JPH05243596A - 積層型太陽電池の製造方法 - Google Patents
積層型太陽電池の製造方法Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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-
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜での結晶化を促進させて第２セルのｐ層
とのオーミック性を促進し、高効率化を可能にする。 【構成】 ｐｉｎ型接合からなる単位セルを積層してな
り、単位セル間のｎｐ接合を形成するｎ型層が微結晶非
晶質シリコン層からなる積層型太陽電池の製造に適用さ
れる。ｎ（μｃ−Ｓｉ）層（厚さ約300Å）を堆積した
後、水素ガス（例、300 sccm）を流して一定時間（例、
３分程度）の水素放電処理を行う。この処理によりｎ層
の膜抵抗を下げ、高性能の積層型太陽電池が形成でき
る。
とのオーミック性を促進し、高効率化を可能にする。 【構成】 ｐｉｎ型接合からなる単位セルを積層してな
り、単位セル間のｎｐ接合を形成するｎ型層が微結晶非
晶質シリコン層からなる積層型太陽電池の製造に適用さ
れる。ｎ（μｃ−Ｓｉ）層（厚さ約300Å）を堆積した
後、水素ガス（例、300 sccm）を流して一定時間（例、
３分程度）の水素放電処理を行う。この処理によりｎ層
の膜抵抗を下げ、高性能の積層型太陽電池が形成でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単位セル間のｎｐ接合
を形成するｎ型層が微結晶シリコン層からなる積層型太
陽電池の製造方法に係り、特にｎｐ接合のオーミック性
を促進させて太陽電池の高効率化を図るのに好適な積層
型非晶質シリコン太陽電池の製造方法に関する。
を形成するｎ型層が微結晶シリコン層からなる積層型太
陽電池の製造方法に係り、特にｎｐ接合のオーミック性
を促進させて太陽電池の高効率化を図るのに好適な積層
型非晶質シリコン太陽電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ｐｉｎ接合を有する非晶質シリコン（以
下「ａ−Ｓｉ」と記す）積層型太陽電池では、図１に示
す構造がよく使われている。先ずガラス基板１上に、酸
化スズ（ＳｎＯ2）等の透明電導膜からなる透明電極層
２を熱ＣＶＤ法で約０.５−１.０μｍ程度の厚さに形成
する。次に、透明電極層側から第１セルのａ−Ｓｉ層
３、例えばｐ型ａ−Ｓｉ層（以下「ｐ層」と記す）を約
200Åの厚さに、真性型ａ−Ｓｉ（以下「ｉ層」と記
す）４を約０.１μｍの厚さに、ｎ型微結晶シリコン
（以下「ｎ（μｃ−Ｓｉ）」と記す）層５を約200Åの
厚さにプラズマ放電分解で成長させる。なお、ｐ層の形
成用ガスとしてシラン（ＳｉＨ4）、ジボラン（Ｂ
2Ｈ6）、メタンガス（ＣＨ4）及びｎ（μｃ−Ｓｉ）層
の形成用ガスとしてＳｉＨ4、水素（Ｈ2）、ホスフィン
（ＰＨ3）が使われていた。更に、ｎ（μｃ−Ｓｉ）層
５上にｐｉｎ接合を有する第２セルのｐ層６、ｉ層７、
及びｎ（μｃ−Ｓｉ）層８を堆積させる。第２セルの成
膜条件等は、第１セルの条件とほぼ同様であるが、ｉ層
の膜厚が０.４μｍと厚い。最後にスパッタ法あるいは
蒸着法等で裏面電極９を形成する。この裏面電極９は、
膜厚が2000Å以上の金属、例えばアルミニウム、銀など
が使われている。その他の裏面電極として透明電導膜や
導電性ペーストも考えられる。
下「ａ−Ｓｉ」と記す）積層型太陽電池では、図１に示
す構造がよく使われている。先ずガラス基板１上に、酸
化スズ（ＳｎＯ2）等の透明電導膜からなる透明電極層
２を熱ＣＶＤ法で約０.５−１.０μｍ程度の厚さに形成
する。次に、透明電極層側から第１セルのａ−Ｓｉ層
３、例えばｐ型ａ−Ｓｉ層（以下「ｐ層」と記す）を約
200Åの厚さに、真性型ａ−Ｓｉ（以下「ｉ層」と記
す）４を約０.１μｍの厚さに、ｎ型微結晶シリコン
（以下「ｎ（μｃ−Ｓｉ）」と記す）層５を約200Åの
厚さにプラズマ放電分解で成長させる。なお、ｐ層の形
成用ガスとしてシラン（ＳｉＨ4）、ジボラン（Ｂ
2Ｈ6）、メタンガス（ＣＨ4）及びｎ（μｃ−Ｓｉ）層
の形成用ガスとしてＳｉＨ4、水素（Ｈ2）、ホスフィン
（ＰＨ3）が使われていた。更に、ｎ（μｃ−Ｓｉ）層
５上にｐｉｎ接合を有する第２セルのｐ層６、ｉ層７、
及びｎ（μｃ−Ｓｉ）層８を堆積させる。第２セルの成
膜条件等は、第１セルの条件とほぼ同様であるが、ｉ層
の膜厚が０.４μｍと厚い。最後にスパッタ法あるいは
蒸着法等で裏面電極９を形成する。この裏面電極９は、
膜厚が2000Å以上の金属、例えばアルミニウム、銀など
が使われている。その他の裏面電極として透明電導膜や
導電性ペーストも考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】セルを積層化して変換
効率の向上を図る場合、できる限り第１セルと第２セル
間のｎｐ接合をオーミック接合にする必要がある。その
ために従来では、第１セルのｎ層にｎ（μｃ−Ｓｉ）層
を使用しているが、膜自体による光吸収損失を少なくす
る様に100−400Å程度と薄膜化している。しかしなが
ら、一般的に微結晶化膜を薄膜化していくと微結晶化し
なくなり、急激に電気電導度が低下し、オーミック性を
維持することが困難になる。そこで、本発明の目的は、
薄膜での結晶化を促進させて第２セルのｐ層とのオーミ
ック性を促進し、高効率化を可能にする積層型太陽電池
の製造方法を提供することにある。
効率の向上を図る場合、できる限り第１セルと第２セル
間のｎｐ接合をオーミック接合にする必要がある。その
ために従来では、第１セルのｎ層にｎ（μｃ−Ｓｉ）層
を使用しているが、膜自体による光吸収損失を少なくす
る様に100−400Å程度と薄膜化している。しかしなが
ら、一般的に微結晶化膜を薄膜化していくと微結晶化し
なくなり、急激に電気電導度が低下し、オーミック性を
維持することが困難になる。そこで、本発明の目的は、
薄膜での結晶化を促進させて第２セルのｐ層とのオーミ
ック性を促進し、高効率化を可能にする積層型太陽電池
の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明はｐｉｎ接合からなる単位セルを積層してな
り、単位セル間のｎｐ接合を形成するｎ型層がμｃ−Ｓ
ｉ層からなる積層型太陽電池の製造方法において、前記
ｎ型μｃ−Ｓｉ層を形成した後、一定の時間内で水素放
電を行うことを特徴とするものである。
め、本発明はｐｉｎ接合からなる単位セルを積層してな
り、単位セル間のｎｐ接合を形成するｎ型層がμｃ−Ｓ
ｉ層からなる積層型太陽電池の製造方法において、前記
ｎ型μｃ−Ｓｉ層を形成した後、一定の時間内で水素放
電を行うことを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】ｎ型μｃ−Ｓｉ層に対して一定時間内で水素放
電処理を施すことにより、当該ｎ層の膜抵抗を下げるこ
とができる。これはｎ層表面における結晶性が促進させ
るものと考えられる。これによりｎｐ接合のオーミック
性が促進され、積層型太陽電池の高効率化を可能にす
る。
電処理を施すことにより、当該ｎ層の膜抵抗を下げるこ
とができる。これはｎ層表面における結晶性が促進させ
るものと考えられる。これによりｎｐ接合のオーミック
性が促進され、積層型太陽電池の高効率化を可能にす
る。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお、本
発明の製造方法を適用する積層型太陽電池の基本構造
は、図１に示すものなので、その説明を省略する。ここ
では本発明の特徴部分であるｎｐ接合部、特にｎ（μｃ
−Ｓｉ）層の成膜について説明する。ガラス上にｐｉｎ
接合からなる単位セルを積層してなり、単位セル間のｎ
ｐ接合を形成するｎ型μｃ−Ｓｉ層を有する。このｎ型
μｃ−Ｓｉ層をプラズマＣＶＤ法で成膜した後、一定時
間内で水素放電を行う。このときのｎ型μｃ−Ｓｉ膜の
導電率に対する水素放電効果を調べた。代表的なｎ（μ
ｃ−Ｓｉ）層の成膜条件及び水素放電処理の条件を第１
表及び第２表に示す。
発明の製造方法を適用する積層型太陽電池の基本構造
は、図１に示すものなので、その説明を省略する。ここ
では本発明の特徴部分であるｎｐ接合部、特にｎ（μｃ
−Ｓｉ）層の成膜について説明する。ガラス上にｐｉｎ
接合からなる単位セルを積層してなり、単位セル間のｎ
ｐ接合を形成するｎ型μｃ−Ｓｉ層を有する。このｎ型
μｃ−Ｓｉ層をプラズマＣＶＤ法で成膜した後、一定時
間内で水素放電を行う。このときのｎ型μｃ−Ｓｉ膜の
導電率に対する水素放電効果を調べた。代表的なｎ（μ
ｃ−Ｓｉ）層の成膜条件及び水素放電処理の条件を第１
表及び第２表に示す。
【０００７】 第１表 ｎ（μｃ−Ｓｉ）層の成膜条件 基板温度 ２００ ℃ 圧力 １.０ Ｔｏｒｒ パワー密度 約１５６ ｍＷ／ｃｍ2 ＳｉＨ4ガス流量 ２ ｓｃｃｍ ＰＨ3ガス流量 ０.０１ ｓｃｃｍ Ｈ2ガス流量 ３７０ ｓｃｃｍ
【０００８】 第２表 水素放電の条件 基板温度 ２００ ℃ 圧力 ０.５ Ｔｏｒｒ パワー密度 約７８−１１７ ｍＷ／ｃｍ2 Ｈ2ガス流量 ３００ ｓｃｃｍ 処理時間 ３−９ 分
【０００９】図２は、試作したｎ（μｃ−Ｓｉ）層の導
電率に及ぼす水素放電処理の時間及び高周波パワー密度
を示している。図中の”○”はパワー密度が７８mW／cm
2で、”●”はパワー密度が１１７mW／cm2の時のデータ
を表している。パワー密度１１７mW／cm2で３分間処理
した場合、ｎ（μｃ−Ｓｉ）の導電率は約２倍良くなっ
たことが確認された。
電率に及ぼす水素放電処理の時間及び高周波パワー密度
を示している。図中の”○”はパワー密度が７８mW／cm
2で、”●”はパワー密度が１１７mW／cm2の時のデータ
を表している。パワー密度１１７mW／cm2で３分間処理
した場合、ｎ（μｃ−Ｓｉ）の導電率は約２倍良くなっ
たことが確認された。
【００１０】次に、本発明の成膜法を積層型太陽電池に
適用し、ｎ層形成後の水素放電の効果を調べた。先ずガ
ラス基板上に厚さが4500Å程度のＳｎＯ2を熱ＣＶＤ法
により透明電極層２を形成する。次いで、単室プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて第１セルのｐ層３（厚さ100Å）、
ｉ層４（厚さ1000Å）およびｎ（μｃ−Ｓｉ）層５（厚
さ約300Å）を堆積した。その後、水素ガスを流して水
素放電処理を行った。このときの条件は、前述の膜の評
価と同様である。水素放電処理後、再び第１セルと同様
なｐ層６、ｉ層７およびｎ層８を堆積する。但し、ｉ層
の膜厚は約０.４μｍである。最後に、裏面電極９とし
て銀を蒸着法により約7000Åの厚さに形成した。
適用し、ｎ層形成後の水素放電の効果を調べた。先ずガ
ラス基板上に厚さが4500Å程度のＳｎＯ2を熱ＣＶＤ法
により透明電極層２を形成する。次いで、単室プラズマ
ＣＶＤ装置を用いて第１セルのｐ層３（厚さ100Å）、
ｉ層４（厚さ1000Å）およびｎ（μｃ−Ｓｉ）層５（厚
さ約300Å）を堆積した。その後、水素ガスを流して水
素放電処理を行った。このときの条件は、前述の膜の評
価と同様である。水素放電処理後、再び第１セルと同様
なｐ層６、ｉ層７およびｎ層８を堆積する。但し、ｉ層
の膜厚は約０.４μｍである。最後に、裏面電極９とし
て銀を蒸着法により約7000Åの厚さに形成した。
【００１１】従来型太陽電池素子と本発明の太陽電池素
子の特性の比較を第３表に示す。本発明の太陽電池で
は、出力として１００mW／cm2の入射光の場合に７.９％
という高効率が得られた。ｎｐ接合のオーミック特性が
良くなったため、曲線因子が０.６７から０.７４に改善
された。
子の特性の比較を第３表に示す。本発明の太陽電池で
は、出力として１００mW／cm2の入射光の場合に７.９％
という高効率が得られた。ｎｐ接合のオーミック特性が
良くなったため、曲線因子が０.６７から０.７４に改善
された。
【００１２】 第３表 太陽電池の種類 効率 短絡電流 開放電圧 曲線因子 （％） （mA／cm2） （Ｖ） 従来型 ７.５ ６.６１ １.６９ ０.６７ 本発明 ７.９ ６.１５ １.７４ ０.７４
【００１３】
【発明の効果】上述の通り、本発明によれば、水素放電
処理によってｎ（μｃ−Ｓｉ）層の抵抗を下げているの
で、第２セルのｐ層とのｎｐ接合のオーミック性が促進
されて、高性能な積層型太陽電池を形成することができ
る。
処理によってｎ（μｃ−Ｓｉ）層の抵抗を下げているの
で、第２セルのｐ層とのｎｐ接合のオーミック性が促進
されて、高性能な積層型太陽電池を形成することができ
る。
【図１】 積層型太陽電池素子の模式断面図である。
【図２】 ｎ（μｃ−Ｓｉ）層の導電率に及ぼす水素放
電処理の時間及び高周波パワー密度の関係を示す図であ
る。
電処理の時間及び高周波パワー密度の関係を示す図であ
る。
１ ガラス基板、２ 透明電極層、３，６ ｐ型ａ−Ｓ
ｉ層、４，７ ｉ型ａ−Ｓｉ層、５，８ ｎ型μｃ−Ｓ
ｉ層、９ 裏面電極層
ｉ層、４，７ ｉ型ａ−Ｓｉ層、５，８ ｎ型μｃ−Ｓ
ｉ層、９ 裏面電極層
Claims (1)
- 【請求項１】 ｐｉｎ型接合からなる単位セルを積層し
てなり、単位セル間のｎｐ接合を形成するｎ型層が微結
晶非晶質シリコン層からなる積層型太陽電池の製造にお
いて、前記ｎ型微結晶シリコン層を形成した後、一定の
時間内で水素放電処理を行うことを特徴とする積層型太
陽電池の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4044375A JPH05243596A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 積層型太陽電池の製造方法 |
| EP19930103295 EP0559143A3 (en) | 1992-03-02 | 1993-03-02 | Process for producing integrated solar cell |
| US08/025,128 US5336623A (en) | 1992-03-02 | 1993-03-02 | Process for producing integrated solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4044375A JPH05243596A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 積層型太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243596A true JPH05243596A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12689758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4044375A Pending JPH05243596A (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 積層型太陽電池の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5336623A (ja) |
| EP (1) | EP0559143A3 (ja) |
| JP (1) | JPH05243596A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6566159B2 (en) | 2000-10-04 | 2003-05-20 | Kaneka Corporation | Method of manufacturing tandem thin-film solar cell |
Families Citing this family (67)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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