JPH04333254A - Manufacture of solar cell - Google Patents

Manufacture of solar cell

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JPH04333254A
JPH04333254A JP13163991A JP13163991A JPH04333254A JP H04333254 A JPH04333254 A JP H04333254A JP 13163991 A JP13163991 A JP 13163991A JP 13163991 A JP13163991 A JP 13163991A JP H04333254 A JPH04333254 A JP H04333254A
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JP
Japan
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substrate
semiconductor layer
solar cell
gas
type semiconductor
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JP13163991A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuyuki Niwa
光行 丹羽
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To enable a solar cell to be both enhanced and stabilized in output characteristics by a method wherein the substrate is controlled in heating time while abserving the change of the surface of the substrate in roughness rate with time. CONSTITUTION:A substrate 101 is heated by a substrate heater 102. A sensor 103 is provided with a white light irradiating part and a reflected light part used for measuring the roughness rate which and able to carry out a monoaxial scanning operation to a plane parallel with the substrate 101. The sensor 103 is connected to an optical reflectivity measuring device 105 through the intermediary a light transmission line 104. The substrate 101 is controlled in heating time as it is observed by the optical reflectivity measuring device 105 that the surface of the substrate 101 is changed in roughness rate with time. By this setup, the surface of the solar cell substrate 101 can be optimized in roughness rate, so that a solar cell can be enhanced and stabilized in output characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池の作製方法に関
し、特に、半導体層を透過した入射光を基板表面にて反
射・散乱させて半導体層で吸収される光を有効に利用し
て出力特性を向上させる太陽電池の作製方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell, and in particular, to a method of producing a solar cell by reflecting and scattering incident light transmitted through a semiconductor layer on the surface of a substrate and effectively utilizing the light absorbed by the semiconductor layer to output the light. This invention relates to a method for producing a solar cell with improved characteristics.

【0002】0002

【従来の技術】光反射性基板を用いた太陽電池において
、その光反射面を凹凸のある粗面として形成し、吸収係
数の小さい長波長光の光路長を増大させてその出力特性
を改善する方法は、例えば、USP4,126,150
 号公報第7カラム3行目〜8行目中の記載に示唆され
、特開昭56−152276号公報においても述べられ
ている。さらに、特開昭59−104185号公報にお
いて、粗面化基板の光学的効果が詳述されている。
[Prior Art] In a solar cell using a light-reflecting substrate, the light-reflecting surface is formed as a rough surface with unevenness to increase the optical path length of long-wavelength light with a small absorption coefficient and improve its output characteristics. The method is described, for example, in USP 4,126,150.
This is suggested in the description in column 7, lines 3 to 8 of the publication, and is also described in Japanese Patent Laid-Open No. 56-152276. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-104185, the optical effects of a roughened substrate are detailed.

【0003】さらに、Journal of Appl
ied Physics誌62巻7号3016頁(Th
omas C.Paulick.Oct ’87 )に
おいて、銀の凹凸(Texture) を用いたアモル
ファスシリコン太陽電池の光学反射特性が数学的に取り
扱われている。
[0003] Furthermore, Journal of Appl.
ied Physics magazine, Vol. 62, No. 7, p. 3016 (Th
omas C. Paulick. Oct '87), the optical reflection properties of amorphous silicon solar cells using silver textures are treated mathematically.

【0004】凹凸の形成方法としては、特開昭54−1
53588号公報においてはウェット・エッチングが、
特開昭58−159383号公報においてはサンドブラ
スト法・ファセット形成法・共蒸着法が、特開昭59−
14682 号公報においては直流電解エッチングまた
は化学エッチング法によるアルミニウム粗面化が、特開
昭59−82778 号公報においてはスパッタエッチ
法・サンドブラスト法が、前述の特開昭59−1041
85号公報においてはリングラフィ法・熱分解スプレー
による透明導体沈着法・イオンビーム同時沈着法・エッ
チング法が、それぞれ開示されている。
[0004] As a method for forming unevenness, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-1
In Publication No. 53588, wet etching is
In JP-A-58-159383, the sandblasting method, facet formation method, and codeposition method are described in JP-A-58-159383.
No. 14682 uses direct current electrolytic etching or chemical etching to roughen the aluminum surface, and JP-A No. 59-82778 uses a sputter etching method/sandblasting method, and JP-A No. 59-1041 mentioned above uses a sputter etching method/sandblasting method.
No. 85 discloses a phosphorography method, a transparent conductor deposition method using pyrolysis spray, an ion beam simultaneous deposition method, and an etching method, respectively.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術による太
陽電池形成時の基板表面の凹凸形成方法には、以下に記
すような種々な問題点があった。
Problems to be Solved by the Invention The method of forming irregularities on the surface of a substrate during the formation of a solar cell according to the prior art has various problems as described below.

【0006】例えば、直流電解エッチングまたは化学エ
ッチング等の溶液を用いたエッチングにおいては、基板
のエッチング残滓が基板表面に残ってしまう。この上に
半導体層を積層した場合には、該エッチング残滓が半導
体層に拡散してしまい、太陽電池の特性を低下させると
いう問題点がある。また、このようなエッチング残滓は
基板との密着性が低いので、その上に積層した半導体層
が剥がれやすく、均一な特性の太陽電池が得られ難いと
いう問題点がある。
For example, in etching using a solution such as DC electrolytic etching or chemical etching, etching residue of the substrate remains on the surface of the substrate. If a semiconductor layer is laminated on top of this, there is a problem that the etching residue will diffuse into the semiconductor layer, degrading the characteristics of the solar cell. Furthermore, since such etching residue has low adhesion to the substrate, the semiconductor layer laminated thereon is likely to peel off, making it difficult to obtain a solar cell with uniform characteristics.

【0007】また、サンドブラスト法では、微粒子を基
板に吹き付けて凹凸を形成するために、基板上に吹き付
けた微粒子によって発生した滓が半導体層の異常成長の
核となることがあり、さらに基板と半導体層の密着性を
低下させるという問題点がある。また、凹凸形成時に生
じた基板の歪みが経時的に緩和して行く過程において、
半導体層の剥れや電気的特性の悪化を招いてしまうとい
う問題点がある。
In addition, in the sandblasting method, since fine particles are sprayed onto the substrate to form unevenness, the slag generated by the fine particles sprayed onto the substrate may become the core of abnormal growth of the semiconductor layer. There is a problem that the adhesion of the layer is reduced. In addition, in the process in which the distortion of the substrate that occurs when forming the unevenness is alleviated over time,
There are problems in that it causes peeling of the semiconductor layer and deterioration of electrical characteristics.

【0008】また、共蒸着法によって基板表面に凹凸を
形成する場合には、少なくとも2種類の原料を同時に蒸
着するために、蒸着膜に不均一が生じやすく、製造され
る太陽電池に特性むらが生じる原因となるという問題点
がある。
Furthermore, when forming irregularities on the surface of a substrate by co-evaporation, at least two types of raw materials are deposited at the same time, which tends to cause non-uniformity in the deposited film, resulting in uneven characteristics of the manufactured solar cells. There is a problem in that it causes the occurrence of

【0009】また、上記のいずれの方法によっても、基
板表面に凹凸表面を形成するために特殊な工程を通さな
ければならないため、工程が複雑化し、用いられる方法
によってはさらに洗浄工程も必要になるために製造コス
トが増加するという問題点がある。
[0009] In addition, all of the above methods require a special process to form an uneven surface on the substrate surface, making the process complicated and depending on the method used, an additional cleaning process is also required. Therefore, there is a problem that manufacturing costs increase.

【0010】本発明の太陽電池の作製方法において半導
体層の形成方法の一部として用いられるマイクロ波CV
D法は、他の半導体層の形成方法、例えば高周波CVD
法と較べると、より低圧の条件下で堆積膜を形成させる
ことが可能である。このため、より良好な電気的・化学
的特性を有する半導体堆積膜を得ることが可能であり、
かつ原料ガスの利用効率が高くかつ堆積速度が速いとい
う利点を有するものであり、高性能・低コストの太陽電
池を作製するための半導体層形成法として有力な方法で
ある。
Microwave CV used as part of the method for forming a semiconductor layer in the method for manufacturing a solar cell of the present invention
Method D is a method for forming other semiconductor layers, such as high-frequency CVD.
Compared to the method, it is possible to form a deposited film under lower pressure conditions. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor deposited film with better electrical and chemical properties,
It also has the advantages of high utilization efficiency of raw material gas and fast deposition rate, and is an effective method for forming semiconductor layers for producing high-performance, low-cost solar cells.

【0011】しかし、マイクロ波CVD法を用いて上記
のような高特性の半導体堆積膜を形成させる際には、基
板温度を比較的高温に保つ必要がある。そのため、マイ
クロ波CVD法を用いて太陽電池を作製する場合には、
基板を構成する金属や可視光の反射率を高める目的で基
板表面に形成される反射性金属の結晶粒界が基板温度や
加熱時間によっては次第に成長し、該基板表面の粗面率
が時間とともに変化してしまい、作製される太陽電池の
再現性、均一性等の特性が悪化するという問題点がある
However, when forming a semiconductor deposited film with high characteristics as described above using the microwave CVD method, it is necessary to maintain the substrate temperature at a relatively high temperature. Therefore, when producing solar cells using the microwave CVD method,
Depending on the substrate temperature and heating time, crystal grain boundaries of reflective metals formed on the substrate surface to increase the reflectance of visible light and the metals that make up the substrate gradually grow, and the roughness of the substrate surface increases over time. There is a problem in that the characteristics such as reproducibility and uniformity of the manufactured solar cell are deteriorated.

【0012】また、従来の方法においては基板表面の粗
面化処理を終了した後に基板加熱処理が行われる。この
ため、基板加熱処理に入る前の基板表面の粗面率と実際
に製造される太陽電池の基板表面の粗面率とが前述した
ように基板加熱処理条件によって異なってしまい、基板
表面の粗面率と太陽電池の特性との関係を把握して最適
粗面率を求めることが困難となる。その結果、太陽電池
の製造条件を決定するまでの試行錯誤の回数が増えてし
まい、太陽電池の製造コストが上昇してしまうという問
題点があった。
Furthermore, in the conventional method, a substrate heating treatment is performed after the roughening treatment of the substrate surface is completed. Therefore, as mentioned above, the roughness ratio of the substrate surface before substrate heat treatment and the roughness ratio of the substrate surface of the solar cell actually manufactured differ depending on the substrate heat treatment conditions, and the roughness of the substrate surface It becomes difficult to understand the relationship between the area ratio and the characteristics of the solar cell and find the optimum surface roughness ratio. As a result, the number of trials and errors required to determine the manufacturing conditions for the solar cell increases, resulting in a problem in that the manufacturing cost of the solar cell increases.

【0013】本発明は、上記の従来技術が有する各問題
点に鑑みてなされたものであって、エッチング残滓や微
粒子が基板上に残留することによる太陽電池特性の低下
を防止することにより、出力特性が安定かつ向上された
太陽電池を安価に提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of the above-mentioned prior art, and improves output by preventing deterioration of solar cell characteristics due to etching residue and fine particles remaining on the substrate. The purpose is to provide solar cells with stable and improved characteristics at low cost.

【0014】また、本発明は基板表面の凹凸形成時に生
じた基板の歪みが経時的に緩和して行く過程における半
導体層の剥がれや電気的特性の悪化を招くことのない高
性能の太陽電池を提供することをも目的とする。
Furthermore, the present invention provides a high-performance solar cell that does not cause peeling of the semiconductor layer or deterioration of electrical characteristics during the process in which the distortion of the substrate that occurs when forming irregularities on the substrate surface is alleviated over time. The purpose is also to provide.

【0015】また、本発明は比較的高い基板温度を必要
とするマイクロ波CVD法を用いながらも基板表面を構
成する金属の結晶粒界の成長にともなう粗面率の変化を
その場で監視することにより出力特性の再現性の高い太
陽電池を提供することをも目的とする。
Furthermore, although the present invention uses the microwave CVD method which requires a relatively high substrate temperature, it is possible to monitor on the spot the change in roughness caused by the growth of grain boundaries of metal constituting the substrate surface. The present invention also aims to provide a solar cell with high reproducibility of output characteristics.

【0016】また、本発明は前記基板加熱工程と基板表
面の粗面率最適化工程を同時に行うことにより、実際に
半導体層が形成される段階での基板表面の粗面率が決定
できるため、基板表面の粗面率と太陽電池の特性の関係
を把握して最適粗面率を求めることを容易にし、太陽電
池の製造条件の決定までの試行錯誤の回数を減らし、そ
の結果として太陽電池を安価に提供することをも目的と
する。
Furthermore, in the present invention, by performing the substrate heating step and the substrate surface roughness ratio optimization step simultaneously, the roughness ratio of the substrate surface can be determined at the stage when the semiconductor layer is actually formed. By understanding the relationship between the surface roughness of the substrate surface and the characteristics of the solar cell, it is easy to determine the optimum surface roughness, reducing the number of trials and errors required to determine the manufacturing conditions for solar cells, and as a result, improving the quality of solar cells. The aim is also to provide it at a low price.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めの本発明は、基板上に、第1の導電型を有するドープ
された半導体層と、i型半導体層と、前記第1の導電型
と異なる導電型を有するドープされた半導体層を順次積
層して得られる太陽電池の作製方法において、前記第1
の導電型を有するドープされた半導体層を形成する際の
基板加熱工程において、前記基板表面の粗面率が時間と
ともに変化していく様子を光学的測定手段を用いて観測
しながら基板加熱時間の調整を行なうものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention includes a doped semiconductor layer having a first conductivity type, an i-type semiconductor layer, and a doped semiconductor layer having a first conductivity type on a substrate. In the method for manufacturing a solar cell obtained by sequentially stacking doped semiconductor layers having a conductivity type different from the type, the first
In the substrate heating process when forming a doped semiconductor layer having a conductivity type, the substrate heating time is measured while observing how the roughness rate of the substrate surface changes over time using optical measurement means. It is for making adjustments.

【0018】この場合、前記第1の導電型を有するドー
プされた半導体層と、前記i型半導体層と、前記第1の
導電型と異なる導電型を有するドープされた半導体層と
して、各々シリコンを含む非単結晶半導体を用いてもよ
い。
In this case, silicon is used as the doped semiconductor layer having the first conductivity type, the i-type semiconductor layer, and the doped semiconductor layer having a conductivity type different from the first conductivity type. A non-single crystal semiconductor may also be used.

【0019】さらに、前記第1の導電型を有するドープ
された半導体層と、前記i型半導体層と、前記第1の導
電型と異なる導電型を有するドープされた半導体層のう
ち、少なくとも1層を形成する方法としてマイクロ波C
VD法を用いてもよい。
Further, at least one of the doped semiconductor layer having the first conductivity type, the i-type semiconductor layer, and the doped semiconductor layer having a conductivity type different from the first conductivity type. Microwave C as a method of forming
The VD method may also be used.

【0020】[0020]

【作用】基板表面の粗面率が時間とともに変化していく
様子を光学的測定手段を用いて観測しながら基板加熱時
間の調整が行われるので、実際に製造される太陽電池の
基板表面の粗面率を最適なものとすることができる。
[Operation] The substrate heating time is adjusted while observing how the roughness rate of the substrate surface changes over time using optical measurement means, so the roughness of the substrate surface of the solar cell actually manufactured is adjusted. The area ratio can be optimized.

【0021】本発明で用いる前記基板表面の「粗面率」
とは、半導体層を透過した光の有効利用のために基板表
面に設けた凹凸の程度を表わすものであり、凹凸構造の
平均的間隔と凹凸の底から頂上までの平均的な高低差で
規定されるものとする。また、本発明で用いる前記基板
表面の「最適粗面率」とは、基板表面における凹凸構造
の平均的間隔が好ましくは0.1〜2μm 、より好ま
しくは0.2〜1μm 、凹凸の底から頂上までの平均
的な高低差が好ましくは0.1〜0.8μm 、より好
ましくは0.2〜0.5μm の内から、作製される太
陽電池の種類・用途等によって適宜定められるものであ
る。
[0021] "Roughness" of the substrate surface used in the present invention
refers to the degree of unevenness provided on the substrate surface to effectively utilize light transmitted through the semiconductor layer, and is defined by the average spacing of the uneven structure and the average height difference from the bottom to the top of the uneven structure. shall be carried out. Furthermore, the "optimal surface roughness" of the substrate surface used in the present invention means that the average interval between the uneven structures on the substrate surface is preferably 0.1 to 2 μm, more preferably 0.2 to 1 μm, from the bottom of the unevenness. The average height difference to the top is preferably 0.1 to 0.8 μm, more preferably 0.2 to 0.5 μm, and is determined as appropriate depending on the type and use of the solar cell to be manufactured. .

【0022】なお、基板表面を構成する金属の種類、厚
み、基板温度等から前記凹凸の高低差と平均間隔の関係
がわかっている場合には、平均間隔の測定のみで粗面率
の測定を行うことができる。
[0022] If the relationship between the height difference and the average spacing of the unevenness is known from the type of metal constituting the substrate surface, its thickness, substrate temperature, etc., the roughness ratio can be measured only by measuring the average spacing. It can be carried out.

【0023】また、本発明において採用されている前記
基板表面の「粗面率最適化工程」とは、前記第1の導電
型を有するドープされた半導体層を形成する際の基板加
熱工程と同時に行うものであり、具体的には該基板の温
度と加熱時間によって次第に変化する基板表面の粗面率
を「粗面率測定手段」によって監視しながら、主に前記
基板の加熱時間、補助的に前記基板温度を調整すること
によって基板表面の粗面率を前記の「最適粗面率」に調
整する工程である。
[0023] Furthermore, the "roughness ratio optimization process" of the substrate surface employed in the present invention is performed simultaneously with the substrate heating process when forming the doped semiconductor layer having the first conductivity type. Specifically, the roughness ratio of the substrate surface, which gradually changes depending on the temperature and heating time of the substrate, is monitored by a "roughness ratio measuring means", while the heating time of the substrate is monitored, and the This is a step of adjusting the roughness ratio of the substrate surface to the above-mentioned "optimum roughness ratio" by adjusting the substrate temperature.

【0024】一般に、太陽電池の作製工程においては、
半導体層の相互拡散や熱による膜質の変化を防ぐために
、各半導体層を形成する順に成膜温度を下げていくとい
う手法がとられている。このため、前記第1の導電型を
有するドープされた半導体層を形成する方法がマイクロ
波CVD法でない場合であっても、該第1の導電型を有
するドープされた半導体層を形成する際の基板温度が最
も高いことになる。これは本発明において第1の導電型
を有するドープされた半導体層の形成時の基板加熱工程
と粗面率最適化工程を同時に行う理由である。
Generally, in the solar cell manufacturing process,
In order to prevent mutual diffusion of semiconductor layers and changes in film quality due to heat, a method is used in which the film formation temperature is lowered in the order in which each semiconductor layer is formed. Therefore, even if the method for forming the doped semiconductor layer having the first conductivity type is not the microwave CVD method, the method for forming the doped semiconductor layer having the first conductivity type is This means that the substrate temperature is the highest. This is the reason why, in the present invention, the substrate heating process and the roughness ratio optimization process are performed simultaneously when forming the doped semiconductor layer having the first conductivity type.

【0025】また、本発明において用いられる前記「粗
面率測定手段」として、前記基板表面の粗面率を光学的
な方法で検知する手段を用いる。
Furthermore, as the "roughness ratio measuring means" used in the present invention, a means for detecting the roughness ratio of the substrate surface by an optical method is used.

【0026】以下、本発明の方法について図面を用いて
詳細に説明を行うが、本発明の方法は以下に挙げる例に
よって何等限定されるものではない。
[0026] Hereinafter, the method of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings, but the method of the present invention is not limited in any way by the examples listed below.

【0027】(粗面率測定手段)本発明の太陽電池作製
方法において前記基板表面の粗面率測定手段の具体的な
方法には、次に挙げるような各種の方法が用いられ得る
(Roughness Measuring Means) In the solar cell manufacturing method of the present invention, the following various methods may be used as the means for measuring the roughness of the substrate surface.

【0028】光マイクロメータの原理を用いたレーザ変
位計による方法、被測定表面に対して斜めに照射したス
リット光に対する反射光の形状を観察する光切断法、被
測定表面に光を当てながら走査を行い、反射光の強度変
化から粗面率を評価する反射光強度法、光の反射角度分
布から粗面率を評価する散乱光分布による散乱光分布法
、レーザ光によるスペックルの最大コントラストから粗
面率を評価するレーザ光スペックル法が挙げられる。
A method using a laser displacement meter using the principle of an optical micrometer, a light cutting method that observes the shape of reflected light from a slit light irradiated obliquely to the surface to be measured, and a method of scanning while shining light on the surface to be measured. The reflected light intensity method evaluates the surface roughness from changes in the intensity of reflected light, the scattered light distribution method uses the scattered light distribution to evaluate the surface roughness from the reflection angle distribution of light, and the maximum contrast of speckles caused by laser light is used. One example is the laser light speckle method for evaluating surface roughness.

【0029】図1は、本発明に用いられる表面粗さ測定
手段の一例として反射光強度法を用いた粗面率測定装置
の概念的模式図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a surface roughness measuring device using a reflected light intensity method as an example of surface roughness measuring means used in the present invention.

【0030】基板101は、基板加熱用ヒータ102に
より加熱される。センサ103は粗面率測定用の白色光
照射部分及び反射光受光部分を有するものであり、前記
基板101に対して平行な面内で少なくとも一軸の走査
が可能となっている。上記のセンサ103は光ファイバ
ーを束ねて成る光伝送路104を介して光反射率計測装
置105と連結され、データ解析及び各種機器の制御用
のコンピュータ106はインターフェース107及び1
08を介して前記光反射率計測装置105や各種機器(
不図示)と各々接続されている。 (太陽電池)図2は本発明の太陽電池作製方法を用いて
作製される太陽電池の典型的な構成を示す概念的模式図
である。
The substrate 101 is heated by a heater 102 for heating the substrate. The sensor 103 has a white light emitting part and a reflected light receiving part for measuring the surface roughness ratio, and is capable of scanning in at least one axis in a plane parallel to the substrate 101. The sensor 103 described above is connected to a light reflectance measuring device 105 via an optical transmission line 104 made of a bundle of optical fibers, and a computer 106 for data analysis and control of various devices is connected to an interface 107 and a computer 106 for data analysis and control of various devices.
08, the light reflectance measuring device 105 and various devices (
(not shown). (Solar Cell) FIG. 2 is a conceptual diagram showing a typical configuration of a solar cell produced using the solar cell production method of the present invention.

【0031】太陽電池201は、導電性基板202、n
型半導体層203、i型半導体層205、p型半導体層
200、透明電極207、集電電極208、取り出し電
極209から構成されており、光は透明電極207を通
って入射する。
The solar cell 201 has a conductive substrate 202, n
It is composed of a type semiconductor layer 203, an i-type semiconductor layer 205, a p-type semiconductor layer 200, a transparent electrode 207, a current collecting electrode 208, and an extraction electrode 209, and light enters through the transparent electrode 207.

【0032】図3は、本発明の太陽電池作製方法を用い
て作製される太陽電池の他の典型的な構成を示す概念的
模式図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing another typical structure of a solar cell manufactured using the solar cell manufacturing method of the present invention.

【0033】本典型例の太陽電池301は、マルチバン
ドギャップ型の太陽電池であり、バンドギャップの異な
る2種の半導体層をi層として用いたpin接合型太陽
電池を2素子積層して構成されている。
The solar cell 301 of this typical example is a multi-band gap type solar cell, and is constructed by stacking two pin junction type solar cells using two types of semiconductor layers with different band gaps as the i-layer. ing.

【0034】太陽電池301は、導電性基板302の上
に第1n型半導体層303、第1i型半導体層305、
第1p型半導体層307、第2n型半導体層309、前
述の第1i型半導体層に対して広いバンドギャップを有
する半導体材料から成る第2i型半導体層311、第2
p型半導体層313、透明電極314および集電電極3
15の順で形成されており、光は透明電極314を通し
て入射することが前提となっている。
The solar cell 301 includes a first n-type semiconductor layer 303, a first i-type semiconductor layer 305, and a first i-type semiconductor layer 305 on a conductive substrate 302.
A first p-type semiconductor layer 307, a second n-type semiconductor layer 309, a second i-type semiconductor layer 311 made of a semiconductor material having a wider band gap than the aforementioned first i-type semiconductor layer, and a second
p-type semiconductor layer 313, transparent electrode 314, and current collecting electrode 3
15, and it is assumed that light enters through the transparent electrode 314.

【0035】なお、いずれの太陽電池の例においてもn
型半導体層とp型半導体層とは目的に応じて積層順を入
れ変えて使用することも可能である。
Note that in any of the solar cell examples, n
The stacking order of the type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer can be changed depending on the purpose.

【0036】以下、これらの太陽電池の各構成要素につ
いて説明する。
Each component of these solar cells will be explained below.

【0037】(基板)本発明に適用可能な導電性基板2
02の材料としては、モリブデン、タングステン、チタ
ン、コバルト、クロム、鉄、銅、タンタル、ニオブ、ジ
ルコニウム、アルミニウム等の金属またはそれらの合金
での板状体、フィルム体が挙げられる。なかでも、ステ
ンレス鋼、ニッケルクロム合金及びニッケル、タンタル
、ニオブ、ジルコニウム、チタン金属及び/または合金
は、耐蝕性の点から特に好ましい。また、これらの金属
及び/または合金を、ポリエステル、ポリエチレン、ポ
リカーボネート、セルローズアセテート、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、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、
ガラス、セラミック等の上に形成したものも使用可能で
ある。
(Substrate) Conductive substrate 2 applicable to the present invention
Examples of the material of 02 include plates and films made of metals such as molybdenum, tungsten, titanium, cobalt, chromium, iron, copper, tantalum, niobium, zirconium, and aluminum, or alloys thereof. Among these, stainless steel, nickel-chromium alloys, and nickel, tantalum, niobium, zirconium, titanium metals and/or alloys are particularly preferred from the viewpoint of corrosion resistance. In addition, these metals and/or alloys can be used in films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, etc.
Those formed on glass, ceramic, etc. can also be used.

【0038】前記基板202は単独でも用いられ得るが
、該基板202上に実質的に可視光に対する反射性及び
導電性を有する層(以下、反射性導電層と呼ぶ)が設け
られることが望ましい。本発明に適用可能な反射性導電
層の材料としては、銀、シリコン、アルミニウムまたは
それらの合金または鉄、銅、ニッケル、クロム、モリブ
デンとの合金が適用可能である。中でも銀、アルミニウ
ム、アルミシリコン合金が好適である。また、該反射性
導電層の厚みを大きくとることによって、そのものを基
板とすることも可能である。
Although the substrate 202 can be used alone, it is desirable that a layer (hereinafter referred to as a reflective conductive layer) substantially reflective of visible light and conductive is provided on the substrate 202. As the material of the reflective conductive layer applicable to the present invention, silver, silicon, aluminum, an alloy thereof, or an alloy with iron, copper, nickel, chromium, or molybdenum can be applied. Among them, silver, aluminum, and aluminum-silicon alloys are preferred. Further, by increasing the thickness of the reflective conductive layer, it is possible to use the reflective conductive layer itself as a substrate.

【0039】前記基板202の表面に前記反射性導電層
を形成する場合に好適に用いられる方法としては、抵抗
加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法等が挙げら
れる。
[0039] Suitable methods for forming the reflective conductive layer on the surface of the substrate 202 include resistance heating evaporation, electron beam evaporation, sputtering, and the like.

【0040】(電極)本発明の方法を用いて作製される
太陽電池においては、当該素子の構成形態により適宜の
電極が選択使用される。それらの電極としては、下部電
極、上部電極(透明電極)、集電電極を挙げることがで
きる。
(Electrode) In the solar cell produced using the method of the present invention, an appropriate electrode is selected and used depending on the configuration of the device. Examples of these electrodes include a lower electrode, an upper electrode (transparent electrode), and a current collecting electrode.

【0041】電極は具体的には、基板202、302と
n型半導体層(あるいはp型半導体層)203、303
との間に設けられる。また、基板202、302の電気
的抵抗が充分に小さい場合、該基板が下部電極を兼ねる
ことができる。
Specifically, the electrodes include the substrates 202 and 302 and the n-type semiconductor layers (or p-type semiconductor layers) 203 and 303.
established between. Further, if the electrical resistance of the substrates 202 and 302 is sufficiently small, the substrates can also serve as the lower electrode.

【0042】本発明に適用可能な太陽電池に好適に用い
られる下部電極の材料としては、銀(Ag)、金(Au
)、プラチナ(Pt)、ニッケル(Ni)、クロム(C
r)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、チタン(T
i)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、タングステ
ン(W)等の金属又はこれらの合金が挙げられ、これ等
の金属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリ
ング等で形成する。また、形成された金属薄膜は太陽電
池の出力に対して抵抗成分とならぬように配慮、する必
要があり、シート抵抗値として好ましくは50Ω以下、
より好ましくは10Ω以下であることが望ましい。
Materials for the lower electrode preferably used in solar cells applicable to the present invention include silver (Ag) and gold (Au).
), platinum (Pt), nickel (Ni), chromium (C
r), copper (Cu), aluminum (Al), titanium (T
i), metals such as zinc (Zn), molybdenum (Mo), tungsten (W), or alloys thereof, and thin films of these metals are formed by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, etc. In addition, care must be taken to ensure that the formed metal thin film does not become a resistance component to the output of the solar cell, and the sheet resistance value is preferably 50Ω or less.
More preferably, it is 10Ω or less.

【0043】下部電極202、302とn型半導体層(
あるいはp型半導体層)203、303との間には、図
中には示されていないが、酸化亜鉛(ZnO)等の短絡
防止及び電極金属の拡散防止のための緩衝層を設けても
良い。該緩衝層の効果としては、下部電極202、30
2を構成する金属元素のn型半導体層(あるいはp型半
導体層)中への拡散を防止するのみならず、該緩衝層自
身に若干の抵抗値をもたせることで、半導体層を挟んで
設けられる下部電極202、302と上部(透明)電極
207、314との間にピンホール等の欠陥により発生
するショートの影響を小さくすることができ、また、薄
膜による多重干渉を発生させて入射された光を太陽電池
内に閉じ込める等の効果を挙げることができる。
[0043] The lower electrodes 202, 302 and the n-type semiconductor layer (
Alternatively, although not shown in the figure, a buffer layer such as zinc oxide (ZnO) may be provided between the p-type semiconductor layers 203 and 303 to prevent short circuits and to prevent electrode metal diffusion. . The effect of the buffer layer is that the lower electrodes 202, 30
In addition to preventing the diffusion of the metal elements constituting the buffer layer 2 into the n-type semiconductor layer (or p-type semiconductor layer), the buffer layer itself can be provided with a semiconductor layer in between by giving it some resistance. The influence of short circuits caused by defects such as pinholes between the lower electrodes 202, 302 and the upper (transparent) electrodes 207, 314 can be reduced, and the thin film can cause multiple interference to reduce the incidence of incident light. This can have effects such as confining the inside of the solar cell.

【0044】該緩衝層の材料として好適に用いられるも
のとして、フッ化マグネシウムベースの材料、インジウ
ム、スズ、カドミウム、亜鉛、アンチモン、シリコン、
クロム、銀、銅、アルミニウムの酸化物、窒化物、フッ
化物及び炭化物あるいはこれらの混合物から選ばれる材
料が挙げられる。とりわけ、フッ化マグネシウム、酸化
亜鉛は形成が容易であり、且つ緩衝層として適度な抵抗
値と光透過率を有するものであるため望ましい。
Suitable materials for the buffer layer include magnesium fluoride-based materials, indium, tin, cadmium, zinc, antimony, silicon,
Examples include materials selected from oxides, nitrides, fluorides, and carbides of chromium, silver, copper, and aluminum, or mixtures thereof. In particular, magnesium fluoride and zinc oxide are desirable because they are easy to form and have appropriate resistance and light transmittance as a buffer layer.

【0045】透明電極207、314としては、太陽や
白色蛍光灯等からの光を半導体層内に効率良く九周させ
るために光の透過率が30%以上であることが望ましく
、80%以上であることが更に望ましい。さらに、電気
的には太陽電池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300Ω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 、ZnO、CdO、Cd2 SnO4 、IT
O(In2 O3 +SnO2 )、IrOxなどの酸
化物や、Au、Al、Cu等の金属を極めて薄く半透明
状に成膜した金属薄膜等が挙げられる。透明電極は図2
、図3に示されるような構成の太陽電池においてはp型
半導体層(あるいはn型半導体層)206、313の上
に積層される。これらの作製方法としては、抵抗加熱蒸
着法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタリング法、スプ
レー法等を用いることができ、所望に応じて適宜選択さ
れる。
It is desirable that the transparent electrodes 207 and 314 have a light transmittance of 30% or more, and 80% or more, so that light from the sun, a white fluorescent lamp, etc. can efficiently pass through the semiconductor layer nine times. It is even more desirable that there be one. Furthermore, electrically, it is desirable that the sheet resistance value be 300Ω or less so as not to become a resistance component with respect to the output of the solar cell. Materials with such characteristics include SnO2 and In2.
O3, ZnO, CdO, Cd2 SnO4, IT
Examples thereof include oxides such as O(In2O3+SnO2) and IrOx, and metal thin films made of extremely thin and translucent metals such as Au, Al, and Cu. The transparent electrode is shown in Figure 2.
In a solar cell having the configuration shown in FIG. 3, it is stacked on p-type semiconductor layers (or n-type semiconductor layers) 206 and 313. As a method for producing these, a resistance heating evaporation method, an electron beam heating evaporation method, a sputtering method, a spray method, etc. can be used, and these are appropriately selected depending on the desire.

【0046】集電電極208、315は、透明電極20
7、314のシート抵抗値を低減させる目的で透明電極
207、314上に設けられる。図2、図3に示すよう
な構成の太陽電池においては、半導体層形成後に該透明
電極207、314を形成するため、該透明電極207
、314の形成時の基板温度をあまり高くする事ができ
ず、該透明電極のシート抵抗値が比較的高いものになら
ざるを得ないので、該集電電極208、315を形成す
ることが特に好ましい。
The current collecting electrodes 208 and 315 are transparent electrodes 20
7 and 314 are provided on the transparent electrodes 207 and 314 for the purpose of reducing the sheet resistance value of the electrodes 207 and 314. In the solar cell having the configuration shown in FIGS. 2 and 3, the transparent electrodes 207 and 314 are formed after the semiconductor layer is formed.
, 314 cannot be raised too high, and the sheet resistance of the transparent electrodes must be relatively high. preferable.

【0047】集電電極の材料としてはAg、Cr、Ni
、Al、Ag、Au、Ti、Pt、Cu、Mo、W等の
金属の単体またはこれらの合金あるいはカーボンが挙げ
られる。また、これらの金属あるいはカーボンを積層さ
せて用いることによって、各々の金属あるいはカーボン
の長所(抵抗値、半導体層への拡散が少ない、堅牢であ
る、印刷等により電極形成が容易、等)を組み合わせて
用いることができる。また、半導体層への光入射光量が
十分に確保されるようにその形状及び面積が適宜設計さ
れるが、その形状は太陽電池の受光面に対して一様に広
がり、且つ受光面積に対してその面積は好ましくは15
%以下、より好ましくは10%以下であることが望まし
い。
Materials for the current collecting electrode include Ag, Cr, and Ni.
, Al, Ag, Au, Ti, Pt, Cu, Mo, W, or an alloy thereof, or carbon. In addition, by using these metals or carbon in a layered manner, it is possible to combine the advantages of each metal or carbon (resistance, low diffusion into the semiconductor layer, robustness, easy electrode formation by printing, etc.). It can be used as In addition, the shape and area of the semiconductor layer are appropriately designed to ensure a sufficient amount of light incident on the semiconductor layer, but the shape must be such that it spreads uniformly with respect to the light-receiving surface of the solar cell, and Its area is preferably 15
% or less, more preferably 10% or less.

【0048】(半導体層)本発明の方法を用いて作製さ
れる太陽電池においては好適に用いられるi型半導体層
の半導体材料としては、a−Si:H、a−Si:F、
a−Si:H:F、a−SiC:H、a−SiC:F、
a−SiC:H:F、a−SiGe:H、a−SiGe
:F、a−SiGe:H:F、多結晶質Si:H、多結
晶質Si:F、多結晶質Si:H:F等いわゆるIV族
及びIV族合金系半導体材料が挙げられる。
(Semiconductor layer) Semiconductor materials for the i-type semiconductor layer preferably used in the solar cell produced using the method of the present invention include a-Si:H, a-Si:F,
a-Si:H:F, a-SiC:H, a-SiC:F,
a-SiC:H:F, a-SiGe:H, a-SiGe
:F, a-SiGe:H:F, polycrystalline Si:H, polycrystalline Si:F, polycrystalline Si:H:F, and other so-called group IV and group IV alloy semiconductor materials.

【0049】また、前記i型半導体層に含まれる水素原
子の量は、好ましくは20原子%以下、より好ましくは
10原子%以下である。
Further, the amount of hydrogen atoms contained in the i-type semiconductor layer is preferably 20 atomic % or less, more preferably 10 atomic % or less.

【0050】本発明の方法を用いて作製される太陽電池
において好適に用いられるp型あるいはn型半導体層を
構成する半導体材料としては、前述したi型半導体層を
構成する半導体材料に価電子制御剤をドーピングするこ
とによって得られる。
The semiconductor material constituting the p-type or n-type semiconductor layer that is suitably used in the solar cell produced using the method of the present invention is the semiconductor material constituting the i-type semiconductor layer described above that has valence electron control. obtained by doping with an agent.

【0051】これらの半導体層を構成する半導体材料は
、同じであってもそれぞれで異なっていてもよい。例え
ば光が入射する側のp型あるいはn型半導体層を構成す
る半導体材料は、a−SiC:H等の禁制帯幅の広い半
導体材料や、多結晶質Si:H等の可視光領域における
吸収係数の小さな半導体材料が適している。また、マル
チバンドギャップ太陽電池では光入射側から最も遠いi
層を構成する半導体材料には禁制帯幅の狭いa−SiG
e:H等が適している。
The semiconductor materials constituting these semiconductor layers may be the same or different. For example, the semiconductor material constituting the p-type or n-type semiconductor layer on the side where light enters may be a semiconductor material with a wide forbidden band width such as a-SiC:H, or a semiconductor material that absorbs in the visible light region such as polycrystalline Si:H. Semiconductor materials with small coefficients are suitable. In addition, in multi-bandgap solar cells, the i
The semiconductor material constituting the layer is a-SiG, which has a narrow band gap.
e:H etc. are suitable.

【0052】また、禁制帯幅の異なる半導体界面におけ
る障壁の形成を防ぐ目的で該界面における禁制帯幅を連
続につなぐためのバッファ層を設けてもよい。
Further, in order to prevent the formation of barriers at semiconductor interfaces having different forbidden band widths, a buffer layer may be provided to continuously connect the forbidden band widths at the interfaces.

【0053】これらの半導体層を形成する際に用いられ
る半導体層形成用原料ガスとしては、上述した各種半導
体層の構成元素の単体、水素化物、ハロゲン化物、有機
金属化合物等で、成膜空間に気体状態で導入できるもの
が好適に使用される。
The raw material gas for semiconductor layer formation used in forming these semiconductor layers is a simple substance, hydride, halide, organometallic compound, etc. of the constituent elements of the various semiconductor layers mentioned above, and is used in the film forming space. Those that can be introduced in a gaseous state are preferably used.

【0054】勿論、これらの原料ガスは1種のみならず
、2種以上混合して使用することもできる。又、これら
の原料ガスはHe、Ar、Kr、Xe、Rn等の希ガス
、及びH2 、HF、HCl等の希釈ガスと混合されて
導入されても良い。
Of course, these raw material gases can be used not only alone, but also in combination of two or more. Further, these raw material gases may be mixed with rare gases such as He, Ar, Kr, Xe, and Rn, and diluent gases such as H2, HF, and HCl, and then introduced.

【0055】また、上記の半導体層を形成する手段であ
り、マイクロ波CVD法と組み合わせて用いることので
きる堆積膜形成手段としては、RFCVD法、スパッタ
リング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーディ
ング法、光CVD法、熱CVD法、MOCVD法、MB
E法そしてHR−CVD法等のいわゆる機能性堆積膜形
成用に用いられる方法が挙げられる。
Further, as a means for forming the above-mentioned semiconductor layer and for forming a deposited film that can be used in combination with the microwave CVD method, there are RFCVD method, sputtering method, reactive sputtering method, ion plating method, Photo CVD method, thermal CVD method, MOCVD method, MB
Examples include methods used for forming so-called functional deposited films, such as the E method and the HR-CVD method.

【0056】本発明の方法を用いて太陽電池を作製する
手順を図を用いて詳しく説明する。説明に当たって、予
め下部電極として用いられるAgから成る層と、緩衝層
として用いられるZnOから成る層とをこの順序で基板
の上に形成し、さらに以下に説明するマイクロ波CVD
法で各半導体層を形成して図2に示す構造を有する太陽
電池を作製する場合を例にして説明する。
The procedure for manufacturing a solar cell using the method of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. In the description, a layer made of Ag to be used as a lower electrode and a layer made of ZnO to be used as a buffer layer are formed on a substrate in this order in advance, and then a layer made of Ag used as a lower electrode and a layer made of ZnO used as a buffer layer are formed on a substrate, and then a microwave CVD method as described below is applied.
An example will be described in which a solar cell having the structure shown in FIG. 2 is manufactured by forming each semiconductor layer using a method.

【0057】図4は、本発明の方法に使用される半導体
層形成手段であるマイクロ波CVD装置の概念的模式図
である。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a microwave CVD apparatus which is a semiconductor layer forming means used in the method of the present invention.

【0058】図中の基板1004、加熱ヒータ1005
、センサ1015および光伝送路1016のそれぞれは
、図1中の基板101、基板加熱用ヒーター102、セ
ンサ103およびインターフェース107と同様の構成
である。ガスボンベ1071乃至1076には、各々の
半導体層を形成するための原料ガスが密封されており、
1071はSiH4 ガスボンベ、1072はGeH4
 ガスボンベ、1073はH2 ガスボンベ、1074
はH2 ガスで10%に希釈されたPH3 ガス(以下
「PH3 /H2 」と略記する)ボンベ、1075は
H2 ガスで10%に希釈されたBF3 ガス(以下「
BF3 /H2 」と略記する)ボンベ、および107
6はArガスボンベである。ガスボンベ1071乃至1
076を取り付ける際に、ガスボンベ1071よりSi
H4 ガス、ガスボンベ1072よりGeH4 ガス、
ガスボンベ1073よりH2 ガス、ガスボンベ107
4よりPH3 /H2 ガス、ガスボンベ1075より
BF3 /H2 ガス、およびガスボンベ1076より
Arガスを、バルブ1051乃至1056を開けて、バ
ルブ1031乃至1036までのそれぞれのガス配管内
に導入させ、圧力調整器1061乃至1066によりそ
れぞれの配管内のガス圧力を2kg/cm2 に調整し
た。
[0058] Substrate 1004 and heater 1005 in the figure
, sensor 1015, and optical transmission line 1016 have the same configuration as substrate 101, substrate heater 102, sensor 103, and interface 107 in FIG. Gas cylinders 1071 to 1076 are sealed with raw material gas for forming each semiconductor layer.
1071 is SiH4 gas cylinder, 1072 is GeH4
Gas cylinder, 1073 is H2 Gas cylinder, 1074
1075 is a PH3 gas (hereinafter abbreviated as "PH3/H2") cylinder diluted to 10% with H2 gas, and 1075 is a BF3 gas (hereinafter referred to as "PH3/H2") diluted to 10% with H2 gas.
BF3/H2) cylinder, and 107
6 is an Ar gas cylinder. Gas cylinder 1071-1
When installing 076, remove Si from gas cylinder 1071.
H4 gas, GeH4 gas from gas cylinder 1072,
H2 gas from gas cylinder 1073, gas cylinder 107
4, BF3/H2 gas from the gas cylinder 1075, and Ar gas from the gas cylinder 1076 are introduced into the respective gas pipes from the valves 1031 to 1036 by opening the valves 1051 to 1056, and the pressure regulator 1061 to 1066, the gas pressure in each pipe was adjusted to 2 kg/cm2.

【0059】図中の基板1004は加熱ヒーター100
5に取り付けられている。バルブ1031乃至1036
および堆積室1001のリークバルブ1009が閉じら
れていることを確認し、また、補助バルブ1008およ
びガス流出バルブ1041乃至1046が開かれている
ことを確認して、コンダクタンス(バタフライ型)バル
ブ1007を全開にして、不図示の真空ポンプにより堆
積室1001およびガス配管内を排気する。堆積室10
01内の圧力表示を行う真空計1006の読みが、好ま
しくは1×10−4Torr以下、より好ましくは1×
10−5Torr以下になった時点で補助バルブ100
8およびガス流出バルブ1041乃至1046を閉じる
A substrate 1004 in the figure is a heater 100.
It is attached to 5. Valves 1031 to 1036
Then, confirm that the leak valve 1009 of the deposition chamber 1001 is closed, confirm that the auxiliary valve 1008 and gas outflow valves 1041 to 1046 are open, and fully open the conductance (butterfly type) valve 1007. Then, the deposition chamber 1001 and the gas piping are evacuated using a vacuum pump (not shown). Deposition chamber 10
The reading of the vacuum gauge 1006 that displays the pressure within 0.01 is preferably 1 x 10-4 Torr or less, more preferably 1 x
When the temperature drops below 10-5 Torr, turn on the auxiliary valve 100.
8 and gas outlet valves 1041 to 1046 are closed.

【0060】次に、ガス流入バルブ1031乃至103
6を徐々に開けて、各々のガスをマスフローコントロー
ラー(MFC)1021乃至1026内に導入する。
Next, gas inlet valves 1031 to 103
6 is gradually opened to introduce each gas into mass flow controllers (MFC) 1021 to 1026.

【0061】以上のようにして成膜の準備が整った後、
基板1004の加熱工程と粗面率最適化工程とを同時に
行い、その後基板1004上にn型半導体層203、i
型半導体層205,p型半導体層206の成膜を順次行
う。
After preparations for film formation are completed as described above,
A heating process for the substrate 1004 and a surface roughness optimization process are performed simultaneously, and then an n-type semiconductor layer 203, i
A type semiconductor layer 205 and a p-type semiconductor layer 206 are sequentially formed.

【0062】基板1004を加熱ヒーター1005によ
り、好ましくは200℃以上、より好ましくは250℃
以上に加熱、保持する。回転可能なメッシュ状グリッド
1014は回転させることによって基板1004近傍か
ら取り除いておく。この状態で前記粗面率測定用の白色
光照射及び反射光受光部分1015を基板1004の表
面近傍において表面と平行に不図示の駆動装置にて走査
し、基板1004表面の粗面率の測定を開始する。照射
光及び反射光は堆積室の内と外につながっている前記光
伝送路1016を通って伝送されている。
[0062] The substrate 1004 is heated to a temperature of preferably 200°C or higher, more preferably 250°C by a heater 1005.
Heat and hold to above temperature. The rotatable mesh grid 1014 is removed from the vicinity of the substrate 1004 by rotation. In this state, the roughness ratio of the surface of the substrate 1004 is measured by scanning the white light irradiation and reflected light receiving portion 1015 for measuring the surface roughness near the surface of the substrate 1004 in parallel with the surface using a driving device (not shown). Start. The irradiated light and the reflected light are transmitted through the optical transmission path 1016 that connects the inside and outside of the deposition chamber.

【0063】時間的に変化する基板表面の粗面率が所定
の値になったところで前記白色光照射及び反射光受光部
分1015及び前記光伝送路1016を基板近傍から除
き、回転可能なメッシュ状グリッド1014は回転させ
ることによって基板1004近傍に置く。この例の場合
、基板の加熱を堆積室内にて行うための加熱工程終了後
すぐに半導体層の形成に移行できるので、基板1004
の粗面率が最適となったところで基板加熱工程が終了さ
れる。しかし、例えば基板加熱工程を別の場所で行い、
加熱工程終了後、基板を加熱・保持しながら搬送を行い
、半導体層の形成までにある程度時間がかかる場合には
、最適粗面率となる前の段階で基板加熱工程を終了させ
、半導体層の形成時に最適粗面率と成るようにすること
も可能である。
When the roughness rate of the substrate surface, which changes over time, reaches a predetermined value, the white light irradiation and reflected light receiving portion 1015 and the optical transmission path 1016 are removed from the vicinity of the substrate, and a rotatable mesh grid is formed. 1014 is placed near the substrate 1004 by rotating it. In this example, the formation of the semiconductor layer can be started immediately after the heating process for heating the substrate in the deposition chamber is completed.
The substrate heating step is completed when the surface roughness ratio becomes optimum. However, for example, if the substrate heating process is performed at a different location,
After the heating process is completed, the substrate is heated and held while being transported, and if it takes some time to form the semiconductor layer, the substrate heating process is finished before the optimum surface roughness is reached, and the semiconductor layer is heated. It is also possible to obtain the optimum surface roughness during formation.

【0064】基板加熱及び粗面率最適化工程終了後には
、バルブ1008が開いていることを確認した後に、ガ
ス流出バルブ1041、1044を堆積室1001内で
ダストが飛散しないように徐々に開き、SiH4 ガス
およびPH3 /H2 ガスをガス導入管1003を通
して堆積室1001内に流入させる。このときのSiH
4 ガス流量は1乃至500sccm、PH3 /H2
 ガス流量はSiH4 ガスの流量に対して0.5乃至
30%となるように各々のマスフローコントローラー1
021および1024で調整する。堆積室1001内の
圧力は、好ましくは50mTorr 以下、より好まし
くは20mTorr 以下の所望の圧力となるように真
空計1006を見ながらコンダクタンスバルブ1007
の開口を調整した。次に、直流電源1011による0V
(すなわち直流バイアスなし)乃至100Vの直流バイ
アスならびに高周波電源1012による0W(すなわち
高周波バイアスなし)乃至200Wの高周波電力(周波
数13.56MHz )の和をバイアス印加電極101
3に印加する。その後、不図示のマイクロ波電源の電力
を、好ましくは100W乃至1200W、より好ましく
は200W乃至800Wに設定し、不図示の導波管、導
波部1010および誘電体窓1002を通して堆積室1
001内にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー
放電を発生させ、基板1004上にn型半導体層の形成
を行う。該n型半導体層の層厚が好ましくは20Å乃至
300Å、より好ましくは30Å乃至200Åの所望の
値となったところでマイクロ波グロー放電を止め、直流
電源1011および高周波電源1012の出力を切り、
また、バルブ1041、1044および1008を閉じ
て、堆積室1001内へのガス流入を止める。
After the substrate heating and roughness ratio optimization process is completed, after confirming that the valve 1008 is open, the gas outlet valves 1041 and 1044 are gradually opened to prevent dust from scattering in the deposition chamber 1001. SiH4 gas and PH3/H2 gas are introduced into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. SiH at this time
4 Gas flow rate is 1 to 500 sccm, PH3/H2
Each mass flow controller 1 is adjusted so that the gas flow rate is 0.5 to 30% of the SiH4 gas flow rate.
Adjust with 021 and 1024. The pressure inside the deposition chamber 1001 is controlled by the conductance valve 1007 while watching the vacuum gauge 1006 so that the pressure within the deposition chamber 1001 becomes a desired pressure, preferably 50 mTorr or less, more preferably 20 mTorr or less.
Adjusted the aperture. Next, 0V from the DC power supply 1011
(i.e., no DC bias) to 100 V DC bias and the sum of 0 W (i.e., no high frequency bias) to 200 W high frequency power (frequency 13.56 MHz) from the high frequency power source 1012 is applied to the bias applying electrode 101.
Apply to 3. Thereafter, the power of a microwave power source (not shown) is preferably set to 100 W to 1200 W, more preferably 200 W to 800 W, and the power is passed through a waveguide (not shown), a waveguide section 1010, and a dielectric window 1002 to the deposition chamber 1002.
Microwave power is introduced into the substrate 1001 to generate microwave glow discharge, thereby forming an n-type semiconductor layer on the substrate 1004. When the thickness of the n-type semiconductor layer reaches a desired value, preferably 20 Å to 300 Å, more preferably 30 Å to 200 Å, the microwave glow discharge is stopped, and the outputs of the DC power source 1011 and the high frequency power source 1012 are turned off.
Also, valves 1041, 1044, and 1008 are closed to stop gas from flowing into deposition chamber 1001.

【0065】次に行われるi型半導体層105を形成す
る方法は以下の通りである。基板1004を加熱ヒータ
ー1005により、好ましくは150℃以上、より好ま
しくは200℃以上に加熱し、保持する。バルブ100
8が開いていることを確認し、バルブ1041、104
3を徐々に開いて、SiH4 ガス、およびH2ガスを
、ガス導入管1003を通して堆積室1001内に流入
させる。このときのSiH4 ガス流量は好ましくは1
sccm乃至500sccmとなるようにマスフローコ
ントローラー1021で調整しておく。また、H2 ガ
ス流量は好ましくは0sccm乃至1000sccmと
なるようにマスフローコントローラー1023で調整す
る。堆積室1001内の圧力は、好ましくは10mTo
rr 以下、より好ましくは7mTorr 以下の所望
の圧力となるように真空計1006を見ながらコンダク
タンスバルブ1007の開口を調整する。回転可能なメ
ッシュ状グリッド1014は回転させることによって基
板1004近傍から取り除いておく。
The next method for forming the i-type semiconductor layer 105 is as follows. The substrate 1004 is heated by a heater 1005 to preferably 150° C. or higher, more preferably 200° C. or higher, and held there. valve 100
8 is open, and then open the valves 1041 and 104.
3 is gradually opened to allow SiH4 gas and H2 gas to flow into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. The SiH4 gas flow rate at this time is preferably 1
The mass flow controller 1021 is adjusted so that the flow rate is between sccm and 500 sccm. Further, the H2 gas flow rate is adjusted by the mass flow controller 1023 so that it is preferably between 0 sccm and 1000 sccm. The pressure inside the deposition chamber 1001 is preferably 10 mTo.
While watching the vacuum gauge 1006, adjust the opening of the conductance valve 1007 so that the desired pressure is less than or equal to 7 mTorr, preferably less than 7 mTorr. The rotatable mesh grid 1014 is removed from the vicinity of the substrate 1004 by rotation.

【0066】次に、直流電源1011による0V乃至1
00Vの直流バイアス、ならびに高周波電源1012に
よる0W乃至200Wの高周波電力(周波数13.56
MHz)の和をバイアス印加電極1013に印加する。 その後、不図示のマイクロ波電源の電力を、好ましくは
100W乃至1200W、より好ましくは200W乃至
800Wに設定し、不図示の導波管、導波部1010お
よび誘電体窓1002を通して堆積室1001内にマイ
クロ波電力を導入しマイクロ波グロー放電を発生させ、
先に形成したn型半導体層上にi型半導体層の形成を行
う。i型半導体層の層厚が好ましくは1000乃至10
000Å、より好ましくは1500Å乃至7000Åの
所望の値となったところでマイクロ波グロー放電を止め
、直流電源1011および高周波電源1012の出力を
切り、また、バルブ1041、1043、および100
8を閉じて、堆積室1001内へのガス流入を止める。   次に、p型半導体層106を形成する。基板100
4を加熱ヒーター1005により、好ましくは150℃
以上、より好ましくは200℃以上に加熱、保持し、バ
ルブ1008が開いていることを確認した後に、バルブ
1041、1043、1045を徐々に開いて、SiH
4 ガス、H2ガス、BF3 /H2 をガス導入管1
003を通して堆積室1001内に流入させる。このと
きのSiH4 ガス流量は1sccm乃至500scc
m、H2 ガス流量は10sccm乃至1000scc
m、BF3 /H2 ガス流量はSiH4 ガス流量に
対して0.5%乃至30%となるように各々マスフロー
コントローラー1021、1023、1025で調整す
る。堆積室1001内の圧力は、好ましくは50mTo
rr 以下、より好ましくは20mTorr 以下の所
望の圧力となるように真空計1006を見ながらコンダ
クタンスバルブ1007の開口を調整する。次に、直流
電源1011による0V乃至100Vの直流バイアス、
ならびに高周波電源1012による0W乃至200Wの
高周波電力(周波数13.56MHz )の和をバイア
ス印加電極1013に印加する。その後、不図示のマイ
クロ波電源の電力を、好ましくは100W乃至1200
W、より好ましくは200W乃至800Wに設定し、不
図示の導波管、導波部1010および誘電体窓1002
を通して堆積室1001内にマイクロ波電力を導入しマ
イクロ波グロー放電を生起させ、基板1004上にp型
半導体層の形成を行う。該p型半導体層の層厚が好まし
くは20乃至300Å、より好ましくは30Å乃至20
0Åの所望の値となったところでマイクロ波グロー放電
を止め、直流電源1011および高周波電源1012の
出力を切り、また、バルブ1041、1043、104
5および1008を全閉にして、堆積室1001内への
ガス流入を止める。
Next, the DC power supply 1011 supplies voltage from 0V to 1V.
00V DC bias and 0W to 200W high frequency power (frequency 13.56
MHz) is applied to the bias application electrode 1013. Thereafter, the power of a microwave power source (not shown) is preferably set to 100 W to 1200 W, more preferably 200 W to 800 W, and the power is set to 100 W to 1200 W, more preferably 200 W to 800 W. Introducing microwave power to generate microwave glow discharge,
An i-type semiconductor layer is formed on the previously formed n-type semiconductor layer. The thickness of the i-type semiconductor layer is preferably 1000 to 10
When the desired value of 000 Å, more preferably 1500 Å to 7000 Å is reached, the microwave glow discharge is stopped, the output of the DC power supply 1011 and the high frequency power supply 1012 is turned off, and the bulbs 1041, 1043, and 100 are turned off.
8 to stop the gas from flowing into the deposition chamber 1001. Next, a p-type semiconductor layer 106 is formed. Substrate 100
4 by heating heater 1005, preferably at 150°C.
The SiH
4 Gas, H2 gas, BF3 /H2 into gas introduction pipe 1
003 into the deposition chamber 1001. The SiH4 gas flow rate at this time is 1 sccm to 500 sccm
m, H2 gas flow rate is 10sccm to 1000scc
m, BF3/H2 gas flow rate is adjusted by mass flow controllers 1021, 1023, and 1025, respectively, so that it is 0.5% to 30% of the SiH4 gas flow rate. The pressure inside the deposition chamber 1001 is preferably 50 mTo.
While watching the vacuum gauge 1006, adjust the opening of the conductance valve 1007 so that the desired pressure is below rr, preferably below 20 mTorr. Next, a DC bias of 0V to 100V by the DC power supply 1011,
In addition, the sum of 0 W to 200 W high frequency power (frequency 13.56 MHz) from the high frequency power source 1012 is applied to the bias application electrode 1013. After that, the power of a microwave power source (not shown) is preferably set to 100W to 1200W.
W, more preferably 200 W to 800 W, and a waveguide (not shown), a waveguide section 1010 and a dielectric window 1002.
Microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through the wafer to generate microwave glow discharge, thereby forming a p-type semiconductor layer on the substrate 1004. The thickness of the p-type semiconductor layer is preferably 20 to 300 Å, more preferably 30 to 20 Å.
When the desired value of 0 Å is reached, the microwave glow discharge is stopped, the output of the DC power supply 1011 and the high frequency power supply 1012 is cut off, and the valves 1041, 1043, 104 are turned off.
5 and 1008 are fully closed to stop the gas from flowing into the deposition chamber 1001.

【0067】それぞれの層を形成する際に、必要なガス
以外のバルブ1041乃至1046は完全に閉じられて
いることは云うまでもなく、また、それぞれのガスが堆
積室1001内、ガス流出バルブ1041乃至1046
から堆積室1001に至る配管内に残留することを避け
るために、バルブ1041乃至1046を閉じ、バルブ
1008を開き、さらにコンダクタンスバルブ1007
を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作が必要
に応じて行われる。
It goes without saying that when forming each layer, the valves 1041 to 1046 for gases other than those required are completely closed, and each gas is supplied to the deposition chamber 1001 and the gas outlet valve 1041. ~1046
In order to avoid remaining in the piping leading from to the deposition chamber 1001, valves 1041 to 1046 are closed, valve 1008 is opened, and conductance valve 1007 is closed.
If necessary, the system is fully opened and the system is evacuated to a high vacuum.

【0068】最後に、ガス流入バルブ1031乃至10
36、堆積室1001のリークバルブ1009が閉じら
れていることを確認し、また、バルブ1041乃至10
46、およびバルブ1008を開いていることを確認し
て、コンダクタンス(バタフライ型)バルブ1007を
全開にして、不図示の真空ポンプにより堆積室1001
およびガス配管内を排気し、真空計1006の読みが約
1×10−4Torrになった時点でガス流出バルブ1
041乃至1046、および補助バルブ1008を全閉
とし、リークバルブ1009を開けて堆積室1001内
を開放し、表面上にn型半導体層、i型半導体層および
p型半導体層が形成された基板1004を堆積室100
1内から取り出す。
Finally, gas inlet valves 1031 to 10
36. Check that the leak valve 1009 of the deposition chamber 1001 is closed, and also check that the valves 1041 to 10
46 and the valve 1008 are open, and the conductance (butterfly type) valve 1007 is fully opened, and the deposition chamber 1001 is opened by a vacuum pump (not shown).
Then, the inside of the gas pipe is evacuated, and when the reading of the vacuum gauge 1006 becomes approximately 1 x 10-4 Torr, the gas outlet valve 1
041 to 1046 and the auxiliary valve 1008 are fully closed, the leak valve 1009 is opened to open the inside of the deposition chamber 1001, and the substrate 1004 has an n-type semiconductor layer, an i-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer formed on the surface. Deposition chamber 100
Take it out from within 1.

【0069】[0069]

【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではない
。 (実施例1)非単結晶質シリコン太陽電池201(図2
参照)を以下の様に作製した。
EXAMPLES The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but the present invention is not limited thereto. (Example 1) Non-monocrystalline silicon solar cell 201 (Fig. 2
(see) was produced as follows.

【0070】基板202上に非単結晶質シリコンからな
るn型半導体層203、i型半導体層205およびp型
半導体層206をマイクロ波CVD法によって形成した
。各半導体層の形成には、図4に示したマイクロ波CV
D装置を使用した。
An n-type semiconductor layer 203, an i-type semiconductor layer 205, and a p-type semiconductor layer 206 made of non-monocrystalline silicon were formed on a substrate 202 by microwave CVD. To form each semiconductor layer, microwave CV as shown in FIG.
D apparatus was used.

【0071】本実施例では、基板202として大きさが
100mm角、厚さが1.0mmで表面に鏡面加工を施
したステンレス(SUS304)板上に層厚が約0.3
μm の不指示の銀(Ag)層を通常のDCスパッタ法
にて形成し、その上に層厚が約1.0μm の不図示の
酸化亜鉛(ZnO)層を通常のRFスパッタ法にて予め
形成したものを使用した。本実施例では、前記銀層が基
板表面を構成する金属であり、基板加熱工程において加
えられる熱によって時間とともに凝集し、これが基板表
面の粗面率を変化させる原因となっている。
In this embodiment, the substrate 202 is a stainless steel (SUS304) plate with a size of 100 mm square and a thickness of 1.0 mm, and whose surface is mirror-finished, and the layer thickness is about 0.3 mm.
An unspecified silver (Ag) layer with a thickness of 1.0 μm is formed using a normal DC sputtering method, and a zinc oxide (ZnO) layer (not shown) with a thickness of about 1.0 μm is preliminarily formed on this layer using a normal RF sputtering method. The formed one was used. In this example, the silver layer is a metal constituting the substrate surface, and aggregates over time due to the heat applied in the substrate heating process, which causes a change in the roughness ratio of the substrate surface.

【0072】本実施例において、各半導体層を形成する
ための原料ガスが密封される図4中の各ガスボンベ10
71乃至1076のうち、1071はSiH4 ガス(
純度99.99 %)ボンベ、1072はH2 ガス(
純度99.9999 %)ボンベ、1073はH2 ガ
スで10%に希釈されたPH3 ガス(純度99.99
9%、以下「PH3 /H2 」と略記する)ボンベ、
1074はH2 ガスで10%に希釈されたBF3 ガ
ス(純度99.999%、以下「BF3 /H2 」と
略記する)ボンベ、1075はN2 ガス(純度99.
99 %)ボンベおよび1076はArガス(純度99
.999%)ボンベである。
In this embodiment, each gas cylinder 10 in FIG. 4 is sealed with raw material gas for forming each semiconductor layer.
Among 71 to 1076, 1071 is SiH4 gas (
99.99% purity) cylinder, 1072 is H2 gas (
1073 is a PH3 gas (purity 99.99%) diluted to 10% with H2 gas.
9%, hereinafter abbreviated as "PH3/H2") cylinder,
1074 is a BF3 gas (purity 99.999%, hereinafter abbreviated as "BF3/H2") diluted to 10% with H2 gas, and 1075 is N2 gas (purity 99.999%).
99%) cylinder and 1076 is Ar gas (purity 99%).
.. 999%) cylinder.

【0073】ガスボンベ1071乃至1076を取り付
ける際に、ガスボンベ1071よりSiH4 ガス、ガ
スボンベ1072よりH2 ガス、ガスボンベ1073
よりPH3 /H2 ガス、ガスボンベ1074よりB
F3 /H2 ガス、ガスボンベ1075よりN2 ガ
スおよびガスボンベ1076よりArガスを、バルブ1
051乃至1056を開けて、流入バルブ1031乃至
1036までのそれぞれのガス配管内に導入し、圧力調
整器1061乃至1066によりそれぞれの配管内のガ
ス圧力を2kg/cm2 に調整した。
When installing gas cylinders 1071 to 1076, SiH4 gas is supplied from gas cylinder 1071, H2 gas is supplied from gas cylinder 1072, and gas cylinder 1073 is supplied with SiH4 gas.
From PH3 /H2 gas, from gas cylinder 1074 B
F3 /H2 gas, N2 gas from gas cylinder 1075, Ar gas from gas cylinder 1076, valve 1
051 to 1056 were opened, the gas was introduced into each gas pipe from inlet valves 1031 to 1036, and the gas pressure in each pipe was adjusted to 2 kg/cm2 by pressure regulators 1061 to 1066.

【0074】続いて、流入バルブ1031乃至1036
および堆積室1001のリークバルブ1009が閉じら
れていることを確認し、また、流出バルブ1041乃至
1046および補助バルブ1008が開かれていること
を確認して、コンダクタンス(バタフライ型)バルブ1
007を全開にして、不図示の真空ポンプにより堆積室
1001およびガス配管内を排気する。真空計1006
の読みが約1×10−4Torrになった時点で補助バ
ルブ1008および流出バルブ1041乃至1046を
閉じる。
Next, inflow valves 1031 to 1036
Check that the leak valve 1009 of the deposition chamber 1001 is closed, check that the outflow valves 1041 to 1046 and the auxiliary valve 1008 are open, and conductance (butterfly type) valve 1.
007 is fully opened, and the deposition chamber 1001 and the gas piping are evacuated using a vacuum pump (not shown). Vacuum gauge 1006
When the reading reaches approximately 1×10 −4 Torr, auxiliary valve 1008 and outflow valves 1041 to 1046 are closed.

【0075】次に、流入バルブ1031乃至1036を
徐々に開けて、各々のガスをマスフローコントローラー
1021乃至1026内に導入した。
Next, the inlet valves 1031 to 1036 were gradually opened to introduce each gas into the mass flow controllers 1021 to 1026.

【0076】以上のようにして成膜の準備が整った後、
基板1004の加熱工程と粗面率最適化工程を同時に行
い、その後基板1004上にn型半導体層203、i型
半導体層205,p型半導体層206、透明電極207
、集電電極208の形成を以下のように順次行った。
After preparations for film formation are completed as described above,
A heating process and a surface roughness ratio optimization process for the substrate 1004 are performed simultaneously, and then an n-type semiconductor layer 203, an i-type semiconductor layer 205, a p-type semiconductor layer 206, and a transparent electrode 207 are formed on the substrate 1004.
, the formation of the current collecting electrode 208 was performed sequentially as follows.

【0077】基板1004を加熱ヒーター1005によ
り、300℃に加熱、保持する。回転可能なメッシュ状
グリッド1014は回転させることによって基板100
4近傍から取り除いた状態で前記粗面率測定用の白色光
照射及び反射光受光部分1015を基板1004の表面
近傍において表面と平行に不図示の駆動装置にて走査し
、基板1004表面の粗面率の測定を開始する。
The substrate 1004 is heated to and maintained at 300° C. by a heater 1005. The rotatable mesh grid 1014 rotates to rotate the substrate 100.
4, the white light irradiation and reflected light receiving portion 1015 for roughness measurement is scanned in the vicinity of the surface of the substrate 1004 parallel to the surface using a driving device (not shown), and the rough surface of the surface of the substrate 1004 is scanned. Start measuring the rate.

【0078】経時的に変化する基板表面の凹凸の平均間
隔が約1μm 、平均高低差が0.5μm になったと
ころで前記白色光照射及び反射光受光部分1015及び
前記光伝送路1016を基板近傍から除き、回転可能な
メッシュ状グリッド1014を回転させることによって
基板1004近傍に置く。本実施例では、基板の加熱工
程及び粗面率最適化工程を堆積室内にて行ったため加熱
工程終了後すぐに半導体層の形成に移行することができ
、基板1004の粗面率が所望の値となったところで基
板加熱工程を終了した。基板温度が300℃としてから
粗面率最適化に要した時間は23分であった。
When the average spacing of the irregularities on the substrate surface, which change over time, reaches approximately 1 μm and the average height difference reaches 0.5 μm, the white light irradiation and reflected light receiving portion 1015 and the optical transmission line 1016 are removed from the vicinity of the substrate. The rotatable mesh grid 1014 is placed near the substrate 1004 by rotating it. In this example, since the substrate heating step and the roughness ratio optimization step were performed in the deposition chamber, it was possible to proceed to the formation of the semiconductor layer immediately after the heating step, and the roughness ratio of the substrate 1004 was set to the desired value. The substrate heating step was completed when the temperature reached . The time required to optimize the surface roughness after the substrate temperature was set to 300° C. was 23 minutes.

【0079】以上のようにして表面の粗面率最適化を施
された基板1004上にn型半導体層203を形成する
には、基板1004を加熱ヒーター1005により30
0℃に保持した状態で、ガス流出バルブ1041、10
42、1043および補助バルブ1008を徐々に開い
て、SiH4 ガス、H2ガスおよびPH3 /H2 
ガスをガス導入管1003を通して堆積室1001内に
流入させた。このとき、SiH4 ガス流量が10sc
cm、H2 ガス流量が100sccmおよびPH3 
/H2 ガス流量が1.0sccmとなるように各々の
マスフローコントローラー1021、1022および1
023で調整した。堆積室1001内の圧力は、5mT
orr となるように真空計1006を見ながらコンダ
クタンスバルブ1007の開口を調整した。次に、直流
電源1011による+100Vの直流バイアスをバイア
ス印加電極1013に印加した。その後、不図示のマイ
クロ波電源の電力を400Wに設定し、不図示の導波管
、導波部1010および誘電体窓1002を通して堆積
室1001内にマイクロ波電力を導入してマイクロ波グ
ロー放電を発生させ、基板1004上にn型半導体層の
形成を開始した。
To form the n-type semiconductor layer 203 on the substrate 1004 whose surface roughness has been optimized as described above, the substrate 1004 is heated for 30 minutes using a heater 1005.
The gas outflow valves 1041, 10 are held at 0°C.
42, 1043 and the auxiliary valve 1008 to gradually open SiH4 gas, H2 gas and PH3/H2.
Gas was flowed into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, the SiH4 gas flow rate was 10sc.
cm, H2 gas flow rate is 100sccm and PH3
/H2 Mass flow controllers 1021, 1022 and 1 so that the gas flow rate is 1.0 sccm.
Adjusted with 023. The pressure inside the deposition chamber 1001 is 5 mT.
While checking the vacuum gauge 1006, the opening of the conductance valve 1007 was adjusted so that the result was 0.0 orr. Next, a +100V DC bias from a DC power supply 1011 was applied to the bias application electrode 1013. Thereafter, the power of a microwave power source (not shown) is set to 400 W, and microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through a waveguide (not shown), a waveguide section 1010, and a dielectric window 1002 to generate a microwave glow discharge. The formation of an n-type semiconductor layer on the substrate 1004 was started.

【0080】層厚が200Åのn型半導体層203を形
成したところでマイクロ波グロー放電を止め、直流電源
1011の出力を切り、また、ガス流出バルブ1041
、1042、1043および補助バルブ1008を閉じ
て、堆積室1001内へのガス流入を止め、n型半導体
層203の形成を終えた。  次に、i型半導体層20
5を形成するには、基板1004を加熱ヒーター100
5により250℃に保持し、流出バルブ1041および
補助バルブ1008を徐々に開いて、SiH4 ガスを
ガス導入管1003を通して堆積室1001内に流入さ
せた。このとき、SiH4 ガス流量が150sccm
となるようにマスフローコントローラー1021で調整
した。堆積室1001内の圧力は、5mTorr とな
るように真空計1006を見ながらコンダクタンスバル
ブ1007の開口を調整した。
After forming the n-type semiconductor layer 203 with a thickness of 200 Å, the microwave glow discharge is stopped, the output of the DC power supply 1011 is turned off, and the gas outlet valve 1041 is turned off.
, 1042, 1043 and the auxiliary valve 1008 were closed to stop the gas from flowing into the deposition chamber 1001, and the formation of the n-type semiconductor layer 203 was completed. Next, the i-type semiconductor layer 20
5, the substrate 1004 is heated by a heater 100.
5, and the outflow valve 1041 and the auxiliary valve 1008 were gradually opened to allow SiH4 gas to flow into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, the SiH4 gas flow rate was 150 sccm.
It was adjusted using the mass flow controller 1021 so that The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while checking the vacuum gauge 1006 so that the pressure inside the deposition chamber 1001 was 5 mTorr.

【0081】次に、回転可能なメッシュ状グリッド10
14を回転させ、基板1004近傍から取り除き、直流
電源1011による+60Vの直流バイアスならびに高
周波電源1012による100Wの高周波電力(周波数
13.56MHz )の和をバイアス印加電極1013
に印加した。その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
300Wに設定し、不図示の導波管、導波部1010お
よび誘電体窓1002を通して堆積室1001内にマイ
クロ波電力を導入しマイクロ波グロー放電を生起させ、
n型半導体層上にi型半導体層の形成を開始し、層厚約
4000Åのi型半導体層205を形成したところでマ
イクロ波グロー放電を止め、直流電源1011および高
周波電源1012の出力を切り、流出バルブ1041お
よび補助1008を閉じて、堆積室1001へのガス流
入を止め、i型半導体層205の形成を終えた。
Next, the rotatable mesh grid 10
14 is rotated and removed from the vicinity of the substrate 1004, and the sum of the +60V DC bias from the DC power supply 1011 and the 100W high frequency power (frequency 13.56MHz) from the high frequency power supply 1012 is applied to the bias applying electrode 1013.
was applied to. Thereafter, the power of a microwave power source (not shown) is set to 300 W, and microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through a waveguide (not shown), a waveguide section 1010, and a dielectric window 1002 to generate a microwave glow discharge. let me,
Formation of the i-type semiconductor layer is started on the n-type semiconductor layer, and when the i-type semiconductor layer 205 with a thickness of approximately 4000 Å is formed, the microwave glow discharge is stopped, the output of the DC power supply 1011 and the high frequency power supply 1012 is cut off, and the outflow is started. The valve 1041 and the auxiliary 1008 were closed to stop the gas from flowing into the deposition chamber 1001, and the formation of the i-type semiconductor layer 205 was completed.

【0082】次に、p型半導体層206を形成するには
、基板1004を加熱ヒーター1005により200℃
に保持し、ガス流出バルブ1041、1042、104
4を徐々に開いて、SiH4 ガス、H2 ガス、BF
3 /H2 をガス導入管1003を通して堆積室10
01内に流入させた。このとき、SiH4 ガス流量が
10sccm、H2 ガス流量が100sccm、BF
3 /H2 ガス流量が1sccmとなるように各々の
マスフローコントローラー1021、1022、102
4で調整した。堆積室1001内の圧力は、5mTor
r となるように真空計1006を見ながらコンダクタ
ンスバルブ1007の開口を調整した。
Next, to form the p-type semiconductor layer 206, the substrate 1004 is heated to 200° C. by the heating heater 1005.
gas outlet valves 1041, 1042, 104
4 gradually open and add SiH4 gas, H2 gas, BF.
3/H2 into the deposition chamber 10 through the gas introduction pipe 1003.
01. At this time, the SiH4 gas flow rate was 10 sccm, the H2 gas flow rate was 100 sccm, and the BF
3/H2 Each mass flow controller 1021, 1022, 102 so that the gas flow rate is 1 sccm.
Adjusted with 4. The pressure inside the deposition chamber 1001 is 5mTor.
The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while watching the vacuum gauge 1006 so that the value was r.

【0083】次に、直流電源1011による+100V
の直流バイアスをバイアス印加電極1013に印加した
。その後、不図示のマイクロ波電源の電力400Wに設
定し、不図示の導波管、導波部1010および誘電体窓
1002を通して堆積室1001内にマイクロ波電力を
導入し、マイクロ波グロー放電を生起させ、i型半導体
層上にp型半導体層の形成を開始し、層厚100Åのp
型半導体層206を形成したところでマイクロ波グロー
放電を止め、直流電源1011の出力を切り、また、流
出バルブ1041、1042、1044および補助バル
ブ1008を閉じて、堆積室1001内へのガス流入を
止め、p型半導体層206の形成を終えた。
Next, +100V from DC power supply 1011
A direct current bias of 100.degree. C. was applied to the bias application electrode 1013. Thereafter, the power of a microwave power source (not shown) is set to 400 W, and microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through a waveguide (not shown), a waveguide section 1010, and a dielectric window 1002 to generate a microwave glow discharge. Then, formation of a p-type semiconductor layer was started on the i-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer with a layer thickness of 100 Å was
After forming the type semiconductor layer 206, the microwave glow discharge is stopped, the output of the DC power supply 1011 is cut off, and the outflow valves 1041, 1042, 1044 and the auxiliary valve 1008 are closed to stop the gas from flowing into the deposition chamber 1001. , the formation of the p-type semiconductor layer 206 has been completed.

【0084】以上の、太陽電池の作製条件を第1表に示
す。
Table 1 shows the conditions for manufacturing the solar cell described above.

【0085】[0085]

【表1】 それぞれの層を形成する際に、必要なガス以外の流出バ
ルブ1041乃至1046は完全に閉じられていること
は云うまでもなく、また、それぞれのガスが堆積室10
01内、流出バルブ1041乃至1046から堆積室1
001に至る配管内に残留することを避けるために、流
出バルブ1041乃至1046を閉じ、補助バルブ10
08を開き、さらにコンダクタンスバルブ1007を全
開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必要に応
じて行った。
[Table 1] It goes without saying that when forming each layer, the outflow valves 1041 to 1046 for gases other than the necessary gases are completely closed, and each gas is
01, from the outflow valves 1041 to 1046 to the deposition chamber 1
001, the outflow valves 1041 to 1046 are closed, and the auxiliary valve 10
08 was opened, and the conductance valve 1007 was fully opened to temporarily evacuate the system to a high vacuum, as necessary.

【0086】次に、流入バルブ1031乃至1036、
堆積室1001のリークバルブ1009が閉じられてい
ることを確認し、また、流出バルブ1041乃至104
6、補助バルブ1008が開かれていることを確認して
、コンダクタンス(バタフライ型)バルブ1007を全
開にして、不図示の真空ポンプにより堆積室1001お
よびガス配管内を排気し、真空計1006の読みが約1
×10−4Torrになった時点で流出バルブ1041
乃至1046および補助バルブ1008を閉じ、リーク
バルブ1009を開けて堆積室1001内をリークし、
表面上にn型半導体層、拡散防止層、i型半導体層およ
びp型半導体層が形成された基板1004を堆積室10
01内から取り出した。
Next, inflow valves 1031 to 1036,
Confirm that the leak valve 1009 of the deposition chamber 1001 is closed, and also close the outflow valves 1041 to 104.
6. Confirm that the auxiliary valve 1008 is open, fully open the conductance (butterfly type) valve 1007, evacuate the deposition chamber 1001 and gas piping with a vacuum pump (not shown), and check the reading on the vacuum gauge 1006. is about 1
When the temperature reaches ×10-4 Torr, the outflow valve 1041
1046 to 1046 and the auxiliary valve 1008 are closed, the leak valve 1009 is opened to leak the inside of the deposition chamber 1001,
A substrate 1004 on which an n-type semiconductor layer, a diffusion prevention layer, an i-type semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer are formed is placed in a deposition chamber 10.
I took it out from inside 01.

【0087】次に、非単結晶質シリコン太陽電池のp型
半導体層206上に透明電極207として層厚が700
ÅのITO(In2 O3 +SnO2 )を、公知の
抵抗加熱真空蒸着法によって真空蒸着し、さらに集電電
極208として層厚が2μm のAlを、公知の抵抗加
熱真空蒸着法にて真空蒸着し、非単結晶質シリコン太陽
電池(電池No. 実1)を製作した。
Next, a transparent electrode 207 with a thickness of 700 mm is formed on the p-type semiconductor layer 206 of the non-monocrystalline silicon solar cell.
ITO (In2O3 +SnO2) with a thickness of 1.5 μm was vacuum-deposited using a known resistance heating vacuum evaporation method, and then Al with a layer thickness of 2 μm was deposited as a current collecting electrode 208 using a known resistance heating vacuum evaporation method. A monocrystalline silicon solar cell (Battery No. 1) was manufactured.

【0088】(比較例1)基板加熱工程において粗面率
最適化を行わず、基板加熱後直ちにn型半導体層の形成
を行った点以外は、実施例1と同じ作製条件及び方法で
、同じ構成の非単結晶質シリコン太陽電池(電池No.
 比1)を製作した。
(Comparative Example 1) The same manufacturing conditions and method as in Example 1 were used, except that the roughness ratio was not optimized in the substrate heating process and the n-type semiconductor layer was formed immediately after heating the substrate. A non-monocrystalline silicon solar cell (Battery No.
Comparison 1) was manufactured.

【0089】まず実施例1(電池No. 実1)および
比較例1(電池No. 比1)で製作した太陽電池の光
電変換効率η={単位面積あたりの最大発電電力(mW
/cm2 )/単位面積あたりの入射光強度(mW/c
m2 )}の評価を行った。
First, the photoelectric conversion efficiency η of the solar cells manufactured in Example 1 (Battery No. Actual 1) and Comparative Example 1 (Battery No. Ratio 1) = {Maximum generated power per unit area (mW
/cm2)/incident light intensity per unit area (mW/c
m2)} was evaluated.

【0090】実施例1(電池No. 実1)および比較
例1(電池No.比1)の太陽電池をソーラーシミュレ
ーター(山下電装、YSS−150)を用いた疑似太陽
光(AM−1.5、100mW/cm2 )の照射下に
置き、引き出し電極209に直流電圧を印加し、電流電
圧特性を測定し、開放電圧、短絡電流、フィルファクタ
ー及び光電変換効率ηを評価したところ、比較例1(電
池No. 比1)の太陽電池に対して、実施例1(電池
No. 実1)の太陽電池は、短絡電流の値が平均して
1.26倍、光電変換効率ηが平均して1.23倍優れ
ていた。
The solar cells of Example 1 (Battery No. Real 1) and Comparative Example 1 (Battery No. Ratio 1) were subjected to simulated sunlight (AM-1.5) using a solar simulator (Yamashita Denso, YSS-150). , 100 mW/cm2), a DC voltage was applied to the extraction electrode 209, the current-voltage characteristics were measured, and the open circuit voltage, short circuit current, fill factor, and photoelectric conversion efficiency η were evaluated. Comparative Example 1 ( Compared to the solar cell of cell No. 1), the solar cell of Example 1 (battery No. 1) had a short circuit current value of 1.26 times on average, and a photoelectric conversion efficiency η of 1 on average. .23 times better.

【0091】次に、実施例1(電池No. 実1)およ
び比較例1(電池No. 比1)で製作した太陽電池の
表面を走査型電子顕微鏡(日立、S−530)にて観察
したところ、実施例1(電池No. 実1)では凹凸構
造の平均間隔が1μm 、平均高低差が0.5μm の
概ね一様な凹凸表面を有しており、基板表面の最適化さ
れた粗面にほぼ忠実に太陽電池が形成されていることが
わかった。それに対して、比較例1(電池No. 比1
)では太陽電池表面はほぼ平坦であるが若干の不規則な
凹凸が観察された。両方の太陽電池の間の短絡電流の違
い、ひいては変換効率の違いは、この凹凸によって起こ
る光閉じこめ効果の違いによるものであると考えられる
Next, the surfaces of the solar cells produced in Example 1 (Battery No. 1) and Comparative Example 1 (Battery No. 1) were observed using a scanning electron microscope (Hitachi, S-530). However, in Example 1 (Battery No. 1), the uneven surface had a generally uniform uneven surface with an average interval of 1 μm and an average height difference of 0.5 μm, and the optimized rough surface of the substrate surface. It was found that the solar cells were formed almost faithfully. In contrast, Comparative Example 1 (Battery No. 1
), the solar cell surface was almost flat, but some irregular irregularities were observed. The difference in short-circuit current, and thus the difference in conversion efficiency, between both solar cells is thought to be due to the difference in light confinement effect caused by this unevenness.

【0092】(実施例2)基板加熱工程及び基板表面の
粗面率最適化工程における基板温度を400℃に変える
以外は、実施例1と同じ作製条件及び方法で、非単結晶
質シリコン太陽電池(電池No. 実2)を製作した。
(Example 2) A non-monocrystalline silicon solar cell was manufactured using the same manufacturing conditions and method as in Example 1, except that the substrate temperature in the substrate heating process and substrate surface roughness optimization process was changed to 400°C. (Battery No. 2) was manufactured.

【0093】本実施例の場合、基板加熱工程及び基板表
面の粗面率最適化工程に要した時間は11分であり、基
板加熱工程及び基板表面の粗面率最適化工程終了後、基
板加熱ヒーター1005により基板温度を300℃に調
整・保持した状態で次工程に進んだ。
In the case of this example, the time required for the substrate heating step and the substrate surface roughness ratio optimization step was 11 minutes, and after the substrate heating step and the substrate surface roughness ratio optimization step, the substrate heating The substrate temperature was adjusted and maintained at 300° C. using the heater 1005 before proceeding to the next step.

【0094】本実施例にて作製された非単結晶質シリコ
ン太陽電池(電池No. 実2)の特性を比較例1と同
様の方法で測定し、比較例1にて作製された非単結晶質
シリコン太陽電池(電池No. 比1)と比べたところ
、短絡電流の値が平均して1.25倍、光電変換効率η
が平均して1.22倍優れており、実施例1の非単結晶
質シリコン太陽電池(電池No. 実1)の特性とほぼ
同じであった。
The characteristics of the non-single crystalline silicon solar cell (Battery No. 2) produced in this example were measured in the same manner as in Comparative Example 1. Compared to a high-quality silicon solar cell (battery No. 1), the short-circuit current value is on average 1.25 times higher, and the photoelectric conversion efficiency η
was 1.22 times better on average, and the characteristics were almost the same as those of the non-monocrystalline silicon solar cell of Example 1 (Battery No. 1).

【0095】次に、実施例2(電池No. 実2)で作
製した太陽電池の表面を比較例1と同様にして観察した
ところ、実施例2(電池No. 実2)では凹凸構造の
平均間隔が1μm 、平均高低差が0.5μm の概ね
一様な凹凸表面を有しており、基板表面の最適化された
粗面にほぼ忠実に太陽電池が形成されていることがわか
った。
Next, when the surface of the solar cell produced in Example 2 (Battery No. 2) was observed in the same manner as Comparative Example 1, it was found that the average uneven structure of Example 2 (Battery No. 2) was It was found that the solar cell had a generally uniform uneven surface with an interval of 1 μm and an average height difference of 0.5 μm, and that the solar cell was formed almost faithfully to the optimized rough surface of the substrate surface.

【0096】さらに、本実施例にて作製された非単結晶
質シリコン太陽電池(電池No. 実2)と同じ条件の
方法にて10ロットの非単結晶質シリコン太陽電池(電
池No. 実2−1)〜(電池No. 実2−10)の
作製を行った。但し、各々の非単結晶質シリコン太陽電
池の作製における基板加熱工程及び基板表面の粗面率最
適化工程に要した時間は9分から15分の範囲で分布し
ていた。非単結晶質シリコン太陽電池(電池No. 実
2−1)〜(電池No. 実2−10)の変換効率を測
定し、ばらつきを調べたところ、平均値の前後2%以内
に入っていた。これに対して比較例1にて作製された非
単結晶質シリコン太陽電池(電池No. 比1−1)と
同じ条件、方法で作製された10ロットの非単結晶質シ
リコン太陽電池(電池No. 比1−1)〜(電池No
. 比1−10)に対して同様の測定を行い変換効率の
ばらつきを調べたところ、平均値の前後10%に広がっ
ていた。
Furthermore, 10 lots of non-monocrystalline silicon solar cells (Battery No. 2) were fabricated using the same method as the non-monocrystalline silicon solar cell (Battery No. 2) produced in this example. -1) to (Battery No. 2-10) were manufactured. However, the time required for the substrate heating step and substrate surface roughness ratio optimization step in the production of each non-monocrystalline silicon solar cell was distributed in the range of 9 minutes to 15 minutes. When we measured the conversion efficiency of non-monocrystalline silicon solar cells (Battery No. 2-1) to (Battery No. 2-10) and investigated the dispersion, it was within 2% of the average value. . On the other hand, 10 lots of non-monocrystalline silicon solar cells (battery No. ratio 1-1) manufactured under the same conditions and method as the non-monocrystalline silicon solar cells (battery No. ratio 1-1) manufactured in Comparative Example 1 were used. . Ratio 1-1) ~ (Battery No.
.. Similar measurements were made for the ratio 1-10) to examine the variation in conversion efficiency, and it was found that the variation in conversion efficiency was spread around 10% around the average value.

【0097】これらのことから、基板加熱工程及び基板
表面の粗面率最適化工程における基板温度がなんらかの
原因によって変動したり材質や表面性等の異なる基板を
用いることによって基板加熱工程における基板表面の粗
面率が時間とともに変化する様子が異なったものになっ
たとしても、本発明の方法を用いることによって基板表
面の粗面率を常に最適なものにすることが可能であり、
これによって作製される非単結晶質シリコン太陽電池の
高効率化、均一性、再現性の飛躍的向上が可能であるこ
とが分かった。
[0097] For these reasons, it is possible that the substrate temperature in the substrate heating process and the substrate surface roughness ratio optimization process may vary for some reason, or that the substrate surface roughness in the substrate heating process may vary due to the use of a substrate with a different material or surface roughness. Even if the roughness ratio changes over time, it is possible to always optimize the roughness ratio of the substrate surface by using the method of the present invention.
It has been found that it is possible to dramatically improve the efficiency, uniformity, and reproducibility of non-monocrystalline silicon solar cells produced by this method.

【0098】(実施例3)本実施例では、図3に示すよ
うな構成のマルチバンドギャップ型非単結晶質シリコン
太陽電池の作製を行った。基板302として大きさが1
00mm角、厚さが1.0mmで表面に鏡面加工を施し
たステンレス(SUS304)板を使用した。
(Example 3) In this example, a multi-bandgap non-single crystal silicon solar cell having the configuration shown in FIG. 3 was manufactured. The size of the substrate 302 is 1.
A stainless steel (SUS304) plate measuring 1.0 mm square and 1.0 mm thick with a mirror finish on the surface was used.

【0099】該ステンレス基板に対して、基板加熱工程
及び基板表面の粗面率最適化工程を、基板温度を380
℃に設定して行った。本実施例においては、基板加熱工
程及び基板表面の粗面率最適化工程に23分を要した。
The stainless steel substrate was subjected to a substrate heating process and a substrate surface roughness ratio optimization process at a substrate temperature of 380℃.
It was set at ℃. In this example, the substrate heating process and the substrate surface roughness ratio optimization process required 23 minutes.

【0100】基板加熱工程及び基板表面の粗面率最適化
工程に引き続いて、基板302上に第1n型半導体層3
03、第1i型半導体層305、第1p型半導体層30
7、第2n型半導体層309、第2i型半導体層311
、第2p型半導体層313、透明電極314および集電
電極315の順で形成した。非単結晶質シリコンから成
る各半導体層を第2表に示す作製条件にすること以外は
実施例1と同様な作製方法のn型半導体層、i型半導体
層、p型半導体層、透明電極および集電電極を用いて、
非単結晶質シリコン太陽電池(電池No. 実3)を作
製した。
[0100] Following the substrate heating process and substrate surface roughness optimization process, a first n-type semiconductor layer 3 is formed on the substrate 302.
03, first i-type semiconductor layer 305, first p-type semiconductor layer 30
7. Second n-type semiconductor layer 309, second i-type semiconductor layer 311
, the second p-type semiconductor layer 313, the transparent electrode 314, and the current collecting electrode 315 were formed in this order. The n-type semiconductor layer, i-type semiconductor layer, p-type semiconductor layer, transparent electrode and Using a current collecting electrode,
A non-monocrystalline silicon solar cell (Battery No. 3) was produced.

【0101】[0101]

【表2】 (比較例2)基板加熱工程において粗面率最適化を行わ
ず、基板加熱後直ちにn型半導体層の形成を行った点以
外は実施例3と同じ作製条件及び方法で、同じ構成の非
単結晶質シリコン太陽電池(電池No. 比2)を製作
した。
[Table 2] (Comparative Example 2) The same manufacturing conditions and method as in Example 3 were used, except that the roughness ratio was not optimized in the substrate heating process and the n-type semiconductor layer was formed immediately after heating the substrate. A non-monocrystalline silicon solar cell (cell No. 2) with the following configuration was manufactured.

【0102】まず、実施例3(電池No. 実3)およ
び比較例2(電池No. 比2)の太陽電池の特性を比
較例1のものと同様にして測定したところ、比較例2(
電池No. 比2)の太陽電池に対して、実施例3(電
池No. 実3)の太陽電池は、変換効率が1.29倍
優れていた。
First, the characteristics of the solar cells of Example 3 (Battery No. 3) and Comparative Example 2 (Battery No. Ratio 2) were measured in the same manner as those of Comparative Example 1.
Battery No. The conversion efficiency of the solar cell of Example 3 (Battery No. 3) was 1.29 times higher than that of the solar cell of Ratio 2).

【0103】次に、実施例3で作製した太陽電池(電池
No. 実3)の表面を比較例1と同様にして観察した
ところ、凹凸構造の平均間隔が0.2μm、平均高低差
が0.2μm の概ね一様な凹凸表面を有しており、基
板表面の最適化された粗面にほぼ忠実に太陽電池が形成
されていることがわかった。
[0103] Next, when the surface of the solar cell produced in Example 3 (cell No. 3) was observed in the same manner as in Comparative Example 1, it was found that the average interval of the uneven structure was 0.2 μm, and the average height difference was 0. It was found that the solar cell had a roughly uniform uneven surface of .2 μm, and that the solar cell was formed almost faithfully to the optimized rough surface of the substrate surface.

【0104】(実施例4)本実施例では、トップセルの
各層の作製に際してマイクロ波CVD法でなく、通常の
RFCVD法を用いた点を除いて実施例3と同様にして
図3に示す構成を有するマルチバンドギャップ型非単結
晶質シリコン太陽電池の作製を行った。
(Example 4) In this example, the structure shown in FIG. 3 was prepared in the same manner as in Example 3 except that the ordinary RFCVD method was used instead of the microwave CVD method when manufacturing each layer of the top cell. We fabricated a multi-bandgap non-single-crystalline silicon solar cell.

【0105】本実施例にて作製された非単結晶質シリコ
ン太陽電池(電池No. 実4)の特性を比較例1と同
様の方法で測定し、比較例2にて作製された非単結晶質
シリコン太陽電池(電池No. 比2)と比べたところ
、光電変換効率ηが平均して1.19倍優れていた。
The characteristics of the non-single crystal silicon solar cell (Battery No. 4) produced in this example were measured in the same manner as in Comparative Example 1, and the characteristics of the non-single crystal silicon solar cell produced in Comparative Example 2 were measured in the same manner as in Comparative Example 1. When compared with a high quality silicon solar cell (Battery No. 2), the photoelectric conversion efficiency η was 1.19 times better on average.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上詳細に述べたような本発明の方法を
用いることにより、以下に記載するような効果が得られ
た。
[Effects of the Invention] By using the method of the present invention as described in detail above, the following effects were obtained.

【0107】エッチング残滓や微粒子が基板上に残留す
ることによる太陽電池特性の低下を招くことなく高性能
の太陽電池を提供することを可能とした。
[0107] It has become possible to provide a high-performance solar cell without deteriorating the solar cell characteristics due to etching residue or fine particles remaining on the substrate.

【0108】また、本発明は基板表面の凹凸形成時に生
じた基板の歪みが経時的に緩和して行く過程における半
導体層の剥がれや電気的特性の悪化を招くことなく高性
能の太陽電池を提供することをも可能とした。
[0108] Furthermore, the present invention provides a high-performance solar cell without causing peeling of the semiconductor layer or deterioration of electrical characteristics during the process in which the distortion of the substrate that occurs when forming irregularities on the substrate surface is alleviated over time. It also made it possible to

【0109】また、本発明は比較的高い基板温度を必要
とするマイクロ波CVD法を用いながらも基板表面を構
成する金属の結晶粒界の成長にともなう粗面率の変化を
その場で監視することにより出力特性の再現性の高い太
陽電池を提供することをも可能とした。
[0109] Furthermore, although the present invention uses the microwave CVD method which requires a relatively high substrate temperature, it is possible to monitor on the spot the change in roughness caused by the growth of grain boundaries of metal constituting the substrate surface. This also made it possible to provide a solar cell with highly reproducible output characteristics.

【0110】また、本発明は前記基板加熱工程と基板表
面の粗面率最適化工程を同時に行うことにより、実際に
半導体層が形成される段階での基板表面の粗面率が決定
できるため、基板表面の粗面率と太陽電池の特性の関係
を把握して最適粗面率を求めることを容易にし、太陽電
池の製造条件の決定までの試行錯誤の回数を減らし、そ
の結果として太陽電池を安価に提供することをも可能と
した。
Furthermore, in the present invention, by performing the substrate heating step and the substrate surface roughness ratio optimization step simultaneously, the roughness ratio of the substrate surface can be determined at the stage when the semiconductor layer is actually formed. By understanding the relationship between the surface roughness of the substrate surface and the characteristics of the solar cell, it is easy to determine the optimum surface roughness, reducing the number of trials and errors required to determine the manufacturing conditions for solar cells, and as a result, improving the quality of solar cells. It also made it possible to provide it at a low price.

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

【図1】本発明の方法を用いる基板加熱工程及び基板表
面の粗面率最適化工程を実行する一例を説明するための
模式的構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining an example of performing a substrate heating step and a substrate surface roughness ratio optimization step using the method of the present invention.

【図2】本発明の方法を用いて作製される太陽電池の一
例を説明するための模式的構成図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of a solar cell manufactured using the method of the present invention.

【図3】本発明の方法を用いて作製される太陽電池の他
の一例を説明するための模式的構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram for explaining another example of a solar cell manufactured using the method of the present invention.

【図4】本発明の方法に用いられるマイクロ波CVD法
による非単結晶質シリコン半導体層形成装置を説明する
ための模式的構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram for explaining an apparatus for forming a non-monocrystalline silicon semiconductor layer by a microwave CVD method used in the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101    基板 102    基板加熱用ヒーター 103    センサ 104    光伝送路 105    光反射率計測装置 106    データ解析及び各種機器制御用コンピュ
ータ107,108    インターフェース201 
   太陽電池 202    導電性基板 203    n型半導体層 205    i型半導体層 206    p型半導体層 207    透明電極 208    集電電極 209    取り出し電極 301    太陽電池 302    導電性基板 303    第1n型半導体層 305    第1i型半導体層 307    第1p型半導体層 309    第2n型半導体層 311    第2i型半導体層 313    第2p型半導体層 304    透明電極 315    集電電極 316    取り出し電極 1001    堆積室 1002    誘電体窓 1003    ガス導入管 1004    基板 1005    加熱ヒータ 1006    真空計 1007    コンダクタンスバルブ1008   
 補助バルブ 1009    リークバルブ 1010    導波部 1011    直流電源 1012    高周波電源 1013    電極 1014    グリッド 1015    センサ 1016    光伝送路 1021乃至1026    マスフローコントローラ
ー1031乃至1036    ガス流入バルブ104
1乃至1046    ガス流出バルブ1051乃至1
056    バルブ
101 Substrate 102 Heater 103 for heating the substrate Sensor 104 Optical transmission line 105 Light reflectance measurement device 106 Computers 107 and 108 for data analysis and various equipment control Interface 201
Solar cell 202 Conductive substrate 203 N-type semiconductor layer 205 I-type semiconductor layer 206 P-type semiconductor layer 207 Transparent electrode 208 Current collecting electrode 209 Output electrode 301 Solar cell 302 Conductive substrate 303 First n-type semiconductor layer 305 First i-type semiconductor layer 307 first p-type semiconductor layer 309 second n-type semiconductor layer 311 second i-type semiconductor layer 313 second p-type semiconductor layer 304 transparent electrode 315 current collecting electrode 316 extraction electrode 1001 deposition chamber 1002 dielectric window 1003 gas introduction tube 1004 substrate 1005 heater 1006 Vacuum gauge 1007 Conductance valve 1008
Auxiliary valve 1009 Leak valve 1010 Waveguide 1011 DC power supply 1012 High frequency power supply 1013 Electrode 1014 Grid 1015 Sensor 1016 Optical transmission lines 1021 to 1026 Mass flow controllers 1031 to 1036 Gas inflow valve 104
1 to 1046 Gas outflow valves 1051 to 1
056 Valve

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  基板上に、第1の導電型を有するドー
プされた半導体層と、i型半導体層と、前記第1の導電
型と異なる導電型を有するドープされた半導体層を順次
積層して得られる太陽電池の作製方法において、前記第
1の導電型を有するドープされた半導体層を形成する際
の基板加熱工程において、前記基板表面の粗面率が時間
とともに変化していく様子を光学的測定手段を用いて観
測しながら基板加熱時間の調整を行なうことを特徴とす
る太陽電池の作製方法。
1. A doped semiconductor layer having a first conductivity type, an i-type semiconductor layer, and a doped semiconductor layer having a conductivity type different from the first conductivity type are sequentially stacked on a substrate. In the method for manufacturing a solar cell obtained by a method of manufacturing a solar cell, in the substrate heating step when forming the doped semiconductor layer having the first conductivity type, the change in roughness of the substrate surface with time is observed optically. 1. A method for manufacturing a solar cell, which comprises adjusting substrate heating time while observing using a physical measuring means.
【請求項2】  前記第1の導電型を有するドープされ
た半導体層と、前記i型半導体層と、前記第1の導電型
と異なる導電型を有するドープされた半導体層として、
各々シリコンを含む非単結晶半導体が用いられることを
特徴とする請求項1に記載の太陽電池の作製方法。
2. A doped semiconductor layer having the first conductivity type, the i-type semiconductor layer, and a doped semiconductor layer having a conductivity type different from the first conductivity type,
2. The method for manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein each non-single crystal semiconductor containing silicon is used.
【請求項3】  前記第1の導電型を有するドープされ
た半導体層と、前記i型半導体層と、前記第1の導電型
と異なる導電型を有するドープされた半導体層のうち、
少なくとも1層を形成する方法としてマイクロ波CVD
法が用いられていることを特徴とする請求項1に記載の
太陽電池の作製方法。
3. Among the doped semiconductor layer having the first conductivity type, the i-type semiconductor layer, and the doped semiconductor layer having a conductivity type different from the first conductivity type,
Microwave CVD as a method of forming at least one layer
2. The method of manufacturing a solar cell according to claim 1, wherein a method is used.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8850755B2 (en) 2008-07-09 2014-10-07 Skyfuel, Inc. Solar collectors having slidably removable reflective panels for use in solar thermal applications

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