JPH0480371A - Method and device for formation of deposit film - Google Patents

Method and device for formation of deposit film

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JPH0480371A
JPH0480371A JP2194002A JP19400290A JPH0480371A JP H0480371 A JPH0480371 A JP H0480371A JP 2194002 A JP2194002 A JP 2194002A JP 19400290 A JP19400290 A JP 19400290A JP H0480371 A JPH0480371 A JP H0480371A
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Abstract

PURPOSE:To stably mass-produce a high-performance photoelectromotive element by use of a tilt-type band profile by allowing the mixed flow of an active seed and a precursor to flow through the space which is surrounded by both a wall provided in the direction along the surface of a base body and this surface of the base body and thereafter exhausting this mixed flow. CONSTITUTION:The N layer of amorphous Si is previously laminated on a base body 101 made of stainless steel. This base body 101 is introduced into an I layer film formation chamber (I). Gas such as H2 and Ar becoming an active seed is introduced from an introduction port 110a. Gas such as SiF4 and GeF4 becoming a precursor is introduced from an introduction port 110b. Prescribed microwave effective power is supplied to the plasma generation chambers 109a, 109b and prescribed trigger is imparted to generate plasma. The active seed and the precursor are introduced into a reaction chamber 113 and a flow 116 is formed. This flow 116 is passed through the space which is surrounded by both a wall 117 provided along the surface of the base body 101 and this surface of the base body 101 and exhausted from an exhaust pipe 114. Thereby an amorphous SiGe film is stably mass-produced by use of a tilt-type band profile wherein Ge concn. in the I layer is made higher as the base body 101 approaches an exhaust port and a band gap is made small according thereto.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、シリコンを含存する堆積膜とりわけ、光起電
力素子の形成に好適な量産方法及び装置に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field to which the Invention Pertains] The present invention relates to a mass production method and apparatus suitable for forming deposited films containing silicon, particularly photovoltaic elements.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

例えば、アモルファスシリコン膜(以下aSiと略す。 For example, an amorphous silicon film (hereinafter abbreviated as aSi) is used.

)等の機能性堆積膜の形成には、真空蒸着法、プラズマ
CVD法、CVD法、反応性スパッタリング法、イオン
ブレーティング法、光CVD法等が試みられており、−
船釣には、プラズマCVD法が広く用いられ、企業化さ
れている。
) Vacuum evaporation method, plasma CVD method, CVD method, reactive sputtering method, ion blasting method, photo-CVD method, etc. have been tried.
For boat fishing, the plasma CVD method is widely used and commercialized.

しかしながら、一般にこれ等の堆積膜形成法による堆積
膜は電気的、光学的特性及び繰返し使用での疲労特性あ
るいは使用環境特性、さらには均一性、再現性を含めた
生産性、量産性の点において更に総合的な特性の向上を
図る余地がある。その中でも、電気的、光学的、光導電
的乃至は機械的特性の夫々を十分に満足させ得る堆積膜
を発現させるためには、現状ではプラズマCVD法によ
って形成することが最良とされているが、堆積膜の応用
用途によっては、大面積化、膜厚均一化と共に一層の膜
品質の均一性の向上を図りながら、しかも高速成膜によ
って再現性のある量産化を図らねばならないため、プラ
ズマCVD法による堆積膜の形成においてもこれらのこ
とが、今後改善すべき問題点として指摘されていた。そ
こで、これらの問題点を解決する手段として、基体上に
堆積膜を形成するための成膜空間に、活性化空間におい
て生成される堆積膜形成用の原料となる前駆体(B)と
、活性化空間において生成され、前記前駆体と相互作用
をする活性種(A)とを導入することによって、前記基
体上に堆積膜を形成する堆積膜形成法が提案された。
However, deposited films formed by these deposited film formation methods generally have poor electrical and optical properties, fatigue properties during repeated use, use environment properties, and productivity including uniformity and reproducibility, and mass production. There is still room for further improvement of the overall characteristics. Among these, in order to develop a deposited film that satisfactorily satisfies each of the electrical, optical, photoconductive, and mechanical properties, it is currently considered best to form it by plasma CVD. Depending on the application of the deposited film, it is necessary to increase the area, make the film thickness uniform, and further improve the uniformity of the film quality, as well as achieve mass production with high reproducibility through high-speed film formation. These problems have also been pointed out as problems that should be improved in the future in the formation of deposited films by this method. Therefore, as a means to solve these problems, a precursor (B), which is a raw material for forming a deposited film produced in an activation space, is placed in a film formation space for forming a deposited film on a substrate. A deposited film forming method has been proposed in which a deposited film is formed on the substrate by introducing an active species (A) that is generated in the chemical space and interacts with the precursor.

なお、「前駆体(B)」とは形成される堆積膜の原料に
は成り得るが、そのままのエネルギー状態では堆積膜を
形成することが全くまたは殆どできないものをいい、「
活性種(A)」とは、前記前駆体(B)と化学的相互作
用を起こして、例えば前駆体(B)にエネルギーを与え
たり、前駆体(B)と化学的に反応したりして前駆体(
B)を堆積膜を形成することができる状態にする役目を
になうものを云う。したがって、活性種(A)としては
、形成される堆積膜を構成する構成要素に成る構成要素
を含んでいても良く、あるいはそのような構成要素を含
んでいなくとも良い。
Note that "precursor (B)" refers to something that can serve as a raw material for a deposited film to be formed, but is completely or almost incapable of forming a deposited film in its current energy state;
``Activated species (A)'' means a species that causes a chemical interaction with the precursor (B), for example, gives energy to the precursor (B), or chemically reacts with the precursor (B). precursor(
A substance that serves to bring B) into a state in which a deposited film can be formed. Therefore, the active species (A) may contain constituent elements constituting the deposited film to be formed, or may not contain such constituent elements.

この堆積膜形成方法は良質で安価なa−3iを用いた光
起電力素子の製造にも好適なものであり、特に基体にロ
ール状のものを用いたロールツー ロールの量産装置を
組むことにより、生産性の大巾な向上が見込まれている
This method of forming a deposited film is also suitable for manufacturing photovoltaic devices using high-quality and inexpensive a-3i, and in particular, by assembling a roll-to-roll mass production device using a roll-shaped substrate, Significant improvements in productivity are expected.

一方、光起電力素子の中でも周期律表第■族の元素を含
むアモルファス材料を用いた太陽電池の高性能化への研
究開発はめざましく、太陽光のスペクトルの全域を有効
に吸収し、より高い光電変換効率を得るために短波長感
度の高い材料、例えばアモルファスシリコンカーバイト
 (以下aSiCと略す。)等や、長波長感度の高い材
t4、例えばアモルファスンリコンゲルマニウム(以下
a−3iGeと略す。)等のアモルファス材料が開発さ
れている。これら各材料で作られる太陽電池を積層した
トリプル構成のもので現在大きな成果が上がりつつある
On the other hand, among photovoltaic elements, there has been remarkable research and development into improving the performance of solar cells that use amorphous materials containing elements from group II of the periodic table. In order to obtain photoelectric conversion efficiency, materials with high short wavelength sensitivity, such as amorphous silicon carbide (hereinafter abbreviated as aSiC), etc., and materials with high long wavelength sensitivity, such as t4, such as amorphous silicon germanium (hereinafter abbreviated as a-3iGe) are used. ) and other amorphous materials have been developed. Triple-layered solar cells made of these materials are currently showing great results.

また、単層構成の太陽電池においても、光入射側により
大きなバンドギャップ(以下Eg と略す。)を持ち、
膜厚方向に小さくなる傾斜型のハンドプロファイルをも
たせることにより、開放電圧■。、を増加させ、変換効
率を向上させることが可能である。このハンドプロファ
イルを第7(A)図に示す。
In addition, even in a solar cell with a single layer structure, there is a larger band gap (hereinafter abbreviated as Eg) on the light incidence side,
By providing an inclined hand profile that decreases in the film thickness direction, the open circuit voltage ■. , and the conversion efficiency can be improved. This hand profile is shown in FIG. 7(A).

また、特に真性のa−3i、a−5iGe及びa−3i
C膜において移動度の低い正孔を1層中でそのドリフト
を助長するようなハンドプロファイルも考案されている
。即ち、第7 (B)図に示すハンドプロファイルを作
れば光生成された正孔の順方向へのドリフトが助長され
太陽電池OFFが向上する。さらに第7(B)図のハン
ドプロファイルで受光面側に第7 (A)図に示したハ
ントプロファイルと同し効果をもつバッファ層を設けた
第7 (C)図に示すバンドプロファイルにすることで
高い開放電圧と高いFFを得ることが可能となる。この
ように第7 (C)図に示すバンドプロファイルを夫々
のバンドギャップの大きさの異なるアモルファス材料、
例えばa  Siにe及びa−5iC膜で作り積層する
ことにより極めて高効率な太陽電池等の光起電力素子を
作成することが可能である。
Also, especially intrinsic a-3i, a-5iGe and a-3i
A hand profile has also been devised that promotes the drift of holes with low mobility in one layer in a C film. That is, by creating the hand profile shown in FIG. 7(B), the forward drift of photogenerated holes is promoted and the solar cell OFF is improved. Furthermore, in the hand profile shown in Fig. 7(B), a buffer layer having the same effect as the hunt profile shown in Fig. 7(A) is provided on the light-receiving surface side to create the band profile shown in Fig. 7(C). It becomes possible to obtain a high open circuit voltage and a high FF. In this way, the band profile shown in FIG.
For example, it is possible to create extremely highly efficient photovoltaic elements such as solar cells by making and laminating e and a-5iC films on aSi.

しかしながら、このような傾斜型バンドプロファイルを
もつ高性能な光起電力素子を大量に生産するためには、
なるべく簡素な装置構成で、管理すべき項目数の少ない
量産方式及び装置の設計が必要である。
However, in order to mass-produce high-performance photovoltaic devices with such a sloped band profile,
It is necessary to design a mass production method and device with a simple device configuration and a small number of items to be managed.

ロール ツー ロールにてこれら傾斜型ハンドプロファ
イルをもつ光起電力素子を量産するには、Egが段階的
に異なる成膜室を複数個直列に設置することで対処可能
と考えられるが、傾斜が階段型で最良の傾斜型バンドプ
ロファイルが得られないばかりか、成膜室の増加により
、設備費、運転費及び管理項目の増加がもたらされ光起
電力素子の製造コストを引き上げてしまうなどの欠点を
有していた。
In order to mass-produce photovoltaic devices with these inclined hand profiles using a roll-to-roll process, it is thought that it would be possible to deal with the problem by installing multiple film-forming chambers in series with stepwise Eg, but the slope Disadvantages include not only not being able to obtain the best graded band profile in the mold, but also increasing the number of film-forming chambers, which increases equipment costs, operating costs, and management items, raising the manufacturing cost of photovoltaic devices. It had

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、傾斜型バンドプロファイルを用いた高
性能な光起電力素子をロール ツー ロールの量産装置
において作成するのに適した堆積膜形成方法及びそのた
めの装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a deposited film forming method suitable for producing a high-performance photovoltaic device using a tilted band profile in a roll-to-roll mass production device, and an apparatus therefor.

本発明の目的は、傾斜型バンドプロファイルを用いた高
性能な光起電力素子を安定的に量産し、かつ、その生産
コストの軽減を可能にしうる堆積膜形成方法及びそのた
めの装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for forming a deposited film and an apparatus therefor, which can stably mass-produce high-performance photovoltaic elements using a tilted band profile and reduce production costs. It is in.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明は、少なくとも水素を含むガスを活性化して得ら
れる活性種(A)と少なくともシリコンとシリコン以外
の周期律表第■族の中から選ばれる1種以上の元素(b
)とハロゲンを含む原料ガスを活性化して得られる前駆
体(B)を混合して得られる流れ(AB)をその表面に
沿った方向に移動している基体上まで導き、該基体上に
機能性堆積膜を形成する堆積膜形成方法において、前記
流れ(AB)の進行方向に対し、下流に行くに従って前
記基体上に得られる堆積膜中に含まれるシリコン原子数
に対する前記元素(b)の原子数の割合が徐々に高くな
る特徴を利用したものであり、以下この作用について説
明する。
The present invention combines active species (A) obtained by activating a gas containing at least hydrogen and at least one or more elements selected from silicon and Group Ⅰ of the periodic table other than silicon (b).
) and a precursor (B) obtained by activating a raw material gas containing a halogen, a flow (AB) obtained by mixing the precursor (B) is guided onto the substrate moving in the direction along the surface of the substrate, and a function is applied onto the substrate. In the method for forming a deposited film, the number of atoms of the element (b) increases with respect to the number of silicon atoms contained in the deposited film obtained on the substrate as it goes downstream with respect to the traveling direction of the flow (AB). This method takes advantage of the feature that the ratio of numbers gradually increases, and this effect will be explained below.

第8図は、本発明の詳細な説明するための装置の上面図
である。
FIG. 8 is a top view of an apparatus for explaining the present invention in detail.

第8図番こおいて、1は前記活性種(A)になる少なく
とも水素を含むガスを導入する導入管、2は前記前駆体
(B)になる少なくともシリコンとシリコン以外の周期
律表第■族の内から選ばれる1種以上の元素(b)とハ
ロゲンを含む原料ガスを流す導入管である。3はマイク
ロ波プラズマ発す装置でこれらのガスの一部または全部
を活性化させプラズマにし、前記活性種(A)及び前記
前駆体(B)を生成させる。これらを混合して得られる
流れ(AB)を5の矢印で示す。該流れ(AB)を所定
の温度に維持された基体6上に導入した後、4の真空チ
ャンバーから外部へ排気される。
In Figure 8, 1 is an inlet pipe for introducing a gas containing at least hydrogen, which will become the active species (A), and 2 is at least silicon and a gas other than silicon, which will become the precursor (B). This is an introduction pipe through which a raw material gas containing one or more elements (b) selected from the group consisting of halogen and a halogen is passed. 3 is a microwave plasma generating device that activates some or all of these gases to form plasma to generate the active species (A) and the precursor (B). The flow (AB) obtained by mixing these is shown by arrow 5. After the flow (AB) is introduced onto the substrate 6 maintained at a predetermined temperature, it is evacuated from the vacuum chamber 4 to the outside.

1のガス導入管より水素及びA「ガスを、また、2のガ
ス導入管より5iFa及びGeF4ガスを第1表にまと
めた条件で導入し、3のマイクロ波プラズマ発生装置に
マイクロ波実効パワーを所定量かけると前記活性種(A
)に対応する水素原子と活性化したS i Fa及びG
eF4から生成される前記前駆体(B)に対応する前駆
体が夫々発生し、2の導入管出口にて会合して6の基体
上にa−3iGe膜を堆積させる。6の基体にコーニン
グ社製#7059ガラス基板を設置し、前記流れ(AB
)の流れる方向にT a u cプロットによりそのバ
ンドギャップの分布を求めた。さらに60基体にアルミ
ニウム基板を設置し同様に前記流れ(AB)の流れる方
向にXMAによりその膜中Ge5度の分布を求めた。こ
れらを第9図のグラフにまとめる。
Hydrogen and A gas were introduced through the gas introduction tube 1, and 5iFa and GeF4 gas were introduced through the gas introduction tube 2 under the conditions summarized in Table 1, and effective microwave power was applied to the microwave plasma generator 3. When a predetermined amount is applied, the active species (A
) and activated S i Fa and G
Precursors corresponding to the precursor (B) produced from eF4 are respectively generated and meet at the outlet of the introduction tube 2 to deposit an a-3iGe film on the substrate 6. #7059 glass substrate made by Corning was installed on the base of No. 6, and the flow (AB
) The bandgap distribution was determined by T auc plot in the direction of flow. Furthermore, an aluminum substrate was placed on the 60 substrate, and the Ge5 degree distribution in the film was similarly determined by XMA in the direction of the flow (AB). These are summarized in the graph of Figure 9.

第9図において、横軸Xは前記流れ(AB)の流れる方
向に目盛をとり、縦軸は、夫々Eg及び膜中aetyB
度である。第9図より、前記流れ(AB)の方向で下流
に進むにつれ、基体上に得られる堆積膜の膜中Ge濃度
は約2  (atomic%)から約40 (atom
ic%)まで直線的に増加しており、これにともないE
gも1.7(eV)から1.4(eV)まで直線的に減
少しているのがわかる。
In FIG. 9, the horizontal axis X is scaled in the direction of the flow (AB), and the vertical axis is Eg and aetyB in the film, respectively.
degree. From FIG. 9, as the flow progresses downstream in the direction of the flow (AB), the Ge concentration in the deposited film obtained on the substrate changes from about 2 (atomic%) to about 40 (atomic%).
ic%), and along with this, E
It can be seen that g also decreases linearly from 1.7 (eV) to 1.4 (eV).

同様に、a−3iC膜作成の例をあげる。ガス導入管1
02よりGeFaに代えてCF aを導入し第1表にま
とめた所定の作成条件により基体上にa−3iC膜を作
成する。a−3i’Ge膜の場合と同様にして、6の基
体上の分布をEg及び膜中C濃度に関して調べたところ
、a−5iQe膜の場合と同様に流れの下流方向に行く
に従って、バンドギャップは1.7(eV)から2.1
(eV)の範囲まで直線的に増加し、膜中C濃度につい
ても約3  (atomic%)から20  (ato
mic%)まで直線的に増加する傾向にあることが判明
した。
Similarly, an example of a-3iC film formation will be given. Gas introduction pipe 1
From No. 02, CF a was introduced in place of GeFa, and an a-3iC film was formed on the substrate according to the predetermined forming conditions summarized in Table 1. Similar to the case of the a-3i'Ge film, the distribution on the substrate of 6 was investigated in terms of Eg and C concentration in the film, and as in the case of the a-5iQe film, the band gap is 1.7 (eV) to 2.1
(eV), and the C concentration in the film also increases from about 3 (atomic%) to 20 (atomic%).
mic%).

本発明者らは、このように前記流れ(AB)の進行方向
に対し下流に行くに従って基体上に堆積する堆積膜中の
シリコン原子数に対する前記元素(b)の原子数の割合
が徐々に高くなるとともにE、も徐々に変化するという
知見を得、該知見をロール ツー ロール量産装置に適
用することにより傾斜型バンドプロファイルをもつ太陽
電池の大量生産を可能としたものである。
The present inventors thus discovered that the ratio of the number of atoms of the element (b) to the number of silicon atoms in the deposited film deposited on the substrate gradually increases as it goes downstream in the traveling direction of the flow (AB). By applying this knowledge to a roll-to-roll mass production device, it was possible to mass-produce solar cells with a sloped band profile.

即ち、本発明によればまず、前記基体に沿って壁を設け
、該壁の一端には排気装置に直結する排気管を具備し、
また他端には、前記活性種(A)と前記前駆体(B)を
混合して導入可能な導入口を設けることにより、かかる
前記流れ(AB)を、前記基体の表面に沿った方向に作
ることが可能となる。
That is, according to the present invention, first, a wall is provided along the base body, and one end of the wall is provided with an exhaust pipe directly connected to an exhaust device,
Further, by providing an inlet at the other end through which the active species (A) and the precursor (B) can be mixed and introduced, the flow (AB) can be directed in the direction along the surface of the substrate. It becomes possible to make.

また、前記流れ(AB)を前記基体の表面に垂直に導入
するとともに、その流れの方向が前記流れ(AB)の流
れの方向と10°以上90°以下となるガス(C)を導
入することにより、前記流れ(AB)の方向を前記基体
の表面に対し垂直方向から前記基体の表面に沿った方向
に変えることが可能である。この際、予めガス(C)を
活性化させて導入することも可能であり、基体表面のプ
リスパッタによる洗浄効果、及び前記活性種(A)と前
記前駆体(B)の基板表面での反応を補助する効果等が
期待できる。
Further, the flow (AB) is introduced perpendicularly to the surface of the base, and a gas (C) whose flow direction is at an angle of 10° or more and 90° or less with respect to the flow direction of the flow (AB) is introduced. Accordingly, the direction of the flow (AB) can be changed from a direction perpendicular to the surface of the substrate to a direction along the surface of the substrate. At this time, it is also possible to activate the gas (C) in advance and introduce it, thereby achieving a cleaning effect by pre-sputtering the substrate surface and a reaction between the active species (A) and the precursor (B) on the substrate surface. It can be expected to have the effect of assisting.

さらに、前記流れ(AB)の方向が前記基体の表面に法
線となす角が30°以上90°以下なる角度で前記基体
表面に導入することにより前記流れ(AB)を前記基体
の表面に沿った方向に流すことも可能である。
Furthermore, the direction of the flow (AB) is introduced to the surface of the substrate at an angle between 30° and 90°, so that the angle between the direction and the normal to the surface of the substrate is such that the flow (AB) is directed along the surface of the substrate. It is also possible to flow in the opposite direction.

以下、本発明を具体的な実施例を基に詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on specific examples.

失施M上 第1  (A) 、  l  (B)及び1 (C)図
は本発明の光起電力素子の大量生産装置の概略図を示す
ものであり、特に第1  (C)図は本発明の特徴を最
もよく表す図面である。第1  (A)図において、1
01はステンレス製の基板、102,103はそれぞれ
101を送り出すロールと巻き取るためのロールである
。102及び103は大気中にある。104のシリーズ
番号は、太陽電池量産のための真空チャンバーであり、
104は予備排気と予備加熱を兼ねたロード室である。
Figures 1 (A), 1 (B), and 1 (C) show schematic diagrams of the mass production apparatus for photovoltaic devices of the present invention, and especially Figure 1 (C) is a It is a drawing that best represents the features of the invention. In Figure 1 (A), 1
01 is a stainless steel substrate, and 102 and 103 are rolls for sending out and winding up 101, respectively. 102 and 103 are in the atmosphere. The series number 104 is a vacuum chamber for mass production of solar cells,
104 is a load chamber that serves both preliminary exhaust and preliminary heating.

  104(N)。104 (N).

104 (1)及び104(P)はそれぞれN層、1層
、及びP層の成膜室である。104(0)は透明導電膜
の蒸着室で、各部屋とも独立の排気ユニットを備えてい
る。
104 (1) and 104 (P) are film forming chambers for N layer, 1 layer, and P layer, respectively. 104(0) is a vapor deposition chamber for a transparent conductive film, and each chamber is equipped with an independent exhaust unit.

続いて、第1 (B)図は、104 (N)及び104
(P)に用いられる成膜室を説明するための図面である
。同図において105は石英製のガラス管であり、水素
または水素を含むガスを導入することが可能である。一
方106は石英製のガラス管であり、105と同軸2重
管構造を成し、シリコンまたはシリコン以外の周期律表
第■族、■族、及びV族の元素とハロゲンを含むガスを
導入することが可能である。107はプラズマ発生装置
でありマイクロ波電源ユニット(図示せず)を備え、1
05及び106より導入されるガスの一部または全部を
プラズマ化させるための装置である。また107はマイ
クロ波プラズマ発生装置に代えて、RFによるプラズマ
発生装置を用いることも可能である。108はステンレ
スロール基板101の加熱用赤外線ランプであり、10
1を所定の温度まで上昇させ維持するものである。
Subsequently, FIG. 1 (B) shows 104 (N) and 104
It is a drawing for explaining the film-forming chamber used for (P). In the figure, 105 is a glass tube made of quartz, into which hydrogen or a gas containing hydrogen can be introduced. On the other hand, 106 is a glass tube made of quartz, which has a coaxial double tube structure with 105, into which silicon or a gas containing elements of Groups Ⅰ, Ⅲ, and V of the periodic table other than silicon and halogen is introduced. Is possible. 107 is a plasma generator equipped with a microwave power supply unit (not shown);
This is a device for converting part or all of the gas introduced from 05 and 106 into plasma. Further, instead of the microwave plasma generator 107, an RF plasma generator can be used. 108 is an infrared lamp for heating the stainless steel roll substrate 101;
1 to a predetermined temperature and maintain it.

チャンバー104(N)ではN層をチャンバー104(
P)ではP層を作成するがN層の例をとって説明すると
、予め101を所定の温度に加熱しておき、石英製ガラ
ス管105に水素とArをまた石英製ガラス管106に
5iFn とpH3を所定量流す0本発明の詳細な説明
したようにマイクロ波電源より所定のマイクロ波実効パ
ワーを供給しプラズマを発生させるとHz+A r、 
S + F4及びPHffの一部または全部が活性化さ
れ石英製ガラス管106の出口で会合しなから101上
に輸送され101上にN型のa−3i膜を形成する。
In the chamber 104(N), the N layer is transferred to the chamber 104(N).
In P), a P layer is created, but to explain the N layer as an example, 101 is heated to a predetermined temperature in advance, hydrogen and Ar are added to the quartz glass tube 105, and 5iFn is added to the quartz glass tube 106. Flowing a predetermined amount of pH 3 As described in detail of the present invention, when a predetermined effective microwave power is supplied from a microwave power source to generate plasma, Hz+A r,
A part or all of S + F4 and PHff are activated, combine at the outlet of the quartz glass tube 106 and are transported onto the quartz glass tube 101 to form an N-type a-3i film on the quartz glass tube 101 .

次にマイクロクリスタルシリコン(以下μC3iと略す
。)のplの作成について説明する。P層作成はN層作
成に比べるとPH,に代えてB F sを106より導
入するのとμC−3i作成のための条件としてH2流量
を50%程度増やす点て異なる。このようにして、μC
−3iのP層を101上に堆積することが可能であるが
、N層及びP層の作成条件を第2表にまとめて示す。
Next, the preparation of PL of microcrystal silicon (hereinafter abbreviated as μC3i) will be explained. P-layer production differs from N-layer production in that B F s is introduced from 106 instead of PH, and the H2 flow rate is increased by about 50% as a condition for producing μC-3i. In this way, μC
Although it is possible to deposit a -3i P layer on 101, the conditions for forming the N layer and the P layer are summarized in Table 2.

続いて本発明の特徴となる1層の作成方法について、傾
斜型のa−3iGe層を例にとって説明する。
Next, a method for forming one layer, which is a feature of the present invention, will be explained by taking a graded a-3iGe layer as an example.

第1  (C)図は、本発明の詳細な説明するための1
層成膜室104(+)の概略図である。同図においてス
テンレス基板101はN層成膜室においてa−3iのN
層を積層した状態で104(1)へ送り込まれる。10
9a、bはマイクロ波キャビティ型空洞共振器で、11
1 a、bはメ・7シユ、112a、bはアルミナ窓、
110a、bはガス導入口である。110a、bより所
定のガスを、また109a、、bに所定のマイクロ波実
効パワーを供給しく第3表にまとめて示す。)、所定の
トリガーをかけることにより109a、b両キャビティ
内でプラズマが発生し、1lla、bのメソシュを通し
て活性種及び前駆体が夫々成膜室113へ導入され流れ
116を作る。この流れ116は基体101の表面に沿
った壁117と基体101の表面によって囲まれる空間
を通りさらに排気管114より排気系へと排気される。
Figure 1 (C) is 1 for detailed explanation of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a layer deposition chamber 104(+). In the same figure, the stainless steel substrate 101 is in the N layer deposition chamber with a-3i N
The stacked layers are sent to 104(1). 10
9a, b are microwave cavity type cavity resonators, 11
1 a, b are Me-7 windows, 112 a, b are alumina windows,
110a and 110b are gas introduction ports. A predetermined gas is supplied from 110a and 110b, and a predetermined effective microwave power is supplied to 109a and 109b, as shown in Table 3. ), by applying a predetermined trigger, plasma is generated in both cavities 109a and 109b, and active species and precursors are introduced into the film forming chamber 113 through the meshes 11a and 109b, respectively, creating a flow 116. This flow 116 passes through a space surrounded by a wall 117 along the surface of the base 101 and the surface of the base 101, and is further exhausted to an exhaust system through an exhaust pipe 114.

このように作成される1層のa−3ice膜は排気口に
近づくにつれて1層中に含まれるc e tH度はなだ
らかに高くなる分布を持っており、これにともないEg
が小さくなる傾向がある。
The one-layer A-3 ice film created in this way has a distribution in which the degree of c e tH contained in the one layer gradually increases as it approaches the exhaust port, and along with this, the Eg
tends to become smaller.

よって予めN層が積層されているロール状ステンレス基
板上には第2図に示すような太陽電池の1層が積層され
ることになる。続いて104(1)を出た101は10
4(P)において所定のP層が積層された後104(0
)において透明導電膜を所定の条件で積層し103に巻
き取られる。
Therefore, one layer of solar cells as shown in FIG. 2 is laminated on a rolled stainless steel substrate on which N layers have been laminated in advance. Next, 104(1) is 101 which is 10.
After predetermined P layers are laminated in 4(P), 104(0
), transparent conductive films are laminated under predetermined conditions and wound around 103.

第2 (A)図は本実施例の量産型太陽電池の概略図で
あり、第2 (B)図は本実施例による1層のEgのプ
ロファイルを示す。201はステンレス基香反、202
N、2021.202Pは夫々aSiのN層、a−3i
Gell斜型I層、μcSiのP層である。このように
、前記前駆体と前記活性種が会合した後、得られる流れ
を基体の表面に沿った方向に導くことにより、容易にa
3iGeの1頃斜層を作成することが可能である。
FIG. 2(A) is a schematic diagram of the mass-produced solar cell of this example, and FIG. 2(B) shows the profile of one layer of Eg according to this example. 201 is stainless steel base incense cloth, 202
N, 2021.202P are respectively aSi N layer and a-3i
They are a Gell oblique I layer and a μcSi P layer. In this way, after the precursor and the active species associate, the resulting flow is guided in the direction along the surface of the substrate, thereby facilitating the a
It is possible to create a diagonal layer of 3iGe.

このようにして作成したa−8iGe太陽電池は第5表
に示すようにロール ツー ロールの生産装置において
a  5iGeの傾斜層をもたないEgが1.4(eV
)のa−3iGe太陽電池に比べて光電変換効率ηは8
.0(%)に対し、9.2(%)へ向上させることがで
きた。
As shown in Table 5, the a-8iGe solar cell produced in this way has an Eg of 1.4 (eV
) photoelectric conversion efficiency η is 8 compared to the a-3iGe solar cell.
.. It was possible to improve it from 0 (%) to 9.2 (%).

大旌拠蛮 続いて実施例2でバッファ層をもつ逆傾斜型バンドプロ
ファイルのa−5rGe太陽電池について説明する。ま
ず、実施例1と同様に第1 (A)図に示される量産装
置において特に104(1)の1層成膜室を第3図に示
す成膜室とした量産装置を用いて本実施例を説明する。
Next, in Example 2, an a-5rGe solar cell with a buffer layer and a reverse slope band profile will be described. First, in the same way as in Example 1, this example was carried out using the mass production apparatus shown in FIG. Explain.

同図において、301  (F)、 (R)はガス導入
管、302 (F)、 (R)は水素または水素を含む
ガスの導入管、303 (F) 、(R)はSiと周期
律表第■族の元素及びハロゲンを含むガスの導入管であ
る。各図番の(F)及び(R)は夫々基体101の導入
方向から見てFront部及びRear部を意味する。
In the figure, 301 (F) and (R) are gas introduction pipes, 302 (F) and (R) are hydrogen or hydrogen-containing gas introduction pipes, and 303 (F) and (R) are Si and the periodic table. This is an introduction pipe for a gas containing Group Ⅰ elements and halogen. (F) and (R) in each drawing mean a Front part and a Rear part, respectively, when viewed from the introduction direction of the base body 101.

304はマイクロ波プラズマ発生装置(電源等付帯設備
図示せず。)。305は熱分解用ヒーター3・07  
(F)、(R) 、30B (F)(R)は夫々、ガス
の主な流れる方向を示す矢印。
304 is a microwave plasma generator (incidental equipment such as power supply not shown). 305 is pyrolysis heater 3.07
(F), (R), 30B (F) and (R) are arrows indicating the main flow direction of gas, respectively.

309はタングステンランプで基体101を所定の温度
に維持する。所定のガス流量とマイクロ波実効パワー及
びヒーター温度を第4表ムこまとめた。
A tungsten lamp 309 maintains the substrate 101 at a predetermined temperature. The predetermined gas flow rate, microwave effective power, and heater temperature are summarized in Table 4.

302(F)より導入されたH2及びArの混合ガスは
304によってプラズマ状態となり、多くの活性な水素
原子を発生し、306(F)において、303(F)よ
り導入され、305によって熱分解された5itFb及
びG e F aの混合ガスから生成される前駆体が会
合し化学反応を経ながら308(F)に示す流れ方向に
輸送され、101基体(すでにN型a−Si層が積層さ
れている。)に垂直にまず導入される。さらに、301
(F)より所定のArを所定の角度θ、で導入すると、
前記101基体に垂直に導入した流れを307(F)の
矢印で示す方向に変化させることが可能である。第3図
においてこれとほぼ左右対称に設置された各ガス導入管
によって同様に308(R)に示すガス流の発生が可能
である。301(F)及び301(R)より導入される
ガスの流量とθ、及びθいはバッファ層と逆傾斜層を最
適化するために適宜調整することが可能であり、θ、及
びθ8については10°以上90°以下の範囲で調整す
ることが可能である。
The mixed gas of H2 and Ar introduced from 302 (F) becomes a plasma state at 304 and generates many active hydrogen atoms, and at 306 (F), it is introduced from 303 (F) and is thermally decomposed by 305. The precursors generated from the mixed gas of 5itFb and G e Fa combine, undergo a chemical reaction, and are transported in the flow direction shown in 308 (F), forming a substrate 101 (on which an N-type a-Si layer has already been laminated). ) is first introduced vertically. Furthermore, 301
From (F), when a predetermined Ar is introduced at a predetermined angle θ,
It is possible to change the flow introduced perpendicularly to the substrate 101 in the direction shown by the arrow 307(F). In FIG. 3, the gas flow shown at 308(R) can be similarly generated by each gas introduction pipe installed substantially symmetrically. The flow rate of the gas introduced from 301 (F) and 301 (R), θ, and θ can be adjusted appropriately to optimize the buffer layer and the reverse gradient layer, and θ and θ8 can be adjusted as appropriate. It is possible to adjust within the range of 10° or more and 90° or less.

この最適化の結果、作成条件は第4表にまとめた通りで
あった。この作成条件で作成されたバッファ層をもつ逆
傾斜型のa  5iGe太陽電池の膜厚方向のEgのプ
ロファイルを第4図に示す。
As a result of this optimization, the production conditions were as summarized in Table 4. FIG. 4 shows the Eg profile in the film thickness direction of a reverse slope type a 5iGe solar cell having a buffer layer produced under these production conditions.

また、第5表にまとめたように(従来例)のEg−1,
4(eV)で傾斜なしのa−5iGe太陽電池に比べて
変換効率で8.0(%)から10.0(%)と大きな効
果が認められる。
In addition, as summarized in Table 5, Eg-1 (conventional example),
At 4 (eV), a large effect in conversion efficiency of 8.0 (%) to 10.0 (%) is recognized compared to an a-5iGe solar cell without tilting.

実施拠工 続いて第6図の構成をもつトリプル型の太陽電池のロー
ル ツー ロール量産装置について、本発明が有効であ
ることを示す。第5(A)Eは本実施例の概略図である
。同図において、504は予備加熱室、505  (N
)、(IL (P)、506(N)、 (1)、 (P
) 、507 (N)、 (1)、 (P)の各成膜室
で添字(N)はN層、添字(1)は1層、添字(P)は
P層の成膜室であることを示す。
Next, we will show that the present invention is effective in a roll-to-roll mass production device for triple solar cells having the configuration shown in FIG. 5A and 5E are schematic diagrams of this embodiment. In the figure, 504 is a preheating chamber, 505 (N
), (IL (P), 506 (N), (1), (P
), 507 (N), (1), and (P), the subscript (N) indicates the N layer, the subscript (1) indicates the single layer, and the subscript (P) indicates the P layer. shows.

505(1)及び506(1)の概略図は第5(B)図
で、夫々、バッファ層と逆傾斜型a−3iGeのボトム
層とミドル層を作成する。507(+)の概略図は第5
(C)図で、夫々バッファ層と逆傾斜型a−3iCのト
ップ層を作成する。508は透明導電膜の蒸着室である
。第5 (B)図及び第5(C)図において、各図番の
添字(F)及び(R)は基板501の導入方向に対して
Front側とRear側であるのは実施例2と同しで
ある。第5 (B)図で509  (F)、(R)、5
10  (F)。
A schematic diagram of 505(1) and 506(1) is shown in FIG. 5(B), in which a buffer layer and a bottom layer and a middle layer of reversely graded a-3iGe are created, respectively. The schematic diagram of 507(+) is the fifth
In the figure (C), a buffer layer and a top layer of reverse slope type a-3iC are respectively created. 508 is a vapor deposition chamber for a transparent conductive film. 5 (B) and 5 (C), the subscripts (F) and (R) of each figure number are the Front side and the Rear side with respect to the introduction direction of the substrate 501, as in Example 2. It is. 509 (F), (R), 5 in Figure 5 (B)
10 (F).

(R)は各ガス導入管で、511(Fン、(R)はマイ
クロ波プラズマ発生装置、513は基板加熱用タングス
テンランプである。θ、及びθ、は夫々基板501とガ
ス噴出管のなす角である。
(R) is each gas introduction tube, 511 (Fn), (R) is a microwave plasma generator, and 513 is a tungsten lamp for heating the substrate. It is a corner.

また第5 (C)図において、513,514はガス導
入管、515はプラズマ発生装置である。
Further, in FIG. 5(C), 513 and 514 are gas introduction pipes, and 515 is a plasma generator.

θはガス導入管と基板501とのなす角である。θ is the angle between the gas introduction pipe and the substrate 501.

各I層成膜室における各成膜条件を第6表にまとめた。Table 6 summarizes the film forming conditions in each I layer film forming chamber.

まず、ボトム層のバッファ層と逆傾斜型のa−3iGe
の1層について説明する。第5(B)図において、50
9 (F)、 (R)からは夫々水素を含むガスが導入
され、511  (F)、(R)のマイクロ波プラズマ
発生装置によって夫々活性化したプラズマ状態となり、
成膜室へと輸送されるが途中、510 (F)、 (R
)から導入されたS iF a及びGeF、と夫々会合
し化学反応を経て前駆体を形成しつつ夫々512 (F
)、 (R)に示す流れとなって基体501上に互いに
ガス導入管より遠くの位置に進むほどバンドギャップが
小さくなる傾向をもったa−3iGeの堆積膜を形成す
る。基体501は予めN層を積層しであるのは前の実施
例と同様である。θ、及びθ、はガス導入管と基体50
1のなす角であるが、バッファ層をもつ逆傾斜型のa−
3iGe太陽電池の最適化に合わせ夫々、最小10°か
ら最大90°まで適宜調整が可能である。トリプルセル
においてはボトム層は赤外感度の高いバンドギャップの
小さなもの例えば1.40(eV)程度のものが現在最
適とされているが、本実施例では、ボトム層の逆傾斜部
の最小バンドギャップは1.40(eV)、ミドル層の
それは1.65(eV)として最適化をはかることがで
きる。
First, the bottom layer buffer layer and the reversely graded a-3iGe
The first layer of will be explained. In FIG. 5(B), 50
Gases containing hydrogen are introduced from 9 (F) and (R), respectively, and are activated by the microwave plasma generators of 511 (F) and (R) to form a plasma state, respectively.
510 (F), (R
) respectively associate with SiFa and GeF introduced from 512 (F
) and (R) to form a deposited film of a-3iGe on the substrate 501, the band gap of which tends to become smaller as it moves farther from the gas introduction tube. As in the previous embodiment, the base body 501 has N layers laminated in advance. θ and θ are the gas introduction pipe and the base 50
1, but a reverse slope type a- with a buffer layer.
The angle can be adjusted appropriately from a minimum of 10° to a maximum of 90° in accordance with the optimization of the 3iGe solar cell. In a triple cell, it is currently considered optimal for the bottom layer to have a high infrared sensitivity and a small bandgap, for example, about 1.40 (eV). Optimization can be achieved by setting the gap to 1.40 (eV) and that of the middle layer to 1.65 (eV).

本実施例においては特に各ガスの流量のバランスとマイ
クロ波実効パワー及びθ1.θ、の条件出しにより最適
化を試みた。
In this embodiment, the balance of the flow rates of each gas, the effective microwave power, and θ1. Optimization was attempted by setting the conditions for θ.

第3表において便宜的にボトム層とミドル層の装置構成
はほぼ同じであるため、図番号の後にダッシュを添えた
ものをミドル層の図番として記した。ボトム層とミドル
層のバッファ層をもつ逆傾斜のバンドプロファイルは基
本的に同しであるが、特に異なる点はボトム層は長波長
感度をより強くするためEgが小さくなるよう設計する
。このためGeF、流量がミドル層のそれに比して6倍
になっているのと、ボトム層の膜厚はミドル層のそれに
比して約2倍必要であるため、マイクロ波の実効パワー
が5割程度大きくなっている。
In Table 3, for convenience, since the device configurations of the bottom layer and the middle layer are almost the same, a dash is added after the figure number as the figure number of the middle layer. The reversely sloped band profiles of the bottom and middle buffer layers are basically the same, but the particular difference is that the bottom layer is designed to have a smaller Eg in order to make the long wavelength sensitivity stronger. For this reason, the flow rate of GeF is 6 times that of the middle layer, and the thickness of the bottom layer is approximately twice that of the middle layer, so the effective power of the microwave is 5 times that of the middle layer. It is somewhat larger.

次にトップ層の作成について説明する。ここにおいて特
徴的なのは、ガス導入管は1本のみで、第6図に示すよ
うなa−5iC層のバ、7フア層をもつ逆傾斜型の1層
が作成できることである。
Next, creation of the top layer will be explained. What is characteristic here is that with only one gas inlet pipe, it is possible to create a single layer of an inverted slope type having an a-5iC layer and seven fur layers as shown in FIG.

第5(C)図において、ガス導入管513より水素とA
rを514を介して導入し、マイクロ波プラズマ発生装
置515によってプラズマにして成膜室へ導入し、ガス
導入管514より5iFn とCF、を導入し会合させ
化学反応を経ながら流れ516及び517を作る。流れ
516は基体501の進行方向に対して逆方向に流れ、
517は順方向に流れる。516と517の間に挟まれ
る領域では501上にC(カーボン)成分の少ないaS
iC膜が堆積し、516の流れ方向に進むに従ってC成
分の多いa−3iC膜が501上に堆積する。517の
流れの方向についても同様に流れの方向に進むに従って
C成分の多いa−3iCIIgが501上に堆積する。
In FIG. 5(C), hydrogen and A are introduced from the gas introduction pipe 513.
r is introduced through 514, converted into plasma by a microwave plasma generator 515, and introduced into the film forming chamber. 5iFn and CF are introduced from the gas introduction pipe 514 and are caused to associate with each other through a chemical reaction to form flows 516 and 517. make. The flow 516 flows in the opposite direction to the direction of movement of the base body 501,
517 flows in the forward direction. In the region sandwiched between 516 and 517, aS with less C (carbon) component on 501
An iC film is deposited, and as it advances in the flow direction of 516, an a-3 iC film with a large C component is deposited on 501. Similarly, in the flow direction of 517, a-3iCIIg with a larger C component is deposited on 501 as it advances in the flow direction.

このようにして第6図に示すバッファ層をもつ逆傾斜型
a−3iCのト・7プ層を作成することが可能である。
In this way, it is possible to create a reversely graded a-3iC top layer with a buffer layer as shown in FIG.

また、Eg最小となる膜厚方向に対する位置決めは、第
5−3図のxlをx2の位置とガス導入管と基体501
のなす角θを適宜選ぶことにより可能である。
Also, the positioning in the film thickness direction where Eg is minimum is as follows:
This is possible by appropriately selecting the angle θ formed by the angle θ.

このようにしてボトム、ミドル、トップ層がこの順で積
層された基体501に508において透明導電膜を蒸着
してロール503で巻き取る。そして、以上のようにし
て作成された太陽電池、即ち、各層にバッファ層と逆傾
斜型のバンドプロファイルをもったトリプル構造の太陽
電池の変換効率は13.5(%)であった。
A transparent conductive film is deposited at 508 on the base 501 on which the bottom, middle, and top layers are laminated in this order in this manner, and the film is wound up with a roll 503 . The conversion efficiency of the solar cell produced as described above, that is, a triple-structured solar cell in which each layer had a buffer layer and a reversely inclined band profile, was 13.5 (%).

一方、ボトム層、ミドル層、及びトップ層に夫々最適化
されたa −S i G e (Eg−1,40(eV
)) 。
On the other hand, a -S i G e (Eg-1, 40 (eV
)).

a−5i(Eg=1.70(eV))、及びa−5iC
(Eg=2.2  (eV))を用いて得られたトリプ
ル太陽電池の変換効率が12.1(%)であったのに比
べると変換効率で1.4(%)改善されているのがわか
る。
a-5i (Eg=1.70 (eV)), and a-5iC
Compared to the conversion efficiency of the triple solar cell obtained using (Eg = 2.2 (eV)), which was 12.1 (%), the conversion efficiency was improved by 1.4 (%). I understand.

第   4   表 バッファ層をもつ傾斜型バンドプロファイルのa−3i
Geの1層の作成条件箱   6   表 バッファ層をもつ逆傾斜型トリプル構造太陽電池の作成
条件〔発明の効果〕7 以上説明したように、特にa−3iGe及びa−3iC
の傾斜型バンドプロファイルを用いた高性能な光起電力
素子をロール ツー ロールの量産装置において作成す
る際に、本発明によれば、傾斜型バンドギャップが良質
かつ滑らかに傾斜するという特徴から、最良のものが得
られるばかりでなく、成膜室の数を増加する必要がなく
、設備投資の軽減、装置運転の管理項目の減少、製品の
安定生産、及び生産コストの軽減がもたらされ、高性能
な光起電力素子を安価に市場に供給できる効果がある。
Table 4 a-3i of graded band profile with buffer layer
Conditions for creating a single layer of Ge 6 Conditions for creating an inverted triple structure solar cell with a front buffer layer [Effects of the invention] 7 As explained above, especially for a-3iGe and a-3iC
According to the present invention, when producing a high-performance photovoltaic device using a graded band profile using roll-to-roll mass production equipment, the graded bandgap is of good quality and slopes smoothly. Not only does it eliminate the need to increase the number of film-forming chambers, it also reduces equipment investment, reduces equipment operation management items, provides stable product production, and reduces production costs. This has the effect of supplying high-performance photovoltaic elements to the market at low cost.

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

第1 (A)図は、本発明を実施するに際して必要な基
本的太陽電池の量産装置の概略図。第1(B) IIJ
は太陽電池のN層及びP層を作成するための基本的な成
膜室の断面図。第1 (C)図は本発明の実施例1で説
明される■層作成のための成膜室の断面図。 第2Mは実施例1で説明された太陽電池の構成とlJi
のバンドプロファイルを示す図。 第3図は実施例2で説明される太陽電池の1層作成のた
めの成膜室の概略図。 第4図は同実施例太陽電池の構成とバンドプロファイル
の図。 第5 (A)図は実施例3においてトリプル型太陽電池
を作成するための量産装置の概略図、第5(B)図は同
実施例でa−3iGeのボトム層及びミドル層を作成す
るための成膜室の概略図、第5 (C)図は、トップ層
の作成のための成膜室の概略図。 第6図は同実施例のトリプル型太陽電池の構成と各1層
のバッファ層をもつ逆傾斜型のバンドプロファイルを示
す図。 第7 (A) 、  7 (B)図、及び7(C)図は
、夫々従来技術の光起電力素子のバンドプロファイルを
示す図。夫々PIN型でP型側に受光面があり、1層の
バンドプロファイルを示しである。第7 (A)図は受
光面側にEgが大きく、膜厚方向に滑らかに小さくなる
傾斜型。第7 (B)図は価電子帯の正孔のドリフトを
助長するよう工夫された逆傾斜型。第7(C)図は第7
 (B)図においてさらに受光面側にバッファ層を設け
たバッファ層をもつ逆傾斜型のバンドプロファイルを示
す。 第8図は、本発明の詳細な説明する堆積膜形成装置の概
略図であり、第9図はこの装置で作成したa−5iGe
膜の基体6上のEgと膜中Ge瀾度の分布を示すグラフ
である。 第1 (A)図において、 101・・・ステンレス基板の基体、 102・・・基板送りロール、 103・・・基板巻取ロール、104・・・予備加熱室
、l04(N)・・・N層成膜室、 104(1)・・・■層成膜室、 104(P)・・・P層成膜室、 104(0)・・・透明導電膜蒸着室。 第1  (B)図において、 105.106・・・ガス導入管、 107・・・プラズマ発生装置、 108・・・赤外線ランプ。 第1  (C)図において、 09a、109b・・・キャビティ型プラズマ発生室、
10a、  I 10 b−・・ガス導入口、11a、
  11 l b−・・メソシュ、12a、112b・
・・アルミナセラミックス、13・・・前駆体と活性種
の反応室、 14・・・排気管、115・・・タングステンランプ、
16・・・活性種と前駆体の流れを示す矢印、17・・
・基体101の表面に沿った方向に具備された壁。 第2 (A)図において、 01・・・ステンレス基板の基体、 02 (N) −a−5iのN層、 02(+)・・・傾斜型バンドプロファイルを持つa−
5iGeの1層、 02(P)・・・μC−3iCのPM。 第3図において、 01 (F)、(R)・・・ガス導入管、02 (F)
、(R)・・・水素または水素を含むガスの導入管、 303 (F)、(R)・・・ハロゲンと周期律表■族
の元素を含むガスの導入管、 304・・・マイクロ波プラズマ発生装置、305・・
・熱分解用ヒーター 306 (F)、(R)・・・前駆体と活性種の会合空
間、307 (F)、(R)・・・ガスの流れを示す矢
印、30 s (F)、(R)・・・前駆体と活性種の
流れを示す矢印、 309・・・タングステンヒーター θ2.θ5・・・基体とガス導入管のなす角度。 第4図において、 401・・・ステンレス基板の基体、 402 (N) =−a−5iのN層、402(1)・
・・バッファ層をもつ逆傾斜型バンドプロファイルのa
 −S i G e層、402(P)・・・μC−3i
CのP層、403・・・透明導電膜。 第5(A)図において、 501・・・ステンレスロール基板の基体、502・・
・基板送りロール、 503・・・基板巻取ロール、 504・・・予備加熱室、 505(N)、506(N)、507(N)−a−3i
のN層成膜室、 505(1)、506(1)・・・バッファ層をもつ逆
傾斜型バンドプロファイルのa −S r G e +
の1層成膜室、507(1)・・・バッファ層をもつ逆
傾斜型バンドプロファイルのa−5iCの1層成膜室、
505(P)、506(P)、507(P)・・・μC
−5iCのP層成膜室、 508・・・透明導電膜蒸着室。 第5 (B)、5 (C)図において、509(F)、
(R) 、  513・・・水素または水素を含むガス
の導入管、 510(F)、(R) 、  514・・・ハロゲンと
周期律表第■族の元素を含むガスの導入管、 511(F)、(R) 、  515・・・マイクロ波
プラズマ発生装置、 512(F)、(R)、516.517・・・前駆体と
活性種の流れを示す矢印、 513・・・赤外線ランプ、 θ4.θ5.θ・・・ガス導入管と基板のなす角度、X
f+X!・・・ガス導入管の507(1)成膜室におけ
る位置を示すチャンバー壁からの距離。 第6図において、 601・・・ステンレスロール基板、 602(N)、603(N)、604(N)−a−3i
のN層、602(I)、603(1)・・・バッファ層
をもつ逆傾斜型バンドプロファイルをもつa−5iGe
の1層、604(+)・・・バッファ層をもつ逆傾斜型
バンドプロファイルをもつa−5iCの1層、 602(P)、603(P)、604(P)・・・μC
−5iCのP層、 605・・・透明導電膜。 第8図において、 l・・・ガス導入管、2・・・ガス導入管、3・・・マ
イクロ波プラズマ発生装置、4・・・真空チャンバー 5・・・活性種と前駆体の混合した流れの方向を示す矢
印、 6・・・基体。 特 許 出 願 人 キャノン株式会社 第1(A)図 菓2(A)図 第2(B)図 第 図 第 図
FIG. 1 (A) is a schematic diagram of a basic solar cell mass production apparatus necessary for carrying out the present invention. 1st (B) IIJ
is a cross-sectional view of a basic film forming chamber for creating the N layer and P layer of a solar cell. FIG. 1 (C) is a sectional view of a film forming chamber for forming a layer (1) explained in Example 1 of the present invention. The second M is the structure of the solar cell explained in Example 1 and lJi
A diagram showing a band profile of. FIG. 3 is a schematic diagram of a film forming chamber for forming one layer of a solar cell explained in Example 2. FIG. 4 is a diagram of the configuration and band profile of the solar cell of the same example. Figure 5 (A) is a schematic diagram of the mass production equipment for creating a triple solar cell in Example 3, and Figure 5 (B) is a diagram for creating the a-3iGe bottom layer and middle layer in the same Example. Figure 5 (C) is a schematic diagram of a film forming chamber for forming the top layer. FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the triple solar cell of the same example and the reverse slope type band profile having one buffer layer each. 7(A), 7(B), and 7(C) are diagrams showing band profiles of conventional photovoltaic elements, respectively. Each is a PIN type with a light-receiving surface on the P-type side, and the band profile of one layer is shown. Figure 7 (A) shows an inclined type in which Eg is large on the light-receiving surface side and decreases smoothly in the film thickness direction. Figure 7 (B) shows a reverse tilt type designed to encourage the drift of holes in the valence band. Figure 7(C) is the 7th
(B) shows a reverse slope band profile with a buffer layer further provided on the light-receiving surface side in the figure. FIG. 8 is a schematic diagram of a deposited film forming apparatus for explaining the present invention in detail, and FIG. 9 shows a-5iGe formed using this apparatus.
2 is a graph showing the distribution of Eg on the substrate 6 of the film and the degree of Ge presence in the film. In FIG. 1 (A), 101...Stainless steel substrate base, 102...Substrate feeding roll, 103...Substrate winding roll, 104...Preheating chamber, l04(N)...N Layer deposition chamber, 104(1)...Layer deposition chamber, 104(P)...P layer deposition chamber, 104(0)...Transparent conductive film deposition chamber. In Fig. 1 (B), 105, 106... gas introduction pipe, 107... plasma generator, 108... infrared lamp. In FIG. 1 (C), 09a, 109b... cavity type plasma generation chamber,
10a, I10b--Gas inlet, 11a,
11 l b-... Mesosh, 12a, 112b.
... Alumina ceramics, 13... Reaction chamber for precursor and active species, 14... Exhaust pipe, 115... Tungsten lamp,
16...Arrows indicating the flow of active species and precursors, 17...
- A wall provided in a direction along the surface of the base 101. In FIG. 2 (A), 01...Stainless steel substrate base, 02(N)-a-5i N layer, 02(+)...a- with a sloped band profile.
One layer of 5iGe, 02(P)... PM of μC-3iC. In Fig. 3, 01 (F), (R)...gas introduction pipe, 02 (F)
, (R)...Introducing pipe for hydrogen or a gas containing hydrogen, 303 (F), (R)...Introducing pipe for a gas containing halogen and an element of group II of the periodic table, 304...Microwave Plasma generator, 305...
- Heater for pyrolysis 306 (F), (R)... Meeting space of precursor and active species, 307 (F), (R)... Arrow indicating gas flow, 30 s (F), ( R)...Arrow indicating the flow of precursor and active species, 309...Tungsten heater θ2. θ5...Angle between the base and the gas introduction pipe. In FIG. 4, 401... Base of stainless steel substrate, 402 (N) = -a-5i N layer, 402(1).
・・・a of reverse slope band profile with buffer layer
-S i G e layer, 402(P)...μC-3i
P layer of C, 403...transparent conductive film. In FIG. 5(A), 501...base body of stainless steel roll substrate, 502...
・Substrate feeding roll, 503...Substrate winding roll, 504...Preheating chamber, 505(N), 506(N), 507(N)-a-3i
N-layer film formation chamber, 505(1), 506(1)... a-S r G e + with a reverse sloped band profile with a buffer layer
507(1)... Single layer deposition chamber for a-5iC with a reverse sloped band profile having a buffer layer,
505(P), 506(P), 507(P)...μC
-5iC P layer deposition chamber, 508...Transparent conductive film deposition chamber. In Figures 5(B) and 5(C), 509(F),
(R), 513... Introducing pipe for hydrogen or a gas containing hydrogen, 510 (F), (R), 514... Introducing pipe for a gas containing halogen and an element of group Ⅰ of the periodic table, 511 ( F), (R), 515... Microwave plasma generator, 512 (F), (R), 516.517... Arrow indicating the flow of precursor and active species, 513... Infrared lamp, θ4. θ5. θ...Angle between the gas introduction pipe and the board, X
f+X! ... Distance from the chamber wall indicating the position of the gas introduction pipe in the 507(1) film forming chamber. In Fig. 6, 601...Stainless steel roll substrate, 602(N), 603(N), 604(N)-a-3i
N layer, 602(I), 603(1)...a-5iGe with reverse sloped band profile with buffer layer
604(+)...1 layer of a-5iC with a reverse sloped band profile with a buffer layer, 602(P), 603(P), 604(P)...μC
-5iC P layer, 605...transparent conductive film. In Fig. 8, l... gas introduction pipe, 2... gas introduction pipe, 3... microwave plasma generator, 4... vacuum chamber 5... mixed flow of active species and precursors. An arrow indicating the direction of 6...Base. Patent applicant Canon Co., Ltd. No. 1 (A) Zuka 2 (A) Fig. 2 (B) Fig. Fig. Fig.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも水素を含むガスを活性化して得られる
活性種(A)と少なくともシリコンとシリコン以外の周
期律表第IV族の中から選ばれる1種以上の元素とハロゲ
ンを含む原料ガスを活性化して得られる前駆体(B)を
混合して得られる流れ(AB)をその表面に沿った方向
に移動している基体上まで導き、該基体上に機能性堆積
膜を形成する堆積膜形成方法において、前記流れ(AB
)が前記基体の表面に沿った方向に具備された壁と前記
基体表面によって囲まれた空間内を流れた後排気される
ようにしたことを特徴とする堆積膜形成方法。
(1) Activate the activated species (A) obtained by activating a gas containing at least hydrogen and a source gas containing at least silicon, one or more elements selected from Group IV of the periodic table other than silicon, and halogen. Deposited film formation in which a flow (AB) obtained by mixing the precursor (B) obtained by oxidation is guided onto a substrate moving in a direction along the surface of the substrate, and a functional deposited film is formed on the substrate. In the method, the flow (AB
) flows through a space surrounded by a wall provided in a direction along the surface of the substrate and the surface of the substrate and then is exhausted.
(2)少なくとも水素を含むガスを活性化して得られる
活性種(A)と少なくともシリコンとシリコン以外の周
期律表第IV族の中から選ばれる1種以上の元素とハロゲ
ンを含む原料ガスを活性化して得られる前駆体(B)を
混合して得られる流れ(AB)をその表面に沿った方向
に移動している基体上まで導き、該基体上に機能性堆積
膜を形成する堆積膜形成方法において、さらに少なくと
も周期律表第IV族の元素を含まないガス(C)を該ガス
(C)の流れの方向と前記流れ(AB)の方向のなす角
度が10°以上90°以下となるように導入する事を特
徴とする堆積膜形成方法。
(2) Activate the activated species (A) obtained by activating a gas containing at least hydrogen and a source gas containing at least silicon, one or more elements selected from Group IV of the periodic table other than silicon, and halogen. Deposited film formation in which a flow (AB) obtained by mixing the precursor (B) obtained by oxidation is guided onto a substrate moving in a direction along the surface of the substrate, and a functional deposited film is formed on the substrate. In the method, the gas (C) does not contain at least an element of Group IV of the periodic table, and the angle between the direction of flow of the gas (C) and the direction of the flow (AB) is 10° or more and 90° or less. A method for forming a deposited film characterized by introducing the method as follows.
(3)前記ガス(C)を予め活性化しておくことを特徴
とする請求項(2)記載の堆積膜形成方法。
(3) The deposited film forming method according to claim (2), characterized in that the gas (C) is activated in advance.
(4)少なくとも水素を含むガスを活性化して得られる
活性種(A)と少なくともシリコンとシリコン以外の周
期律表第IV族の中から選ばれる1種以上の元素とハロゲ
ンを含む原料ガスを活性化して得られる前駆体(B)を
混合して得られる流れ(AB)をその表面に沿った方向
に移動している基体上まで導き、該基体上に機能性堆積
膜を形成する堆積膜形成方法において、前記流れ(AB
)の方向と前記基体の表面の法線のなす角が30°以上
90°以下であることを特徴とする堆積膜形成方法。
(4) Activate the activated species (A) obtained by activating a gas containing at least hydrogen and a source gas containing at least silicon, one or more elements selected from Group IV of the periodic table other than silicon, and halogen. Deposited film formation in which a flow (AB) obtained by mixing the precursor (B) obtained by oxidation is guided onto a substrate moving in a direction along the surface of the substrate, and a functional deposited film is formed on the substrate. In the method, the flow (AB
) and the normal to the surface of the substrate, the angle between the direction and the normal to the surface of the substrate is 30° or more and 90° or less.
(5)少なくとも水素を含むガスを活性化して得られる
活性種(A)と少なくともシリコンとシリコン以外の周
期律表第IV族の中から選ばれる1種以上の元素とハロゲ
ンを含む原料ガスを活性化して得られる前駆体(B)を
混合して得られる流れ(AB)をその表面に沿った方向
に移動している基体上まで導き、該基体上に機能性堆積
膜を形成する堆積膜形成装置において、前記流れ(AB
)が前記基体の表面に沿った方向に具備された壁と前記
基体表面によって囲まれた空間内を流れた後排気される
ようにしたことを特徴とする堆積膜形成装置。
(5) Activate the activated species (A) obtained by activating a gas containing at least hydrogen and a source gas containing at least silicon, one or more elements selected from Group IV of the periodic table other than silicon, and halogen. Deposited film formation in which a flow (AB) obtained by mixing the precursor (B) obtained by oxidation is guided onto a substrate moving in a direction along the surface of the substrate, and a functional deposited film is formed on the substrate. In the device, the flow (AB
) flows through a space surrounded by a wall provided in a direction along the surface of the substrate and the surface of the substrate and then is exhausted.
(6)少なくとも水素を含むガスを活性化して得られる
活性種(A)と少なくともシリコンとシリコン以外の周
期律表第IV族の中から選ばれる1種以上の元素とハロゲ
ンを含む原料ガスを活性化して得られる前駆体(B)を
混合して得られる流れ(AB)をその表面に沿った方向
に移動している基体上まで導き、該基体上に機能性堆積
膜を形成する堆積膜形成装置において、さらに少なくと
も周期律表第IV族の元素を含まないガス(C)を該ガス
(C)の流れ方向と前記流れ(AB)の方向のなす角度
が10°以上90°以下となるように導入する手段を有
することを特徴とする堆積膜形成装置。
(6) Activate the activated species (A) obtained by activating a gas containing at least hydrogen and a source gas containing at least silicon, one or more elements selected from Group IV of the periodic table other than silicon, and halogen. Deposited film formation in which a flow (AB) obtained by mixing the precursor (B) obtained by oxidation is guided onto a substrate moving in a direction along the surface of the substrate, and a functional deposited film is formed on the substrate. In the apparatus, the gas (C) that does not contain at least an element of Group IV of the periodic table is further prepared such that the angle between the flow direction of the gas (C) and the flow direction (AB) is 10° or more and 90° or less. A deposited film forming apparatus characterized by having means for introducing a deposited film into a deposited film.
(7)前記ガス(C)が予め活性化されていることを特
徴とする請求項(6)記載の堆積膜形成装置。
(7) The deposited film forming apparatus according to claim (6), wherein the gas (C) is activated in advance.
(8)少なくとも水素を含むガスを活性化して得られる
活性種(A)と少なくともシリコンとシリコン以外の周
期律表第IV族の中から選ばれる1種以上の元素とハロゲ
ンを含む原料ガスを活性化して得られる前駆体(B)を
混合して得られる流れ(AB)をその表面に沿った方向
に移動している基体上まで導き、該基体上に機能性堆積
膜を形成する堆積膜形成装置において、前記流れ(AB
)を前記流れ(AB)の方向と前記基体の表面の法線の
なす角が30°以上90°以下となるように導入する手
段を有することを特徴とする堆積膜形成装置。
(8) Activate the activated species (A) obtained by activating a gas containing at least hydrogen and a source gas containing at least silicon, one or more elements selected from Group IV of the periodic table other than silicon, and halogen. Deposited film formation in which a flow (AB) obtained by mixing the precursor (B) obtained by oxidation is guided onto a substrate moving in a direction along the surface of the substrate, and a functional deposited film is formed on the substrate. In the device, the flow (AB
) is introduced so that the angle between the direction of the flow (AB) and the normal to the surface of the substrate is 30° or more and 90° or less.
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