JPH04329627A - 非単結晶半導体層の堆積方法 - Google Patents
非単結晶半導体層の堆積方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非単結晶半導体層の堆積
方法に関し、特に、プラズマCVD法で非単結晶半導体
層を堆積する非単結晶半導体層の堆積方法に関する。
方法に関し、特に、プラズマCVD法で非単結晶半導体
層を堆積する非単結晶半導体層の堆積方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマCVD法で非単結晶半導体層を
堆積する非単結晶半導体層の堆積方法は、たとえば、ア
モルファスシリコンを用いた太陽電池などの光起電力素
子の製造工程において、n型アモルファスシリコン層,
i型アモルファスシリコン層およびp型アモルファスシ
リコン層を堆積する工程で用いられている。
堆積する非単結晶半導体層の堆積方法は、たとえば、ア
モルファスシリコンを用いた太陽電池などの光起電力素
子の製造工程において、n型アモルファスシリコン層,
i型アモルファスシリコン層およびp型アモルファスシ
リコン層を堆積する工程で用いられている。
【0003】アモルファスシリコンを太陽電池などの光
起電力素子に応用する研究は、W.E.SpearとP
.G.Le Comberによるドーピングの成功(
Solid State Communicati
on,Vol.17,pp.1193−1196,19
75)を基礎にして、D.E.Carlsonによる太
陽電池の発明(米国特許4064521号明細書)によ
り始まった。この種の光起電力素子は、最近では時計,
小型計算機および外灯などに使用されているが、電力用
としては変換効率劣化などの欠点があるので、変換効率
の向上を図るために次に示すような試みが行われている
。
起電力素子に応用する研究は、W.E.SpearとP
.G.Le Comberによるドーピングの成功(
Solid State Communicati
on,Vol.17,pp.1193−1196,19
75)を基礎にして、D.E.Carlsonによる太
陽電池の発明(米国特許4064521号明細書)によ
り始まった。この種の光起電力素子は、最近では時計,
小型計算機および外灯などに使用されているが、電力用
としては変換効率劣化などの欠点があるので、変換効率
の向上を図るために次に示すような試みが行われている
。
【0004】(1)光入射側の窓層として禁制帯幅の広
いp型非単結晶炭化シリコン層を用いるもの(Y.Ta
wada et.al,Japan.Appl.Ph
ys.20 Supplement 20−2,2
19,1981)。
いp型非単結晶炭化シリコン層を用いるもの(Y.Ta
wada et.al,Japan.Appl.Ph
ys.20 Supplement 20−2,2
19,1981)。
【0005】(2)光入射側の窓層として光吸収の少な
いn型微結晶シリコン層を用いるもの(Y.Uchid
a,US−Japan Joint Semina
r,Technological Applicat
ions of Tetraheral Amo
rphous Solids,Palo Alto
,California,1982)。
いn型微結晶シリコン層を用いるもの(Y.Uchid
a,US−Japan Joint Semina
r,Technological Applicat
ions of Tetraheral Amo
rphous Solids,Palo Alto
,California,1982)。
【0006】(3)光入射側の窓層にp型微結晶炭化シ
リコン層を用いるもの(Y.Hattori et.
al,Technical Digest of
the International PUSE
C−3,Tokyo,Japan,1987 A−I
Ia−3)。
リコン層を用いるもの(Y.Hattori et.
al,Technical Digest of
the International PUSE
C−3,Tokyo,Japan,1987 A−I
Ia−3)。
【0007】図7はアモルファスシリコンを用いた太陽
電池10の構造を示す断面図であり、図8は従来の非単
結晶半導体層の堆積方法を説明するためのマイクロ波プ
ラズマCVD装置の概略構成図である。
電池10の構造を示す断面図であり、図8は従来の非単
結晶半導体層の堆積方法を説明するためのマイクロ波プ
ラズマCVD装置の概略構成図である。
【0008】太陽電池10は、図7に示すように、導電
性基板11と、導電性基板11上に下部電極12を介し
て順次積層されたn型アモルファスシリコン層13,i
型アモルファスシリコン層14およびp型アモルファス
シリコン層15と、p型アモルファスシリコン層15上
に形成された上部電極16と、上部電極16上に形成さ
れた集電電極171,172とからなる。
性基板11と、導電性基板11上に下部電極12を介し
て順次積層されたn型アモルファスシリコン層13,i
型アモルファスシリコン層14およびp型アモルファス
シリコン層15と、p型アモルファスシリコン層15上
に形成された上部電極16と、上部電極16上に形成さ
れた集電電極171,172とからなる。
【0009】また、図8に示したマイクロ波プラズマC
VD装置における、従来の非単結晶半導体層の堆積方法
による太陽電池10の製造は、以下のようにして行われ
ている。
VD装置における、従来の非単結晶半導体層の堆積方法
による太陽電池10の製造は、以下のようにして行われ
ている。
【0010】真空計106 により堆積室101 内の
気圧が大気圧であることおよび補助バルブ108 が閉
じていることを確認したのち、下部電極12が予め形成
された導電性基板11を加熱ヒータ105 にセットす
る。リークバルブ109 を閉じたのち、コンダクタン
スバルブ107 を少しずつ開いて、コンダクタンスバ
ルブ107 を介して堆積室101 内と接続された真
空ポンプ(不図示)を駆動して堆積室101 内を減圧
する。真空計106 により堆積室101 内の気圧が
1×10−4 Torr前後になったことを確認した
のち、加熱ヒータ105により導電性基板11の温度を
100〜450℃にする。その後、補助バルブ108
を開いて、n型アモルファスシリコン層13の堆積用の
原料ガスをガス供給ユニット200 から堆積室101
内に供給する。堆積室101 内の圧力が5×10−
4〜1×10−2Torrで安定したのち、導波部11
2および誘電体窓113 を介してマイクロ波電源から
マイクロ波エネルギーを堆積室101 内に導入してプ
ラズマ放電を起こさせる。プラズマ放電が安定したのち
、導電性基板11上に所望の膜厚でn型アモルファスシ
リコン層13を堆積する。このとき、直流電源111
から10〜200Vの負の直流バイアスを導電性基板1
1に印加してもよく、または、周波数が13.56MH
zの10〜200Wの交流バイアスを導電性基板11に
印加してもよい。n型アモルファスシリコン層13の堆
積が終了したならば、マイクロ波電源を切ってプラズマ
放電を停止したのち、補助バルブ108 を閉じて原料
ガスの供給を止める。その後、リークバルブ109を開
いて堆積室101 内に残留している残留ガスを排出し
て、n型アモルファスシリコン層13の堆積動作を終了
する。以下、同様にして、i型アモルファスシリコン層
14およびp型アモルファスシリコン層15の堆積を行
う。
気圧が大気圧であることおよび補助バルブ108 が閉
じていることを確認したのち、下部電極12が予め形成
された導電性基板11を加熱ヒータ105 にセットす
る。リークバルブ109 を閉じたのち、コンダクタン
スバルブ107 を少しずつ開いて、コンダクタンスバ
ルブ107 を介して堆積室101 内と接続された真
空ポンプ(不図示)を駆動して堆積室101 内を減圧
する。真空計106 により堆積室101 内の気圧が
1×10−4 Torr前後になったことを確認した
のち、加熱ヒータ105により導電性基板11の温度を
100〜450℃にする。その後、補助バルブ108
を開いて、n型アモルファスシリコン層13の堆積用の
原料ガスをガス供給ユニット200 から堆積室101
内に供給する。堆積室101 内の圧力が5×10−
4〜1×10−2Torrで安定したのち、導波部11
2および誘電体窓113 を介してマイクロ波電源から
マイクロ波エネルギーを堆積室101 内に導入してプ
ラズマ放電を起こさせる。プラズマ放電が安定したのち
、導電性基板11上に所望の膜厚でn型アモルファスシ
リコン層13を堆積する。このとき、直流電源111
から10〜200Vの負の直流バイアスを導電性基板1
1に印加してもよく、または、周波数が13.56MH
zの10〜200Wの交流バイアスを導電性基板11に
印加してもよい。n型アモルファスシリコン層13の堆
積が終了したならば、マイクロ波電源を切ってプラズマ
放電を停止したのち、補助バルブ108 を閉じて原料
ガスの供給を止める。その後、リークバルブ109を開
いて堆積室101 内に残留している残留ガスを排出し
て、n型アモルファスシリコン層13の堆積動作を終了
する。以下、同様にして、i型アモルファスシリコン層
14およびp型アモルファスシリコン層15の堆積を行
う。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の非単結晶半導体層の堆積方法は、n型アモルフ
ァスシリコン層13,i型アモルファスシリコン層14
およびp型アモルファスシリコン層15を堆積するとき
に、堆積室101 の内壁表面および誘電体窓113
の表面上に物理吸着および化学吸着している物質,この
物質中に含まれる成分元素がマイクロ波エネルギーで化
学反応することにより生成される物質、および残留ガス
中に含まれる物質が各アモルファスシリコン層13,1
4,15中に混入するため、次に示すように太陽電池1
0の性能を低下させるという欠点がある。
た従来の非単結晶半導体層の堆積方法は、n型アモルフ
ァスシリコン層13,i型アモルファスシリコン層14
およびp型アモルファスシリコン層15を堆積するとき
に、堆積室101 の内壁表面および誘電体窓113
の表面上に物理吸着および化学吸着している物質,この
物質中に含まれる成分元素がマイクロ波エネルギーで化
学反応することにより生成される物質、および残留ガス
中に含まれる物質が各アモルファスシリコン層13,1
4,15中に混入するため、次に示すように太陽電池1
0の性能を低下させるという欠点がある。
【0012】(1)n型アモルファスシリコン層13お
よびp型アモルファスシリコン層15の短波長の光に対
する光吸収率が低下して光導電性を悪くし、また、光励
起されたキャリアの移動を妨げ、キャリアの寿命を短く
する。
よびp型アモルファスシリコン層15の短波長の光に対
する光吸収率が低下して光導電性を悪くし、また、光励
起されたキャリアの移動を妨げ、キャリアの寿命を短く
する。
【0013】(2)i型アモルファスシリコン層14の
局在準位密度が増大して、内部電界強度の低下および発
生キャリアの再結合の増加により光電流を減少させると
ともに、シリーズ抵抗の増加により曲線因子を減少させ
る。
局在準位密度が増大して、内部電界強度の低下および発
生キャリアの再結合の増加により光電流を減少させると
ともに、シリーズ抵抗の増加により曲線因子を減少させ
る。
【0014】本発明の目的は、非単結晶半導体層の堆積
中に不要な物質が非単結晶半導体層に混入することがな
い非単結晶半導体層の堆積方法を提供することにある。
中に不要な物質が非単結晶半導体層に混入することがな
い非単結晶半導体層の堆積方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の非単結晶半導体
層の堆積方法は、非単結晶半導体層を堆積する前に、該
非単結晶半導体層の堆積に用いる原料ガスまたは主原料
ガスを堆積室に供給して、該堆積室の内壁表面上に非単
結晶材からなる薄膜をプラズマCVD法で堆積しておく
。
層の堆積方法は、非単結晶半導体層を堆積する前に、該
非単結晶半導体層の堆積に用いる原料ガスまたは主原料
ガスを堆積室に供給して、該堆積室の内壁表面上に非単
結晶材からなる薄膜をプラズマCVD法で堆積しておく
。
【0016】
【作用】本発明の非単結晶半導体層の堆積方法は、非単
結晶半導体層を堆積する前に、堆積室の内壁表面上に非
単結晶材からなる薄膜をプラズマCVD法で堆積してお
くことにより、堆積室の内壁表面上に吸着している各種
物質を薄膜で覆うことができるため、非単結晶半導体層
の堆積中に各種物質を堆積室の内壁表面上に留まらせる
ことができる。
結晶半導体層を堆積する前に、堆積室の内壁表面上に非
単結晶材からなる薄膜をプラズマCVD法で堆積してお
くことにより、堆積室の内壁表面上に吸着している各種
物質を薄膜で覆うことができるため、非単結晶半導体層
の堆積中に各種物質を堆積室の内壁表面上に留まらせる
ことができる。
【0017】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0018】図1は本発明の非単結晶半導体層の堆積方
法の第1の実施例を説明するためのマイクロ波プラズマ
CVD装置の概略構成図である。
法の第1の実施例を説明するためのマイクロ波プラズマ
CVD装置の概略構成図である。
【0019】このマイクロ波プラズマCVD装置が、図
8に示したマイクロ波プラズマCVD装置と異なる点は
、シャッタ114 が導電性基板11と互いに対向して
堆積室101 内に設けられていること、および堆積室
用加熱ヒータ120 と冷却水用水冷管130 とが堆
積室101 の外周に交互に密に設けられていることで
ある。
8に示したマイクロ波プラズマCVD装置と異なる点は
、シャッタ114 が導電性基板11と互いに対向して
堆積室101 内に設けられていること、および堆積室
用加熱ヒータ120 と冷却水用水冷管130 とが堆
積室101 の外周に交互に密に設けられていることで
ある。
【0020】次に、図1に示したマイクロ波プラズマC
VD装置を用いて、図7に示した太陽電池10の各アモ
ルファスシリコン層13,14,15を堆積する動作に
ついて説明する。
VD装置を用いて、図7に示した太陽電池10の各アモ
ルファスシリコン層13,14,15を堆積する動作に
ついて説明する。
【0021】補助バルブ108 を開いて、Ar,He
などの不活性ガスまたはN2 ガスをガス供給ユニット
200 から堆積室101 内に供給して堆積室101
を十分にパージしたのち、補助バルブ108 を閉じ
るとともにリークバルブ109 を開いて、Ar,He
などの不活性ガスまたはN2 ガスをリークさせる。真
空計106 で堆積室101 内の圧力が大気圧になっ
たことを確認したのち、下部電極12が形成された導電
性基板11(図7参照)を加熱ヒータ105 にセット
する。リークバルブ109 を閉じたのち、コンダクタ
ンスバルブ107 を少しずつ開いて、真空ポンプ(不
図示)により堆積室101 内を減圧する。真空計10
6 で堆積室101 内の圧力が1×10−4Torr
前後になったことを確認したのち、補助バルブ108
を開いて真空計106 の読みが5×10−4〜1×1
0−2Torrになるまで、Ar,Heなどの不活性ガ
スまたはH2 ガスをガス供給ユニット200 から堆
積室101 内に供給する。こうすることによって、真
空ポンプからのオイルの逆拡散が防げる。その後、堆積
室101 内の圧力が安定したことを真空計106 で
確認したのち、加熱ヒータ105 により導電性基板1
1の温度を100〜450℃にするとともに、堆積室用
加熱ヒータ120により堆積室101 の温度を100
〜450℃にする。この状態で30分〜3時間経過した
のち、堆積室用加熱ヒータ120 を切り堆積室101
の温度が150℃以下になるまで自然冷却させる。堆
積室101 の温度が150℃以下になったのち、冷却
用水冷管121 に水を流して堆積室101 の温度を
室温以下にする。
などの不活性ガスまたはN2 ガスをガス供給ユニット
200 から堆積室101 内に供給して堆積室101
を十分にパージしたのち、補助バルブ108 を閉じ
るとともにリークバルブ109 を開いて、Ar,He
などの不活性ガスまたはN2 ガスをリークさせる。真
空計106 で堆積室101 内の圧力が大気圧になっ
たことを確認したのち、下部電極12が形成された導電
性基板11(図7参照)を加熱ヒータ105 にセット
する。リークバルブ109 を閉じたのち、コンダクタ
ンスバルブ107 を少しずつ開いて、真空ポンプ(不
図示)により堆積室101 内を減圧する。真空計10
6 で堆積室101 内の圧力が1×10−4Torr
前後になったことを確認したのち、補助バルブ108
を開いて真空計106 の読みが5×10−4〜1×1
0−2Torrになるまで、Ar,Heなどの不活性ガ
スまたはH2 ガスをガス供給ユニット200 から堆
積室101 内に供給する。こうすることによって、真
空ポンプからのオイルの逆拡散が防げる。その後、堆積
室101 内の圧力が安定したことを真空計106 で
確認したのち、加熱ヒータ105 により導電性基板1
1の温度を100〜450℃にするとともに、堆積室用
加熱ヒータ120により堆積室101 の温度を100
〜450℃にする。この状態で30分〜3時間経過した
のち、堆積室用加熱ヒータ120 を切り堆積室101
の温度が150℃以下になるまで自然冷却させる。堆
積室101 の温度が150℃以下になったのち、冷却
用水冷管121 に水を流して堆積室101 の温度を
室温以下にする。
【0022】次に、補助バルブ108 を閉じて、Ar
,Heなどの不活性ガスまたはH2 ガスの供給を停止
したのち、堆積室101 内が十分に減圧される前に、
補助バルブ108を再度開いて、n型アモルファスシリ
コン層13(図7参照)の堆積用の原料ガスまたは堆積
用の主原料ガスをガス供給ユニット200 から堆積室
101 内に供給する。堆積室101 内の圧力が5×
10−4〜1×10−2Torrで安定したのち、導波
部112 および誘電体窓113 を介してマイクロ波
電源(不図示)からマイクロ波エネルギーを堆積室10
1 内に導入してプラズマ放電を起こさせることにより
、堆積室101 の内壁表面上に厚さ0.1〜10μm
の薄膜を堆積する。ここで、マイクロ波エネルギーは、
堆積室101 内に供給した原料ガスまたは主原料ガス
の単位流量に対して0.5〜12W/sccmが望まし
く、また、このとき、堆積室101 内に設けた直流バ
イアス印加用の棒に直流バイアスを印加して、堆積室1
01 内のプラズマに直流バイアスを印加してもよい。
,Heなどの不活性ガスまたはH2 ガスの供給を停止
したのち、堆積室101 内が十分に減圧される前に、
補助バルブ108を再度開いて、n型アモルファスシリ
コン層13(図7参照)の堆積用の原料ガスまたは堆積
用の主原料ガスをガス供給ユニット200 から堆積室
101 内に供給する。堆積室101 内の圧力が5×
10−4〜1×10−2Torrで安定したのち、導波
部112 および誘電体窓113 を介してマイクロ波
電源(不図示)からマイクロ波エネルギーを堆積室10
1 内に導入してプラズマ放電を起こさせることにより
、堆積室101 の内壁表面上に厚さ0.1〜10μm
の薄膜を堆積する。ここで、マイクロ波エネルギーは、
堆積室101 内に供給した原料ガスまたは主原料ガス
の単位流量に対して0.5〜12W/sccmが望まし
く、また、このとき、堆積室101 内に設けた直流バ
イアス印加用の棒に直流バイアスを印加して、堆積室1
01 内のプラズマに直流バイアスを印加してもよい。
【0023】堆積室101 の内壁表面上に薄膜が堆積
したならば、マイクロ波電源を切ってプラズマ放電を停
止したのち、補助バルブ108 を閉じて原料ガスまた
は主原料ガスの供給を止める。真空ポンプで堆積室10
1 内をしばらく減圧したのち、補助バルブ108 を
再度開いて、n型アモルファスシリコン層13の堆積用
の原料ガスをガス供給ユニット200 から堆積室10
1 内に供給する。堆積室101 内の圧力が5×10
−4〜1×10−2Torrで安定したのち、導波部1
12および誘電体窓113 を介してマイクロ波電源か
らマイクロ波エネルギーを堆積室101 内に導入して
プラズマ放電を起こさせる。プラズマ放電が安定したの
ち、シャッタ114 を開いて導電性基板11上に所望
の膜厚でn型アモルファスシリコン層13を堆積する。 このときのマイクロ波エネルギーは、堆積室101 内
に供給した原料ガスの単位流量に対して0.5〜100
W/sccmが望ましい。また、n型アモルファスシリ
コン層13を堆積する際、直流電源111 から10〜
200Vの負の直流バイアスを導電性基板11に印加し
てもよく、または、周波数が13.56MHzの10〜
200Wの交流バイアスを導電性基板11に印加しても
よい。
したならば、マイクロ波電源を切ってプラズマ放電を停
止したのち、補助バルブ108 を閉じて原料ガスまた
は主原料ガスの供給を止める。真空ポンプで堆積室10
1 内をしばらく減圧したのち、補助バルブ108 を
再度開いて、n型アモルファスシリコン層13の堆積用
の原料ガスをガス供給ユニット200 から堆積室10
1 内に供給する。堆積室101 内の圧力が5×10
−4〜1×10−2Torrで安定したのち、導波部1
12および誘電体窓113 を介してマイクロ波電源か
らマイクロ波エネルギーを堆積室101 内に導入して
プラズマ放電を起こさせる。プラズマ放電が安定したの
ち、シャッタ114 を開いて導電性基板11上に所望
の膜厚でn型アモルファスシリコン層13を堆積する。 このときのマイクロ波エネルギーは、堆積室101 内
に供給した原料ガスの単位流量に対して0.5〜100
W/sccmが望ましい。また、n型アモルファスシリ
コン層13を堆積する際、直流電源111 から10〜
200Vの負の直流バイアスを導電性基板11に印加し
てもよく、または、周波数が13.56MHzの10〜
200Wの交流バイアスを導電性基板11に印加しても
よい。
【0024】n型アモルファスシリコン層13の堆積が
終了したならば、シャッタ114 を閉じ、マイクロ波
電源を切ってプラズマ放電を停止したのち、補助バルブ
108 を閉じて原料ガスの供給を止める。真空ポンプ
で堆積室101 内の圧力を1×10−4Torr前後
にしたのち、補助バルブ108 を再度開いて、Ar,
Heなどの不活性ガスまたはN2 ガスをガス供給ユニ
ット200 から堆積室101 内に供給して、堆積室
101 のパージを数回繰り返す。 その後、リークバルブ109 を開いてAr,Heなど
の不活性ガスまたはN2 ガスをリークさせて、n型ア
モルファスシリコン層13の堆積動作を終了する。
終了したならば、シャッタ114 を閉じ、マイクロ波
電源を切ってプラズマ放電を停止したのち、補助バルブ
108 を閉じて原料ガスの供給を止める。真空ポンプ
で堆積室101 内の圧力を1×10−4Torr前後
にしたのち、補助バルブ108 を再度開いて、Ar,
Heなどの不活性ガスまたはN2 ガスをガス供給ユニ
ット200 から堆積室101 内に供給して、堆積室
101 のパージを数回繰り返す。 その後、リークバルブ109 を開いてAr,Heなど
の不活性ガスまたはN2 ガスをリークさせて、n型ア
モルファスシリコン層13の堆積動作を終了する。
【0025】以下、同様にして、i型アモルファスシリ
コン層14およびp型アモルファスシリコン層15の堆
積を行う。なお、i型アモルファスシリコン層14を堆
積する前に行う堆積室101 の内壁表面上への薄膜の
堆積は、i型アモルファスシリコン層14の堆積用の原
料ガスまたは堆積用の主原料ガスを用いる。また、p型
アモルファスシリコン層15を堆積する前に行う堆積室
101 の内壁表面上への薄膜の堆積は、p型アモルフ
ァスシリコン層15の堆積用の原料ガスまたは堆積用の
主原料ガスを用いる。
コン層14およびp型アモルファスシリコン層15の堆
積を行う。なお、i型アモルファスシリコン層14を堆
積する前に行う堆積室101 の内壁表面上への薄膜の
堆積は、i型アモルファスシリコン層14の堆積用の原
料ガスまたは堆積用の主原料ガスを用いる。また、p型
アモルファスシリコン層15を堆積する前に行う堆積室
101 の内壁表面上への薄膜の堆積は、p型アモルフ
ァスシリコン層15の堆積用の原料ガスまたは堆積用の
主原料ガスを用いる。
【0026】したがって、このマイクロ波プラズマCV
D装置では、各アモルファスシリコン層13,14,1
5を堆積する前に堆積室101 の内壁表面上へ薄膜が
堆積されるため、堆積室101 の内壁表面上に吸着し
ている水,炭素,酸素,窒素および炭化水素などが、マ
イクロ波エネルギーを得て各アモルファスシリコン層1
3,14,15中に混入することが防げるため、太陽電
池10の性能の向上が図れる。また、n型アモルファス
シリコン層13上にi型アモルファスシリコン層14を
積層する際に、n型アモルファスシリコン層13の導電
型を制御する目的で添加されるドーパントが、i型アモ
ルファスシリコン層14の堆積時にi型アモルファスシ
リコン層14に混入することが防げるため、i型アモル
ファスシリコン層14中の光励起キャリアの移動度とラ
イフタイム積が増加し、太陽電池10の電気特性および
耐久力の向上および再現性の向上が図れる。
D装置では、各アモルファスシリコン層13,14,1
5を堆積する前に堆積室101 の内壁表面上へ薄膜が
堆積されるため、堆積室101 の内壁表面上に吸着し
ている水,炭素,酸素,窒素および炭化水素などが、マ
イクロ波エネルギーを得て各アモルファスシリコン層1
3,14,15中に混入することが防げるため、太陽電
池10の性能の向上が図れる。また、n型アモルファス
シリコン層13上にi型アモルファスシリコン層14を
積層する際に、n型アモルファスシリコン層13の導電
型を制御する目的で添加されるドーパントが、i型アモ
ルファスシリコン層14の堆積時にi型アモルファスシ
リコン層14に混入することが防げるため、i型アモル
ファスシリコン層14中の光励起キャリアの移動度とラ
イフタイム積が増加し、太陽電池10の電気特性および
耐久力の向上および再現性の向上が図れる。
【0027】なお、図7に示した太陽電池10は、n型
非単結晶半導体層,i型非単結晶半導体層およびp型非
単結晶半導体層を順次積層してなるnip構造からなる
ものであるが、i型非単結晶半導体層およびp型非単結
晶半導体層を順次積層してなるnip構造を複数層重ね
て構成されたnipnip構造の光起電力素子を同様に
して製造する場合には、p型非単結晶半導体層上にn型
非単結晶半導体層を堆積する際に、p型非単結晶半導体
層へのドーパントがn型非単結晶半導体層へ混入するこ
とを防げるため、p型非単結晶半導体層とn型非単結晶
半導体層との結合部での再結合電流が流れやすくなり、
特性が向上するという利点もある。
非単結晶半導体層,i型非単結晶半導体層およびp型非
単結晶半導体層を順次積層してなるnip構造からなる
ものであるが、i型非単結晶半導体層およびp型非単結
晶半導体層を順次積層してなるnip構造を複数層重ね
て構成されたnipnip構造の光起電力素子を同様に
して製造する場合には、p型非単結晶半導体層上にn型
非単結晶半導体層を堆積する際に、p型非単結晶半導体
層へのドーパントがn型非単結晶半導体層へ混入するこ
とを防げるため、p型非単結晶半導体層とn型非単結晶
半導体層との結合部での再結合電流が流れやすくなり、
特性が向上するという利点もある。
【0028】図2は、本発明の非単結晶半導体層の堆積
方法の第2の実施例を説明するための高周波(RF)プ
ラズマCVD装置の概略構成図である。
方法の第2の実施例を説明するための高周波(RF)プ
ラズマCVD装置の概略構成図である。
【0029】この高周波プラズマCVD装置が図1に示
したマイクロ波プラズマCVD装置と異なる点は、導波
路112 および誘電体窓113 の代わりに、堆積室
101 内の下側に設けられた、RFパワー導入用のカ
ソード電極211 と、カソード電極211 とRF電
源(不図示)とを接続するRFマッチングボックス21
2 とを有すること、および導電性基板11が直流電源
111 でなく堆積室101 に直接接続されているこ
とである。
したマイクロ波プラズマCVD装置と異なる点は、導波
路112 および誘電体窓113 の代わりに、堆積室
101 内の下側に設けられた、RFパワー導入用のカ
ソード電極211 と、カソード電極211 とRF電
源(不図示)とを接続するRFマッチングボックス21
2 とを有すること、および導電性基板11が直流電源
111 でなく堆積室101 に直接接続されているこ
とである。
【0030】このRFプラズマCVD装置を用いて、図
7に示した太陽電池10の各アモルファスシリコン層1
3,14,15を堆積する動作は、以下のようにして行
われる。
7に示した太陽電池10の各アモルファスシリコン層1
3,14,15を堆積する動作は、以下のようにして行
われる。
【0031】補助バルブ108 を開いて、Ar,He
などの不活性ガスまたはN2 ガスをガス供給ユニット
200 から堆積室101 内に供給して、堆積室10
1 を十分にパージしたのち、補助バルブ108 を閉
じるとともにリークバルブ109 を開いて、Ar,H
eなどの不活性ガスまたはN2 ガスをリークさせる。 真空計106 で堆積室101 内の圧力が大気圧にな
ったことを確認したのち、下部電極12が形成された導
電性基板11を加熱ヒータ105 にセットする。リー
クバルブ109 を閉じたのち、コンダクタンスバルブ
107 を少しずつ開いて、真空ポンプ(不図示)によ
り堆積室101内を減圧する。真空計106 で堆積室
101 内の圧力が1×10−3Torr前後になった
ことを確認したのち、補助バルブ108 を開いて、真
空計106 の読みが1×10−2〜1×10Torr
になるまで、Ar,Heなどの不活性ガスまたはH2
ガスをガス供給ユニット200 から堆積室101 内
に供給する。こうすることによって、真空ポンプからの
オイルの逆拡散が防げる。その後、堆積室101 内の
圧力が安定したことを真空計106 で確認したのち、
加熱ヒータ105 により導電性基板11の温度を10
0〜450℃にするとともに、堆積室用加熱ヒータ12
0 により堆積室101 の温度を150〜450℃に
する。この状態で30分〜3時間経過したのち、堆積室
用加熱ヒータ120 を切り堆積室101 の温度が1
50℃以下になるまで自然冷却させる。堆積室101
の温度が150℃以下になったのち、冷却用水冷管12
1 に水を流して堆積室101 の温度を室温以下にす
る。
などの不活性ガスまたはN2 ガスをガス供給ユニット
200 から堆積室101 内に供給して、堆積室10
1 を十分にパージしたのち、補助バルブ108 を閉
じるとともにリークバルブ109 を開いて、Ar,H
eなどの不活性ガスまたはN2 ガスをリークさせる。 真空計106 で堆積室101 内の圧力が大気圧にな
ったことを確認したのち、下部電極12が形成された導
電性基板11を加熱ヒータ105 にセットする。リー
クバルブ109 を閉じたのち、コンダクタンスバルブ
107 を少しずつ開いて、真空ポンプ(不図示)によ
り堆積室101内を減圧する。真空計106 で堆積室
101 内の圧力が1×10−3Torr前後になった
ことを確認したのち、補助バルブ108 を開いて、真
空計106 の読みが1×10−2〜1×10Torr
になるまで、Ar,Heなどの不活性ガスまたはH2
ガスをガス供給ユニット200 から堆積室101 内
に供給する。こうすることによって、真空ポンプからの
オイルの逆拡散が防げる。その後、堆積室101 内の
圧力が安定したことを真空計106 で確認したのち、
加熱ヒータ105 により導電性基板11の温度を10
0〜450℃にするとともに、堆積室用加熱ヒータ12
0 により堆積室101 の温度を150〜450℃に
する。この状態で30分〜3時間経過したのち、堆積室
用加熱ヒータ120 を切り堆積室101 の温度が1
50℃以下になるまで自然冷却させる。堆積室101
の温度が150℃以下になったのち、冷却用水冷管12
1 に水を流して堆積室101 の温度を室温以下にす
る。
【0032】次に、補助バルブ108 を閉じて、Ar
,Heなどの不活性ガスまたはH2 ガスの供給を停止
したのち、堆積室101 内が十分に減圧される前に、
補助バルブ108を再度開いて、n型アモルファスシリ
コン層13の堆積用の原料ガスまたは堆積用の主原料ガ
スをガス供給ユニット200 から堆積室101 内に
供給する。堆積室101 内の圧力が1×10−2〜1
×10Torrで安定したのち、カソード電極211お
よびRFマッチングボックス212 を介してRF電源
からRFエネルギーを堆積室101 内に導入してプラ
ズマ放電を起こさせることにより、堆積室101 の内
壁表面上に厚さ0.1〜10μmの薄膜を堆積する。こ
こで、RFエネルギーは、堆積室101 内に供給した
原料ガスまたは主原料ガスの単位流量に対して0.01
〜3W/sccmが望ましい。
,Heなどの不活性ガスまたはH2 ガスの供給を停止
したのち、堆積室101 内が十分に減圧される前に、
補助バルブ108を再度開いて、n型アモルファスシリ
コン層13の堆積用の原料ガスまたは堆積用の主原料ガ
スをガス供給ユニット200 から堆積室101 内に
供給する。堆積室101 内の圧力が1×10−2〜1
×10Torrで安定したのち、カソード電極211お
よびRFマッチングボックス212 を介してRF電源
からRFエネルギーを堆積室101 内に導入してプラ
ズマ放電を起こさせることにより、堆積室101 の内
壁表面上に厚さ0.1〜10μmの薄膜を堆積する。こ
こで、RFエネルギーは、堆積室101 内に供給した
原料ガスまたは主原料ガスの単位流量に対して0.01
〜3W/sccmが望ましい。
【0033】堆積室101 の内壁表面に薄膜が堆積し
たならば、RF電源を切ってプラズマ放電を停止したの
ち、補助バルブ108 を閉じて原料ガスまたは主原料
ガスの供給を止める。真空ポンプで堆積室101 内を
しばらく減圧したのち、補助バルブ108 を再度開い
て、n型アモルファスシリコン層13の堆積用の原料ガ
スをガス供給ユニット200 から堆積室101 内に
供給する。堆積室101 内の圧力が1×10−2〜1
×10Torrで安定したのち、カソード電極211
およびRFマッチングボックス212 を介してRF電
源からRFエネルギーを堆積室101 内に導入してプ
ラズマ放電を起こさせる。プラズマ放電が安定したのち
、シャッタ114 を開いて導電性基板11上に所望の
膜厚でn型アモルファスシリコン層13を堆積する。こ
のときのRFエネルギーは、堆積室101 内に供給し
た原料ガスの単位流量に対して0.01〜3W/scc
mが望ましい。
たならば、RF電源を切ってプラズマ放電を停止したの
ち、補助バルブ108 を閉じて原料ガスまたは主原料
ガスの供給を止める。真空ポンプで堆積室101 内を
しばらく減圧したのち、補助バルブ108 を再度開い
て、n型アモルファスシリコン層13の堆積用の原料ガ
スをガス供給ユニット200 から堆積室101 内に
供給する。堆積室101 内の圧力が1×10−2〜1
×10Torrで安定したのち、カソード電極211
およびRFマッチングボックス212 を介してRF電
源からRFエネルギーを堆積室101 内に導入してプ
ラズマ放電を起こさせる。プラズマ放電が安定したのち
、シャッタ114 を開いて導電性基板11上に所望の
膜厚でn型アモルファスシリコン層13を堆積する。こ
のときのRFエネルギーは、堆積室101 内に供給し
た原料ガスの単位流量に対して0.01〜3W/scc
mが望ましい。
【0034】n型アモルファスシリコン層13の堆積が
終了したならば、シャッタ114 を閉じたのち、RF
電源を切ってプラズマ放電を停止したのち、補助バルブ
108 を閉じて原料ガスの供給を止める。真空ポンプ
で堆積室101 内の圧力を1×10−3Torr前後
にしたのち、補助バルブ108 を再度開いて、Ar,
Heなどの不活性ガスまたはH2 ガスをガス供給ユニ
ット200 から堆積室101 内に供給して、堆積室
101 のパージを数回繰り返す。 その後、リークバルブ109 を開いてAr,Heなど
の不活性ガスまたはN2 ガスをリークさせて、n型ア
モルファスシリコン層13の堆積動作を終了する。
終了したならば、シャッタ114 を閉じたのち、RF
電源を切ってプラズマ放電を停止したのち、補助バルブ
108 を閉じて原料ガスの供給を止める。真空ポンプ
で堆積室101 内の圧力を1×10−3Torr前後
にしたのち、補助バルブ108 を再度開いて、Ar,
Heなどの不活性ガスまたはH2 ガスをガス供給ユニ
ット200 から堆積室101 内に供給して、堆積室
101 のパージを数回繰り返す。 その後、リークバルブ109 を開いてAr,Heなど
の不活性ガスまたはN2 ガスをリークさせて、n型ア
モルファスシリコン層13の堆積動作を終了する。
【0035】以下、同様にして、i型アモルファスシリ
コン層14およびp型アモルファスシリコン層15の堆
積を行う。なお、i型アモルファスシリコン層14を堆
積する前に行う堆積室101 の内壁表面上への薄膜の
堆積は、i型アモルファスシリコン層14の堆積用の原
料ガスまたは堆積用の主原料ガスを用いる。また、p型
アモルファスシリコン層15を堆積する前に行う堆積室
101 の内壁表面上への薄膜の堆積は、p型アモルフ
ァスシリコン層15の堆積用の原料ガスまたは堆積用の
主原料ガスを用いる。
コン層14およびp型アモルファスシリコン層15の堆
積を行う。なお、i型アモルファスシリコン層14を堆
積する前に行う堆積室101 の内壁表面上への薄膜の
堆積は、i型アモルファスシリコン層14の堆積用の原
料ガスまたは堆積用の主原料ガスを用いる。また、p型
アモルファスシリコン層15を堆積する前に行う堆積室
101 の内壁表面上への薄膜の堆積は、p型アモルフ
ァスシリコン層15の堆積用の原料ガスまたは堆積用の
主原料ガスを用いる。
【0036】図3および図4は、本発明の非単結晶半導
体層の堆積方法の第3の実施例を説明するためのロール
・ツー・ロール装置の概略構成図である。
体層の堆積方法の第3の実施例を説明するためのロール
・ツー・ロール装置の概略構成図である。
【0037】このロール・ツー・ロール(Roll
to Roll)装置は、シート状導電性基板610
に各アモルファスシリコン層を連続して堆積するもの
であり、基板送りユニットと、第1の堆積ユニットと、
第2の堆積ユニットと、第3の堆積ユニットと、基板巻
取りユニットと、各ユニット間を接続する第1乃至第4
のガスゲート7601〜7604とからなる。
to Roll)装置は、シート状導電性基板610
に各アモルファスシリコン層を連続して堆積するもの
であり、基板送りユニットと、第1の堆積ユニットと、
第2の堆積ユニットと、第3の堆積ユニットと、基板巻
取りユニットと、各ユニット間を接続する第1乃至第4
のガスゲート7601〜7604とからなる。
【0038】基板送りユニットは、図3に示すように、
処理前のシート状導電性基板610 が巻かれた送出し
用ボビン711 ,シート状導電性基板610 を第1
のガスゲート7601に送出す送出し用搬送ローラ71
2 、および送出し用ボビン711 と送出し用搬送ロ
ーラ712 との間に設けられた、シート状導電性基板
610 の温度を調整する送出し用温度調整機構713
を内部に有する第1の真空容器710と、第1の真空
容器710内の圧力を測定する第1の圧力計714 と
、第1の真空容器710 と真空ポンプ(不図示)とを
接続する送出し用排気管715 と、送出し用排気管7
15 に設けられた送出し用スロットルバルブ716
と、第1の真空容器710 とガス供給ユニット(不図
示)とを接続する送出し用ガス供給管(不図示)とから
なる。
処理前のシート状導電性基板610 が巻かれた送出し
用ボビン711 ,シート状導電性基板610 を第1
のガスゲート7601に送出す送出し用搬送ローラ71
2 、および送出し用ボビン711 と送出し用搬送ロ
ーラ712 との間に設けられた、シート状導電性基板
610 の温度を調整する送出し用温度調整機構713
を内部に有する第1の真空容器710と、第1の真空
容器710内の圧力を測定する第1の圧力計714 と
、第1の真空容器710 と真空ポンプ(不図示)とを
接続する送出し用排気管715 と、送出し用排気管7
15 に設けられた送出し用スロットルバルブ716
と、第1の真空容器710 とガス供給ユニット(不図
示)とを接続する送出し用ガス供給管(不図示)とから
なる。
【0039】第1の堆積ユニットは、第1のマイクロ波
アプリケータ721 ,第1のマイクロ波アプリケータ
721 の外周に設けられた第1の搬送リング722
,第1の搬送リング722 と接して設けられた、シー
ト状導電性基板610 を第1の搬送リング722 に
巻き付けるための2つの第1の搬送ローラ7231,7
232、および第1の搬送リング722 に対向して設
けられた、シート状導電性基板610 の温度を調整す
る2つの第1の温度調整機構7241,7242を内部
に有する第1の堆積室720 と、第1の堆積室720
と真空ポンプとを接続する第1の排気管725 と、
第1の排気管725 に設けられた第1のスロットルバ
ルブ726 と、第1の堆積室720 とガス供給ユニ
ットとを接続する第1のガス供給管(不図示)とからな
る。
アプリケータ721 ,第1のマイクロ波アプリケータ
721 の外周に設けられた第1の搬送リング722
,第1の搬送リング722 と接して設けられた、シー
ト状導電性基板610 を第1の搬送リング722 に
巻き付けるための2つの第1の搬送ローラ7231,7
232、および第1の搬送リング722 に対向して設
けられた、シート状導電性基板610 の温度を調整す
る2つの第1の温度調整機構7241,7242を内部
に有する第1の堆積室720 と、第1の堆積室720
と真空ポンプとを接続する第1の排気管725 と、
第1の排気管725 に設けられた第1のスロットルバ
ルブ726 と、第1の堆積室720 とガス供給ユニ
ットとを接続する第1のガス供給管(不図示)とからな
る。
【0040】第2の堆積ユニットは、第2のマイクロ波
アプリケータ731 ,第2のマイクロ波アプリケータ
731 の外周に設けられた第2の搬送リング732
,第2の搬送リング732 と接して設けられた、シー
ト状導電性基板610 を第2の搬送リング732 に
巻き付けるための2つの第2の搬送ローラ7331,7
332、および第2の搬送リング732 に対向して設
けられた、シート状導電性基板610 の温度を調整す
る2つの第2の温度調整機構7341,7342を内部
に有する第2の堆積室730 と、第2の堆積室730
と真空ポンプとを接続する第2の排気管735 と、
第2の排気管735 に設けられた第2のスロットルバ
ルブ736 と、第2の堆積室730とガス供給ユニッ
トとを接続する第2のガス供給管(不図示)とからなる
。
アプリケータ731 ,第2のマイクロ波アプリケータ
731 の外周に設けられた第2の搬送リング732
,第2の搬送リング732 と接して設けられた、シー
ト状導電性基板610 を第2の搬送リング732 に
巻き付けるための2つの第2の搬送ローラ7331,7
332、および第2の搬送リング732 に対向して設
けられた、シート状導電性基板610 の温度を調整す
る2つの第2の温度調整機構7341,7342を内部
に有する第2の堆積室730 と、第2の堆積室730
と真空ポンプとを接続する第2の排気管735 と、
第2の排気管735 に設けられた第2のスロットルバ
ルブ736 と、第2の堆積室730とガス供給ユニッ
トとを接続する第2のガス供給管(不図示)とからなる
。
【0041】第3の堆積ユニットは、図4に示すように
、第3のマイクロ波アプリケータ741 ,第3のマイ
クロ波アプリケータ741 の外周に設けられた第3の
搬送リング742 ,第3の搬送リング742 と接し
て設けられた、シート状導電性基板610 を第3の搬
送リング742 に巻き付けるための2つの第3の搬送
ローラ7431,7432、および第3の搬送リング7
42 に対向して設けられた、シート状導電性基板61
0 の温度を調整する2つの第3の温度調整機構744
1,7442を内部に有する第3の堆積室740 と、
第3の堆積室740 と真空ポンプとを接続する第3の
排気管745 と、第3の排気管745 に設けられた
第3のスロットルバルブ746 と、第3の堆積室74
0 とガス供給ユニットとを接続する第3のガス供給管
(不図示)とからなる。
、第3のマイクロ波アプリケータ741 ,第3のマイ
クロ波アプリケータ741 の外周に設けられた第3の
搬送リング742 ,第3の搬送リング742 と接し
て設けられた、シート状導電性基板610 を第3の搬
送リング742 に巻き付けるための2つの第3の搬送
ローラ7431,7432、および第3の搬送リング7
42 に対向して設けられた、シート状導電性基板61
0 の温度を調整する2つの第3の温度調整機構744
1,7442を内部に有する第3の堆積室740 と、
第3の堆積室740 と真空ポンプとを接続する第3の
排気管745 と、第3の排気管745 に設けられた
第3のスロットルバルブ746 と、第3の堆積室74
0 とガス供給ユニットとを接続する第3のガス供給管
(不図示)とからなる。
【0042】基板巻取りユニットは、処理後のシート状
導電性基板610が巻かれる巻取り用ボビン751 ,
シート状導電性基板610 を第4のガスゲート760
4から受け取る巻取り用搬送ローラ752 、および巻
取り用ボビン751 と巻取り用搬送ローラ752 と
の間に設けられた、シート状導電性基板610 の温度
を調整する巻取り用温度調整機構753 を内部に有す
る第2の真空容器750 と、第2の真空容器750
内の圧力を測定する第2の圧力計754 と、第2の真
空容器750 と真空ポンプ(不図示)とを接続する巻
取り用排気管755 と、巻取り用排気管755 に設
けられた巻取り用スロットルバルブ756 と、第2の
真空容器750 とガス供給ユニットとを接続する巻取
り用ガス供給管(不図示)とからなる。
導電性基板610が巻かれる巻取り用ボビン751 ,
シート状導電性基板610 を第4のガスゲート760
4から受け取る巻取り用搬送ローラ752 、および巻
取り用ボビン751 と巻取り用搬送ローラ752 と
の間に設けられた、シート状導電性基板610 の温度
を調整する巻取り用温度調整機構753 を内部に有す
る第2の真空容器750 と、第2の真空容器750
内の圧力を測定する第2の圧力計754 と、第2の真
空容器750 と真空ポンプ(不図示)とを接続する巻
取り用排気管755 と、巻取り用排気管755 に設
けられた巻取り用スロットルバルブ756 と、第2の
真空容器750 とガス供給ユニットとを接続する巻取
り用ガス供給管(不図示)とからなる。
【0043】なお、堆積室用加熱ヒータ770 と冷却
用水冷管780 とが、第1乃至第3の堆積室720,
730,740 と第1乃至第4のガスゲート7601
〜7604との外周に交互に密に設けられている。また
、第1のガスゲート7601には、第1のガスゲート7
601とガス供給ユニットとを接続する第1のゲートガ
ス導入管7611と、第1のガスゲート7601と真空
ポンプとを接続する第1のゲートガス排気管7621が
接続されている。第2,第3および第4のガスゲート7
602,7603,7604についても同様である。
用水冷管780 とが、第1乃至第3の堆積室720,
730,740 と第1乃至第4のガスゲート7601
〜7604との外周に交互に密に設けられている。また
、第1のガスゲート7601には、第1のガスゲート7
601とガス供給ユニットとを接続する第1のゲートガ
ス導入管7611と、第1のガスゲート7601と真空
ポンプとを接続する第1のゲートガス排気管7621が
接続されている。第2,第3および第4のガスゲート7
602,7603,7604についても同様である。
【0044】次に、このロール・ツー・ロール装置を用
いて、シート状導電性基板610 にn型アモルファス
シリコン層,i型アモルファスシリコン層およびp型ア
モルファスシリコン層を順次積層する動作について説明
する。
いて、シート状導電性基板610 にn型アモルファス
シリコン層,i型アモルファスシリコン層およびp型ア
モルファスシリコン層を順次積層する動作について説明
する。
【0045】Ar,Heなどの不活性ガスまたはN2
ガスをガス供給ユニットから第1の真空容器710 内
に供給して、第1の真空容器710 を十分にパージし
たのち、送出し用スロットルバルブ716 を開いて、
Ar,Heなどの不活性ガスまたはN2 ガスをリーク
させる。第1の圧力計714 で第1の真空容器710
内の圧力が大気圧になったことを確認したのち、下部
電極が予め形成されたシート状導電性基板610を送出
し用ボビン711 にセットする。シート状導電性基板
610 を送出す前に、送出し用スロットルバルブ71
6 と巻取り用スロットルバルブ756 と第1,第2
および第3のスロットルバルブ726,736,746
とを少しずつ開いて、真空ポンプにより第1および第
2の真空容器710,750と第1,第2および第3の
堆積室720,730,740 内を圧力が1×10−
4Torr前後になるまで減圧したのち、Ar,Heな
どの不活性ガスまたはH2 ガスをガス供給ユニットか
ら各堆積室720,730,740内に供給する。同時
に、各堆積室720,730,740 と各ガスゲート
7601〜7604とを堆積室用加熱ヒータ770 で
温度が150〜450℃になるまで加熱する。この状態
で30分〜3時間経過したのち、Ar,Heなどの不活
性ガスまたはH2 ガスの供給を停止したのち、各堆積
室720,730,740 を圧力が1×10−4To
rr前後になるまで減圧する。その後、ガス供給ユニッ
トから、n型アモルファスシリコン層の堆積用の原料ガ
スを第1の堆積室720 内に供給し、i型アモルファ
スシリコン層の堆積用の原料ガスまたは堆積用の主原料
ガスを第2の堆積室730 内に供給し、p型アモルフ
ァスシリコン層の堆積用の原料ガスまたは堆積用の主原
料ガスを第3の堆積室740 内に供給する。同時に、
各ガスゲート7601〜7604に、HeまたはH2な
どのガスをガス供給ユニットから供給する。各堆積室7
20,730,740 内の圧力が5×10−4〜1×
10−2Torrの所望の圧力で安定したのち、各マイ
クロ波アプリケータ721,731,741 を介して
マイクロ波電源(不図示)からマイクロ波パワーを各堆
積室720,730,740 内に導入してマイクロ波
プラズマ放電を起こさせることにより、各堆積室720
,730,740 の内壁表面上に厚さ0.1〜10μ
mの薄膜を堆積する。ここで、マイクロ波エネルギーは
、各堆積室720,730,740内に供給した原料ガ
スまたは主原料ガスの単位流量に対して0.5〜12W
/sccmが望ましい。
ガスをガス供給ユニットから第1の真空容器710 内
に供給して、第1の真空容器710 を十分にパージし
たのち、送出し用スロットルバルブ716 を開いて、
Ar,Heなどの不活性ガスまたはN2 ガスをリーク
させる。第1の圧力計714 で第1の真空容器710
内の圧力が大気圧になったことを確認したのち、下部
電極が予め形成されたシート状導電性基板610を送出
し用ボビン711 にセットする。シート状導電性基板
610 を送出す前に、送出し用スロットルバルブ71
6 と巻取り用スロットルバルブ756 と第1,第2
および第3のスロットルバルブ726,736,746
とを少しずつ開いて、真空ポンプにより第1および第
2の真空容器710,750と第1,第2および第3の
堆積室720,730,740 内を圧力が1×10−
4Torr前後になるまで減圧したのち、Ar,Heな
どの不活性ガスまたはH2 ガスをガス供給ユニットか
ら各堆積室720,730,740内に供給する。同時
に、各堆積室720,730,740 と各ガスゲート
7601〜7604とを堆積室用加熱ヒータ770 で
温度が150〜450℃になるまで加熱する。この状態
で30分〜3時間経過したのち、Ar,Heなどの不活
性ガスまたはH2 ガスの供給を停止したのち、各堆積
室720,730,740 を圧力が1×10−4To
rr前後になるまで減圧する。その後、ガス供給ユニッ
トから、n型アモルファスシリコン層の堆積用の原料ガ
スを第1の堆積室720 内に供給し、i型アモルファ
スシリコン層の堆積用の原料ガスまたは堆積用の主原料
ガスを第2の堆積室730 内に供給し、p型アモルフ
ァスシリコン層の堆積用の原料ガスまたは堆積用の主原
料ガスを第3の堆積室740 内に供給する。同時に、
各ガスゲート7601〜7604に、HeまたはH2な
どのガスをガス供給ユニットから供給する。各堆積室7
20,730,740 内の圧力が5×10−4〜1×
10−2Torrの所望の圧力で安定したのち、各マイ
クロ波アプリケータ721,731,741 を介して
マイクロ波電源(不図示)からマイクロ波パワーを各堆
積室720,730,740 内に導入してマイクロ波
プラズマ放電を起こさせることにより、各堆積室720
,730,740 の内壁表面上に厚さ0.1〜10μ
mの薄膜を堆積する。ここで、マイクロ波エネルギーは
、各堆積室720,730,740内に供給した原料ガ
スまたは主原料ガスの単位流量に対して0.5〜12W
/sccmが望ましい。
【0046】各堆積室720,730,740 の内壁
表面上に薄膜が堆積したならば、各堆積室720,73
0,740 内に導入するマイクロ波エネルギーを、各
堆積室720,730,740 内に供給した原料ガス
の単位流量に対して0.5〜100W/sccmに変え
たのち、送出しホビン711 から巻取り用ホビン75
1 へシート状導電性基板610 を搬送して、第1の
堆積室720 でn型アモルファスシリコン層をシート
状導電性基板610 上に堆積し、第2の堆積室730
でi型アモルファスシリコン層をn型アモルファスシ
リコン層上に堆積し、第3の堆積室740 でp型アモ
ルファスシリコン層をi型アモルファスシリコン層上に
堆積する。その結果、シート状導電性基板610のいず
れの部分においても、連続的に堆積された各アモルファ
スシリコン層の特性を均一化することができるため、太
陽電池の特性の均一化が図れるとともに、歩留りの向上
が図れる。
表面上に薄膜が堆積したならば、各堆積室720,73
0,740 内に導入するマイクロ波エネルギーを、各
堆積室720,730,740 内に供給した原料ガス
の単位流量に対して0.5〜100W/sccmに変え
たのち、送出しホビン711 から巻取り用ホビン75
1 へシート状導電性基板610 を搬送して、第1の
堆積室720 でn型アモルファスシリコン層をシート
状導電性基板610 上に堆積し、第2の堆積室730
でi型アモルファスシリコン層をn型アモルファスシ
リコン層上に堆積し、第3の堆積室740 でp型アモ
ルファスシリコン層をi型アモルファスシリコン層上に
堆積する。その結果、シート状導電性基板610のいず
れの部分においても、連続的に堆積された各アモルファ
スシリコン層の特性を均一化することができるため、太
陽電池の特性の均一化が図れるとともに、歩留りの向上
が図れる。
【0047】以下、実験例により本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらによって限定されるもので
はない。
説明するが、本発明はこれらによって限定されるもので
はない。
【0048】[実験例1]図5は、本発明の非単結晶半
導体層の堆積方法の実験例1を説明するためのマイクロ
波プラズマCVD装置の概略構成図である。
導体層の堆積方法の実験例1を説明するためのマイクロ
波プラズマCVD装置の概略構成図である。
【0049】このマイクロ波プラズマCVD装置は、図
1に示したマイクロ波プラズマCVD装置のガス供給ユ
ニット200 に、純度99.99%のSiH4 ガス
が密封されたSiH4 ガスボンベ171 と、純度9
9.9999%のH2 ガスが密封されたH2 ガスボ
ンベ172 と、純度99.999%のCH4 ガスが
密封されたCH4 ガスボンベ173 と、純度99.
999%のGeH4 ガスが密封されたGeH4 ガス
ボンベ174 と、H2 ガスで10%希釈された純度
99.999%B2H6ガス(以下、「B2H6/H2
ガス」と称する。)が密封されたB2H6/H2 ガ
スボンベ175と、H2 ガスで10%希釈された純度
99.999%のPH2 ガス(以下、「PH3/H2
ガス」と称する。)が密封されたPH3/H2ガスボン
ベ176 と、Heガスが密封されたHeガスボンベ1
77 とを取付けたものである。
1に示したマイクロ波プラズマCVD装置のガス供給ユ
ニット200 に、純度99.99%のSiH4 ガス
が密封されたSiH4 ガスボンベ171 と、純度9
9.9999%のH2 ガスが密封されたH2 ガスボ
ンベ172 と、純度99.999%のCH4 ガスが
密封されたCH4 ガスボンベ173 と、純度99.
999%のGeH4 ガスが密封されたGeH4 ガス
ボンベ174 と、H2 ガスで10%希釈された純度
99.999%B2H6ガス(以下、「B2H6/H2
ガス」と称する。)が密封されたB2H6/H2 ガ
スボンベ175と、H2 ガスで10%希釈された純度
99.999%のPH2 ガス(以下、「PH3/H2
ガス」と称する。)が密封されたPH3/H2ガスボン
ベ176 と、Heガスが密封されたHeガスボンベ1
77 とを取付けたものである。
【0050】各バルブ151〜156を開くことにより
、SiH4 ガス,H2 ガス,CH4 ガス,GeH
4 ガス,B2H6/H2 ガス,PH3/H2ガスお
よびHeガスを、ガスボンベ171〜177から流入バ
ルブ131〜137までの各ガス配管内に導入した。こ
のとき、各ガス配管内の圧力が2Kg/cm2 になる
ように、各圧力調整器161〜167を調整した。その
後、各流入バルブ131〜137を徐々に開けて、前述
した各ガスをマスフローコントローラー121〜127
内に導入した。流出バルブ147 と補助バルブ108
とを開いて、Heガスを堆積室101 内に供給して堆
積室101 を十分パージしたのち、流出バルブ147
と補助バルブ108 とを閉じるとともに、リークバ
ルブ109 を開いて、Heガスをリークさせた。真空
計106 で堆積室101 内の圧力が大気圧になった
ことを確認したのち、ステンレス基板104 を加熱ヒ
ータ105 にセットした。ここで、ステンレス基板1
04 は、大きさが80mm角で厚さが1mmのもので
あり、ステンレス基板104 の鏡面加工された表面上
には、スパッタリング法により銀薄膜を0.1μm、さ
らにZnO薄膜を1μm蒸着して形成された下部電極が
設けられている。
、SiH4 ガス,H2 ガス,CH4 ガス,GeH
4 ガス,B2H6/H2 ガス,PH3/H2ガスお
よびHeガスを、ガスボンベ171〜177から流入バ
ルブ131〜137までの各ガス配管内に導入した。こ
のとき、各ガス配管内の圧力が2Kg/cm2 になる
ように、各圧力調整器161〜167を調整した。その
後、各流入バルブ131〜137を徐々に開けて、前述
した各ガスをマスフローコントローラー121〜127
内に導入した。流出バルブ147 と補助バルブ108
とを開いて、Heガスを堆積室101 内に供給して堆
積室101 を十分パージしたのち、流出バルブ147
と補助バルブ108 とを閉じるとともに、リークバ
ルブ109 を開いて、Heガスをリークさせた。真空
計106 で堆積室101 内の圧力が大気圧になった
ことを確認したのち、ステンレス基板104 を加熱ヒ
ータ105 にセットした。ここで、ステンレス基板1
04 は、大きさが80mm角で厚さが1mmのもので
あり、ステンレス基板104 の鏡面加工された表面上
には、スパッタリング法により銀薄膜を0.1μm、さ
らにZnO薄膜を1μm蒸着して形成された下部電極が
設けられている。
【0051】堆積室101 のリークバルブ109 と
各流入バルブ131〜137とが閉じられていることお
よび各流出バルブ141〜147と補助バルブ108
とが開かれていることを確認したのち、コンダクタンス
バルブ(バタフライ型)107 を少しずつ開いて、真
空ポンプ(不図示)により堆積室101 内とガス導入
管103 内とに存在する気体を排出した。真空計10
6 の読みが約1×10−4Torrになった時点で、
各流出バルブ141〜147と補助バルブ108 とを
閉じた。その後、各流入バルブ131〜137を徐々に
開けて、前述した各ガスをマスフローコントローラー1
21〜127内に導入した。その後、流出バルブ147
と補助バルブ108 とを開いて、真空計106 の
読みが約1×10−2TorrになるまでHeガスを堆
積室101 内に供給した。堆積室101 内の圧力が
安定したことを真空計106 で確認したのち、加熱ヒ
ーター105 によりステンレス基板104 の温度を
380℃にした。
各流入バルブ131〜137とが閉じられていることお
よび各流出バルブ141〜147と補助バルブ108
とが開かれていることを確認したのち、コンダクタンス
バルブ(バタフライ型)107 を少しずつ開いて、真
空ポンプ(不図示)により堆積室101 内とガス導入
管103 内とに存在する気体を排出した。真空計10
6 の読みが約1×10−4Torrになった時点で、
各流出バルブ141〜147と補助バルブ108 とを
閉じた。その後、各流入バルブ131〜137を徐々に
開けて、前述した各ガスをマスフローコントローラー1
21〜127内に導入した。その後、流出バルブ147
と補助バルブ108 とを開いて、真空計106 の
読みが約1×10−2TorrになるまでHeガスを堆
積室101 内に供給した。堆積室101 内の圧力が
安定したことを真空計106 で確認したのち、加熱ヒ
ーター105 によりステンレス基板104 の温度を
380℃にした。
【0052】次に、流出バルブ147 と補助バルブ1
08 とを閉じて、Heガスの供給を停止したのち、堆
積室101 内が十分に減圧される前に、流出バルブ1
41 と補助バルブ108 とを開いて、SiH4 ガ
スを堆積室101 内に供給した。堆積室101 内の
圧力が1×10−2Torr程度に安定したのち、導波
部112 および誘電体窓113 を介してマイクロ波
電源(不図示)からマイクロ波エネルギーを堆積室10
1 内に導入してプラズマ放電を起こさせることにより
、堆積室101 の内壁表面上に厚さ0.1μmの薄膜
を堆積した。このとき、マイクロ波パワーは、700m
W/cm3 となるように調節した。
08 とを閉じて、Heガスの供給を停止したのち、堆
積室101 内が十分に減圧される前に、流出バルブ1
41 と補助バルブ108 とを開いて、SiH4 ガ
スを堆積室101 内に供給した。堆積室101 内の
圧力が1×10−2Torr程度に安定したのち、導波
部112 および誘電体窓113 を介してマイクロ波
電源(不図示)からマイクロ波エネルギーを堆積室10
1 内に導入してプラズマ放電を起こさせることにより
、堆積室101 の内壁表面上に厚さ0.1μmの薄膜
を堆積した。このとき、マイクロ波パワーは、700m
W/cm3 となるように調節した。
【0053】堆積室101 の内壁表面上に薄膜が堆積
したところで、マイクロ波電源を切ってプラズマ放電を
停止したのち、流出バルブ141 と補助バルブ108
とを閉じて、SiH4 ガスの供給を止めた。真空ポ
ンプで堆積室101 内をしばらく減圧したのち、2つ
の流出バルブ141,146 と補助バルブ108 と
を開いて、SiH4ガスおよびPH3/H2ガスを堆積
室101 内に供給した。このとき、SiH4 ガスお
よびPH3/H2ガスの各流量が30sccmおよび6
sccmとなるように、2つのマスフローコントローラ
121,126 で調整した。堆積室101 内の圧力
が1×10−2Torr程度に安定したのち、導波部1
12 および誘電体窓113 を介してマイクロ波電源
からマイクロ波エネルギーを堆積室101 内に導入し
てプラズマ放電を起こさせた。プラズマ放電が安定した
のち、シャッタ114 を開いてステンレス基板104
上に厚さが約0.01μmのn型アモルファスシリコ
ン層を堆積した。このとき、マイクロ波パワーは、50
mW/cm3 となるように調節した。
したところで、マイクロ波電源を切ってプラズマ放電を
停止したのち、流出バルブ141 と補助バルブ108
とを閉じて、SiH4 ガスの供給を止めた。真空ポ
ンプで堆積室101 内をしばらく減圧したのち、2つ
の流出バルブ141,146 と補助バルブ108 と
を開いて、SiH4ガスおよびPH3/H2ガスを堆積
室101 内に供給した。このとき、SiH4 ガスお
よびPH3/H2ガスの各流量が30sccmおよび6
sccmとなるように、2つのマスフローコントローラ
121,126 で調整した。堆積室101 内の圧力
が1×10−2Torr程度に安定したのち、導波部1
12 および誘電体窓113 を介してマイクロ波電源
からマイクロ波エネルギーを堆積室101 内に導入し
てプラズマ放電を起こさせた。プラズマ放電が安定した
のち、シャッタ114 を開いてステンレス基板104
上に厚さが約0.01μmのn型アモルファスシリコ
ン層を堆積した。このとき、マイクロ波パワーは、50
mW/cm3 となるように調節した。
【0054】n型アモルファスシリコン層の堆積が終了
したところで、シャッタ114 を閉じ、マイクロ波電
源を切ってプラズマ放電を停止したのち、2つの流出バ
ルブ141,146 と補助バルブ108 とを閉じて
、SiH4 ガスおよびPH3/H2 ガスの供給を止
めた。真空ポンプで堆積室101 内の圧力を1×10
−4Torr前後にしたのち、流出バルブ147 と補
助バルブ108 とを開いて、Heガスを堆積室101
内に供給して、堆積室101 内のパージを数回繰り
返した。その後、リークバルブ109を開いてHeガス
をリークさせて、n型アモルファスシリコン層の堆積動
作を終了した。
したところで、シャッタ114 を閉じ、マイクロ波電
源を切ってプラズマ放電を停止したのち、2つの流出バ
ルブ141,146 と補助バルブ108 とを閉じて
、SiH4 ガスおよびPH3/H2 ガスの供給を止
めた。真空ポンプで堆積室101 内の圧力を1×10
−4Torr前後にしたのち、流出バルブ147 と補
助バルブ108 とを開いて、Heガスを堆積室101
内に供給して、堆積室101 内のパージを数回繰り
返した。その後、リークバルブ109を開いてHeガス
をリークさせて、n型アモルファスシリコン層の堆積動
作を終了した。
【0055】以下、同様にして、SiH4 ガス,H2
ガスおよびGeH4 ガスを用いて、厚さが約0.3
μmのi型アモルファスシリコン層をn型アモルファス
シリコン層上に堆積したのち、SiH4 ガス,H2
ガスおよびB2H6/H2 ガスを用いて、厚さが約0
.005μmのp型アモルファスシリコン層をi型アモ
ルファスシリコン層上に堆積した。なお、i型アモルフ
ァスシリコン層およびp型アモルファスシリコン層の堆
積の前に行う堆積室101 の内壁表面上への薄膜の堆
積は、SiH4 ガスを用いて行った。
ガスおよびGeH4 ガスを用いて、厚さが約0.3
μmのi型アモルファスシリコン層をn型アモルファス
シリコン層上に堆積したのち、SiH4 ガス,H2
ガスおよびB2H6/H2 ガスを用いて、厚さが約0
.005μmのp型アモルファスシリコン層をi型アモ
ルファスシリコン層上に堆積した。なお、i型アモルフ
ァスシリコン層およびp型アモルファスシリコン層の堆
積の前に行う堆積室101 の内壁表面上への薄膜の堆
積は、SiH4 ガスを用いて行った。
【0056】また、p型アモルファスシリコン層上に、
透明電極としてITO(In2/O3+SnO2 )を
約0.085μm蒸着して、さらに、集電電極としてA
lを約2μm蒸着して、太陽電池とした(素子No.実
−1)。
透明電極としてITO(In2/O3+SnO2 )を
約0.085μm蒸着して、さらに、集電電極としてA
lを約2μm蒸着して、太陽電池とした(素子No.実
−1)。
【0057】[比較実験例1]各アモルファスシリコン
層を堆積する前に、堆積室101 の内壁表面上に薄膜
を堆積しない以外は、上述した実験例1と同じ条件で太
陽電池を製造した(素子No.比−1)。
層を堆積する前に、堆積室101 の内壁表面上に薄膜
を堆積しない以外は、上述した実験例1と同じ条件で太
陽電池を製造した(素子No.比−1)。
【0058】実験例1で製造した太陽電池(素子No.
実−1)と比較実験例1で製造した太陽電池(素子No
.比−1)とを、AM1.5(100mW/cm3 )
の光照射下において特性評価を行ったところ、比較実験
例1で製造した太陽電池(素子No.比−1)に対して
、実験例1で製造した太陽電池(素子No.実−1)は
、開放電圧が1.06倍、短絡電流が1.06倍、光電
変換効率が1.22倍、AM1.5の光源から400n
mの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効
率が1.28倍、AM1.5倍の光源から800nmの
干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効率が
1.03倍となり、優れた特性を有することが判明した
。
実−1)と比較実験例1で製造した太陽電池(素子No
.比−1)とを、AM1.5(100mW/cm3 )
の光照射下において特性評価を行ったところ、比較実験
例1で製造した太陽電池(素子No.比−1)に対して
、実験例1で製造した太陽電池(素子No.実−1)は
、開放電圧が1.06倍、短絡電流が1.06倍、光電
変換効率が1.22倍、AM1.5の光源から400n
mの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効
率が1.28倍、AM1.5倍の光源から800nmの
干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効率が
1.03倍となり、優れた特性を有することが判明した
。
【0059】また、実験例1および比較実験例1とそれ
ぞれ同じ条件で各アモルファスシリコン層を堆積するこ
とにより組成分析用サンプルを製造し、SIMS(二次
イオン質量分析装置カメカ製IMS−3F)で組成分析
用サンプルに含有されている炭素原子(C)と窒素原子
(N)と酸素原子(O)との量を分析した。その結果、
比較実験例1と同じ条件で製造した組成分析用サンプル
は、実験例1と同じ条件で製造した組成分析用サンプル
に比べて、約1桁以上多くの炭素原子(C)と窒素原子
(N)と酸素原子(O)を含有していた。
ぞれ同じ条件で各アモルファスシリコン層を堆積するこ
とにより組成分析用サンプルを製造し、SIMS(二次
イオン質量分析装置カメカ製IMS−3F)で組成分析
用サンプルに含有されている炭素原子(C)と窒素原子
(N)と酸素原子(O)との量を分析した。その結果、
比較実験例1と同じ条件で製造した組成分析用サンプル
は、実験例1と同じ条件で製造した組成分析用サンプル
に比べて、約1桁以上多くの炭素原子(C)と窒素原子
(N)と酸素原子(O)を含有していた。
【0060】[実験例2]図6は、本発明の非単結晶半
導体層の堆積方法の実験例2を説明するための高周波(
RF)プラズマCVD装置の概略構成図である。
導体層の堆積方法の実験例2を説明するための高周波(
RF)プラズマCVD装置の概略構成図である。
【0061】この高周波(RF)プラズマCVD装置は
、図2に示した高周波(RF)プラズマCVD装置のガ
ス供給ユニット200 に、図5に示した各ガスボンベ
171〜177を取付けたものである。
、図2に示した高周波(RF)プラズマCVD装置のガ
ス供給ユニット200 に、図5に示した各ガスボンベ
171〜177を取付けたものである。
【0062】各バルブ151〜156を開くことにより
、SiH4 ガス,H2 ガス,CH4 ガス,GeH
4 ガス,B2H6/H2 ガス,PH3/H2ガスお
よびHeガスを、ガスボンベ171〜177から流入バ
ルブ131〜137までの各ガス配管内に導入した。こ
のとき、各ガス配管内の圧力が2Kg/cm2 になる
ように、各圧力調整器161〜167を調整した。その
後、各流入バルブ131〜137を徐々に開けて、前述
した各ガスをマスフローコントローラー121〜127
内に導入した。流出バルブ147 と補助バルブ108
とを開いて、Heガスを堆積室101 内に供給して堆
積室101 を十分パージしたのち、流出バルブ147
と補助バルブ108 とを閉じるとともに、リークバ
ルブ109 を開いて、Heガスをリークさせた。真空
計106 で堆積室101 内の圧力が大気圧になった
ことを確認したのち、ステンレス基板104 を加熱ヒ
ータ105 にセットした。ここで、ステンレス基板1
04 は、図5に示したものと同様のものである。
、SiH4 ガス,H2 ガス,CH4 ガス,GeH
4 ガス,B2H6/H2 ガス,PH3/H2ガスお
よびHeガスを、ガスボンベ171〜177から流入バ
ルブ131〜137までの各ガス配管内に導入した。こ
のとき、各ガス配管内の圧力が2Kg/cm2 になる
ように、各圧力調整器161〜167を調整した。その
後、各流入バルブ131〜137を徐々に開けて、前述
した各ガスをマスフローコントローラー121〜127
内に導入した。流出バルブ147 と補助バルブ108
とを開いて、Heガスを堆積室101 内に供給して堆
積室101 を十分パージしたのち、流出バルブ147
と補助バルブ108 とを閉じるとともに、リークバ
ルブ109 を開いて、Heガスをリークさせた。真空
計106 で堆積室101 内の圧力が大気圧になった
ことを確認したのち、ステンレス基板104 を加熱ヒ
ータ105 にセットした。ここで、ステンレス基板1
04 は、図5に示したものと同様のものである。
【0063】堆積室101 のリークバルブ109 と
各流入バルブ131〜137とが閉じられていることお
よび各流出バルブ141〜147と補助バルブ108
とが開かれていることを確認したのち、コンダクタンス
バルブ107 を少しずつ開いて、真空ポンプ(不図示
)により堆積室101 内とガス導入管103 内とに
存在する気体を排出した。真空計106の読みが約1×
10−3Torrになった時点で、各流出バルブ141
〜147と補助バルブ108 とを閉じた。その後、各
流入バルブ131〜137を徐々に開けて、前述した各
ガスをマスフローコントローラー121〜127内に導
入した。その後、流出バルブ147 と補助バルブ10
8 とを開いて、真空計106の読みが約1×10−1
TorrになるまでHeガスを堆積室101 内に供給
した。堆積室101 内の圧力が安定したことを真空計
106 で確認したのち、加熱ヒーター105 により
ステンレス基板104 の温度を380℃にした。
各流入バルブ131〜137とが閉じられていることお
よび各流出バルブ141〜147と補助バルブ108
とが開かれていることを確認したのち、コンダクタンス
バルブ107 を少しずつ開いて、真空ポンプ(不図示
)により堆積室101 内とガス導入管103 内とに
存在する気体を排出した。真空計106の読みが約1×
10−3Torrになった時点で、各流出バルブ141
〜147と補助バルブ108 とを閉じた。その後、各
流入バルブ131〜137を徐々に開けて、前述した各
ガスをマスフローコントローラー121〜127内に導
入した。その後、流出バルブ147 と補助バルブ10
8 とを開いて、真空計106の読みが約1×10−1
TorrになるまでHeガスを堆積室101 内に供給
した。堆積室101 内の圧力が安定したことを真空計
106 で確認したのち、加熱ヒーター105 により
ステンレス基板104 の温度を380℃にした。
【0064】次に、流出バルブ147 と補助バルブ1
08 とを閉じて、Heガスの供給を停止したのち、堆
積室101 内が十分に減圧される前に、流出バルブ1
41 と補助バルブ108 とを開いて、SiH4 ガ
スを堆積室101 内に供給した。堆積室101 内の
圧力が1×10−1Torr程度に安定したのち、カソ
ード電極211 およびRFマッチングボックス212
を介してRF電源(不図示)からRFエネルギーを堆
積室101 内に導入してプラズマ放電を起こさせるこ
とにより、堆積室101 の内壁表面上に厚さ0.1μ
mの薄膜を堆積した。このとき、RFパワーは、10m
W/cm3 となるように調節した。
08 とを閉じて、Heガスの供給を停止したのち、堆
積室101 内が十分に減圧される前に、流出バルブ1
41 と補助バルブ108 とを開いて、SiH4 ガ
スを堆積室101 内に供給した。堆積室101 内の
圧力が1×10−1Torr程度に安定したのち、カソ
ード電極211 およびRFマッチングボックス212
を介してRF電源(不図示)からRFエネルギーを堆
積室101 内に導入してプラズマ放電を起こさせるこ
とにより、堆積室101 の内壁表面上に厚さ0.1μ
mの薄膜を堆積した。このとき、RFパワーは、10m
W/cm3 となるように調節した。
【0065】堆積室101 の内壁表面上に薄膜が堆積
したところで、RF電源を切ってプラズマ放電を停止し
たのち、流出バルブ141 と補助バルブ108 とを
閉じて、SiH4ガスの供給を止めた。真空ポンプで堆
積室101 内をしばらく減圧したのち、3つの流出バ
ルブ141,142,146 と補助バルブ108 と
を開いて、SiH4 ガス,H2ガスおよびPH3/H
2ガスを堆積室101 内に供給した。堆積室101
内の圧力が1×10−1Torr程度に安定したのち、
カソード電極211 およびRFマッチングボックス2
12 を介してRF電源からRFエネルギーを堆積室1
01 内に導入してプラズマ放電を起こさせた。プラズ
マ放電が安定したのち、シャッタ114 を開いてステ
ンレス基板104 上に厚さが約0.01μmのn型ア
モルファスシリコン層を堆積した。
したところで、RF電源を切ってプラズマ放電を停止し
たのち、流出バルブ141 と補助バルブ108 とを
閉じて、SiH4ガスの供給を止めた。真空ポンプで堆
積室101 内をしばらく減圧したのち、3つの流出バ
ルブ141,142,146 と補助バルブ108 と
を開いて、SiH4 ガス,H2ガスおよびPH3/H
2ガスを堆積室101 内に供給した。堆積室101
内の圧力が1×10−1Torr程度に安定したのち、
カソード電極211 およびRFマッチングボックス2
12 を介してRF電源からRFエネルギーを堆積室1
01 内に導入してプラズマ放電を起こさせた。プラズ
マ放電が安定したのち、シャッタ114 を開いてステ
ンレス基板104 上に厚さが約0.01μmのn型ア
モルファスシリコン層を堆積した。
【0066】n型アモルファスシリコン層の堆積が終了
したところで、シャッタ114 を閉じ、RF電源を切
ってプラズマ放電を停止したのち、3つの流出バルブ1
41,142,146 と補助バルブ108 とを閉じ
て、SiH4 ガス,H2 ガスおよびPH3/H2ガ
スの供給を止めた。真空ポンプで堆積室101 内の圧
力を1×10−3Torr前後にしたのち、流出バルブ
147 と補助バルブ108 とを開いて、Heガスを
堆積室101 内に供給して、堆積室101 内のパー
ジを数回繰り返した。その後、リークバルブ109 を
開いてHeガスをリークさせて、n型アモルファスシリ
コン層の堆積動作を終了した。
したところで、シャッタ114 を閉じ、RF電源を切
ってプラズマ放電を停止したのち、3つの流出バルブ1
41,142,146 と補助バルブ108 とを閉じ
て、SiH4 ガス,H2 ガスおよびPH3/H2ガ
スの供給を止めた。真空ポンプで堆積室101 内の圧
力を1×10−3Torr前後にしたのち、流出バルブ
147 と補助バルブ108 とを開いて、Heガスを
堆積室101 内に供給して、堆積室101 内のパー
ジを数回繰り返した。その後、リークバルブ109 を
開いてHeガスをリークさせて、n型アモルファスシリ
コン層の堆積動作を終了した。
【0067】以下、同様にして、SiH4 ガス,H2
ガスおよびGeH4 ガスを用いて、厚さが約0.3
μmのi型アモルファスシリコン層をn型アモルファス
シリコン層上に堆積したのち、SiH4 ガス,H2
ガスおよびB2H6/H2 ガスを用いて、厚さが約0
.005μmのp型アモルファスシリコン層をi型アモ
ルファスシリコン層上に堆積した。なお、i型アモルフ
ァスシリコン層およびp型アモルファスシリコン層の堆
積の前に行う堆積室101 の内壁表面上への薄膜の堆
積は、SiH4 ガスを用いて行った。
ガスおよびGeH4 ガスを用いて、厚さが約0.3
μmのi型アモルファスシリコン層をn型アモルファス
シリコン層上に堆積したのち、SiH4 ガス,H2
ガスおよびB2H6/H2 ガスを用いて、厚さが約0
.005μmのp型アモルファスシリコン層をi型アモ
ルファスシリコン層上に堆積した。なお、i型アモルフ
ァスシリコン層およびp型アモルファスシリコン層の堆
積の前に行う堆積室101 の内壁表面上への薄膜の堆
積は、SiH4 ガスを用いて行った。
【0068】また、p型アモルファスシリコン層上に、
透明電極としてITO(In2/O3+SnO2 )を
約0.085μm蒸着して、さらに、集電電極としてA
lを約2μm蒸着して、太陽電池とした(素子No.実
−2)。
透明電極としてITO(In2/O3+SnO2 )を
約0.085μm蒸着して、さらに、集電電極としてA
lを約2μm蒸着して、太陽電池とした(素子No.実
−2)。
【0069】[比較実験例2]各アモルファスシリコン
層を堆積する前に、堆積室101 の内壁表面上に薄膜
を堆積しない以外は、上述した実験例2と同じ条件で太
陽電池を製造した(素子No.比−2)。
層を堆積する前に、堆積室101 の内壁表面上に薄膜
を堆積しない以外は、上述した実験例2と同じ条件で太
陽電池を製造した(素子No.比−2)。
【0070】実験例2で製造した太陽電池(素子No.
実−2)と比較実験例2で製造した太陽電池(素子No
.比−2)とを、AM1.5(100mW/cm3 )
の光照射下において特性評価を行ったところ、比較実験
例2で製造した太陽電池(素子No.比−2)に対して
、実験例2で製造した太陽電池(素子No.実−2)は
、開放電圧が1.05倍、短絡電流が1.05倍、光電
変換効率が1.20倍、AM1.5の光源から400n
mの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効
率が1.25倍、AM1.5倍の光源から800nmの
干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効率が
1.02倍となり、優れた特性を有することが判明した
。
実−2)と比較実験例2で製造した太陽電池(素子No
.比−2)とを、AM1.5(100mW/cm3 )
の光照射下において特性評価を行ったところ、比較実験
例2で製造した太陽電池(素子No.比−2)に対して
、実験例2で製造した太陽電池(素子No.実−2)は
、開放電圧が1.05倍、短絡電流が1.05倍、光電
変換効率が1.20倍、AM1.5の光源から400n
mの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効
率が1.25倍、AM1.5倍の光源から800nmの
干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効率が
1.02倍となり、優れた特性を有することが判明した
。
【0071】また、実験例2および比較実験例2とそれ
ぞれ同じ条件で各アモルファスシリコン層を堆積するこ
とにより組成分析用サンプルを製造して、SIMS(二
次イオン質量分析装置カメカ製IMS−3F)で組成分
析用サンプルに含有されている炭素原子(C)と窒素原
子(N)と酸素原子(O)との量を分析した。その結果
、比較実験例2と同じ条件で製造した組成分析用サンプ
ルは、実験例2と同じ条件で製造した組成分析用サンプ
ルに比べて、約1桁以上多くの炭素原子(C)と窒素原
子(N)と酸素原子(O)を含有していた。
ぞれ同じ条件で各アモルファスシリコン層を堆積するこ
とにより組成分析用サンプルを製造して、SIMS(二
次イオン質量分析装置カメカ製IMS−3F)で組成分
析用サンプルに含有されている炭素原子(C)と窒素原
子(N)と酸素原子(O)との量を分析した。その結果
、比較実験例2と同じ条件で製造した組成分析用サンプ
ルは、実験例2と同じ条件で製造した組成分析用サンプ
ルに比べて、約1桁以上多くの炭素原子(C)と窒素原
子(N)と酸素原子(O)を含有していた。
【0072】[実験例3]図3および図4に示したロー
ル・ツー・ロール装置を用いて、以下のようにして太陽
電池を製造した。
ル・ツー・ロール装置を用いて、以下のようにして太陽
電池を製造した。
【0073】Heガスをガス供給ユニットから第1の真
空容器710 内に供給して、第1の真空容器710
を十分にパージしたのち、送出し用スロットルバルブ7
16 を開いて、Heガスをリークさせた。第1の圧力
計714 で第1の真空容器710 内の圧力が大気圧
になったことを確認したのち、下部電極が予め形成され
たシート状導電性基板610 を送出し用ボビン711
にセットした。シート状導電性基板610 を送出す
前に、送出し用スロットルバルブ716 と巻取り用ス
ロットルバルブ756 と第1,第2および第3のスロ
ットルバルブ726,736,746 とを少しずつ開
いて、真空ポンプにより第1および第2の真空容器71
0,750と第1,第2および第3の堆積室720,7
30,740 内を圧力が1×10−4Torr前後に
なるまで減圧したのち、H2ガスをガス供給ユニットか
ら各堆積室720,730,740 内に供給した。同
時に、各堆積室720,730,740 と各ガスゲー
ト7601〜7604とを堆積室用加熱ヒータ770
で温度が380℃になるまで加熱した。この状態で1時
間経過したのち、H2 ガスの供給を停止したのち、各
堆積室720,730,740 を圧力が1×10−4
Torr前後になるまで減圧した。その後、ガス供給ユ
ニットから、SiH4 ガス,H2 ガスおよびPH3
/H2 ガスを第1の堆積室720 内に供給し、Si
H4 ガス,H2ガスおよびGeH4 ガスを第2の堆
積室730 内に供給し、SiH4 ガス,H2 ガス
およびB2H6/H2 ガスを第3の堆積室740 内
に供給した。同時に、各ガスゲート7601〜7604
に、H2 ガスをガス供給ユニットから供給した。各堆
積室720,730,740 内の圧力が1×10−3
Torrで安定したのち、各マイクロ波アプリケータ7
21,731,741 を介してマイクロ波電源(不図
示)からマイクロ波パワーを各堆積室720,730,
740 内に導入してマイクロ波プラズマ放電を起こさ
せることにより、各堆積室720,730,740 の
内壁表面上に厚さ0.1μmの薄膜を堆積した。
空容器710 内に供給して、第1の真空容器710
を十分にパージしたのち、送出し用スロットルバルブ7
16 を開いて、Heガスをリークさせた。第1の圧力
計714 で第1の真空容器710 内の圧力が大気圧
になったことを確認したのち、下部電極が予め形成され
たシート状導電性基板610 を送出し用ボビン711
にセットした。シート状導電性基板610 を送出す
前に、送出し用スロットルバルブ716 と巻取り用ス
ロットルバルブ756 と第1,第2および第3のスロ
ットルバルブ726,736,746 とを少しずつ開
いて、真空ポンプにより第1および第2の真空容器71
0,750と第1,第2および第3の堆積室720,7
30,740 内を圧力が1×10−4Torr前後に
なるまで減圧したのち、H2ガスをガス供給ユニットか
ら各堆積室720,730,740 内に供給した。同
時に、各堆積室720,730,740 と各ガスゲー
ト7601〜7604とを堆積室用加熱ヒータ770
で温度が380℃になるまで加熱した。この状態で1時
間経過したのち、H2 ガスの供給を停止したのち、各
堆積室720,730,740 を圧力が1×10−4
Torr前後になるまで減圧した。その後、ガス供給ユ
ニットから、SiH4 ガス,H2 ガスおよびPH3
/H2 ガスを第1の堆積室720 内に供給し、Si
H4 ガス,H2ガスおよびGeH4 ガスを第2の堆
積室730 内に供給し、SiH4 ガス,H2 ガス
およびB2H6/H2 ガスを第3の堆積室740 内
に供給した。同時に、各ガスゲート7601〜7604
に、H2 ガスをガス供給ユニットから供給した。各堆
積室720,730,740 内の圧力が1×10−3
Torrで安定したのち、各マイクロ波アプリケータ7
21,731,741 を介してマイクロ波電源(不図
示)からマイクロ波パワーを各堆積室720,730,
740 内に導入してマイクロ波プラズマ放電を起こさ
せることにより、各堆積室720,730,740 の
内壁表面上に厚さ0.1μmの薄膜を堆積した。
【0074】各堆積室720,730,740 の内壁
表面上に薄膜が堆積したならば、送出しホビン711
から巻取り用ホビン751 へシート状導電性基板61
0 を搬送して、第1の堆積室720 でn型アモルフ
ァスシリコン層をシート状導電性基板610 上に堆積
し、第2の堆積室730 でi型アモルファスシリコン
層をn型アモルファスシリコン層上に堆積し、第3の堆
積室740 でp型アモルファスシリコン層をi型アモ
ルファスシリコン層上に堆積した。
表面上に薄膜が堆積したならば、送出しホビン711
から巻取り用ホビン751 へシート状導電性基板61
0 を搬送して、第1の堆積室720 でn型アモルフ
ァスシリコン層をシート状導電性基板610 上に堆積
し、第2の堆積室730 でi型アモルファスシリコン
層をn型アモルファスシリコン層上に堆積し、第3の堆
積室740 でp型アモルファスシリコン層をi型アモ
ルファスシリコン層上に堆積した。
【0075】p型アモルファスシリコン層上に、透明電
極としてITO(In2/O3+SnO2 )を約0.
085μm蒸着して、さらに、集電電極としてAlを約
2μm蒸着して、太陽電池とした(素子No.実−3)
。
極としてITO(In2/O3+SnO2 )を約0.
085μm蒸着して、さらに、集電電極としてAlを約
2μm蒸着して、太陽電池とした(素子No.実−3)
。
【0076】[比較実験例3]各アモルファスシリコン
層を堆積する前に、各堆積室720,730,740
の内壁表面上に薄膜を堆積しない以外は、上述した実験
例3と同じ条件で太陽電池を製造した(素子No.比−
3)。
層を堆積する前に、各堆積室720,730,740
の内壁表面上に薄膜を堆積しない以外は、上述した実験
例3と同じ条件で太陽電池を製造した(素子No.比−
3)。
【0077】実験例3で製造した太陽電池(素子No.
実−3)と比較実験例3で製造した太陽電池(素子No
.比−3)とを、AM1.5(100mW/cm3 )
の光照射下において特性評価を行ったところ、比較実験
例3で製造した太陽電池(素子No.比−3)に対して
、実験例3で製造した太陽電池(素子No.実−3)は
、開放電圧が1.06倍、短絡電流が1.06倍、光電
変換効率が1.22倍、AM1.5の光源から400n
mの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効
率が1.28倍、AM1.5倍の光源から800nmの
干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効率が
1.03倍となり、優れた特性を有することが判明した
。
実−3)と比較実験例3で製造した太陽電池(素子No
.比−3)とを、AM1.5(100mW/cm3 )
の光照射下において特性評価を行ったところ、比較実験
例3で製造した太陽電池(素子No.比−3)に対して
、実験例3で製造した太陽電池(素子No.実−3)は
、開放電圧が1.06倍、短絡電流が1.06倍、光電
変換効率が1.22倍、AM1.5の光源から400n
mの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効
率が1.28倍、AM1.5倍の光源から800nmの
干渉フィルターを透過した光照射下での光電変換効率が
1.03倍となり、優れた特性を有することが判明した
。
【0078】[実験例4]図5に示したマイクロ波プラ
ズマCVD装置を用いて、加熱ヒーター105 により
ステンレス基板104 の温度を380℃にする際に、
冷却用水冷管121 に水を流して堆積室101 の温
度を室温以下にするとともに、堆積室101 の内壁表
面上への薄膜の堆積および各アモルファスシリコン層の
堆積中も冷却用水冷管121 に水を流して堆積室10
1 の温度を室温以下にして、実験例1と同様にして太
陽電池を製造した(素子No.実−4)。
ズマCVD装置を用いて、加熱ヒーター105 により
ステンレス基板104 の温度を380℃にする際に、
冷却用水冷管121 に水を流して堆積室101 の温
度を室温以下にするとともに、堆積室101 の内壁表
面上への薄膜の堆積および各アモルファスシリコン層の
堆積中も冷却用水冷管121 に水を流して堆積室10
1 の温度を室温以下にして、実験例1と同様にして太
陽電池を製造した(素子No.実−4)。
【0079】[比較実験例4]実験例1で製造した太陽
電池(素子No.実−1)と実験例4で製造した太陽電
池(素子No.実−4)とを、AM1.5(100mW
/cm3 )の光照射下において特性評価を行ったとこ
ろ、実験例1で製造した太陽電池(素子No.実−1)
に対して、実験例4で製造した太陽電池(素子No.実
−4)は、開放電圧が1.08倍、短絡電流が1.07
倍、光電変換効率が1.25倍、AM1.5の光源から
400nmの干渉フィルターを透過した光照射下での光
電変換効率が1.32倍、AM1.5倍の光源から80
0nmの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変
換効率が1.10倍となり、優れた特性を有することが
判明した。
電池(素子No.実−1)と実験例4で製造した太陽電
池(素子No.実−4)とを、AM1.5(100mW
/cm3 )の光照射下において特性評価を行ったとこ
ろ、実験例1で製造した太陽電池(素子No.実−1)
に対して、実験例4で製造した太陽電池(素子No.実
−4)は、開放電圧が1.08倍、短絡電流が1.07
倍、光電変換効率が1.25倍、AM1.5の光源から
400nmの干渉フィルターを透過した光照射下での光
電変換効率が1.32倍、AM1.5倍の光源から80
0nmの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変
換効率が1.10倍となり、優れた特性を有することが
判明した。
【0080】[実験例5]図5に示したマイクロ波プラ
ズマCVD装置を用いて、加熱ヒーター105 により
ステンレス基板104 の温度を380℃にする際に、
堆積室用加熱ヒーター120により堆積室101 の温
度を250℃にし、この状態で1時間経過したのち、堆
積室用加熱ヒーター120 を切り堆積室101 の温
度が150℃以下になるまで自然冷却させるとともに、
堆積室101 の温度が150℃以下になったのち、冷
却用水冷管121 に水を流して堆積室101 の温度
を室温以下にして、実験例1と同様にして太陽電池を製
造した(素子No.実−5)。
ズマCVD装置を用いて、加熱ヒーター105 により
ステンレス基板104 の温度を380℃にする際に、
堆積室用加熱ヒーター120により堆積室101 の温
度を250℃にし、この状態で1時間経過したのち、堆
積室用加熱ヒーター120 を切り堆積室101 の温
度が150℃以下になるまで自然冷却させるとともに、
堆積室101 の温度が150℃以下になったのち、冷
却用水冷管121 に水を流して堆積室101 の温度
を室温以下にして、実験例1と同様にして太陽電池を製
造した(素子No.実−5)。
【0081】[比較実験例5]実験例4で製造した太陽
電池(素子No.実−4)と実験例5で製造した太陽電
池(素子No.実−5)とを、AM1.5(100mW
/cm3 )の光照射下において特性評価を行ったとこ
ろ、実験例4で製造した太陽電池(素子No.実−4)
に対して、実験例5で製造した太陽電池(素子No.実
−5)は、開放電圧が1.05倍、短絡電流が1.05
倍、光電変換効率が1.18倍、AM1.5の光源から
400nmの干渉フィルターを透過した光照射下での光
電変換効率が1.21倍、AM1.5倍の光源から80
0nmの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変
換効率が1.03倍となり、優れた特性を有することが
判明した。
電池(素子No.実−4)と実験例5で製造した太陽電
池(素子No.実−5)とを、AM1.5(100mW
/cm3 )の光照射下において特性評価を行ったとこ
ろ、実験例4で製造した太陽電池(素子No.実−4)
に対して、実験例5で製造した太陽電池(素子No.実
−5)は、開放電圧が1.05倍、短絡電流が1.05
倍、光電変換効率が1.18倍、AM1.5の光源から
400nmの干渉フィルターを透過した光照射下での光
電変換効率が1.21倍、AM1.5倍の光源から80
0nmの干渉フィルターを透過した光照射下での光電変
換効率が1.03倍となり、優れた特性を有することが
判明した。
【0082】[実験例6]実験例4および比較実験例1
とそれぞれ同じ条件で、ステンレス基板上にi型アモル
ファスシリコン層を0.05μm堆積することにより組
成分析用サンプルを製造したのち、SIMS(二次イオ
ン質量分析装置カメカ製IMS−3F)で組成分析用サ
ンプルに含有されている炭素原子(C)と窒素原子(N
)と酸素原子(O)との量を分析した。その結果、比較
実験例1と同じ条件で製造した組成分析用サンプルは、
実験例4と同じ条件で製造した組成分析用サンプルに比
べて、約1桁以上多くの炭素原子(C)と窒素原子(N
)と酸素原子(O)とを含有していた。
とそれぞれ同じ条件で、ステンレス基板上にi型アモル
ファスシリコン層を0.05μm堆積することにより組
成分析用サンプルを製造したのち、SIMS(二次イオ
ン質量分析装置カメカ製IMS−3F)で組成分析用サ
ンプルに含有されている炭素原子(C)と窒素原子(N
)と酸素原子(O)との量を分析した。その結果、比較
実験例1と同じ条件で製造した組成分析用サンプルは、
実験例4と同じ条件で製造した組成分析用サンプルに比
べて、約1桁以上多くの炭素原子(C)と窒素原子(N
)と酸素原子(O)とを含有していた。
【0083】[実験例7]実験例4および比較実験例1
とそれぞれ同じ条件で、ステンレス基板上にn型アモル
ファスシリコン層を0.05μm堆積することにより組
成分析用サンプルを製造したのち、SIMS(二次イオ
ン質量分析装置カメカ製IMS−3F)で組成分析用サ
ンプルに含有されている炭素原子(C)と窒素原子(N
)と酸素原子(O)との量を分析した。その結果、比較
実験例1と同じ条件で製造した組成分析用サンプルは、
実験例4と同じ条件で製造した組成分析用サンプルに比
べて、約1桁以上多くの炭素原子(C)と窒素原子(N
)と酸素原子(O)とを含有していた。p型アモルファ
スシリコン層についても同様の結果が得られた。
とそれぞれ同じ条件で、ステンレス基板上にn型アモル
ファスシリコン層を0.05μm堆積することにより組
成分析用サンプルを製造したのち、SIMS(二次イオ
ン質量分析装置カメカ製IMS−3F)で組成分析用サ
ンプルに含有されている炭素原子(C)と窒素原子(N
)と酸素原子(O)との量を分析した。その結果、比較
実験例1と同じ条件で製造した組成分析用サンプルは、
実験例4と同じ条件で製造した組成分析用サンプルに比
べて、約1桁以上多くの炭素原子(C)と窒素原子(N
)と酸素原子(O)とを含有していた。p型アモルファ
スシリコン層についても同様の結果が得られた。
【0084】実験例4と同じ条件で、ステンレス基板上
にn型アモルファスシリコン層を0.01μm堆積する
ことにより結晶性分析用サンプルを製造したのち、RH
EED(日本電子製JEM−100SX)でn型アモル
ファスシリコン層の結晶性を評価したところ、デバイ・
シュラー環が観測され、アモルファス(マイクロクリス
タル)であることが確認された。
にn型アモルファスシリコン層を0.01μm堆積する
ことにより結晶性分析用サンプルを製造したのち、RH
EED(日本電子製JEM−100SX)でn型アモル
ファスシリコン層の結晶性を評価したところ、デバイ・
シュラー環が観測され、アモルファス(マイクロクリス
タル)であることが確認された。
【0085】次に、太陽電池における各非単結晶半導体
層について詳しく説明する。
層について詳しく説明する。
【0086】(1)n型非単結晶半導体層 ……
n型非単結晶半導体層の材料としては、シリコン含有の
非単結晶半導体が適し、特に水素化または/およびハロ
ゲン化アモルファスシリコン(微結晶シリコンを含む)
半導体が適するものである。またさらに限定すれば、ア
モルファスシリコン中の微結晶シリコンが最適である。 微結晶シリコンの粒径は、好ましくは3nm〜20nm
であり、最適には3nm〜10nmである。また、水素
およびハロゲン原子の含有量は、微結晶シリコンの場合
には、好ましくは1原子%〜10原子%であり、最適に
は1原子%〜7原子%であり、また、アモルファスシリ
コンの場合には、好ましくは1原子%〜40原子%であ
り、最適には5原子%〜20原子%である。窓層がp型
非単結晶半導体層の場合には、n型非単結晶半導体層に
含有される添加物としては周期律表第IIIA族元素が
適している。その中でも特にホウ素(B),アルミニウ
ム(Al),ガリウム(Ga)が最適である。一方、窓
層がn型非単結晶半導体層の場合には、n型非単結晶半
導体層に含有される添加物としては周期律表第VA族元
素が適している。その中でも特に窒素(N),リン(P
),ひ素(As),アンチモン(Sb)が最適である。 さらに、n型非単結晶半導体層に含有される添加物の含
有量は、好ましくは0.1原子%〜20原子%であり、
最適には0.5原子%〜10原子%である。n型非単結
晶半導体層の電気特性は、前記各条件内で活性化エネル
ギーが0.2eV以下のものが好ましく、0.1eV以
下のものが最適である。また、比抵抗は、10Ωcm以
下が好ましく、1Ωcmが最適である。層厚は、好まし
くは1nm〜50nm、最適には3nm〜10nmであ
る。 n型非単結晶半導体層側から光照射を行う場合(n型非
単結晶半導体層が窓層の場合)では、n型非単結晶半導
体層での光吸収をより少なくするためには、非単結晶炭
化シリコンを用いるのが最適である。非単結晶炭化シリ
コン中の炭素含有量は、好ましくは5原子%〜50原子
%、最適には10原子%〜30原子%である。他の条件
は、前記非単結晶シリコンを用いたn型非単結晶半導体
層と同等にすることが望ましい。
n型非単結晶半導体層の材料としては、シリコン含有の
非単結晶半導体が適し、特に水素化または/およびハロ
ゲン化アモルファスシリコン(微結晶シリコンを含む)
半導体が適するものである。またさらに限定すれば、ア
モルファスシリコン中の微結晶シリコンが最適である。 微結晶シリコンの粒径は、好ましくは3nm〜20nm
であり、最適には3nm〜10nmである。また、水素
およびハロゲン原子の含有量は、微結晶シリコンの場合
には、好ましくは1原子%〜10原子%であり、最適に
は1原子%〜7原子%であり、また、アモルファスシリ
コンの場合には、好ましくは1原子%〜40原子%であ
り、最適には5原子%〜20原子%である。窓層がp型
非単結晶半導体層の場合には、n型非単結晶半導体層に
含有される添加物としては周期律表第IIIA族元素が
適している。その中でも特にホウ素(B),アルミニウ
ム(Al),ガリウム(Ga)が最適である。一方、窓
層がn型非単結晶半導体層の場合には、n型非単結晶半
導体層に含有される添加物としては周期律表第VA族元
素が適している。その中でも特に窒素(N),リン(P
),ひ素(As),アンチモン(Sb)が最適である。 さらに、n型非単結晶半導体層に含有される添加物の含
有量は、好ましくは0.1原子%〜20原子%であり、
最適には0.5原子%〜10原子%である。n型非単結
晶半導体層の電気特性は、前記各条件内で活性化エネル
ギーが0.2eV以下のものが好ましく、0.1eV以
下のものが最適である。また、比抵抗は、10Ωcm以
下が好ましく、1Ωcmが最適である。層厚は、好まし
くは1nm〜50nm、最適には3nm〜10nmであ
る。 n型非単結晶半導体層側から光照射を行う場合(n型非
単結晶半導体層が窓層の場合)では、n型非単結晶半導
体層での光吸収をより少なくするためには、非単結晶炭
化シリコンを用いるのが最適である。非単結晶炭化シリ
コン中の炭素含有量は、好ましくは5原子%〜50原子
%、最適には10原子%〜30原子%である。他の条件
は、前記非単結晶シリコンを用いたn型非単結晶半導体
層と同等にすることが望ましい。
【0087】(2)i型非単結晶半導体層 ……
i型非単結晶半導体層に適したシリコン原子を含有する
非単結晶材料としてはアモルファスシリコン(微結晶シ
リコン)が挙げられる。アモルファスシリコンの中でも
特に水素化アモルファスシリコン,水素化または/およ
びハロゲン化アモルファスシリコンが適している。また
、アモルファスシリコン中に含有される水素またはハロ
ゲンの含有量は、局在準位を減少させる電気的特性を高
品質に保つために非常に重要である。水素原子とシリコ
ン原子の結合状態は、シリコン原子に水素原子が1個結
合した状態が好ましい。ハロゲン原子とシリコン原子の
結合状態についても同様である。また、水素原子とハロ
ゲン原子の含有量は、好ましくは、1原子%〜40原子
%であり、最適には5原子%〜20原子%である。さら
に、i型非単結晶半導体層の好ましい層厚は0.1〜1
μmであり、最適な層厚は0.2〜0.6μmである。 この層厚は、i型非単結晶半導体層の吸収係数や光源の
スペクトルを考慮して、上記範囲内で設計することが望
ましい。開放電圧を増加させるためには、非単結晶材料
としては、アモルファス炭化シリコン(微結晶炭化シリ
コンを含む)が挙げられ、特に水素化およびハロゲン化
したアモルファス炭化シリコンが適している。炭素原子
の含有量は、好ましくは3原子%〜30原子%であり、
最適には5原子%〜15原子%である。また、水素原子
とハロゲン原子の含有量は、好ましくは1原子%〜40
原子%であり、最適には5原子%〜20原子%である。 さらに、長波長感度を向上させ短絡電流を増加させるた
めには、非単結晶材料としては、アモルファスシリコン
ゲルマニウム(微結晶シリコンゲルマニウムもアモルフ
ァスシリコンゲルマニウムの範疇に入れる)が挙げられ
、特に水素化およびハロゲン化したアモルファスシリコ
ンゲルマニウムが適している。ゲルマニウム原子の含有
量は、好ましくは5原子%〜70原子%であり、最適に
は10原子%〜60原子%である。また、水素原子とハ
ロゲン原子の含有量は、好ましくは1原子%〜40原子
%であり、最適には5原子%〜20原子%である。好ま
しい層厚は0.1μm〜1μmであり、最適な層厚は0
.2μm〜0.6μmである。この層厚は、吸光係数や
光源のスペクトルを考慮して、上記範囲内で設計するこ
とが望ましいものである。
i型非単結晶半導体層に適したシリコン原子を含有する
非単結晶材料としてはアモルファスシリコン(微結晶シ
リコン)が挙げられる。アモルファスシリコンの中でも
特に水素化アモルファスシリコン,水素化または/およ
びハロゲン化アモルファスシリコンが適している。また
、アモルファスシリコン中に含有される水素またはハロ
ゲンの含有量は、局在準位を減少させる電気的特性を高
品質に保つために非常に重要である。水素原子とシリコ
ン原子の結合状態は、シリコン原子に水素原子が1個結
合した状態が好ましい。ハロゲン原子とシリコン原子の
結合状態についても同様である。また、水素原子とハロ
ゲン原子の含有量は、好ましくは、1原子%〜40原子
%であり、最適には5原子%〜20原子%である。さら
に、i型非単結晶半導体層の好ましい層厚は0.1〜1
μmであり、最適な層厚は0.2〜0.6μmである。 この層厚は、i型非単結晶半導体層の吸収係数や光源の
スペクトルを考慮して、上記範囲内で設計することが望
ましい。開放電圧を増加させるためには、非単結晶材料
としては、アモルファス炭化シリコン(微結晶炭化シリ
コンを含む)が挙げられ、特に水素化およびハロゲン化
したアモルファス炭化シリコンが適している。炭素原子
の含有量は、好ましくは3原子%〜30原子%であり、
最適には5原子%〜15原子%である。また、水素原子
とハロゲン原子の含有量は、好ましくは1原子%〜40
原子%であり、最適には5原子%〜20原子%である。 さらに、長波長感度を向上させ短絡電流を増加させるた
めには、非単結晶材料としては、アモルファスシリコン
ゲルマニウム(微結晶シリコンゲルマニウムもアモルフ
ァスシリコンゲルマニウムの範疇に入れる)が挙げられ
、特に水素化およびハロゲン化したアモルファスシリコ
ンゲルマニウムが適している。ゲルマニウム原子の含有
量は、好ましくは5原子%〜70原子%であり、最適に
は10原子%〜60原子%である。また、水素原子とハ
ロゲン原子の含有量は、好ましくは1原子%〜40原子
%であり、最適には5原子%〜20原子%である。好ま
しい層厚は0.1μm〜1μmであり、最適な層厚は0
.2μm〜0.6μmである。この層厚は、吸光係数や
光源のスペクトルを考慮して、上記範囲内で設計するこ
とが望ましいものである。
【0088】(3)p型非単結晶半導体層 ……
p型非単結晶半導体層の材料としては、シリコン含有の
非単結晶半導体が適し、特に水素化または/およびハロ
ゲン化非単結晶シリコン半導体が適するものである。水
素およびハロゲン原子の含有量は、1原子%〜40原子
%が好ましい。窓層がp型非単結晶半導体層の場合には
、p型非単結晶半導体層に含有される添加物としては、
周期律表第VA族元素が適しており、その中でも特に窒
素(N),リン(P),ひ素(As),アンチモン(S
b)が最適である。また、窓層がn型非単結晶半導体層
の場合には、p型非単結晶半導体層に含有される添加物
としては、周期律表第IIIA族元素が適しており、そ
の中で特にホウ素(B),アルミニウム(Al),ガリ
ウム(Ga)が最適である。p型非単結晶半導体層に含
有される添加物の含有量は、好ましくは、0.1原子%
〜20原子%であり、最適には0.5原子%〜10原子
%である。p型非単結晶半導体層の電気特性は、前記各
条件内で活性化エネルギーが0.2eV以下のものが好
ましく、0.1eV以下のものが最適である。また、比
抵抗は、10Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以下が最
適である。層厚は、好ましくは1nm〜50nm、最適
には3nm〜10nmである。さらに、p型非単結晶半
導体層側から光照射を行う場合(p型非単結晶半導体層
が窓層の場合)では、p型非単結晶半導体層での光吸収
をより少なくするためには、非単結晶炭化シリコンを用
いるのが最適である。非単結晶炭化シリコン中の炭素含
有量は、好ましくは5原子%〜50原子%、最適には1
0原子%〜30原子%である。他の条件は、前記非単結
晶シリコンを用いたp型非単結晶半導体層と同等にする
ことが望ましい。
p型非単結晶半導体層の材料としては、シリコン含有の
非単結晶半導体が適し、特に水素化または/およびハロ
ゲン化非単結晶シリコン半導体が適するものである。水
素およびハロゲン原子の含有量は、1原子%〜40原子
%が好ましい。窓層がp型非単結晶半導体層の場合には
、p型非単結晶半導体層に含有される添加物としては、
周期律表第VA族元素が適しており、その中でも特に窒
素(N),リン(P),ひ素(As),アンチモン(S
b)が最適である。また、窓層がn型非単結晶半導体層
の場合には、p型非単結晶半導体層に含有される添加物
としては、周期律表第IIIA族元素が適しており、そ
の中で特にホウ素(B),アルミニウム(Al),ガリ
ウム(Ga)が最適である。p型非単結晶半導体層に含
有される添加物の含有量は、好ましくは、0.1原子%
〜20原子%であり、最適には0.5原子%〜10原子
%である。p型非単結晶半導体層の電気特性は、前記各
条件内で活性化エネルギーが0.2eV以下のものが好
ましく、0.1eV以下のものが最適である。また、比
抵抗は、10Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以下が最
適である。層厚は、好ましくは1nm〜50nm、最適
には3nm〜10nmである。さらに、p型非単結晶半
導体層側から光照射を行う場合(p型非単結晶半導体層
が窓層の場合)では、p型非単結晶半導体層での光吸収
をより少なくするためには、非単結晶炭化シリコンを用
いるのが最適である。非単結晶炭化シリコン中の炭素含
有量は、好ましくは5原子%〜50原子%、最適には1
0原子%〜30原子%である。他の条件は、前記非単結
晶シリコンを用いたp型非単結晶半導体層と同等にする
ことが望ましい。
【0089】(4)導電性基板 …… 導電性基板
は、導電性材料であってもよく、または、絶縁性材料ま
たは導電性材料で支持体を形成して、その上に導電性処
理をしたものであってもよい。導電性支持体としては、
たとえば、NiCr,ステンレス(SUS),Al,C
r,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pbな
どの金属またはこれらの合金が挙げられる。電気絶縁性
支持体としては、ポリエステル,ポリエチレン,ポリプ
ロピレン,ポリ塩化ビニル,ポリ塩化ビニリデン,ポリ
スチレン,ポリアミドなどの合成樹脂のフィルム、また
は、シート,ガラス,セラミックス,紙などが挙げられ
る。 これらの電気絶縁性支持体は、好適には少なくともその
一方の表面を導電性処理し、導電性処理された表面側に
光起電力層を設けるのが望ましい。導電性処理は、Ag
,Al,Ar,Cr,Ir,Ni,Pd,Pt,Ta,
Ti,Tl,V,Znなどの金属またはこれらの合金の
薄膜を真空蒸着,電子ビーム蒸着,スパッタリングなど
でその表面に設け、または、金属でその表面をラミネー
ト処理して、その表面に導電性を付与する。支持体の形
状は平滑表面または凹凸表面の板状,ベルト状であるこ
とができ、その厚さは所望通りの光起電力素子を形成し
得るように適宜決定するが、光起電力素子としての可撓
性が要求される場合には、支持体としての機能が充分発
揮される範囲内で可能な限り薄くすることができる。し
かしながら、支持体の製造上及び取り扱い上、機械的強
度などの点から、通常は10μm以上とされる。 一方、酸素原子(O)の多く含まれる薄膜は、その構造
上金属のマイグレーションが起こる可能性が大きい。そ
のためにも、本発明の装置及び手法により目的とする物
質以外の混入を防ぐ意義がある。
は、導電性材料であってもよく、または、絶縁性材料ま
たは導電性材料で支持体を形成して、その上に導電性処
理をしたものであってもよい。導電性支持体としては、
たとえば、NiCr,ステンレス(SUS),Al,C
r,Mo,Au,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pbな
どの金属またはこれらの合金が挙げられる。電気絶縁性
支持体としては、ポリエステル,ポリエチレン,ポリプ
ロピレン,ポリ塩化ビニル,ポリ塩化ビニリデン,ポリ
スチレン,ポリアミドなどの合成樹脂のフィルム、また
は、シート,ガラス,セラミックス,紙などが挙げられ
る。 これらの電気絶縁性支持体は、好適には少なくともその
一方の表面を導電性処理し、導電性処理された表面側に
光起電力層を設けるのが望ましい。導電性処理は、Ag
,Al,Ar,Cr,Ir,Ni,Pd,Pt,Ta,
Ti,Tl,V,Znなどの金属またはこれらの合金の
薄膜を真空蒸着,電子ビーム蒸着,スパッタリングなど
でその表面に設け、または、金属でその表面をラミネー
ト処理して、その表面に導電性を付与する。支持体の形
状は平滑表面または凹凸表面の板状,ベルト状であるこ
とができ、その厚さは所望通りの光起電力素子を形成し
得るように適宜決定するが、光起電力素子としての可撓
性が要求される場合には、支持体としての機能が充分発
揮される範囲内で可能な限り薄くすることができる。し
かしながら、支持体の製造上及び取り扱い上、機械的強
度などの点から、通常は10μm以上とされる。 一方、酸素原子(O)の多く含まれる薄膜は、その構造
上金属のマイグレーションが起こる可能性が大きい。そ
のためにも、本発明の装置及び手法により目的とする物
質以外の混入を防ぐ意義がある。
【0090】(5)透明導電層 …… 透明導電層
としては、透明導電層側から光照射を行う場合は、太陽
や白色蛍光灯などからの光を半導体層内に効率よく吸収
させるために、また透明導電層の反対側から光照射を行
う場合は、半導体層で吸収し切れなかった光を反射増加
膜として効率よく半導体層へ反射するために、光の透過
率が85%以上であるのが望ましい。さらに、電気的に
は光起電力素子の出力に対して抵抗成分とならぬように
シート抵抗値は100Ω以下であることが望ましい。こ
のような特性を備えた材料としてSnO2 ,In2
O3 ,ITO(SnO2+In2O3),ZnO,C
dO,Cd2 SnO4 ,TiO2 ,Ti3 N4
などの金属酸化物や、Au,Al,Cuなどの金属を
極めて薄く半透明状に成膜した金属薄膜などが挙げられ
る。これらの作成方法としては、抵抗加熱蒸着法,電子
ビーム加熱着法,スパッタリング法,スプレー法などを
用いることができ、所望に応じて適宜選択される。
としては、透明導電層側から光照射を行う場合は、太陽
や白色蛍光灯などからの光を半導体層内に効率よく吸収
させるために、また透明導電層の反対側から光照射を行
う場合は、半導体層で吸収し切れなかった光を反射増加
膜として効率よく半導体層へ反射するために、光の透過
率が85%以上であるのが望ましい。さらに、電気的に
は光起電力素子の出力に対して抵抗成分とならぬように
シート抵抗値は100Ω以下であることが望ましい。こ
のような特性を備えた材料としてSnO2 ,In2
O3 ,ITO(SnO2+In2O3),ZnO,C
dO,Cd2 SnO4 ,TiO2 ,Ti3 N4
などの金属酸化物や、Au,Al,Cuなどの金属を
極めて薄く半透明状に成膜した金属薄膜などが挙げられ
る。これらの作成方法としては、抵抗加熱蒸着法,電子
ビーム加熱着法,スパッタリング法,スプレー法などを
用いることができ、所望に応じて適宜選択される。
【0091】次に、各非単結晶半導体層の形成方法につ
いて説明する。
いて説明する。
【0092】各非単結晶半導体層の形成には、DCグロ
ー放電分解法,RFグロー放電分解法およびマイクロ波
グロー放電分解法などが適している。これら各グロー放
電分解法に適した原料ガスとしては、以下に示すものが
挙げられる。
ー放電分解法,RFグロー放電分解法およびマイクロ波
グロー放電分解法などが適している。これら各グロー放
電分解法に適した原料ガスとしては、以下に示すものが
挙げられる。
【0093】Si供給用の原料ガスとしては、ガス状態
のまたはガス化し得る水素化硅素(シラン類、たとえば
、SiH4,Si2H6,Si3H8,Si4H10な
ど)が有効であるが、層作成作業の扱い易さ、Si供給
効率の良さなどの点でSiH4,Si2H6 が好まし
い。
のまたはガス化し得る水素化硅素(シラン類、たとえば
、SiH4,Si2H6,Si3H8,Si4H10な
ど)が有効であるが、層作成作業の扱い易さ、Si供給
効率の良さなどの点でSiH4,Si2H6 が好まし
い。
【0094】ハロゲン原子供給用の原料ガスとしては、
多くのハロゲン化合物が挙げられるが、ガス状態のまた
はガス化し得るハロゲン化合物(たとえば、ハロゲンガ
ス,ハロゲン化物,ハロゲン間化合物,ハロゲンで置換
されたシラン誘導体など)が好ましい。また、シリコン
原子とハロゲン原子とを構成要素とする、ガス状態のま
たはガス化し得る、ハロゲン原子を含む硅素化合物も有
効である。ハロゲン化合物としては、具体的には、フッ
素,塩素,臭素,ヨウ素のハロゲンガスおよびハロゲン
間化合物(たとえば、BrF,ClF,ClF3,Br
F5,BrF3 ,IF3,IF7,ICl,IBrな
ど)をある。ハロゲン原子を含む硅素化合物、いわゆる
、ハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具
体的には、ハロゲン化硅素(たとえば、SiF4,Si
2F6,SiCl4,SiBr4 など)が好ましい。
多くのハロゲン化合物が挙げられるが、ガス状態のまた
はガス化し得るハロゲン化合物(たとえば、ハロゲンガ
ス,ハロゲン化物,ハロゲン間化合物,ハロゲンで置換
されたシラン誘導体など)が好ましい。また、シリコン
原子とハロゲン原子とを構成要素とする、ガス状態のま
たはガス化し得る、ハロゲン原子を含む硅素化合物も有
効である。ハロゲン化合物としては、具体的には、フッ
素,塩素,臭素,ヨウ素のハロゲンガスおよびハロゲン
間化合物(たとえば、BrF,ClF,ClF3,Br
F5,BrF3 ,IF3,IF7,ICl,IBrな
ど)をある。ハロゲン原子を含む硅素化合物、いわゆる
、ハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具
体的には、ハロゲン化硅素(たとえば、SiF4,Si
2F6,SiCl4,SiBr4 など)が好ましい。
【0095】ハロゲン原子導入用の原料ガスとしては、
上記されたハロゲン化合物あるいはハロゲンを含む硅素
化合物が有効であるが、ハロゲン化水素(HF,HCl
,HBr,HIなど),ハロゲン置換水素化硅素(Si
H2F2,SiH2I2,SiH2Cl2,SiHCl
3,SiH2Br2,SiHBr3など)などのガス状
態のまたはガス化し得る、水素原子を構成要素の1つと
するハロゲン化物も有効な原料ガスとして挙げることが
できる。これらの水素原子を含むハロゲン化物は、層形
成の際に形成される層中にハロゲン原子の導入と同時に
電気的あるいは光電的特性の制御に極めて有効な水素原
子も導入されるので、好適なハロゲン原子導入用の原料
ガスとして使用される。
上記されたハロゲン化合物あるいはハロゲンを含む硅素
化合物が有効であるが、ハロゲン化水素(HF,HCl
,HBr,HIなど),ハロゲン置換水素化硅素(Si
H2F2,SiH2I2,SiH2Cl2,SiHCl
3,SiH2Br2,SiHBr3など)などのガス状
態のまたはガス化し得る、水素原子を構成要素の1つと
するハロゲン化物も有効な原料ガスとして挙げることが
できる。これらの水素原子を含むハロゲン化物は、層形
成の際に形成される層中にハロゲン原子の導入と同時に
電気的あるいは光電的特性の制御に極めて有効な水素原
子も導入されるので、好適なハロゲン原子導入用の原料
ガスとして使用される。
【0096】炭素原子導入用の原料となる炭素原子含有
化合物としては、たとえば、炭素数1〜4の飽和炭化水
素,炭素数2〜4のエチレン系炭化水素および炭素数2
〜3のアセチレン系炭化水素などがある。具体的には、
飽和炭化水素としては、メタン(CH4),エタン(C
2H6),プロパン(C3H8),n−ブタン(n−C
4H10),ペンタン(C5H12 )などがあり、エ
チレン系炭化水素としては、エチレン(C2H4),プ
ロピレン(C3H6),ブテン−1(C4H8),ブテ
ン−2(C4H8),イソブチレン(C4H8),ペン
テン(C5H10)などがあり、アセチレン系炭化水素
としては、アセチレン(C2H2),メチルアセチレン
(C3H4),ブチン(C4H6)などが挙げられる。
化合物としては、たとえば、炭素数1〜4の飽和炭化水
素,炭素数2〜4のエチレン系炭化水素および炭素数2
〜3のアセチレン系炭化水素などがある。具体的には、
飽和炭化水素としては、メタン(CH4),エタン(C
2H6),プロパン(C3H8),n−ブタン(n−C
4H10),ペンタン(C5H12 )などがあり、エ
チレン系炭化水素としては、エチレン(C2H4),プ
ロピレン(C3H6),ブテン−1(C4H8),ブテ
ン−2(C4H8),イソブチレン(C4H8),ペン
テン(C5H10)などがあり、アセチレン系炭化水素
としては、アセチレン(C2H2),メチルアセチレン
(C3H4),ブチン(C4H6)などが挙げられる。
【0097】SiとCとHとを構成原子とする原料ガス
としては、ケイ化アルキル(たとえば、Si(CH3)
4 ,Si(C2H5)4 などが挙げられる。
としては、ケイ化アルキル(たとえば、Si(CH3)
4 ,Si(C2H5)4 などが挙げられる。
【0098】第III族原子または第V族原子の含有さ
れる層を形成するのにグロー放電法を用いる場合には、
層形成用の原料ガスとなる出発物質は、前記したSi用
の出発物質の中から適宜選択したものに、第III族原
子または第V族原子導入用の出発物質が加えられたもの
である。そのような第III族原子又は第V族原子導入
用の出発物質としては、第III族原子または第V族原
子を構成原子とするガス状態の物質またはガス化し得る
物質をガス化したものであれば、いずれのものであって
もよい。すなわち、第III族原子導入用の出発物質、
具体的には硼素原子導入用の出発物質としては、水素化
硼素(たとえば、B2H6 ,B4H10,B5H9,
B5H11,B6H10,B6H12,B6H14など
),ハロゲン化硼素(たとえば、BF3,BCl3,B
Br3など)およびAlCl3,GaCl3,InCl
3,TlCl3などが挙げられる。また、第V族原子導
入用の出発物質、具体的には燐原子導入用の出発物質と
しては、水素化燐(PH3,P2H4など),ハロゲン
化燐(PH4I,PF3,PF5,PCl3,PCl5
,PBr3,PBr5,PI3など)およびAsH3,
AsF3,AsCl3,AsBr3,AsF5,SbH
3,SbF3,SbF5,SbCl3,SbCl5,B
iH3,BiCl3,BiBr3などが挙げられる。
れる層を形成するのにグロー放電法を用いる場合には、
層形成用の原料ガスとなる出発物質は、前記したSi用
の出発物質の中から適宜選択したものに、第III族原
子または第V族原子導入用の出発物質が加えられたもの
である。そのような第III族原子又は第V族原子導入
用の出発物質としては、第III族原子または第V族原
子を構成原子とするガス状態の物質またはガス化し得る
物質をガス化したものであれば、いずれのものであって
もよい。すなわち、第III族原子導入用の出発物質、
具体的には硼素原子導入用の出発物質としては、水素化
硼素(たとえば、B2H6 ,B4H10,B5H9,
B5H11,B6H10,B6H12,B6H14など
),ハロゲン化硼素(たとえば、BF3,BCl3,B
Br3など)およびAlCl3,GaCl3,InCl
3,TlCl3などが挙げられる。また、第V族原子導
入用の出発物質、具体的には燐原子導入用の出発物質と
しては、水素化燐(PH3,P2H4など),ハロゲン
化燐(PH4I,PF3,PF5,PCl3,PCl5
,PBr3,PBr5,PI3など)およびAsH3,
AsF3,AsCl3,AsBr3,AsF5,SbH
3,SbF3,SbF5,SbCl3,SbCl5,B
iH3,BiCl3,BiBr3などが挙げられる。
【0099】Ge原子供給用の原料ガスとしては、水素
化ゲルマニウム(たとえば、GeH4,Ge2H6,G
e3H8,Ge4H10,Ge5H12,Ge6H14
,Ge7 H16,Ge8H18,Ge9H20など)
および水素化ハロゲン化ゲルマニウム(たとえば、Ge
HF3,GeH2F2,GeH3F,GeHCl3,G
eH2Cl2,GeH3Cl,GeHBr3,GeH2
Br2,GeH3Br,GeHI2,GeH2I2,G
eH2Iなど)などの水素原子を構成要素の1つとする
ハロゲン化物、およびGeF4,GeCl4,GeBr
4,GeI4,GeF2,GeCl2,GeBr2,G
eI2などのハロゲン化ゲルマニウムなどのゲルマニウ
ム化合物が挙げられる。
化ゲルマニウム(たとえば、GeH4,Ge2H6,G
e3H8,Ge4H10,Ge5H12,Ge6H14
,Ge7 H16,Ge8H18,Ge9H20など)
および水素化ハロゲン化ゲルマニウム(たとえば、Ge
HF3,GeH2F2,GeH3F,GeHCl3,G
eH2Cl2,GeH3Cl,GeHBr3,GeH2
Br2,GeH3Br,GeHI2,GeH2I2,G
eH2Iなど)などの水素原子を構成要素の1つとする
ハロゲン化物、およびGeF4,GeCl4,GeBr
4,GeI4,GeF2,GeCl2,GeBr2,G
eI2などのハロゲン化ゲルマニウムなどのゲルマニウ
ム化合物が挙げられる。
【0100】各非単結晶半導体層を堆積する際に、堆積
室の内壁表面上から各非単結晶半導体層の膜質を低下さ
せるような物質が放電空間内へ放出されるのを防ぐのに
適した材料としては、Si原子とGe原子を含有する非
単結晶材料、たとえば、アモルファスシリコンゲルマニ
ウム(微結晶シリコンゲルマニウムアモルファスシリコ
ンゲルマニウムの範疇に入れる),炭素原子含有化合物
,周期表第III族元素および周期表第V族元素が挙げ
られる。堆積室の内壁表面上に堆積する薄膜の膜厚は、
上記効果を有効なものとするために0.1〜10μmの
範囲が好ましい。この膜厚が0.1μmより小さいと、
混入物質を妨げる効果が表れない。
室の内壁表面上から各非単結晶半導体層の膜質を低下さ
せるような物質が放電空間内へ放出されるのを防ぐのに
適した材料としては、Si原子とGe原子を含有する非
単結晶材料、たとえば、アモルファスシリコンゲルマニ
ウム(微結晶シリコンゲルマニウムアモルファスシリコ
ンゲルマニウムの範疇に入れる),炭素原子含有化合物
,周期表第III族元素および周期表第V族元素が挙げ
られる。堆積室の内壁表面上に堆積する薄膜の膜厚は、
上記効果を有効なものとするために0.1〜10μmの
範囲が好ましい。この膜厚が0.1μmより小さいと、
混入物質を妨げる効果が表れない。
【0101】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、非単結晶
半導体層を堆積する前に、堆積室の内壁表面上に非単結
晶材からなる薄膜をプラズマCVD法で堆積しておくこ
とにより、非単結晶半導体層の堆積中に各種物質を堆積
室の内壁表面上に留まらせることができるため、非単結
晶半導体層の堆積中に不要な物質が非単結晶半導体層に
混入することがないという効果がある。
半導体層を堆積する前に、堆積室の内壁表面上に非単結
晶材からなる薄膜をプラズマCVD法で堆積しておくこ
とにより、非単結晶半導体層の堆積中に各種物質を堆積
室の内壁表面上に留まらせることができるため、非単結
晶半導体層の堆積中に不要な物質が非単結晶半導体層に
混入することがないという効果がある。
【図1】本発明の非単結晶半導体層の堆積方法の第1の
実施例を説明するためのマイクロ波プラズマCVD装置
の概略構成図である。
実施例を説明するためのマイクロ波プラズマCVD装置
の概略構成図である。
【図2】本発明の非単結晶半導体層の堆積方法の第2の
実施例を説明するための高周波(RF)プラズマCVD
装置の概略構成図である。
実施例を説明するための高周波(RF)プラズマCVD
装置の概略構成図である。
【図3】本発明の非単結晶半導体層の堆積方法の第3の
実施例を説明するためのロール・ツー・ロール装置の基
板送出しユニット側の概略構成図である。
実施例を説明するためのロール・ツー・ロール装置の基
板送出しユニット側の概略構成図である。
【図4】本発明の非単結晶半導体層の堆積方法の第3の
実施例を説明するためのロール・ツー・ロール装置の基
板巻取りユニット側の概略構成図である。
実施例を説明するためのロール・ツー・ロール装置の基
板巻取りユニット側の概略構成図である。
【図5】本発明の非単結晶半導体層の堆積方法の実験例
1を説明するためのマイクロ波プラズマCVD装置の概
略構成図である。
1を説明するためのマイクロ波プラズマCVD装置の概
略構成図である。
【図6】本発明の非単結晶半導体層の堆積方法の実験例
2を説明するための高周波(RF)プラズマCVD装置
の概略構成図である。
2を説明するための高周波(RF)プラズマCVD装置
の概略構成図である。
【図7】アモルファスシリコンを用いた太陽電池10の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図8】従来の非単結晶半導体層の堆積方法を説明する
ためのマイクロ波プラズマCVD装置の概略構成図であ
る。
ためのマイクロ波プラズマCVD装置の概略構成図であ
る。
10 太陽電池
11,610 導電性基板12
下部電極 13 n型アモルファスシリコン層14
i型アモルファスシリコン層15
p型アモルファスシリコン層16
上部電極 171,172 集電電極100
堆積ユニット 101 堆積室 103 ガス導入管 105 加熱ヒーター 106 真空計 107 コンダクタンスバルブ108
補助バルブ 109 リークバルブ 112 導波部 111 直流電源 113 誘電体窓 114 シャッタ 120,770 堆積室用加熱ヒータ130
,780 冷却水用水冷管200
ガス供給ユニット 211 カソード電極 212 RFマッチングボックス710
第1の真空容器 711 送出し用ボビン 712 送出し用搬送ローラ713
送出し用温度調整機構714 第1の圧
力計 715 送出し用排気管 716 送出し用スロットルバルブ720
第1の堆積室 721 第1のマイクロ波アプリケーター7
22 第1の搬送用リング7231,723
2 第1の搬送用ローラ7241,7242
第1の温度調整機構725 第
1の排気管 726 第1のスロットルバルブ730
第2の堆積室 731 第2のマイクロ波アプリケーター7
32 第2の搬送用リング7331,733
2 第2の搬送用ローラ7341,7342
第2の温度調整機構735 第
2の排気管 736 第2のスロットルバルブ740
第3の堆積室 741 第3のマイクロ波アプリケーター7
42 第3の搬送用リング7431,743
2 第3の搬送用ローラ7441,7442
第3の温度調整機構745 第
3の排気管 746 第3のスロットルバルブ750
第2の真空容器 751 巻取り用ボビン 752 巻取り用搬送ローラ753
巻取り用温度調整機構754 第2の圧
力計 755 巻取り用排気管
下部電極 13 n型アモルファスシリコン層14
i型アモルファスシリコン層15
p型アモルファスシリコン層16
上部電極 171,172 集電電極100
堆積ユニット 101 堆積室 103 ガス導入管 105 加熱ヒーター 106 真空計 107 コンダクタンスバルブ108
補助バルブ 109 リークバルブ 112 導波部 111 直流電源 113 誘電体窓 114 シャッタ 120,770 堆積室用加熱ヒータ130
,780 冷却水用水冷管200
ガス供給ユニット 211 カソード電極 212 RFマッチングボックス710
第1の真空容器 711 送出し用ボビン 712 送出し用搬送ローラ713
送出し用温度調整機構714 第1の圧
力計 715 送出し用排気管 716 送出し用スロットルバルブ720
第1の堆積室 721 第1のマイクロ波アプリケーター7
22 第1の搬送用リング7231,723
2 第1の搬送用ローラ7241,7242
第1の温度調整機構725 第
1の排気管 726 第1のスロットルバルブ730
第2の堆積室 731 第2のマイクロ波アプリケーター7
32 第2の搬送用リング7331,733
2 第2の搬送用ローラ7341,7342
第2の温度調整機構735 第
2の排気管 736 第2のスロットルバルブ740
第3の堆積室 741 第3のマイクロ波アプリケーター7
42 第3の搬送用リング7431,743
2 第3の搬送用ローラ7441,7442
第3の温度調整機構745 第
3の排気管 746 第3のスロットルバルブ750
第2の真空容器 751 巻取り用ボビン 752 巻取り用搬送ローラ753
巻取り用温度調整機構754 第2の圧
力計 755 巻取り用排気管
Claims (1)
- 【請求項1】 プラズマCVD法で非単結晶半導体層
を堆積する非単結晶半導体層の堆積方法において、前記
非単結晶半導体層を堆積する前に、該非単結晶半導体層
の堆積に用いる原料ガスまたは主原料ガスを堆積室に供
給して、該堆積室の内壁表面上に非単結晶材からなる薄
膜をプラズマCVD法で堆積しておくことを特徴とする
非単結晶半導体層の堆積方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3126457A JPH04329627A (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 非単結晶半導体層の堆積方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3126457A JPH04329627A (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 非単結晶半導体層の堆積方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04329627A true JPH04329627A (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=14935700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3126457A Pending JPH04329627A (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 非単結晶半導体層の堆積方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH04329627A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6706336B2 (en) | 2001-02-02 | 2004-03-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Silicon-based film, formation method therefor and photovoltaic element |
-
1991
- 1991-05-01 JP JP3126457A patent/JPH04329627A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6706336B2 (en) | 2001-02-02 | 2004-03-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Silicon-based film, formation method therefor and photovoltaic element |
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