない多結晶太陽電
池に比べて、本発明の多結晶太陽電池の方が高い特性が
得られている。
（実施例２）
実施例１と同様にして、アモルファスシリコンカーバイ
ト／多結晶シリコンへテロ型太陽電池を作製した。単結
晶体成長用基板には、ｓｂドープの（１００）シリコン
ウェハ（ρ＝０．０２Ω・ｃｍ）を用い、常圧ＣＶＤ法
によりＳ ｉ ０２膜５０２を３００人堆積させた。開
口部は大きさをａ＝１．２μｍ％ｂ＝５０μｍの間隔で
設けた。
ト／多結晶シリコンへテロ型太陽電池を作製した。単結
晶体成長用基板には、ｓｂドープの（１００）シリコン
ウェハ（ρ＝０．０２Ω・ｃｍ）を用い、常圧ＣＶＤ法
によりＳ ｉ ０２膜５０２を３００人堆積させた。開
口部は大きさをａ＝１．２μｍ％ｂ＝５０μｍの間隔で
設けた。
通常のＬＰＣＶＤ法により表４の条件で選択結晶成長を
行い、結晶方位の揃った単結晶体シリコンを形成した。
行い、結晶方位の揃った単結晶体シリコンを形成した。
第５図（Ａ）〜（Ｆ）に作製したベテロ型太陽電池のプ
ロセスを示す。実施例１で示した第４図の場合とほとん
ど同じであるが、第５図（Ｆ）において酸化膜４０６の
代わりに、ｐ型アモルファスシリコンカーバイト５０６
が、また障壁電極４０７の代わりに透明導電膜５０７が
、順に多結晶シリコン上に形成される。
ロセスを示す。実施例１で示した第４図の場合とほとん
ど同じであるが、第５図（Ｆ）において酸化膜４０６の
代わりに、ｐ型アモルファスシリコンカーバイト５０６
が、また障壁電極４０７の代わりに透明導電膜５０７が
、順に多結晶シリコン上に形成される。
表４
ｐ型アモルファスシリコンカーバイト層５０６は通常の
プラズマＣＶＤ装置により、表５に示す条件で多結晶シ
リコン表面上に１００人堆積させた。この時のアモルフ
ァスシリコンカーバイト服の暗導電率は、１０−２ｓ
−ｃｍ−’以下であり、ＣとＳｔの膜中の組成比は２：
３であった。
プラズマＣＶＤ装置により、表５に示す条件で多結晶シ
リコン表面上に１００人堆積させた。この時のアモルフ
ァスシリコンカーバイト服の暗導電率は、１０−２ｓ
−ｃｍ−’以下であり、ＣとＳｔの膜中の組成比は２：
３であった。
表５
また、透明導電膜５０７としてはＩＴＯを約１０００人
電子ビーム蒸着して形成した。
電子ビーム蒸着して形成した。
このようにして得られたアモルファスシリコンカーバイ
ト／多結晶シリコンへテロ型太陽電池の、ＡＭｌ、５光
照射下でのＩ−Ｖ特性の測定を行ったところ（セル面積
０．１６ｃｍ”）、開放電圧０．４９Ｖ、短緒光電流１
９．５ｍＡ／ｃｍ”、曲線因子０．５３となり、変換効
率５．１％という高い値が得られた。これは従来の結晶
方位の揃っていない多結晶を用いたアモルファスシリコ
ンカーバイト／多結晶シリコンへテロ型太陽電池に比べ
て、良好な結果となっている。
ト／多結晶シリコンへテロ型太陽電池の、ＡＭｌ、５光
照射下でのＩ−Ｖ特性の測定を行ったところ（セル面積
０．１６ｃｍ”）、開放電圧０．４９Ｖ、短緒光電流１
９．５ｍＡ／ｃｍ”、曲線因子０．５３となり、変換効
率５．１％という高い値が得られた。これは従来の結晶
方位の揃っていない多結晶を用いたアモルファスシリコ
ンカーバイト／多結晶シリコンへテロ型太陽電池に比べ
て、良好な結果となっている。
（実施例３）
実施例１・２と同様にして第１図に示すような、ｐｉｎ
型多結晶太陽電池を作製した。第１図の太陽電池は、選
択結晶成長中に不純物を原料ガスに微量添加することで
、ｐｉｎ接合を単結晶体の中に作り込んだものである。
型多結晶太陽電池を作製した。第１図の太陽電池は、選
択結晶成長中に不純物を原料ガスに微量添加することで
、ｐｉｎ接合を単結晶体の中に作り込んだものである。
Ｓｉｎ、はＬＰＣＶＤ法により堆積し、膜厚は３００人
とした。開口部の大きさはａ＝１．２μｍとし、間隔は
ｂ＝５０μｍとした。選択的結晶成長法により、単結晶
体を成長中に不純物の種類および量を変化させて、基板
側から順にｎｉｐと導電型を変えて接合を形成した０表
６に成長条件を示す。
とした。開口部の大きさはａ＝１．２μｍとし、間隔は
ｂ＝５０μｍとした。選択的結晶成長法により、単結晶
体を成長中に不純物の種類および量を変化させて、基板
側から順にｎｉｐと導電型を変えて接合を形成した０表
６に成長条件を示す。
不純物の切り換えは、成長していく単結晶体が約２０μ
ｍとなるところまではＰＨ３を導入して０層を形成し、
単結晶体を剥離して基板に固着、酸化膜を形成した後に
、選択的結晶成長を不純物を導入しないで行い、連続多
結晶薄膜になったところで、今度は８２ Ｈａを導入し
て多結晶薄膜上にｐ層を０．２μｍ形成するという具合
いに行った。
ｍとなるところまではＰＨ３を導入して０層を形成し、
単結晶体を剥離して基板に固着、酸化膜を形成した後に
、選択的結晶成長を不純物を導入しないで行い、連続多
結晶薄膜になったところで、今度は８２ Ｈａを導入し
て多結晶薄膜上にｐ層を０．２μｍ形成するという具合
いに行った。
表６
基板にはモリブデンを用い、単結晶体の固着時のアニー
ルは５３０℃で行い、酸化膜形成時のアニールは酸素雰
囲気中で１０００℃で行った。このようにして第６図（
Ａ）〜（Ｆ）に示すようなプロセスで、ｐｉｎ接合を有
する太陽電池を作製した。
ルは５３０℃で行い、酸化膜形成時のアニールは酸素雰
囲気中で１０００℃で行った。このようにして第６図（
Ａ）〜（Ｆ）に示すようなプロセスで、ｐｉｎ接合を有
する太陽電池を作製した。
上述のプロセスを経て作製したｐｉｎ接合型多結晶太陽
電池の、ＡＭｌ、５照射下でのＩ−Ｖ特性を調べたとこ
ろ、セル面積０．１６ｃｍ”で開放電圧０．４７Ｖ、短
絡光電流２３ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子０．６７となり、
７．２％という高い変換効率が得られた。
電池の、ＡＭｌ、５照射下でのＩ−Ｖ特性を調べたとこ
ろ、セル面積０．１６ｃｍ”で開放電圧０．４７Ｖ、短
絡光電流２３ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子０．６７となり、
７．２％という高い変換効率が得られた。
（実施例４）
実施例１〜３と同様にしてｎｉｐ型多結晶太陽電池を作
製した。単結晶体成長用基板にはＢドープの（１００）
シリコンウェハ（ρ＝１Ω・ｃｍ）を用い、常圧ＣＶＤ
法により５ｉ０２膜を３００人堆積させた。開口部は大
きさをａ＝１．２μｍ％ｂ＝５０μｍの間隔で設けた。
製した。単結晶体成長用基板にはＢドープの（１００）
シリコンウェハ（ρ＝１Ω・ｃｍ）を用い、常圧ＣＶＤ
法により５ｉ０２膜を３００人堆積させた。開口部は大
きさをａ＝１．２μｍ％ｂ＝５０μｍの間隔で設けた。
通常のＬＰＣＶＤ法により、表４の条件で選択結晶成長
を行い、結晶方位の揃った結晶体シリコンを形成した。
を行い、結晶方位の揃った結晶体シリコンを形成した。
単結晶体をウェハから剥離した後に、表面にＡｉを真空
蒸着により２００人付けたモリブデン基板上に散布して
、５８５℃でアニールを行った。この場合、ウェハから
剥離した単結晶体がすわりの良い状態でアニールによっ
て基板に固着するときに、Ａｎと単結晶体Ｓｉとの間で
共晶反応が生じ、Ａｌ１−３ｔの中間層（ｐ”層）が出
来る。
蒸着により２００人付けたモリブデン基板上に散布して
、５８５℃でアニールを行った。この場合、ウェハから
剥離した単結晶体がすわりの良い状態でアニールによっ
て基板に固着するときに、Ａｎと単結晶体Ｓｉとの間で
共晶反応が生じ、Ａｌ１−３ｔの中間層（ｐ”層）が出
来る。
次に、酸素雰囲気中で８５０℃でアニールを行い、露出
したＡＪＩの表面に酸化膜を形成した後に、さらに不活
性ガス中で１１００℃でアニールを行った。ＨＦ水溶液
で単結晶体表面の５ｉ０２を除去した後に、実施例３と
同様にして選択結晶成長を不純物を導入しないで行い、
連続多結晶薄膜になったところで、今度はＰＨ３を導入
して多結晶薄膜上にｎ層を０．２μｍ形成した。このと
きのｉ層、ｎ層の形成条件は表６と同一条件で行った。
したＡＪＩの表面に酸化膜を形成した後に、さらに不活
性ガス中で１１００℃でアニールを行った。ＨＦ水溶液
で単結晶体表面の５ｉ０２を除去した後に、実施例３と
同様にして選択結晶成長を不純物を導入しないで行い、
連続多結晶薄膜になったところで、今度はＰＨ３を導入
して多結晶薄膜上にｎ層を０．２μｍ形成した。このと
きのｉ層、ｎ層の形成条件は表６と同一条件で行った。
多結晶膜形成後に透明導電膜として、ＩＴＯを約１００
０人電子ビーム蒸着して形成し、さらにその上に集電電
極としてＣｒを１μｍ真空蒸着した。
０人電子ビーム蒸着して形成し、さらにその上に集電電
極としてＣｒを１μｍ真空蒸着した。
このようにして作製したｎｉｐ型多結晶太陽電池の、Ａ
Ｍｌ、５光照射下でのＩ−Ｖ特性を調べたところ、セル
面積０．１６ｃｍ２で開放電圧０．４６Ｖ、短絡光電流
２５ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子０．６９となり、変換効率
７．・９％を得た。
Ｍｌ、５光照射下でのＩ−Ｖ特性を調べたところ、セル
面積０．１６ｃｍ２で開放電圧０．４６Ｖ、短絡光電流
２５ｍＡ／ｃｍ２、曲線因子０．６９となり、変換効率
７．・９％を得た。
［発明の効果］
以上述べたように、本発明によれば、多結晶シリコン薄
膜の構成要素である結晶粒の結晶方位を膜厚方向に対し
て揃える事により、高効率の薄型太陽電池が作製できる
ことが示された。
膜の構成要素である結晶粒の結晶方位を膜厚方向に対し
て揃える事により、高効率の薄型太陽電池が作製できる
ことが示された。
また、シリコンウェハ上に選択的エピタキシャル法によ
り形成した山型単結晶体を剥離して、金属基板上に移植
出来ること、およびこの単結晶体を種結晶として選択結
晶成長を行うことにより、多結晶薄膜が金属基板上に得
られること、さらにウェハの再利用が何度も可能である
ことから、量産性のある安価な太陽電池が製造されるこ
とが示された。
り形成した山型単結晶体を剥離して、金属基板上に移植
出来ること、およびこの単結晶体を種結晶として選択結
晶成長を行うことにより、多結晶薄膜が金属基板上に得
られること、さらにウェハの再利用が何度も可能である
ことから、量産性のある安価な太陽電池が製造されるこ
とが示された。
さらに、本発明によれば、特性の良好な多結晶薄膜太陽
電池を金属基板上に形成することが可能となった。これ
により、量産性のある安価で良質の薄型太陽電池を市場
に提供することがで籾るようになった。
電池を金属基板上に形成することが可能となった。これ
により、量産性のある安価で良質の薄型太陽電池を市場
に提供することがで籾るようになった。
第１図は、本発明の方法により作製したｐｉｎ型太陽電
池の断面図である。 第２図は、選択的結晶成長法について説明した図である
。 第３図は、本発明により得られた山型結晶が、三次元的
に成長していく過程を説明した図である。 第４図は、本発明の方法により作製したＭＩＳ型太陽電
池の製造工程を示した図である。 第５図は、本発明の方法により作製したベテロ型太陽電
池の製造工程を示した図である。 第６図は、本発明の方法により作成したｐｉｎ型太陽電
池の製造工程を示した図である。 第７図は、選択的結晶成長法において用いたしＰＣＶＤ
装置の構造について示した図である。 （符号の説明） １０１．４０１°、５０１°、６０１’・・・金属基板
、１０２，４０４，５０４，６０４・・・金属シリコン
中間層、１０３，６０３・・・ｎ型シリコン層、１０４
，４０３°、５０３°、６０３°・・・ｉ型シリコン層
、１０５，５０６・・・ｐ型シリコン層、１０６，５０
７，６０７・・・透明導電層、１０７．４０５，５０５
，６０５・・・金属酸化層、１０８．４０８，５０８，
６０８・・・集電電極、２０１．４０１，５０１，６０
１・・・シリコンウェハ、２０２，３０２，４０２，５
０２，６０２・・・絶縁層、２０３，３０３，４０３，
５０３゜６０３・・・単結晶体シリコン、２０４．３０
１・・・開口部、４０６・・・５ｉ０２，４０７・・・
障壁電極、５０６・・・ｐ型アモルファスシリコンカー
バイト層、７０１・・・石英ペルジャー、７０２・・・
ウェハ支持用凹部、７０３・・・サセプタ、７０４・・
・基板加熱用ヒーター。 第１図 光 １０２ 鳳りｔ 第２図 第３図 第４図 （Ｂ） 第５図 （Ｅ） 第６図 （Ａ） （Ｂ） （Ｅ）
池の断面図である。 第２図は、選択的結晶成長法について説明した図である
。 第３図は、本発明により得られた山型結晶が、三次元的
に成長していく過程を説明した図である。 第４図は、本発明の方法により作製したＭＩＳ型太陽電
池の製造工程を示した図である。 第５図は、本発明の方法により作製したベテロ型太陽電
池の製造工程を示した図である。 第６図は、本発明の方法により作成したｐｉｎ型太陽電
池の製造工程を示した図である。 第７図は、選択的結晶成長法において用いたしＰＣＶＤ
装置の構造について示した図である。 （符号の説明） １０１．４０１°、５０１°、６０１’・・・金属基板
、１０２，４０４，５０４，６０４・・・金属シリコン
中間層、１０３，６０３・・・ｎ型シリコン層、１０４
，４０３°、５０３°、６０３°・・・ｉ型シリコン層
、１０５，５０６・・・ｐ型シリコン層、１０６，５０
７，６０７・・・透明導電層、１０７．４０５，５０５
，６０５・・・金属酸化層、１０８．４０８，５０８，
６０８・・・集電電極、２０１．４０１，５０１，６０
１・・・シリコンウェハ、２０２，３０２，４０２，５
０２，６０２・・・絶縁層、２０３，３０３，４０３，
５０３゜６０３・・・単結晶体シリコン、２０４．３０
１・・・開口部、４０６・・・５ｉ０２，４０７・・・
障壁電極、５０６・・・ｐ型アモルファスシリコンカー
バイト層、７０１・・・石英ペルジャー、７０２・・・
ウェハ支持用凹部、７０３・・・サセプタ、７０４・・
・基板加熱用ヒーター。 第１図 光 １０２ 鳳りｔ 第２図 第３図 第４図 （Ｂ） 第５図 （Ｅ） 第６図 （Ａ） （Ｂ） （Ｅ）
Claims (5)
- （１）金属基体上にシリコン層が形成されている太陽電
池において、該シリコン層の結晶粒の膜厚方向の結晶方
位が揃っていることを特徴とする太陽電池。 - （２）前記金属基体と前記シリコン層との間の一部に、
金属−シリコンの中間層を有することを特徴とする請求
項１記載の太陽電池。 - （３）金属基体上に結晶方位の揃った単結晶体シリコン
を間隔をあけて配置した後に、加熱することにより該金
属基体と該単結晶体シリコンとの間に金属−シリコンの
中間層を形成し、次に、露出している該金属基体表面を
酸化し、次いで、選択的エピタキシャル成長法により、
該単結晶体シリコンを種結晶として結晶成長を行うこと
を特徴とする太陽電池の製造方法。 - （４）前記単結晶体シリコンを前記金属基体上に配置す
る際に、シリコンウェハ上に絶縁層を形成し、該絶縁層
の一部に微小の開口部を設けた後に、選択的エピタキシ
ャル成長法により、単結晶体シリコンを形成し、次に、
該絶縁層をエッチングで除去した後に、該単結晶体シリ
コンを、超音波振動により該シリコンウェハより剥離し
て前記金属基体上に配置することを特徴とする請求項３
記載の太陽電池の製造方法。 - （５）前記単結晶体シリコンを、前記金属基体上に配置
する際に、超音波振動をかけることを特徴とする請求項
３記載の太陽電池の製造方法。
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