JPH0531314B2 - - Google Patents
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- JPH0531314B2 JPH0531314B2 JP59130533A JP13053384A JPH0531314B2 JP H0531314 B2 JPH0531314 B2 JP H0531314B2 JP 59130533 A JP59130533 A JP 59130533A JP 13053384 A JP13053384 A JP 13053384A JP H0531314 B2 JPH0531314 B2 JP H0531314B2
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- polycrystalline silicon
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Classifications
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0368—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
- H01L31/03682—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、太陽電池や光検出器などの光起電力
装置の製造方法に関する。
装置の製造方法に関する。
太陽電池等の光起電力装置として、従来より、
単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコ
ン、微結晶シリコン等を用いたものが種々開発さ
れて来た。特に近年は高コストの単結晶シリコン
に代わり、低コストで量産性に富んだ材料として
多結晶シリコン、非晶質シリコン、微結晶シリコ
ンが注目されている。これらの組合わせとして、
ｐ型多結晶シリコン層にｎ型微結晶シリコン層を
積層したヘテロ接合型太陽電池がある。この太陽
電池は、従来の拡散法による多結晶シリコン太陽
電池に類似する性能を示すことが確認されている
（第30回応用物理学会連合講演会4aE3（′83／
４））。
単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコ
ン、微結晶シリコン等を用いたものが種々開発さ
れて来た。特に近年は高コストの単結晶シリコン
に代わり、低コストで量産性に富んだ材料として
多結晶シリコン、非晶質シリコン、微結晶シリコ
ンが注目されている。これらの組合わせとして、
ｐ型多結晶シリコン層にｎ型微結晶シリコン層を
積層したヘテロ接合型太陽電池がある。この太陽
電池は、従来の拡散法による多結晶シリコン太陽
電池に類似する性能を示すことが確認されている
（第30回応用物理学会連合講演会4aE3（′83／
４））。
ところで多結晶シリコンを用いた場合、単結晶
シリコンと異なり粒界が存在することが、太陽電
池の特性を低下させる大きな原因になつている。
この対策として従来の拡散法による多結晶シリコ
ン太陽電池では、素子形成後、水素プラズマ処理
を行なうことが従来より行われている。しかしな
がら、ヘテロ接合型太陽電池では、この水素プラ
ズマ処理を簡単に行なう訳にはいかない。即ちヘ
テロ接合型太陽電池では微結晶シリコン層を用い
るため、キヤリア寿命が小さく、従つて格子状の
集電電極に効率良くキヤリアを集めるためには微
結晶シリコン層の表面全面に透明導電膜を形成
し、その上に集電電極を形成する。このように透
明導電膜が必要となるため、素子形成後に水素プ
ラズマ処理をすることができないのである。
シリコンと異なり粒界が存在することが、太陽電
池の特性を低下させる大きな原因になつている。
この対策として従来の拡散法による多結晶シリコ
ン太陽電池では、素子形成後、水素プラズマ処理
を行なうことが従来より行われている。しかしな
がら、ヘテロ接合型太陽電池では、この水素プラ
ズマ処理を簡単に行なう訳にはいかない。即ちヘ
テロ接合型太陽電池では微結晶シリコン層を用い
るため、キヤリア寿命が小さく、従つて格子状の
集電電極に効率良くキヤリアを集めるためには微
結晶シリコン層の表面全面に透明導電膜を形成
し、その上に集電電極を形成する。このように透
明導電膜が必要となるため、素子形成後に水素プ
ラズマ処理をすることができないのである。
〔発明の目的〕
本発明は、プラズマ処理により効率向上を図る
ヘテロ接合型光起電力装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
ヘテロ接合型光起電力装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
本発明は、第１導電型多結晶シリコン層上に第
２導電型微結晶シリコン層を形成する工程を有す
る光起電力装置の製造方法において、微結晶シリ
コン層を積層する前に、多結晶シリコン層表面を
水素と、族または族元素とを構成元素として
含むガス中でのプラズマ処理を施すことを特徴と
する。
２導電型微結晶シリコン層を形成する工程を有す
る光起電力装置の製造方法において、微結晶シリ
コン層を積層する前に、多結晶シリコン層表面を
水素と、族または族元素とを構成元素として
含むガス中でのプラズマ処理を施すことを特徴と
する。
本発明によれば、微結晶シリコン層形成前に上
記プラズマ処理を行なうことにより、容易に多結
晶シリコン粒界による悪影響、例えば光励起キヤ
リアの界面再結合の増大を抑えることができ、光
起電力装置の光電変換効率の向上を図ることがで
きる。そして、水素ガスに族または族元素を
含むガスを含ませることにより、粒界に存在する
未結合手の数が水素により減少すると同時に、不
純物原子が未結合手に効果的に入り込み、後に微
結晶シリコン層を形成した時に均質なpn接合が
得られる。
記プラズマ処理を行なうことにより、容易に多結
晶シリコン粒界による悪影響、例えば光励起キヤ
リアの界面再結合の増大を抑えることができ、光
起電力装置の光電変換効率の向上を図ることがで
きる。そして、水素ガスに族または族元素を
含むガスを含ませることにより、粒界に存在する
未結合手の数が水素により減少すると同時に、不
純物原子が未結合手に効果的に入り込み、後に微
結晶シリコン層を形成した時に均質なpn接合が
得られる。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図は得られる太陽電池の構造を示してい
る。１２は厚さ300μｍ〜500μｍのｐ型多結晶シ
リコン基板、１３はこの上に形成された厚さ300
Å〜5000Åのn+型微結晶シリコン層である。微
結晶シリコン層１３の表面にはITOなどの透明導
線膜１４を介してAlによる格子状の集電電極１
５が形成され、基板１２の裏面には全面にAlに
よるコンタクト電極１１が形成される。１６は本
発明の方法によりプラズマ処理が施されるpn接
合界面である。
る。第１図は得られる太陽電池の構造を示してい
る。１２は厚さ300μｍ〜500μｍのｐ型多結晶シ
リコン基板、１３はこの上に形成された厚さ300
Å〜5000Åのn+型微結晶シリコン層である。微
結晶シリコン層１３の表面にはITOなどの透明導
線膜１４を介してAlによる格子状の集電電極１
５が形成され、基板１２の裏面には全面にAlに
よるコンタクト電極１１が形成される。１６は本
発明の方法によりプラズマ処理が施されるpn接
合界面である。
この様な素子構造を形成するに当たつて、接合
界面１６に何等の処理を施さないもの（従来例）、
水素ガスのみによるプラズマ処理を行なつたもの
(A)、PH3ガスによるプラズマ処理を行なつたもの
(B)の３種の試料を用意した。
界面１６に何等の処理を施さないもの（従来例）、
水素ガスのみによるプラズマ処理を行なつたもの
(A)、PH3ガスによるプラズマ処理を行なつたもの
(B)の３種の試料を用意した。
実施例のプラズマ処理条件として、13.56MHz
の高周波電源を用いて印加パワー密度50ｍＷ／
cm2、多結晶シリコン基板温度250℃、放電ガス圧
力0.5torrとし、ガス流量は、ＡではH2ガス
50SCCM、Ｂでは2500ppmのPH3ガスを含むH2
ガス50SCCMとした。プラズマ処理時間はいずれ
も20分とした。
の高周波電源を用いて印加パワー密度50ｍＷ／
cm2、多結晶シリコン基板温度250℃、放電ガス圧
力0.5torrとし、ガス流量は、ＡではH2ガス
50SCCM、Ｂでは2500ppmのPH3ガスを含むH2
ガス50SCCMとした。プラズマ処理時間はいずれ
も20分とした。
上記各試料の特性を、ソーラ・シミユレータを
用いて、AM−１、100ｍＷ／cm2の条件で測定し
た結果を第２図に示す。従来例に比べてＡ更にＢ
の順で大幅な効率向上が認められた。光電変換効
率ηは従来例が6.07％、Ａが8.70％、Ｂが9.68％
であつた。
用いて、AM−１、100ｍＷ／cm2の条件で測定し
た結果を第２図に示す。従来例に比べてＡ更にＢ
の順で大幅な効率向上が認められた。光電変換効
率ηは従来例が6.07％、Ａが8.70％、Ｂが9.68％
であつた。
第３図はプラズマ処理に用いた装置である。３
１は反応容器、３２は高周波電源、３３1，３３2
は平板電極、３４は基板である。
１は反応容器、３２は高周波電源、３３1，３３2
は平板電極、３４は基板である。
第４図は他の実施例を示す。４２は厚さ300〜
500μｍのｐ型多結晶シリコン基板、４３は厚さ
300〜5000Åのn+型微結晶シリコン層、４４は
300〜5000Åのｐ型アモルフアスシリコン層また
は微結晶シリコン層、４５は500〜10000Åのｉ型
アモルフアスシリコン層、４６は50〜300Åのn+
型アモルフアスシリコン層、４７はITO、４８は
Alによる格子状の集電電極である。４１はAlに
よる裏面コンタクト電極、４９はプラズマ処理が
施されるpn接合面である。n+型微結晶シリコン
層４３の形成前にH2＋PH3プラズマ処理を行な
つたものは、η＝11.8％であり、従来のもの
（8.91％）、水素プラズマのみ（10.8％）に比べて
優れた変換効率が得られた。
500μｍのｐ型多結晶シリコン基板、４３は厚さ
300〜5000Åのn+型微結晶シリコン層、４４は
300〜5000Åのｐ型アモルフアスシリコン層また
は微結晶シリコン層、４５は500〜10000Åのｉ型
アモルフアスシリコン層、４６は50〜300Åのn+
型アモルフアスシリコン層、４７はITO、４８は
Alによる格子状の集電電極である。４１はAlに
よる裏面コンタクト電極、４９はプラズマ処理が
施されるpn接合面である。n+型微結晶シリコン
層４３の形成前にH2＋PH3プラズマ処理を行な
つたものは、η＝11.8％であり、従来のもの
（8.91％）、水素プラズマのみ（10.8％）に比べて
優れた変換効率が得られた。
以上の例では、PH3ガスを用いたが、PF3、
PF5、AsH3、SbH3等を用いても良い。また各層
の導電型が逆の場合はｎ型多結晶シリコン基板に
H2＋B2H6またはBF3プラズマ処理を施せば良い。
ｎ型多結晶シリコン基板を用いる場合の積層構造
は例えば、ｎ型多結晶シリコン基板／ｐ型微結晶
シリコン層／n+型微結晶シリコン層またはn+型
アモルフアスシリコン層／ｉ型アモルフアスシリ
コン層／ｐ型微結晶シリコン層またはｐ型アモル
フアスシリコン層／ITOとなる。
PF5、AsH3、SbH3等を用いても良い。また各層
の導電型が逆の場合はｎ型多結晶シリコン基板に
H2＋B2H6またはBF3プラズマ処理を施せば良い。
ｎ型多結晶シリコン基板を用いる場合の積層構造
は例えば、ｎ型多結晶シリコン基板／ｐ型微結晶
シリコン層／n+型微結晶シリコン層またはn+型
アモルフアスシリコン層／ｉ型アモルフアスシリ
コン層／ｐ型微結晶シリコン層またはｐ型アモル
フアスシリコン層／ITOとなる。
なお、プラズマ処理条件は上記実施例に限られ
ず、必要に応じて変更設定することができる。例
えば、パワー密度は20〜500ｍＷ／cm2、基板温度
は100〜400℃、放電ガス圧力は0.01〜4torr、ガ
ス流量は10〜500SCCMの範囲で適宜選択するこ
とができる。また、PH3やAsH3、SbH3、B2H6
ガスはそれ自身水素を含むため、その含有量を
0.01〜100％の範囲で選択することができる。プ
ラズマ処理時間は60分以内で充分な効果がある。
ず、必要に応じて変更設定することができる。例
えば、パワー密度は20〜500ｍＷ／cm2、基板温度
は100〜400℃、放電ガス圧力は0.01〜4torr、ガ
ス流量は10〜500SCCMの範囲で適宜選択するこ
とができる。また、PH3やAsH3、SbH3、B2H6
ガスはそれ自身水素を含むため、その含有量を
0.01〜100％の範囲で選択することができる。プ
ラズマ処理時間は60分以内で充分な効果がある。
更に放電法として、高周波放電に限らず直流放
電法またはマイクロ波放電などを用いてもよい。
電法またはマイクロ波放電などを用いてもよい。
なお以上の例では基板と逆導電型の不純物を用
いたが、同導電型不純物を用いることも可能であ
る。例えば、ｐ型多結晶シリコン基板をｎ型微結
晶シリコン形成前にB2H6ガスを含む水素ガスに
よりプラズマ処理を行ない、第１図の構造の太陽
電池を形成する。この場合にも、多結晶シリコン
の粒界に存在する未結合手の数が水素より減少す
ると同時に、族元素のボロンが未結合手に効果
的に入り込むことにより、均質なｐ型多結晶シリ
コン表面を得ることができ、その効果により均質
なpn接合界面を形成することができる。プラズ
マ処理は前述の例と同様な条件で良い。多結晶シ
リコン基板がｎ型の場合には、プラズマ処理する
水素ガス中にPH3ガスを含ませれば、同様な効果
が得られる。この場合はｐ型の微結晶シリコン層
を積層させる。この様な場合においても、水素プ
ラズマのみの場合に比べて高い変換効率を得るこ
とができる。
いたが、同導電型不純物を用いることも可能であ
る。例えば、ｐ型多結晶シリコン基板をｎ型微結
晶シリコン形成前にB2H6ガスを含む水素ガスに
よりプラズマ処理を行ない、第１図の構造の太陽
電池を形成する。この場合にも、多結晶シリコン
の粒界に存在する未結合手の数が水素より減少す
ると同時に、族元素のボロンが未結合手に効果
的に入り込むことにより、均質なｐ型多結晶シリ
コン表面を得ることができ、その効果により均質
なpn接合界面を形成することができる。プラズ
マ処理は前述の例と同様な条件で良い。多結晶シ
リコン基板がｎ型の場合には、プラズマ処理する
水素ガス中にPH3ガスを含ませれば、同様な効果
が得られる。この場合はｐ型の微結晶シリコン層
を積層させる。この様な場合においても、水素プ
ラズマのみの場合に比べて高い変換効率を得るこ
とができる。
第１図は本発明の実施例により得られるヘテロ
接合型太陽電池を示す図、第２図はその太陽電池
の特性を従来法によるものと比較して示す図、第
３図はプラズマ処理装置の図、第４図は他の実施
例の図である。 １１……コンタクト電極、１２……ｐ型多結晶
シリコン基板、１３……n+型微結晶シリコン層、
１４……透明導電膜、１５……集電電極、１６…
…pn接合界面。
接合型太陽電池を示す図、第２図はその太陽電池
の特性を従来法によるものと比較して示す図、第
３図はプラズマ処理装置の図、第４図は他の実施
例の図である。 １１……コンタクト電極、１２……ｐ型多結晶
シリコン基板、１３……n+型微結晶シリコン層、
１４……透明導電膜、１５……集電電極、１６…
…pn接合界面。
Claims (1)
- １ 第１導電型多結晶シリコン層の上に第２導電
型微結晶シリコン層の積層する光起電力装置の製
造方法において、前記多結晶シリコン層表面に、
微結晶シリコン層を積層する前に、水素と、族
または族元素とを構成元素として含むガス中で
のプラズマ処理を施すことを特徴とする光起電力
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130533A JPS618979A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | 光起電力装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130533A JPS618979A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | 光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS618979A JPS618979A (ja) | 1986-01-16 |
| JPH0531314B2 true JPH0531314B2 (ja) | 1993-05-12 |
Family
ID=15036567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59130533A Granted JPS618979A (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | 光起電力装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS618979A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2841335B2 (ja) * | 1991-11-13 | 1998-12-24 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置の製造方法 |
| KR100847487B1 (ko) | 2002-04-09 | 2008-07-22 | 가부시키가이샤 가네카 | 탠덤형 박막 광전변환 장치의 제조방법 |
| CN102842498B (zh) * | 2012-09-17 | 2015-09-30 | 苏州大学 | 太阳能电池制绒表面的抛光方法及抛光装置 |
-
1984
- 1984-06-25 JP JP59130533A patent/JPS618979A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS618979A (ja) | 1986-01-16 |
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