JPH0542141B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0542141B2 JPH0542141B2 JP62320755A JP32075587A JPH0542141B2 JP H0542141 B2 JPH0542141 B2 JP H0542141B2 JP 62320755 A JP62320755 A JP 62320755A JP 32075587 A JP32075587 A JP 32075587A JP H0542141 B2 JPH0542141 B2 JP H0542141B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- deposition rate
- interface layer
- solar cell
- amorphous silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 18
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 238000003113 dilution method Methods 0.000 claims description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000008458 response to injury Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
〈産業上の利用分野〉
本発明は高水素希釈法を用いた非晶質半導体太
陽電池の製造方法に関するものである。 〈従来の技術〉 従来より、pin構造を有する非晶質半導体太陽
電池の光電変換に対する高効率化が各種の方法で
試みられてきているが、その１つとして、pin構
造におけるｐ層よｉ層との間にｐ／ｉ界面層を形
成することによつて太陽電池の変換効率特に開放
電圧の上昇することが知られている。ｐ／ｉ界面
層に適用する非晶質半導体材料が満たすべき要件
としては次の２点があげられる。 (1) ｉ層よりも光学的バンドギヤツプが広いこ
と。 (2) 光電流を取り出すに充分な光導電率を持つこ
と。 上記第１項の要件は、光学的バンドギヤツプを
ｐ層側よりｉ層側へ減少させて素子内部電界を設
け、光照射により発生したキヤリアをこの電界に
よりｉ層側へ押し出すためである。また上記第２
項の要件は発生したキヤリア（電子及び正孔）が
ｐ／ｉ界面層中で再結合することなく、外部に電
流として取り出されるために必要である。 従来、かかる要件を満たすｐ／ｉ界面層材料と
して非晶質シリコンカーボンが用いられてきた。
これは、シリコン（Si）の原料としてシラン系の
ガスを、またカーボン（Ｃ）の原料としてハイド
ロカーボンガスを用い、これら原料ガスを高周波
グロー放電法によつて分解することによつて形成
される。最近広い光学バンドギヤツプを有しかつ
高い光導電率を有する高品質の非晶質シリコンカ
ーボン膜を形成する方法として、原料ガスを高倍
率の水素で希釈する方法（以下高水素希釈法と記
す）が知られるようになつた。 〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、ｉ層上又はｐ層上に高品質の非
晶質シリコンカーボンから成るｐ／ｉ界面層を高
水素希釈法によつて形成したところ、太陽電池特
性としては曲線因子が低下し、予測した変換効率
の改善は認められなかつた。これはｐ／ｉ界面層
形成時に水素の分解によつて発生した水素原子及
び水素イオンが下地のｉ層あるいはｐ層にダメー
ジを与えていることが原因であると考えられる。 〈発明の背景〉 上記ダメージは放電プラズマの発光分光分析に
より観測される水素原子の発光種（H*）の発光
強度と堆積速度との比（単位時間に膜表面に到着
する水素原子や水素イオンと膜として堆積する原
子との比に相当）に相関があることを発明者は見
い出した。これを第４図に示す。図より明らかな
如く、従来、堆積速度を速めるために採用してい
た高周波電力密度0.1w／cm2以上の領域では、（H*
の発光強度）／（堆積速度）は急速に増加してい
る。また、これに対応して曲線因子も低下するこ
とが確かめられた。 一方、高周波電力密度を0.1w／cm2以下とする
ことは、従来堆積速度が極度に遅くなるため、工
業的見地からは現実的でない。また、ダメージを
減らすため希釈する水素の倍率を減らすことも考
えられるが、この方法では非晶質シリコンカーボ
ン膜の光導電率は急速に低下し、その結果太陽電
池の変換効率も低下する。以上の如く、ｐ／ｉ界
面層として有効な非晶質シリコンカーボン膜の形
成方法の確立が効率向上にとつて大きな課題とな
つていた。 〈問題点を解決するための手段〉 本発明はｐ／ｉ界面層を有するpin構造非晶質
半導体太陽電池の変換効率をさらに向上させる製
造方法を提供することを目的とし、グロー放電の
際の高周波電力密度を極端に小さくする一方で堆
積速度を落さずにpin構造非晶質半導体太陽電池
を作製することを特徴とする。即ち、上記本発明
目的はｐ／ｉ界面層の形成に際しグロー放電の高
周波電力密度を0.1w／cm2以下に抑える一方で、
原料ガス及び希釈水素ガスの流量を大流量とし、
堆積速度を１Å／sec以上に設定して成膜するこ
とによつて達成される。 〈実施例〉 以下第１図に示す構造を有する太陽電池を例に
とつて、本発明の１実施例を説明する。第１図の
構造は、金属基板１の上にPH3とSiH4との混合
ガスをグロー放電分解してｎ型非晶質シリコン
（ａ−Si）層２を堆積し次いでSiH4又はこれに微
量のB2H6を混合したガスでｉ型ａ−Si層３を堆
積し、次に、SiH4，CH4及びH2の混合ガスによ
り非晶質シリコンカーボン膜のｐ／ｉ界面層４を
堆積する。さらにB2H6，SiH4，CH4及びH2の混
合ガスによりｐ型ａ−Si層５を堆積し、最後に透
明導電膜６及び櫛型Ａ電極７を形成することに
より得られる。このｐ／ｉ界面層４作製時の原料
ガス流量と堆積速度の違いによる曲線因子と変換
効率の違いを第１表に示す。
陽電池の製造方法に関するものである。 〈従来の技術〉 従来より、pin構造を有する非晶質半導体太陽
電池の光電変換に対する高効率化が各種の方法で
試みられてきているが、その１つとして、pin構
造におけるｐ層よｉ層との間にｐ／ｉ界面層を形
成することによつて太陽電池の変換効率特に開放
電圧の上昇することが知られている。ｐ／ｉ界面
層に適用する非晶質半導体材料が満たすべき要件
としては次の２点があげられる。 (1) ｉ層よりも光学的バンドギヤツプが広いこ
と。 (2) 光電流を取り出すに充分な光導電率を持つこ
と。 上記第１項の要件は、光学的バンドギヤツプを
ｐ層側よりｉ層側へ減少させて素子内部電界を設
け、光照射により発生したキヤリアをこの電界に
よりｉ層側へ押し出すためである。また上記第２
項の要件は発生したキヤリア（電子及び正孔）が
ｐ／ｉ界面層中で再結合することなく、外部に電
流として取り出されるために必要である。 従来、かかる要件を満たすｐ／ｉ界面層材料と
して非晶質シリコンカーボンが用いられてきた。
これは、シリコン（Si）の原料としてシラン系の
ガスを、またカーボン（Ｃ）の原料としてハイド
ロカーボンガスを用い、これら原料ガスを高周波
グロー放電法によつて分解することによつて形成
される。最近広い光学バンドギヤツプを有しかつ
高い光導電率を有する高品質の非晶質シリコンカ
ーボン膜を形成する方法として、原料ガスを高倍
率の水素で希釈する方法（以下高水素希釈法と記
す）が知られるようになつた。 〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、ｉ層上又はｐ層上に高品質の非
晶質シリコンカーボンから成るｐ／ｉ界面層を高
水素希釈法によつて形成したところ、太陽電池特
性としては曲線因子が低下し、予測した変換効率
の改善は認められなかつた。これはｐ／ｉ界面層
形成時に水素の分解によつて発生した水素原子及
び水素イオンが下地のｉ層あるいはｐ層にダメー
ジを与えていることが原因であると考えられる。 〈発明の背景〉 上記ダメージは放電プラズマの発光分光分析に
より観測される水素原子の発光種（H*）の発光
強度と堆積速度との比（単位時間に膜表面に到着
する水素原子や水素イオンと膜として堆積する原
子との比に相当）に相関があることを発明者は見
い出した。これを第４図に示す。図より明らかな
如く、従来、堆積速度を速めるために採用してい
た高周波電力密度0.1w／cm2以上の領域では、（H*
の発光強度）／（堆積速度）は急速に増加してい
る。また、これに対応して曲線因子も低下するこ
とが確かめられた。 一方、高周波電力密度を0.1w／cm2以下とする
ことは、従来堆積速度が極度に遅くなるため、工
業的見地からは現実的でない。また、ダメージを
減らすため希釈する水素の倍率を減らすことも考
えられるが、この方法では非晶質シリコンカーボ
ン膜の光導電率は急速に低下し、その結果太陽電
池の変換効率も低下する。以上の如く、ｐ／ｉ界
面層として有効な非晶質シリコンカーボン膜の形
成方法の確立が効率向上にとつて大きな課題とな
つていた。 〈問題点を解決するための手段〉 本発明はｐ／ｉ界面層を有するpin構造非晶質
半導体太陽電池の変換効率をさらに向上させる製
造方法を提供することを目的とし、グロー放電の
際の高周波電力密度を極端に小さくする一方で堆
積速度を落さずにpin構造非晶質半導体太陽電池
を作製することを特徴とする。即ち、上記本発明
目的はｐ／ｉ界面層の形成に際しグロー放電の高
周波電力密度を0.1w／cm2以下に抑える一方で、
原料ガス及び希釈水素ガスの流量を大流量とし、
堆積速度を１Å／sec以上に設定して成膜するこ
とによつて達成される。 〈実施例〉 以下第１図に示す構造を有する太陽電池を例に
とつて、本発明の１実施例を説明する。第１図の
構造は、金属基板１の上にPH3とSiH4との混合
ガスをグロー放電分解してｎ型非晶質シリコン
（ａ−Si）層２を堆積し次いでSiH4又はこれに微
量のB2H6を混合したガスでｉ型ａ−Si層３を堆
積し、次に、SiH4，CH4及びH2の混合ガスによ
り非晶質シリコンカーボン膜のｐ／ｉ界面層４を
堆積する。さらにB2H6，SiH4，CH4及びH2の混
合ガスによりｐ型ａ−Si層５を堆積し、最後に透
明導電膜６及び櫛型Ａ電極７を形成することに
より得られる。このｐ／ｉ界面層４作製時の原料
ガス流量と堆積速度の違いによる曲線因子と変換
効率の違いを第１表に示す。
【表】
第１表から明らかなように、本実施例による１
Å／sec以上の堆積速度で形成したｐ／ｉ界面層
を有する太陽電池は曲線因子の向上及び変換効率
の向上が認められた。 上記特性の向上が水素原子や水素イオンのダメ
ージの低減によるものであることを明らかにする
ため（H*の発光強度）／（堆積速度）と堆積速
度との関係を示したのが第２図である。原料ガス
を増し、堆積速度を高めるに従つて（H*の発光
強度）／（堆積速度）は低下し、堆積速度を１
Å／sec以上とすることで、ダメージが充分に低
減されているとが明らかである。また、ダメージ
の低減に対応してして曲線因子することも確かめ
られた。またこのように流量を増加させた場合の
単層膜特性は第３図に示す如く光学的バンドギヤ
ツプは若干低下するものの光導電率は大幅に上昇
し、高品質膜が形成されていることがわかる。 上記実施例においては、金属基板を用いた構造
の太陽電池を例としたがガラス基板を用いた構造
の太陽電池に対しても本発明は適用できる。また
ｐ／ｉ界面層だけでなくｎ／ｉ界面層に対しても
本発明は適用可能である。 〈発明の効果〉 以上述べたように本発明は0.1w／cm2以下の低
電力密度でかつ１Å／sec以上の堆積速度で、
ｐ／ｉ界面層を高水素希釈法を用いたグロー放電
により形成することによつて変換効率の高い太陽
電池を得るものである。
Å／sec以上の堆積速度で形成したｐ／ｉ界面層
を有する太陽電池は曲線因子の向上及び変換効率
の向上が認められた。 上記特性の向上が水素原子や水素イオンのダメ
ージの低減によるものであることを明らかにする
ため（H*の発光強度）／（堆積速度）と堆積速
度との関係を示したのが第２図である。原料ガス
を増し、堆積速度を高めるに従つて（H*の発光
強度）／（堆積速度）は低下し、堆積速度を１
Å／sec以上とすることで、ダメージが充分に低
減されているとが明らかである。また、ダメージ
の低減に対応してして曲線因子することも確かめ
られた。またこのように流量を増加させた場合の
単層膜特性は第３図に示す如く光学的バンドギヤ
ツプは若干低下するものの光導電率は大幅に上昇
し、高品質膜が形成されていることがわかる。 上記実施例においては、金属基板を用いた構造
の太陽電池を例としたがガラス基板を用いた構造
の太陽電池に対しても本発明は適用できる。また
ｐ／ｉ界面層だけでなくｎ／ｉ界面層に対しても
本発明は適用可能である。 〈発明の効果〉 以上述べたように本発明は0.1w／cm2以下の低
電力密度でかつ１Å／sec以上の堆積速度で、
ｐ／ｉ界面層を高水素希釈法を用いたグロー放電
により形成することによつて変換効率の高い太陽
電池を得るものである。
第１図は本発明の１実施例の説明に供する太陽
電池の構成図である。第２図は、本発明による原
料ガス流量を増した場合の（H*の発光強度）／
（堆積速度）と堆積速度との関係を示す説明図で
ある。第３図は本発明によるｐ／ｉ界面層の光学
的バンドギヤツプと光導電率との関係を示す説明
図である。第４図は、（H*の発光強度）／（堆積
速度）と高周波電力密度との関係を示す説明図で
ある。 １……金属基板、２……ｎ型ａ−Si層、３……
ｉ型ａ−Si層、４……ｐ／ｉ界面層、５……ｐ型
ａ−Si層、６……透明導電膜、７……櫛型Ａ電
極。
電池の構成図である。第２図は、本発明による原
料ガス流量を増した場合の（H*の発光強度）／
（堆積速度）と堆積速度との関係を示す説明図で
ある。第３図は本発明によるｐ／ｉ界面層の光学
的バンドギヤツプと光導電率との関係を示す説明
図である。第４図は、（H*の発光強度）／（堆積
速度）と高周波電力密度との関係を示す説明図で
ある。 １……金属基板、２……ｎ型ａ−Si層、３……
ｉ型ａ−Si層、４……ｐ／ｉ界面層、５……ｐ型
ａ−Si層、６……透明導電膜、７……櫛型Ａ電
極。
Claims (1)
- １ ｐ型非晶質シリコン層とｉ型非晶質シリコン
層との間に非晶質シリコン・カーボン層から成る
ｐ／ｉ界面層を挿設したpin型非晶質半導体太陽
電池の製造方法において、前記ｐ／ｉ界面層をグ
ロー放電の際の高周波電力密度0.1w／ｃm2以下
でかつ堆積速度１Å／sec以上の条件に設定され
た高水素希釈法を用いて形成することを特徴とす
る非晶質半導体太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320755A JPH01161777A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 非晶質半導体太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320755A JPH01161777A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 非晶質半導体太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01161777A JPH01161777A (ja) | 1989-06-26 |
| JPH0542141B2 true JPH0542141B2 (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18124911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62320755A Granted JPH01161777A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 非晶質半導体太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01161777A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2784820B2 (ja) * | 1989-10-17 | 1998-08-06 | キヤノン株式会社 | 光起電力素子 |
| JP4829394B2 (ja) * | 2000-04-05 | 2011-12-07 | Ｔｄｋ株式会社 | 光起電力素子の製造方法 |
| KR100555526B1 (ko) * | 2003-11-12 | 2006-03-03 | 삼성전자주식회사 | 포토 다이오드 및 그 제조방법 |
| TWI475704B (zh) * | 2012-06-14 | 2015-03-01 | Nexpower Technology Corp | 薄膜太陽能電池及其製造方法 |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62320755A patent/JPH01161777A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01161777A (ja) | 1989-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9812599B2 (en) | Method of stabilizing hydrogenated amorphous silicon and amorphous hydrogenated silicon alloys | |
| US5942049A (en) | Increasing stabilized performance of amorphous silicon based devices produced by highly hydrogen diluted lower temperature plasma deposition | |
| JP3047666B2 (ja) | シリコンオキサイド半導体膜の成膜方法 | |
| JPH0370183A (ja) | 光起電力素子 | |
| Kondo et al. | An approach to device grade amorphous and microcrystalline silicon thin films fabricated at higher deposition rates | |
| JPH0595126A (ja) | 薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| JPH0542141B2 (ja) | ||
| KR20010033375A (ko) | 태양 전지 장치와 그 제조 방법 | |
| JPS61222277A (ja) | 光起電力装置及びその製造方法 | |
| JPH11135818A (ja) | 太陽電池 | |
| JPH05152592A (ja) | 薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| JPH0122991B2 (ja) | ||
| JPH05275725A (ja) | 光起電力装置及びその製造方法 | |
| JP2001345463A (ja) | 光起電力装置及びその製造方法 | |
| US4366334A (en) | Photovoltaic cell usable as a solar cell | |
| JPS6132416A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0363229B2 (ja) | ||
| JPS5864070A (ja) | フツ素を含むアモルフアスシリコン太陽電池 | |
| JP3453315B2 (ja) | 非晶質シリコン太陽電池及びその製造方法 | |
| KR102661526B1 (ko) | 이종접합 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JPH02219284A (ja) | 非晶質太陽電池の製造方法 | |
| JPH06268240A (ja) | 薄膜太陽電池及びその製造方法 | |
| JPH0571196B2 (ja) | ||
| JP2000196122A (ja) | 光起電力素子 | |
| JPH0851227A (ja) | 光起電力装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |