JPH06163956A - Photovoltaic element and power generation system - Google Patents

Photovoltaic element and power generation system

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JPH06163956A
JPH06163956A JP43A JP30536992A JPH06163956A JP H06163956 A JPH06163956 A JP H06163956A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 30536992 A JP30536992 A JP 30536992A JP H06163956 A JPH06163956 A JP H06163956A
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layer
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solar cell
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俊光 狩谷
Keishi Saito
恵志 斉藤
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Abstract

PURPOSE:To prevent the recombination of optically pumped carrier, and improve open-circuit voltage and the carrier range of positive holes, by a method wherein the band gap of an I-type layer containing silicon atoms and carbon atoms is smoothly changed in the layer thickness direction, and the minimum value is biased in the second P-type layer direction from the center position of the layer thickness. CONSTITUTION:The title photovoltaic element consists of the following; a rear electrode 101, an N-type silicon substrate 102, a first P-type layer 103, an N-type layer 104, an Si layer 105, an I-type layer 106 containing Si and C, a second P-type layer 107, a transparent electrode 108, a collecting electrode 109, etc. Since the position of the minimum value of band gap of the I-type layer is biased toward the second P-type layer side, the electric field of a conduction band is large in the vicinity of the P/I interface of the I-type layer, and therefore, electrons are effectively separated from positive holes. In the I-type layer, the electric field of a valence band is increased toward the I/Si interface, so that the recombination of electrons and holes which are optically pumped in the vicinity of the I/Si interface can be decreased, and the photoelectric conversion efficiency can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光起電力素子及び発電シ
ステムに係わり、特にシリコン系非単結晶半導体材料か
らなるpin構造と、微結晶シリコン、または多結晶シ
リコン、または単結晶シリコンのpn構造との積層から
なる光起電力素子及びそれを用いた発電システムに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic device and a power generation system, and particularly to a pin structure made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material and a pn structure of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon, or single crystal silicon. The present invention relates to a photovoltaic element formed by stacking with and a power generation system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シリコン系非単結晶半導体材料か
らなるpin構造の光起電力素子において、i層がシリ
コン原子とゲルマニウム原子または炭素原子を含有し、
バンドギャップが変化している光起電力素子については
いろいろな提案がなされている。例えば、 (1) “Optimum deposition c
onditions for a−(Si,Ge):H
using a triode−configura
ted rf glow discharge sys
tem”, J.A.Bragagnolo,P.Li
ttlefield、A.Mastrovito an
d G.Storti.Conf.Rec.19th
IEEEPhotovoltaic Speciali
sts Conference−1987 pp.87
8,(2) “Efficiency improve
ment in amorphous−SiGe:H
solar cells and itsapplic
ation to tandem type sola
r cells”,S.Yoshida,S.Yama
naka,M.Konagai and K.Taka
hashi, Conf.Rec.19th IEEE
Photovoltaic Specialists
Conference−1987 pp.1101,
(3) “Stability and terres
trial application of a−Si
tandem type solar cells”
A.Hiroe,H.Yamagishi,H.Ni
shio,M.Kondo and Y.Tawada
,Conf.Rec.19th IEEE Phot
ovoltaic Specialists Conf
erence−1987 pp.1111,(4)
“Preparation of high qual
ity a−SiGe:H Films and it
s application to the high
efficiency triple−juncti
on amorphous solar cells”
K.Sato、K.Kawabata,S.Tera
zono,H.Sasaki,M.Deguchi,
T.Itagaki,H.Morikawa,M.Ai
ga and K.Fujikawa, Conf.R
ec.20th IEEE Photovoltaic
Specialists Conference−1
988 pp.73,(5) USP 4,816,0
82 等が報告されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a photovoltaic device having a pin structure made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, the i layer contains a silicon atom and a germanium atom or a carbon atom,
Various proposals have been made for photovoltaic devices having a changed band gap. For example, (1) "Optimum position c
onions for a- (Si, Ge): H
using a triode-configura
ted rf glow discharge sys
tem ", JA Braggnolo, P. Li.
tttlefield, A.M. Mastrovit an
d G. Storeti. Conf. Rec. 19th
IEE PHOTOVOLTAIC SPECIALI
sts Conference-1987 pp. 87
8, (2) "Efficiency improv
ment in amorphous-SiGe: H
solar cells and it's application
ation to tandem type sola
r cells ”, S. Yoshida, S. Yama
naka, M .; Konagai and K.K. Taka
hash, Conf. Rec. 19th IEEE
Photovoltaic Specialists
Conference-1987 pp. 1101,
(3) “Stability and terres
trial application of a-Si
tandem type solar cells "
A. Hiroe, H .; Yamagishi, H .; Ni
shio, M .; Kondo and Y. Tawada
Conf. Rec. 19th IEEE Photo
ovoltaic Specialists Conf
erence-1987 pp. 1111, (4)
"Preparation of high qual
it a-SiGe: H Films and it
s application to the high
efficiency triple-juncti
on amorphous solar cells ”
K. Sato, K .; Kawabata, S .; Tera
ZONO, H .; Sasaki, M .; Deguchi,
T. Itagaki, H .; Morikawa, M .; Ai
ga and K.K. Fujikawa, Conf. R
ec. 20th IEEE Photovoltaic
Specialists Conference-1
988 pp. 73, (5) USP 4,816,0
82 etc. have been reported.

【0003】また、バンドギャップが変化している光起
電力素子の特性の理論的な研究は、例えば、 (6) “A novel design for a
morphous silicon alloy so
lar cells“ S.Guha,J.Yang,
A.Pawlikiewicz,T.Glatfelt
er,R.Ross,and S.R.Ovshins
ky,Conf.Rec.20th IEEE Pho
tovoltaic Specialists Con
ference−1988 pp.79,(7) “N
umerial modeling of multi
junction amorphous silico
n based P−I−Nsolar cells”
A.H.Pawlikiewicz and S.G
uha,Conf.Rec.20th IEEE Ph
otovoltaicSpecialists Con
ference−1988 pp.251, 等が報告されている。
Further, theoretical studies on the characteristics of a photovoltaic element having a changed band gap have been carried out, for example, in (6) "A novel design for a".
morphous silicon alloy so
lar cells "S. Guha, J. Yang,
A. Pawlikiewicz, T .; Glatfelt
er, R.R. Ross, and S.M. R. Ovshins
ky, Conf. Rec. 20th IEEE Pho
tovoltaic Specialists Con
ference-1988 pp. 79, (7) "N
umerial modeling of multi
junction amorphous silico
n based PI-N solar cells "
A. H. Pawlikiewicz and S.M. G
uha, Conf. Rec. 20th IEEE Ph
OTOVOLTAIC SPECIALISTS CON
ference-1988 pp. 251, etc. have been reported.

【0004】このような従来技術の光起電力素子ではp
/i、n/i界面近傍での光励起キャリアーの再結合を
防止する目的、開放電圧を上げる目的、及び正孔のキャ
リアーレンジを向上させる目的で前記界面にバンドギャ
ップが変化している層を挿入している。また多結晶シリ
コン基板上に形成されたpn接合と、非晶質シリコンか
ら構成されたpin接合を積層した光起電力素子が報告
されている。 例えば、 (8)“Amorphous Si/Polycrys
talline SiStacked Solar C
ell Having More Than12% C
onversion Efficiency” Koj
i.Okuda,Hiroaki.Okamoto a
nd Yoshihiro.Hamakawa, Ja
panese Journal of Physics
Vol.22 No.9 Sep. 1983 p
p.L605、(9) “Device Physic
s and Optimum Design of a
−Si/poly Si Tandem Solar
Cells” H.Takakura,K.Miyag
i,H.Okamato,Y.Hamakawa, P
roceedings of 4th Intenat
inal Photovoltaic Science
and Engineering Conferen
ce 1989 pp.403 等がある。
In such a conventional photovoltaic element, p
/ I, n / i Insert a layer with a changed band gap at the interface for the purpose of preventing recombination of photoexcited carriers near the interface, increasing the open-circuit voltage, and improving the carrier range of holes. is doing. In addition, a photovoltaic element in which a pn junction formed on a polycrystalline silicon substrate and a pin junction made of amorphous silicon are stacked has been reported. For example, (8) “Amorphous Si / Polycrys
talline SiStacked Solar C
ell Having More Than 12% C
onversion efficiency ”Koj
i. Okuda, Hiroaki. Okamoto a
nd Yoshihiro. Hamakawa, Ja
panese Journal of Physics
Vol. 22 No. 9 Sep. 1983 p
p. L605, (9) "Device Physic
s and Optimum Design of a
-Si / poly Si Tandem Solar
Cells "H. Takakura, K. Miyag
i, H. Okamato, Y .; Hamakawa, P
roseceings of 4th Intenat
internal Photovoltaic Science
and Engineering Conferen
ce 1989 pp. There are 403 etc.

【0005】また、ドーピング層に周期律表第III族
元素を主構成元素とする層と、シリコンと炭素を主構成
元素とする層を積層した光起電力素子が報告されてい
る。例えば、 (10)”Characterization of
δ−doped a−SiC p−Layer Pre
pared by Trimetylboronand
Triethylboron and its ap
plication to Solar Cell
s”, K.Higuchi,K.Tabuchi,
S.yamanaka,M.Konagai and
K.Takahashi, Proceedings
of 5th International Phot
ovoltaic Science and Engi
neering Conference 1990、p
p529,(11)”High Efficiency
Amouphous Silicone Solar
Cells with Delta−Doped p
−Layer”、Y.Kazama,K.Seki,
W.Y.Kim.S.Yamanaka、M.Kona
gai and K.Takahashi, Japa
nese Journal of Applied P
hysics Vol.28,No.7 July 1
989 pp.1160−1164,(12)”Hig
h Efficiency Delta−Doped
Amouphous Silicone Solar
Cells Preparedby photoche
mical Vapor Deposition”、
K.Higuchi,K.Tabuchi,K.S.L
im,M.Konagai and K.Takaha
shi, Japanese Journalof A
pplied Physics Vol.30,No.
8 August 1991 pp.1635−164
0,(13)”High Efficiency Am
ouphous Silicone Solar Ce
lls with Delta−Doped p−La
yer”、A.Shibata,Y.Kazama,
K.Seki,W.Y.Kim.S.Yamanak
a、M.Konagai and K.Takahas
hi,Conf.Rec.20th IEEE Pho
tovoltaicSpecialists Conf
erence−1988 pp.317. 等がある。
A photovoltaic element in which a layer containing a group III element of the periodic table as a main constituent element and a layer containing silicon and carbon as a main constituent element are stacked in the doping layer has been reported. For example, (10) "Characterization of
δ-doped a-SiC p-Layer Pre
pared by Trimethylboronand
Triethylboron and it's ap
application to Solar Cell
s ", K. Higuchi, K. Tabuchi,
S. yamanaka, M .; Konagai and
K. Takahashi, Proceedings
of 5th International Photo
ovoltaic Science and Engi
neering Conference 1990, p
p529, (11) "High Efficiency
Amourous Silicone Solar
Cells with Delta-Doped p
-Layer ", Y. Kazama, K. Seki,
W. Y. Kim. S. Yamanaka, M .; Kona
gai and K. Takahashi, Japan
nese Journal of Applied P
hysics Vol. 28, No. 7 July 1
989 pp. 1160-1164, (12) "High
h Efficiency Delta-Doped
Amourous Silicone Solar
Cells Preparedby photoche
"Malical Vapor Deposition",
K. Higuchi, K .; Tabuchi, K .; S. L
im, M.I. Konagai and K.K. Takaha
shi, Japanese Journalof A
applied Physics Vol. 30, No.
8 August 1991 pp. 1635-164
0, (13) "High Efficiency Am
ouphous Silicone Solar Ce
lls with Delta-Doped p-La
yer ”, A. Shibata, Y. Kazama,
K. Seki, W .; Y. Kim. S. Yamanak
a, M.I. Konagai and K.K. Takahas
hi, Conf. Rec. 20th IEEE Pho
tovoltaic Specialists Conf
erence-1988 pp. 317. Etc.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のシリコン原子と
炭素原子を含有しバンドギャップが変化している光起電
力素子は、光励起キャリアーの再結合、開放電圧、及び
正孔のキャリアーレンジについて更なる向上が望まれて
いる。また、800nm以上の長波長感度が悪く、更な
る向上が望まれている。
The conventional photovoltaic device containing silicon atoms and carbon atoms and having a changed bandgap has further improved recombination of photoexcited carriers, open circuit voltage, and carrier range of holes. Improvement is desired. Further, the long wavelength sensitivity of 800 nm or more is poor, and further improvement is desired.

【0007】また以上の光起電力素子は、光起電力素子
に光を照射した場合、光電変換効率が低下するという問
題点がある。更にi型層中に歪があり、振動等があると
ころでアニーリングされると光電変換効率が低下すると
いう問題点がある。一方、従来のpin/pn積層型の
光起電力素子では、開放電圧が小さいという問題、光起
電力素子に光を照射した場合変換効率が低下するという
問題、また振動等があるところでアニーリングされると
光電変換効率が低下するという問題点がある。
Further, the above photovoltaic element has a problem that the photoelectric conversion efficiency is lowered when the photovoltaic element is irradiated with light. Further, there is a problem that the photoelectric conversion efficiency is lowered when the i-type layer is annealed in the presence of strain and vibration. On the other hand, in the conventional pin / pn stacked photovoltaic element, there is a problem that the open circuit voltage is small, a problem that the conversion efficiency is lowered when the photovoltaic element is irradiated with light, and there is an annealing in the presence of vibration. Therefore, there is a problem that the photoelectric conversion efficiency is lowered.

【0008】本発明は上記従来の問題点を解決する光起
電力素子を提供することを目的とする。即ち、本発明
は、光励起キャリアーの再結合を防止し、開放電圧及び
正孔のキャリアーレンジを向上した光起電力素子を提供
することを目的とする。また、本発明は、光起電力素子
に光を照射した場合に変換効率が低下しにくい光起電力
素子を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a photovoltaic element that solves the above-mentioned conventional problems. That is, an object of the present invention is to provide a photovoltaic device in which recombination of photoexcited carriers is prevented and an open circuit voltage and a carrier range of holes are improved. Another object of the present invention is to provide a photovoltaic element in which conversion efficiency is less likely to decrease when the photovoltaic element is irradiated with light.

【0009】更に本発明は、長期間振動下でアニーリン
グした場合に光電変換効率が低下しにくい光起電力素子
を提供することを目的とする。更に本発明は、短波長感
度、長波長感度を向上させ、短絡電流の向上させた光起
電力素子を提供することを目的とする。また更に加え
て、本発明は上記目的を達成した光起電力素子を利用し
たシステムを提供することを目的とする。
A further object of the present invention is to provide a photovoltaic element in which the photoelectric conversion efficiency is less likely to decrease when annealed under vibration for a long period of time. Another object of the present invention is to provide a photovoltaic device having improved short-wavelength sensitivity and long-wavelength sensitivity and improved short-circuit current. Still another object of the present invention is to provide a system using a photovoltaic device that achieves the above object.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決し、本
発明の目的を達成するために、本発明者らが鋭意検討し
た結果、見いだされた本発明の光起電力素子は、多結晶
シリコンまたは単結晶シリコンから構成されたn型基板
上に、微結晶シリコンまたは多結晶シリコンまたは単結
晶シリコンから構成された第1のp型層、非単結晶半導
体材料からなるn型層、非単結晶シリコン系材料からな
るSi層、非単結晶半導体材料からなるi型層、非単結
晶半導体材料からなる第2のp型層が順次積層された光
起電力素子に於いて、第i型層はシリコン原子と炭素原
子を含有し、該i型層のバンドギャップが層厚方向にな
めらかに変化し、バンドギャップの極小値が層厚の中央
の位置より前記第2のp型層の方向に片寄っていること
を特徴としている。
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object of the invention, the present inventors have conducted diligent studies.
As a result, the found photovoltaic element of the present invention is polycrystalline.
N-type substrate composed of silicon or single crystal silicon
On top of microcrystalline silicon or polycrystalline silicon or single crystal
First p-type layer composed of crystalline silicon, non-single crystal semiconductor
N-type layer made of body material, made of non-single crystal silicon material
Si layer, i-type layer made of non-single crystal semiconductor material, non-single-bonded
Light in which a second p-type layer made of a crystalline semiconductor material is sequentially stacked
In the electromotive force element, the i-type layer is composed of silicon atoms and carbon atoms.
And the band gap of the i-type layer is in the layer thickness direction.
It changes smoothly and the minimum value of the band gap is in the center of the layer thickness.
Offset from the position of the direction of the second p-type layer
Is characterized by.

【0011】または、多結晶シリコンまたは単結晶シリ
コンから構成されたp型基板上に、微結晶シリコンまた
は多結晶シリコンまたは単結晶シリコンから構成された
第1のn型層、非単結晶半導体材料からなるp型層、非
単結晶半導体材料からなるi型層、非単結晶シリコン系
材料からなるSi層、非単結晶半導体材料からなる第2
のn型層が順次積層された光起電力素子に於いて、該i
型層はシリコン原子と炭素原子を含有し、該i型層のバ
ンドギャップが層厚方向になめらかに変化し、バンドギ
ャップの極小値が層厚の中央の位置より前記p型層の方
向に片寄っていることを特徴としている。
Alternatively, a first n-type layer made of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon or single crystal silicon, a non-single crystalline semiconductor material is formed on a p-type substrate made of polycrystalline silicon or single crystal silicon. A p-type layer, an i-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material, a Si layer made of a non-single-crystal silicon material, and a second layer made of a non-single-crystal semiconductor material
In a photovoltaic device in which the n-type layers of
The type layer contains silicon atoms and carbon atoms, the band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction, and the minimum value of the band gap deviates from the central position of the layer thickness toward the p-type layer. It is characterized by

【0012】また本発明の光起電力素子の望ましい形態
としては、前記i型層と第2のp型層またはp型層との
間に非単結晶シリコン系材料からなるSi層を有する光
起電力素子である。また本発明の光起電力素子の望まし
い形態としては、前記i型層の層厚方向の両端の少なく
とも一方に、前記i型層のバンドギャップの最大値があ
って、該バンドギャップ最大値の領域が1から30nm
以内にある光起電力素子である。
As a desirable mode of the photovoltaic device of the present invention, a photovoltaic device having a Si layer made of a non-single-crystal silicon material between the i-type layer and the second p-type layer or the p-type layer. It is a power device. Further, as a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention, at least one of both ends in the layer thickness direction of the i-type layer has a maximum bandgap of the i-type layer, and the bandgap maximum value region Is 1 to 30 nm
Photovoltaic device within.

【0013】本発明の光起電力素子の他の望ましい形態
は、前記第2のp型層、前記n型層、前記第lのp型層
(または前記第2のn型層、前記p型層、前記第lのn
型層)の内少なくともひとつの層は、主構成元素がシリ
コンと炭素、酸素、窒素の中から選ばれた少なくともひ
とつの元素とからなり、価電子制御剤として周期律表第
III族元素または第V族元素または第VI族元素を含
有する層(A層)と、周期律表第III族元素または第
V族元素または第VI族元素を主構成元素とする層(B
層)との積層構造である光起電力素子である。
Another desirable form of the photovoltaic element of the present invention is the second p-type layer, the n-type layer, the first p-type layer (or the second n-type layer, the p-type). Layer, said l-th n
At least one layer of the type layer is composed mainly of silicon and at least one element selected from carbon, oxygen, and nitrogen, and serves as a valence electron control agent of Group III element or Group III of the periodic table. A layer containing a group V element or a group VI element (layer A) and a layer containing a group III element of the periodic table or a group V element or a group VI element as a main constituent element (B
A photovoltaic element having a laminated structure with (layer).

【0014】本発明の光起電力素子の望ましい形態とし
ては、前記i型層が、ドナーとなる価電子制御剤とアク
セプターとなる価電子制御剤を共に含有することであ
る。さらに、前記ドナーとなる価電子制御剤は、周期律
表第V族元素または/第VI族元素であり、アクセプタ
ーとなる価電子制御剤は周期律表第III族元素であ
り、i型層内部で層厚方向に分布していることがより望
ましい。
A desirable mode of the photovoltaic element of the present invention is that the i-type layer contains both a valence electron control agent which serves as a donor and a valence electron control agent which serves as an acceptor. Further, the valence electron control agent serving as the donor is a group V element or / VI group element of the periodic table, and the valence electron control agent serving as an acceptor is a group III element of the periodic table, and the inside of the i-type layer It is more desirable to be distributed in the layer thickness direction.

【0015】また本発明の光起電力素子の望ましい形態
としては、前記Si層に周期律表第V族元素及び/また
は第VI族元素を含有させた光起電力素子である。また
本発明の光起電力素子の望ましい形態としては、前記S
i層に周期律表第III族元素と、周期律表第V族元素
及び/または第VI族元素をともに含有させた光起電力
素子である。
A desirable mode of the photovoltaic element of the present invention is a photovoltaic element in which the Si layer contains a group V element and / or a group VI element of the periodic table. Further, as a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention, the S
A photovoltaic element in which an i-layer contains both a group III element of the periodic table and a group V element and / or a group VI element of the periodic table.

【0016】加えて本発明の光起電力素子の望ましい形
態としては、前記i型層に酸素原子および/または窒素
原子が含有されている光起電力素子である。また加えて
本発明の光起電力素子の望ましい形態としては、前記i
型層に含有される水素含有量がシリコン原子の含有量に
対応して変化している光起電力素子である。
In addition, a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention is a photovoltaic element in which the i-type layer contains oxygen atoms and / or nitrogen atoms. In addition, as a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention, the above-mentioned i
In the photovoltaic element, the hydrogen content contained in the mold layer changes in accordance with the silicon atom content.

【0017】更に加えて本発明の光起電力素子の望まし
い形態は、i型層が内圧50mTorr以下の真空度
で、堆積膜堆積用の原料ガスを100%分解するに必要
なマイクロ波エネルギーより低いマイクロ波エネルギー
を前記原料ガスに作用させ、且つ同時に該マイクロ波エ
ネルギーより高いRFエネルギーを前記原料ガスに作用
させて形成された光起電力素子であり、Si層が、RF
プラズマCVD法によって形成され、堆積速度が2nm
/sec以下で、層厚が30nm以下で形成された光起
電力素子である。
Furthermore, a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention is that the i-type layer has a vacuum degree of 50 mTorr or less in internal pressure, which is lower than the microwave energy required to decompose 100% of the source gas for depositing the deposited film. A photovoltaic element formed by causing microwave energy to act on the source gas and at the same time to act RF energy higher than the microwave energy on the source gas, wherein the Si layer is RF.
Formed by plasma CVD method, deposition rate is 2 nm
/ Sec or less, the photovoltaic element is formed with a layer thickness of 30 nm or less.

【0018】本発明の光起電力素子を利用したシステム
は、前記の光起電力素子と、該光起電力素子の電圧及び
/または電流をモニターし蓄電池及び/または外部負荷
への前記光起電力素子からの電力の供給を制御する制御
システム、及び前記光起電力素子からの電力の蓄積及び
/または外部負荷への電力の供給を行う蓄電池から構成
されていることを特徴としている。
A system using the photovoltaic element of the present invention is the photovoltaic element and the photovoltaic element for a storage battery and / or an external load, which monitors the voltage and / or current of the photovoltaic element. It is characterized by comprising a control system for controlling the supply of electric power from the element and a storage battery for accumulating the electric power from the photovoltaic element and / or supplying the electric power to an external load.

【0019】[0019]

【作用】以下、図面を参照しながら本発明の作用及び構
成を詳細に説明する。図1−a、および図1−bは本発
明の光起電力素子の模式的説明図である。図1−aにお
いて、本発明の光起電力素子は裏面電極101、n型シ
リコン基板102、第1のp型層103、n型層10
4、Si層105、i型層106、第2のp型層10
7、透明電極108、及び集電電極109等から構成さ
れている。また、n型シリコン基板と第1のp型層の界
面を「p/基板界面」、第1のp型層とn型層の界面を
「n/p界面」、n型層とSi層の界面を「Si/n界
面」、Si層とi型層の界面を「i/Si界面」、i型
層と第2のp型層の界面を「p/i界面」と呼ぶことに
する。
The operation and structure of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1-a and 1-b are schematic explanatory views of the photovoltaic element of the present invention. 1A, the photovoltaic device of the present invention includes a back electrode 101, an n-type silicon substrate 102, a first p-type layer 103, and an n-type layer 10.
4, Si layer 105, i-type layer 106, second p-type layer 10
7, a transparent electrode 108, a collector electrode 109, and the like. In addition, the interface between the n-type silicon substrate and the first p-type layer is the “p / substrate interface”, the interface between the first p-type layer and the n-type layer is the “n / p interface”, and the interface between the n-type layer and the Si layer is The interface is referred to as “Si / n interface”, the interface between the Si layer and the i-type layer is referred to as “i / Si interface”, and the interface between the i-type layer and the second p-type layer is referred to as “p / i interface”.

【0020】同様に、図1−bにおいて、本発明の光起
電力素子は裏面電極121、p型シリコン基板122、
第1のn型層123、p型層124、i型層125、S
i層126、第2のn型層127、透明電極128、及
び集電電極129等から構成されている。 また、p型
シリコン基板と第1のn型層の界面を「n/基板界
面」、第1のn型層とp型層の界面を「p/n界面」、
p型層とi型層の界面を「i/p界面」、i型層とSi
層の界面を「Si/i界面」、Si層と第2のn型層の
界面を「n/Si界面」と呼ぶことにする。
Similarly, referring to FIG. 1-b, the photovoltaic device of the present invention comprises a back electrode 121, a p-type silicon substrate 122,
First n-type layer 123, p-type layer 124, i-type layer 125, S
The i-layer 126, the second n-type layer 127, the transparent electrode 128, and the collector electrode 129 are included. The interface between the p-type silicon substrate and the first n-type layer is “n / substrate interface”, the interface between the first n-type layer and the p-type layer is “p / n interface”,
The interface between the p-type layer and the i-type layer is the "i / p interface", and the i-type layer and Si
The interface between the layers will be referred to as “Si / i interface”, and the interface between the Si layer and the second n-type layer will be referred to as “n / Si interface”.

【0021】図19は図1−aの光起電力素子において
i型層とp型層の間に第2のSi層を有するものであ
る。本発明において、i型層のバンドギャップ極小値の
位置が第2のp型層(p型層)側に片寄っているため
に、i型層のp/i界面(i/p界面)近傍で伝導帯の
電界が大きく、従って電子と正孔の分離が効率よく行わ
れ、電子と正孔の再結合を減少させることができる。
さらには伝導電子が第2のp型層(p型層)に逆拡散す
ることを抑制している。 またi型層において、i/S
i界面(Si/i界面)に向かって価電子帯の電界が大
きくなっていることによって、i/Si界面(Si/i
界面)近傍で光励起された電子と正孔の再結合を減少さ
せることができ、光電変換効率を向上させ、さらには長
時間、光起電力素子に光を照射することによる光電変換
効率の低下(光劣化)を抑制することができる。
FIG. 19 shows the photovoltaic device of FIG. 1-a having a second Si layer between the i-type layer and the p-type layer. In the present invention, since the position of the minimum band gap value of the i-type layer is offset to the side of the second p-type layer (p-type layer), it is near the p / i interface (i / p interface) of the i-type layer. Since the electric field in the conduction band is large, the electrons and holes are efficiently separated, and the recombination of electrons and holes can be reduced.
Further, it suppresses conduction electrons from back-diffusing into the second p-type layer (p-type layer). In the i-type layer, i / S
Since the electric field in the valence band increases toward the i interface (Si / i interface), the i / Si interface (Si / i interface)
The recombination of electrons and holes photoexcited near the interface) can be reduced, the photoelectric conversion efficiency can be improved, and further, the photoelectric conversion efficiency can be reduced by irradiating the photovoltaic element with light for a long time ( (Light deterioration) can be suppressed.

【0022】更に、i型層中にドナーとなる価電子制御
剤とアクセプターとなる価電子制御剤をともに添加する
ことによって電子と正孔のキャリアーレンジを長くする
ことができる。特にバンドギャップが最大値のところで
価電子制御剤を比較的多く含有させることによって電子
と正孔のキャリアーレンジを効果的に長くすることがで
きる。その結果、前記i/Si界面(Si/i界面)近
傍の高電界及びp/i界面(i/p界面)近傍の高電界
を更に有効に利用することができてi型層中で光励起さ
れた電子と正孔の収集効率を格段に向上させることがで
きる。またi/Si界面(Si/i界面)近傍及びp/
i界面(i/p界面)近傍において欠陥準位(いわゆる
-、D+)が価電子制御剤で補償されることによって欠
陥準位を介したホッピング伝導による暗電流(逆バイア
ス時)が減少する。特に界面近傍においては、価電子制
御剤をi型層の内部よりも多く含有させることによっ
て、界面近傍特有の構成元素が急激に変化することによ
る歪等の内部応力を減少させることができる等により界
面近傍の欠陥準位を減少させることができる。
Furthermore, the carrier range of electrons and holes can be lengthened by adding both a valence electron control agent that serves as a donor and a valence electron control agent that serves as an acceptor to the i-type layer. Particularly, the carrier range of electrons and holes can be effectively lengthened by containing a relatively large amount of the valence electron control agent at the maximum band gap. As a result, the high electric field in the vicinity of the i / Si interface (Si / i interface) and the high electric field in the vicinity of the p / i interface (i / p interface) can be used more effectively, and photoexcitation is performed in the i-type layer. The efficiency of collecting electrons and holes can be significantly improved. In the vicinity of the i / Si interface (Si / i interface) and p /
The defect level (so-called D , D + ) in the vicinity of the i interface (i / p interface) is compensated by the valence electron control agent, so that the dark current (during reverse bias) due to hopping conduction through the defect level is reduced. To do. Particularly, in the vicinity of the interface, by containing a valence electron control agent in a larger amount than in the i-type layer, it is possible to reduce internal stress such as strain due to abrupt change of constituent elements peculiar to the interface. The defect level near the interface can be reduced.

【0023】このことによって光起電力素子の開放電圧
及びフィルファクターを向上させることができる。加え
てi型層内部にドナーとなる価電子制御剤とアクセプタ
ーとなる価電子制御剤をともに含有させることによって
光劣化に対する耐久性が増加する。そのメカニズムの詳
細は不明であるが、一般に光照射によって生成した未結
合手がキャリアーの再結合中心になり光起電力素子の特
性が劣化するものと考えられている。そして本発明の場
合、i型層内にドナーとなる価電子制御剤とアクセプタ
ーとなる価電子制御剤の両方が含有され、それらは10
0%活性化していない。その結果光照射によって未結合
手が生成したとしても、それらが活性化していない価電
子制御剤と反応して未結合手を補償するものと考えられ
る。
As a result, the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element can be improved. In addition, by incorporating both a valence electron control agent that serves as a donor and a valence electron control agent that serves as an acceptor inside the i-type layer, durability against photodegradation increases. Although the details of the mechanism are unknown, it is generally believed that the dangling bonds generated by light irradiation become the recombination centers of carriers and deteriorate the characteristics of the photovoltaic device. In the case of the present invention, both the valence electron control agent that serves as a donor and the valence electron control agent that serves as an acceptor are contained in the i-type layer.
Not activated by 0%. As a result, even if dangling bonds are generated by light irradiation, it is considered that they react with the unactivated valence electron control agent to compensate dangling bonds.

【0024】また特に光起電力素子に照射される光強度
が弱い場合にも、欠陥準位が価電子制御剤によって補償
されているため光励起された電子と正孔がトラップさせ
る確率が減少する、また前記したように逆バイアス時の
暗電流が少ないために十分な起電力を生じることができ
る。その結果、光記電力素子への照射光強度が弱い場合
においても優れた光電変換効率を示すものである。
Further, even when the light intensity applied to the photovoltaic element is weak, the probability of trapping photoexcited electrons and holes decreases because the defect level is compensated by the valence electron control agent. Further, as described above, since the dark current during reverse bias is small, sufficient electromotive force can be generated. As a result, excellent photoelectric conversion efficiency is exhibited even when the intensity of light applied to the optical storage element is weak.

【0025】加えて本発明の光起電力素子は、長期間振
動下でアニーリングした場合においても光電変換効率が
低下しにくいものである。この詳細なメカニズムは不明
であるが、バンドギャップを連続的に変える為に構成元
素も変化させて光起電力素子を形成する。そのため光起
電力素子内部に歪が蓄積される。即ち光起電力素子内部
に弱い結合が多く存在することになる。そして振動によ
ってi型層中の弱い結合が切れて未結合手が形成され
る。このことがドナーとなる価電子制御剤とアクセプタ
ーとなる価電子制御剤とを共に添加することで、局所的
な柔軟性が増し、長期間の振動によるアニーリングにお
いても光起電力素子の光電変換効率の低下を抑制するこ
とができるものと考えられる。
In addition, the photovoltaic element of the present invention is such that the photoelectric conversion efficiency is unlikely to decrease even when it is annealed under vibration for a long period of time. Although the detailed mechanism of this is not clear, the constituent elements are also changed to form the photovoltaic element in order to continuously change the band gap. Therefore, strain is accumulated inside the photovoltaic element. That is, many weak bonds exist inside the photovoltaic element. Then, the weak bond in the i-type layer is broken by the vibration and a dangling bond is formed. This is because the addition of both the valence electron control agent that serves as a donor and the valence electron control agent that serves as an acceptor increases local flexibility, and the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element is improved even during annealing due to long-term vibration. It is considered that the decrease of

【0026】またSi層に於いて欠陥準位(いわゆるD
- 、D+ )がSi層に添加された価電子制御剤で補償さ
れることによって、欠陥準位を介したホッピング伝導に
よる暗電流(逆バイアス時)が減少する。特に、i/S
i界面(Si/i界面)近傍、あるいはSi/n界面
(n/Si界面)近傍のSi層に於いては、価電子制御
剤をSi層の中心領域よりも多く含有させることによっ
て、該界面近傍特有の構成元素が急激に変化しているこ
と、あるいはプラズマを停止したことによる内部応力を
減少させることができる等により界面近傍の欠陥準位を
減少させることができる。このことによって光起電力素
子の開放電圧及びフィルファクターを向上させることが
できる。
In the Si layer, the defect level (so-called D
- , D + ) is compensated by the valence electron control agent added to the Si layer, so that the dark current (during reverse bias) due to hopping conduction through the defect level is reduced. In particular, i / S
In the Si layer near the i interface (Si / i interface) or near the Si / n interface (n / Si interface), the valence electron control agent is contained in a larger amount than that in the central region of the Si layer. The defect level near the interface can be reduced by, for example, abrupt change of constituent elements peculiar to the vicinity or reduction of internal stress caused by stopping plasma. This can improve the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element.

【0027】また更に微結晶または多結晶または単結晶
シリコン半導体層からなるpn構造の上に、非単結晶シ
リコン系半導体材料からなるpin構造とを積層するこ
とによって、短波長光、長波長光に対する感度が向上
し、短絡電流が向上し、さらに開放電圧が向上するもの
である。更に該pn接合上に形成される非単結晶材料か
らなるn(p)型層は下地の層が微結晶シリコンまたは
多結晶シリコンまたは単結晶シリコン半導体材料から構
成されているために、容易に微結晶化できるため、開放
電圧を向上させることができる。
Further, by stacking a pin structure made of a non-single crystal silicon semiconductor material on a pn structure made of a microcrystalline, polycrystalline or single crystal silicon semiconductor layer, short wavelength light and long wavelength light can be obtained. The sensitivity is improved, the short-circuit current is improved, and the open-circuit voltage is further improved. Further, the n (p) type layer formed on the pn junction and made of a non-single-crystal material is easily fine because the underlying layer is made of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon, or single crystal silicon semiconductor material. Since it can be crystallized, the open circuit voltage can be improved.

【0028】また上記、微結晶化されたn(p)型層の
上に、Si型層(またはi型層)を積層することによっ
てSi型層(またはi型層)のパッキング・デンシティ
ーが上がり、特に光を長時間照射したときの光電変換効
率の低下(光劣化)を減少させることができ、さらに長
時間の振動によるアニーリングにおいても光電変換効率
の低下を抑制することができる。
By stacking the Si type layer (or i type layer) on the microcrystallized n (p) type layer, the packing density of the Si type layer (or i type layer) is improved. It is possible to reduce the decrease in the photoelectric conversion efficiency (light deterioration) particularly when the light is irradiated for a long time, and it is possible to suppress the decrease in the photoelectric conversion efficiency even in the annealing due to the vibration for a long time.

【0029】更に基板上に前記p(n)型層の形成する
前に、基板を300℃〜900℃で水素アニール処理、
または水素プラズマ処理することによって結晶粒界の欠
陥に水素原子を結合して欠陥を補償することや、結晶粒
界近傍の原子の緩和が進み欠陥準位を減少させることが
でき、光起電力素子の光電変換効率が向上するものであ
る。加えて該pn積層構造の金属電極の接触面及びpi
n構造の接触面は、縮退した半導体層を設けることによ
ってより多くの電流と起電力をえることができるもので
ある。
Further, before forming the p (n) type layer on the substrate, the substrate is subjected to hydrogen annealing treatment at 300 ° C. to 900 ° C.,
Alternatively, by performing hydrogen plasma treatment, hydrogen atoms can be bonded to defects in the crystal grain boundaries to compensate for the defects, and atoms in the vicinity of the crystal grain boundaries can be relaxed to reduce the defect level. The photoelectric conversion efficiency of is improved. In addition, the contact surface of the metal electrode of the pn laminated structure and the pi
The contact surface of the n structure can obtain a larger current and electromotive force by providing the degenerated semiconductor layer.

【0030】更にpn構造を形成した後に、基板温度1
50℃〜400℃でpin構造を形成する際、活性な水
素原子が形成され、これがpn構造のバルク及び結晶粒
界の欠陥に作用し、水素原子が結合して欠陥を補償する
ことや、結晶粒界近傍の原子の緩和が進み欠陥準位を減
少させることができ、光起電力素子の光電変換効率が向
上するものである。このことはi型層をマイクロ波CV
D法で形成した場合に特に顕著に現れるものである。
After further forming the pn structure, the substrate temperature 1
When the pin structure is formed at 50 ° C. to 400 ° C., active hydrogen atoms are formed, which act on the defects in the bulk and crystal grain boundaries of the pn structure, and the hydrogen atoms combine to compensate the defects, and the crystal. The relaxation of atoms in the vicinity of the grain boundary can be promoted to reduce the defect level, and the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device can be improved. This means that the i-type layer is converted into microwave CV.
This is particularly noticeable when formed by the D method.

【0031】本発明の光起電力素子において、Si層
は、RFプラズマCVD法を用いて、堆積速度2nm/
sec以下で形成され、層厚が30nm以下とすること
が好ましい。これにより、更に光起電力素子の光電変換
効率を向上できるものである。特に本発明の光起電力素
子は、温度変化の大きい環境で使用した場合に光電変換
効率が変化しにくいものである。
In the photovoltaic element of the present invention, the Si layer is deposited at a deposition rate of 2 nm / by using the RF plasma CVD method.
It is preferable that the layer is formed in a sec or less and the layer thickness is 30 nm or less. Thereby, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element can be further improved. In particular, the photovoltaic element of the present invention is such that the photoelectric conversion efficiency thereof is unlikely to change when it is used in an environment where temperature changes greatly.

【0032】RFプラズマCVD法で堆積したSi層
は、堆積速度が2nm/sec以下で、気相反応が起こ
りにくい低パワーで堆積する。その結果、堆積膜のパッ
キング・デンシティーが高く、i/Si界面(Si/i
界面)での界面準位が少なくなり、このために、光起電
力素子の開放電圧、フィルファクターを向上できる。こ
のことはi型層をマイクロ波プラズマCVD法によって
堆積した場合に特に顕著に現れるものである。
The Si layer deposited by the RF plasma CVD method has a deposition rate of 2 nm / sec or less and is deposited at a low power in which a vapor phase reaction does not easily occur. As a result, the packing density of the deposited film is high, and the i / Si interface (Si / i
The interface state at the interface) is reduced, and therefore, the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element can be improved. This is particularly remarkable when the i-type layer is deposited by the microwave plasma CVD method.

【0033】図1−aの層構成の光起電力素子におい
て、堆積開始直後のi型層のi/Si界面近傍は、下地
がRFプラズマCVD法に形成された上記の堆積速度の
遅い堆積膜であるため、下地の影響を受けて、i型層の
界面準位を減少させることができ、光起電力素子の開放
電圧、フィルファクターを向上できる。このことはi型
層を本発明のマイクロ波プラズマCVD法で形成した場
合に特に顕著に現れるものである。
In the photovoltaic device having the layer structure shown in FIG. 1-a, in the vicinity of the i / Si interface of the i-type layer immediately after the start of deposition, the underlayer is formed by the RF plasma CVD method and the above-described deposited film having a slow deposition rate is formed. Therefore, the interface state of the i-type layer can be reduced under the influence of the base, and the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element can be improved. This is particularly remarkable when the i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0034】図1−bの層構成の光起電力素子におい
て、堆積終了直後のi型層の表面近傍は充分に緩和して
いないために表面準位が非常に多くなっていると考えら
れる。このようなi型層の表面にRFプラズマCVD法
によって堆積速度の遅い堆積膜を形成することによって
i型層の表面準位を、RFプラズマCVDによる堆積膜
の形成と同時に起こる水素原子の拡散によるアニーリン
グによって減少させることができ、光起電力素子の開放
電圧、フィルファクターを向上できる。このことはi型
層をマイクロ波プラズマCVD法で形成した場合に顕著
に現れる。
In the photovoltaic device having the layer structure shown in FIG. 1-b, the surface level of the i-type layer immediately after the deposition is not sufficiently relaxed, so that it is considered that the surface level is very large. By forming a deposited film having a slow deposition rate on the surface of such an i-type layer by the RF plasma CVD method, the surface level of the i-type layer is controlled by the diffusion of hydrogen atoms which occurs simultaneously with the formation of the deposited film by the RF plasma CVD. It can be reduced by annealing, and the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic device can be improved. This is remarkable when the i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method.

【0035】本発明の光起電力素子の望ましい形態は、
図19のようにi型層をSi層で挟んだ光起電力素子で
ある。また、Si層にドナーとなる価電子制御剤(周期
律表第V族元素及び/またはVI族元素)を含有させる
ことによって、n型層(第2のn型層)とi型層との間
の構成元素が急激に変化することによる歪等の内部応力
を減少させることができるために、i/Si界面(Si
/i界面)、あるいはSi/n界面(n/Si界面)近
傍におけるSi層の欠陥準位を減少させることができ
る。このことによって光起電力素子の開放電圧及びフィ
ルファクターを向上させることができる。
A desirable form of the photovoltaic element of the present invention is
It is a photovoltaic element in which an i-type layer is sandwiched between Si layers as shown in FIG. Further, by including a valence electron control agent (group V element and / or group VI element in the periodic table) as a donor in the Si layer, an n-type layer (second n-type layer) and an i-type layer are formed. Since the internal stress such as strain due to the abrupt change of the constituent elements in between can be reduced, the i / Si interface (Si
/ I interface) or the defect level of the Si layer in the vicinity of the Si / n interface (n / Si interface) can be reduced. This can improve the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element.

【0036】加えて、Si層にアクセプターとなる価電
子制御剤(周期律表第III族元素)とドナーとなる価
電子制御剤(周期律表第V族元素及び/またはVI族元
素)をともに含有させることによって光劣化に対する耐
久性が増加する。そのメカニズムの詳細は不明である
が、一般に光照射によって生成した未結合手がキャリア
ーの再結合中心になり光起電力素子の特性が劣化するも
のと考えられている。そして本発明の場合、Si層内に
ドナーとなる価電子制御剤とアクセプターとなる価電子
制御剤の両方が含有され、それらは100%活性化して
いない。その結果光照射によって未結合手が生成したと
しても、それらが活性化していない価電子制御剤と反応
して未結合手を補償するものと考えられる。
In addition, a valence electron control agent (group III element of the periodic table) serving as an acceptor and a valence electron control agent (group V element and / or group VI element of the periodic table) serving as a donor are added to the Si layer. By including it, durability against light deterioration is increased. Although the details of the mechanism are unknown, it is generally believed that the dangling bonds generated by light irradiation become the recombination centers of carriers and deteriorate the characteristics of the photovoltaic device. In the case of the present invention, both the valence electron control agent that serves as a donor and the valence electron control agent that serves as an acceptor are contained in the Si layer, and they are not 100% activated. As a result, even if dangling bonds are generated by light irradiation, it is considered that they react with the unactivated valence electron control agent to compensate dangling bonds.

【0037】また特に光起電力素子に照射される光強度
が弱い場合にも、欠陥準位が価電子制御剤によって補償
されているため光励起された電子と正孔がトラップさせ
る確率が減少する、また前記したように逆バイアス時の
暗電流が少ないために十分な起電力を生じることができ
る。その結果光起電力素子にへの照射光強度が弱い場合
に於いても優れた光電変換効率を示すものである。
Further, even when the light intensity applied to the photovoltaic element is weak, the probability of trapping photoexcited electrons and holes is reduced because the defect level is compensated by the valence electron control agent. Further, as described above, since the dark current during reverse bias is small, sufficient electromotive force can be generated. As a result, excellent photoelectric conversion efficiency is exhibited even when the intensity of light applied to the photovoltaic element is weak.

【0038】加えて本発明の光起電力素子は、長時間振
動下でアニーリングした場合においても光電変換効率が
低下しにくいものである。この詳細なメカニズムは不明
であるが、構成元素比が非常に異なるi/Si界面(S
i/i界面)近傍において、ドナーとなる価電子制御剤
とアクセプターとなる価電子制御剤とをともに添加する
ことによって局所的な柔軟性が増し、長期間の振動によ
るアニーリングにおいても光起電力素子の光電変換効率
の低下を抑制することができるものと考えられる。
In addition, the photovoltaic element of the present invention has a low photoelectric conversion efficiency even when annealed under vibration for a long time. The detailed mechanism of this is unknown, but the i / Si interface (S
In the vicinity of the (i / i interface), by adding both a valence electron control agent that serves as a donor and a valence electron control agent that serves as an acceptor, local flexibility is increased, and a photovoltaic element can be used even during annealing due to long-term vibration. It is considered that the decrease in the photoelectric conversion efficiency can be suppressed.

【0039】図2−1、図2−2は本発明の光起電力素
子のi型層およびSi層のバンドギャップの変化を示し
たものであり、バンドギャップの1/2(Eg/2)を
基準にしたものである。図2−1はRFプラズマCVD
法によって形成したSi層212を有し、i型層211
のバンドギャップの極小の位置が中央の位置よりp/i
界面(i/p界面)の近くにあり、且つバンドギャップ
の最大の位置がi/Si界面(Si/i界面)とp/i
界面(i/p界面)に接してあるように構成されている
ものである。図2−2においては図2−1と同じよう
に、RFプラズマCVD法によって形成されたSi層2
22を有し、i型層221のバンドギャップの極小の位
置は中央の位置よりp/i界面(i/p界面)の近くに
あり、バンドギャップの最大値はp/i界面(i/p界
面)に接してあるように構成されたものである。 図2
−2のようなバンドギャップ構成にすることによって、
特に開放電圧を上げることができるものである。
FIGS. 2-1 and 2-2 show changes in the band gap of the i-type layer and the Si layer of the photovoltaic element of the present invention, which is ½ of the band gap (Eg / 2). It is based on. Figure 2-1 shows RF plasma CVD
Having an Si layer 212 formed by the
The minimum position of the bandgap is p / i from the center position
It is located near the interface (i / p interface) and the maximum position of the bandgap is the i / Si interface (Si / i interface) and p / i.
It is configured to be in contact with the interface (i / p interface). 2B, as in FIG. 2A, the Si layer 2 formed by the RF plasma CVD method.
22, the minimum position of the band gap of the i-type layer 221 is closer to the p / i interface (i / p interface) than the center position, and the maximum value of the band gap is the p / i interface (i / p interface). Interface). Figure 2
-By setting the bandgap configuration like -2,
In particular, the open circuit voltage can be increased.

【0040】図3−1から図3−7まではi/Si界面
(Si/i界面)近傍、及び/またはp/i界面(i/
p界面)近傍のi型層内にバンドギャップが一定の領域
がある光起電力素子のバンドギャップの変化の模式的説
明図である。各図はEg/2を基準にバンドギャップの
変化を描いたものであり、バンド図の左側がi/Si界
面(Si/i界面)、及び右側がp/i界面(i/p界
面)である。
3-1 to 3-7 show the vicinity of the i / Si interface (Si / i interface) and / or the p / i interface (i /
It is a schematic explanatory view of a change in the bandgap of a photovoltaic device having a region where the bandgap is constant in the i-type layer near the (p interface). Each figure shows the change in the bandgap based on Eg / 2. The left side of the band diagram is the i / Si interface (Si / i interface) and the right side is the p / i interface (i / p interface). is there.

【0041】図3−1は313がSi層であり、p/i
界面(i/p界面)近傍のi型層中にバンドギャップの
一定な領域312があり、さらにバンドギャップがi/
Si界面(Si/i界面)側からp/i界面(i/p界
面)に向かって減少している領域311を有する例であ
る。そしてバンドギャップの極小値が領域312と領域
311の界面にあるものである。また領域311と領域
312の間のバンドの接合は、バンドが不連続に接続さ
れているものである。このようにバンドギャップが一定
な領域を設けることによって光起電力素子の逆バイアス
時の欠陥準位を介したホッピング伝導による暗電流を極
力抑えることができるものである。その結果光起電力素
子の開放電圧が増加するものである。またバンドギャッ
プが一定の領域312の層厚は非常に重要な因子であっ
て好ましい層厚の範囲は1から30nmである。バンド
ギャップが一定の領域の層厚が1nmより薄い場合、欠
陥準位を介したホッピング伝導による暗電流を抑えるこ
とができず、光起電力素子の開放電圧の向上が望めなく
なるものである。一方バンドギャップが一定の領域31
2の層厚が、30nmより厚い場合では、バンドギャッ
プ一定の領域312とバンドギャップが変化している領
域311の界面近傍に光励起された正孔が蓄積され易く
なるため、光励起されたキャリアーの収集効率が減少す
る。即ち短絡光電流が減少するものである。
In FIG. 3A, 313 is a Si layer, and p / i
There is a region 312 with a constant band gap in the i-type layer near the interface (i / p interface), and the band gap is i / p.
This is an example having a region 311 which decreases from the Si interface (Si / i interface) side toward the p / i interface (i / p interface). The minimum value of the band gap is at the interface between the area 312 and the area 311. Further, the band is joined between the region 311 and the region 312 by discontinuously connecting the bands. By providing the region having a constant band gap in this way, it is possible to suppress the dark current due to hopping conduction via the defect level in the reverse bias of the photovoltaic element as much as possible. As a result, the open circuit voltage of the photovoltaic element increases. The layer thickness of the region 312 where the band gap is constant is a very important factor, and the preferable layer thickness range is 1 to 30 nm. When the layer thickness in the region where the band gap is constant is less than 1 nm, the dark current due to hopping conduction via the defect level cannot be suppressed, and improvement in the open circuit voltage of the photovoltaic element cannot be expected. On the other hand, the region 31 where the band gap is constant
When the layer thickness of 2 is thicker than 30 nm, photoexcited holes are likely to be accumulated in the vicinity of the interface between the region 312 where the band gap is constant and the region 311 where the band gap is changed, so that the photoexcited carriers are collected. Efficiency is reduced. That is, the short circuit photocurrent is reduced.

【0042】図3−2はi型層のp/i界面(i/p界
面)近傍のi型層にバンドギャップ一定の領域322を
設け、またバンドギャップが変化している領域321の
i/Si界面(Si/i界面)でのバンドギャップが領
域322のバンドギャップと等しくなっている例であ
る。図3−3はp/i界面(i/p界面)近傍、及びi
/Si界面(Si/i界面)近傍のi型層にバンドギャ
ップ一定の領域332、333を設けたものである。こ
れにより、光起電力素子に逆バイアスを印可した場合
に、より一層暗電流が減少し光起電力素子の開放電圧が
大きくなるものである。
FIG. 3-2 shows that a region 322 having a constant band gap is provided in the i-type layer in the vicinity of the p / i interface (i / p interface) of the i-type layer, and i / of the region 321 in which the band gap changes. In this example, the band gap at the Si interface (Si / i interface) is equal to the band gap of the region 322. FIG. 3-3 shows the vicinity of the p / i interface (i / p interface) and i.
Regions 332 and 333 having a constant band gap are provided in the i-type layer near the / Si interface (Si / i interface). As a result, when a reverse bias is applied to the photovoltaic element, the dark current is further reduced and the open circuit voltage of the photovoltaic element is increased.

【0043】図3−4から図3−7まではi/Si界面
(Si/i界面)近傍、または/及びp/i界面(i/
p界面)近傍のi型層にバンドギャップ一定の領域を有
し、且つi/Si界面(Si/i界面)及び/またはp
/i界面(i/p界面)方向にバンドギャップが急激に
変化している領域を有する本発明の光起電力素子の例で
ある。
3-4 to 3-7 are near the i / Si interface (Si / i interface) or / and the p / i interface (i /
a region having a constant band gap in the i-type layer in the vicinity of the (p interface) and having an i / Si interface (Si / i interface) and / or p
2 is an example of the photovoltaic element of the present invention having a region where the band gap changes rapidly in the / i interface (i / p interface) direction.

【0044】図3−4はp/i界面(i/p界面)近
傍、及びi/Si界面(Si/i界面)近傍のi型層に
バンドギャップ一定の領域342、343を有し、また
バンドギャップが変化している領域341があって、領
域341はバンドギャップ最小の位置がp/i界面(i
/p界面)側に片寄っていて、領域341のバンドギャ
ップと領域342、343のバンドギャップが連続され
ている例である。バンドギャップを連続することによっ
てi型層のバンドギャップが変化している領域で光励起
された電子と正孔を効率よくn型層(第2のn型層)及
び第2のp型層(p型層)にそれぞれ収集することがで
きる。また特にバンドギャップ一定の領域342、34
3が5nm以下の薄い場合にi型層のバンドギャップが
急激に変化している領域は、光起電力素子に逆バイアス
を印加した場合の暗電流を減少させることができ、従っ
て光起電力素子の開放電圧を大きくすることができるも
のである。
FIG. 3-4 has regions 342 and 343 with constant band gaps in the i-type layer near the p / i interface (i / p interface) and near the i / Si interface (Si / i interface). There is a region 341 in which the band gap is changed, and in the region 341, the minimum band gap position is the p / i interface (i
This is an example in which the band gap of the region 341 and the band gaps of the regions 342 and 343 are continuous, which is offset to the / p interface) side. Electrons and holes photoexcited in the region where the bandgap of the i-type layer is changed by continuing the bandgap are efficiently supplied to the n-type layer (second n-type layer) and the second p-type layer (p Can be collected in each mold layer). Further, in particular, regions 342, 34 having a constant band gap
The region where the bandgap of the i-type layer is abruptly changed when 3 is 5 nm or less can reduce the dark current when a reverse bias is applied to the photovoltaic element, and thus the photovoltaic element can be reduced. The open circuit voltage can be increased.

【0045】図3−5は、バンドギャップが変化してい
る領域351がバンドギャップ一定の領域352、35
3と不連続で比較的緩やかに接続されている例である。
しかしバンドギャップ一定の領域とバンドギャップが変
化している領域でバンドギャップが広がる方向で緩やか
に接続しているので、バンドギャップが変化している領
域で光励起されたキャリアーは効率よくバンドギャップ
一定の領域に注入される。その結果光励起キャリアーの
収集効率は大きくなるものである。バンドギャップが一
定の領域とバンドギャップが変化している領域とを連続
に接続するか不連続に接続するかは、バンドギャップ一
定の領域及びバンドギャップが急激に変化している領域
との層厚に依存するものである。バンドギャップ一定の
領域が5nm以下で薄くかつバンドギャップが急激に変
化している領域の層厚が10nm以下の場合にはバンド
ギャップ一定の領域とバンドギャップが変化している領
域とが連続して接続されている方が、光起電力素子の光
電変換効率は大きくなり、一方バンドギャップ一定の領
域の層厚が5nm以上に厚く、且つバンドギャップが急
激に変化している領域の層厚が10から30nmの場合
にはバンドギャップが一定の領域とバンドギャップが変
化している領域とが不連続に接続している方が光起電力
素子の変換効率は向上するものである。
In FIG. 3-5, the region 351 where the band gap is changed is the regions 352 and 35 where the band gap is constant.
3 is an example in which it is discontinuous and relatively loosely connected to 3.
However, since the regions where the bandgap is constant and the region where the bandgap is changing are connected gently in the direction in which the bandgap is widened, the carriers that are photoexcited in the region where the bandgap is changing have an efficient constant bandgap. Injected into the area. As a result, the collection efficiency of photoexcited carriers is increased. Whether the region where the band gap is constant and the region where the band gap is changing are connected continuously or discontinuously depends on the layer thickness between the region where the band gap is constant and the region where the band gap changes rapidly. Depends on. When the layer thickness of the region where the bandgap constant region is 5 nm or less and is thin and the bandgap changes rapidly is 10 nm or less, the bandgap constant region and the bandgap changing region are continuous. The connection increases the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element, while the layer thickness in the region where the band gap is constant is thicker than 5 nm, and the layer thickness in the region where the band gap changes rapidly is 10 nm. From 30 nm to 30 nm, the conversion efficiency of the photovoltaic element is improved when the region where the band gap is constant and the region where the band gap is changed are connected discontinuously.

【0046】図3−6は、バンドギャップが一定の領域
とバンドギャップが変化している領域とが2段階で接続
している例である。またバンドギャップが極小の位置が
i型層の中央の位置よりp/i界面(i/p界面)寄り
にある例である。バンドギャップが極小の位置から緩や
かにバンドギャップを広げる段階と急激に広げる段階と
を経てバンドギャップの広い一定の領域362に接続す
ることによって、バンドギャップが変化している領域3
61で光励起されたキャリアーを効率よく収集できるも
のである。また図3−6に於いてはi/Si界面(Si
/i界面)近傍のi型層に、i/Si界面(Si/i界
面)に向かってバンドギャップが急激に変化している領
域を有するものである。
FIG. 3-6 shows an example in which a region having a constant band gap and a region having a changed band gap are connected in two stages. Further, it is an example in which the position where the band gap is minimum is closer to the p / i interface (i / p interface) than the center position of the i-type layer. Region 3 in which the band gap is changed by connecting to a constant region 362 having a wide band gap through a step of gradually widening the band gap from a position where the band gap is extremely small and a step of rapidly widening the band gap.
The carrier optically excited at 61 can be collected efficiently. Further, in FIG. 3-6, the i / Si interface (Si
The i-type layer near the (/ i interface) has a region in which the band gap changes rapidly toward the i / Si interface (Si / i interface).

【0047】図3−7は、i/Si界面(Si/i界
面)近傍、及びp/i界面(i/p界面)近傍のi型層
にバンドギャップ一定の領域を有し、且つp/i界面
(i/p界面)近傍のバンドギャップ一定の領域372
にはバンドギャップ変化領域371から2段階のバンド
ギャップの変化を経て接続され、i/Si界面(Si/
i界面)のバンドギャップ一定の領域373には急激な
バンドギャップの変化で接続されている例である。
FIG. 3-7 shows that the i-type layer near the i / Si interface (Si / i interface) and the p / i interface (i / p interface) has a region having a constant band gap, and p / Region 372 with a constant band gap near the i interface (i / p interface)
To the i / Si interface (Si /
In this example, a region 373 having a constant band gap (i interface) is connected by a rapid change in band gap.

【0048】上記のようにバンドギャップ一定の領域と
バンドギャップの変化している領域とが構成元素の類似
した状態で接続することによって内部歪を減少させるこ
とができる。その結果長期間振動下でアニーリングして
もi層内の弱い結合が切断されて欠陥準位が増加して光
電気の変換効率が低下するという現象が生じ難くなり、
高い光電変換効率を維持することができるものである。
As described above, the region where the band gap is constant and the region where the band gap changes are connected in a state where the constituent elements are similar to each other, whereby the internal strain can be reduced. As a result, even if annealed under vibration for a long period of time, the phenomenon that the weak bond in the i layer is broken, the defect level is increased, and the photoelectric conversion efficiency is lowered, is less likely to occur.
It is possible to maintain a high photoelectric conversion efficiency.

【0049】本発明に於いてシリコン原子と炭素原子を
含有するi型層のバンドギャップ極小値の好ましい範囲
は、照射光のスペクトルにより種々選択されるものでは
あるが、1.7〜2.0eVが望ましいものである。ま
た本発明のバンドギャップが連続的に変化している光起
電力素子に於いて、価電子帯のテイルステイトの傾き
は、光起電力素子の特性を左右する重要な因子であって
バンドギャップの極小値のところのテイルステイトの傾
きからバンドギャップ最大のところのテイルステイトの
傾きまでなめらかに連続していることが好ましいもので
ある。
In the present invention, the preferable range of the minimum band gap value of the i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms is selected depending on the spectrum of irradiation light, but is 1.7 to 2.0 eV. Is desirable. Further, in the photovoltaic device of the present invention in which the band gap is continuously changed, the slope of the tail state of the valence band is an important factor that influences the characteristics of the photovoltaic device. It is preferable that the slope of the tail state at the minimum value to the slope of the tail state at the maximum band gap is smoothly continuous.

【0050】以上、pin/pn(nip/np)構造
の光起電力素子について説明したが、pinpin/p
n(nipnip/np)構造やpinpinpin/
pn(nipnipnip/np)構造等のpin構造
を積層した光起電力素子についても適用できるものであ
る。図4は本発明の光起電力素子の堆積膜形成を行うの
に適した製造装置の模式的説明図である。該製造装置
は、堆積室401、真空計402、RF電源403、基
板404、加熱ヒーター405、コンダクタンスバルブ
407、補助バルブ408、リークバルブ409、RF
電極410、ガス導入管411、マイクロ波導波部41
2、誘電体窓413、シャッター415、原料ガス供給
装置2000、マスフローコントローラー2011〜2
017、バルブ2001〜2007、2021〜202
7、圧力調整器2031〜2037、原料ガスボンベ2
041〜2047等から構成されている。
The photovoltaic element having the pin / pn (nip / np) structure has been described above.
n (nipnip / np) structure or pinpinpin /
The present invention can also be applied to a photovoltaic device in which a pin structure such as a pn (nipnipnip / np) structure is laminated. FIG. 4 is a schematic explanatory view of a manufacturing apparatus suitable for forming a deposited film of the photovoltaic element of the present invention. The manufacturing apparatus includes a deposition chamber 401, a vacuum gauge 402, an RF power source 403, a substrate 404, a heater 405, a conductance valve 407, an auxiliary valve 408, a leak valve 409, and an RF.
Electrode 410, gas introduction pipe 411, microwave waveguide 41
2, dielectric window 413, shutter 415, source gas supply device 2000, mass flow controllers 2011 and 2
017, valves 2001 to 2007, 2021 to 202
7, pressure regulators 2031 to 2037, raw material gas cylinder 2
041 to 2047 and the like.

【0051】本発明の光起電力素子の形成に用いられる
マイクロ波プラズマCVD法の堆積メカニズムの詳細は
不明であるが、次のように考えられる。原料ガスを10
0%分解するに必要なマイクロ波エネルギー(「MP
w」と略記する)より低いマイクロ波エネルギーを前記
原料ガスに作用させることによって原料ガスを分解し、
MPwより高いRFエネルギーをマイクロ波エネルギー
と同時に前記原料ガスに作用させて堆積膜を形成するに
適した活性種を選択できるものと考えられる。更に原料
ガスを分解するときの堆積室内の内圧が50mTorr
以下の状態では良質な堆積膜を形成するに適した活性種
の平均自由工程が充分に長いために気相反応が極力抑え
られると考えられる。そしてまた堆積室内の内圧が50
mTorr以下の状態ではRFエネルギーは、原料ガス
の分解にほとんど影響を与えず、堆積室内のプラズマと
基板の間の電位を制御しているものと考えられる。即ち
マイクロ波プラズマCVD法の場合、プラズマと基板の
間の電位差は小さいが、RFエネルギーをマイクロ波エ
ネルギーと同時に導入することによってプラズマと基板
の間の電位差(プラズマ側が+で、基板側が−)を大き
くすることができる。このようにプラズマ電位が基板に
対してプラスで高いことによって、マイクロ波エネルギ
ーで分解した活性種が基板上に堆積し、同時にプラズマ
電位で加速された+イオンが基板上に衝突し基板表面で
の緩和反応が促進され良質な堆積膜が得られるものと考
えられる。特にこの効果は堆積速度が数nm/sec以
上のときに効果が顕著になるものである。
Although the details of the deposition mechanism of the microwave plasma CVD method used for forming the photovoltaic element of the present invention are unknown, it is considered as follows. Source gas 10
Microwave energy required for 0% decomposition (“MP
abbreviated as “w”) to decompose the raw material gas by causing lower microwave energy to act on the raw material gas,
It is considered that an active species suitable for forming a deposited film can be selected by causing RF energy higher than MPw to act on the source gas at the same time as microwave energy. Furthermore, the internal pressure in the deposition chamber when decomposing the source gas is 50 mTorr
In the following conditions, the gas phase reaction is considered to be suppressed as much as possible because the mean free path of the active species suitable for forming a good quality deposited film is sufficiently long. And again, the internal pressure in the deposition chamber is 50
It is considered that in the state of mTorr or less, the RF energy has almost no effect on the decomposition of the source gas and controls the potential between the plasma and the substrate in the deposition chamber. That is, in the case of the microwave plasma CVD method, the potential difference between the plasma and the substrate is small, but by introducing the RF energy at the same time as the microwave energy, the potential difference between the plasma and the substrate (+ on the plasma side and − on the substrate side). Can be large. Since the plasma potential is positively high with respect to the substrate, active species decomposed by microwave energy are deposited on the substrate, and at the same time, + ions accelerated by the plasma potential collide with the substrate and collide with the substrate surface. It is considered that the relaxation reaction is promoted and a high quality deposited film is obtained. This effect is particularly remarkable when the deposition rate is several nm / sec or more.

【0052】更にRFはDCと違って周波数が高いため
電離したイオンと電子の分布によってプラズマの電位と
基板の電位の差が決まってくる。すなわちイオンと電子
のシナジティクによって基板とプラズマの電位差が決ま
ってくるものである。従って堆積室内でスパークが起こ
りにくいという効果がある。その結果安定したグロー放
電を10時間以上に及ぶ長時間維持することができるも
のである。
Since RF has a high frequency unlike DC, the difference between the plasma potential and the substrate potential is determined by the distribution of ionized ions and electrons. That is, the potential difference between the substrate and plasma is determined by the synergy of ions and electrons. Therefore, there is an effect that spark is unlikely to occur in the deposition chamber. As a result, stable glow discharge can be maintained for a long time of 10 hours or more.

【0053】また加えて、バンドギャップを変化させた
層を堆積させる場合、原料ガスの流量及び流量比が経時
的または空間的に変化するため、DCの場合、DC電圧
を経時的または空間的に適宜変化させる必要がある。一
方前述した堆積膜形成方法に於いては、原料ガスの流量
及び流量比の経時的または空間的な変化によってイオン
の割合が変化する。それに対応してRFのセルフバイア
スが自動的に変化する。その結果RFをRF電極に印加
して原料ガス流量及び原料ガス流量比を変えた場合、D
Cバイアスの場合と比較して放電が非常に安定するもの
である。
In addition, when depositing a layer having a changed band gap, the flow rate and flow rate of the source gas change temporally or spatially. Therefore, in the case of DC, the DC voltage is temporally or spatially changed. It needs to be changed appropriately. On the other hand, in the above-described deposited film forming method, the ratio of ions changes due to temporal or spatial changes in the flow rate and flow rate of the source gas. Correspondingly, the RF self-bias automatically changes. As a result, when RF is applied to the RF electrode to change the raw material gas flow rate and the raw material gas flow rate ratio, D
The discharge is very stable as compared with the case of the C bias.

【0054】更に加えて本発明の堆積膜形成方法に於い
て、i型層内でバンドギャップを変化させるためには、
層形成中にシリコン原子含有ガスと炭素含有ガスとの流
量比を時間的に変化させることが有効であり、その際、
堆積室から5m以下の距離のところで上記のガスを混合
することが好ましいものである。5mより離れて前記原
料ガスを混合すると、所望のバンドギャップ変化に対応
してマスフローコントロラーを制御しても原料ガスの混
合位置が離れているために原料ガスの変化に遅れや原料
ガスの相互拡散が起こり、所望のバンドギャップに対し
てズレが生じる。即ち原料ガスの混合位置が離れすぎて
いるとバンドギャップの制御性が低下するものである。
In addition, in the deposited film forming method of the present invention, in order to change the band gap in the i-type layer,
It is effective to temporally change the flow rate ratio of the silicon atom-containing gas and the carbon-containing gas during layer formation. At that time,
It is preferred to mix the above gases at a distance of 5 m or less from the deposition chamber. When the raw material gases are mixed at a distance of more than 5 m, the raw material gas mixing positions are far apart even if the mass flow controller is controlled in response to a desired band gap change, and therefore the raw material gas delays or the mutual change of the raw material gases is prevented. Diffusion occurs, causing a shift with respect to the desired band gap. That is, if the mixing position of the raw material gas is too far away, the controllability of the band gap is deteriorated.

【0055】また、i型層中に含有される水素含有量を
層厚方向に変化させるには、水素含有量を多くしたいと
ころでRF電極に印加するRFエネルギーを大きくし、
水素含有量を少なくしたいところでRF電極に印加する
RFエネルギーを小さくすれば良い。詳細なメカニズム
に関しては依然、不明であるが、RF電極に印加するR
Fエネルギーを増やすと、ブラズマ電位が上昇し、水素
イオンが基板に向かって、より加速されるためにi型層
中により多くの水素原子が含有されるものと考えられ
る。
Further, in order to change the hydrogen content contained in the i-type layer in the layer thickness direction, the RF energy applied to the RF electrode is increased where the hydrogen content is desired to be increased,
The RF energy applied to the RF electrode may be reduced where it is desired to reduce the hydrogen content. Although the detailed mechanism is still unknown, R applied to the RF electrode
It is considered that when the F energy is increased, the plasma potential rises and the hydrogen ions are further accelerated toward the substrate, so that more hydrogen atoms are contained in the i-type layer.

【0056】更に、RFエネルギーと同時にDCエネル
ギーを印加する場合においては、水素原子の含有量を多
くしたいところでRF電極に印加するDC電圧を+極性
で大きな電圧を印加すれば良く、水素含有量を少なくし
たいときには、RF電極に印加するDC電圧を+極性で
小さな電圧を印加すれば良い。詳細なメカニズムに関し
ては依然、不明であるが、RF電極に印加するDCエネ
ルギーを増やすと、プラズマ電位が上昇し、水素イオン
が基板に向かって、より加速されるためにi型層中によ
り多くの水素原子が含有されるものと考えられる。
Further, in the case of applying DC energy at the same time as RF energy, it is sufficient to apply a large DC voltage applied to the RF electrode with a positive polarity in order to increase the content of hydrogen atoms. When it is desired to reduce the amount, a DC voltage applied to the RF electrode may be applied with a small voltage with positive polarity. Although the detailed mechanism is still unknown, increasing the DC energy applied to the RF electrode raises the plasma potential and causes more hydrogen ions to accelerate toward the substrate, resulting in more of the i-type layer. It is considered that hydrogen atoms are contained.

【0057】また更に、i型層中に含有される水素含有
量を層厚方向に変化させる別な方法としては、シリコン
原子、およびハロゲン原子(X)含有のガス(例えば、
SiX4 、Si2 6 、SiHN 4-N 、Si3 N
6-N 、等)と、ハロゲン原子は含有しないが、シリコン
原子は含有するガス(例えば、SiH4 、Si2 2
Si3 2 、SiD4 、SiHD5 、SiH2 2 、S
iH3 D、SiD3 H、Si2 3 3 等)とを混合し
てi型層を形成する方法もある。水素含有量を少なくし
たいところでは全シリコン原子含有のガスに対するハロ
ゲン原子、およびシリコン原子を両方含有するガスの割
合(Y)を多くし、水素含有量を少なくしたいところで
は割合(Y)を小さくすれば良い。詳細なメカニズムに
関しては依然、不明であるが、ハロゲン原子を含有する
上記のガスを堆積室に、より多く導入すると、プラズマ
中にマイクロ波によって励起されたハロゲン原子を含有
するラジカルの量が増え、該ハロゲン原子を含有するラ
ジカルのハロゲン原子とi型層中に存在している水素原
子が置換反応を起こし、i型層内の水素含有量が減少す
ると考えられる。
Furthermore, as another method for changing the hydrogen content contained in the i-type layer in the layer thickness direction, a gas containing silicon atoms and halogen atoms (X) (for example,
SiX 4 , Si 2 X 6 , SiH N X 4-N , Si 3 H N X
6-N , etc.) and a gas containing no halogen atoms but containing silicon atoms (eg, SiH 4 , Si 2 H 2 ,
Si 3 H 2 , SiD 4 , SiHD 5 , SiH 2 D 2 , S
iH 3 is D, SiD 3 H, a method of mixing a Si 2 D 3 H 3, etc.) to form the i-type layer. If you want to reduce the hydrogen content, increase the ratio (Y) of the gas containing both halogen atoms and silicon atoms to the total silicon atom-containing gas. If you want to decrease the hydrogen content, decrease the ratio (Y). Good. Although the detailed mechanism is still unknown, if more of the above-mentioned gas containing halogen atoms is introduced into the deposition chamber, the amount of radicals containing halogen atoms excited by microwaves in the plasma increases, It is considered that the halogen atom of the radical containing the halogen atom and the hydrogen atom existing in the i-type layer cause a substitution reaction to reduce the hydrogen content in the i-type layer.

【0058】また更に、i型層中に含有される水素含有
量を層厚方向に変化させる別な方法としては、堆積室内
にハロゲンランプ、あるいはキセノンランプを設け、i
型層形成中にこれらのランプをフラッシュさせ、基板温
度を一時的に上昇させるのである。その際、水素含有量
を少なくしたいところでは、単位時間当たりのフラシュ
回数を増し、基板温度を一時的に上昇させ、水素含有量
を多くしたいところでは、単位時間当たりのフラッシュ
回数を少なくすることによって、基板温度を一時的に下
げれば良い。基板温度を一時的に上げることによって、
i型層表面からの水素の脱離反応が活性化されるものと
考えられる。
Furthermore, as another method for changing the hydrogen content contained in the i-type layer in the layer thickness direction, a halogen lamp or a xenon lamp is provided in the deposition chamber, and i
These lamps are flashed during the mold layer formation to temporarily raise the substrate temperature. At that time, if the hydrogen content is desired to be reduced, the number of flashes per unit time is increased, the substrate temperature is temporarily raised, and if the hydrogen content is desired to be increased, the number of flushes per unit time is decreased. The substrate temperature may be temporarily lowered. By temporarily raising the substrate temperature,
It is considered that the desorption reaction of hydrogen from the surface of the i-type layer is activated.

【0059】本発明の光起電力素子の作製に用いられる
堆積膜形成方法は、例えば以下のようにして行われる。
まず図4の堆積室401内に堆積膜形成用の基板404
を取り付け、堆積室内を10-4Torr以下に充分に排
気する。この排気にはターボ分子ポンプ、あるいは、油
拡散ポンプが適している。油拡散ポンプの場合はオイル
が堆積室に逆拡散しないように堆積室401の内圧が1
-4Torr以下になったらH2 、He、Ar、Ne、
Kr、Xe等のガスを堆積室内へ導入するのがよい。堆
積室内の排気を充分に行った後、H2 、He、Ar、N
e、Kr、Xe等のガスを、堆積膜形成用の原料ガスを
流したときとほぼ同等の堆積室内圧になるように堆積室
内に導入する。堆積室内の圧力としては、0.5〜50
mTorrが最適な範囲である。堆積室内の内圧が安定
したら、加熱ヒーター405のスイッチを入れ基板を1
00〜500℃に加熱する。基板の温度が所定の温度で
安定したらH2 、He、Ar、Ne、Kr、Xe等のガ
スを止め堆積膜形成用の原料ガスをガスボンベからマス
フローコントローラーを介して所定の量を堆積室に導入
する。
The deposited film forming method used for producing the photovoltaic element of the present invention is performed, for example, as follows.
First, a substrate 404 for forming a deposited film is placed in the deposition chamber 401 of FIG.
Is attached, and the deposition chamber is sufficiently evacuated to 10 −4 Torr or less. A turbo molecular pump or an oil diffusion pump is suitable for this exhaust. In the case of an oil diffusion pump, the internal pressure of the deposition chamber 401 is set to 1 so that the oil does not diffuse back into the deposition chamber.
When it becomes 0 -4 Torr or less, H 2 , He, Ar, Ne,
It is preferable to introduce a gas such as Kr or Xe into the deposition chamber. After exhausting the deposition chamber sufficiently, H 2 , He, Ar, N
Gases such as e, Kr, and Xe are introduced into the deposition chamber so that the pressure in the deposition chamber is almost the same as when the source gas for forming the deposited film is flowed. The pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50
mTorr is the optimum range. When the internal pressure in the deposition chamber has stabilized, turn on the heater 405 and set the substrate to 1
Heat to 00-500 ° C. When the temperature of the substrate stabilizes at a predetermined temperature, the gases such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are stopped, and a predetermined amount of the raw material gas for forming the deposited film is introduced into the deposition chamber from the gas cylinder through the mass flow controller. To do.

【0060】堆積室内へ導入される堆積膜形成用の原料
ガスの供給量は、堆積室の体積によって適宜決定される
ものである。一方堆積膜形成用の原料ガスを堆積室に導
入した場合の堆積室内の内圧は、堆積膜形成方法に於い
て非常に重要な因子であり、最適な堆積室内の内圧は、
マイクロ波プラズマCVD法の場合、0.5〜50mT
orrが好適である。
The supply amount of the source gas for forming the deposited film introduced into the deposition chamber is appropriately determined depending on the volume of the deposition chamber. On the other hand, the internal pressure in the deposition chamber when the source gas for forming the deposited film is introduced into the deposition chamber is a very important factor in the deposited film forming method, and the optimum internal pressure in the deposition chamber is
In the case of microwave plasma CVD method, 0.5 to 50 mT
orr is preferred.

【0061】また堆積膜形成方法に於いて、堆積膜形成
用に堆積室内に導入されるマイクロ波エネルギーは、重
要な因子である。該マイクロ波エネルギーは堆積室内に
導入される原料ガスの流量によって適宜決定されるもの
であるが、前記原料ガスを100%分解するに必要なマ
イクロ波エネルギー(MPw)よりも小さいエネルギー
であって、好ましい範囲としては、0.005〜1W/
cm3 である。マイクロ波エネルギーの好ましい周波数
の範囲としては0.5〜10GHzが挙げられる。特に
2.45GHz付近の周波数が適している。また堆積膜
形成方法によって再現性のある堆積膜を形成するため、
及び数時間から数十時間にわたって堆積膜を形成するた
めにはマイクロ波エネルギーの周波数の安定性が非常に
重要である。周波数の変動が±2%以下の範囲であるこ
とが好ましいものである。さらにマイクロ波のリップル
も±2%が好ましい範囲である。
In the deposited film forming method, the microwave energy introduced into the deposition chamber for forming the deposited film is an important factor. The microwave energy is appropriately determined by the flow rate of the raw material gas introduced into the deposition chamber, but is smaller than the microwave energy (MPw) required to decompose 100% of the raw material gas, A preferable range is 0.005 to 1 W /
It is cm 3 . A preferable frequency range of microwave energy is 0.5 to 10 GHz. A frequency near 2.45 GHz is particularly suitable. Also, since a reproducible deposited film is formed by the deposited film forming method,
The frequency stability of microwave energy is very important for forming a deposited film over several hours to several tens of hours. It is preferable that the frequency fluctuation is within ± 2%. Further, the ripple of the microwave is preferably within ± 2%.

【0062】更に堆積膜形成方法に於いて、堆積室内に
前記マイクロ波エネルギーと同時に導入されるRFエネ
ルギーは、前記マイクロ波エネルギーとの組み合わせに
於いて非常に重要な因子でありRFエネルギーの好まし
い範囲としては、0.01〜2W/cm3 である。RF
エネルギーの好ましい周波数の範囲としては1〜100
MHzが挙げられる。特に13.56MHzが最適であ
る。またRFの周波数の変動は±2%以内で波形はなめ
らかな波形が好ましいものである。RFエネルギーを供
給する場合、RFエネルギー供給用のRF電極の面積と
アースの面積との面積比によって適宜選択されるもので
はあるが、特にRFエネルギー供給用のRF電極の面積
がアースの面積よりも狭い場合、RFエネルギー供給用
の電源側のセルフバイアス(DC成分)をアースした方
が良いものである。更にRFエネルギー供給用の電源側
のセルフバイアス(DC成分)をアースしない場合は、
RFエネルギー供給用のRF電極の面積をプラズマが接
するアースの面積よりも大きくするのが好ましいもので
ある。
Further, in the method of forming a deposited film, the RF energy introduced into the deposition chamber at the same time as the microwave energy is a very important factor in combination with the microwave energy, and a preferable range of the RF energy. Is 0.01 to 2 W / cm 3 . RF
The preferable frequency range of energy is 1 to 100
MHz is mentioned. Particularly, 13.56 MHz is optimum. Further, it is preferable that the fluctuation of the RF frequency is within ± 2% and the waveform is smooth. When supplying the RF energy, it is appropriately selected depending on the area ratio between the area of the RF electrode for supplying the RF energy and the area of the ground, but the area of the RF electrode for supplying the RF energy is more than the area of the ground. If it is narrow, it is better to ground the self-bias (DC component) on the power supply side for RF energy supply. Furthermore, if the self-bias (DC component) on the power supply side for RF energy supply is not grounded,
It is preferable to make the area of the RF electrode for supplying the RF energy larger than the area of the earth in contact with the plasma.

【0063】このようにマイクロ波エネルギーを導波部
412から誘電体窓413を介して堆積室に導入し、同
時にRFエネルギーをRF電源403からRF電極41
0を介して堆積室に導入する。このような状態で所望の
時間原料ガスを分解し前記基板上に所望の層厚の堆積膜
を形成する。その後マイクロ波エネルギーおよびRFエ
ネルギーの導入を止め、堆積室内を排気し、H2 、H
e、Ar、Ne、Kr、Xe等のガスで充分パージした
後、堆積した非単結晶半導体膜を堆積室から取り出す。
In this way, microwave energy is introduced from the waveguide 412 into the deposition chamber through the dielectric window 413, and at the same time, RF energy is supplied from the RF power source 403 to the RF electrode 41.
It is introduced into the deposition chamber through 0. In this state, the source gas is decomposed for a desired time to form a deposited film having a desired layer thickness on the substrate. After that, the introduction of microwave energy and RF energy was stopped, the deposition chamber was evacuated, and H 2 , H
After sufficiently purging with a gas such as e, Ar, Ne, Kr, or Xe, the deposited non-single-crystal semiconductor film is taken out from the deposition chamber.

【0064】また前記RFエネルギーに加えて、前記R
F電極410にDC電圧を印加しても良い。DC電圧の
極性としては前記RF電極がプラスになるように電圧を
印加するのが好ましい方向である。そしてDC電圧の好
ましい範囲としては、10から300V程度である。以
上のような堆積膜形成方法に於いて、シリコン堆積用の
原料ガスとして挙げられる化合物としては次のものが適
している。
In addition to the RF energy, the R
A DC voltage may be applied to the F electrode 410. Regarding the polarity of the DC voltage, it is preferable to apply the voltage so that the RF electrode becomes positive. The preferable range of the DC voltage is about 10 to 300V. In the above-described method for forming a deposited film, the following compounds are suitable as the compounds listed as the source gas for silicon deposition.

【0065】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としてはSiH4 、Si 2 6、SiX
4 (X:ハロゲン原子)、SiXH2 、SiX2 2
SiX3H、Si2 6 、Si2 3 、SiD4 、Si
HD3 、SiH2 3 、SiH2D、SiFD2 、Si
2 2 、SiD3 H、Si2 3 3 等(総称して
「化合物(Si)」と略記する)が挙げられる。
Specifically, gasification containing silicon atoms
SiH as the compound to be obtainedFour, Si 2H6, SiX
Four(X: halogen atom), SiXH2, SiX2H2,
SiX3H, Si2X6, Si2H3, SiDFour, Si
HD3, SiH2D3, SiH2D, SiFD2, Si
X2D2, SiD3H, Si2D3H3Etc. (collectively
"Abbreviated as" compound (Si) ").

【0066】炭素原子を含有するガス化し得る化合物と
してはCH4 、CD4 、C2 2n+ 2 (nは整数)、C
n 2n(nは整数)、Cn 2n+2に(nは整数、X:ハ
ロゲン原子)、Cn 2n(nは整数)、C2 2 、C6
5 、CO2 、CO等(総称して「化合物(C)」と略
記する)が挙げられる。本発明に於いて非単結晶半導体
層の価電子制御するために非単結晶半導体層に導入され
る価電子制御剤としては周期律表第III族原子及び第
V族原子及び第VI属原子が挙げられる。
Examples of the gasifiable compound containing a carbon atom include CH 4 , CD 4 , C 2 H 2n + 2 (n is an integer), C
n H 2n (n is an integer), C n X 2n + 2 (n is an integer, X: a halogen atom), C n X 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6
H 5 , CO 2 , CO and the like (generally abbreviated as “compound (C)”) can be mentioned. In the present invention, as the valence electron control agent introduced into the non-single-crystal semiconductor layer for controlling the valence electrons of the non-single-crystal semiconductor layer, Group III atoms, Group V atoms and Group VI atoms of the periodic table are listed. Can be mentioned.

【0067】本発明に於いて第III族原子導入用の出
発物資(総称して「化合物(III)」と略記する)と
して有効に使用されるものとしては、具体的にはホウ素
原子導入用としては、B2 6 ,B4 10,B5 9
5 11,B6 10,B6 1 2,B6 14等の水素化ホ
ウ素,BF3 ,BCl3 ,BBr3 等ハロゲン化ホウ素
等を挙げることができる。このほかにAlCl3 、Al
(CH3 3 、GaCl3 、InCl3 、TlCl3
も挙げることができる。
In the present invention, what is effectively used as a starting material for introducing a Group III atom (generally abbreviated as “compound (III)”) is specifically for introducing a boron atom. Is B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 ,
B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 1 2, B 6 H 14 , etc. borohydride, BF 3, BCl 3, can be exemplified BBr 3, etc. boron halides like. In addition to this, AlCl 3 , Al
(CH 3) 3, GaCl 3 , InCl 3, TlCl 3 , etc. can also be mentioned.

【0068】本発明に於いて、第V族原子導入用の出発
物資(総称して「化合物(V)」と略記する)として有
効に使用されるのは、具体的には燐原子導入用としては
PH 3 、P2 4 等の水素化燐、PH4 I、PF3 、P
5 、PCl3 、PCl5 、PBr3 、PBr5 、Pl
3 等のハロゲン化燐、P2 5 、POCl3 等の酸素化
合物が挙げられる。このほかAsH3 、AsF3 、As
Cl3 、AsBr3 、AsF5 、SbH3 、SbF3
SbF5 、SbCl3 、SbCl5 、BiCl 5 、Bi
Br3 等も挙げることができる。
In the present invention, a starting point for introducing a Group V atom
Available as supplies (collectively abbreviated as “compound (V)”)
Specifically, it is used for introducing phosphorus atoms.
PH 3, P2HFourPhosphorus hydride, PH, etc.FourI, PF3, P
FFive, PCl3, PClFive, PBr3, PBrFive, Pl
3Phosphorus halides such as P2OFive, POCl3Oxygenation of etc.
There is a mixture. In addition, AsH3, AsF3, As
Cl3, AsBr3, AsFFive, SbH3, SbF3,
SbFFive, SbCl3, SbClFive, BiCl Five, Bi
Br3Etc. can also be mentioned.

【0069】本発明に於いて、第VI族原子導入用の出
発物資(総称して「化合物(VI)」と略記する)とし
て有効に使用されるのは、H2 S、SF4 、SF5 、S
2、SO2 2 、COS、CS2 、H2 Se、SeF
6 、TeH2 、TeF6 、(CH5 2 Te、(C2
3 2 Te等が挙げられる。非単結晶半導体材料から構
成されるi型層に導入される周期率表第III族原子、
第V族原子、第VI族原子の導入量は1000ppm以
下が好ましい範囲として挙げられる。また本発明の目的
を達成するために、i型層中には周期率表第III族原
子と第V族原子、あるいは第III族原子と第VI族原
子、あるいは第III族原子と第V族原子と第VI族原
子を、ともに補償するように添加するのが好ましいもの
である。
In the present invention, H 2 S, SF 4 and SF 5 are effectively used as a starting material (generally abbreviated as “compound (VI)”) for introducing a Group VI atom. , S
O 2 , SO 2 F 2 , COS, CS 2 , H 2 Se, SeF
6 , TeH 2 , TeF 6 , (CH 5 ) 2 Te, (C 2 H
3 ) 2 Te and the like can be mentioned. Group III atoms of the periodic table introduced into the i-type layer composed of a non-single crystal semiconductor material,
The preferable amount of introduction of the group V atom or the group VI atom is 1000 ppm or less. Further, in order to achieve the object of the present invention, in the i-type layer, a group III atom and a group V atom of the periodic table, a group III atom and a group VI atom, or a group III atom and a group V atom are included. It is preferred to add the atoms and the Group VI atoms together to compensate.

【0070】また前記ガス化し得る化合物をH2
2 、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希
釈して堆積室に導入しても良い。特に前記ガス化し得る
化合物を希釈するのに最適なガスとしてはH2 、D2
He、Arが挙げられる。非単結晶半導体層のi型層に
窒素を含有させるために導入される窒素含有ガスとして
はN2 、NH3 、ND3 、NO、NO2 、N2 O(総称
して「化合物(N)」と略記する)が挙げられる。
The gasifiable compound is H 2 ,
It may be appropriately diluted with a gas such as D 2 , He, Ne, Ar, Xe, and Kr and introduced into the deposition chamber. Particularly, the most suitable gas for diluting the gasifiable compound is H 2 , D 2 ,
He and Ar are mentioned. The nitrogen-containing gas introduced to contain nitrogen in the i-type layer of the non-single-crystal semiconductor layer is N 2 , NH 3 , ND 3 , NO, NO 2 , N 2 O (collectively referred to as “compound (N)”). Abbreviated as ").

【0071】非単結晶半導体層のi型層に酸素を含有さ
せるために導入される酸素含有ガスとしてはO2 、C
O、CO2 、NO、NO2 、N2 O、CH3 CH2
H、CH 3 OH等(総称して「化合物(O)」と略記す
る)が挙げられる。本発明の光起電力素子においては、
第2のp型層、n型層、第1のp型層の内、または第2
のn型層、p型層、第1のn型層の内少なくとも1層は
積層構造とする事が好ましい。本発明の光起電力素子に
おける積層構造は、主構成元素がシリコンと炭素、酸
素、窒素の中から選ばれた少なくともひとつの元素とか
らなり、価電子制御材として周期律表第III族元素ま
たは第V族元素または第VI族元素を含有する層(A
層)と、周期律表第III族元素または第V族元素また
は第VI族元素を主構成元素とする層(B層)から構成
される。
The i-type layer of the non-single crystal semiconductor layer contains oxygen.
O is used as the oxygen-containing gas introduced to induce2, C
O, CO2, NO, NO2, N2O, CH3CH2O
H, CH 3OH, etc. (collectively referred to as "compound (O)"
). In the photovoltaic device of the present invention,
The second p-type layer, the n-type layer, the first p-type layer, or the second
At least one of the n-type layer, the p-type layer, and the first n-type layer of
It is preferable to have a laminated structure. In the photovoltaic element of the present invention
The laminated structure in the main constituent elements is silicon, carbon, and acid.
At least one element selected from elemental and nitrogen
As a valence electron control material.
Or a layer containing a Group V element or a Group VI element (A
Layer) and a group III element or a group V element of the periodic table or
Is a layer (B layer) containing a Group VI element as a main constituent element
To be done.

【0072】ドーピング層に本発明の積層構造を用いる
ことにより、ドーピング層のドナ−濃度、あるいはアク
セプター濃度を従来のものより向上させ、光起電力素子
の開放電圧を上げることができる。さらにはA層に高濃
度にはドーピングしていない(ライトドープ)材料で、
かつ光の吸収係数の小さい材料を用いることによって、
i型層またはpn接合部により多くの光を入射すること
ができるため、光起電力素子の短絡光電流を向上させる
ことができる。
By using the laminated structure of the present invention for the doping layer, the donor concentration or the acceptor concentration of the doping layer can be improved and the open circuit voltage of the photovoltaic element can be increased. In addition, the A layer is a material that is not highly doped (lightly doped),
And by using a material with a small light absorption coefficient,
Since more light can be incident on the i-type layer or the pn junction, the short-circuit photocurrent of the photovoltaic element can be improved.

【0073】さらに本発明の積層構造を有する光起電力
素子は振動等の長時間のアニーリングに対しても光電変
換効率の低下をかなり抑制できるものである。その詳細
なるメカニズムは依然、不明であるが以下のように考え
られる。従来の積層構造内部では構成元素が急激に変化
しているためにかなりの歪や応力が発生している。しか
し本発明のA層には炭素または/及び酸素または/及び
窒素が含有されているために、発生した歪、応力をA層
内部で緩和し、従って振動等の長時間のアニーリングに
対しても光電変換効率の低下を抑制できる考えられる。
Further, the photovoltaic device having the laminated structure of the present invention can considerably suppress the decrease in photoelectric conversion efficiency even when it is annealed for a long time such as vibration. Although the detailed mechanism is still unknown, it is considered as follows. A considerable amount of strain and stress are generated inside the conventional laminated structure because the constituent elements are rapidly changed. However, since the A layer of the present invention contains carbon and / or oxygen or / and nitrogen, the generated strain and stress are relaxed inside the A layer, and therefore, even for long-time annealing such as vibration. It is considered that the decrease in photoelectric conversion efficiency can be suppressed.

【0074】さらに本発明の積層構造を有する光起電力
素子は長時間光を照射した場合にも光電変換効率の低下
をかなり抑制できるものである。その詳細なるメカニズ
ムは依然、不明であるが以下のように考えられる。長時
間光を照射した場合にA層内部でダングリングボンドが
発生するが、A層に含有されている価電子制御剤の一部
は不活性で、発生したダングリングボンドを補償するた
めに、光劣化を抑制できると考えられる。
Further, the photovoltaic device having the laminated structure of the present invention can considerably suppress the decrease in photoelectric conversion efficiency even when irradiated with light for a long time. Although the detailed mechanism is still unknown, it is considered as follows. Dangling bonds are generated inside the A layer when irradiated with light for a long time, but a part of the valence electron control agent contained in the A layer is inactive, and in order to compensate the generated dangling bonds, It is considered that photodegradation can be suppressed.

【0075】A層は非晶質材料(a−と表示する)また
は微結晶材料(μc−と表示する)または多結晶材料
(poly−と表示する)または単結晶材料(c−と表
示する)から構成される。非晶質材料としては、例え
ば、a−Si:H、a−Si:HX、a−SiC:H、
a−SiC:HX、a−SiO:H、a−SiO:H
X、a−SiN:H、a−SiN:HX、a−SiO
N:H、a−SiON:HX、a−SiOCN:H、a
−SiOCN:HX、(X:ハロゲン原子)等が挙げら
れる。
The A layer is an amorphous material (designated as a-), a microcrystalline material (designated as μc-), a polycrystalline material (designated as poly-) or a single crystal material (designated as c-). Composed of. Examples of the amorphous material include a-Si: H, a-Si: HX, a-SiC: H,
a-SiC: HX, a-SiO: H, a-SiO: H
X, a-SiN: H, a-SiN: HX, a-SiO
N: H, a-SiON: HX, a-SiOCN: H, a
—SiOCN: HX, (X: halogen atom) and the like.

【0076】微結晶材料としては、例えば、μc−S
i:H、μc−SiC:H、μc−Si:HX、μc−
SiC:HX、μc−SiO:H、μc−SiN:H、
μc−SiON:HX、μc−SiOCN:HX、等が
挙げられる。多結晶材料としては、例えばpoly−S
i:H、pоly−Si:HX、pоly−SiC:
H、pоly−SiC:HX、pоly−Si、pol
y−SiC、等が挙げられる。
As the microcrystalline material, for example, μc-S
i: H, μc-SiC: H, μc-Si: HX, μc-
SiC: HX, μc-SiO: H, μc-SiN: H,
μc-SiON: HX, μc-SiOCN: HX, and the like. As the polycrystalline material, for example, poly-S
i: H, poly-Si: HX, poly-SiC:
H, poly-SiC: HX, poly-Si, pol
y-SiC, etc. are mentioned.

【0077】単結晶材料としては、例えば、c−Si、
c−SiC等が挙げられる。n(p)型層、第2のp
(n)型層を積層構造にする場合にはA層として、短波
長光の吸収係数の小さい、微結晶材料、多結晶材料、単
結晶材料が好適に使用される。p型のA層を形成するに
は、以上の材料にp型の価電子制御剤(周期律表第II
I族原子B、Al、Ga、In、Tl)を添加させ、n
型のA層を形成するには、n型の価電子制御剤(周期律
表第V族原子P、As、Sb、Biまたは/及び周期律
表第VI族原子S、Se、Te)を添加させる。
As the single crystal material, for example, c-Si,
c-SiC etc. are mentioned. n (p) type layer, second p
When the (n) type layer has a laminated structure, a microcrystalline material, a polycrystalline material, or a single crystal material having a small absorption coefficient for short wavelength light is preferably used as the A layer. In order to form the p-type A layer, a p-type valence electron control agent (II
Group I atoms B, Al, Ga, In, Tl) are added, and n
To form a type A layer, an n-type valence electron control agent (atoms P, As, Sb, Bi of the periodic table, and / or group VI atoms S, Se, Te of the periodic table) is added. Let

【0078】p型のA層への周期律表第III族原子の
添加量、あるいはn型のA層への周期律表第V属原子、
第VI族原子の添加量は10〜10000ppmが最適
量として挙げられる。また、A型層が微結晶材料、ある
いは多結晶材料で構成されている場合、A層に含有され
る水素原子(H、D)またはハロゲン原子はA層の未結
合手を補償する働きをし、ドーピング効率を向上させる
ものである。A層へ添加される水素原子またはハロゲン
原子は0〜10at%が最適量として挙げられる。A層
の界面近傍では水素原子または/及びハロゲン原子の含
有量が多く分布しているものが好ましい分布形態として
挙げられ、該界面近傍での水素原子または/及びハロゲ
ン原子の含有量はバルク内の含有量の1.1〜2.5倍
の範囲が好ましい範囲として挙げられる。このように界
面近傍で水素原子またはハロゲン原子の含有量を多くす
ることによって該界面近傍の欠陥準位や層内応力を減少
させ、さらには機械的歪を緩和することができ本発明の
光起電力素子の光起電力や光電流を増加させることがで
きる。A層の層厚は5〜30Aが好ましい。
The amount of the group III atom of the periodic table added to the p-type A layer, or the group V atom of the periodic table to the n-type A layer,
The optimum amount of the Group VI atom added is 10 to 10,000 ppm. Further, when the A-type layer is composed of a microcrystalline material or a polycrystalline material, hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the A layer function to compensate dangling bonds in the A layer. , Improves the doping efficiency. The optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms added to the A layer is 0 to 10 at%. A preferable distribution form is one in which a large amount of hydrogen atoms and / or halogen atoms are distributed in the vicinity of the interface of the A layer. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity of the interface is A preferable range is 1.1 to 2.5 times the content. By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms in the vicinity of the interface as described above, the defect level near the interface and the stress in the layer can be reduced, and the mechanical strain can be relaxed. It is possible to increase the photovoltaic power and the photocurrent of the power device. The layer thickness of the A layer is preferably 5 to 30A.

【0079】A層の形成方法としてはプラズマCVD
法、光CVD法などがあり、特にプラズマCVD法が好
適に使用される。これらの方法でA層を形成する場合、
以下のガス化し得る化合物、および該化合物の混合ガス
を挙げることができる。具体的にシリコン原子を含有す
るガス化し得る化合物としては、前述した化合物(S
i)が挙げられる。
As a method of forming the A layer, plasma CVD is used.
Method, optical CVD method and the like, and the plasma CVD method is particularly preferably used. When forming the A layer by these methods,
The following gasifiable compounds and mixed gases of the compounds may be mentioned. Specific examples of the gasifiable compound containing a silicon atom include the compounds (S
i) are mentioned.

【0080】具体的に炭素原子を含有するガス化し得る
化合物としては、前述した化合物(C)が挙げられる。
窒素含有ガスとしては、前述した化合物(N)が挙げら
れる。酸素含有ガスとしては、前述した化合物(Ο)が
挙げられる。p型のA層に導入される物質としては周期
律表第III族原子、n型のA層に導入される原子とし
ては第V族原子及び第VI族原子が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a carbon atom include the compound (C) described above.
Examples of the nitrogen-containing gas include the compound (N) described above. Examples of the oxygen-containing gas include the compound (O) described above. Examples of the substance introduced into the p-type A layer include Group III atoms of the periodic table, and examples of the atoms introduced into the n-type A layer include Group V atoms and Group VI atoms.

【0081】第III族原子導入用の出発物質として有
効に使用されるものとしては、前述した化合物(II
I)を挙げることができ、特にB26、BF3が適して
おり、これらの化合物は通常、H2、He、Ar等のガ
スで所望の濃度に希釈して高圧ボンベに保管する。第V
族原子導入用の出発物質として有効に使用されるのは、
前述した化合物(V)を挙げることができ、特にP
3、PF3が適しており、これらの化合物は通常、
2、He、Ar等のガスで所望の濃度に希釈して高圧
ボンベに保管する。
Compounds (II) mentioned above can be effectively used as starting materials for introducing a Group III atom.
I) can be mentioned, and B 2 H 6 and BF 3 are particularly suitable, and these compounds are usually diluted with a gas such as H 2 , He, Ar or the like to a desired concentration and stored in a high-pressure cylinder. V
Effectively used as a starting material for introducing a group atom,
The above-mentioned compound (V) can be mentioned, particularly P
H 3 and PF 3 are suitable, and these compounds are usually
Dilute to a desired concentration with a gas such as H 2 , He or Ar and store in a high pressure cylinder.

【0082】第VI族原子導入用の出発物質として有効
に使用されるのは、前述した化合物(VI)が挙げら
れ、特にH2Sが適しており、これらの化合物は通常、
2、He、Ar等のガスで所望の濃度に希釈して高圧
ボンベに保管する。A層をプラズマCVD法で形成する
場合には、RFプラズマCVD法とマイクロ波プラズマ
CVD法が好適である。RFプラズマCVD法で堆積す
る場合、容量結合型のRFプラズマCVD法が適してい
る。
Compounds (VI) mentioned above can be effectively used as starting materials for introducing a Group VI atom, and H 2 S is particularly suitable, and these compounds are usually used.
Dilute to a desired concentration with a gas such as H 2 , He or Ar and store in a high pressure cylinder. When the layer A is formed by the plasma CVD method, the RF plasma CVD method and the microwave plasma CVD method are suitable. When depositing by the RF plasma CVD method, the capacitively coupled RF plasma CVD method is suitable.

【0083】該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度は、100〜600℃、内圧は、
0.1〜10Torr、RFパワーは、0.01〜1W
/cm 2、堆積速度は、0.1〜1A/secが最適条
件として挙げられる。また前記ガス化し得る化合物をH
2、D2、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜
希釈して堆積室に導入しても良い。
When depositing by the RF plasma CVD method,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C., and the internal pressure is
0.1 to 10 Torr, RF power is 0.01 to 1W
/ Cm 2, The optimum deposition rate is 0.1-1 A / sec
It is mentioned as a matter. Further, the gasifiable compound is
2, D2, He, Ne, Ar, Xe, Kr, etc.
It may be diluted and introduced into the deposition chamber.

【0084】特に微結晶、または多結晶、または単結晶
材料からなるのA層を堆積する場合は水素ガスで2〜1
00倍に原料ガスを希釈し、RFパワーは比較的高いパ
ワーを導入するのが好ましいものである。RFの周波数
としては1MHz〜100MHzが適した範囲であり、
特に13.56MHz近傍の周波数が最適である。マイ
クロ波プラズマCVD法で堆積する場合、マイクロ波プ
ラズマCVD装置は、堆積室に誘電体窓(アルミナセラ
ミックス、石英、窒化硼素等)413を介して導波管で
マイクロ波を導入する方法が適している。前述したi型
層の形成に適した堆積膜形成方法も適した堆積方法であ
るが、更に広い堆積条件で光起電力素子に適用可能な堆
積膜を形成することができる。即ち、堆積室内の基板温
度は100〜600℃、内圧は0.5〜30mTor
r、マイクロ波パワーは0.005〜1W/cm3、マ
イクロ波の周波数は0.5〜10GHzが好ましい範囲
として挙げられる。
In particular, when depositing an A layer made of a microcrystalline, polycrystalline, or single crystalline material, hydrogen gas is added in an amount of 2-1.
It is preferable to dilute the raw material gas to 00 times and introduce a relatively high RF power. The suitable range of RF frequency is 1 MHz to 100 MHz,
In particular, the frequency near 13.56 MHz is optimum. When depositing by the microwave plasma CVD method, the microwave plasma CVD apparatus is preferably a method in which a microwave is introduced into the deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics, quartz, boron nitride, etc.) 413 by a waveguide. There is. The deposition film forming method suitable for forming the i-type layer described above is also a suitable deposition method, but the deposition film applicable to the photovoltaic element can be formed under a wider deposition condition. That is, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 mTorr.
r, the microwave power is 0.005 to 1 W / cm 3 , and the microwave frequency is preferably 0.5 to 10 GHz.

【0085】また前記ガス化し得る化合物をH2、D2
He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して
堆積室に導入しても良い。特に微結晶、または多結晶、
または単結晶材料からなるのA層を堆積する場合は水素
ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、マイクロ波パ
ワーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいもので
ある。
Further, the gasifiable compound is replaced by H 2 , D 2 ,
It may be appropriately diluted with a gas such as He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. Especially microcrystalline, or polycrystalline,
Alternatively, when depositing an A layer made of a single crystal material, it is preferable to dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and introduce a relatively high microwave power.

【0086】A層を光CVD法で堆積する場合、光源と
しては低圧水銀ランプを用い、基板温度は100〜60
0℃、内圧は0.1〜10Torr、堆積速度は0.0
1〜1A/sec、が最適条件として挙げられ、前記ガ
ス化し得る化合物を導入するとともに水銀を1〜100
ppm程度導入しても良い。前記化合物(Si)として
は、Si26、Si2N6-N(X:ハロゲン原子)な
どの高次シランが好適に使用される。
When the layer A is deposited by the photo-CVD method, a low pressure mercury lamp is used as a light source and the substrate temperature is 100-60.
0 ° C., internal pressure 0.1 to 10 Torr, deposition rate 0.0
1 to 1 A / sec is mentioned as the optimum condition, and 1 to 100% of mercury is introduced while introducing the gasifiable compound.
About ppm may be introduced. Examples of the compound (Si), Si 2 H 6 , Si 2 H N X 6-N: higher silane such as (X a halogen atom) is preferably used.

【0087】また前記ガス化し得る化合物をH2、D2
He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して
堆積室に導入しても良い。特に微結晶、または多結晶、
または単結晶材料からなるのA層を堆積する場合は水素
ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈して導入するのが
好ましいものである。
Further, the gasifiable compound is replaced by H 2 , D 2 ,
It may be appropriately diluted with a gas such as He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. Especially microcrystalline, or polycrystalline,
Alternatively, when depositing the A layer made of a single crystal material, it is preferable to dilute the raw material gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and introduce the diluted raw material gas.

【0088】B層の主構成原子は、p型のA層と積層す
る場合、周期律表第III族原子(例えば、B、Al、
Ga、In、Tlからなり、n型のA層と積層する場
合、周期律表第V族原子(例えば、P、As、Sb、B
i)、または/及び周期律表第VI族原子(例えばS、
Se、Te)からなる。B層の層厚は5〜30Aが好ま
しい。
When the main constituent atoms of the B layer are laminated with the p-type A layer, the group III atoms of the periodic table (for example, B, Al,
When laminated with an n-type A layer, which is made of Ga, In, and Tl, an atom of Group V of the periodic table (for example, P, As, Sb, B
i), or / and an atom of Group VI of the periodic table (eg, S,
Se, Te). The layer thickness of the B layer is preferably 5 to 30A.

【0089】B層の形成方法としてはプラズマCVD
法、光CVD法などが好適に使用される。これらの方法
でB層を形成する場合、以下のガス化し得る化合物、お
よび該化合物の混合ガスを挙げることができる。第II
I族原子導入用の出発物質として有効に使用されるもの
としては、前述した化合物(III)を挙げることがで
き、特にB26、B(CH33が適している。
As a method of forming the B layer, plasma CVD is used.
Method, photo CVD method, etc. are used suitably. When the B layer is formed by these methods, the following gasifiable compounds and mixed gas of the compounds can be mentioned. No. II
Compounds (III) mentioned above can be cited as examples of compounds effectively used as a starting material for introducing a Group I atom, and B 2 H 6 and B (CH 3 ) 3 are particularly suitable.

【0090】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
できる。第VI族原子導入用の出発物質として有効に使
用されるのは、前述した化合物(VI)が挙げられる。
B層をプラズマCVD法で形成する場合には、RFプラ
ズマCVD法とマイクロ波プラズマCVD法が好適であ
る。RFプラズマCVD法で堆積する場合、容量結合型
のRFプラズマCVD法が適している。
The above-mentioned compound (V) can be effectively used as a starting material for introducing a group V atom. The compound (VI) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom.
When the B layer is formed by the plasma CVD method, the RF plasma CVD method and the microwave plasma CVD method are suitable. When depositing by the RF plasma CVD method, the capacitively coupled RF plasma CVD method is suitable.

【0091】該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度は、100〜600℃、内圧は、
0.1〜10tоrr、RFパワ−は、0.1〜2W/
cm2、堆積速度は、0.1〜2A/secが最適条件
として挙げられる。また前記ガス化し得る化合物を
2、D2、He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適
宜希釈して堆積室に導入しても良い。
When depositing by the RF plasma CVD method,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C., and the internal pressure is
0.1 to 10 torr, RF power is 0.1 to 2 W /
The optimum conditions for the cm 2 and the deposition rate are 0.1 to 2 A / sec. Further, the gasifiable compound may be appropriately diluted with a gas such as H 2 , D 2 , He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0092】マイクロ波プラズマCVD法で堆積する場
合、マイクロ波プラズマCVD装置は、堆積室に誘電体
窓(アルミナセラミツクス、石英、窒化硼素、等)41
3を介して導波管でマイクロ波を導入する方法が適して
いる。I型層形成に最適な堆積膜形成方法も適した堆積
方法であるが、更に広い堆積条件で光起電力素子に適用
可能な堆積膜を形成することができる。即ち、堆積室内
の基板温度は100〜600℃、内圧は0.5〜30m
Tоrr、マイクロ波パワーは0.01〜1W/c
3、マイクロ波の周波数は0.5〜10GHzが好ま
しい範囲として挙げられる。
When depositing by the microwave plasma CVD method, the microwave plasma CVD apparatus has a dielectric window (alumina ceramics, quartz, boron nitride, etc.) 41 in the deposition chamber.
A method of introducing microwaves with a waveguide via 3 is suitable. A deposition film forming method most suitable for forming an I-type layer is also a suitable deposition method, but a deposition film applicable to a photovoltaic element can be formed under wider deposition conditions. That is, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 m.
Torr, microwave power 0.01 to 1 W / c
The preferable range of m 3 and microwave frequency is 0.5 to 10 GHz.

【0093】また前記ガス化し得る化合物をH2、D2
He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して
堆積室に導入しても良い。B層を光CVD法で堆積する
場合、光源としては低圧水銀ランプを用い、基板温度は
100〜600℃、内圧は0.1〜10tоrr、堆積
速度は0.01〜2A/sec、が最適条件として挙げ
られ、前記ガス化し得る化合物を導入するとともに水銀
を1〜100ppm程度導入しても良い。
Also, the gasifiable compound is replaced by H 2 , D 2 ,
It may be appropriately diluted with a gas such as He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. When depositing the B layer by the photo-CVD method, a low pressure mercury lamp is used as a light source, the substrate temperature is 100 to 600 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 torr, and the deposition rate is 0.01 to 2 A / sec. It is also possible to introduce about 1 to 100 ppm of mercury together with introducing the gasifiable compound.

【0094】また前記ガス化し得る化合物をH2、D2
He、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して
堆積室に導入しても良い。本発明の光起電力素子に用い
る積層構造の積層形態は、A層から始まってA層で終わ
ることが望まく、例えば、ABA、ABABA、ABA
BABA等(AB)nAの積層形態、あるいはAl
l2,All223等、(Ann)An+lの積層形態
が挙げられる。しかし第2のp型層に積層構造を用いる
場合には、A層から始まってB層で終わってもよく、例
えば、AB、ABAB、ABABAB等(AB)nの積
層形態、あるいはAll、All22等、(Ann
の積層形態が挙げられる。
Further, the gasifiable compound is replaced by H 2 , D 2 ,
It may be appropriately diluted with a gas such as He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. The laminated structure of the laminated structure used for the photovoltaic element of the present invention preferably starts from the A layer and ends at the A layer, for example, ABA, ABABA, ABA.
BABA etc. (AB) n A laminated form, or Al B
Examples include a laminated form of (A n B n ) A n + 1 such as l A 2 , A l B l A 2 B 2 A 3, and the like. However, when a laminated structure is used for the second p-type layer, it may start from the A layer and end at the B layer. For example, a laminated form of AB, ABAB, ABABAB or the like (AB) n , or Al B l , A l B l A 2 B 2, etc., (A n B n )
The laminated form of is mentioned.

【0095】次に、本発明の光起電力素子の構成要素を
詳細に説明する。基板(102、122) 基板は、多結晶シリコン基板、あるいは単結晶シリコン
基板であってもよく、さらには絶縁性材料、または導電
性材料からなる支持体上に多結晶シリコン層、あるいは
単結晶シリコン層を積層したものであっても良い。
Next, the components of the photovoltaic element of the present invention will be described in detail. Substrate (102, 122) The substrate may be a polycrystal silicon substrate or a monocrystal silicon substrate, and further, a polycrystal silicon layer or monocrystal silicon on a support made of an insulating material or a conductive material. It may be a stack of layers.

【0096】基板として多結晶シリコンを用いる場合、
キャスティング法(最新太陽光発電技術、浜川圭弘編
著、槙書店)によって作製したインゴットを100〜5
00μm程度の厚さにスライスして使用するか、あるい
はシリコン融液に炭素繊維の網を通過させて作製したリ
ボン状のシリコン多結晶を使用するか、あるいはシリコ
ン融液から直接、多結晶シリコンを引き出しながら徐冷
したものを使用しても良い。いずれの場合においても、
グレインバウンダリーに存在する多くのトラップレベル
を減少させるために、基板温度500〜900℃で、水
素雰囲気中でアニーリングしたり、あるいは基板温度3
00〜900℃で、水素プラズマ処理を施したり、ある
いは基板にレーザービームを照射し、アニーリングする
ことが望ましい。
When polycrystalline silicon is used as the substrate,
100 to 5 ingots produced by the casting method (Latest solar power generation technology, edited by Keihiro Hamakawa, Maki Shoten)
Either use it by slicing it to a thickness of about 00 μm, or use a ribbon-shaped silicon polycrystal produced by passing a silicon melt through a mesh of carbon fibers, or use polycrystalline silicon directly from the silicon melt. It is also possible to use one that has been gradually cooled while being pulled out. In any case,
In order to reduce many trap levels existing in the grain boundary, the substrate temperature is 500 to 900 ° C., annealing is performed in a hydrogen atmosphere, or the substrate temperature is 3
It is desirable to perform hydrogen plasma treatment at 00 to 900 ° C. or irradiate the substrate with a laser beam for annealing.

【0097】基板として単結晶シリコンを用いる場合、
CZ(チョコラルスキー)法によって作製されたインゴ
ットを100〜500μm程度の厚さにスライスして使
用するか、あるいはシリコン融液に炭素繊維の網を通過
させて作製したリボン状のシリコン単結晶を使用する
か、あるいはシリコン融液から直接、単結晶シリコンを
引き出しながら徐冷したものを使用しても良い。
When single crystal silicon is used as the substrate,
Slice an ingot produced by the CZ (Choralski) method to a thickness of about 100 to 500 μm, or use a ribbon-shaped silicon single crystal produced by passing a carbon melt through a silicon melt. Alternatively, a single crystal silicon may be directly drawn from the silicon melt and gradually cooled while being used.

【0098】支持体上に多結晶シリコン層、あるいは単
結晶シリコン層を積層する際に用いる、導電性支持体と
しては、例えば、NiCr、ステンレス、Al、Cr、
Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb、Sn
等の金属または、これらの合金が挙げられる。同様に電
気絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリカーボネートナー、セルロースアセテート、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、セラミックス、紙などが挙げら
れる。これらの絶縁性支持体は、好適には少なくともそ
の一方の表面を導電処理し、該導電処理された表面側に
多結晶シリコン層、あるいは単結晶シリコン層を設ける
のが望ましい。
The conductive support used when laminating the polycrystalline silicon layer or the single crystal silicon layer on the support is, for example, NiCr, stainless steel, Al, Cr,
Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, Sn
And the like, or alloys thereof. Similarly, as the electrically insulating support, polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride,
Film of synthetic resin such as polystyrene, polyamide, etc.
Alternatively, a sheet, glass, ceramics, paper, or the like can be used. It is desirable that at least one surface of these insulating supports is subjected to a conductive treatment, and a polycrystalline silicon layer or a single crystal silicon layer is provided on the surface subjected to the conductive treatment.

【0099】たとえばガラスであれば、その表面に、N
iCr、Al、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、T
i、Pt、Pb、In2 3 、ITO(In2 3+S
nO2)等から成る薄膜を設けることによって導電性を
付与し、或いはポリエステルフィルム等の合成樹脂フィ
ルムであれば、NiCr、Al、Ag、Pb、Zn、N
i、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Tl、
Pt等の金属薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッ
タリング等でその表面に設け、または前記金属でその表
面をラミネート処理して、その表面に導電性を付与す
る。支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面のシート
状であることができる。その厚さは所望通りの光起電力
素子を形成し得るように適宜決定するが、光起電力素子
としての柔軟性が要求される場合には、支持体としての
機能が十分発揮される範囲で可能な限り薄くすることが
できる。しかしながら、支持体の製造上および取扱い
上、機械的強度等の点から、通常は10μm以上とされ
る。
For example, in the case of glass, N
iCr, Al, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, T
i, Pt, Pb, In 2 O 3 , ITO (In 2 O 3 + S
nO 2 ) or the like to provide conductivity, or synthetic resin film such as polyester film, NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, N
i, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Tl,
A metal thin film such as Pt is provided on the surface by vacuum vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, or the like, or the surface is laminated with the metal to impart conductivity to the surface. The shape of the support may be a sheet having a smooth surface or an uneven surface. The thickness is appropriately determined so that a desired photovoltaic element can be formed, but when flexibility as a photovoltaic element is required, it is within a range in which the function as a support is sufficiently exhibited. It can be made as thin as possible. However, it is usually 10 μm or more in terms of mechanical strength and the like in terms of manufacturing and handling of the support.

【0100】これらの支持体の表面上に多結晶シリコン
層を形成するには、プラズマCVD法、熱CVD法、光
CVD法などを用いて非単結晶シリコン層を支持体上に
形成し、そのあと、ヒーター、あるいはレーザー、ある
いは電子ビームなどで融解して再結晶化する方法があ
る。(SOI構造形成技術、古川静二郎 編著、産業図
書)また支持体上に微細な孔、あるいは突起を設け、こ
れを成長核とし、プラズマCVD法、熱CVD法、光C
VD法で多結晶シリコン層を横方向に成長させる方法も
ある。さらにこれらの方法を併用しても良い。
In order to form a polycrystalline silicon layer on the surface of these supports, a non-single crystal silicon layer is formed on the supports by using plasma CVD method, thermal CVD method, photo CVD method, etc. Then, there is a method of recrystallization by melting with a heater, a laser, an electron beam or the like. (SOI structure formation technology, edited by Seijiro Furukawa, Sangyo Tosho) Also, fine holes or protrusions are provided on the support, and these are used as growth nuclei for plasma CVD method, thermal CVD method, optical C method.
There is also a method of laterally growing the polycrystalline silicon layer by the VD method. Further, these methods may be used together.

【0101】入射した光の収集効率を上げるために、基
板の表面をピラミッド状の凹凸(テクスチャー)化する
ことが望ましい。テクスチャー処理を行うためには、1
10℃、60%のヒドラジン水溶液に10分程度浸す
か、あるいは100℃、1%のNaOH水溶液に5分程
度浸せばよい。第1のp(n)型層(103、123) 第1のp(n)型層は、光起電力素子の特性を左右する
重要な層である。第1のp(n)型層が積層構造の場合
の詳細は前述の通りであるが、第1のp(n)型層が単
層で構成される場合を以下に述べる。
In order to increase the efficiency of collecting incident light, it is desirable to make the surface of the substrate into a pyramid-shaped unevenness (texture). To perform texture processing, 1
It may be dipped in a 60% hydrazine aqueous solution at 10 ° C. for about 10 minutes, or may be dipped in a 1% NaOH aqueous solution at 100 ° C. for about 5 minutes. First p (n) type layer (103, 123) The first p (n) type layer is an important layer that influences the characteristics of the photovoltaic element. The details of the case where the first p (n) type layer has a laminated structure are as described above, but the case where the first p (n) type layer is composed of a single layer will be described below.

【0102】第1のp(n)型層は微結晶材料(μc
−)、または多結晶材料(poly−)、または単結晶
材料(c−)から構成される。微結晶材料としては、例
えば、μc−Si:H、μc−SiC:H、μc−S
i:HX、μc−SiC:HX、μc−SiGe:H、
μc−SiO:H、μc−SiGeC:H、μc−Si
N:H、μc−SiON:HX、μc−SiOCN:H
X、等(X:ハロゲン原子)が挙げられる。
The first p (n) type layer is made of a microcrystalline material (μc).
-), A polycrystalline material (poly-), or a single crystal material (c-). Examples of the microcrystalline material include μc-Si: H, μc-SiC: H, μc-S.
i: HX, μc-SiC: HX, μc-SiGe: H,
μc-SiO: H, μc-SiGeC: H, μc-Si
N: H, μc-SiON: HX, μc-SiOCN: H
And the like (X: halogen atom).

【0103】多結晶材料としては、例えばpoly−S
i:H、poly−Si:HX、poly−SiC:
H、poly−SiC:HX、poly−SiGe:
H、poly−Si、poly−SiC、poly−S
iGe等が挙げられる。結晶材料としては、例えばc−
Si、c−SiC、c−SiGe等が挙げられる。
Examples of the polycrystalline material include poly-S.
i: H, poly-Si: HX, poly-SiC:
H, poly-SiC: HX, poly-SiGe:
H, poly-Si, poly-SiC, poly-S
iGe etc. are mentioned. As the crystal material, for example, c-
Si, c-SiC, c-SiGe, etc. are mentioned.

【0104】導電型をp型にするにはp型の価電子制御
剤(周期率表第III族原子 B、Al、Ga、In、
Tl)を高濃度に添加させる。導電型をn型にするに
は、n型の価電子制御剤(周期率表第V族原子 P、A
s、Sb、Bi または/及び周期率表第VI族原子
S、Se、Te)を高濃度に添加させる。第1のp型層
への周期率表第III族原子の添加量、あるいは第1の
n型層への周期率表第V、VI族原子の添加量は0.1
〜10at%が最適量として挙げられる。
To make the conductivity type p-type, a p-type valence electron control agent (group III atom B, Al, Ga, In,
Tl) is added in high concentration. To make the conductivity type n-type, an n-type valence electron control agent (group V atom P, A in the periodic table) is used.
s, Sb, Bi or / and the periodic table group VI atom
S, Se, Te) is added in high concentration. The addition amount of the group III atom of the periodic table to the first p-type layer or the addition amount of the group V and VI atoms of the periodic table to the first n-type layer is 0.1.
An optimum amount is 10 at%.

【0105】また、第1のp(n)型層が微結晶材料、
あるいは多結晶材料で構成されている場合、第1のp
(n)型層に含有される水素原子(H、D)またはハロ
ゲン原子はp型層またはn型層の未結合手を補償する働
きをし、ドーピング効率を向上させるものである。第1
のp(n)型層へ添加される水素原子またはハロゲン原
子は0〜10at%が最適量として挙げられる。p/基
板界面(n/基板界面)近傍、n/p界面(p/n界
面)近傍で水素原子または/及びハロゲン原子の含有量
が多く分布しているものが好ましい分布形態として挙げ
られ、該界面近傍での水素原子または/及びハロゲン原
子の含有量はバルク内の含有量の1.3〜2.5倍の範
囲が好ましい範囲として挙げられる。このようにp/基
板界面(n/基板界面)近傍、n/p界面(p/n界
面)近傍で水素原子またはハロゲン原子の含有量を多く
することによって該界面近傍の欠陥準位や層内応力を減
少させ、さらには機械的歪を緩和することができ本発明
の光起電力素子の光起電力や光電流を増加させることが
できる。
Further, the first p (n) type layer is a microcrystalline material,
Alternatively, if it is composed of a polycrystalline material, the first p
Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the (n) type layer act to compensate dangling bonds in the p type layer or the n type layer and improve the doping efficiency. First
The optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p (n) type layer is 0 to 10 at%. A preferable distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed near the p / substrate interface (n / substrate interface) and near the n / p interface (p / n interface). The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface is preferably in the range of 1.3 to 2.5 times the content in the bulk. Thus, by increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near the p / substrate interface (n / substrate interface) and near the n / p interface (p / n interface), the defect level near the interface and the inside of the layer The stress can be reduced, and further, the mechanical strain can be relaxed, and the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.

【0106】光起電力素子の第1のp(n)型層の電気
特性としては活性化エネルギーが0.2eV以下のもの
が好ましく、0.1eV以下のものが最適である。また
比抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm
以下が最適である。さらにp型層及びn型層の層厚は5
0〜2000Aが好ましい。第1のp(n)型層の形成
方法としては基板上に薄膜層を堆積する方法と、基板の
表面から内部に不純物を混入させる方法がある。
Regarding the electrical characteristics of the first p (n) type layer of the photovoltaic element, the activation energy is preferably 0.2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and 1 Ωcm
The following is optimal. Further, the layer thickness of the p-type layer and the n-type layer is 5
0 to 2000 A is preferable. As a method of forming the first p (n) type layer, there are a method of depositing a thin film layer on the substrate and a method of mixing impurities from the surface of the substrate into the inside.

【0107】基板上に薄膜層を形成する方法としてはプ
ラズマCVD法、熱CVD法、光CVD法などがあり、
基板内部に不純物を混入させる方法としては、ガス拡散
法、固相拡散法、イオン注入法などが用いられ、特にガ
ス拡散法、プラズマCVD法が好適に使用される。プラ
ズマCVD法で第1のp(n)型層を形成する場合、原
料ガスとしては、シリコン原子を含有したガス化し得る
化合物、炭素原子を含有したガス化し得る化合物等、及
び該化合物の混合ガス等を挙げることができる。
As a method of forming a thin film layer on a substrate, there are a plasma CVD method, a thermal CVD method, an optical CVD method, and the like.
As a method for mixing impurities into the substrate, a gas diffusion method, a solid phase diffusion method, an ion implantation method, or the like is used, and a gas diffusion method or a plasma CVD method is particularly preferably used. When the first p (n) type layer is formed by the plasma CVD method, the raw material gas is a gasifiable compound containing a silicon atom, a gasifiable compound containing a carbon atom, or the like, and a mixed gas of the compounds. Etc. can be mentioned.

【0108】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、前述した化合物(Si)が挙げら
れる。具体的に炭素原子を含有するガス化し得る化合物
としては、前述した化合物(C)が挙げられる。ゲルマ
ニウム原子を含有するガス化し得る化合物としては、G
eH4 、Ge26、GeHN4-N(X:ハロゲン)など
の化合物(総称して「化合物(Ge)」と略記する)が
挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a silicon atom include the compound (Si) described above. Specific examples of the gasifiable compound containing a carbon atom include the compound (C) described above. Examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include G
Examples thereof include compounds (generally abbreviated as “compound (Ge)”) such as eH 4 , Ge 2 H 6 , and GeH N X 4-N (X: halogen).

【0109】窒素含有ガスとしては、前述した化合物
(N)が挙げられる。酸素含有ガスとしては、前述した
化合物(O)が挙げられる。第III族原子導入用の出
発物資として有効に使用されるものとしては、前述した
化合物(III)を挙げることができ、特にB2 6
BF3 が適しており、これらの化合物は通常、H2 、H
e、Ar等のガスで所望の濃度に希釈して使用するのが
よい。
Examples of the nitrogen-containing gas include the compound (N) described above. Examples of the oxygen-containing gas include the compound (O) described above. Examples of compounds effectively used as a starting material for introducing a Group III atom include the compound (III) described above, and particularly B 2 H 6 ,
BF 3 is suitable and these compounds are usually H 2 , H
It is preferable to use it after diluting it with a gas such as e or Ar to a desired concentration.

【0110】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
でき、特にPH3 、PF5 が適しており、これらの化合
物は通常、H2 、He、Ar等のガスで所望の濃度に希
釈して使用する。第VI族原子導入用の出発物質として
有効に使用されるのは、前述した化合物(VI)が挙げ
られ、特にH2 Sが適しており、これらの化合物は通
常、H2 、He、Ar等のガスで所望の濃度に希釈して
使用する。
Compounds (V) mentioned above can be effectively used as a starting material for introducing a Group V atom, and PH 3 and PF 5 are particularly suitable, and these compounds are usually used. It is diluted with a gas such as H 2 , He or Ar to a desired concentration before use. Compounds (VI) described above can be effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom, and H 2 S is particularly suitable, and these compounds are usually H 2 , He, Ar and the like. Dilute to the desired concentration with the above gas before use.

【0111】第1のp(n)型層をプラズマCVD法で
形成する場合には、RFプラズマCVD法とマイクロ波
ブラズマCVD法が好適である。RFプラズマCVD法
で堆積する場合、容量結合型のRFプラズマCVD法が
適している。該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度は、100〜600℃、内圧は、
0.1〜10Torr、RFパワーは、0.01〜5.
0W/cm3 、堆積速度は、0.1〜30A/secが
最適条件として挙げられる。
When the first p (n) type layer is formed by the plasma CVD method, the RF plasma CVD method and the microwave plasma CVD method are suitable. When depositing by the RF plasma CVD method, the capacitively coupled RF plasma CVD method is suitable. When depositing by the RF plasma CVD method,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C., and the internal pressure is
0.1 to 10 Torr, RF power is 0.01 to 5.
The optimum condition is 0 W / cm 3 and the deposition rate is 0.1 to 30 A / sec.

【0112】また前記ガス化し得る化合物はH2 、H
e、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特にμc−Si:H、μc−S
iC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、μ
c−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiON:
HX、μc−SiOCN:HX、poly−Si:H、
poly−Si:HX、poly−SiC:H、pol
y−SiC:HX、poly−Si、poly−SiC
等の短波長における光吸収の少ない層を堆積する場合は
水素ガスで2〜100倍の原料ガスを希釈し、RFパワ
ーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいものであ
る。RFの周波数としてはIMHz〜100MHzが適
した範囲であり、特に13.56MHz近傍の周波数が
最適である。
The gasifiable compounds are H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. Especially μc-Si: H, μc-S
iC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX, μ
c-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiON:
HX, μc-SiOCN: HX, poly-Si: H,
poly-Si: HX, poly-SiC: H, pol
y-SiC: HX, poly-Si, poly-SiC
In the case of depositing a layer having a small light absorption at a short wavelength such as, it is preferable to dilute the raw material gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and introduce a relatively high RF power. A suitable range of RF frequency is from IMHz to 100 MHz, and a frequency near 13.56 MHz is particularly suitable.

【0113】マイクロ波プラズマCVD法で堆積する場
合、マイクロ波プラズマCVD装置は、堆積室に誘電体
窓(アルミナセラミックス、石英、窒化硼素等)413
を介して導波管でマイクロ波を導入する方法が適してい
る。前述したi型層の形成に最適な堆積膜形成方法も適
した堆積方法であるが、更に広い堆積条件で光起電力素
子に適用可能な堆積膜を形成することができる。即ち、
堆積室内の基板温度は100〜600℃、内圧は0.5
〜30mTorr、マイクロ波パワーは0.005〜1
W/cm3 、マイクロ波の周波数は0.5〜10GHz
が好ましい範囲として挙げられる。
When depositing by the microwave plasma CVD method, the microwave plasma CVD apparatus has a dielectric window (alumina ceramics, quartz, boron nitride, etc.) 413 in the deposition chamber.
A method of introducing microwaves through a waveguide via a is suitable. The deposition film forming method most suitable for forming the i-type layer described above is also a suitable deposition method, but a deposition film applicable to a photovoltaic element can be formed under a wider deposition condition. That is,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 600 ° C., and the internal pressure is 0.5.
~ 30mTorr, microwave power 0.005-1
W / cm 3 , microwave frequency is 0.5 to 10 GHz
Is mentioned as a preferable range.

【0114】また前記ガス化し得る化合物はH2 、H
e、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特にμc−Si:H、μc−S
iC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、μ
c−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiON:
HX、μc−SiOCN:HX、poly−Si:H、
poly−Si:HX、poly−SiC:H、pol
y−SiC:HX、poly−Si、poly−SiC
等の短波長における光吸収の少ない層を堆積する場合は
水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、マイクロ
波パワーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいも
のである。
The gasifiable compounds are H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. Especially μc-Si: H, μc-S
iC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX, μ
c-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiON:
HX, μc-SiOCN: HX, poly-Si: H,
poly-Si: HX, poly-SiC: H, pol
y-SiC: HX, poly-Si, poly-SiC
In the case of depositing a layer having a small light absorption at short wavelengths such as, it is preferable to dilute the raw material gas 2 to 100 times with hydrogen gas and introduce a relatively high microwave power.

【0115】ガス拡散法で第1のp型層を形成する場
合、n型基板の温度を800〜950℃に設定し、堆積
室内に拡散用ガスを導入し、周期表第III族原子を基
板表面近傍に拡散させる。拡散用ガスとしては前述した
化合物(III)が挙げられ、特にBCl3 、BBr3
が適している。これらの化合物はH2 、He、Ar等の
ガスで所望の濃度に希釈して導入してもよい。
When the first p-type layer is formed by the gas diffusion method, the temperature of the n-type substrate is set to 800 to 950 ° C., the diffusion gas is introduced into the deposition chamber, and the group III atom of the periodic table is added to the substrate. Diffuse near the surface. Examples of the diffusion gas include the above-mentioned compound (III), particularly BCl 3 , BBr 3
Is suitable. These compounds may be diluted with a gas such as H 2 , He or Ar to a desired concentration and then introduced.

【0116】ガス拡散法で第1のn型層を形成する場
合、p型基板の温度を800〜950℃に設定し、堆積
室内に拡散用ガスを導入し、周期表第V族原子、あるい
は第VI族原子を基板表面近傍に拡散させる。拡散用ガ
スとしては前述した化合物(V)、あるいは化合物(V
I)が挙げられ、特にPOCl3 、P2 5 が適してい
る。これらの化合物をH2 、He、Ar等のガスで所望
の濃度に希釈して導入してもよい。
When the first n-type layer is formed by the gas diffusion method, the temperature of the p-type substrate is set to 800 to 950 ° C., the diffusion gas is introduced into the deposition chamber, and the group V atom of the periodic table, or Group VI atoms are diffused near the substrate surface. As the diffusion gas, the above-mentioned compound (V) or compound (V
I) are mentioned, and POCl 3 and P 2 O 5 are particularly suitable. These compounds may be diluted with a gas such as H 2 , He or Ar to a desired concentration and then introduced.

【0117】イオン注入法で第1のp型層を形成する場
合、周期表第III族原子を高い電界のもとで加速し、
n型基板表面に照射し、第III族原子を基板内部に注
入する。例えば、ホウ素を注入させる場合、1〜10×
1015(個/cm2 )の11 + を5〜50keV程度の
加速電圧で行なうと良い。イオン注入法で第1のn型層
を形成する場合、周期表第V族原子、あるいは第VI族
原子を高い電界のもとで加速し、n型基板表面に照射
し、第V族原子、あるいは第VI族原子を基板内部に注
入する。例えば、リンを注入させる場合、0.5〜10
×1015(個/cm2 )の31+ を1〜10keV程度
の加速電圧で行なうと良い。
When the first p-type layer is formed by the ion implantation method
In this case, the group III atom of the periodic table is accelerated under a high electric field,
Irradiate the surface of the n-type substrate and inject Group III atoms into the substrate.
To enter. For example, when implanting boron, 1 to 10 ×
1015(Pieces / cm2)of11B +5 to 50 keV
It is recommended to use acceleration voltage. First n-type layer by ion implantation
Form a group V atom or group VI of the periodic table
Irradiate n-type substrate surface by accelerating atoms under high electric field
Then, inject the group V atom or the group VI atom into the substrate.
To enter. For example, when injecting phosphorus, 0.5 to 10
× 1015(Pieces / cm2)of31P+About 1 to 10 keV
It is recommended to use the acceleration voltage of.

【0118】n(p)型層(104、124)及び第2
のp(n)型層(107、127) n(p)型層、第2のp(n)型層は、光起電力素子の
特性を左右する重要な層である。n(p)型層、第2の
p(n)型層が積層構造の場合の詳細は前述の通りであ
るが、n(p)型層、第2のp(n)型層が単層で構成
される場合を以下に述べる。
N (p) type layers (104, 124) and second
P (n) type layer (107, 127) The n (p) type layer and the second p (n) type layer are important layers that influence the characteristics of the photovoltaic element. The details of the case where the n (p) type layer and the second p (n) type layer have a laminated structure are as described above, but the n (p) type layer and the second p (n) type layer are single layers. The case of being composed of is described below.

【0119】非単結晶材料からなるn(p)型層、第2
のp(n)型層としては、非晶質材料、微結晶材料及び
多結晶材料が挙げられる。非晶質材料としては、例えば
a−Si:H、a−Si:HX、a−SiC:H、a−
SiC:HX、a−SiGe:H、a−SiGeC:H
X、a−SiO:H、a−SiN:H、a−SiON:
HX、a−SiOCN:HX等が挙げられる。
N (p) type layer made of non-single crystal material, second
Examples of the p (n) -type layer include an amorphous material, a microcrystalline material, and a polycrystalline material. Examples of the amorphous material include a-Si: H, a-Si: HX, a-SiC: H, a-.
SiC: HX, a-SiGe: H, a-SiGeC: H
X, a-SiO: H, a-SiN: H, a-SiON:
HX, a-SiOCN: HX, etc. are mentioned.

【0120】微結晶材料としてはμc−Si:H、μc
−SiC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:H
X、μc−SiGe:H、μc−SiO:H、μc−S
iGeC:H、μc−SiN:H、μc−SiON:H
X、μc−SiOCN:HX等が挙げられる。多結晶材
料としては、例えばpoly−Si:H、poly−S
i:HX、poly−SiC:H、poly−SiC:
HX、poly−SiGe:H、poly−Si、po
ly−SiC、poly−SiGe等が挙げられる。
As microcrystalline material, μc-Si: H, μc
-SiC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: H
X, μc-SiGe: H, μc-SiO: H, μc-S
iGeC: H, μc-SiN: H, μc-SiON: H
X, μc-SiOCN: HX and the like. Examples of the polycrystalline material include poly-Si: H and poly-S.
i: HX, poly-SiC: H, poly-SiC:
HX, poly-SiGe: H, poly-Si, po
Examples thereof include ly-SiC and poly-SiGe.

【0121】導電型をp型にするにはp型の価電子制御
剤(周期率表第III族原子B、Al、Ga、In、T
l)を上記材料中に高濃度に添加する。導電型をn型に
するにはn型の価電子制御剤(周期率表第V族原子P、
As、Sb、Bi、周期率表第VI族原子S、Se、T
e)を上記材料中に高濃度に添加する。
To make the conductivity type p-type, a p-type valence electron control agent (group III atom B, Al, Ga, In, T of the periodic table) is used.
l) is added in high concentration in the above material. To make the conductivity type n-type, an n-type valence electron control agent (group V atom P in the periodic table,
As, Sb, Bi, Periodic Table, Group VI atoms S, Se, T
e) is added in high concentration in the above material.

【0122】特に、第2のp(n)型層には、光吸収の
少ない微結晶性材料、あるいはバンドギャップの広い非
単結晶質材料、例えば、μc−Si:H、μc−Si
C:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、μc
−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiON:H
X、μc−SiOCN:HX、poly−Si:H、p
oly−Si:HX、poly−SiC:H、poly
−SiC:HX、poly−Si、poly−SiC、
a−SiC:H、a−SiC:HX、a−SiO:H、
a−SiN:H、a−SiON:HX、a−SiOC
N:HX等が適している。
In particular, for the second p (n) type layer, a microcrystalline material with little light absorption or a non-single crystalline material with a wide band gap, for example, μc-Si: H, μc-Si.
C: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX, μc
-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiON: H
X, μc-SiOCN: HX, poly-Si: H, p
poly-Si: HX, poly-SiC: H, poly
-SiC: HX, poly-Si, poly-SiC,
a-SiC: H, a-SiC: HX, a-SiO: H,
a-SiN: H, a-SiON: HX, a-SiOC
N: HX and the like are suitable.

【0123】p型層、及び第2のp型層の周期率表第I
II族原子の添加量およびn型層、及び第2のn型層へ
の周期率表第V族原子及び第VI族の添加量は0.1〜
50at%が最適量として挙げられる。またn(p)型
層、第2のp(n)型層に含有される水素原子(H、
D)またはハロゲン原子は未結合手を補償する働きを
し、ドーピング効率を向上させるもので、0.1〜40
at%が最適量として挙げられる。特にn(p)型層、
第2のp(n)型層が微結晶材料、多結晶材料からなる
場合、水素原子またはハロゲン原子は0.1〜10at
%が最適量として挙げられる。更に各界面近傍で水素原
子または/及びハロゲン原子の含有量が多く分布してい
るものが好ましい分布形態として挙げられ、該界面近傍
での水素原子または/及びハロゲン原子の含有量はバル
ク内の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲とし
て挙げられる。このように各界面近傍で水素原子または
ハロゲン原子の含有量を多くすることによって該界面近
傍の欠陥準位、膜内応力を減少させ、機械的歪を緩和さ
せることができ、本発明の光起電力素子の光起電力や光
電流を増加させることができる。
Periodic table of the p-type layer and the second p-type layer I
The amount of the group II atom added and the amount of the group V atom and the group VI added to the n-type layer and the second n-type layer are 0.1 to 0.1
The optimum amount is 50 at%. Further, hydrogen atoms (H, contained in the n (p) type layer and the second p (n) type layer are included.
D) or a halogen atom serves to compensate dangling bonds and improves the doping efficiency.
At% may be mentioned as the optimum amount. Especially n (p) type layers,
When the second p (n) type layer is made of a microcrystalline material or a polycrystalline material, the hydrogen atom or the halogen atom is 0.1 to 10 at.
% Can be mentioned as the optimum amount. Further, a preferred distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is distributed in the vicinity of each interface in a large amount, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity of the interface is A preferable range is 1.1 to 2 times the amount. By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms in the vicinity of each interface in this manner, the defect level and the in-film stress near the interface can be reduced and the mechanical strain can be relaxed. It is possible to increase the photovoltaic power and the photocurrent of the power device.

【0124】n(p)型層、第2のp(n)型層の電気
特性としては活性化エネルギーが0.2eV以下のもの
が好ましく、0.1eV以下のものが最適である。また
比抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm
以下が最適である。さらにn(p)型層の層厚は10〜
1000Aが好ましく、30〜300Aが最適であり、
第2のp(n)型層の層厚は10〜500Aが好まし
く、30〜200Aが最適である。
Regarding the electric characteristics of the n (p) type layer and the second p (n) type layer, the activation energy is preferably 0.2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and 1 Ωcm
The following is optimal. Further, the layer thickness of the n (p) type layer is 10 to 10.
1000A is preferred, 30-300A is optimal,
The layer thickness of the second p (n) type layer is preferably 10 to 500 A, and most preferably 30 to 200 A.

【0125】n(p)型層、第2のp(n)型層の形成
方法としては、プラズマCVD法、熱CVD法、光CV
D法などが用いられ、特にプラズマCVD法が好適に使
用される。プラズマCVD法でn(p)型層、第2のp
(n)型層を形成する場合、原料ガスとしては、シリコ
ン原子を含有したガス化し得る化合物、炭素原子を含有
したガス化し得る化合物等、及び該化合物の混合ガスを
挙げることができる。
As a method of forming the n (p) type layer and the second p (n) type layer, there are a plasma CVD method, a thermal CVD method and an optical CV method.
The D method or the like is used, and the plasma CVD method is particularly preferably used. N (p) type layer by plasma CVD method, second p
When forming the (n) type layer, examples of the source gas include a gasifiable compound containing a silicon atom, a gasifiable compound containing a carbon atom, and a mixed gas of the compounds.

【0126】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、前述した化合物(Si)が挙げら
れる。具体的に炭素原子を含有するガス化し得る化合物
としては、前述した化合物(C)が挙げられる。ゲルマ
ニウム原子を含有するガス化し得る化合物としては、前
述した化合物(Ge)が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a silicon atom include the compound (Si) described above. Specific examples of the gasifiable compound containing a carbon atom include the compound (C) described above. Examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include the compound (Ge) described above.

【0127】窒素含有ガスとしては、前述した化合物
(N)が挙げられる。酸素含有ガスとしては、前述した
化合物(O)が挙げられる。第III族原子導入用の出
発物質として有効に使用されるものとしては、前述した
化合物(III)を挙げることができる。特にB
2 6 、BF3 が適している。
As the nitrogen-containing gas, the above-mentioned compound (N) can be mentioned. Examples of the oxygen-containing gas include the compound (O) described above. Compounds (III) described above can be cited as examples of compounds effectively used as a starting material for introducing a Group III atom. Especially B
2 H 6 and BF 3 are suitable.

【0128】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
できる。特にPH3 、PF5 が適している。第VI族原
子導入用の出発物質として有効に使用されるのは、前述
した化合物(VI)が挙げられる。プラズマCVD法と
して好適に用いられる堆積方法は、RFプラズマCVD
法とマイクロ波プラズマCVD法である。RFプラズマ
CVD法で堆積する場合、容量結合型のRFプラズマC
VD法が適している。
Compounds (V) described above can be effectively used as a starting material for introducing a Group V atom. Particularly, PH 3 and PF 5 are suitable. The compound (VI) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom. The deposition method preferably used as the plasma CVD method is RF plasma CVD.
Method and microwave plasma CVD method. When deposited by the RF plasma CVD method, capacitively coupled RF plasma C
The VD method is suitable.

【0129】該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度は、100〜450℃、内圧は、
0.1〜10TorrRFパワーは0.01〜5.0W
/cm 2、堆積速度は0.1〜30A/secが最適条
件として挙げられる。RFの周波数としては1MHz〜
100MHzが適した範囲であり、特に13.56MH
z近傍の周波数が最適である。
When depositing by the RF plasma CVD method,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., and the internal pressure is
0.1 ~ 10Torr RF power is 0.01 ~ 5.0W
/ Cm 2The optimum deposition rate is 0.1-30 A / sec.
It is mentioned as a matter. The frequency of RF is from 1MHz
100MHz is a suitable range, especially 13.56MH
Frequencies near z are optimal.

【0130】また前記ガス化し得る化合物をH2 、H
e、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特に、μc−Si:H、μc−
SiC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、
μc−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiO
N:HX、μc−SiOCN:HX、poly−Si:
H、poly−Si:HX、poly−SiC:H、p
oly−SiC:HX、poly−Si、poly−S
iC:H、a−SiC:H、a−SiC:HX、a−S
iO:H、a−SiN:H、a−SiON:HX、a−
SiOCN:HX等の光吸収の少ない微結晶層、多結晶
層、あるいはバンドギャップの広い非晶質層を堆積する
場合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、R
Fパワーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいも
のである。
Further, the gasifiable compound is replaced by H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, μc-Si: H, μc-
SiC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX,
μc-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiO
N: HX, μc-SiOCN: HX, poly-Si:
H, poly-Si: HX, poly-SiC: H, p
poly-SiC: HX, poly-Si, poly-S
iC: H, a-SiC: H, a-SiC: HX, a-S
iO: H, a-SiN: H, a-SiON: HX, a-
When depositing a microcrystalline layer such as SiOCN: HX with little light absorption, a polycrystalline layer, or an amorphous layer having a wide band gap, the raw material gas is diluted with hydrogen gas 2 to 100 times, and R
It is preferable to introduce a relatively high power as the F power.

【0131】マイクロ波プラズマCVD法で堆積する場
合、マイクロ波プラズマCVD装置は、堆積室に誘電体
窓を介して導波管でマイクロ波を導入する方法が適して
いる。i型層の形成に最適な堆積膜形成方法も適した堆
積方法であるが、更に広い堆積条件で光起電力素子に適
用可能な堆積膜を形成することができる。即ち、堆積室
内の基板温度は100〜400℃、内圧は0.5〜30
mTorr、マイクロ波パワーは0.005〜1W/c
3 、マイクロ波の周波数は0.5〜10GHzが好ま
しい範囲として挙げられる。
When depositing by the microwave plasma CVD method, the microwave plasma CVD apparatus is preferably a method of introducing microwaves into the deposition chamber through a dielectric window by a waveguide. A deposition film forming method most suitable for forming the i-type layer is also a suitable deposition method, but a deposition film applicable to a photovoltaic element can be formed under a wider deposition condition. That is, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30.
mTorr, microwave power 0.005-1 W / c
The preferable range of m 3 and microwave frequency is 0.5 to 10 GHz.

【0132】また前記ガス化し得る化合物をH2 、H
e、Ne、Ar、Xe、Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特に、μc−Si:H、μc−
SiC:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、
μc−SiO:H、μc−SiN:H、μc−SiO
N:HX、μc−SiOCN:HX、poly−Si:
H、poly−Si:HX、poly−SiC:H、p
oly−SiC:HX、poly−Si、poly−S
iC、H、a−SiC:H、a−SiC:HX、a−S
iO:H、a−SiN:H、a−SiON:HX、a−
SiOCN:HX等の光吸収の少ない微結晶層、多結晶
層、あるいはバンドギャップの広い非晶質層を堆積する
場合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、マ
イクロ波パワーは比較的高いパワーを導入するのが好ま
しいものである。
Further, the gasifiable compound is replaced by H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, μc-Si: H, μc-
SiC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX,
μc-SiO: H, μc-SiN: H, μc-SiO
N: HX, μc-SiOCN: HX, poly-Si:
H, poly-Si: HX, poly-SiC: H, p
poly-SiC: HX, poly-Si, poly-S
iC, H, a-SiC: H, a-SiC: HX, a-S
iO: H, a-SiN: H, a-SiON: HX, a-
When depositing a microcrystalline layer such as SiOCN: HX with little light absorption, a polycrystalline layer, or an amorphous layer with a wide bandgap, dilute the source gas 2 to 100 times with hydrogen gas and compare the microwave power. It is preferable to introduce an extremely high power.

【0133】i型層 (106、125) 本発明の光起電力素子に於いて、i型層は照射光に対し
てキャリアを発生し、輸送する、最も重要な層である。
i型層としては、僅かにp型、僅かにn型の層も使用で
きるものである。本発明の光起電力素子のi型層として
は、シリコン原子と炭素原子とを含有してi型層の層厚
方向にバンドギャップがなめらかに変化し、バンドギャ
ップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/i界
面(i/p界面)方向に片寄っていているものである。
更にドナーとなる価電子制御剤とアクセプターとなる価
電子制御剤が共にドープされたものが好ましい。
I-Type Layer (106, 125) In the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer is the most important layer for generating and transporting carriers with respect to irradiation light.
As the i-type layer, slightly p-type and slightly n-type layers can be used. The i-type layer of the photovoltaic element of the present invention contains silicon atoms and carbon atoms, and the band gap smoothly changes in the layer thickness direction of the i-type layer, and the position of the minimum value of the band gap is i-type. It is offset in the p / i interface (i / p interface) direction from the center position of the layer.
Further, it is preferable that both the valence electron control agent serving as a donor and the valence electron control agent serving as an acceptor are doped.

【0134】i型層に含有される水素原子(H、D)ま
たはハロゲン原子(X)は、i型層の未結合手を補償す
る働きをし、i型層でのキャリアの移動度と寿命の積を
向上させるものである。またp/i界面(i/p界
面)、i/Si界面(Si/i界面)の界面準位を補償
する働きをし、光起電力素子の光起電力、光電流そして
光応答性を向上させる効果のあるものである。i型層に
含有される水素原子または/及びハロゲン原子は1〜3
0at%が最適な含有量として挙げられる。
The hydrogen atom (H, D) or halogen atom (X) contained in the i-type layer serves to compensate dangling bonds of the i-type layer, and the mobility and life of carriers in the i-type layer. To improve the product of It also works to compensate the interface states of the p / i interface (i / p interface) and the i / Si interface (Si / i interface), and improves the photovoltaic power, photocurrent and photoresponsiveness of the photovoltaic device. It has the effect of The number of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to 3
The optimum content is 0 at%.

【0135】特に、p/i界面(i/p界面)、i/S
i界面(Si/i界面)近傍で水素原子または/及びハ
ロゲン原子の含有量が多く分布しているものが好ましい
分布形態として挙げられ、該界面近傍での水素原子また
は/及びハロゲン原子の含有量はバルク内の含有量の
1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲として挙げられる。
更にシリコン原子の含有量の増減とは反対に水素原子ま
たは/及びハロゲン原子の含有量が変化していることが
好ましいものである。シリコン原子の含有量が最大のと
ころでの水素原子または/ハロゲン原子の含有量は1〜
10at%が好ましい範囲で、水素原子または/及びハ
ロゲン原子の含有量の最大の領域の0.3〜0.8倍が
好ましい範囲である。
Particularly, p / i interface (i / p interface), i / S
A preferable distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed near the i interface (Si / i interface), and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface is mentioned. The preferable range is 1.1 to 2 times the content in the bulk.
Further, it is preferable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed contrary to the increase or decrease of the content of silicon atoms. When the content of silicon atoms is maximum, the content of hydrogen atoms or halogen atoms is 1 to
A preferable range is 10 at%, and a preferable range is 0.3 to 0.8 times the maximum region of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms.

【0136】本発明の光起電力素子のi型層において
は、水素原子または/及びハロゲン原子の含有量をシリ
コン原子の多いところは少なく、シリコン原子が少ない
ところでは多く含有させることが望ましい。即ちバンド
ギャップに対応して、バンドギャップの狭いことろで
は、水素原子または/及びハロゲン原子の含有量が少な
く、バンドギャップの広いところでは水素原子または/
及びハロゲン原子の含有量が多くなっていることが望ま
しい。メカニズムの詳細については不明ではあるが、本
発明の堆積膜形成方法によればシリコン原子と炭素原子
を含有する合金系半導体の堆積に於いて、シリコン原子
と炭素原子のイオン化率の違いによってそれぞれの原子
が獲得するRFエネルギーに差が生じ、その結果合金系
半導体において水素含有量または/ハロゲン含有量が少
なくても十分に緩和が進み良質な合金系半導体が堆積で
きるものと考えられる。
In the i-type layer of the photovoltaic element of the present invention, it is desirable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is small where the number of silicon atoms is large, and is large where the number of silicon atoms is small. That is, corresponding to the band gap, the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is small when the band gap is narrow, and hydrogen atoms and / or where the band gap is wide.
Also, it is desirable that the content of halogen atoms is large. Although the details of the mechanism are unknown, according to the deposited film forming method of the present invention, in the deposition of the alloy-based semiconductor containing silicon atoms and carbon atoms, the difference in ionization rate between silicon atoms and carbon atoms causes It is considered that there is a difference in the RF energy acquired by the atoms, and as a result, even if the hydrogen-containing content and / or the halogen-containing content in the alloy-based semiconductor is small, the relaxation is sufficiently advanced and a good-quality alloy-based semiconductor can be deposited.

【0137】加えてシリコン原子と炭素原子とを含有す
るi型層に酸素及び/または窒素を100ppm以下の
微量添加することによって、光起電力素子の長期にわた
る振動によるアニーリングに対して耐久性が良くなるも
のである。その原因については詳細は不明であるが、シ
リコン原子と炭素原子との構成比が層厚方向に連続的に
変化しているためシリコン原子と炭素原子とが一定の割
合で混合されている場合よりも残留歪が多くなる傾向に
なるものと考えられる。このような系に酸素原子または
/及び窒素原子を添加することによって構造的な歪を減
少させることができ、その結果、光起電力素子の長期に
わたる振動によるアニーリングに対して耐久性が良くな
るものと考えられる。酸素原子または/及び窒素原子の
層厚方向での分布としてはシリコン原子の含有量に対応
して増減している分布が好ましいものである。この分布
は水素原子または/及びハロゲン原子の分布とは反対の
分布であるが、構造的な歪みを取り除く効果と末結合手
を減少させる効果とのかねあいでこのような分布が好ま
しいものと考えられる。
In addition, by adding a small amount of oxygen and / or nitrogen of 100 ppm or less to the i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms, the durability of the photovoltaic element against annealing due to long-term vibration is improved. It will be. The reason for this is unknown in detail, but since the composition ratio of silicon atoms and carbon atoms changes continuously in the layer thickness direction, it is better than when silicon atoms and carbon atoms are mixed at a constant ratio. It is considered that the residual strain tends to increase. By adding oxygen atoms and / or nitrogen atoms to such a system, structural strain can be reduced, and as a result, durability of the photovoltaic element against annealing due to long-term vibration is improved. it is conceivable that. As the distribution of oxygen atoms and / or nitrogen atoms in the layer thickness direction, a distribution that increases or decreases according to the content of silicon atoms is preferable. This distribution is the opposite of the distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms, but it is considered that such distribution is preferable because of the effect of removing structural strain and the effect of reducing unbonded hands. .

【0138】更にこのような水素原子(または/及びハ
ロゲン原子)及び酸素原子(または/及び窒素原子)を
分布させることによって価電子帯及び伝導帯のテイルス
テイトがなめらかに連続的に接続されるものである。i
型層の層厚は、光起電力素子の構造(たとえばシングル
セル、タンデムセル、トリプルセル)及びi型層のバン
ドギャップに大きく依存するが0.05〜1.0μmが
最適な層厚として挙げられる。
Furthermore, by distributing such hydrogen atoms (or / and halogen atoms) and oxygen atoms (or / and nitrogen atoms), the tail states of the valence band and the conduction band are smoothly and continuously connected. Is. i
The layer thickness of the type layer largely depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, tandem cell, triple cell) and the bandgap of the i-type layer, but 0.05 to 1.0 μm is mentioned as the optimum layer thickness. To be

【0139】前述した堆積膜形成方法によるシリコン原
子と炭素原子を含有するi型層は、堆積速度を2.5m
n/sec以上に上げても価電子帯側のテイルステイト
が少ないものであって、テイルステイトの傾きは60m
eV以下であり、且つ電子スピン共鳴(ESR)による
末結合手の密度は1017/cm3 以下である。またi型
層のバンドギャップはバルクからp/i界面(i/p界
面)に向かって、及び/またはi/Si界面(Si/i
界面)に向かって広くなるように設計することが好まし
いものである。このように設計することによって、光起
電力素子の光起電力、光電流を大きくすることができ、
更に光に長時間照射した場合の光電変換効率の低下(光
劣化)等を制御することができる。
The i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms formed by the above-described deposited film forming method has a deposition rate of 2.5 m.
Even if it is increased to n / sec or more, the tail state on the valence band side is small, and the tilt of the tail state is 60 m.
It is eV or less, and the density of end bonds by electron spin resonance (ESR) is 10 17 / cm 3 or less. The band gap of the i-type layer is from the bulk toward the p / i interface (i / p interface) and / or the i / Si interface (Si / i
It is preferable to design so as to widen toward the interface). By designing in this way, the photovoltaic power and photocurrent of the photovoltaic device can be increased,
Further, it is possible to control a decrease in photoelectric conversion efficiency (photodegradation) and the like when light is irradiated for a long time.

【0140】Si層(105,126) 本発明の光起電力素子に於いて、Si層は発生したキャ
リアを効率よく輸送する重要な層である。Si層の導電
型としては、i型層、僅かにp型、僅かにn型が使用で
きる。図1−a及び図1−bのようにn型層とi型層の
間のみ、またはi型層と第2のn型層との間のみにSi
層がある場合には、i型あるいはわずかにn型にすると
良い。更に図19のようにn型層とi型層の間及び第2
のp型層i型層の間の両方にSi層がある場合には、前
者のSi層(第1のSi層)の導電型はi型あるいはわ
ずかにn型とするのが望ましく、後者のSi層(第2の
Si層)の導電型はi型あるいはわずかにp型とするの
が望ましい。
Si layer (105, 126) In the photovoltaic element of the present invention, the Si layer is an important layer for efficiently transporting the generated carriers. As the conductivity type of the Si layer, an i-type layer, slightly p-type, and slightly n-type can be used. Si only between the n-type layer and the i-type layer or between the i-type layer and the second n-type layer as shown in FIGS. 1-a and 1-b.
If there is a layer, it may be i-type or slightly n-type. Further, as shown in FIG. 19, between the n-type layer and the i-type layer and the second
When there is a Si layer between both the p-type layer and the i-type layer, it is desirable that the conductivity type of the former Si layer (first Si layer) is i-type or slightly n-type. The conductivity type of the Si layer (second Si layer) is preferably i-type or slightly p-type.

【0141】本発明の光起電力素子のSi層としては、
シリコン原子を含有したもので、a−Si:H、a−S
i:HX、a−SiGe:H、a−SiGe:HX、a
−SiO:H、a−SiN:H、a−SiON:HX等
が挙げられ、a−Si:H、a−Si:HXが最適であ
る。Si層に含有される水素原子(H、D)又はハロゲ
ン原子(X)は、Si層の末結合手を補償する働きを
し、Si層でのキャリアの移動度と寿命の積を向上させ
るものである。またi/Si界面(Si/i界面)、S
i/n界面(n/Si界面)の各界面の界面順位を補償
する働きをし、光起電力素子の光起電力、光電流そして
光応答性を向上させる効果のあるものである。Si層に
含有される水素原子または/及びハロゲン原子は1〜3
0at%が最適な含有量として挙げられる。
As the Si layer of the photovoltaic element of the present invention,
Contains silicon atoms, a-Si: H, a-S
i: HX, a-SiGe: H, a-SiGe: HX, a
-SiO: H, a-SiN: H, a-SiON: HX, etc. are mentioned, and a-Si: H and a-Si: HX are most suitable. A hydrogen atom (H, D) or a halogen atom (X) contained in the Si layer serves to compensate for a dangling bond of the Si layer and improves the product of carrier mobility and lifetime in the Si layer. Is. Also, i / Si interface (Si / i interface), S
It has a function of compensating the interface order of each interface of the i / n interface (n / Si interface), and has an effect of improving the photovoltaic power, the photocurrent and the photoresponsiveness of the photovoltaic device. The hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the Si layer are 1 to 3
The optimum content is 0 at%.

【0142】特に、i/Si界面(Si/i界面)近
傍、Si/n界面(n/Si界面)近傍のSi層で水素
原子または/及びハロゲン原子の含有量が多く分布して
いるものが好ましい分布形態として挙げられ、該界面近
傍での水素原子または/及びハロゲン原子の含有量はバ
ルク手の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲と
して挙げられる。更にシリコン原子の含有量の増減とは
反対に水素原子または/及びハロゲン原子の含有量が変
化していることが好ましいものであある。シリコン原子
の含有量が最大のところでの水素原子または/及びハロ
ゲン原子の含有量は1〜10at%が好ましい範囲で、
水素原子または/及びハロゲン原子の含有量の最大の領
域の0.3〜0.8倍が好ましい範囲である。
In particular, in the Si layer near the i / Si interface (Si / i interface) and near the Si / n interface (n / Si interface), those having a large content of hydrogen atoms and / or halogen atoms are distributed. It is mentioned as a preferable distribution form, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity of the interface is preferably in the range of 1.1 to 2 times the content of the bulk hand. Further, it is preferable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed contrary to the increase or decrease of the content of silicon atoms. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms at the maximum content of silicon atoms is preferably 1 to 10 at%,
A preferable range is 0.3 to 0.8 times the maximum region of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms.

【0143】加えてSi層に酸素及び/または窒素を1
00ppm以下、添加することによって、光起電力素子
の長期にわたる振動によるアニーリングに対して耐久性
が良くなるものである。その原因については詳細は不明
であるが、シリコン原子と炭素原子とを含有するi型層
と第2のp型層(p型層)の構成比が急激に異なってい
るため、該Si層に残留歪が多くなる傾向になるものと
考えられる。このような系に酸素原子または/及び窒素
原子を添加することによって構造的な歪を減少させるこ
とができ、その結果、光起電力素子の長期にわたる振動
によるアニーリングに対して耐久性が良くなるものと考
えられる。酸素原子または/及び窒素原子の層厚方向で
の分布としては、i/Si界面(Si/i界面)からS
i/n界面(n/Si界面)に向かって減少している分
布が好ましいものである。
In addition, 1 and oxygen and / or nitrogen are added to the Si layer.
The addition of 0.00 ppm or less improves the durability against annealing due to long-term vibration of the photovoltaic element. Although the cause thereof is not known in detail, the composition ratio of the i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms and the second p-type layer (p-type layer) is drastically different. It is considered that the residual strain tends to increase. By adding oxygen atoms and / or nitrogen atoms to such a system, structural strain can be reduced, and as a result, durability of the photovoltaic element against annealing due to long-term vibration is improved. it is conceivable that. The distribution of oxygen atoms and / or nitrogen atoms in the layer thickness direction is from the i / Si interface (Si / i interface) to S
A distribution that decreases toward the i / n interface (n / Si interface) is preferred.

【0144】更にこのような水素原子(または/及びハ
ロゲン原子)及び酸素原子(または/及び窒素原子)を
分布させることによって価電子帯及び伝導帯のテイルス
テイトがなめらかに連続的に接続されるものである。S
i層の層厚は、本発明の光起電力素子における需要な因
子であり、30nm以下が最適な厚層である。
Furthermore, by distributing such hydrogen atoms (or / and halogen atoms) and oxygen atoms (or / and nitrogen atoms), the tail states of the valence band and the conduction band are smoothly and continuously connected. Is. S
The layer thickness of the i layer is a demanded factor in the photovoltaic device of the present invention, and the optimum thickness is 30 nm or less.

【0145】Si層の堆積速度は、本発明の光起電力素
子における重要な因子であり、2nm/sec以下が最
適な堆積速度である。さらにSi層の堆積方法として
は、RFプラズマCVD法が最適であるが、光CVD法
も用いることができる。Si層をRFプラズマCVD法
を用いて堆積する場合、容量結合型のRFプラズマCV
D法が適している。
The deposition rate of the Si layer is an important factor in the photovoltaic device of the present invention, and the optimum deposition rate is 2 nm / sec or less. Further, the RF plasma CVD method is the most suitable method for depositing the Si layer, but an optical CVD method can also be used. When depositing the Si layer using the RF plasma CVD method, capacitively coupled RF plasma CV
Method D is suitable.

【0146】該RFプラズマCVD法で堆積する場合、
堆積室内の基板温度は、100〜450℃、内圧は、
0.1〜10Torr、RFパワーは、0.005〜
0.1W/cm2 が最適条件として挙げられる。RFの
周波数としては1MHz〜100MHzが適した範囲で
あり、特に13.56MHz近傍の周波数が最適であ
る。
When depositing by the RF plasma CVD method,
The substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., and the internal pressure is
0.1-10 Torr, RF power 0.005-
The optimum condition is 0.1 W / cm 2 . The suitable range of the RF frequency is 1 MHz to 100 MHz, and a frequency near 13.56 MHz is particularly suitable.

【0147】原料ガスとしては、具体的にシリコン原子
を含有するガス化し得る化合物としては、前述した化合
物(Si)が挙げられる。ゲルマニウム原子を含有する
ガス化し得る化合物としては、前述した化合物(Ge)
が挙げられる。窒素含有ガスとしては、前述した化合物
(N)が挙げられる。
Specific examples of the source gas include the compounds (Si) described above as the gasifiable compounds containing silicon atoms. As the gasifiable compound containing a germanium atom, the above-mentioned compound (Ge)
Is mentioned. Examples of the nitrogen-containing gas include the compound (N) described above.

【0148】酸素含有ガスとしては、前述した化合物
(O)が挙げられる。導電型を僅かにp型にするために
導入される物質としては周期率表第III族元素が挙げ
られ、導電型を僅かにn型にするために導入される物質
としては周期律表第V族原子まはた/及び第VI族原子
が挙げられる。第III族原子導入用の出発物質として
有効に使用されるものとしては、前述した化合物(II
I)を挙げることができる。特にB2 6 、BF3 が適
している。
As the oxygen-containing gas, the above-mentioned compound (O) can be mentioned. Examples of the substance introduced to make the conductivity type slightly p-type include Group III elements in the periodic table, and examples of the substance introduced to make the conductivity type slightly n-type are Periodic Table V Group atoms or / and Group VI atoms are included. Compounds (II) mentioned above are effectively used as starting materials for introducing a Group III atom.
I) can be mentioned. B 2 H 6 and BF 3 are particularly suitable.

【0149】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
できる。特にPH3 、PF6 が適している。第VI族原
子導入用の出発物質として有効に使用されるのは、前述
した化合物(VI)が挙げられる。また、前記ガス化し
得る化合物をH2 、He、Ne、Ar、Xe、Kr等の
ガスで適宜希釈して堆積室に導入しても良い。
Compounds (V) described above can be effectively used as starting materials for introducing a Group V atom. Particularly, PH 3 and PF 6 are suitable. The compound (VI) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom. Further, the gasifiable compound may be appropriately diluted with a gas such as H 2 , He, Ne, Ar, Xe, and Kr and introduced into the deposition chamber.

【0150】Si層を光CVD法を用いて堆積する場
合、堆積室内の基板温度は、100〜450℃、内圧
は、0.1〜10Torr、光源は低圧水銀ランプ、あ
るいはArFエキシマレーザーなどが挙げられ、さらに
水銀(Hg)を極微量、堆積室に導入することによって
堆積速度を上げてもよい。原料ガスとしては、具体的に
シリコン原子を含有するガス化し得る化合物としては、
前述した化合物(Si)が挙げられる。この場合、低圧
水銀ランプを光源とした場合には、高次シラン、たとえ
ばSi2 6 、Si2 n 6-n (X:ハロゲン)など
が適している。
When the Si layer is deposited by the photo CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 450 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 Torr, the light source is a low pressure mercury lamp, or an ArF excimer laser. In addition, the deposition rate may be increased by introducing a very small amount of mercury (Hg) into the deposition chamber. As the raw material gas, specifically, as a gasifiable compound containing a silicon atom,
The compound (Si) mentioned above is mentioned. In this case, when a low-pressure mercury lamp is used as a light source, higher order silanes such as Si 2 H 6 and Si 2 H n X 6-n (X: halogen) are suitable.

【0151】ゲルマニウム原子を含有するガス化し得る
化合物としては、前述した化合物(Ge)が挙げられ
る。この場合、低圧水銀ランプを光源とした場合には、
高次ゲルマンたとえばGe26 等が適している。窒素
含有ガスとしては、前述した化合物(N)が挙げられ
る。酸素含有ガスとしては、前述した化合物(O)が挙
げられる。
Examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include the compound (Ge) described above. In this case, when using a low-pressure mercury lamp as the light source,
Higher order germanes such as Ge 2 H 6 are suitable. Examples of the nitrogen-containing gas include the compound (N) described above. Examples of the oxygen-containing gas include the compound (O) described above.

【0152】導電型を僅かにp型にするために導入され
る物質としては周期率表第III族元素原子が挙げら
れ、導電型を僅かにn型にするために導入される物質と
して周期律表第V族原子または/及び第VI族原子が挙
げられる。第III族原子導入用の出発物質として有効
に使用されるものとしては、前述した化合物(III)
を挙げることができる。特にB2 6 、BF3 が適して
いる。
The substance introduced to make the conductivity type slightly p-type includes a group III element atom of the periodic table, and the substance introduced to make the conductivity type slightly n-type is the periodic Table Group V atoms and / or Group VI atoms are included. The compound (III) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group III atom.
Can be mentioned. B 2 H 6 and BF 3 are particularly suitable.

【0153】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、前述した化合物(V)を挙げることが
できる。特にPH3 、PF5 が適している。第VI族原
子導入用の出発物質として有効に使用されるのは、前述
した化合物(VI)が挙げられる。また、前記ガス化し
得る化合物をH2 ,He,Ne,Ar,Xe,Kr等の
ガスで適宜希釈して堆積室に導入しても良い。
Compounds (V) described above can be effectively used as a starting material for introducing a Group V atom. Particularly, PH 3 and PF 5 are suitable. The compound (VI) described above is effectively used as a starting material for introducing a Group VI atom. Further, the gasifiable compound may be appropriately diluted with a gas such as H 2 , He, Ne, Ar, Xe, and Kr and introduced into the deposition chamber.

【0154】本発明のSi層は価電子帯側のテイルステ
イトが少ないものであって、テイルステイトの傾きは5
5mev以下であり、且つ電子スピン共鳴(ESR)に
よる末結合手の密度は1017/cm3 以下である。本発
明のSi層のシリコン原子に水素原子が1個結合した状
態を表す2000cm-1のピークの半値幅は小さいもの
がよい。
The Si layer of the present invention has a small tail state on the valence band side, and the tail state has an inclination of 5
The density is 5 mev or less, and the density of end bonds by electron spin resonance (ESR) is 10 17 / cm 3 or less. It is preferable that the peak half-width of 2000 cm −1 , which represents the state in which one hydrogen atom is bonded to the silicon atom of the Si layer of the present invention, is small.

【0155】透明電極(108,128) 透明電極はインジウム酸化物、インジウム−スズ酸化物
の透明電極が適したものである。透明電極の堆積にはス
パッタリング法と真空蒸着法が最適な堆積方法である。
透明電極は以下のようにして堆積される。
Transparent Electrodes (108, 128) As transparent electrodes, indium oxide and indium-tin oxide transparent electrodes are suitable. The sputtering method and the vacuum evaporation method are the most suitable deposition methods for depositing the transparent electrode.
The transparent electrode is deposited as follows.

【0156】スパッタリング装置において、インジウム
酸化物から成る透明電極を基板上に堆積する場合、ター
ゲットは金属インジウム(In)やインジウム酸化物
(In 2 3 )等のターゲットが用いられる。更にイン
ジウム−スズ酸化物から成る透明電極を基板上に堆積す
る場合ターゲットは金属スズ、金属インジウムまたは金
属スズと金属インジウムの合金、スズ酸化物、インジウ
ム酸化物、インジウム−スズ酸化物等のターゲットを適
宜組み合わせて用いられる。
In the sputtering apparatus, indium
When depositing a transparent electrode made of oxide on a substrate,
Get is metallic indium (In) or indium oxide
(In 2O3) Etc. are used. Further Inn
Deposition of transparent electrode made of di-tin oxide on the substrate
If the target is metallic tin, metallic indium or gold
Genus tin and metal indium alloy, tin oxide, indium
Target such as aluminum oxide, indium-tin oxide
Used in combination as appropriate.

【0157】スパッタリング法で堆積する場合、基板温
度は重要な因子であって、25℃〜600℃が好ましい
範囲として挙げられる。また透明電極をスパッタリング
法で堆積する場合の、スパッタリング用のガスとして、
アルゴンガス(Ar)、ネオンガス(Ne)、キセノン
ガス(Xe)、ヘリウムガス(He)等の不活性ガスが
挙げられ、特にArガスが最適なものである。また前記
不活性ガスに酸素ガス(O2 )を必要に応じて添加する
ことが好ましいものである。特に金属をターゲットにし
ている場合、酸素ガス(O2 )は必須のものである。
When depositing by the sputtering method, the substrate temperature is an important factor, and 25 ° C. to 600 ° C. is mentioned as a preferable range. When depositing a transparent electrode by a sputtering method, as a gas for sputtering,
Examples of the inert gas include argon gas (Ar), neon gas (Ne), xenon gas (Xe), and helium gas (He), and Ar gas is most suitable. Further, it is preferable to add oxygen gas (O 2 ) to the inert gas as needed. Especially when a metal is used as a target, oxygen gas (O 2 ) is essential.

【0158】更に前記不活性ガス等によってターゲット
をスパッタリングする場合、放電空間の圧力は効果的に
スパッタリングを行うために、0.1〜50mTorr
が好ましい範囲として挙げられる。加えてスパッタリン
グ法の場合の電源としてはDC電源やRF電源が適した
ものとして挙げられる。スパッタリング時の電力として
は10〜1000Wが適した範囲である。
Further, when the target is sputtered with the inert gas or the like, the pressure in the discharge space is 0.1 to 50 mTorr in order to effectively sputter.
Is mentioned as a preferable range. In addition, a DC power supply or an RF power supply is suitable as a power supply for the sputtering method. A suitable power range for the sputtering is 10 to 1000 W.

【0159】透明電極の堆積速度は、放電空間内の圧力
や放電電力に依存し、最適な堆積速度としては、0.0
1〜10nm/secの範囲である。透明電極の層厚
は、反射防止膜の条件を満たすような条件に堆積するの
が好ましいものである。具体的な該透明電極の層厚とし
ては50〜300nmが好ましい範囲として挙げられ
る。
The deposition rate of the transparent electrode depends on the pressure in the discharge space and the discharge power, and the optimum deposition rate is 0.0
It is in the range of 1 to 10 nm / sec. The layer thickness of the transparent electrode is preferably deposited under conditions that satisfy the conditions of the antireflection film. As a specific layer thickness of the transparent electrode, 50 to 300 nm is mentioned as a preferable range.

【0160】真空蒸着法において透明電極を堆積するに
適した蒸着源としては、金属スズ、金属インジウム、イ
ンジウム−スズ合金が挙げられる。また透明電極を堆積
するときの基板温度としては25℃〜600℃の範囲が
適した範囲である。更に、透明電極を堆積するとき、堆
積室を10-6Torr以下に減圧した後に酸素ガス(O
2 )を5×10-5Torr〜9×10-4Torrの範囲
で堆積室に導入することが必要である。
Suitable vapor deposition sources for depositing transparent electrodes in the vacuum vapor deposition method include metal tin, metal indium, and indium-tin alloy. Moreover, the range of 25 ° C. to 600 ° C. is a suitable range for the substrate temperature when depositing the transparent electrode. Further, when depositing the transparent electrode, the pressure in the deposition chamber is reduced to 10 −6 Torr or less and then oxygen gas (O 2
It is necessary to introduce 2 ) into the deposition chamber in the range of 5 × 10 −5 Torr to 9 × 10 −4 Torr.

【0161】この範囲で酸素を導入することによって蒸
着源から気化した前記金属が気相中の酸素と反応して良
好な透明電極が堆積される。また、前記真空度でRF電
力を導入してプラズマを発生させて、該プラズマを介し
て蒸着を行っても良い。上記条件による透明電極の好ま
しい堆積速度の範囲としては0.01〜10nm/se
cである。堆積速度が0.01nm/sec未満である
と生産性が低下し10nm/secより大きくなると粗
な膜となり透過率、導電率や密着性が低下する。
By introducing oxygen in this range, the metal vaporized from the vapor deposition source reacts with oxygen in the vapor phase to deposit a good transparent electrode. Further, RF power may be introduced at the vacuum degree to generate plasma, and vapor deposition may be performed through the plasma. The preferable deposition rate range of the transparent electrode under the above conditions is 0.01 to 10 nm / se.
c. If the deposition rate is less than 0.01 nm / sec, the productivity will be reduced, and if it is more than 10 nm / sec, a rough film will be formed and the transmittance, the conductivity and the adhesion will be reduced.

【0162】裏面電極(101,121) 裏面電極としては、Ni,Au,Ti,Pd,Ag,A
l,Cu,AlSi等の可視光から近赤外で反射率が高
く、シリコンと良いオーミックコンタクトが形成できる
金属、あるいはこれらの合金が適している。これらの金
属は、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、印刷
法等で形成するのが望ましい。
Backside Electrodes (101, 121) The backside electrodes are Ni, Au, Ti, Pd, Ag, A.
A metal such as 1, Cu, AlSi or the like, which has a high reflectance from visible light to near infrared and can form a good ohmic contact with silicon, or an alloy thereof is suitable. These metals are preferably formed by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a plating method, a printing method, or the like.

【0163】例えば、真空蒸着法で形成する場合にはn
型シリコン基板には、Ti−Ag、あるいはTi−Pd
−Ag、あるいはTi−Ni−Cuが適しており、p型
シリコン基板には、Alが適している。メッキ法で形成
する場合には、Ni、あるいはAl、あるいはCrが適
しており、さらにメッキ処理後、300℃〜800℃で
シンター処理を行うことによって、さらに良好なオーミ
ックコンタクトが得られ、基板との界面に存在する界面
準位を低減できるものである。また電極のシリーズ抵抗
を下げるために、最後にCuをメッキしてもよい。
For example, when the film is formed by the vacuum evaporation method, n
Type silicon substrate, Ti-Ag or Ti-Pd
-Ag or Ti-Ni-Cu is suitable, and Al is suitable for the p-type silicon substrate. When the plating method is used, Ni, Al, or Cr is suitable. Further, by performing a sintering process at 300 ° C. to 800 ° C. after the plating process, a better ohmic contact can be obtained, The interface level existing at the interface of can be reduced. Further, Cu may be finally plated in order to reduce the series resistance of the electrodes.

【0164】印刷法で形成する場合には、n型シリコン
基板に対してはAgペーストを、p型シリコン基板に対
してはAlペーストをスクリーン印刷機で印刷し、その
後、シンターすることにより良好なコンタクトを得る。
これらの金属の層厚としては10nmから5000nm
が適した層厚として挙げられる。裏面電極の表面を凹凸
(テクスチャー化)にするためには、真空蒸着法の場合
には堆積するときの基板の温度を200℃以上にし、メ
ッキ法、あるいは印刷法の場合には裏面電極堆積後に基
板温度を200℃以上にして熱アニーリングとすれば良
い。
In the case of forming by a printing method, an Ag paste is printed on an n-type silicon substrate and an Al paste is printed on a p-type silicon substrate by a screen printing machine, and thereafter, sintering is performed to obtain a good result. Get contacts.
The layer thickness of these metals is 10 nm to 5000 nm
Is mentioned as a suitable layer thickness. In order to make the surface of the back surface electrode uneven (textured), the temperature of the substrate at the time of deposition is set to 200 ° C. or higher in the case of the vacuum deposition method, and after the back surface electrode is deposited in the case of the plating method or the printing method. Thermal annealing may be performed by setting the substrate temperature to 200 ° C. or higher.

【0165】集電電極(109,129) 集電電極の材質、および形成方法は、基本的には裏面電
極と同様なものを用いる。しかし、光起電力層であるi
型層に効率よく光を入射させ、発生したキャリアを効率
よく電極に集めるためには、集電電極の形(光の入射方
向から見た形)、及び材質は重要である。
Collecting Electrode (109, 129) The material and forming method of the collecting electrode are basically the same as those of the back electrode. However, i, which is the photovoltaic layer
The shape of the collector electrode (the shape as viewed from the incident direction of light) and the material are important for efficiently injecting light into the mold layer and efficiently collecting the generated carriers in the electrode.

【0166】通常、集電電極の形は櫛形が使用され、そ
の線幅、線数などは、光起電力素子の光入射方向から見
た形、及び大きさ、集電電極の材質などによって決定さ
れる。線幅は通常、0.1mm〜5mm程度である。材
質は通常比抵抗の小さい、Ag,Cu,Al,Crなど
が用いられる。次に、本発明の発電システムについて図
を参照して説明する。
Usually, a comb-shaped collector electrode is used, and the line width and the number of wires are determined by the shape and size of the photovoltaic element viewed from the light incident direction, the size of the collector electrode, and the like. To be done. The line width is usually about 0.1 mm to 5 mm. As the material, Ag, Cu, Al, Cr or the like having a low specific resistance is usually used. Next, the power generation system of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0167】本発明の光起電力素子を利用したシステム
は、本発明の光起電力素子と、該光起電力素子の電圧及
び/または電流をモニターし蓄電池及び/または外部負
荷への前記光起電力素子からの電力の供給を制御する制
御システムと、前記光起電力素子からの電力の蓄積及び
/または外部負荷への電力の供給を行う蓄電池とから構
成されている。
A system using the photovoltaic element of the present invention is a photovoltaic element of the present invention and the photovoltaic element for a storage battery and / or an external load, which monitors the voltage and / or current of the photovoltaic element. It comprises a control system for controlling the supply of electric power from the electric power element, and a storage battery for accumulating electric power from the photovoltaic element and / or supplying electric power to an external load.

【0168】図18は本発明の電力供給システムの1例
であって光起電力素子を利用した充電、および電力供給
用基本回路である。該回路は本発明の光起電力素子を太
陽電池モジュールとし、逆流防止用ダイオード(C
D)、電圧をモニターし電圧を制御する電圧制御回路
(定電圧回路)、蓄電池、負荷等から構成されている。
逆流防止用ダイオードとしてはゲルマニムダイオードや
シリコンダイオードやショットキーダイオード等が適し
ている。蓄電池としては、ニッケルカドミニウム電池、
充電式酸化銀電池、鉛蓄電池、フライホイールエネルギ
ー貯蔵ユニット等が挙げられる。
FIG. 18 shows an example of the power supply system of the present invention, which is a basic circuit for charging and power supply using a photovoltaic element. In this circuit, the photovoltaic element of the present invention is used as a solar cell module and a backflow prevention diode (C
D), a voltage control circuit (constant voltage circuit) that monitors the voltage and controls the voltage, a storage battery, a load, and the like.
A germanium diode, a silicon diode, a Schottky diode, or the like is suitable as the backflow prevention diode. As the storage battery, nickel cadmium battery,
Rechargeable silver oxide batteries, lead-acid batteries, flywheel energy storage units and the like can be mentioned.

【0169】電圧制御回路は、電池が満充電になるまで
は太陽電池の出力とほぼ等しいが、満充填になると、充
電制御ICにより充電電流はストップされる。このよう
な光起電力を利用した太陽電池システムは、自動車用の
バッテリー充電システム、船用バッテリー充電システ
ム、街灯点灯システム、排気システム等の電源として使
用可能である。
The voltage control circuit is approximately equal to the output of the solar battery until the battery is fully charged, but when the battery is fully charged, the charging current is stopped by the charging control IC. Such a solar cell system using photovoltaic power can be used as a power source for a battery charging system for automobiles, a battery charging system for ships, a streetlight lighting system, an exhaust system, and the like.

【0170】以上のように本発明の光起電力素子を太陽
電池として使用した電源システムは、長期間安定して使
用でき、且つ太陽電池に対照される照射光が変動する場
合に於いても光起電力素子として充分に機能することか
ら、優れた安定性を示すものである。
As described above, the power supply system using the photovoltaic element of the present invention as a solar cell can be used stably for a long period of time, and even when the irradiation light contrasted with the solar cell varies. Since it sufficiently functions as an electromotive force element, it exhibits excellent stability.

【0171】[0171]

【実施例】以下、太陽電池の作製によって本発明の起電
力素子を詳細に説明するが、本発明はこれに限定される
ものではない。 (実施例1)まず、キャスィング法によって作製したn
型の多結晶シリコン基板を用いて図1−aの太陽電池を
作製した。
EXAMPLES Hereinafter, the electromotive element of the present invention will be described in detail by producing a solar cell, but the present invention is not limited thereto. (Example 1) First, n produced by the casting method
The solar cell of FIG. 1-a was produced using a mold-type polycrystalline silicon substrate.

【0172】50×50m2、厚さ500μmの基板を
HFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液に
数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとシソプロ
パノールで超音波洗浄し、さら純水で洗浄し、温風乾燥
させた。次に、図4に示す原料ガス供給装置2000と
堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた製造
装置により、基板上に半導体層を作製した。以下に、そ
の作製手順を記す。
A 50 × 50 m 2 substrate having a thickness of 500 μm was dipped in an aqueous solution of HF and HNO 3 (diluted to 10% with H 2 O) for several seconds and washed with pure water. Next, it was ultrasonically cleaned with acetone and perisopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air. Next, a semiconductor layer was formed on the substrate by the manufacturing apparatus using the glow discharge decomposition method including the source gas supply device 2000 and the deposition device 400 shown in FIG. The manufacturing procedure will be described below.

【0173】図中の2041〜2047のガスボンベに
は、本発明の光起電力素子を作製するための原料ガスが
密封されており、2041はSiH4 ガス(純度99.
999%)ボンべ、2042ばCH4 ガス(純度99.
9999%)ボンベ、2043はH2 ガス(純度99.
9999%)ボンベ、2044はH2 ガスで100pp
mに希釈されたPH3 ガス(純度99.99%、以下
「PH3 /H2 」と略記する)ボンベ、2045はH2
ガスで100ppmに希釈されたB2 6 ガス(純度9
9.99%、以下「B2 6 /H2 」と略記する)ボン
ベ、2046はH 2 ガスで1%に希釈されたNH3 ガス
(純度99.9999%、以下「NH3 /H2 」と略記
する)ボンベ、2047はHeガスで1%に希釈された
2 ガス(純度99.9999%、以下「O2 /He」
と略記する)ボンベである。予め、ガスボンベ2041
〜2047を取り付ける際に、各々のガスを、バルブ2
021〜2027までのガス配管内に導入し、圧力調整
器2031〜2037により各ガス圧力を2Kg/cm
2 に調整した。
In the gas cylinders 2041 to 2047 in the figure
Is the source gas for producing the photovoltaic element of the present invention.
Sealed, 2041 is SiHFourGas (purity 99.
999%) cylinder, CH 2042FourGas (purity 99.
9999%) cylinder, 2043 is H2Gas (purity 99.
9999%) cylinder, 2044 is H2100pp with gas
PH diluted to m3Gas (purity 99.99%, below
"PH3/ H2Cylinder, 2045 is H2
B diluted to 100 ppm with gas2H6Gas (purity 9
9.99%, below "B2H6/ H2Abbreviated as ") Bon
2046 is H 2NH diluted to 1% with gas3gas
(Purity of 99.9999%, hereinafter "NH3/ H2"
Cylinder, 2047 was diluted to 1% with He gas
O2Gas (purity 99.9999%, hereinafter "O2/ He "
It is a cylinder. Gas cylinder 2041 in advance
~ 2047 when installing each gas, valve 2
Adjust the pressure by introducing it into the gas pipe from 021 to 2027.
Each gas pressure is set to 2 Kg / cm by the vessels 2031 to 2037.
2Adjusted to.

【0174】次に、基板404の裏面を加熱ヒーター4
05に密着させ、堆積室401のリークバルブ409を
閉じ、コンダクタンスバルブ407を全開にして、不図
示の真空ポンプにより堆積室401内を真空排気し、真
空計402の読みが約1×10-4Torrになった時点
でバルブ2001〜2007、補助バルブ408を開け
て、ガス配管内部を真空排気し、再び真空計402の読
みが約1×10-4Torrになった時点でバルブ200
1〜2007を閉じ、2031〜2037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2011〜
2071内に導入した。
Next, the back surface of the substrate 404 is heated by the heater 4
05, the leak valve 409 of the deposition chamber 401 is closed, the conductance valve 407 is fully opened, the inside of the deposition chamber 401 is evacuated by a vacuum pump (not shown), and the reading of the vacuum gauge 402 is about 1 × 10 −4. At the time of Torr, the valves 2001 to 2007 and the auxiliary valve 408 are opened to evacuate the inside of the gas pipe, and when the reading of the vacuum gauge 402 becomes about 1 × 10 −4 Torr, the valve 200
1 to 2007 are closed, 2031 to 2037 are gradually opened, and each gas is mass flow controller 2011 to
It was introduced in 2071.

【0175】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板に水素プラズマ処理を施し、続いて基板404
上に、第1のp型層、n型層、Si層、i型層、第2の
p型層を形成した。まず、水素プラズマ処理を施すに
は、バルブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室
401内に導入し、H2 ガス流量が500sccmにな
るようにマスフローコントローラー2013で調節し
た。堆積室内の圧力が2.0Torrになるように真空
計402を見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基
板404の温度が550℃になるように加熱ヒーター4
05を設定し、基板温度が安定したところでシャッター
415が閉じられていることを確認し、マイクロ波(μ
W)電源を0.20W/cm3 に設定し、μW電力を導
入し、グロー放電を生起させ、シャッター415を開
け、基板の水素プラズマ処理を開始した。10分間経過
したところでシャッターを閉じ、μW電源を切り、グロ
ー放電を止め、水素プラズマ処理を終えた。5分間、堆
積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ20
03を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排
気した。
After the preparation for film formation is completed as described above, the substrate is subjected to hydrogen plasma treatment, and then the substrate 404.
A first p-type layer, an n-type layer, a Si layer, an i-type layer, and a second p-type layer were formed thereon. First, to perform the hydrogen plasma treatment, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 500 sccm. Adjusting the conductance valve while observing the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and heating the heater 4 so that the temperature of the substrate 404 becomes 550 ° C.
05 is set, and it is confirmed that the shutter 415 is closed when the substrate temperature becomes stable.
W) The power supply was set to 0.20 W / cm 3 , and μW power was introduced to cause glow discharge, the shutter 415 was opened, and hydrogen plasma treatment of the substrate was started. After 10 minutes, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the hydrogen plasma treatment was completed. After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes, the valve 20
03 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0176】次に、第1のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401室
に導入し、H2 ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるように真空計402を見
ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温
度が350℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したことろでさらにバルブ200
1、2005を徐々に開いて、SiH4 ガス、B26
/H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この時、S
iH4 ガス流量が5sccm、H2 ガス流量が100s
ccm、B2 6 /H2 ガスが500sccmとなるよ
うに各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積
室401内の圧力は、2.0Torrとなるように真空
計402を見ながらコンダクタンスバルブ407の開口
を調整した。シャッター415が閉じられていることを
確認し、RF電源を0.20W/cm3 に設定し、RF
電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター41
5を開け、基板上に第1のp型層の形成を開始した。層
厚100nmの第1のp型層を作製したことろでシャッ
ターを閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、第1
のp型層の形成を終えた。バルブ2001、2005を
閉じて、堆積室401内へのSiH4 ガス、B2 6
2 ガスの流入を止め、5分間、堆積室401内へH2
ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉じ、堆積室
401内およびガス配管内を真空排気した。
Next, in order to form the first p-type layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Adjusted in 2013. Adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 becomes 350 ° C., the substrate temperature is stable. Valve 200
1, 2005 gradually open, SiH 4 gas, B 2 H 6
/ H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, S
iH 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 100 s
It was adjusted with each mass flow controller so that ccm and B 2 H 6 / H 2 gas became 500 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber 401 was 2.0 Torr. Make sure the shutter 415 is closed, set the RF power supply to 0.20 W / cm 3 , and
Shutter 41 is generated by introducing electric power to cause glow discharge.
5 was opened and the formation of the first p-type layer on the substrate was started. After the first p-type layer having a layer thickness of 100 nm was prepared, the shutter was closed, the RF power was turned off, the glow discharge was stopped, and the first
The formation of the p-type layer was completed. The valves 2001 and 2005 are closed, and SiH 4 gas, B 2 H 6 /
Stopping the flow of H 2 gas for 5 minutes, H 2 into the deposition chamber 401
After continuing to flow the gas, the valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0177】n型層を形成するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2 ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2 ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるようにコンダクタンスバルブで調整し、基板4
04の温度が350℃になるように加熱ヒーター405
を設定した。基板温度が安定したところで、さらにバル
ブ2001、2004を徐々に開いてSiH4 ガス、P
3 /H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が1
00sccm、PH3/H2 ガス流量が200sccm
となるように各々のマスフローコントローラーで調整し
た。堆積室401内の圧力は、1.0Torrとなるよ
うにコンダクタンスバルブ407の開口を調整した。R
F電源の電力を0.01W/cm3 に設定し、RF電極
410にRF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シ
ャッターを開け、第1のp型層上にn型層の作製を開始
し、層厚30nmのn型層を作製したことろでシャッタ
ーを閉じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、n型
層の形成を終えた。バルブ2001、2004を閉じ
て、堆積室401内へのSiH4 ガス、PH3 /H 2
スの流入を止め、5分間、堆積室401内へH2 ガスを
流し続けたのち、流出バルブ2003を閉じ、堆積室4
01内およびガス配管内を真空排気した。
To form the n-type layer, the auxiliary valve 40
8, gradually open the valve 2003, H2Gas to gas
It is introduced into the deposition chamber 401 through the inlet pipe 411, and H2gas
Mass flow control so that the flow rate is 50 sccm
Ra 2013 is set and the pressure in the deposition chamber is 1.0 Tor.
Adjust the conductance valve to r
Heater 405 so that the temperature of 04 becomes 350 ° C.
It was set. When the substrate temperature is stable,
Open 2001 and 2004 gradually to SiHFourGas, P
H3/ H2Gas was flowed into the deposition chamber 401. this
Sometimes SiHFourGas flow rate is 2 sccm, H2Gas flow rate is 1
00sccm, PH3/ H2Gas flow rate is 200 sccm
Adjust with each mass flow controller so that
It was The pressure in the deposition chamber 401 will be 1.0 Torr.
Thus, the opening of the conductance valve 407 was adjusted. R
The power of F power source is 0.01W / cm3 Set to RF electrode
Introduce RF power to 410 to cause glow discharge and
Open the shutter and start making the n-type layer on the first p-type layer
The n-type layer with a layer thickness of 30 nm was produced, and the shutter was released.
Closed, RF power turned off, glow discharge stopped, n-type
Finished forming layers. Close the valves 2001 and 2004
SiH into the deposition chamber 401FourGas, PH3/ H 2Moth
Stop the flow of gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes.2Gas
After continuing the flow, the outflow valve 2003 is closed and the deposition chamber 4
The inside of 01 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0178】Si層を形成するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2 ガスを導入管411を通じて堆積室
401内に導入し、H2 ガス流量が50sccmになる
ようにマスフローコントローラー2013を設定し、堆
積室内の圧力が1.5Torrになるようにコンダクタ
ンスバルブで調整し、基板404の温度が270℃にな
るように加熱ヒーター405を設定した。基板温度が安
定したところで、さらにバルブ2001を徐々に開い
て、SiH4 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が1
00sccmとなるように各々のマスフローコントロー
ラーで調整した。堆積室401内の圧力は、1.5To
rrとなるようにコンダクタンスバルブ407の開口を
調整した。RF電源の電力を0.01W/cm3 に設定
し、RF電極410にRF電力を導入し、グロー放電を
生起させ、シャッターを開け、n型層上にSi層の作製
を開始、堆積速度0.15nm/sec、層厚10nm
のSi層を作製したことろでシャッターを閉じ、RF電
源を切って、グロー放電を止め、Si層の形成を終え
た。バルブ2001を閉じて、堆積室401内へのSi
4 ガスの流量を止め、5分間、堆積室401内へH2
ガスを流し続けたのち、流出バルブ2003を閉じ、堆
積室401内およびガス配管内を真空排気した。
To form the Si layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the introduction pipe 411, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate is 50 sccm. Then, the pressure inside the deposition chamber was adjusted to 1.5 Torr by a conductance valve, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 became 270 ° C. When the substrate temperature became stable, the valve 2001 was gradually opened to allow SiH 4 gas to flow into the deposition chamber 401. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 2 sccm and the H 2 gas flow rate is 1 sc
It was adjusted with each mass flow controller so as to be 00 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 1.5 To
The opening of the conductance valve 407 was adjusted so as to be rr. The power of the RF power source was set to 0.01 W / cm 3 , RF power was introduced to the RF electrode 410 to cause glow discharge, the shutter was opened, the production of the Si layer on the n-type layer was started, and the deposition rate was 0. 0.15 nm / sec, layer thickness 10 nm
After the Si layer was produced, the shutter was closed, the RF power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the Si layer was completed. The valve 2001 is closed, and Si in the deposition chamber 401
The flow rate of H 4 gas was stopped and H 2 was introduced into the deposition chamber 401 for 5 minutes.
After continuing to flow the gas, the outflow valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0179】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内に導入
し、H2 ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室の圧力
0.01Torrになるようにコンダクタンスバルブで
調整し、基板404の温度が350℃になるように加熱
ヒーター405を設定し、基板温度が安定したことろで
さらにバルブ2001、2002を徐々に開いて、Si
4 ガス、CH4 ガスを堆積室401内に流入させた。
この時、SiH4 ガス流量が100sccm、CH4
ス流量30sccm、H2ガス流量が300sccmと
なるように各々のマスフローコントローラーで調整し
た。堆積室401内の圧力は0.01Torrとなるよ
うにコンダクタンスバルブ407の開口を調整した。次
にRF電源403の電力を0.40W/cm3 に設定
し、RF電極403に印加した。その後、不図示のμW
電源の電力を0.20W/cm3 に設定し誘電体窓41
3を通して堆積401内にμW電力を導入し、グロー放
電を生起させ、シャッターを開け、Si層上にi型層の
作製を開始した。マスフローコントローラーに接続させ
たコンピューターを用い、図5に示した流量変化パター
ンに従ってSiH4 ガス、CH4 ガスの流量を変化さ
せ、層厚300nmのi型層を作製したところで、シャ
ッターを閉じ、μW電源を切ってグロー放電を止め、R
F電源403を切り、i型層の作製を終えた。バルブ2
001、2002を閉じて、堆積室401内へのSiH
4 ガス、CH 4 ガスの流入を止め、5分間、堆積室40
1内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉
じ、堆積室401内及びガス配管内を真空排気した。
Next, to prepare the i-type layer, the valve 20 was used.
Open 03 gradually, H2Introduce gas into deposition chamber 401
And H2The mass flow should be 300sccm.
Adjusted with the low controller 2013. Deposition chamber pressure
With a conductance valve so that it becomes 0.01 Torr
Adjust and heat the substrate 404 to 350 ° C
Set the heater 405 and make sure the substrate temperature is stable.
Further, the valves 2001 and 2002 are gradually opened to set the Si
HFourGas, CHFourGas was flowed into the deposition chamber 401.
At this time, SiHFourGas flow rate is 100 sccm, CHFourBut
Flow rate 30 sccm, H2Gas flow rate is 300sccm
Adjust with each mass flow controller so that
It was The pressure in the deposition chamber 401 will be 0.01 Torr.
Thus, the opening of the conductance valve 407 was adjusted. Next
The power of the RF power supply 403 is 0.40 W / cm3Set to
Then, it was applied to the RF electrode 403. After that, μW not shown
The power of the power supply is 0.20 W / cm3Set the dielectric window 41 to
ΜW power is introduced into the deposition 401 through
Electricity is generated, the shutter is opened, and the i-type layer on the Si layer
Production was started. Connect to mass flow controller
Flow rate change pattern shown in FIG.
According to SiHFourGas, CHFourChange the flow rate of gas
When an i-type layer having a layer thickness of 300 nm was produced,
And turn off the μW power to stop glow discharge,
The F power supply 403 was turned off, and the production of the i-type layer was completed. Valve 2
001 and 2002 are closed, and SiH enters the deposition chamber 401.
FourGas, CH FourStop gas inflow, deposit chamber 40 for 5 minutes
1 into H2Close the valve 2003 after continuing to flow the gas.
Then, the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0180】次に、第2のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内
に導入し、H2 ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるようにコンダクタンスバ
ルブで調整し、基板404の温度が200℃になるよう
に加熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定したこ
とろでさらにバルブ2001、2002、2005を徐
々に開いて、SiH4 ガス、CH4 ガス、B26 /H
2 ガスを堆積室401内に流入させた。この時、SiH
4 ガス流量が1sccm、CH4 ガス流量が0.5sc
cm、H2 ガス流量が100sccm、B2 6 /H2
ガス流量が100sccmとなるように各々のマスフロ
ーコントローラーで調整した。堆積室401内の圧力
は、2.0Torrとなるようにコンダクタンスバルブ
407の開口を調整した。RF電源を0.20W/cm
3 に設定し、RF電力を導入し、グロー放電を生起さ
せ、シャッター415を開け、i型層上に第2のp型層
の形成を開始した。層厚10nmの第2のp型層を作製
したところでシャッターを閉じ、RF電源を切り、グロ
ー放電を止め、第2のp型層の形成を終えた。バルブ2
001,2002,2005を閉じて、堆積室401内
へのSiH4 ガス、CH4 ガス,B2 6 /H2 ガスの
流入を止め、5分間、堆積室401内へH2 ガスを流し
続けたのち、バルブ2003を閉じ、堆積室401内お
よびガス配管内を真空排気し、補助バルブ408を閉
じ、リークバルブ409を開けて、堆積室401をリー
クした。
Next, in order to form the second p-type layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Adjusted in 2013. The pressure in the deposition chamber was adjusted to 2.0 Torr by a conductance valve, the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 was 200 ° C., and the temperature of the substrate was stabilized. 2005 is gradually opened, SiH 4 gas, CH 4 gas, B 2 H 6 / H
Two gases were allowed to flow into the deposition chamber 401. At this time, SiH
4 gas flow rate is 1 sccm, CH 4 gas flow rate is 0.5 sc
cm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, B 2 H 6 / H 2
Each mass flow controller adjusted the gas flow rate to 100 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 was 2.0 Torr. RF power supply 0.20 W / cm
Setting to 3 , RF power was introduced to cause glow discharge, the shutter 415 was opened, and formation of the second p-type layer on the i-type layer was started. When the second p-type layer having a layer thickness of 10 nm was produced, the shutter was closed, the RF power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the second p-type layer was completed. Valve 2
001, 2002, 2005 are closed to stop the inflow of SiH 4 gas, CH 4 gas, and B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber 401, and continue to flow H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes. After that, the valve 2003 was closed, the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated, the auxiliary valve 408 was closed, the leak valve 409 was opened, and the deposition chamber 401 was leaked.

【0181】次に、第2のp型層上に、透明電極とし
て、層厚70nmのITO(In2 2 +SnO2 )を
通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次に透明電極上に銀
(Ag)からなる層厚5μm集電電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。次に基板の裏面にAg−Ti合金か
らなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で真空
蒸着した。
Next, a transparent electrode was formed on the second p-type layer.
The thickness of the ITO (In2O 2+ SnO2)
Vacuum deposition was performed by a normal vacuum deposition method. Then silver on the transparent electrode
(Ag) layer thickness 5μm current collector electrode by normal vacuum evaporation
It was vacuum-deposited by the method. Next, if the Ag-Ti alloy is
The backside electrode with a layer thickness of 3 μm consisting of
It was vapor-deposited.

【0182】以上でこの太陽電池の作製を終えた。この
太陽電池を(SC実1)と呼ぶことにし、第1のp型
層,n型層,Si層、i型層,第2のp型層の作製条件
を表1に示す。 (比較例1−1)i型層を形成する際に、SiH4 ガス
流量及びCH4 ガス流量を、図6に示す流量パターンに
従って各々のマスフローコントローラーで調整した以外
は、実施例1と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比1−1)と呼ぶことにす
る。
This is the end of the production of this solar cell. This solar cell will be referred to as (SC Ex 1), and Table 1 shows the manufacturing conditions of the first p-type layer, the n-type layer, the Si layer, the i-type layer, and the second p-type layer. (Comparative Example 1-1) The same conditions as in Example 1 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate pattern shown in FIG. 6 when forming the i-type layer. A solar cell was manufactured by the same procedure. This solar cell will be referred to as (SC ratio 1-1).

【0183】(比較例2)i型層を形成する際に、μW
電力を0.5W/cm3 にする以外は、実施例1と同じ
条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比1−2)と呼ぶことにする。 (比較例1−3)i型層を形成する際に、RF電力を
0.15W/cm3 にする以外は、実施例1と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比1−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 2) When forming an i-type layer, μW
A solar cell was manufactured under the same conditions and the same procedure as in Example 1 except that the power was 0.5 W / cm 3 . This solar cell will be called (SC ratio 1-2). (Comparative Example 1-3) A solar cell was manufactured under the same conditions and the same procedure as in Example 1 except that the RF power was 0.15 W / cm 3 when forming the i-type layer. This solar cell will be called (SC ratio 1-3).

【0184】(比較例1−4)i型層を形成する際に、
μW電力を0.5W/cm3 、RF電力を0.55W/
cm3 にする以外は、実施例1と同じ条件、同じ手順で
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比1−4)
と呼ぶことにする。 (比較例1−5)i型層を形成する際に、堆積室内の圧
力を0.08Torrにする以外は、実施例1と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比1−5)と呼ぶことにする。
Comparative Example 1-4 When forming the i-type layer,
μW power 0.5 W / cm 3 , RF power 0.55 W /
A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 1 except that the solar cell was set to cm 3 . This solar cell (SC ratio 1-4)
I will call it. (Comparative Example 1-5) A solar cell was manufactured under the same conditions and the same procedure as in Example 1 except that the pressure in the deposition chamber was set to 0.08 Torr when forming the i-type layer. This solar cell will be called (SC ratio 1-5).

【0185】(比較例1−6)Si層を形成する際に、
堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例1と同
じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比1−6)と呼ぶことにする。 (比較例1−7)Si層を形成する際に、層厚を40n
mにする以外は、実施例1と同じ条件、同じ手順で太陽
電池を作製した。この太陽電池を(SC比1−7)と呼
ぶことにする。
(Comparative Example 1-6) When forming a Si layer,
A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 1 except that the deposition rate was 3 nm / sec. This solar cell will be referred to as (SC ratio 1-6). (Comparative Example 1-7) When forming the Si layer, the layer thickness is set to 40 n.
A solar cell was manufactured under the same conditions and the same procedure as in Example 1 except that the thickness was changed to m. This solar cell will be called (SC ratio 1-7).

【0186】作製した太陽電池(SC実1)および(S
C比1−1)〜(SC比1−7)の初期光変換効率(光
起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を行なった。
初期光電変換効率の測定は、作製した太陽電池を、AM
−1.5(100mW/cm2 )光照射下に設置して、
V−1特性を測定することにより得られる。測定の結
果、(SC実1)の太陽電池に対して、(SC比1−
1)〜(SC比1−7)の初期光電変換効率以下のよう
になった。
The produced solar cells (SC Ex 1) and (S
The initial light conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of C ratio 1-1) to (SC ratio 1-7) were measured.
For the measurement of the initial photoelectric conversion efficiency,
Installed under -1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation,
It is obtained by measuring the V-1 characteristic. As a result of the measurement, for the solar cell of (SC Ex 1), (SC ratio 1-
The initial photoelectric conversion efficiencies of 1) to (SC ratio 1-7) were as follows.

【0187】 (SC比1−1) 0.88倍 (SC比1−2) 0.63倍 (SC比1−3) 0.80倍 (SC比1−4) 0.65倍 (SC比1−5) 0.77倍 (SC比1−6) 0.70倍 (SC比1−7) 0.82倍 耐久特性の測定は、作製した太陽電池を、湿度70%、
温度60℃の暗所に設置し、3600rpmで振幅0.
1mmの振動を24時間加えた後の、AM1.5(10
0mW/cm2 )照射下での光電変換効率の変化(耐久
試験後の光電変換効率/初期光電変換効率)を求めて行
った。測定の結果、(SC実1)の太陽電池に対して、
(SC比1−1)〜(SC比1−7)の耐久特性は以下
のようになった。
(SC ratio 1-1) 0.88 times (SC ratio 1-2) 0.63 times (SC ratio 1-3) 0.80 times (SC ratio 1-4) 0.65 times (SC ratio 1-5) 0.77 times (SC ratio 1-6) 0.70 times (SC ratio 1-7) 0.82 times The durability characteristics were measured by measuring the prepared solar cell at 70% humidity,
Installed in a dark place at a temperature of 60 ° C. and an amplitude of 0.
After applying vibration of 1 mm for 24 hours, AM1.5 (10
The change in photoelectric conversion efficiency under irradiation of 0 mW / cm 2 (photoelectric conversion efficiency after durability test / initial photoelectric conversion efficiency) was determined. As a result of the measurement, for the (SC Ex 1) solar cell,
The durability characteristics of (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7) are as follows.

【0188】 (SC比1−1) 0.89倍 (SC比1−2) 0.81倍 (SC比1−3) 0.72倍 (SC比1−4) 0.80倍 (SC比1−5) 0.72倍 (SC比1−6) 0.73倍 (SC比1−7) 0.83倍 次に、ステンレス基板と、バリウム硼珪酸ガラス(コー
ニング(株)製7059)基板を用い、SiH4 ガス流
量及びCH4 ガス流量を、表2に示す値とした以外は、
実施例1のi型層と同じ作製条件で、基板上にi型層を
1μm形成して物性測定用サンプルを作製した。こられ
のサンプルを(SP1−1)〜(SP1−7)と呼ぶこ
とにする。作製した物性測定用サンプルのバンドギャッ
プ(Eg)と組成の分析を行い、Si(シリコン)原子
とC(炭素)原子の組成比と、バンドギャップの関係を
求めた。バンドギャップの測定は、i型層を作製したガ
ラス基板を、分光光度計(日立製作所製 330型)に
設置し、i型層の吸収係数の波長依存性を測定し、アモ
ルファス太陽電池(高橋消 小長井誠 共著(株)昭晃
堂)のp109に記載の方法により、i型層のバンドギ
ャップを求めた。
(SC ratio 1-1) 0.89 times (SC ratio 1-2) 0.81 times (SC ratio 1-3) 0.72 times (SC ratio 1-4) 0.80 times (SC ratio 1-5) 0.72 times (SC ratio 1-6) 0.73 times (SC ratio 1-7) 0.83 times Next, stainless steel substrate and barium borosilicate glass (Corning Corp. 7059) substrate Except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are set to the values shown in Table 2,
Under the same manufacturing conditions as the i-type layer of Example 1, an i-type layer was formed on the substrate to a thickness of 1 μm to prepare a sample for measuring physical properties. These samples will be referred to as (SP1-1) to (SP1-7). The bandgap (Eg) and the composition of the produced sample for measuring physical properties were analyzed to find the relationship between the bandgap and the composition ratio of Si (silicon) atoms and C (carbon) atoms. To measure the bandgap, the glass substrate on which the i-type layer was made was placed on a spectrophotometer (type 330 manufactured by Hitachi, Ltd.), and the wavelength dependence of the absorption coefficient of the i-type layer was measured. The band gap of the i-type layer was determined by the method described in p109 of Makoto Konagai, co-authored by Shokoido Co., Ltd.

【0189】組成分析は、i型層を作製したステンレス
基板を、オージェ電子分光分析装置(日本電子製JAM
P−3)に設置して、Si原子とC原子の組成比を測定
した。バンドギャップと組成分析の結果を表2と図7に
示す。次に、作製した太陽電池(SC実1)、(SC比
1−1)〜(SC比1−7)のi型層におけるSi原子
とC原子の層厚方向の組成分析を、前記組成分析と同様
な方法で行った。
For composition analysis, a stainless steel substrate having an i-type layer was prepared by using an Auger electron spectroscopy analyzer (JAM manufactured by JEOL Ltd.).
It was installed in P-3) and the composition ratio of Si atoms and C atoms was measured. The band gap and the result of composition analysis are shown in Table 2 and FIG. Next, the composition analysis in the layer thickness direction of Si atoms and C atoms in the i-type layers of the manufactured solar cells (SC Ex 1) and (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7) was carried out by the above composition analysis. The same method was used.

【0190】次に、層厚1μmのSi層のサンプルを作
製し、バンドギャップを上記の方法で求めたところ、
1.75(eV)であった。このサンプルを(SP1−
8)と呼ぶことにする。(SP1−1)〜(SP1−
7)、(SP1−8)により求めたSi原子とC原子の
組成比とバンドギャップの関係よりi型層とSi層の層
厚方向のバンドギャップの変化を求めた。その結果を図
8に示す。図8から分かる通り、(SC実1)、(SC
比1−2)〜(SC比1−7)の太陽電池では、バンド
ギャップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/
i界面方向に片寄っており、(SC比1−1)の太陽電
池では、バンドギャップの極小値の位置がi型層の中央
の位置よりSi/i界面方向に片寄っていることが分か
った。
Next, a sample of a Si layer having a layer thickness of 1 μm was prepared, and the band gap was determined by the above method.
It was 1.75 (eV). This sample (SP1-
8). (SP1-1) to (SP1-
7), the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer and the Si layer was determined from the relationship between the composition ratio of Si atoms and C atoms and the band gap determined in (SP1-8). The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, (SC Ex 1), (SC Ex
In the solar cells of ratio 1-2) to (SC ratio 1-7), the position of the minimum value of the band gap is p / p than that of the center position of the i-type layer.
It was found that the solar cell of (SC ratio 1-1) is biased toward the i interface, and the position of the minimum value of the band gap is biased toward the Si / i interface from the center position of the i-type layer.

【0191】以上、(SC実1)、(SC比1−1)〜
(SC比1−7)の層厚方向に対するバンドギャップの
変化は、堆積室内に流入される、Siを含む原料ガス
(この場合にはSiH4 ガス)とCを含む原料ガス(こ
の場合にはCH4 ガス)の流量比に依存することが分か
った。 (比較例1−8)i型層を形成する際に導入するμW電
力とRF電力をいろいろと変え、他の条件は実施例1と
同じにして、太陽電池を幾つか作製した。図9はμW電
力と堆積速度の関係で、堆積速度はRF電力に依存せ
ず、μW電力が0.32W/cm3以上では一定で、こ
の電力で原料ガスであるSiH4 ガスとCH4 ガスが1
00%分解されていることが分かった。AM1.5(1
00mW/cm2 )光を照射したときの太陽電池の初期
光電変換効率を測定したところ、図10に示すような結
果となった。この図中の曲線は実施例1の初期光電変換
効率を1とした場合の各太陽電池の初期光電変換効率の
割合を示すための包絡線である。図から分かるように、
μW電力がSiH4 ガスおよびCH4 ガスを100%分
解するμW電力(0.32W/cm3 )以下で、かつR
F電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効率は大
幅に向上することが分かった。
As described above, (SC Ex 1), (SC Ratio 1-1) to
The change in the bandgap with respect to the layer thickness direction of (SC ratio 1-7) is caused by the raw material gas containing Si (SiH 4 gas in this case) and the raw material gas containing C (in this case, inflow into the deposition chamber). It was found that it depends on the flow rate ratio of CH 4 gas). (Comparative Example 1-8) Several solar cells were produced under the same conditions as in Example 1 except that the μW power and the RF power introduced when forming the i-type layer were variously changed. FIG. 9 shows the relationship between the μW power and the deposition rate. The deposition rate does not depend on the RF power, and is constant when the μW power is 0.32 W / cm 3 or more. With this power, SiH 4 gas and CH 4 gas, which are the source gases, are used. Is 1
It was found to have been decomposed by 00%. AM1.5 (1
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light of 00 mW / cm 2 ) was measured, the results shown in FIG. 10 were obtained. The curve in this figure is an envelope for showing the ratio of the initial photoelectric conversion efficiency of each solar cell when the initial photoelectric conversion efficiency of Example 1 is 1. As you can see from the figure,
μW power is less than μW power (0.32 W / cm 3 ) that decomposes SiH 4 gas and CH 4 gas by 100%, and R
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the F power was higher than the μW power.

【0192】(比較例1−9)実施例1でi型層を形成
する際、堆積室401に導入するガスの流量をSiH 4
ガス50sccm、CH4 ガス10sccmに変更し、
2 ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろいろと
変えて太陽電池を幾つか作製した。他の条件は実施例1
と同じにした。堆積速度とμW電力、RF電力の関係を
調べたところ、比較例1−8と同様に堆積速度はRF電
力に依存せず、μW電力が0.18W/cm3 以上では
一定で、このμW電力で、原料ガスであるSiH4 ガス
およびCH4 ガスが100%分解されていることが分か
った。AM1.5光を照射したときの太陽電池の初期光
電変換効率を測定したところ、図10と同様な傾向を示
す結果となった。すなわち、μW電力がSiH4 ガスお
よびCH4 ガスを100%分解するμW電力(0.18
W/cm3 )以下で、かつRF電力がμW電力より大き
いとき初期光電変換効率は大幅に向上していることが分
かった。
(Comparative Example 1-9) An i-type layer was formed in Example 1.
At this time, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is set to SiH. Four
Gas 50 sccm, CHFourChange to 10 sccm gas,
H2Without introducing gas, various μW power and RF power
Instead, several solar cells were produced. Other conditions are Example 1
Same as. Relationship between deposition rate and μW power, RF power
As a result of examination, the deposition rate was found to be RF electric current as in Comparative Example 1-8.
Independent of force, μW power is 0.18W / cm3Above
At this constant power of μW, the source gas SiHFourgas
And CHFourIt turns out that the gas is 100% decomposed
It was. Initial light of solar cell when irradiated with AM1.5 light
When the electric conversion efficiency was measured, it showed the same tendency as in FIG.
It was a result. That is, μW power is SiHFourGas
And CHFourΜW power to decompose gas 100% (0.18
W / cm3) Or less and RF power is greater than μW power
It can be seen that the initial photoelectric conversion efficiency has improved significantly when
won.

【0193】(比較例1−10)実施例1でi型層を形
成する際、堆積室401に導入するガスの流量をSiH
4 ガス200sccm、CH4 ガス50sccm、H2
ガス500sccmに変更し、さらに基板温度が300
℃になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW電力
とRF電力をいろいろ変えて太陽電池を幾つか作製し
た。他の条件は実施例1と同じにした。
(Comparative Example 1-10) In Example 1, the i-type layer was formed.
When forming, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is set to SiH.
FourGas 200 sccm, CHFourGas 50sccm, H2
The gas was changed to 500 sccm and the substrate temperature was changed to 300.
Change the heater setting so that the temperature becomes ℃
By changing the RF power variously and making several solar cells
It was The other conditions were the same as in Example 1.

【0194】堆積速度とμW電力、RF電力との関係を
調べたところ、比較例1−8と同様に堆積速度はRF電
力には依存せず、μW電力が0.65W/cm3 以上で
一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスおびC
4 ガスが100%分解されていることが分かった。A
M1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効
率を測定したところ、図10と同様な傾向を示す結果と
なった。すなわち、μW電力がSiH4 ガスを100%
分解するμW電力(0.65W/cm3 )以下で、かつ
RF電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効率は
大幅に向上していることが分かった。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and the RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power as in Comparative Example 1-8, and the μW power was constant at 0.65 W / cm 3 or more. With this power, the raw material gas, SiH 4 gas and C
It was found that the H 4 gas was 100% decomposed. A
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with M1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. 10. That is, μW power is 100% of that of SiH 4 gas.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power to be decomposed was μW power (0.65 W / cm 3 ) or less and the RF power was higher than the μW power.

【0195】(比較例1−11)実施例1でi型層を形
成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから200m
Torrまでいろいろ変え、他の条件は実施例1と同じ
にして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5光を照
射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定したこ
とろ、図11のような結果となり、圧力が50mTor
r以上では大幅に初期光電変換効率が減少していること
が分かった。
(Comparative Example 1-11) When the i-type layer was formed in Example 1, the pressure in the deposition chamber was changed from 3 mTorr to 200 m.
Several solar cells were manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the conditions were changed to Torr. The initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was as shown in FIG. 11, and the pressure was 50 mTorr.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced at r or higher.

【0196】(比較例1−12)実施例1でSi層を形
成する際、SiH4 ガス流量、RF電力を変えることに
よって、堆積速度をいろいろ変え、他の条件は実施例1
と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5
光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定
したことろ、Si層の堆積速度が2nm/sec以上で
は大幅に初期光電変換効率が減少していることがわかっ
た。
(Comparative Example 1-12) When forming the Si layer in Example 1, the deposition rate was variously changed by changing the SiH 4 gas flow rate and the RF power, and other conditions were the same as Example 1.
Several solar cells were prepared in the same manner as in. AM1.5
The initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light was measured, and it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced when the deposition rate of the Si layer was 2 nm / sec or more.

【0197】(比較例1−13)実施例1でSi層を形
成する際、層厚をいろいろ変え、他の条件は実施例1と
同じにして、太陽電池幾つか作製した。AM1.5光を
照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定した
ところ、層厚が30nm以上では大幅に初期光電変換効
率が減少していることが分かった。
(Comparative Example 1-13) Several solar cells were produced under the same conditions as in Example 1 except that the layer thickness was variously changed when the Si layer was formed in Example 1. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced when the layer thickness was 30 nm or more.

【0198】以上、(比較例1−1)〜(比較例1−1
3)に見られるように本実施例の太陽電池(SC実1)
が、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−
7)よりもさらに優れた特性を有することが実証され
た。 (実施例2)実施例1においてバンドギャップ(Eg)
の極小値の層厚方向に対する位置、極小値の大きさ、お
よびパターンを変えて太陽電池を幾つか作製し、その初
期光電変換効率および耐久特性を実施例1と同様な方法
で調べた。このときi型層のSiH4 ガス流量とCH4
ガス流量の変化パターン以外は実施例1と同じにした。
図12にSiH4 ガス流量とCH4 ガス流量の変化パタ
ーンを変えたときの太陽電池の層厚方向に対するバンド
図を示す。(SC実2−1)〜(SC実2−5)はバン
ドギャップの極小値の層厚方向に対する位置を変えたも
ので、(SC実2−1)〜(SC実2−5)に従ってp
/i界面からi/Si界面に向かって変化させたもので
ある。(SC実2−6)、(SC実2−7)は(SC実
2−1)のバンドギャップの極小値を変化させたもので
ある。(SC実2−8)〜(SC実2−10)はバンド
のパターンを変えたものである。作製したこれらの太陽
電池の初期光電変換効率および耐久特性を調べた結果を
表3に示す(表の値はSC実(2−1)を基準とし
た)。これらの結果から分かるように、バンドギャップ
の極小値の大きさ、変化パターンによらず、i型層のバ
ンドギャップが層厚方向になめらかに変化し、バンドギ
ャップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/i
界面方向に片寄っている本発明の太陽電池のほうが優れ
ていることがわかった。
As mentioned above, (Comparative Example 1-1) to (Comparative Example 1-1)
As seen in 3), the solar cell of this example (SC Ex 1)
However, conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-
It has been demonstrated that it has even better properties than 7). (Example 2) Band gap (Eg) in Example 1
Several solar cells were manufactured by changing the position of the local minimum value in the layer thickness direction, the size of the local minimum value, and the pattern, and the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics thereof were examined in the same manner as in Example 1. At this time, the SiH 4 gas flow rate of the i-type layer and CH 4
Except for the change pattern of the gas flow rate, it was the same as in Example 1.
FIG. 12 shows a band diagram in the layer thickness direction of the solar cell when the change patterns of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are changed. (SC Ex 2-1) to (SC Ex 2-5) are obtained by changing the position of the minimum value of the band gap with respect to the layer thickness direction, and according to (SC Ex 2-1) to (SC Ex 2-5), p
It is changed from the / i interface to the i / Si interface. (SC Ex 2-6) and (SC Ex 2-7) are obtained by changing the minimum value of the band gap of (SC Ex 2-1). (SC Ex 2-8) to (SC Ex 2-10) are different patterns of bands. Table 3 shows the results of examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these manufactured solar cells (the values in the table are based on SC actual (2-1)). As can be seen from these results, the band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction regardless of the size of the minimum value of the band gap and the change pattern, and the position of the minimum value of the band gap is located in the i-type layer. P / i from the center position of
It was found that the solar cell of the present invention, which is offset toward the interface, is superior.

【0199】(実施例3)Si層に価電子制御剤を含有
する図1−aの太陽電池を作製した。 (実施例3−1)Si層を形成する際、SiH4 ガス、
2 ガスの他にPH3 /H2 ガスを2sccm堆積室に
流入させる以外は実施例1と同じにした。作製した太陽
電池(SC実3−1)は(SC実1)と同様、従来の太
陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−7)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。
Example 3 A solar cell of FIG. 1-a containing a valence electron control agent in the Si layer was produced. (Example 3-1) When forming a Si layer, SiH 4 gas,
Except for flowing PH 3 / H 2 gas in 2sccm deposition chamber in addition to the H 2 gas were the same as in Example 1. The manufactured solar cell (SC Ex 3-1) has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Ratio 1-1) to (SC Ratio 1-7), similar to (SC Ex 1). It was found to have characteristics.

【0200】(実施例3−2)Si層を形成する際、S
iH4 ガス、H2 ガスの他にPH3 /H2 ガスを2sc
cm、B2 6 /H2 ガスを0.5sccm堆積室に流
入させる以外は実施例1と同じにした。作製した太陽電
池(SC実3−2)は(SC実1)と同様、従来の太陽
電池(SC比1−1)〜(SC比1−7)よりもさらに
良好な初期光電変換効率および耐久特性を有することが
分かった。
(Example 3-2) When forming a Si layer, S
2 sc of PH 3 / H 2 gas in addition to iH 4 gas and H 2 gas
cm, B 2 H 6 / H 2 gas was made to be the same as in Example 1 except that 0.5 sccm gas was introduced into the deposition chamber. Similar to (SC Ex 1), the manufactured solar cell (SC Ex 3-2) had better initial photoelectric conversion efficiency and durability than conventional solar cells (SC Ratio 1-1) to (SC Ratio 1-7). It was found to have characteristics.

【0201】(実施例4)p型の多結晶シリコン基板を
用いて、図1−bの太陽電池を作製した。基板上に第1
のn型層、p型層、i型層、Si層、第2のn型層を順
次形成した。表4に形成条件を記す。i型層を形成する
際、SiH4 ガス流量とCH4 ガス流量は図6のパター
ンのように変化させ、i/p界面よりにバンドギャップ
の極小値がくるようにし、Si層の堆積速度は0.15
nm/secにした。基板、および半導体層以外の層は
実施例1と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。
Example 4 Using the p-type polycrystalline silicon substrate, the solar cell of FIG. 1-b was produced. First on the board
The n-type layer, p-type layer, i-type layer, Si layer, and second n-type layer were sequentially formed. Table 4 shows the forming conditions. When forming the i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are changed as shown in the pattern of FIG. 6 so that the minimum value of the band gap comes from the i / p interface, and the deposition rate of the Si layer is 0.15
nm / sec. The substrate and layers other than the semiconductor layer were manufactured under the same conditions and methods as in Example 1.

【0202】作製した太陽電池(SC実4)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久特性を有することが分かった。 (実施例5)p/i界面近傍にi型層のバンドギャップ
の最大値があり、その領域の厚さが20nmである太陽
電池を作製した。図13−aにi型層の流量変化パター
ンを示す。
The produced solar cell (SC Ex 4) was similar to (SC Ex 1) in the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC Ex).
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratio 1-7). (Example 5) A solar cell having a maximum bandgap value of the i-type layer near the p / i interface and a thickness of that region of 20 nm was manufactured. FIG. 13-a shows the flow rate change pattern of the i-type layer.

【0203】i型層の流量変化パターンを変える以外は
実施例1と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。次
に、太陽電池の組成分析を実施例1と同様な方法で行
い、図7をもとにi型層の層厚方向のバンドギャップの
変化を調べたところ、図13−bのような結果となっ
た。作製した縦(SC実5)は(SC実1)と同様、従
来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−7)より
もさらに良好な初期光電変換効率および耐久性を有する
ことが分かった。
It was manufactured using the same conditions and method as in Example 1 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 1, and the change in the band gap of the i-type layer in the layer thickness direction was examined based on FIG. 7. The results shown in FIG. 13-b were obtained. Became. Like the (SC Ex 1), the produced vertical (SC Ex 5) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Ratio 1-1) to (SC Ratio 1-7). I found out.

【0204】(比較例5)i型層のp/i界面近傍にバ
ンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域の
厚さをいろいろと変えた太陽電池をいくつか作製した。
領域の厚さ以外は実施例5と同じ条件、同じ方法を用い
て作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm以上、
30nm以下では、実施例1の太陽電池(SC実1)よ
りもさらに良好な初期光電変換効率および耐久性が得ら
れた。
(Comparative Example 5) There was a region having the maximum bandgap near the p / i interface of the i-type layer, and several solar cells having various thicknesses were manufactured.
Except for the thickness of the region, the same conditions and methods as in Example 5 were used. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm or more,
When the thickness is 30 nm or less, the initial photoelectric conversion efficiency and durability which are better than those of the solar cell of Example 1 (SC Ex 1) were obtained.

【0205】(実施例6)i/Si界面近傍にi型層の
バンドギャップの最大値があり、その領域の厚さが15
nmである太陽電池を作製した。図13−cにi型層の
流量変化パターンを示す。i型層の流量変化パターンを
変える以外は実施例1と同じ条件、同じ方法を用いて作
製した。次に太陽電池の組成分析を実施例1と同様な方
法で行い、図7をもとにi型層の層厚方向のバンドギャ
ップの変化を調べたところ、第13−d図のような結果
となった。作製した太陽電池(SC実6)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比17)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐
久性を有することが分かった。
Example 6 There is a maximum bandgap of the i-type layer near the i / Si interface, and the thickness of that region is 15
A solar cell having a size of nm was manufactured. FIG. 13-c shows the flow rate change pattern of the i-type layer. It was manufactured using the same conditions and method as in Example 1 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 1, and the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG. 7. The results shown in FIG. 13-d were obtained. Became. The manufactured solar cell (SC Ex 6) is the same as (SC Ex 1) in the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC).
It was found that it has better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the ratio 17).

【0206】(比較例6)i型層のi/Si界面近傍に
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さをいろいろ変えた太陽電池をいくつか作製した。
領域の厚さ以外は実施例6と同じ条件、同じ方法を用い
て作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm以上、
30nm以下では実施例1の太陽電池(SC実1)より
もさらに良好な初期光電変換効率および耐久性が得られ
た。
(Comparative Example 6) There was a region having the maximum bandgap in the vicinity of the i / Si interface of the i-type layer, and several solar cells having various thicknesses were manufactured.
It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 6 except for the thickness of the region. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the thickness of the region was 1 nm or more,
When the thickness was 30 nm or less, the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of the solar cell of Example 1 (SC Ex 1).

【0207】(実施例7)第1のp型層をガス拡散法で
形成し、i型層を形成する際、C2 2 ガスを用い、μ
W電力を変化させた太陽電池を作製した。まず、O2
Heガスボンベを水素で1%に希釈したBBr3 (純度
99.999%、以下「BBr3 /H2 ガス」と呼ぶ)
ボンベに交換し、さらにCH4 ガスボンベをC2 2
ス(純度99.99%)に交換した。第1のp型層を形
成する際、基板温度を850℃にし、BBr3 /H2
スを500sccm堆積室に導入し、内圧10Torr
で、Bをn型基板に拡散させた。接合深さ300nmに
なったことろで、BBr3 /H2 ガスの導入を止め、H
2 ガスを5分間流し続けた。さらにi型層を形成する
際、CH4 ガスの代わりC2 2 ガスを導入し、図14
−aのような流量パターンに従って変化させた。さらに
図14−bのようにμW電力を変化させた。第1のp型
層とi型層以外は実施例1と同じ条件、同じ方法、同じ
手順を用いた。作製した太陽電池(SC実7)は(SC
実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(S
C比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率およ
び耐久性を有することが分かった。
Example 7 When the first p-type layer was formed by the gas diffusion method and the i-type layer was formed, C 2 H 2 gas was used and μ
Solar cells with different W power were produced. First, O 2 /
BBr 3 obtained by diluting a He gas cylinder with hydrogen to 1% (purity 99.999%, hereinafter referred to as “BBr 3 / H 2 gas”)
The cylinder was replaced with a cylinder, and the CH 4 gas cylinder was replaced with C 2 H 2 gas (purity 99.99%). When forming the first p-type layer, the substrate temperature was set to 850 ° C., BBr 3 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber at 500 sccm, and the internal pressure was set to 10 Torr.
Then, B was diffused into the n-type substrate. When the junction depth reaches 300 nm, the introduction of BBr 3 / H 2 gas is stopped and H
2 gas was kept flowing for 5 minutes. Further, when forming the i-type layer, C 2 H 2 gas is introduced instead of CH 4 gas, and
It was changed according to the flow pattern such as -a. Further, the μW power was changed as shown in FIG. 14-b. Except for the first p-type layer and the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used. The produced solar cell (SC Ex 7) is (SC
Like the actual 1), the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (S
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of C ratio 1-7).

【0208】(実施例8)i型層に酸素原子が含有され
ている太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施
例1で流すガスの他に、O2 /Heガスを10scc
m、堆積室401内に導入する以外は実施例1と同じ条
件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池
(SC実8)は(SC実1)と同様、従来の太陽電池
(SC比1−1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。
Example 8 A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was produced. When forming the i-type layer, 10 sccc of O 2 / He gas was used in addition to the gas flowing in Example 1.
m, the same conditions, the same method and the same procedure as in Example 1 were used except that the same was introduced into the deposition chamber 401. The produced solar cell (SC Ex 8) has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7), similar to (SC Ex 1). Found to have.

【0209】また、i型層中の酸素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、2×1019
(個/cm2 )であることが分かった。 (実施例9)i型層に窒素原子が含有されているシリコ
ン太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施例1
で流すガスの他に、NH3 /H2 ガスを5sccm、堆
積室401内に導入する以外は実施例1と同じ条件、同
じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC実
9)は(SC実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1
−1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久特性を有することが分かった。ま
た、i型層中の窒素原子の含有量をSIMSで調べたと
ころ、ほぼ均一に含有され、3×1017(個/cm2
であることが分かった。
Further, the content of oxygen atoms in the i-type layer is determined by SI
When examined by MS, it was found to contain almost uniformly 2 × 10 19
It was found to be (pieces / cm 2 ). (Example 9) A silicon solar cell in which a nitrogen atom was contained in the i-type layer was produced. Example 1 in forming the i-type layer
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used, except that NH 3 / H 2 gas of 5 sccm was introduced into the deposition chamber 401 in addition to the gas that was flowed in. The prepared solar cell (SC Ex 9) is similar to the conventional solar cell (SC Ex 1) with SC Ex 1
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of -1) to (SC ratio 1-7). Also, when the content of nitrogen atoms in the i-type layer was examined by SIMS, it was found that the i-type layer contained almost uniformly 3 × 10 17 (pieces / cm 2 ).
It turned out that

【0210】(実施例10)i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている太陽電池を作製した。i型層を
形成する際、実施例1で流すガスの他に、O2 /Heガ
スを5sccm、NH2 /H2 ガスを5sccm、堆積
室401内に導入する以外は実施例1と同じ条件、同じ
方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC実1
0)は(SC実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1
−1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久特性を有することが分かった。ま
た、i型層中の酸素原子と窒素原子の含有量をSIMS
で調べたところ、ほぼ均一に含有され、それぞれ、1×
1019(個/cm2 )、3×1017(個/cm2 )であ
ることが分かった。
Example 10 A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms and nitrogen atoms was produced. When the i-type layer is formed, the same conditions as in Example 1 except that O 2 / He gas is 5 sccm, NH 2 / H 2 gas is 5 sccm, and is introduced into the deposition chamber 401 in addition to the gas flowing in Example 1. , Same method, same procedure. Fabricated solar cell (SC Ex 1
0) is a conventional solar cell (SC ratio 1
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of -1) to (SC ratio 1-7). In addition, the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer are measured by SIMS.
It was found that they were contained almost uniformly,
It was found to be 10 19 (pieces / cm 2 ), 3 × 10 17 (pieces / cm 2 ).

【0211】(実施例11)i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している太陽電池を作製し
た。O2 /HeガスボンベをSiF4 ガス(純度99.
999%)ボンベに交換し、i型層を形成する際、図1
5−aの流量パターンに従って、SiH4 ガス、CH4
ガス、SiF4 ガスの流量を変化させた。実施例1と同
様な方法によってこの太陽電池(SC実11)の層厚方
向のバンドギャップの変化を求めた。それを図15−b
に示す。
Example 11 A solar cell was produced in which the hydrogen content of the i-type layer was changed in accordance with the silicon content. The O 2 / He gas cylinder was replaced with SiF 4 gas (purity 99.
(999%) When replacing the cylinder and forming the i-type layer, as shown in FIG.
According to the flow pattern of 5-a, SiH 4 gas, CH 4
The flow rates of the gas and SiF 4 gas were changed. The band gap change in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex 11) was obtained by the same method as in Example 1. Figure 15-b
Shown in.

【0212】さらに2次イオン質量分析装置を用いて水
素原子とシリコン原子の含有量の層厚方向分析を行っ
た。その結果、図15−cに示すように、水素原子の含
有量はシリコン原子の含有量に対応した層厚方向分布を
なしていることが分かった。この太陽電池(SC実1
1)の初期光電変換効率と耐久特性を求めたところ、実
施例1の太陽電池と同様、従来の太陽電池(SC比1−
1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好な初期光電変
換効率および耐久特性を有することが分かった。
Further, the secondary ion mass spectrometer was used to analyze the content of hydrogen atoms and silicon atoms in the layer thickness direction. As a result, as shown in FIG. 15-c, it was found that the hydrogen atom content has a layer thickness direction distribution corresponding to the silicon atom content. This solar cell (SC Ex 1
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of 1) were obtained, similar to the solar cell of Example 1, a conventional solar cell (SC ratio 1-
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 1) to (SC ratio 1-7).

【0213】(実施例12)図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の太陽電池
の半導体層を形成する際、シリコン原子含有ガス(Si
4 ガス)と炭素原子含有ガス(CH4 ガス)を堆積室
から1mの距離のところで混合させる以外は実施例1と
同じ方法、同じ手順で太陽電池(SC実12)を作製し
た。作製した太陽電池(SC実12)は(SC実1)よ
りもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有
することが分かった。
(Embodiment 12) When a semiconductor layer of the solar cell of FIG. 1 is formed by the manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4, a silicon atom-containing gas (Si
A solar cell (SC Ex 12) was produced by the same method and the same procedure as in Example 1 except that the H 4 gas) and the carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber. It was found that the manufactured solar cell (SC Ex 12) had better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than (SC Ex 1).

【0214】(実施例13)i型層を形成する際、RF
電極410に正のDCバイアスを印加し、RF電力、D
Cバイアス、μW電力を図16に示すように変化させた
太陽電池を作製した。作製した太陽電池(SC実13)
は(SC実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−
1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好な初期光電変
換効率および耐久特性を有することが分かった。
(Example 13) When forming the i-type layer, RF
Applying a positive DC bias to electrode 410, RF power, D
A solar cell in which the C bias and the μW power were changed as shown in FIG. 16 was produced. Prepared solar cell (SC Ex 13)
Is the same as (SC Ex 1), the conventional solar cell (SC ratio 1-
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 1) to (SC ratio 1-7).

【0215】(実施例14)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、図17
のトリプル型太陽電池を作製した。図17の太陽電池は
図1の太陽電池に1組のnip構造を加えたものであ
り、本発明で言う第1のp型層、n型層、i型層、第2
のp型層は、図17においてそれぞれ、第1のp型層、
第2のn型層、第2のi型層、第3のp型層に対応す
る。
(Embodiment 14) Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, FIG.
A triple solar cell was manufactured. The solar cell of FIG. 17 is obtained by adding a set of nip structure to the solar cell of FIG. 1, and includes the first p-type layer, n-type layer, i-type layer, and second
17 are the first p-type layers in FIG.
It corresponds to the second n-type layer, the second i-type layer, and the third p-type layer.

【0216】基板は、キャスティング法によって製造さ
れたn型の多結晶シリコン基板を用いた。50×50m
2 の基板の片面を温度100℃のNaOH(H2 Oで
1%に希釈したもの)に5分間浸し、純水で洗浄した。
NaOHに浸された面を走査型電子顕微鏡(SEM)で
観察したところ、表面にはピラミッド構造を有する凹凸
が形成されており、基板がテクスチャー化(Textu
red)されていることが分かった。次にアセトンとイ
ソプロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、
温風乾燥させた。
As the substrate, an n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method was used. 50 × 50m
One side of the m 2 substrate was immersed in NaOH (diluted to 1% with H 2 O) at a temperature of 100 ° C. for 5 minutes and washed with pure water.
When the surface immersed in NaOH was observed with a scanning electron microscope (SEM), irregularities having a pyramid structure were formed on the surface, and the substrate was textured (Textu).
red). Next, ultrasonically clean with acetone and isopropanol, and then with pure water.
It was dried with warm air.

【0217】実施例1と同様な手順、同様な方法で水素
プラズマ処理を施し、基板のテクスチャー面上に第1の
p型層を形成し、さらに第1のn型層、第1のi型層、
第2のp型層、第2のn型層、Si層、第2のi型層、
第3のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成する
際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH4
ス流量、CH4 ガス流量を変化させ、Si層の堆積速度
は0.15nm/secにした。
Hydrogen plasma treatment was performed by the same procedure and method as in Example 1 to form a first p-type layer on the textured surface of the substrate, and further, a first n-type layer and a first i-type layer were formed. layer,
A second p-type layer, a second n-type layer, a Si layer, a second i-type layer,
A third p-type layer was sequentially formed. When forming the second i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed according to the flow rate change pattern as shown in FIG. 5, and the Si layer deposition rate was set to 0.15 nm / sec.

【0218】次に、実施例1と同様に第2のp型層上
に、透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次
に、実施例1と同様に透明電極上に銀(Ag)からなる
層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。次に、実施例1と同様に基板の裏面にAg−Ti合
金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で
真空蒸着した。
Then, as in Example 1, ITO (In 2 O) having a layer thickness of 70 nm was formed as a transparent electrode on the second p-type layer.
3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method. Next, as in Example 1, a collector electrode made of silver (Ag) and having a layer thickness of 5 μm was vacuum-deposited on the transparent electrode by a usual vacuum deposition method. Next, as in Example 1, a back electrode made of an Ag—Ti alloy and having a layer thickness of 3 μm was vacuum-deposited on the back surface of the substrate by a normal vacuum deposition method.

【0219】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たトリプル型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実14)と呼ぶことにし、各半導体層の作製条件
を表5に記す。 (比較例14−1)図17の第2のi型層を形成する
際、図6の流量変化パターンに従って、SiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を変化させる以外は実施例14と同
様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比14−1)と呼ぶことにす
る。
As described above, the production of the triple type solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell will be referred to as (SC Ex 14), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 5. (Comparative Example 14-1) A method similar to that in Example 14 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed in accordance with the flow rate change pattern of FIG. 6 when the second i-type layer of FIG. 17 was formed. A triple solar cell was manufactured by the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 14-1).

【0220】(比較例14−2)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 にする以外
は実施例14と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比14−2)
と呼ぶことにする。 (比較例14−3)図17の第2のi型層を形成する
際、RF電力を0.15W/cm3 にする以外は実施例
14と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比14−3)と呼ぶこ
とにする。
(Comparative Example 14-2) When the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed, a triplet was prepared in the same manner as in Example 14 except that the μW power was 0.5 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 14-2)
I will call it. (Comparative Example 14-3) A triple solar cell is manufactured by the same method and procedure as in Example 14, except that the RF power is set to 0.15 W / cm 3 when the second i-type layer in FIG. 17 is formed. Was produced. This solar cell will be called (SC ratio 14-3).

【0221】(比較例14−4)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力
を0.55W/cm3 にする以外は実施例14と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比14−4)と呼ぶことにする。
[0221] (Comparative Example 14-4) when forming the second i-type layer in FIG. 17, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 14 A triple type solar cell was manufactured by the same method and the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 14-4).

【0222】(比較例14−5)図17の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例14と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
14−5)と呼ぶことにする。 (比較例14−6)図17のSi層を形成する際、堆積
速度を3nm/secにする以外は実施例14と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比14−6)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 14-5) When the second i-type layer shown in FIG. 17 is formed, the pressure in the deposition chamber 401 is set to 0.08 Torr.
A triple type solar cell was manufactured by the same method and procedure as in Example 14 except that the above was used. This solar cell is called (SC ratio 14-5). (Comparative Example 14-6) A triple solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 14, except that the deposition rate was set to 3 nm / sec when the Si layer in FIG. 17 was formed. This solar cell is called (SC ratio 14-6).

【0223】(比較例14−7)図17のSi層を形成
する際、層厚を40nmにする以外は実施例14と同様
な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。
この太陽電池を(SC比14−7)と呼ぶことにする。
作製したこれらのトリプル型太陽電池の初期光電変換効
率と耐久特性を実施例1と同様な方法で測定したとこ
ろ、(SC実14)は従来のトリプル型太陽電池(SC
比14−1)〜(SC比14−7)よりもさらに良好な
初期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
(Comparative Example 14-7) A triple-type solar cell was prepared by the same method and procedure as in Example 14, except that the layer thickness was 40 nm when the Si layer shown in FIG. 17 was formed.
This solar cell is called (SC ratio 14-7).
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these produced triple solar cells were measured by the same method as in Example 1, (SC Ex. 14) shows that the conventional triple solar cells (SC
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratios 14-1) to (SC ratio 14-7).

【0224】(実施例15)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、実施例
1の太陽電池を作製し、モジュール化し、発電システム
に応用した。実施例1と同じ条件、同じ方法、同じ手順
で50×50mm2 の太陽電池(SC実1)を65個作
製した。厚さ5.0mmのアルミニウム板上にEVA
(エチレン ビニル アセテート)からなる接着材シー
トを乗せ、その上にナイロンシートを乗せ、さらにその
上に作製した太陽電池を配列し、直列化および並列化を
行った。その上にEVAの接着材シートを乗せ、さらに
その上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネート
し、モジュール化した。作製したモジュールの初期光電
変換効率を実施例1と同様な方法で測定しておいた。モ
ジュールを図18の発電システムを示す回路に接続し、
負荷には夜間点灯する外灯を使用した。システム全体は
蓄電池、及びモジュールの電力によって稼働し、モジュ
ールは最も太陽光を集光できる角度に設置した。1年経
過後の光電変換効率を測定し、光劣化率(1年後の光電
変換効率/初期光電変換効率)を求めた。このモジュー
ルを(MJ実15)と呼ぶことにする。
Example 15 Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, the solar cell of Example 1 was prepared, modularized, and applied to a power generation system. 65 solar cells (SC Ex 1) of 50 × 50 mm 2 were prepared under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1. EVA on a 5.0 mm thick aluminum plate
An adhesive sheet made of (ethylene vinyl acetate) was placed, a nylon sheet was placed on the sheet, and the solar cells produced were arranged on the sheet, and serialized and parallelized. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, followed by vacuum lamination to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured by the same method as in Example 1. Connect the module to the circuit showing the power generation system in Figure 18,
An external light that lights at night was used as the load. The whole system was operated by the storage battery and the power of the module, and the module was installed at the angle that could collect the most sunlight. The photoelectric conversion efficiency after one year was measured, and the photodegradation rate (photoelectric conversion efficiency after one year / initial photoelectric conversion efficiency) was obtained. This module will be called (MJ Ex 15).

【0225】(比較例15−1)従来の太陽電池(SC
比1−X)(X:1〜7)を比較例1〜Xと同じ条件、
同じ方法、同じ手順で65個作製し、実施例15と同様
にモジュール化した。このモジュールを(MJ比15−
X)と呼ぶことにする。実施例15と同じ条件、同じ方
法、同じ手順で初期光電変換効率と1年経過後の光電変
換効率を測定し、光劣化率を求めた。
(Comparative Example 15-1) Conventional solar cell (SC
Ratio 1-X) (X: 1 to 7) under the same conditions as in Comparative Examples 1 to X,
Sixty-five pieces were produced by the same method and the same procedure, and were modularized in the same manner as in Example 15. This module (MJ ratio 15-
X). The initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after one year passed were measured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 15, and the photodegradation rate was obtained.

【0226】その結果、(MJ比15−X)の光劣化率
は(MJ実15)に対して次のような結果となった。 モジュール 光劣化率の比 ───────────────────────── MJ実15 1.00 MJ比15−1 0.86 MJ比15−2 0.67 MJ比15−3 0.86 MJ比15−4 0.70 MJ比15−5 0.82 MJ比15−6 0.70 MJ比15−7 0.83 以上の結果より本発明の太陽電池モジュールのほうが従
来の太陽電池モジュールよりもさらに優れた光劣化特性
を有していることが分かった。
As a result, the photodegradation rate of (MJ ratio 15-X) was as follows with respect to (MJ ex. 15). Module light deterioration rate ratio ───────────────────────── MJ actual 15 1.00 MJ ratio 15-1 0.86 MJ ratio 15-2 0.67 MJ ratio 15-3 0.86 MJ ratio 15-4 0.70 MJ ratio 15-5 0.82 MJ ratio 15-6 0.70 MJ ratio 15-7 0.83 It has been found that the solar cell module has better photodegradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0227】(実施例16)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、p/i
界面に第2のSi層を有する図19の太陽電池を作製し
た。実施例1と同様に、キャスティング法によって製造
された、50×50mm2のn型多結晶シリコン基板を
HFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液に
数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとイソプロ
パノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風乾
燥させた。
(Example 16) Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, p / i
The solar cell of FIG. 19 having the second Si layer at the interface was produced. As in Example 1, a 50 × 50 mm 2 n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method was immersed in an aqueous solution of HF and HNO 3 (diluted to 10% with H 2 O) for several seconds, and then pure water was used. Washed. Next, it was ultrasonically washed with acetone and isopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air.

【0228】実施例1と同様な手順、同様な方法で水素
プラズマ処理を施し、基板上に第1のp型層を形成し、
さらに第1のn型層、第1のSi層、i型層、第2のS
i層、第2のp型層を順次形成した。i型層を形成する
際、図13−aのような流量変化パターンに従ってSi
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、第1のSi
層、第2のSi層の堆積速度は0.15nm/sec、
層厚は10nmにした。
Hydrogen plasma treatment was applied in the same procedure and method as in Example 1 to form a first p-type layer on the substrate,
Further, the first n-type layer, the first Si layer, the i-type layer, and the second S layer.
The i layer and the second p-type layer were sequentially formed. When forming the i-type layer, Si is formed according to the flow rate change pattern as shown in FIG.
By changing the H 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate, the first Si
Layer, second Si layer deposition rate is 0.15 nm / sec,
The layer thickness was 10 nm.

【0229】次に、第2のp型層上に、実施例1と同様
にして透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。
次に、実施例1と同様に透明電極上に銀(Ag)からな
る層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着
した。次に、実施例1と同様に基板の裏面にAg−Ti
合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法
で真空蒸着した。
Next, on the second p-type layer, ITO (In 2
O 3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method.
Next, as in Example 1, a collector electrode made of silver (Ag) and having a layer thickness of 5 μm was vacuum-deposited on the transparent electrode by a usual vacuum deposition method. Next, as in Example 1, Ag-Ti was formed on the back surface of the substrate.
A back electrode made of an alloy and having a layer thickness of 3 μm was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method.

【0230】この太陽電池を(SC実16)と呼ぶこと
にし、各半導体層の作製条件を表6に記す。作製した太
陽電池の初期光電変換効率と耐久特性を実施例1と同様
な方法で測定したところ、(SC実16)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久特性を有することが分かった。
This solar cell will be referred to as (SC Ex 16), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 6. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the manufactured solar cell were measured by the same method as in Example 1, (SC Ex 16) was the same as that of (SC Ex 1) in the conventional solar cell (SC ratio 1-1). ~ (SC
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratio 1-7).

【0231】以上のように、本発明の光起電力素子の効
果は、素子構成、素子材料、素子の作製条件に無関係に
発揮されることが実証された。 (実施例17)本実施例では、i型層にBとP原子を含
有させた光起電力素子を作製した。まず、キャスィング
法によって作製したn型の多結晶シリコン基板を用いて
図1−aの太陽電池を作製した。
As described above, it was proved that the effect of the photovoltaic element of the present invention was exhibited regardless of the element structure, element material, and element manufacturing conditions. (Example 17) In this example, a photovoltaic device was prepared in which the i-type layer contained B and P atoms. First, the solar cell of FIG. 1-a was manufactured using an n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method.

【0232】50×50m2、厚さ500μmの基板を
HFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液に
数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとシソプロ
パノールで超音波洗浄し、さら純水で洗浄し、温風乾燥
させた。次に、図4に示す原料ガス供給装置2000と
堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた製造
装置により、基板上に半導体層を作製した。以下に、そ
の作製手順を記す。
A 50 × 50 m 2 substrate having a thickness of 500 μm was immersed in an aqueous solution of HF and HNO 3 (diluted to 10% with H 2 O) for several seconds and washed with pure water. Next, it was ultrasonically cleaned with acetone and perisopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air. Next, a semiconductor layer was formed on the substrate by the manufacturing apparatus using the glow discharge decomposition method including the source gas supply device 2000 and the deposition device 400 shown in FIG. The manufacturing procedure will be described below.

【0233】図中の2041〜2047のガスボンベに
は、実施例1と同様の原料ガスが密封されている。実施
例1と同様にして成膜の準備が完了した後、基板に水素
プラズマ処理を施し、続いて基板404上に、第1のp
型層、n型層、Si層、i型層、第2のp型層を形成し
た。
In the gas cylinders 2041 to 2047 in the figure, the same source gas as in Example 1 is sealed. After the preparation for film formation was completed in the same manner as in Example 1, the substrate was subjected to hydrogen plasma treatment, and subsequently, the first p-layer was formed on the substrate 404.
A mold layer, an n-type layer, a Si layer, an i-type layer, and a second p-type layer were formed.

【0234】まず、水素プラズマ処理を施すには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内
に導入し、H2 ガス流量が500sccmになるように
マスフローコントローラー2013で調節した。堆積室
内の圧力が2.0Torrになるように真空計402を
見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の
温度が550℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したところでシャッター415が閉
じられていることを確認し、マイクロ波(μW)電源を
0.20W/cm3 に設定し、μW電力を導入し、グロ
ー放電を生起させ、シャッター415を開け、基板の水
素プラズマ処理を開始した。10分間経過したところで
シャッターを閉じ、μW電源を切り、グロー放電を止
め、水素プラズマ処理を終えた。5分間、堆積室401
内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉
じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気した。
First, to perform the hydrogen plasma treatment, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 500 sccm. The pressure inside the deposition chamber is adjusted to 2.0 Torr by adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402, and the heater 405 is set so that the temperature of the substrate 404 becomes 550 ° C. When the substrate temperature becomes stable, the shutter 415 is set. , The microwave (μW) power source is set to 0.20 W / cm 3 , μW power is introduced, glow discharge is generated, the shutter 415 is opened, and the substrate is subjected to hydrogen plasma treatment. Started. After 10 minutes, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the hydrogen plasma treatment was completed. 5 minutes, deposition chamber 401
After continuously flowing H 2 gas into the inside, the valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0235】次に、第1のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401室
に導入し、H2 ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるように真空計402を見
ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温
度が350℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したことろでさらにバルブ200
1、2005を徐々に開いて、SiH4 ガス、B26
/H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この時、S
iH4 ガス流量が5sccm、H2 ガス流量が100s
ccm、B2 6 /H2 ガスが500sccmとなるよ
うに各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積
室401内の圧力は、2.0Torrとなるように真空
計402を見ながらコンダクタンスバルブ407の開口
を調整した。シャッター415が閉じられていることを
確認し、RF電源を0.20W/cm3 に設定し、RF
電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター41
5を開け、基板上に第1のp型層の形成を開始した。層
厚100nmの第1のp型層を作製したことろでシャッ
ターを閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、第1
のp型層の形成を終えた。バルブ2001、2005を
閉じて、堆積室401内へのSiH4 ガス、B2 6
2 ガスの流入を止め、5分間、堆積室401内へH2
ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉じ、堆積室
401内およびガス配管内を真空排気した。
Next, in order to form the first p-type layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Adjusted in 2013. Adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 becomes 350 ° C., the substrate temperature is stable. Valve 200
1, 2005 gradually open, SiH 4 gas, B 2 H 6
/ H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, S
iH 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 100 s
It was adjusted with each mass flow controller so that ccm and B 2 H 6 / H 2 gas became 500 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber 401 was 2.0 Torr. Make sure the shutter 415 is closed, set the RF power supply to 0.20 W / cm 3 , and
Shutter 41 is generated by introducing electric power to cause glow discharge.
5 was opened and the formation of the first p-type layer on the substrate was started. After the first p-type layer having a layer thickness of 100 nm was prepared, the shutter was closed, the RF power was turned off, the glow discharge was stopped, and the first
The formation of the p-type layer was completed. The valves 2001 and 2005 are closed, and SiH 4 gas, B 2 H 6 /
Stopping the flow of H 2 gas for 5 minutes, H 2 into the deposition chamber 401
After continuing to flow the gas, the valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0236】n型層を形成するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2 ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2 ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるようにコンダクタンスバルブで調整し、基板4
04の温度が350℃になるように加熱ヒーター405
を設定した。基板温度が安定したところで、さらにバル
ブ2001、2004を徐々に開いてSiH4 ガス、P
3 /H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が1
00sccm、PH3/H2 ガス流量が200sccm
となるように各々のマスフローコントローラーで調整し
た。堆積室401内の圧力は、1.0Torrとなるよ
うにコンダクタンスバルブ407の開口を調整した。R
F電源の電力を0.01W/cm3 に設定し、RF電極
410にRF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シ
ャッターを開け、第1のp型層上にn型層の作製を開始
し、層厚30nmのn型層を作製したことろでシャッタ
ーを閉じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、n型
層の形成を終えた。バルブ2001、2004を閉じ
て、堆積室401内へのSiH4 ガス、PH3 /H 2
スの流入を止め、5分間、堆積室401内へH2 ガスを
流し続けたのち、流出バルブ2003を閉じ、堆積室4
01内およびガス配管内を真空排気した。
To form the n-type layer, the auxiliary valve 40
8, gradually open the valve 2003, H2Gas to gas
It is introduced into the deposition chamber 401 through the inlet pipe 411, and H2gas
Mass flow control so that the flow rate is 50 sccm
Ra 2013 is set and the pressure in the deposition chamber is 1.0 Tor.
Adjust the conductance valve to r
Heater 405 so that the temperature of 04 becomes 350 ° C.
It was set. When the substrate temperature is stable,
Open 2001 and 2004 gradually to SiHFourGas, P
H3/ H2Gas was flowed into the deposition chamber 401. this
Sometimes SiHFourGas flow rate is 2 sccm, H2Gas flow rate is 1
00sccm, PH3/ H2Gas flow rate is 200 sccm
Adjust with each mass flow controller so that
It was The pressure in the deposition chamber 401 will be 1.0 Torr.
Thus, the opening of the conductance valve 407 was adjusted. R
The power of F power source is 0.01W / cm3Set to RF electrode
Introduce RF power to 410 to cause glow discharge and
Open the shutter and start making the n-type layer on the first p-type layer
The n-type layer with a layer thickness of 30 nm was produced, and the shutter was released.
Closed, RF power turned off, glow discharge stopped, n-type
Finished forming layers. Close the valves 2001 and 2004
SiH into the deposition chamber 401FourGas, PH3/ H 2Moth
Stop the flow of gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes.2Gas
After continuing the flow, the outflow valve 2003 is closed and the deposition chamber 4
The inside of 01 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0237】Si層を形成するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2 ガスを導入管411を通じて堆積室
401内に導入し、H2 ガス流量が50sccmになる
ようにマスフローコントローラー2013を設定し、堆
積室内の圧力が1.5Torrになるようにコンダクタ
ンスバルブで調整し、基板404の温度が270℃にな
るように加熱ヒーター405を設定した。基板温度が安
定したところで、さらにバルブ2001を徐々に開い
て、SiH4 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が1
00sccmとなるように各々のマスフローコントロー
ラーで調整した。堆積室401内の圧力は、1.5To
rrとなるようにコンダクタンスバルブ407の開口を
調整した。RF電源の電力を0.01W/cm3 に設定
し、RF電極410にRF電力を導入し、グロー放電を
生起させ、シャッターを開け、n型層上にSi層の作製
を開始、堆積速度0.15nm/sec、層厚10nm
のSi層を作製したことろでシャッターを閉じ、RF電
源を切って、グロー放電を止め、Si層の形成を終え
た。バルブ2001を閉じて、堆積室401内へのSi
4 ガスの流量を止め、5分間、堆積室401内へH2
ガスを流し続けたのち、流出バルブ2003を閉じ、堆
積室401内およびガス配管内を真空排気した。
To form the Si layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the introduction pipe 411, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate is 50 sccm. Then, the pressure inside the deposition chamber was adjusted to 1.5 Torr by a conductance valve, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 became 270 ° C. When the substrate temperature became stable, the valve 2001 was gradually opened to allow SiH 4 gas to flow into the deposition chamber 401. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 2 sccm and the H 2 gas flow rate is 1 sc
It was adjusted with each mass flow controller so as to be 00 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 1.5 To
The opening of the conductance valve 407 was adjusted so as to be rr. The power of the RF power source was set to 0.01 W / cm 3 , RF power was introduced to the RF electrode 410 to cause glow discharge, the shutter was opened, the production of the Si layer on the n-type layer was started, and the deposition rate was 0. 0.15 nm / sec, layer thickness 10 nm
After the Si layer was produced, the shutter was closed, the RF power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the Si layer was completed. The valve 2001 is closed, and Si in the deposition chamber 401
The flow rate of H 4 gas was stopped and H 2 was introduced into the deposition chamber 401 for 5 minutes.
After continuing to flow the gas, the outflow valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0238】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内に導入
し、H2 ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室の圧力
0.01Torrになるようにコンダクタンスバルブで
調整し、基板404の温度が350℃になるように加熱
ヒーター405を設定し、基板温度が安定したことろで
さらにバルブ2001、2002、2004、2005
を徐々に開いて、SiH4 ガス、CH4 ガス、PH3
2ガス、B26/H2ガスを堆積室401内に流入させ
た。この時、SiH4 ガス流量が100sccm、CH
4 がス流量30sccm、H2ガス流量が300scc
m、PH3/H2ガス流量2sccm、B26/H2ガス
流量5sccmとなるように各々のマスフローコントロ
ーラーで調整した。堆積室401内の圧力は0.01T
orrとなるようにコンダクタンスバルブ407の開口
を調整した。次にRF電源403の電力を0.40W/
cm3 に設定し、RF電極403に印加した。その後、
不図示のμW電源の電力を0.20W/cm3 に設定し
誘電体窓413を通して堆積401内にμW電力を導入
し、グロー放電を生起させ、シャッターを開け、Si層
上にi型層の作製を開始した。マスフローコントローラ
ーに接続させたコンピューターを用い、図5に示した流
量変化パターンに従ってSiH4 ガス、CH4 ガスの流
量を変化させ、層厚300nmのi型層を作製したとこ
ろで、シャッターを閉じ、μW電源を切ってグロー放電
を止め、RF電源403を切り、i型層の作製を終え
た。バルブ2001、2002、2004、2005を
閉じて、堆積室401内へのSiH4 ガス、CH4
ス、PH3/H2ガス、B26/H2ガスの流入を止め、
5分間、堆積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、
バルブ2003を閉じ、堆積室401内及びガス配管内
を真空排気した。
Next, to prepare the i-type layer, the valve 20 was used.
Open 03 gradually, H2Introduce gas into deposition chamber 401
And H2The mass flow should be 300sccm.
Adjusted with the low controller 2013. Deposition chamber pressure
With a conductance valve so that it becomes 0.01 Torr
Adjust and heat the substrate 404 to 350 ° C
Set the heater 405 and make sure the substrate temperature is stable.
Furthermore, valves 2001, 2002, 2004, 2005
Gradually open the SiHFourGas, CHFourGas, PH3/
H2Gas, B2H6/ H2Let the gas flow into the deposition chamber 401
It was At this time, SiHFourGas flow rate is 100 sccm, CH
FourFlow rate is 30 sccm, H2Gas flow rate is 300scc
m, PH3/ H2Gas flow rate 2 sccm, B2H6/ H2gas
Each mass flow controller should have a flow rate of 5 sccm.
I adjusted it with a ruler. The pressure in the deposition chamber 401 is 0.01T
Opening of conductance valve 407 so as to be orr
Was adjusted. Next, the power of the RF power source 403 is 0.40 W /
cm3And was applied to the RF electrode 403. afterwards,
The power of the μW power source (not shown) is 0.20 W / cm3Set to
Introduce μW power into deposition 401 through dielectric window 413
Then, a glow discharge is generated, the shutter is opened, and the Si layer
The fabrication of the i-type layer on top was started. Mass flow controller
Using a computer connected to the
SiH according to the quantity change patternFourGas, CHFourGas flow
By changing the amount, an i-type layer with a layer thickness of 300 nm was produced.
Filter, close the shutter, turn off the μW power supply, and glow discharge
Stop, turn off the RF power supply 403, and finish the production of the i-type layer
It was Valves 2001, 2002, 2004, 2005
Close the SiH into the deposition chamber 401FourGas, CHFourMoth
Su, PH3/ H2Gas, B2H6/ H2Stop the flow of gas,
5 minutes into deposition chamber 4012 After continuing to flow the gas,
The valve 2003 is closed, and the deposition chamber 401 and the gas pipe are closed.
Was evacuated.

【0239】次に、第2のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内
に導入し、H2 ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるようにコンダクタンスバ
ルブで調整し、基板404の温度が200℃になるよう
に加熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定したこ
とろでさらにバルブ2001、2002、2005を徐
々に開いて、SiH4 ガス、CH4 ガス、B26 /H
2 ガスを堆積室401内に流入させた。この時、SiH
4 ガス流量が1sccm、CH4 ガス流量が0.5sc
cm、H2 ガス流量が100sccm、B2 6 /H2
ガス流量が100sccmとなるように各々のマスフロ
ーコントローラーで調整した。堆積室401内の圧力
は、2.0Torrとなるようにコンダクタンスバルブ
407の開口を調整した。RF電源を0.20W/cm
3 に設定し、RF電力を導入し、グロー放電を生起さ
せ、シャッター415を開け、i型層上に第2のp型層
の形成を開始した。層厚10nmの第2のp型層を作製
したところでシャッターを閉じ、RF電源を切り、グロ
ー放電を止め、第2のp型層の形成を終えた。バルブ2
001,2002,2005を閉じて、堆積室401内
へのSiH4 ガス、CH4 ガス,B2 6 /H2 ガスの
流入を止め、5分間、堆積室401内へH2 ガスを流し
続けたのち、バルブ2003を閉じ、堆積室401内お
よびガス配管内を真空排気し、補助バルブ408を閉
じ、リークバルブ409を開けて、堆積室401をリー
クした。
Next, in order to form the second p-type layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Adjusted in 2013. The pressure in the deposition chamber was adjusted to 2.0 Torr by a conductance valve, the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 was 200 ° C., and the temperature of the substrate was stabilized. 2005 is gradually opened, SiH 4 gas, CH 4 gas, B 2 H 6 / H
Two gases were allowed to flow into the deposition chamber 401. At this time, SiH
4 gas flow rate is 1 sccm, CH 4 gas flow rate is 0.5 sc
cm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, B 2 H 6 / H 2
Each mass flow controller adjusted the gas flow rate to 100 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 was 2.0 Torr. RF power supply 0.20 W / cm
Setting to 3 , RF power was introduced to cause glow discharge, the shutter 415 was opened, and formation of the second p-type layer on the i-type layer was started. When the second p-type layer having a layer thickness of 10 nm was produced, the shutter was closed, the RF power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the second p-type layer was completed. Valve 2
001, 2002, 2005 are closed to stop the inflow of SiH 4 gas, CH 4 gas, and B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber 401, and continue to flow H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes. After that, the valve 2003 was closed, the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated, the auxiliary valve 408 was closed, the leak valve 409 was opened, and the deposition chamber 401 was leaked.

【0240】次に、第2のp型層上に、透明電極とし
て、層厚70nmのITO(In2 2 +SnO2 )を
通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次に透明電極上に銀
(Ag)からなる層厚5μm集電電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。次に基板の裏面にAg−Ti合金か
らなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で真空
蒸着した。
Next, a transparent electrode was formed on the second p-type layer.
The thickness of the ITO (In2O 2+ SnO2)
Vacuum deposition was performed by a normal vacuum deposition method. Then silver on the transparent electrode
(Ag) layer thickness 5μm current collector electrode by normal vacuum evaporation
It was vacuum-deposited by the method. Next, if the Ag-Ti alloy is
The backside electrode with a layer thickness of 3 μm consisting of
It was vapor-deposited.

【0241】以上でこの太陽電池の作製を終えた。この
太陽電池を(SC実17)と呼ぶことにし、第1のp型
層,n型層,Si層、i型層,第2のp型層の作製条件
を表7に示す。 (比較例17−1)i型層を形成する際に、SiH4
ス流量及びCH4 ガス流量を、図6に示す流量パターン
に従って各々のマスフローコントローラーで調整した以
外は、実施例17と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作
製した。この太陽電池を(SC比17−1)と呼ぶこと
にする。
This completes the production of this solar cell. This solar cell will be referred to as (SC Ex 17), and Table 7 shows the manufacturing conditions of the first p-type layer, the n-type layer, the Si layer, the i-type layer, and the second p-type layer. (Comparative Example 17-1) The same conditions as in Example 17 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate pattern shown in FIG. 6 when forming the i-type layer. A solar cell was manufactured by the same procedure. This solar cell is called (SC ratio 17-1).

【0242】(比較例17−2)i型層を形成する際
に、PH3/H2ガスを流さない以外は実施例17と同様
な方法、手順で基板上に太陽電池を作製した。この太陽
電池を(SC比17−2)と呼ぶことにする。 (比較例17−3)i型層を形成する際に、B26/H
2ガスを流さない以外は実施例17と同様な方法、手順
で基板上に太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC
比17−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 17-2) A solar cell was produced on a substrate by the same method and procedure as in Example 17, except that the PH 3 / H 2 gas was not passed when forming the i-type layer. This solar cell will be called (SC ratio 17-2). (Comparative Example 17-3) When forming an i-type layer, B 2 H 6 / H
A solar cell was produced on the substrate by the same method and procedure as in Example 17, except that 2 gas was not passed. This solar cell (SC
The ratio 17-3) will be called.

【0243】(比較例17−4)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 にする以外は、実施例
17と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この
太陽電池を(SC比17−4)と呼ぶことにする。 (比較例17−5)i型層を形成する際に、RF電力を
0.15W/cm3 にする以外は、実施例17と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比17−5)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 17-4) A solar cell was produced under the same conditions and in the same procedure as in Example 17, except that when the i-type layer was formed, the μW power was changed to 0.5 W / cm 3 . This solar cell will be called (SC ratio 17-4). (Comparative Example 17-5) A solar cell was produced under the same conditions and procedures as in Example 17, except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3 when forming the i-type layer. This solar cell is called (SC ratio 17-5).

【0244】(比較例17−6)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力を0.55
W/cm3 にする以外は、実施例17と同じ条件、同じ
手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比1
7−6)と呼ぶことにする。 (比較例17−7)i型層を形成する際に、堆積室内の
圧力を0.08Torrにする以外は、実施例17と同
じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比17−7)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 17-6) In forming the i-type layer, μW power was 0.5 W / cm 3 , and RF power was 0.55.
A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 17, except that W / cm 3 was used. This solar cell (SC ratio 1
7-6). (Comparative Example 17-7) A solar cell was produced under the same conditions and procedures as in Example 17, except that the pressure inside the deposition chamber was set to 0.08 Torr when forming the i-type layer. This solar cell will be called (SC ratio 17-7).

【0245】(比較例17−8)Si層を形成する際
に、堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例1
7と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比17−8)と呼ぶことにする。 (比較例17−9)Si層を形成する際に、層厚を40
nmにする以外は、実施例17と同じ条件、同じ手順で
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比17−
9)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 17-8) Example 1 was repeated except that the deposition rate was set to 3 nm / sec when the Si layer was formed.
A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in No. 7. This solar cell is called (SC ratio 17-8). (Comparative Example 17-9) When the Si layer is formed, the layer thickness is set to 40.
A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 17, except that the thickness was changed to nm. This solar cell (SC ratio 17-
9).

【0246】作製した太陽電池(SC実17)および
(SC比17−1)〜(SC比17−9)の初期光変換
効率(光起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を実
施例1と同様にして行った。測定の結果、(SC実1
7)の太陽電池に対して、(SC比17−1)〜(SC
比17−9)の初期光電変換効率以下のようになった。
Measurement of initial light conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of the manufactured solar cells (SC Ex 17) and (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-9) was carried out in Examples. It carried out similarly to 1. As a result of the measurement, (SC Ex 1
For the solar cell of 7), (SC ratio 17-1) to (SC
The initial photoelectric conversion efficiency of the ratio 17-9) was as follows.

【0247】 (SC比17−1) 0.82倍 (SC比17−2) 0.81倍 (SC比17−3) 0.80倍 (SC比17−4) 0.65倍 (SC比17−5) 0.81倍 (SC比17−6) 0.63倍 (SC比17−7) 0.68倍 (SC比17−8) 0.70倍 (SC比17−9) 0.83倍 実施例1と同様にして耐久特性を測定した。測定の結
果、(SC実17)の太陽電池に対して、(SC比17
−1)〜(SC比17−9)の耐久特性は以下のように
なった。
(SC ratio 17-1) 0.82 times (SC ratio 17-2) 0.81 times (SC ratio 17-3) 0.80 times (SC ratio 17-4) 0.65 times (SC ratio 17-5) 0.81 times (SC ratio 17-6) 0.63 times (SC ratio 17-7) 0.68 times (SC ratio 17-8) 0.70 times (SC ratio 17-9) 83 times The durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, for the solar cell of (SC Ex 17), (SC ratio 17
The durability characteristics of -1) to (SC ratio 17-9) are as follows.

【0248】 (SC比17−1) 0.82倍 (SC比17−2) 0.80倍 (SC比17−3) 0.80倍 (SC比17−4) 0.67倍 (SC比17−5) 0.83倍 (SC比17−6) 0.65倍 (SC比17−7) 0.76倍 (SC比17−8) 0.73倍 (SC比17−9) 0.85倍 次に、実施例1と同様にしてi型層のバンドギャップと
C/Si組成の関係を調べたところ図7と同じ結果とな
った。
(SC ratio 17-1) 0.82 times (SC ratio 17-2) 0.80 times (SC ratio 17-3) 0.80 times (SC ratio 17-4) 0.67 times (SC ratio 17-5) 0.83 times (SC ratio 17-6) 0.65 times (SC ratio 17-7) 0.76 times (SC ratio 17-8) 0.73 times (SC ratio 17-9) 85 times Next, when the relationship between the bandgap of the i-type layer and the C / Si composition was examined in the same manner as in Example 1, the same result as in FIG. 7 was obtained.

【0249】また、作製した太陽電池(SC実17)、
(SC比17−1)〜(SC比17−9)のi型層にお
けるSi原子とC原子の層厚方向の組成分析を、前記組
成分析と同様な方法で行い、Si原子と炭素原子の組成
比からi型層の層厚方向のバンドギャップを求めたとこ
ろ図8と同様な傾向を示し、(SC実17)、(SC比
17−2)〜(SC比17−9)の太陽電池では、バン
ドギャップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp
/i界面方向に片寄っており、(SC比17−1)の太
陽電池では、バンドギャップの極小値の位置がi型層の
中央の位置よりSi/i界面方向に片寄っていることが
分かった。
The manufactured solar cell (SC Ex. 17),
The composition analysis of Si atoms and C atoms in the i-type layer of (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-9) in the layer thickness direction is performed by the same method as the above composition analysis, to analyze Si atoms and carbon atoms. When the bandgap of the i-type layer in the layer thickness direction was obtained from the composition ratio, the same tendency as in FIG. Then, the position of the minimum value of the band gap is p from the position of the center of the i-type layer.
In the solar cell of (SC ratio 17-1), the position of the minimum value of the bandgap is found to be biased toward the Si / i interface from the center position of the i-type layer. .

【0250】以上、(SC実17)、(SC比17−
1)〜(SC比17−9)の層厚方向に対するバンドギ
ャップの変化は、堆積室内に流入される、Siを含む原
料ガス(この場合にはSiH4 ガス)とCを含む原料ガ
ス(この場合にはCH4 ガス)の流量比に依存すること
が確認された。次に(SC実17)、(SC比17−
1)〜(SC比17−9)のi型層におけるP原子とB
原子の層厚方向の組成分析を2次イオン質量分析装置
(CAMECA製IMS−3F)で行った。測定の結
果、P原子、B原子は層厚方向に対して均一に分布して
おり、組成比は以下のようになった。
Above, (SC actual 17), (SC ratio 17-
The band gap changes in the layer thickness direction of 1) to (SC ratio 17-9) are caused by the source gas containing Si (SiH 4 gas in this case) and the source gas containing C (this In some cases, it was confirmed to depend on the flow rate ratio of CH 4 gas). Next (SC Ex 17), (SC ratio 17-
1) to (SC ratio 17-9) P atom and B in the i-type layer
The composition analysis of the atoms in the layer thickness direction was performed with a secondary ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA). As a result of the measurement, P atoms and B atoms were uniformly distributed in the layer thickness direction, and the composition ratio was as follows.

【0251】 P/(Si+C) B/(Si+C) (SC実17) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−1) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−2) N.D. 〜10ppm (SC比17−3) 〜3ppm N.D. (SC比17−4) 〜4ppm 〜18ppm (SC比17−5) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−6) 〜4ppm 〜15ppm (SC比17−7) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−8) 〜3ppm 〜10ppm (SC比17−9) 〜3ppm 〜10ppm N.D. 検出限界以下 (比較例17−10)i型層を形成する際に導入するμ
W電力とRF電力をいろいろと変え、他の条件は実施例
17と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。μW電
力と堆積速度は図9と同様な関係となり、堆積速度はR
F電力に依存せず、μW電力が0.32W/cm3 以上
では一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスと
CH4ガスが100%分解されていることが分かった。
AM1.5(100mW/cm 2 )光を照射したときの
太陽電池の初期光電変換効率を測定したところ、図10
と同様な傾向を示す結果となった。即ち、μW電力がS
iH4 ガスおよびCH4ガスを100%分解するμW電
力(0.32W/cm3 )以下で、かつRF電力がμW
電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上する
ことが分かった。
P / (Si + C) B / (Si + C) (SC Ex 17) to 3 ppm to 10 ppm (SC ratio 17-1) to 3 ppm to 10 ppm (SC ratio 17-2) N.P. D. 10 ppm (SC ratio 17-3) to 3 ppm N.V. D. (SC ratio 17-4) ~ 4ppm ~ 18ppm (SC ratio 17-5) ~ 3ppm ~ 10ppm (SC ratio 17-6) ~ 4ppm ~ 15ppm (SC ratio 17-7) ~ 3ppm ~ 10ppm (SC ratio 17-8) ) -3 ppm-10 ppm (SC ratio 17-9) -3 ppm-10 ppm N.C. D. Below detection limit (Comparative Example 17-10) μ introduced when forming an i-type layer
W power and RF power are variously changed, and other conditions are practical examples.
Several solar cells were produced in the same manner as 17. μW power
The force and the deposition rate have the same relationship as in FIG. 9, and the deposition rate is R
Independent of F power, μW power is 0.32 W / cm3that's all
Is constant, and this power is used as the source gas SiHFourWith gas
CHFourIt was found that the gas was 100% decomposed.
AM1.5 (100mW / cm 2) When illuminating
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell was measured, FIG.
The result is similar to the above. That is, μW power is S
iHFourGas and CHFourΜW electric that decomposes gas 100%
Power (0.32W / cm3) Or less and RF power is μW
When the power is larger than the power, the initial photoelectric conversion efficiency is significantly improved.
I found out.

【0252】(比較例17−11)実施例17でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス50sccm、CH4 ガス10sccmに変
更し、H2 ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろ
いろと変えて太陽電池を幾つか作製した。他の条件は実
施例17と同じにした。堆積速度とμW電力、RF電力
の関係を調べたところ、比較例17−10と同様に堆積
速度はRF電力に依存せず、μW電力が0.18W/c
3 以上では一定で、このμW電力で、原料ガスである
SiH4 ガスおよびCH4 ガスが100%分解されてい
ることが分かった。AM1.5光を照射したときの太陽
電池の初期光電変換効率を測定したところ、図10と同
様な傾向を示す結果となった。すなわち、μW電力がS
iH4 ガスおよびCH4 ガスを1001%分解するμW
電力(0.18W/cm3 )以下で、かつRF電力がμ
W電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上し
ていることが分かった。
(Comparative Example 17-11) When the i-type layer is formed in Example 17, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is S.
iH 4 gas was changed to 50 sccm, CH 4 gas was changed to 10 sccm, H 2 gas was not introduced, and μW electric power and RF electric power were variously changed to manufacture some solar cells. The other conditions were the same as in Example 17. When the relationship between the deposition rate, the μW power, and the RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power as in Comparative Example 17-10, and the μW power was 0.18 W / c.
It was found to be constant above m 3 , and it was found that the SiH 4 gas and CH 4 gas, which are the raw material gases, were decomposed 100% at this μW power. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, μW power is S
μW that decomposes 100% of iH 4 gas and CH 4 gas
Power (0.18 W / cm 3 ) or less and RF power μ
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was higher than W power.

【0253】(比較例17−12)実施例17でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス200sccm、CH4 ガス50sccm、
2 ガス500sccmに変更し、さらに基板温度が3
00℃になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW
電力とRF電力をいろいろ変えて太陽電池を幾つか作製
した。他の条件は実施例17と同じにした。
(Comparative Example 17-12) When the i-type layer is formed in Example 17, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is S.
iH 4 gas 200 sccm, CH 4 gas 50 sccm,
H 2 gas was changed to 500 sccm, and the substrate temperature was 3
Change the setting of the heater so that it becomes 00 ° C
Several solar cells were produced by changing the electric power and the RF power variously. The other conditions were the same as in Example 17.

【0254】堆積速度とμW電力、RF電力との関係を
調べたところ、比較例17−10と同様に堆積速度はR
F電力には依存せず、μW電力が0.65W/cm3
上で一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスお
びCH4 ガスが100%分解されていることが分かっ
た。AM1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電
変換効率を測定したところ、図10と同様な傾向を示す
結果となった。すなわち、μW電力がSiH4 ガスを1
00%分解するμW電力(0.65W/cm3 )以下
で、かつRF電力がμW電力より大きいとき初期光電変
換効率は大幅に向上していることが分かった。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and RF power was examined, the deposition rate was R as in Comparative Example 17-10.
It was found that the μW power was constant at 0.65 W / cm 3 or more without depending on the F power, and the SiH 4 gas and CH 4 gas as the raw material gas were completely decomposed by this power. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That, .mu.W power the SiH 4 gas 1
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was less than or equal to μW power (0.65 W / cm 3 ) for decomposition by 00% and the RF power was higher than the power of μW.

【0255】(比較例17−13)実施例17でi型層
を形成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから20
0mTorrまでいろいろ変え、他の条件は実施例17
と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5
光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定
したことろ、図11のような結果となり、圧力が50m
Torr以上では大幅に初期光電変換効率が減少してい
ることが分かった。
(Comparative Example 17-13) When the i-type layer was formed in Example 17, the pressure inside the deposition chamber was changed from 3 mTorr to 20.
Various changes were made up to 0 mTorr, and other conditions were in Example 17.
Several solar cells were prepared in the same manner as in. AM1.5
By measuring the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light, the results shown in Fig. 11 were obtained, and the pressure was 50 m.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced above Torr.

【0256】(比較例17−14)実施例17でSi層
を形成する際、SiH4 ガス流量、RF電力を変えるこ
とによって、堆積速度をいろいろ変え、他の条件は実施
例17と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM
1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率
を測定したことろ、Si層の堆積速度が2nm/sec
以上では大幅に初期光電変換効率が減少していることが
わかった。
(Comparative Example 17-14) When the Si layer was formed in Example 17, the deposition rate was variously changed by changing the SiH 4 gas flow rate and the RF power, and other conditions were the same as in Example 17. , Some solar cells were produced. AM
The initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with 1.5 light was measured to show that the deposition rate of the Si layer was 2 nm / sec.
From the above, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced.

【0257】(比較例17−15)実施例17でSi層
を形成する際、層厚をいろいろ変え、他の条件は実施例
17と同じにして、太陽電池幾つか作製した。AM1.
5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測
定したところ、層厚が30nm以上では大幅に初期光電
変換効率が減少していることが分かった。
(Comparative Example 17-15) Several solar cells were produced under the same conditions as in Example 17 except that the layer thickness was variously changed when the Si layer was formed in Example 17. AM1.
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with 5 lights was measured, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced when the layer thickness was 30 nm or more.

【0258】以上、(比較例17−1)〜(比較例17
−15)に見られるように本発明の太陽電池(SC実1
7)が、従来の太陽電池(SC比17−1)〜(SC比
17−9)よりもさらに優れた特性を有することが実証
された。 (実施例18)実施例17においてバンドギャップ(E
g)の極小値の層厚方向に対する位置、極小値の大き
さ、およびパターンを変えて太陽電池を幾つか作製し、
その初期光電変換効率および耐久特性を実施例17と同
様な方法で調べた。このときi型層のSiH4 ガス流量
とCH4 ガス流量の変化パターン以外は実施例17と同
じにし、図12に示すバンドギャップを有す太陽電池を
作製した。
As mentioned above, (Comparative Example 17-1) to (Comparative Example 17)
-15), the solar cell of the present invention (SC Ex 1
It has been proved that 7) has further superior characteristics to the conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-9). (Example 18) The band gap (E
Several solar cells were manufactured by changing the position of the minimum value of g) in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern,
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were examined in the same manner as in Example 17. At this time, the solar cell having the band gap shown in FIG. 12 was produced in the same manner as in Example 17 except for the change patterns of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate of the i-type layer.

【0259】作製したこれらの太陽電池の初期光電変換
効率および耐久特性を調べた結果を表8に示す(表の値
はSC実(18−1)を基準とした)。これらの結果か
ら分かるように、バンドギャップの極小値の大きさ、変
化パターンによらず、i型層のバンドギャップが層厚方
向になめらかに変化し、バンドギャップの極小値の位置
がi型層の中央の位置よりp/i界面方向に片寄ってい
る本発明の太陽電池のほうが優れていることがわかっ
た。
Table 8 shows the results of examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these solar cells prepared (the values in the table are based on SC Ex (18-1)). As can be seen from these results, the band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction regardless of the size of the minimum value of the band gap and the change pattern, and the position of the minimum value of the band gap is located in the i-type layer. It was found that the solar cell of the present invention, which is deviated in the p / i interface direction from the center position, is superior.

【0260】(実施例19)実施例17において、i型
層の価電子制御剤の濃度及び種類を変えた太陽電池を作
製し、その初期光電変換特性及び耐久性を実施例1と同
様な方法で調べた。この時i型層の価電子制御剤の濃度
及び種類を変えた以外は実施例17と同じにした。
(Example 19) In Example 17, a solar cell was prepared in which the concentration and kind of the valence electron controlling agent of the i-type layer were changed, and the initial photoelectric conversion characteristics and durability were the same as those in Example 1. I looked it up. At this time, the same procedure as in Example 17 was performed except that the concentration and type of the valence electron controlling agent in the i-type layer were changed.

【0261】(実施例19−1)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガス(B26/H2ガス)流量を
1/5倍にし、トータルのH2流量は実施例17と同じ
とした太陽電池(SC実19−1)を作製したところ、
(SC実19−1)は(SC実17)と同様、従来の太
陽電池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりも
さらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有する
ことが分かった。
(Example 19-1) The flow rate of the valence electron control agent gas (B 2 H 6 / H 2 gas), which serves as an acceptor for the i-type layer, was increased to ⅕, and the total H 2 flow rate was changed to that in Example 17. When a solar cell (SC Ex 19-1) that is the same as
Similar to (SC Ex 17), (SC Ex 19-1) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Ratio 17-1) to (SC Ratio 17-9). I understood.

【0262】(実施例19−2)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガス(B26/H2ガス)流量を
5倍にし、トータルのH2流量は実施例17と同じとし
た太陽電池(SC実19−2)を作製したところ、(S
C実19−2)は(SC実17)と同様、従来の太陽電
池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。
Example 19-2 The valence electron control agent gas (B 2 H 6 / H 2 gas) flow rate serving as an acceptor for the i-type layer was quintupled, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 17. When the solar cell (SC Ex 19-2) was manufactured,
C Ex 19-2), like (SC Ex 17), may have better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-9). Do you get it.

【0263】(実施例19−3)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガス(PH3/H2ガス)流量を1/5倍
にし、トータルのH2流量は実施例17と同じとした太
陽電池(SC実19−3)を作製したところ、(SC実
19−3)は(SC実17)と同様、従来の太陽電池
(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりもさらに
良好な初期光電変換効率および耐久特性を有することが
分かった。
(Example 19-3) The flow rate of the valence electron control agent gas (PH 3 / H 2 gas) serving as the donor of the i-type layer was ⅕, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 17. When the solar cell (SC Ex 19-3) was produced, (SC Ex 19-3) was similar to (SC Ex 17), but the conventional solar cells (SC Ratio 17-1) to (SC Ex 17-9) were used. It has been found that it has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than

【0264】(実施例19−4)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガス(PH3/H2ガス)流量を5倍に
し、トータルのH2流量は実施例17と同じとした太陽
電池(SC実19−3)を作製したところ、(SC実1
9−4)は(SC実17)と同様、従来の太陽電池(S
C比17−1)〜(SC比17−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。
(Example 19-4) The flow rate of the valence electron control agent gas (PH 3 / H 2 gas) serving as the donor of the i-type layer was increased by 5 times, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 17. When a solar cell (SC Ex 19-3) was produced, (SC Ex 1
9-4) is a conventional solar cell (S
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of C ratio 17-1) to (SC ratio 17-9).

【0265】(実施例19−5)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガスとしてB26/H2ガスの代
わりにトリメチルアルミニウム(Al(CH33,TM
Aと略記する)を用いた太陽電池を作製した。この際液
体ボンベに密封されたTMA(純度99.99%)を水
素ガスでバブリングしてガス化し、堆積室401内に導
入した以外は実施例17と同様な方法、手順で太陽電池
(SC実19−5)を作製した。この時、TMA/H2
ガスの流量は10sccmとした。作製した太陽電池
(SC実19−5)は(SC実17)と同様、従来の太
陽電池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりも
さらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有する
ことが分かった。
Example 19-5 As a valence electron control agent gas serving as an acceptor for the i-type layer, trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 , TM was used instead of B 2 H 6 / H 2 gas.
A solar cell using A) is manufactured. At this time, the TMA (purity 99.99%) sealed in the liquid cylinder was gasified by bubbling with hydrogen gas and introduced into the deposition chamber 401. 19-5) was produced. At this time, TMA / H 2
The gas flow rate was 10 sccm. The produced solar cell (SC Ex 19-5) has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Ratio 17-1) to (SC Ratio 17-9), similar to (SC Ex 17). It was found to have characteristics.

【0266】(実施例19−6)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガスとしてPH3/H2ガスの代わりに硫
化水素(H2S)を用いた太陽電池を作製した。実施例
17のNH3/H2ガスボンベを水素で100ppmに希
釈したH2Sガス(純度99.999%、以下「H2S/
2]と略記)ボンベに交換し、実施例17と同様な方
法、手順で太陽電池(SC実19−6)を作製した。
Example 19-6 A solar cell using hydrogen sulfide (H 2 S) instead of PH 3 / H 2 gas as a valence electron control agent gas serving as a donor of an i-type layer was produced. H 2 S gas obtained by diluting the NH 3 / H 2 gas cylinder of Example 17 with hydrogen to 100 ppm (purity 99.999%, hereinafter referred to as “H 2 S /
(Abbreviated as H 2 ]) and replaced with a cylinder, and a solar cell (SC Ex 19-6) was produced by the same method and procedure as in Example 17.

【0267】この時、H2S/H2ガスの流量は1scc
mとした。作製した太陽電池(SC実19−6)は(S
C実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)
〜(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電変換
効率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例20)p型の多結晶シリコン基板を用いて、図
1−bの太陽電池を作製した。基板にプラズマ処理を施
し、続いて基板上に第1のn型層、p型層、i型層、S
i層、第2のn型層を順次形成した。表9に形成条件を
記す。i型層を形成する際、SiH4 ガス流量とCH4
ガス流量は図6のパターンのように変化させ、i/p界
面よりにバンドギャップの極小値がくるようにし、Si
層の堆積速度は0.15nm/secにした。基板、お
よび半導体層以外の層は実施例17と同じ条件、同じ方
法を用いて作製した。
At this time, the flow rate of the H 2 S / H 2 gas is 1 sccc.
m. The prepared solar cell (SC Ex 19-6) is (S
Similar to C Ex. 17), conventional solar cell (SC ratio 17-1)
(SC ratio 17-9), the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better. Example 20 A solar cell of FIG. 1-b was produced using a p-type polycrystalline silicon substrate. Plasma treatment is applied to the substrate, and then the first n-type layer, p-type layer, i-type layer, S
The i layer and the second n-type layer were sequentially formed. Table 9 shows the forming conditions. When forming the i-type layer, SiH 4 gas flow rate and CH 4
The gas flow rate is changed as shown in the pattern of FIG. 6 so that the minimum value of the band gap comes from the i / p interface, and Si
The layer deposition rate was 0.15 nm / sec. The layers other than the substrate and the semiconductor layer were manufactured under the same conditions and the same method as in Example 17.

【0268】作製した太陽電池(SC実20)は(SC
実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜
(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例21)p/i界面近傍にi型層のバンドギャッ
プの最大値があり、その領域の厚さが20nmである太
陽電池を、図13−aに示すi型層の流量変化パターン
を用いて作製した。
The manufactured solar cell (SC Ex 20) was
Similar to the actual 17), conventional solar cells (SC ratio 17-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of (SC ratio 17-9). (Example 21) A solar cell having a maximum bandgap of the i-type layer near the p / i interface and a thickness of that region of 20 nm was used for the flow rate variation pattern of the i-type layer shown in FIG. 13-a. It was made using.

【0269】i型層の流量変化パターンを変える以外は
実施例17と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。次
に、太陽電池の組成分析を実施例17と同様な方法で行
い、図7をもとにi型層の層厚方向のバンドギャップの
変化を調べたところ、図13−bのような結果となっ
た。作製した縦(SC実21)は(SC実17)と同
様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜(SC比17
−9)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
性を有することが分かった。
It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 17 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 17, and the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG. 7. The results shown in FIG. 13-b were obtained. Became. The prepared vertical (SC ex. 21) is similar to (SC ex. 17) in the conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ex. 17).
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of -9).

【0270】(比較例21)i型層のp/i界面近傍に
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さをいろいろと変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例21と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では、実施例17の太陽電池(SC
実17)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐
久性が得られた。
(Comparative Example 21) There was a region having the maximum bandgap near the p / i interface of the i-type layer, and several solar cells having various thicknesses were manufactured. Except for the thickness of the region, the same conditions and methods as in Example 21 were used. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the region thickness was 1 nm.
Above 30 nm, the solar cell of Example 17 (SC
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability than Example 17) were obtained.

【0271】(実施例22)i/Si界面近傍にi型層
のバンドギャップの最大値があり、その領域の厚さが1
5nmである太陽電池を、図13−cに示すi型層の流
量変化パターンを用いて製した。i型層の流量変化パタ
ーンを変える以外は実施例17と同じ条件、同じ方法を
用いて作製した。次に太陽電池の組成分析を実施例17
と同様な方法で行い、図7をもとにi型層の層厚方向の
バンドギャップの変化を調べたところ、図13−dのよ
うな結果となった。作製した太陽電池(SC実22)は
(SC実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−
1)〜(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久性を有することが分かった。
(Embodiment 22) There is a maximum bandgap of the i-type layer near the i / Si interface, and the thickness of the region is 1
A 5 nm solar cell was made using the i-type layer flow rate variation pattern shown in FIG. 13-c. It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 17, except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed. Next, the composition analysis of the solar cell was carried out in Example 17.
When the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG. 7 by the same method as in FIG. 7, the result was as shown in FIG. 13-d. The prepared solar cell (SC Ex 22) is similar to (SC Ex 17) in the conventional solar cell (SC ratio 17-
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of 1) to (SC ratio 17-9).

【0272】(比較例22)i型層のi/Si界面近傍
にバンドギャップの最大値を有する領域があり、その領
域の厚さをいろいろ変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例22と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では実施例17の太陽電池(SC実
17)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
性が得られた。
(Comparative Example 22) There was a region having the maximum bandgap near the i / Si interface of the i-type layer, and several solar cells having various thicknesses were manufactured. Except for the thickness of the region, the same conditions and methods as in Example 22 were used. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the region thickness was 1 nm.
As described above, when the thickness is 30 nm or less, the initial photoelectric conversion efficiency and durability better than those of the solar cell of Example 17 (SC Ex 17) were obtained.

【0273】(実施例23)価電子制御剤がi型層内で
分布している太陽電池を作製した。図20−aにPH3
/H2ガスとB26/H2ガス流量の変化パターンを示
す。作製の際、PH3/H2ガスとB26/H2ガスの流
量を変化させる以外は実施例17と同じ条件、同じ方
法、手順を用いた。
Example 23 A solar cell in which a valence electron control agent is distributed in the i-type layer was produced. PH 3 in FIG.
/ H 2 of a gas and B 2 H 6 / H 2 gas flow rate change pattern. At the time of production, the same conditions, the same method and procedure as in Example 17 were used except that the flow rates of PH 3 / H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas were changed.

【0274】作製した太陽電池(SC実23)は(SC
実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜
(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久性を有することが分かった。また、i型層
中に含有されるP原子とB原子の層厚方向の変化を2次
イオン質量分析装置(SIMS)を用いて調べたとこ
ろ、図20−bに示すようにバンドギャップ最小の位置
でPとB原子の含有量が最小となっていることが分かっ
た。
The produced solar cell (SC Ex. 23) has (SC
Similar to the actual 17), conventional solar cells (SC ratio 17-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of (SC ratio 17-9). Moreover, when the changes in the layer thickness direction of P atoms and B atoms contained in the i-type layer were examined by using a secondary ion mass spectrometer (SIMS), as shown in FIG. It was found that the content of P and B atoms was minimum at the position.

【0275】(実施例24)i型層に酸素原子が含有さ
れている太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実
施例17で流すガスの他に、O2 /Heガスを10sc
cm、堆積室401内に導入する以外は実施例17と同
じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電
池(SC実24)は(SC実17)と同様、従来の太陽
電池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
Example 24 A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was produced. When forming the i-type layer, 10 sc of O 2 / He gas was used in addition to the gas flowing in Example 17.
cm, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 17 were used except that the gas was introduced into the deposition chamber 401. The manufactured solar cell (SC Ex. 24) has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Comp. 17-1) to (SC Comp. 17-9), like (SC Ex. 17). Found to have.

【0276】また、i型層中の酸素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、2×1019
(個/cm2 )であることが分かった。 (実施例25)i型層に窒素原子が含有されているシリ
コン太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施例
17で流すガスの他に、NH3 /H2 ガスを5scc
m、堆積室401内に導入する以外は実施例17と同じ
条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池
(SC実25)は(SC実17)と同様、従来の太陽電
池(SC比17−1)〜(SC比17−9)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。また、i型層中の窒素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、3×1017
(個/cm2 )であることが分かった。
Further, the content of oxygen atoms in the i-type layer is determined by the SI
When examined by MS, it was found to contain almost uniformly 2 × 10 19
It was found to be (pieces / cm 2 ). (Example 25) A silicon solar cell in which a nitrogen atom was contained in the i-type layer was produced. When forming the i-type layer, NH 3 / H 2 gas is added in an amount of 5 sccc in addition to the gas flowing in Example 17.
m, the same conditions, the same method and the same procedure as in Example 17 were used except that the same was introduced into the deposition chamber 401. The produced solar cell (SC Ex. 25), like (SC Ex. 17), has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-9). Found to have. In addition, the content of nitrogen atoms in the i-type layer can be adjusted to SI
When examined by MS, it was found that the content was almost uniform and 3 × 10 17
It was found to be (pieces / cm 2 ).

【0277】(実施例26)i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている太陽電池を作製した。i型層を
形成する際、実施例17で流すガスの他に、O2 /He
ガスを5sccm、NH2 /H2 ガスを5sccm、堆
積室401内に導入する以外は実施例17と同じ条件、
同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC
実26)は(SC実17)と同様、従来の太陽電池(S
C比17−1)〜(SC比17−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。また、i型層中の酸素原子と窒素原子の含有量を
SIMSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、それぞ
れ、1×1019(個/cm2 )、3×1017(個/cm
2 )であることが分かった。
(Example 26) Oxygen atoms and nitrogen were added to the i-type layer.
A solar cell containing elementary atoms was manufactured. i-type layer
When forming, in addition to the gas flowing in Example 17, O2/ He
5 sccm gas, NH2/ H2Gas 5sccm, stack
The same conditions as in Example 17 except that the same was introduced into the loading chamber 401,
The same method, same procedure was used. Fabricated solar cell (SC
Similar to (SC Ex 17), Ex 26) is a conventional solar cell (S
Even better than C ratio 17-1) to (SC ratio 17-9)
Have excellent initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics
It was. In addition, the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer
When examined by SIMS, it was found that the content was almost uniform.
1 x 1019(Pieces / cm2) 3 x 1017(Pieces / cm
2) Was found.

【0278】(実施例27)i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している太陽電池を作製し
た。O2 /HeガスボンベをSiF4 ガス(純度99.
999%)ボンベに交換し、i型層を形成する際、図1
5−aの流量パターンに従って、SiH4 ガス、CH4
ガス、SiF4 ガスの流量を変化させた。実施例17と
同様な方法によってこの太陽電池(SC実27)の層厚
方向のバンドギャップの変化を求めたところ図15−b
と同様な結果となった。
(Example 27) A solar cell was produced in which the hydrogen content of the i-type layer was changed corresponding to the silicon content. The O 2 / He gas cylinder was replaced with SiF 4 gas (purity 99.
(999%) When replacing the cylinder and forming the i-type layer, as shown in FIG.
According to the flow pattern of 5-a, SiH 4 gas, CH 4
The flow rates of the gas and SiF 4 gas were changed. The change in the band gap in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex 27) was obtained by the same method as in Example 17, and FIG.
The result is similar to.

【0279】さらに2次イオン質量分析装置を用いて水
素原子とシリコン原子の含有量の層厚方向分析を行っ
た。その結果は図15−cと同様な傾向を示し、水素原
子の含有量はシリコン原子の含有量に対応した層厚方向
分布をなしていることが分かった。この太陽電池(SC
実27)の初期光電変換効率と耐久特性を求めたとこ
ろ、実施例17の太陽電池と同様、従来の太陽電池(S
C比17−1)〜(SC比17−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。
Further, the content of hydrogen atoms and silicon atoms was analyzed in the layer thickness direction using a secondary ion mass spectrometer. The results show the same tendency as in FIG. 15-c, and it was found that the content of hydrogen atoms has a distribution in the layer thickness direction corresponding to the content of silicon atoms. This solar cell (SC
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of Ex. 27) were obtained, similar to the solar cell of Example 17, the conventional solar cell (S
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of C ratio 17-1) to (SC ratio 17-9).

【0280】(実施例28)図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の太陽電池
の半導体層を形成する際、シリコン原子含有ガス(Si
4 ガス)と炭素原子含有ガス(CH4 ガス)を堆積室
から1mの距離のところで混合させる以外は実施例17
と同じ方法、同じ手順で太陽電池(SC実28)を作製
した。作製した太陽電池(SC実28)は(SC実1
7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性を有することが分かった。
Example 28 A silicon atom-containing gas (Si
Example 17 except that H 4 gas) and carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber.
A solar cell (SC Ex 28) was produced by the same method and the same procedure. The prepared solar cell (SC Ex 28) is (SC Ex 1
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 7).

【0281】(実施例29)第1のp型層をガス拡散法
で形成し、i型層を形成する際、CH4ガスの代わりに
2 2 ガスを用い、RF電極に正のDCバイアスを印
加し、RF電力、DCバイアス、μW電力を変化させた
太陽電池を作製した。まず、O2 /Heガスボンベを水
素で10%に希釈したBBr3 (BBr3 /H2 ガス)
ボンベに交換し、さらにCH4 ガスボンベをC2 2
スに交換した。
(Example 29) When the first p-type layer was formed by the gas diffusion method to form the i-type layer, C 2 H 2 gas was used instead of CH 4 gas, and positive DC was applied to the RF electrode. A solar cell was manufactured by applying a bias and changing the RF power, DC bias, and μW power. First, BBr 3 (BBr 3 / H 2 gas) prepared by diluting an O 2 / He gas cylinder with hydrogen to 10%.
The cylinder was replaced with a cylinder, and the CH 4 gas cylinder was replaced with C 2 H 2 gas.

【0282】第1のp型層を形成する際、基板温度90
0℃、BBr3 /H2 ガス流量500sccm、内圧3
0Torrの条件とし、Bをn型基板に拡散させた。接
合深さ300nmになったことろで、BBr3 /H2
スの導入を止め。H2 ガスを5分間流し続けた。またi
型層を形成する際、CH4 ガスの代わりC2 2 ガスを
導入し、図14−aのような流量パターンに従って変化
させた。さらに図16のようにRF電力、DCバイア
ス、μW電力を変化させた。第1のp型層とi型層以外
は実施例17と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用い
た。作製した太陽電池(SC実29)は(SC実17)
と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜(SC比
17−9)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久性を有することが分かった。
When forming the first p-type layer, the substrate temperature is 90.
0 ° C., BBr 3 / H 2 gas flow rate 500 sccm, internal pressure 3
Under the condition of 0 Torr, B was diffused into the n-type substrate. When the junction depth reached 300 nm, the introduction of BBr 3 / H 2 gas was stopped. The H 2 gas was kept flowing for 5 minutes. I
When forming the mold layer, C 2 H 2 gas was introduced instead of CH 4 gas, and the flow rate pattern was changed as shown in FIG. 14-a. Further, as shown in FIG. 16, RF power, DC bias, and μW power were changed. Except for the first p-type layer and the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 17 were used. The produced solar cell (SC Ex 29) is (SC Ex 17)
It was found that similarly to the conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-9), the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better.

【0283】(実施例30)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、図17
のトリプル型太陽電池を作製した。基板は、実施例17
と同様にキャスティング法によって製造されたn型の多
結晶シリコン基板を用いた。
(Embodiment 30) Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, FIG.
A triple solar cell was manufactured. The substrate used in Example 17
An n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method was used in the same manner as in.

【0284】50×50mm2 の基板の片面を温度10
0℃の1%NaOH水溶液に5分間浸し、純水で洗浄し
た。NaOHに浸された面を走査型電子顕微鏡(SE
M)で観察したところ、表面にはピラミッド構造を有す
る凹凸が形成されており、基板がテクスチャー化(Te
xtured)されていることが分かった。次にアセト
ンとイソプロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗
浄し、温風乾燥させた。
One side of a 50 × 50 mm 2 substrate is heated at a temperature of 10
It was immersed in a 1% NaOH aqueous solution at 0 ° C. for 5 minutes and washed with pure water. Scanning electron microscope (SE
As a result of observation with (M), unevenness having a pyramid structure is formed on the surface, and the substrate is textured (Te
xtured). Next, it was ultrasonically washed with acetone and isopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air.

【0285】実施例17と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板のテクスチャー面上に第1
のp型層を形成し、さらに第1のn型層、第1のi型
層、第2のp型層、第2のn型層、Si層、第2のi型
層、第3のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成
する際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、Si層の堆積
速度は0.15nm/secにした。
Using the same procedure and method as in Example 17, water was added.
The first plasma treatment is applied to the first on the textured surface of the substrate.
Forming a p-type layer, and further forming a first n-type layer and a first i-type layer
Layer, second p-type layer, second n-type layer, Si layer, second i-type
Layer and a third p-type layer were sequentially formed. Form second i-type layer
In doing so, according to the flow rate change pattern as shown in FIG.
FourGas flow rate, CHFourDeposition of Si layer by changing gas flow rate
The speed was 0.15 nm / sec.

【0286】次に、実施例17と同様に第3のp型層上
に、透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次
に、実施例17と同様に透明電極上に銀(Ag)からな
る層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着
した。次に、実施例17と同様に基板の裏面にAg−T
i合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。
Next, as in Example 17, on the third p-type layer, as a transparent electrode, ITO (In 2 O) having a layer thickness of 70 nm was formed.
3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method. Next, in the same manner as in Example 17, a current collecting electrode made of silver (Ag) and having a layer thickness of 5 μm was vacuum-deposited on the transparent electrode by an ordinary vacuum deposition method. Then, as in Example 17, Ag-T was formed on the back surface of the substrate.
A back electrode made of an i alloy and having a layer thickness of 3 μm was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method.

【0287】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たトリプル型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実30)と呼ぶことにし、各半導体層の作製条件
を表10に記す。 (比較例30−1)図17の第2のi型層を形成する
際、図6の流量変化パターンに従って、SiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を変化させる以外は実施例30と同
様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比30−1)と呼ぶことにす
る。
As described above, the production of the triple type solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell will be called (SC Ex 30), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 10. (Comparative Example 30-1) A method similar to that in Example 30 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed in accordance with the flow rate change pattern of FIG. 6 when forming the second i-type layer of FIG. A triple solar cell was manufactured by the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 30-1).

【0288】(比較例30−2)図17の第2のi型層
を形成する際に、PH3/H2ガスを流さない以外は実施
例30と同様な方法、手順で基板上に太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比30−2)と呼ぶことにす
る。 (比較例30−3)図17の第2のi型層を形成する際
に、B26/H2ガスを流さない以外は実施例30と同
様な方法、手順で基板上に太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比30−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 30-2) A solar cell was formed on the substrate by the same method and procedure as in Example 30, except that PH 3 / H 2 gas was not flowed when the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed. A battery was made. This solar cell will be referred to as (SC ratio 30-2). (Comparative Example 30-3) A solar cell was formed on a substrate by the same method and procedure as in Example 30, except that B 2 H 6 / H 2 gas was not flowed when the second i-type layer in FIG. 17 was formed. Was produced. This solar cell will be called (SC ratio 30-3).

【0289】(比較例30−4)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 にする以外
は実施例30と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比30−4)
と呼ぶことにする。 (比較例30−5)図17の第2のi型層を形成する
際、RF電力を0.15W/cm3 にする以外は実施例
30と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比30−5)と呼ぶこ
とにする。
(Comparative Example 30-4) A triplet was formed in the same manner as in Example 30 except that the power of μW was set to 0.5 W / cm 3 when the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 30-4)
I will call it. (Comparative Example 30-5) A triple solar cell was manufactured in the same manner as in Example 30 except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3 when the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed. Was produced. This solar cell is called (SC ratio 30-5).

【0290】(比較例30−6)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力
を0.55W/cm3 にする以外は実施例30と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比30−6)と呼ぶことにする。
[0290] (Comparative Example 30-6) when forming the second i-type layer in FIG. 17, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 30 A triple type solar cell was manufactured by the same method and the same procedure. This solar cell is called (SC ratio 30-6).

【0291】(比較例30−7)図17の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例30と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
30−7)と呼ぶことにする。 (比較例30−8)図17のSi層を形成する際、堆積
速度を3nm/secにする以外は実施例30と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比30−8)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 30-7) When forming the second i-type layer in FIG. 17, the pressure in the deposition chamber 401 was set to 0.08 Torr.
A triple type solar cell was produced by the same method and the same procedure as in Example 30 except that This solar cell is called (SC ratio 30-7). (Comparative Example 30-8) A triple solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 30, except that the deposition rate was 3 nm / sec when the Si layer in FIG. 17 was formed. This solar cell is called (SC ratio 30-8).

【0292】(比較例30−9)図17のSi層を形成
する際、層厚を40nmにする以外は実施例30と同様
な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。
この太陽電池を(SC比30−9)と呼ぶことにする。
作製したこれらのトリプル型太陽電池の初期光電変換効
率と耐久特性を実施例17と同様な方法で測定したとこ
ろ、(SC実30)は従来のトリプル型太陽電池(SC
比30−1)〜(SC比30−9)よりもさらに良好な
初期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
(Comparative Example 30-9) A triple solar cell was prepared by the same method and procedure as in Example 30, except that the thickness of the Si layer shown in FIG. 17 was 40 nm.
This solar cell is called (SC ratio 30-9).
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these produced triple solar cells were measured by the same method as in Example 17, (SC Ex 30) showed that the conventional triple solar cells (SC
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratios 30-1) to (SC ratio 30-9).

【0293】(実施例31)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、実施例
17の太陽電池を作製し、モジュール化し、発電システ
ムに応用した。実施例17と同じ条件、同じ方法、同じ
手順で50×50mm2 の太陽電池(SC実17)を6
5個作製した。厚さ5.0mmのアルミニウム板上にE
VA(エチレンビニルアセテート)からなる接着材シー
トを乗せ、その上にナイロンシートを乗せ、さらにその
上に作製した太陽電池を配列し、直列化および並列化を
行った。その上にEVAの接着材シートを乗せ、さらに
その上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネート
し、モジュール化した。作製したモジュールの初期光電
変換効率を実施例17と同様な方法で測定しておいた。
モジュールを図18の発電システムを示す回路に接続
し、負荷には夜間点灯する外灯を使用した。システム全
体は蓄電池、及びモジュールの電力によって稼働し、モ
ジュールは最も太陽光を集光できる角度に設置した。1
年経過後の光電変換効率を測定し、光劣化率(1年後の
光電変換効率/初期光電変換効率)を求めた。このモジ
ュールを(MJ実31)と呼ぶことにする。
(Example 31) A solar cell of Example 17 was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, modularized, and applied to a power generation system. Six solar cells (SC Ex 17) of 50 × 50 mm 2 were prepared under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 17.
Five pieces were produced. E on a 5.0 mm thick aluminum plate
An adhesive sheet made of VA (ethylene vinyl acetate) was placed on the sheet, a nylon sheet was placed on the sheet, and the solar cells produced on the sheet were arranged, and serialized and parallelized. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, followed by vacuum lamination to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured in the same manner as in Example 17.
The module was connected to the circuit showing the power generation system in FIG. 18, and the night light was used as the load. The whole system was operated by the storage battery and the power of the module, and the module was installed at the angle that could collect the most sunlight. 1
The photoelectric conversion efficiency after the lapse of a year was measured, and the photodegradation rate (photoelectric conversion efficiency after 1 year / initial photoelectric conversion efficiency) was obtained. This module will be called (MJ real 31).

【0294】(比較例31−1)従来の太陽電池(SC
比17−X)(X:1〜9)を比較例17−Xと同じ条
件、同じ方法、同じ手順で65個作製し、実施例31と
同様にモジュール化した。このモジュールを(MJ比3
1−X)と呼ぶことにする。実施例31と同じ条件、同
じ方法、同じ手順で初期光電変換効率と1年経過後の光
電変換効率を測定し、光劣化率を求めた。
(Comparative Example 31-1) Conventional solar cell (SC
65 ratios 17-X) (X: 1 to 9) were manufactured under the same conditions, the same method, and the same procedure as Comparative Example 17-X, and were modularized in the same manner as in Example 31. This module (MJ ratio 3
1-X). The initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after 1 year were measured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 31, and the photodegradation rate was obtained.

【0295】その結果、(MJ比31−X)の光劣化率
は(MJ実31)に対して次のような結果となった。 モジュール 光劣化率の比 ───────────────────────── MJ実31 1.00 MJ比31−1 0.80 MJ比31−2 0.80 MJ比31−3 0.78 MJ比31−4 0.76 MJ比31−5 0.80 MJ比31−6 0.72 MJ比31−7 0.68 MJ比31−8 0.70 MJ比31−9 0.82 以上の結果より本発明の太陽電池モジュールのほうが従
来の太陽電池モジュールよりもさらに優れた光劣化特性
を有していることが分かった。
As a result, the photodegradation rate of (MJ ratio 31-X) was as follows with respect to (MJ ex 31). Module light deterioration rate ratio ───────────────────────── MJ actual 31 1.00 MJ ratio 31-1 0.80 MJ ratio 31-2 0.80 MJ ratio 31-3 0.78 MJ ratio 31-4 0.76 MJ ratio 31-5 0.80 MJ ratio 31-6 0.72 MJ ratio 31-7 0.68 MJ ratio 31-8 0. 70 MJ ratio 31-9 0.82 From the above results, it was found that the solar cell module of the present invention has more excellent photodegradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0296】(実施例32)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、p/i
界面に第2のSi層を有する図19の太陽電池を作製し
た。実施例17と同様に、キャスティング法によって製
造された、50×50mm 2 のn型多結晶シリコン基板
をHFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液
に数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとイソプ
ロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風
乾燥させた。
(Example 32) Microwave plasm of the present invention
P / i using the manufacturing apparatus of FIG.
A solar cell of FIG. 19 having a second Si layer at the interface was prepared.
It was Manufactured by the casting method as in Example 17.
50 x 50 mm made 2N-type polycrystalline silicon substrate
HF and HNO3(H2Aqueous solution diluted to 10% with O)
It was dipped in water for several seconds and washed with pure water. Then acetone and isop
Ultrasonic cleaning with ropanol, further cleaning with pure water, warm air
Dried.

【0297】実施例17と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板上に第1のp型層を形成
し、さらにn型層、第1のSi層、i型層、第2のSi
層、第2のp型層を順次形成した。i型層を形成する
際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH4
ス流量、CH4 ガス流量を変化させ、第1のSi層、第
2のSi層の堆積速度は0.15nm/sec、層厚は
10nmにした。
Hydrogen plasma treatment was applied in the same procedure and method as in Example 17 to form a first p-type layer on the substrate, and further, an n-type layer, a first Si layer, an i-type layer, and a 2 Si
Layer and a second p-type layer were sequentially formed. When forming the i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are changed according to the flow rate change pattern as shown in FIG. 5, and the deposition rate of the first Si layer and the second Si layer is 0.15 nm / sec. The layer thickness was 10 nm.

【0298】次に、第2のp型層上に、実施例17と同
様にして透明電極として、層厚70nmのITO(In
2 3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。次に、実施例17と同様に透明電極上に銀(Ag)
からなる層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真
空蒸着した。次に、実施例17と同様に基板の裏面にA
g−Ti合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真
空蒸着法で真空蒸着した。
Then, on the second p-type layer, ITO (In) having a layer thickness of 70 nm was formed as a transparent electrode in the same manner as in Example 17.
2 O 3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method. Next, as in Example 17, silver (Ag) was formed on the transparent electrode.
A current collecting electrode having a layer thickness of 5 μm was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method. Next, in the same manner as in Example 17, A was applied to the back surface of the substrate.
A back electrode made of a g-Ti alloy and having a layer thickness of 3 μm was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method.

【0299】この太陽電池を(SC実32)と呼ぶこと
にし、各半導体層の作製条件を表11に記す。作製した
太陽電池の初期光電変換効率と耐久特性を実施例17と
同様な方法で測定したところ、(SC実32)は(SC
実17)と同様、従来の太陽電池(SC比17−1)〜
(SC比17−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。
This solar cell is called (SC Ex 32), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 11. When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of the manufactured solar cell were measured by the same method as in Example 17, (SC Ex 32) was
Similar to the actual 17), conventional solar cells (SC ratio 17-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of (SC ratio 17-9).

【0300】(実施例33)キャスィング法によって作
製したn型の多結晶シリコン基板を用いて、図1−aに
示す構成で第2のp型層を積層構造とした太陽電池を作
製した。50×50m2、厚さ500μmの基板をHF
とHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液に数秒
間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとシソプロパノ
ールで超音波洗浄し、さら純水で洗浄し、温風乾燥させ
た。
(Example 33) A solar cell having a laminated structure of a second p-type layer having the structure shown in Fig. 1-a was prepared by using an n-type polycrystalline silicon substrate prepared by the casting method. HF for 50 × 50m 2 and 500μm thick substrate
And HNO 3 (diluted to 10% with H 2 O) aqueous solution for several seconds and washed with pure water. Next, it was ultrasonically cleaned with acetone and perisopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air.

【0301】次に、図4に示す原料ガス供給装置200
0と堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた
製造装置により、基板上に半導体層を作製した。以下
に、その作製手順を記す。図中の2041〜2047の
ガスボンベには、実施例1と同様の原料ガスが密封され
ている。
Next, the source gas supply device 200 shown in FIG.
0 and a deposition apparatus 400 were used to manufacture a semiconductor layer on the substrate by a manufacturing apparatus using a glow discharge decomposition method. The manufacturing procedure will be described below. In the gas cylinders 2041 to 2047 in the figure, the same raw material gas as in Example 1 is sealed.

【0302】実施例1と同様にして成膜の準備が完了し
た後、基板に水素プラズマ処理を施し、続いて基板40
4上に、第1のp型層、n型層、Si層、i型層、第2
のp型層を形成した。まず、水素プラズマ処理を施すに
は、バルブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室
401内に導入し、H2 ガス流量が500sccmにな
るようにマスフローコントローラー2013で調節し
た。堆積室内の圧力が2.0Torrになるように真空
計402を見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基
板404の温度が550℃になるように加熱ヒーター4
05を設定し、基板温度が安定したところでシャッター
415が閉じられていることを確認し、マイクロ波(μ
W)電源を0.20W/cm3 に設定し、μW電力を導
入し、グロー放電を生起させ、シャッター415を開
け、基板の水素プラズマ処理を開始した。10分間経過
したところでシャッターを閉じ、μW電源を切り、グロ
ー放電を止め、水素プラズマ処理を終えた。5分間、堆
積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ20
03を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排
気した。
After the preparation for film formation was completed in the same manner as in Example 1, the substrate was subjected to hydrogen plasma treatment, and then the substrate 40 was processed.
4 on which a first p-type layer, an n-type layer, a Si layer, an i-type layer, and a second
P-type layer was formed. First, to perform the hydrogen plasma treatment, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 500 sccm. Adjusting the conductance valve while observing the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and heating the heater 4 so that the temperature of the substrate 404 becomes 550 ° C.
05 is set, and it is confirmed that the shutter 415 is closed when the substrate temperature becomes stable.
W) The power supply was set to 0.20 W / cm 3 , and μW power was introduced to cause glow discharge, the shutter 415 was opened, and hydrogen plasma treatment of the substrate was started. After 10 minutes, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the hydrogen plasma treatment was completed. After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes, the valve 20
03 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0303】次に、第1のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401室
に導入し、H2 ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるように真空計402を見
ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温
度が350℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したことろでさらにバルブ200
1、2005を徐々に開いて、SiH4 ガス、B26
/H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この時、S
iH4 ガス流量が5sccm、H2 ガス流量が100s
ccm、B2 6 /H2 ガスが500sccmとなるよ
うに各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積
室401内の圧力は、2.0Torrとなるように真空
計402を見ながらコンダクタンスバルブ407の開口
を調整した。シャッター415が閉じられていることを
確認し、RF電源を0.20W/cm3 に設定し、RF
電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター41
5を開け、基板上に第1のp型層の形成を開始した。層
厚100nmの第1のp型層を作製したことろでシャッ
ターを閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、第1
のp型層の形成を終えた。バルブ2001、2005を
閉じて、堆積室401内へのSiH4 ガス、B2 6
2 ガスの流入を止め、5分間、堆積室401内へH2
ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉じ、堆積室
401内およびガス配管内を真空排気した。
Next, in order to form the first p-type layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Adjusted in 2013. Adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 becomes 350 ° C., the substrate temperature is stable. Valve 200
1, 2005 gradually open, SiH 4 gas, B 2 H 6
/ H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, S
iH 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 100 s
It was adjusted with each mass flow controller so that ccm and B 2 H 6 / H 2 gas became 500 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber 401 was 2.0 Torr. Make sure the shutter 415 is closed, set the RF power supply to 0.20 W / cm 3 , and
Shutter 41 is generated by introducing electric power to cause glow discharge.
5 was opened and the formation of the first p-type layer on the substrate was started. After the first p-type layer having a layer thickness of 100 nm was prepared, the shutter was closed, the RF power was turned off, the glow discharge was stopped, and the first
The formation of the p-type layer was completed. The valves 2001 and 2005 are closed, and SiH 4 gas, B 2 H 6 /
Stopping the flow of H 2 gas for 5 minutes, H 2 into the deposition chamber 401
After continuing to flow the gas, the valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0304】n型層を形成するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2 ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2 ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるようにコンダクタンスバルブで調整し、基板4
04の温度が350℃になるように加熱ヒーター405
を設定した。基板温度が安定したところで、さらにバル
ブ2001、2004を徐々に開いてSiH4 ガス、P
3 /H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が1
00sccm、PH3/H2 ガス流量が200sccm
となるように各々のマスフローコントローラーで調整し
た。堆積室401内の圧力は、1.0Torrとなるよ
うにコンダクタンスバルブ407の開口を調整した。R
F電源の電力を0.01W/cm3 に設定し、RF電極
410にRF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シ
ャッターを開け、第1のp型層上にn型層の作製を開始
し、層厚30nmのn型層を作製したことろでシャッタ
ーを閉じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、n型
層の形成を終えた。バルブ2001、2004を閉じ
て、堆積室401内へのSiH4 ガス、PH3 /H 2
スの流入を止め、5分間、堆積室401内へH2 ガスを
流し続けたのち、流出バルブ2003を閉じ、堆積室4
01内およびガス配管内を真空排気した。
To form the n-type layer, the auxiliary valve 40
8, gradually open the valve 2003, H2Gas to gas
It is introduced into the deposition chamber 401 through the inlet pipe 411, and H2gas
Mass flow control so that the flow rate is 50 sccm
Ra 2013 is set and the pressure in the deposition chamber is 1.0 Tor.
Adjust the conductance valve to r
Heater 405 so that the temperature of 04 becomes 350 ° C.
It was set. When the substrate temperature is stable,
Open 2001 and 2004 gradually to SiHFourGas, P
H3/ H2Gas was flowed into the deposition chamber 401. this
Sometimes SiHFourGas flow rate is 2 sccm, H2Gas flow rate is 1
00sccm, PH3/ H2Gas flow rate is 200 sccm
Adjust with each mass flow controller so that
It was The pressure in the deposition chamber 401 will be 1.0 Torr.
Thus, the opening of the conductance valve 407 was adjusted. R
The power of F power source is 0.01W / cm3 Set to RF electrode
Introduce RF power to 410 to cause glow discharge and
Open the shutter and start making the n-type layer on the first p-type layer
The n-type layer with a layer thickness of 30 nm was produced, and the shutter was released.
Closed, RF power turned off, glow discharge stopped, n-type
Finished forming layers. Close the valves 2001 and 2004
SiH into the deposition chamber 401FourGas, PH3/ H 2Moth
Stop the flow of gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes.2Gas
After continuing the flow, the outflow valve 2003 is closed and the deposition chamber 4
The inside of 01 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0305】Si層を形成するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2 ガスを導入管411を通じて堆積室
401内に導入し、H2 ガス流量が50sccmになる
ようにマスフローコントローラー2013を設定し、堆
積室内の圧力が1.5Torrになるようにコンダクタ
ンスバルブで調整し、基板404の温度が270℃にな
るように加熱ヒーター405を設定した。基板温度が安
定したところで、さらにバルブ2001を徐々に開い
て、SiH4 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が1
00sccmとなるように各々のマスフローコントロー
ラーで調整した。堆積室401内の圧力は、1.5To
rrとなるようにコンダクタンスバルブ407の開口を
調整した。RF電源の電力を0.01W/cm3 に設定
し、RF電極410にRF電力を導入し、グロー放電を
生起させ、シャッターを開け、n型層上にSi層の作製
を開始、堆積速度0.15nm/sec、層厚10nm
のSi層を作製したことろでシャッターを閉じ、RF電
源を切って、グロー放電を止め、Si層の形成を終え
た。バルブ2001を閉じて、堆積室401内へのSi
4 ガスの流量を止め、5分間、堆積室401内へH2
ガスを流し続けたのち、流出バルブ2003を閉じ、堆
積室401内およびガス配管内を真空排気した。
To form the Si layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the introduction pipe 411, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Then, the pressure inside the deposition chamber was adjusted to 1.5 Torr by a conductance valve, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 became 270 ° C. When the substrate temperature became stable, the valve 2001 was gradually opened to allow SiH 4 gas to flow into the deposition chamber 401. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 2 sccm and the H 2 gas flow rate is 1 sc
It was adjusted with each mass flow controller so as to be 00 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 1.5 To
The opening of the conductance valve 407 was adjusted so as to be rr. The power of the RF power source was set to 0.01 W / cm 3 , RF power was introduced to the RF electrode 410 to cause glow discharge, the shutter was opened, the production of the Si layer on the n-type layer was started, and the deposition rate was 0. 0.15 nm / sec, layer thickness 10 nm
After the Si layer was produced, the shutter was closed, the RF power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the Si layer was completed. The valve 2001 is closed, and Si in the deposition chamber 401
The flow rate of H 4 gas was stopped and H 2 was introduced into the deposition chamber 401 for 5 minutes.
After continuing to flow the gas, the outflow valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0306】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内に導入
し、H2 ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室の圧力
0.01Torrになるようにコンダクタンスバルブで
調整し、基板404の温度が350℃になるように加熱
ヒーター405を設定し、基板温度が安定したことろで
さらにバルブ2001、2002を徐々に開いて、Si
4 ガス、CH4 ガスを堆積室401内に流入させた。
この時、SiH4 ガス流量が100sccm、CH4
ス流量30sccm、H2ガス流量が300sccmと
なるように各々のマスフローコントローラーで調整し
た。堆積室401内の圧力は0.01Torrとなるよ
うにコンダクタンスバルブ407の開口を調整した。次
にRF電源403の電力を0.40W/cm3 に設定
し、RF電極403に印加した。その後、不図示のμW
電源の電力を0.20W/cm3 に設定し誘電体窓41
3を通して堆積401内にμW電力を導入し、グロー放
電を生起させ、シャッターを開け、Si層上にi型層の
作製を開始した。マスフローコントローラーに接続させ
たコンピューターを用い、図5に示した流量変化パター
ンに従ってSiH4 ガス、CH4 ガスの流量を変化さ
せ、層厚300nmのi型層を作製したところで、シャ
ッターを閉じ、μW電源を切ってグロー放電を止め、R
F電源403を切り、i型層の作製を終えた。バルブ2
001、2002を閉じて、堆積室401内へのSiH
4 ガス、CH 4 ガスの流入を止め、5分間、堆積室40
1内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉
じ、堆積室401内及びガス配管内を真空排気した。
Next, to prepare the i-type layer, the valve 20 was used.
Open 03 gradually, H2Introduce gas into deposition chamber 401
And H2The mass flow should be 300sccm.
Adjusted with the low controller 2013. Deposition chamber pressure
With a conductance valve so that it becomes 0.01 Torr
Adjust and heat the substrate 404 to 350 ° C
Set the heater 405 and make sure the substrate temperature is stable.
Further, the valves 2001 and 2002 are gradually opened to set the Si
HFourGas, CHFourGas was flowed into the deposition chamber 401.
At this time, SiHFourGas flow rate is 100 sccm, CHFourBut
Flow rate 30 sccm, H2Gas flow rate is 300sccm
Adjust with each mass flow controller so that
It was The pressure in the deposition chamber 401 will be 0.01 Torr.
Thus, the opening of the conductance valve 407 was adjusted. Next
The power of the RF power supply 403 is 0.40 W / cm3Set to
Then, it was applied to the RF electrode 403. After that, μW not shown
The power of the power supply is 0.20 W / cm3Set the dielectric window 41 to
ΜW power is introduced into the deposition 401 through
Electricity is generated, the shutter is opened, and the i-type layer on the Si layer
Production was started. Connect to mass flow controller
Flow rate change pattern shown in FIG.
According to SiHFourGas, CHFourChange the flow rate of gas
When an i-type layer having a layer thickness of 300 nm was produced,
And turn off the μW power to stop glow discharge,
The F power supply 403 was turned off, and the production of the i-type layer was completed. Valve 2
001 and 2002 are closed, and SiH enters the deposition chamber 401.
FourGas, CH FourStop gas inflow, deposit chamber 40 for 5 minutes
1 into H2Close the valve 2003 after continuing to flow the gas.
Then, the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0307】次に、第2のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内
に導入し、H2 ガス流量が300sccmになるように
マスフローコントローラー2013で調節した。堆積室
内の圧力が0.02Torrになるようにコンダクタン
スバルブで調整し、基板404の温度が200℃になる
ように加熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定し
たことろでさらにバルブ2001、2002、2005
を徐々に開いて、SiH4 ガス、CH4 ガス、H2,B
2 6 /H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が10sccm、CH4 ガス流量
が5sccm、H2 ガス流量が300sccm、B2
6 /H2 ガス流量が10sccmとなるように各々のマ
スフローコントローラーで調整した。堆積室401内の
圧力は、0.02Torrとなるようにコンダクタンス
バルブ407の開口を調整した。μW電源の電力を0.
30W/cm3 に設定し、誘電体窓413を通して堆積
室401内にμW電力を導入し、グロー放電を生起さ
せ、シャッター415を開け、i型層上にライトドープ
層(A層)の形成を開始した。層厚3nmのA層を作製
したところでシャッターを閉じ、μW電源を切り、グロ
ー放電を止めた。バルブ2001,2002,2005
を閉じて、堆積室401内へのSiH4 ガス、CH4
ス,B2 6 /H2 ガスの流入を止め、5分間、堆積室
401内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003
を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気し
た。
Next, in order to form the second p-type layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller is set so that the H 2 gas flow rate becomes 300 sccm. Adjusted in 2013. The pressure inside the deposition chamber is adjusted to 0.02 Torr by a conductance valve, the heater 405 is set so that the temperature of the substrate 404 becomes 200 ° C., and the temperature of the substrate is stabilized. 2005
Gradually open, SiH 4 gas, CH 4 gas, H 2 , B
2 H 6 / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, SiH 4 gas flow rate is 10 sccm, CH 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 300 sccm, and B 2 H
Each mass flow controller was adjusted so that the 6 / H 2 gas flow rate was 10 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 was 0.02 Torr. Set the power of the μW power supply to
It is set to 30 W / cm 3 , and μW electric power is introduced into the deposition chamber 401 through the dielectric window 413 to cause glow discharge, the shutter 415 is opened, and the light-doped layer (A layer) is formed on the i-type layer. Started. When the layer A having a layer thickness of 3 nm was prepared, the shutter was closed, the μW power source was turned off, and the glow discharge was stopped. Valves 2001, 2002, 2005
Is closed to stop the inflow of SiH 4 gas, CH 4 gas and B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber 401, and H 2 gas is continuously flowed into the deposition chamber 401 for 5 minutes, and then the valve 2003
Was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0308】次に、バルブ2005を徐々に開けて、堆
積室401内にB2 6 /H2 ガスを流入させ、流量が
1000sccmとなるように各々のマスフローコント
ローラーで調整した。堆積室401内の圧力は、0.0
2Torrとなるようにコンダクタンスバルブ407の
開口を調整し、μW電源の電力を0.20W/cm3
設定し、誘電体窓413を通して堆積室401内にμW
電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター41
5を開け、A層上にほう素(B層)の形成を開始した。
6秒経過したところでシャッターを閉じ、μW電源を切
り、グロー放電を止めた。バルブ2005を閉じて、堆
積室401内へのB2 6 /H2 ガスの流入を止め、5
分間、堆積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、バ
ルブ2003を閉じ、堆積室401内およびガス配管内
を真空排気した。
Next, the valve 2005 was gradually opened, B 2 H 6 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controllers were adjusted so that the flow rate was 1000 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 0.0
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to be 2 Torr, the power of the μW power source was set to 0.20 W / cm 3 , and the μW was introduced into the deposition chamber 401 through the dielectric window 413.
Shutter 41 is generated by introducing electric power to cause glow discharge.
5 was opened, and the formation of boron (B layer) on the A layer was started.
After 6 seconds, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, and the glow discharge was stopped. The valve 2005 is closed to stop the inflow of B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber 401, and 5
After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 401 for a minute, the valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0309】次に上記した方法と同じ方法、条件、手順
でB層上にA層を形成し、更にB層、A層を積層して、
層厚約10nmの第2のp型層の形成を終えた。次に、
第2のp型層上に、透明電極として、層厚70nmのI
TO(In2 2 +nO2 )を通常の真空蒸着法で真空
蒸着した。次に透明電極上に銀(Ag)からなる層厚5
μm集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。
Next, the same methods, conditions and procedures as those described above
To form layer A on layer B, and then stack layers B and A,
The formation of the second p-type layer having a layer thickness of about 10 nm was completed. next,
On the second p-type layer, a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm I
TO (In2O 2+ NO2) Is vacuumed by the usual vacuum deposition method.
It was vapor-deposited. Next, a layer thickness 5 of silver (Ag) was formed on the transparent electrode.
The μm collector electrode was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method.

【0310】次に基板の裏面にAg−Ti合金からなる
層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。以上でこの太陽電池の作製を終えた。この太陽電池
を(SC実33)と呼ぶことにし、第1のp型層,n型
層,Si層、i型層,第2のp型層の作製条件を表12
に示す。
Next, a back electrode made of Ag—Ti alloy and having a layer thickness of 3 μm was vacuum-deposited on the back surface of the substrate by a usual vacuum deposition method. This completes the production of this solar cell. This solar cell will be referred to as (SC Ex 33), and the manufacturing conditions for the first p-type layer, n-type layer, Si layer, i-type layer, and second p-type layer are shown in Table 12.
Shown in.

【0311】(比較例33−1)i型層を形成する際
に、SiH4 ガス流量及びCH4 ガス流量を、図6に示
す流量パターンに従って各々のマスフローコントローラ
ーで調整した以外は、実施例33と同じ条件、同じ手順
で太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比33−
1)と呼ぶことにする。
Comparative Example 33-1 Example 33 was repeated except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate pattern shown in FIG. 6 when forming the i-type layer. A solar cell was manufactured under the same conditions and the same procedure as described above. This solar cell (SC ratio 33-
I will call it 1).

【0312】(比較例33−2)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 にする以外は、実施例
33と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この
太陽電池を(SC比33−2)と呼ぶことにする。 (比較例33−3)i型層を形成する際に、RF電力を
0.15W/cm3 にする以外は、実施例33と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比33−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 33-2) A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 33, except that the μW power was set to 0.5 W / cm 3 when the i-type layer was formed. This solar cell will be referred to as (SC ratio 33-2). (Comparative Example 33-3) A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 33, except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3 when the i-type layer was formed. This solar cell will be called (SC ratio 33-3).

【0313】(比較例33−4)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力を0.55
W/cm3 にする以外は、実施例33と同じ条件、同じ
手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比3
3−4)と呼ぶことにする。 (比較例33−5)i型層を形成する際に、堆積室内の
圧力を0.08Torrにする以外は、実施例33と同
じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比33−5)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 33-4) When forming the i-type layer, μW power was 0.5 W / cm 3 , and RF power was 0.55.
A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 33 except that W / cm 3 was used. This solar cell (SC ratio 3
3-4). (Comparative Example 33-5) A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 33, except that the pressure inside the deposition chamber was set to 0.08 Torr when forming the i-type layer. This solar cell is called (SC ratio 33-5).

【0314】(比較例33−6)Si層を形成する際
に、堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例3
3と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比33−6)と呼ぶことにする。 (比較例33−7)Si層を形成する際に、層厚を40
nmにする以外は、実施例33と同じ条件、同じ手順で
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比33−
7)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 33-6) Example 3 was repeated except that the deposition rate was set to 3 nm / sec when the Si layer was formed.
A solar cell was manufactured under the same conditions and the same procedure as in 3. This solar cell is called (SC ratio 33-6). (Comparative Example 33-7) When forming a Si layer, the layer thickness is set to 40.
A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 33 except that the thickness was changed to nm. This solar cell (SC ratio 33-
7).

【0315】作製した太陽電池(SC実33)および
(SC比33−1)〜(SC比33−7)の初期光変換
効率(光起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を行
なった。測定の結果、(SC実33)の太陽電池に対し
て、(SC比33−1)〜(SC比33−7)の初期光
電変換効率以下のようになった。
The initial light conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of the manufactured solar cells (SC Ex 33) and (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-7) were measured. . As a result of the measurement, for the solar cell of (SC Ex 33), the initial photoelectric conversion efficiencies of (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-7) were as follows.

【0316】 (SC比33−1) 0.78倍 (SC比33−2) 0.63倍 (SC比33−3) 0.80倍 (SC比33−4) 0.65倍 (SC比33−5) 0.77倍 (SC比33−6) 0.82倍 (SC比33−7) 0.86倍 耐久特性の測定を行ったところ、(SC実33)の太陽
電池に対して、(SC比33−1)〜(SC比33−
7)の耐久特性は以下のようになった。
(SC ratio 33-1) 0.78 times (SC ratio 33-2) 0.63 times (SC ratio 33-3) 0.80 times (SC ratio 33-4) 0.65 times (SC ratio 33-5) 0.77 times (SC ratio 33-6) 0.82 times (SC ratio 33-7) 0.86 times When the durability characteristics were measured, it was compared with the (SC Ex 33) solar cell. , (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-
The durability characteristics of 7) are as follows.

【0317】 (SC比33−1) 0.79倍 (SC比33−2) 0.71倍 (SC比33−3) 0.78倍 (SC比33−4) 0.70倍 (SC比33−5) 0.72倍 (SC比33−6) 0.83倍 (SC比33−7) 0.89倍 次に、Si原子とC原子の組成比とバンドギャップの関
係よりi型層とSi層の層厚方向のバンドギャップの変
化を求めたところ、(SC実33)、(SC比33−
2)〜(SC比33−7)の太陽電池では、バンドギャ
ップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/i界
面方向に片寄っており、(SC比33−1)の太陽電池
では、バンドギャップの極小値の位置がi型層の中央の
位置よりi/Si界面方向に片寄っていることが分かっ
た。
(SC ratio 33-1) 0.79 times (SC ratio 33-2) 0.71 times (SC ratio 33-3) 0.78 times (SC ratio 33-4) 0.70 times (SC ratio 33-5) 0.72 times (SC ratio 33-6) 0.83 times (SC ratio 33-7) 0.89 times Next, from the relationship between the composition ratio of Si atoms and C atoms and the band gap, the i-type layer And the change in the band gap of the Si layer in the layer thickness direction was determined to be (SC actual 33), (SC ratio 33-
In the solar cells of 2) to (SC ratio 33-7), the position of the minimum value of the band gap is offset from the central position of the i-type layer toward the p / i interface, and the solar cell of (SC ratio 33-1) is In the battery, it was found that the position of the minimum value of the band gap is offset in the i / Si interface direction from the position of the center of the i-type layer.

【0318】以上、(SC実33)、(SC比33−
1)〜(SC比33−7)の層厚方向に対するバンドギ
ャップの変化は、堆積室内に流入される、Siを含む原
料ガス(この場合にはSiH4 ガス)とCを含む原料ガ
ス(この場合にはCH4 ガス)の流量比に依存すること
が分かった。次に多結晶シリコン基板上に、積層構造を
有する第2のp型層を形成し、そのTEM(透過型電子
顕微鏡)像を観察した。B層の堆積時間を12秒とした
以外は実施例33と同様な方法、手順で基板上に第2の
p型層を作製した。作製した試料を断面方向に切断し、
第2のp型層中のA層とB層の積層の様子を観察したと
ころ、図21に示すように層厚約1nmのB層と層厚約
3nmのA層が交互に積層されていることが分かった。
Above, (SC actual 33), (SC ratio 33-
1) to (SC ratio 33-7) changes in the band gap in the layer thickness direction are caused by the source gas containing Si (SiH 4 gas in this case) and the source gas containing C (this In some cases, it was found to depend on the flow rate ratio of CH 4 gas). Next, a second p-type layer having a laminated structure was formed on the polycrystalline silicon substrate, and its TEM (transmission electron microscope) image was observed. A second p-type layer was formed on the substrate by the same method and procedure as in Example 33 except that the B layer was deposited for 12 seconds. Cut the prepared sample in the cross-sectional direction,
As a result of observing the laminated state of the A layer and the B layer in the second p-type layer, as shown in FIG. 21, the B layer having a layer thickness of about 1 nm and the A layer having a layer thickness of about 3 nm are alternately laminated. I found out.

【0319】(比較例33−8)i型層を形成する際に
導入するμW電力とRF電力をいろいろと変え、他の条
件は実施例33と同じにして、太陽電池を幾つか作製し
た。μW電力と堆積速度の関係は図9と同様な傾向を示
し、堆積速度はRF電力に依存せず、μW電力が0.3
2W/cm3 以上では一定で、この電力で原料ガスであ
るSiH4 ガスとCH4 ガスが100%分解されている
ことが分かった。AM1.5(100mW/cm2 )光
を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定し
たところ、図10に示すような結果となった。即ち、μ
W電力がSiH4 ガスおよびCH4ガスを100%分解
するμW電力(0.32W/cm3 )以下で、かつRF
電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅
に向上することが分かった。
(Comparative Example 33-8) Several solar cells were produced under the same conditions as in Example 33 except that the μW power and RF power introduced when forming the i-type layer were variously changed. The relationship between the μW power and the deposition rate shows the same tendency as in FIG. 9, the deposition rate does not depend on the RF power, and the μW power is 0.3.
It was found that at 2 W / cm 3 or more, it was constant, and SiH 4 gas and CH 4 gas that were the raw material gases were decomposed by 100% by this electric power. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light was measured, the result was as shown in FIG. 10. That is, μ
W power is less than μW power (0.32 W / cm 3 ) for 100% decomposition of SiH 4 gas and CH 4 gas, and RF
It has been found that the initial photoelectric conversion efficiency is significantly improved when the power is larger than the μW power.

【0320】(比較例33−9)実施例33でi型層を
形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をSi
4 ガス50sccm、CH4 ガス10sccmに変更
し、H2 ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろい
ろと変えて太陽電池を幾つか作製した。他の条件は実施
例33と同じにした。堆積速度とμW電力、RF電力の
関係を調べたところ、比較例33−8と同様に堆積速度
はRF電力に依存せず、μW電力が0.18W/cm3
以上では一定で、このμW電力で、原料ガスであるSi
4 ガスおよびCH4 ガスが100%分解されているこ
とが分かった。AM1.5光を照射したときの太陽電池
の初期光電変換効率を測定したところ、図10と同様な
傾向を示す結果となった。すなわち、μW電力がSiH
4 ガスおよびCH4 ガスを100%分解するμW電力
(0.18W/cm3 )以下で、かつRF電力がμW電
力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上してい
ることが分かった。
(Comparative Example 33-9) When the i-type layer was formed in Example 33, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was set to Si.
Several solar cells were produced by changing the H 4 gas to 50 sccm and the CH 4 gas to 10 sccm, introducing no H 2 gas, and varying the μW power and the RF power variously. The other conditions were the same as in Example 33. When the relationship between the deposition rate, the μW power, and the RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power as in Comparative Example 33-8, and the μW power was 0.18 W / cm 3.
The above is constant, and at this μW power, the source gas Si
It was found that 100% of H 4 gas and CH 4 gas were decomposed. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, μW power is SiH
4 gas and CH 4 gas of 100% decomposed μW power (0.18W / cm 3) or less, and the initial photoelectric conversion efficiency when RF power is greater than the μW power was found to be greatly improved.

【0321】(比較例33−10)実施例33でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス200sccm、CH4 ガス50sccm、
2 ガス500sccmに変更し、さらに基板温度が3
00℃になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW
電力とRF電力をいろいろ変えて太陽電池を幾つか作製
した。他の条件は実施例33と同じにした。
(Comparative Example 33-10) When the i-type layer was formed in Example 33, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was changed to S
iH 4 gas 200 sccm, CH 4 gas 50 sccm,
H 2 gas was changed to 500 sccm, and the substrate temperature was 3
Change the setting of the heater so that it becomes 00 ° C
Several solar cells were produced by changing the electric power and the RF power variously. The other conditions were the same as in Example 33.

【0322】堆積速度とμW電力、RF電力との関係を
調べたところ、比較例33−8と同様に堆積速度はRF
電力には依存せず、μW電力が0.65W/cm3 以上
で一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスおび
CH4 ガスが100%分解されていることが分かった。
AM1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換
効率を測定したところ、図10と同様な傾向を示す結果
となった。すなわち、μW電力がSiH4 ガスを100
%分解するμW電力(0.65W/cm3 )以下で、か
つRF電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効率
は大幅に向上していることが分かった。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and RF power was examined, the deposition rate was found to be RF as in Comparative Example 33-8.
It was found that the μW power was constant at 0.65 W / cm 3 or more and did not depend on the power, and the SiH 4 gas and CH 4 gas as the raw material gas were decomposed 100% by this power.
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That, .mu.W power the SiH 4 gas 100
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the μW power (0.65 W / cm 3 ) at which the RF power was decomposed and when the RF power was higher than the μW power.

【0323】(比較例33−11)実施例33でi型層
を形成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから20
0mTorrまでいろいろ変え、他の条件は実施例33
と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5
光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定
したことろ、図11のような結果となり、圧力が50m
Torr以上では大幅に初期光電変換効率が減少してい
ることが分かった。
(Comparative Example 33-11) When the i-type layer was formed in Example 33, the pressure inside the deposition chamber was changed from 3 mTorr to 20.
Various changes were made up to 0 mTorr, and other conditions were in Example 33.
Several solar cells were prepared in the same manner as in. AM1.5
By measuring the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light, the results shown in Fig. 11 were obtained, and the pressure was 50 m.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced above Torr.

【0324】(比較例33−12)実施例33でSi層
を形成する際、SiH4 ガス流量、RF電力を変えるこ
とによって、堆積速度をいろいろ変え、他の条件は実施
例33と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM
1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率
を測定したことろ、Si層の堆積速度が2nm/sec
以上では大幅に初期光電変換効率が減少していることが
わかった。
(Comparative Example 33-12) When the Si layer was formed in Example 33, the deposition rate was variously changed by changing the SiH 4 gas flow rate and the RF power, and other conditions were the same as in Example 33. , Some solar cells were produced. AM
The initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with 1.5 light was measured to show that the deposition rate of the Si layer was 2 nm / sec.
From the above, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced.

【0325】(比較例33−13)実施例33でSi層
を形成する際、層厚をいろいろ変え、他の条件は実施例
33と同じにして、太陽電池幾つか作製した。AM1.
5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測
定したところ、層厚が30nm以上では大幅に初期光電
変換効率が減少していることが分かった。
(Comparative Example 33-13) Several solar cells were produced under the same conditions as in Example 33 except that the layer thickness was variously changed when the Si layer was formed in Example 33. AM1.
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with 5 lights was measured, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced when the layer thickness was 30 nm or more.

【0326】以上、(比較例33−1)〜(比較例33
−13)に見られるように本発明の太陽電池(SC実3
3)が、従来の太陽電池(SC比33−1)〜(SC比
33−7)よりもさらに優れた特性を有することが実証
された。 (実施例34)実施例33においてバンドギャップ(E
g)の極小値の層厚方向に対する位置、極小値の大き
さ、およびパターンを変えて太陽電池を幾つか作製し、
その初期光電変換効率および耐久特性を実施例33と同
様な方法で調べた。このときi型層のSiH4 ガス流量
とCH4 ガス流量の変化パターン以外は実施例33と同
じにし、図12に示すバンドギャップを有する太陽電池
を作製した。
As mentioned above, (Comparative Example 33-1) to (Comparative Example 33)
-13), the solar cell of the present invention (SC Ex 3
It was demonstrated that 3) has the characteristics further superior to the conventional solar cells (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-7). (Example 34) The band gap (E
Several solar cells were manufactured by changing the position of the minimum value of g) in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern,
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were examined in the same manner as in Example 33. At this time, the solar cell having the band gap shown in FIG. 12 was produced in the same manner as in Example 33 except for the change patterns of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate of the i-type layer.

【0327】作製したこれらの太陽電池の初期光電変換
効率および耐久特性を調べた結果を表13に示す(表の
値はSC実(34−1)を基準とした)。これらの結果
から分かるように、バンドギャップの極小値の大きさ、
変化パターンによらず、i型層のバンドギャップが層厚
方向になめらかに変化し、バンドギャップの極小値の位
置がi型層の中央の位置よりp/i界面方向に片寄って
いる本発明の太陽電池のほうが優れていることがわかっ
た。
Table 13 shows the results of examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these manufactured solar cells (the values in the table are based on SC Ex (34-1)). As can be seen from these results, the minimum value of the band gap,
The band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction regardless of the change pattern, and the position of the minimum value of the band gap deviates from the center position of the i-type layer toward the p / i interface. It turns out that solar cells are better.

【0328】(実施例35)B層を水銀増感光CVD法
で形成した太陽電池を作製した。図4の堆積室にφ10
0mm,厚さ10mmの石英ガラス窓と低圧水銀ランプ
を取り付け、石英ガラス窓を通して低圧水銀ランプの光
が堆積室内に入射するようにした。また、石英ガラス窓
には堆積物が付着しないように、窓を覆うシャッター
(窓シャッター)を堆積室内部に取り付けておいた。更
に入り口、出口にバルブのついた液体ボンベ2048に
水銀(純度99.999%)を詰めた。ボンベをバルブ
2005とマスフローコントローラー2015の間に取
り付け、B26/H2ガスでバブリングすることによ
り、堆積室内にB26/H2ガスと共に気化した水銀を
導入できるようにした。
Example 35 A solar cell in which the B layer was formed by the mercury-sensitized CVD method was produced. Φ10 in the deposition chamber of FIG.
A quartz glass window having a thickness of 0 mm and a thickness of 10 mm and a low-pressure mercury lamp were attached, and the light of the low-pressure mercury lamp was made incident on the deposition chamber through the quartz glass window. In addition, a shutter (window shutter) that covers the quartz glass window was installed inside the deposition chamber so that deposits would not adhere to the window. Further, a liquid cylinder 2048 having valves at its inlet and outlet was filled with mercury (purity 99.999%). Install the cylinder between the valve 2005 and the mass flow controllers 2015, by bubbling with B 2 H 6 / H 2 gas, and to be able to introduce the mercury vaporized with B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber.

【0329】B層を形成する際、B26/H2ガスの流
量を1000sccm、圧力を1.0Torrとし、予
めシャッター415は開けておき、低圧水銀ランプを点
灯して60秒間窓シャッターを開けてA層上にB層を形
成する以外は実施例33と同じ条件、方法、手順で図1
の太陽電池を作製した。作製した太陽電池(SC実3
5)は(SC実33)と同様、従来の太陽電池(SC比
33−1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好な初
期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
When forming the B layer, the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas was set to 1000 sccm, the pressure was set to 1.0 Torr, the shutter 415 was opened in advance, the low pressure mercury lamp was turned on, and the window shutter was opened for 60 seconds. 1 is performed under the same conditions, method and procedure as in Example 33 except that the layer B is opened and the layer B is formed on the layer A.
The solar cell of was produced. Fabricated solar cell (SC Ex 3
It was found that, like (SC Ex. 33), 5) had better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-7).

【0330】(実施例36)p型の多結晶シリコン基板
を用いて、図1−bの太陽電池を作製した。基板上に第
1のn型層、p型層、i型層、Si層、第2のn型層を
順次形成した。表14に形成条件を記す。i型層を形成
する際、SiH4 ガス流量とCH4 ガス流量は図6のパ
ターンのように変化させ、i/p界面よりにバンドギャ
ップの極小値がくるようにし、Si層の堆積速度は0.
15nm/secにした。基板、および半導体層以外の
層は実施例33と同じ条件、同じ方法を用いて作製し
た。
Example 36 A solar cell of FIG. 1-b was produced using a p-type polycrystalline silicon substrate. A first n-type layer, a p-type layer, an i-type layer, a Si layer, and a second n-type layer were sequentially formed on the substrate. Table 14 shows the forming conditions. When forming the i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are changed as shown in the pattern of FIG. 0.
It was set to 15 nm / sec. Layers other than the substrate and the semiconductor layer were manufactured under the same conditions and the same method as those in Example 33.

【0331】作製した太陽電池(SC実36)は(SC
実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜
(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例37)p/i界面近傍にi型層のバンドギャッ
プの最大値があり、その領域の厚さが20nmである太
陽電池を、図13−aに示すi型層の流量変化パターン
を用い作製した。
The produced solar cell (SC Ex 36) was (SC
Similar to the actual 33), conventional solar cells (SC ratio 33-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of (SC ratio 33-7). (Example 37) A solar cell having a maximum bandgap of the i-type layer near the p / i interface and a thickness of that region of 20 nm was measured using a flow rate variation pattern of the i-type layer shown in FIG. 13-a. It was made by using.

【0332】i型層の流量変化パターンを変える以外は
実施例33と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。次
に、太陽電池の組成分析を実施例1と同様な方法で行
い、バンドギャップと組成の関係からi型層の層厚方向
のバンドギャップの変化を調べたところ、図13−bの
ような結果となった。作製した(SC実37)は(SC
実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜
(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久性を有することが分かった。
It was manufactured using the same conditions and method as in Example 33 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 1, and the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was examined from the relationship between the band gap and the composition. It became a result. The (SC Ex 37) produced is (SC
Similar to the actual 33), conventional solar cells (SC ratio 33-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of (SC ratio 33-7).

【0333】(比較例37)i型層のp/i界面近傍に
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さをいろいろと変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例37と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では、実施例33の太陽電池(SC
実33)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐
久性が得られた。
(Comparative Example 37) There was a region having the maximum bandgap near the p / i interface of the i-type layer, and several solar cells having various thicknesses were manufactured. Except for the thickness of the region, the same conditions and methods as in Example 37 were used. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the region thickness was 1 nm.
Above 30 nm, the solar cell of Example 33 (SC
The initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of Ex. 33).

【0334】(実施例38)i/Si界面近傍にi型層
のバンドギャップの最大値があり、その領域の厚さが1
5nmである太陽電池を、図13−cに示すi型層の流
量変化パターンを用い作製した。i型層の流量変化パタ
ーンを変える以外は実施例33と同じ条件、同じ方法を
用いて作製した。次に太陽電池の組成分析を実施例33
と同様な方法で行い、i型層の層厚方向のバンドギャッ
プの変化を調べたところ、図13−dと同様な結果とな
った。作製した太陽電池(SC実38)は(SC実3
3)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜(S
C比17)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久性を有することが分かった。
(Example 38) There is a maximum bandgap of the i-type layer near the i / Si interface, and the thickness of the region is 1
A solar cell having a thickness of 5 nm was produced using the flow rate change pattern of the i-type layer shown in FIG. 13-c. It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 33 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in Example 33.
When the change in the bandgap of the i-type layer in the layer thickness direction was examined by the same method as described above, the same result as in FIG. 13-d was obtained. The prepared solar cell (SC Ex 38) is (SC Ex 3
Similar to 3), the conventional solar cells (SC ratio 33-1) to (S
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of C ratio 17).

【0335】(比較例38)i型層のi/Si界面近傍
にバンドギャップの最大値を有する領域があり、その領
域の厚さをいろいろ変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例38と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では実施例33の太陽電池(SC実
33)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
性が得られた。
(Comparative Example 38) There was a region having the maximum bandgap in the vicinity of the i / Si interface of the i-type layer, and several solar cells having various thicknesses were manufactured. It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 38 except for the thickness of the region. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the region thickness was 1 nm.
As described above, when the thickness is 30 nm or less, the initial photoelectric conversion efficiency and durability which are better than those of the solar cell of Example 33 (SC Ex 33) were obtained.

【0336】(実施例39)第2のp型層を形成する
際、B26/H2ガスの代わりに、トリエチルボロン
((B(C253,TEBと略記する)を用いた太陽
電池を作製した。常温、常厚で液体のTEB(純度9
9.99%)を入り口、出口にバルブのついた液体ボン
ベ2048に詰めた。ボンベを原料ガス供給装置に取り
付けH2ガスでバブリングすることにより、堆積室内に
2ガスと共に気化したTEBを導入できるようにし
た。
Example 39 In forming the second p-type layer, triethylboron ((abbreviated as B (C 2 H 5 ) 3 , TEB) was used instead of B 2 H 6 / H 2 gas. The solar cell used was manufactured, and liquid TEB (purity 9
(9.99%) was filled in a liquid cylinder 2048 having a valve at the inlet and the outlet. By attaching the cylinder to the source gas supply device and bubbling with H 2 gas, it was possible to introduce vaporized TEB together with H 2 gas into the deposition chamber.

【0337】A層を形成する際,TEB/H2ガスを1
0sccm、堆積室内に流入させる以外は実施例33と
同じ条件、手順でi型層の上にA層を形成し、5分間H
2ガスを堆積室内に流入させた後に真空排気した。B層
を形成する際,TEB/H2ガスを1000sccm、
堆積室内に流入させる以外は実施例33と同じ条件、手
順でi型層の上にB層を形成し、5分間H 2ガスを堆積
室内に流入させた後に真空排気した。
When forming the A layer, TEB / H2Gas 1
0 sccm, as in Example 33, except for flowing into the deposition chamber
A layer is formed on the i-type layer under the same conditions and procedures, and H is applied for 5 minutes.
2Gas was introduced into the deposition chamber and then evacuated. Layer B
TEB / H when forming21000 sccm gas,
The same conditions and conditions as in Example 33 except for flowing into the deposition chamber
B layer is formed on the i-type layer in this order, and H is applied for 5 minutes. 2Gas deposition
After flowing into the chamber, the chamber was evacuated.

【0338】次にB層の上にA層を形成し、5分間H2
ガスを堆積室内に流入させた後に真空排気した。次にA
層の上にB層を形成し、5分間H2ガスを堆積室内に流
入させた後に真空排気した。次にB層の上にA層を形成
し、5分間H2ガスを堆積室内に流入させた後に真空排
気した。
Next, an A layer is formed on the B layer, and H 2 is applied for 5 minutes.
Gas was introduced into the deposition chamber and then evacuated. Then A
A layer B was formed on the layer, and H 2 gas was introduced into the deposition chamber for 5 minutes, and then the layer was evacuated. Next, an A layer was formed on the B layer, and H 2 gas was introduced into the deposition chamber for 5 minutes, and then vacuum exhaust was performed.

【0339】第2のp型層以外は実施例33と同じ条
件、方法、手順で作製した。作製した(SC実39)は
(SC実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−
1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久性を有することが分かった。 (実施例40)i型層に酸素原子が含有されている太陽
電池を作製した。i型層を形成する際、実施例33で流
すガスの他に、O2 /Heガスを10sccm、堆積室
401内に導入する以外は実施例33と同じ条件、同じ
方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC実4
0)は(SC実33)と同様、従来の太陽電池(SC比
33−1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好な初
期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
Except for the second p-type layer, the same conditions, methods and procedures as in Example 33 were used. The manufactured (SC ex. 39) is similar to the (SC ex. 33) in the conventional solar cell (SC ratio 33-
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of 1) to (SC ratio 33-7). (Example 40) A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was produced. When forming the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 33 were used, except that O 2 / He gas of 10 sccm was introduced into the deposition chamber 401 in addition to the gas flowing in Example 33. . Fabricated solar cell (SC Ex 4
It was found that 0) had better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 33-1) to (SC ratio 33-7), like (SC Ex 33).

【0340】また、i型層中の酸素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、2×1019
(個/cm2 )であることが分かった。 (実施例41)i型層に窒素原子が含有されているシリ
コン太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施例
33で流すガスの他に、NH3 /H2 ガスを5scc
m、堆積室401内に導入する以外は実施例33と同じ
条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池
(SC実41)は(SC実33)と同様、従来の太陽電
池(SC比33−1)〜(SC比33−7)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。また、i型層中の窒素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、3×1017
(個/cm2 )であることが分かった。
Further, the content of oxygen atoms in the i-type layer is determined by SI
When examined by MS, it was found to contain almost uniformly 2 × 10 19
It was found to be (pieces / cm 2 ). (Example 41) A silicon solar cell in which a nitrogen atom was contained in the i-type layer was produced. When forming the i-type layer, NH 3 / H 2 gas is added at 5 sccc in addition to the gas flowing in Example 33.
m, the same conditions, the same methods, and the same procedures as in Example 33 were used, except that they were introduced into the deposition chamber 401. The produced solar cell (SC Ex 41) has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Ratio 33-1) to (SC Ratio 33-7), similarly to (SC Ex 33). Found to have. In addition, the content of nitrogen atoms in the i-type layer can be adjusted to SI
When examined by MS, it was found that the content was almost uniform and 3 × 10 17
It was found to be (pieces / cm 2 ).

【0341】(実施例42)i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている太陽電池を作製した。i型層を
形成する際、実施例33で流すガスの他に、O2 /He
ガスを5sccm、NH2 /H2 ガスを5sccm、堆
積室401内に導入する以外は実施例33と同じ条件、
同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC
実42)は(SC実33)と同様、従来の太陽電池(S
C比33−1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。また、i型層中の酸素原子と窒素原子の含有量を
SIMSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、それぞ
れ、1×1019(個/cm2 )、3×1017(個/cm
2 )であることが分かった。
(Example 42) Oxygen atoms and nitrogen were added to the i-type layer.
A solar cell containing elementary atoms was manufactured. i-type layer
When forming, in addition to the gas flowing in Example 33, O2/ He
5 sccm gas, NH2/ H2Gas 5sccm, stack
The same conditions as in Example 33, except that they were introduced into the loading chamber 401,
The same method, same procedure was used. Fabricated solar cell (SC
Ex 42) is similar to (SC Ex 33), the conventional solar cell (S
Even better than C ratio 33-1) to (SC ratio 33-7)
Have excellent initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics
It was. In addition, the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer
When examined by SIMS, it was found that the content was almost uniform.
1 x 1019(Pieces / cm2) 3 x 1017(Pieces / cm
2) Was found.

【0342】(実施例43)i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している太陽電池を作製し
た。O2 /HeガスボンベをSiF4 ガス(純度99.
999%)ボンベに交換し、i型層を形成する際、図1
5−aの流量パターンに従って、SiH4 ガス、CH4
ガス、SiF4 ガスの流量を変化させた。実施例33と
同様な方法によってこの太陽電池(SC実43)の層厚
方向のバンドギャップの変化を求めたところ、図15−
bと同様な結果となった。
(Example 43) A solar cell was produced in which the hydrogen content of the i-type layer was changed corresponding to the silicon content. The O 2 / He gas cylinder was replaced with SiF 4 gas (purity 99.
(999%) When replacing the cylinder and forming the i-type layer, as shown in FIG.
According to the flow pattern of 5-a, SiH 4 gas, CH 4
The flow rates of the gas and SiF 4 gas were changed. When the change in the band gap in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex 43) was obtained by the same method as in Example 33, FIG.
The result was similar to that of b.

【0343】さらに2次イオン質量分析装置を用いて水
素原子とシリコン原子の含有量の層厚方向分析を行っ
た。図15−cと同様な結果が得られ、水素原子の含有
量はシリコン原子の含有量に対応した層厚方向分布をな
していることが分かった。この太陽電池(SC実43)
の初期光電変換効率と耐久特性を求めたところ、実施例
33の太陽電池と同様、従来の太陽電池(SC比33−
1)〜(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久特性を有することが分かった。
Further, the secondary ion mass spectrometer was used to analyze the contents of hydrogen atoms and silicon atoms in the layer thickness direction. The same results as in FIG. 15-c were obtained, and it was found that the hydrogen atom content has a layer thickness direction distribution corresponding to the silicon atom content. This solar cell (SC Ex 43)
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of No. 3 were determined, similar to the solar cell of Example 33, the conventional solar cell (SC ratio 33-
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 1) to (SC ratio 33-7).

【0344】(実施例44)図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の太陽電池
の半導体層を形成する際、シリコン原子含有ガス(Si
4 ガス)と炭素原子含有ガス(CH4 ガス)を堆積室
から1mの距離のところで混合させる以外は実施例33
と同じ方法、同じ手順で太陽電池(SC実44)を作製
した。作製した太陽電池(SC実44)は(SC実3
3)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性を有することが分かった。
(Example 44) When a semiconductor layer of the solar cell of FIG. 1 was formed by the manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4, a silicon atom-containing gas (Si
Example 33 except that the H 4 gas) and the carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber.
A solar cell (SC Ex 44) was produced by the same method and the same procedure. The produced solar cell (SC Ex. 44) is (SC Ex. 3
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 3).

【0345】(実施例45)第1のp型層をガス拡散法
で作製し、i型層を形成する際、CH4ガスの代わりに
2 2 ガスを用い、更にRF電極に正のDCバイアス
を印加し、RF電力、DCバイアス、μW電力を変化さ
せた太陽電池を作製した。まず、O2 /Heガスボンベ
を水素で10%に希釈したBBr3 (BBr3 /H2
ス)ボンベに交換し、さらにCH4 ガスボンベをC2
2 ガスに交換した。第1のp型層を形成する際、基板温
度900℃、BBr3 /H2 ガス流量500sccm、
内圧30Torrの拡散条件で、Bを拡散させた。接合
深さ300nmになったことろで、BBr3 /H2 ガス
の導入を止めた。一方i型層を形成する際、CH4 ガス
の代わりC2 2 ガスを導入し、図14−aのような流
量パターンに従って変化させた。さらに図16のよう
に、RF電力、DCバイアス、μW電力を変化させた。
第1のp型層とi型層以外は実施例33と同じ条件、同
じ方法、同じ手順を用いた。
(Example 45) When a first p-type layer was formed by a gas diffusion method to form an i-type layer, C 2 H 2 gas was used instead of CH 4 gas, and a positive electrode was used for the RF electrode. A solar cell was manufactured by applying a DC bias and changing the RF power, DC bias, and μW power. First, O 2 / He BBr 3 to the gas cylinder and diluted to 10% with hydrogen was replaced with (BBr 3 / H 2 gas) cylinder, a further CH 4 gas cylinder C 2 H
2 gas was exchanged. When forming the first p-type layer, the substrate temperature is 900 ° C., the BBr 3 / H 2 gas flow rate is 500 sccm,
B was diffused under the diffusion condition of the internal pressure of 30 Torr. When the junction depth reached 300 nm, the introduction of BBr 3 / H 2 gas was stopped. On the other hand, when forming the i-type layer, C 2 H 2 gas was introduced instead of CH 4 gas, and the flow rate pattern was changed as shown in FIG. 14-a. Further, as shown in FIG. 16, RF power, DC bias, and μW power were changed.
Except for the first p-type layer and the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 33 were used.

【0346】作製した太陽電池(SC実45)は(SC
実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜
(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久性を有することが分かった。 (実施例46)本発明のマイクロ波プラズマCVD法を
用いた図4の製造装置を使用して、図17のトリプル型
太陽電池を作製した。
The produced solar cell (SC Ex. 45) was (SC
Similar to the actual 33), conventional solar cells (SC ratio 33-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of (SC ratio 33-7). (Example 46) The triple type solar cell of FIG. 17 was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0347】基板は、キャスティング法によって製造さ
れたn型の多結晶シリコン基板を用いた。50×50m
2 の基板の片面を温度100℃の1%NaOH水溶液
に5分間浸し、純水で洗浄した。NaOHに浸された面
を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、表面
にはピラミッド構造を有する凹凸が形成されており、基
板がテクスチャー化(Textured)されているこ
とが分かった。次にアセトンとイソプロパノールで超音
波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風乾燥させた。
As the substrate, an n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method was used. 50 × 50m
One side of the m 2 substrate was immersed in a 1% NaOH aqueous solution at a temperature of 100 ° C. for 5 minutes and washed with pure water. As a result of observing the surface immersed in NaOH with a scanning electron microscope (SEM), it was found that unevenness having a pyramid structure was formed on the surface and the substrate was textured. Next, it was ultrasonically washed with acetone and isopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air.

【0348】実施例33と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板のテクスチャー面上に第1
のp型層を形成し、さらに第1のn型層、第1のi型
層、第2のp型層、第2のn型層、Si層、第2のi型
層、第3のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成
する際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、Si層の堆積
速度は0.15nm/secにした。第3のp型層は実
施例33と同様に積層構造とした。
Using the same procedure and method as in Example 33, water was added.
The first plasma treatment is applied to the first on the textured surface of the substrate.
Forming a p-type layer, and further forming a first n-type layer and a first i-type layer
Layer, second p-type layer, second n-type layer, Si layer, second i-type
Layer and a third p-type layer were sequentially formed. Form second i-type layer
In doing so, according to the flow rate change pattern as shown in FIG.
FourGas flow rate, CHFourDeposition of Si layer by changing gas flow rate
The speed was 0.15 nm / sec. The third p-type layer is actually
A laminated structure was formed as in the case of Example 33.

【0349】次に、実施例33と同様に第3のp型層上
に、透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次
に、実施例33と同様に透明電極上に銀(Ag)からな
る層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着
した。次に、実施例33と同様に基板の裏面にAg−T
i合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。
Next, as in Example 33, ITO (In 2 O) having a layer thickness of 70 nm was formed as a transparent electrode on the third p-type layer.
3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method. Next, as in Example 33, a collector electrode made of silver (Ag) and having a layer thickness of 5 μm was vacuum-deposited on the transparent electrode by a usual vacuum vapor deposition method. Next, as in Example 33, Ag-T was formed on the back surface of the substrate.
A back electrode made of an i alloy and having a layer thickness of 3 μm was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method.

【0350】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たトリプル型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実46)と呼ぶことにし、各半導体層の作製条件
を表15に記す。 (比較例46−1)図17の第2のi型層を形成する
際、図6の流量変化パターンに従って、SiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を変化させる以外は実施例46と同
様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比46−1)と呼ぶことにす
る。
Thus, the production of the triple type solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell will be called (SC Ex 46), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 15. (Comparative Example 46-1) A method similar to that of Example 46 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed in accordance with the flow rate change pattern of FIG. 6 when the second i-type layer of FIG. 17 was formed. A triple solar cell was manufactured by the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 46-1).

【0351】(比較例46−2)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 にする以外
は実施例46と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比46−2)
と呼ぶことにする。 (比較例46−3)図17の第2のi型層を形成する
際、RF電力を0.15W/cm3 にする以外は実施例
46と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比46−3)と呼ぶこ
とにする。
(Comparative Example 46-2) When the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed, a triplet was formed in the same manner as in Example 46 except that the μW power was set to 0.5 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 46-2)
I will call it. (Comparative Example 46-3) A triple solar cell was manufactured in the same manner as in Example 46 except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3 when the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed. Was produced. This solar cell will be called (SC ratio 46-3).

【0352】(比較例46−4)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力
を0.55W/cm3 にする以外は実施例46と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比46−4)と呼ぶことにする。
[0352] (Comparative Example 46-4) when forming the second i-type layer in FIG. 17, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 46 A triple type solar cell was manufactured by the same method and the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 46-4).

【0353】(比較例46−5)図17の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例46と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
46−5)と呼ぶことにする。 (比較例46−6)図17のSi層を形成する際、堆積
速度を3nm/secにする以外は実施例46と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比46−6)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 46-5) When the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed, the pressure in the deposition chamber 401 was set to 0.08 Torr.
A triple type solar cell was manufactured by the same method and the same procedure as in Example 46 except that the above was used. This solar cell will be referred to as (SC ratio 46-5). (Comparative Example 46-6) A triple solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 46 except that the deposition rate was set to 3 nm / sec when the Si layer in FIG. 17 was formed. This solar cell is called (SC ratio 46-6).

【0354】(比較例46−7)図17のSi層を形成
する際、層厚を40nmにする以外は実施例46と同様
な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。
この太陽電池を(SC比46−7)と呼ぶことにする。
作製したこれらのトリプル型太陽電池の初期光電変換効
率と耐久特性を実施例33と同様な方法で測定したとこ
ろ、(SC実46)は従来のトリプル型太陽電池(SC
比46−1)〜(SC比46−7)よりもさらに良好な
初期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
(Comparative Example 46-7) A triple-type solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 46, except that the layer thickness was 40 nm when the Si layer shown in FIG. 17 was formed.
This solar cell is called (SC ratio 46-7).
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these produced triple solar cells were measured by the same method as in Example 33, (SC Ex 46) showed that the conventional triple solar cells (SC
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratios 46-1) to (SC ratio 46-7).

【0355】(実施例47)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、実施例
33の太陽電池を作製し、モジュール化し、発電システ
ムに応用した。実施例33と同じ条件、同じ方法、同じ
手順で50×50nm2 の太陽電池(SC実33)を6
5個作製した。厚さ5.0mmのアルミニウム板上にE
VA(エチレンビニルアセテート)からなる接着材シー
トを乗せ、その上にナイロンシートを乗せ、さらにその
上に作製した太陽電池を配列し、直列化および並列化を
行った。その上にEVAの接着材シートを乗せ、さらに
その上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネート
し、モジュール化した。作製したモジュールの初期光電
変換効率を実施例33と同様な方法で測定しておいた。
モジュールを図18の発電システムを示す回路に接続
し、負荷には夜間点灯する外灯を使用した。システム全
体は蓄電池、及びモジュールの電力によって稼働し、モ
ジュールは最も太陽光を集光できる角度に設置した。1
年経過後の光電変換効率を測定し、光劣化率(1年後の
光電変換効率/初期光電変換効率)を求めた。このモジ
ュールを(MJ実47)と呼ぶことにする。
Example 47 A solar cell of Example 33 was produced using the production apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, made into a module, and applied to a power generation system. A solar cell of 50 × 50 nm 2 (SC Ex 33) was prepared under the same conditions, the same method and the same procedure as in Example 33.
Five pieces were produced. E on a 5.0 mm thick aluminum plate
An adhesive sheet made of VA (ethylene vinyl acetate) was placed on the sheet, a nylon sheet was placed on the sheet, and the solar cells produced on the sheet were arranged, and serialized and parallelized. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, followed by vacuum lamination to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured by the same method as in Example 33.
The module was connected to the circuit showing the power generation system in FIG. 18, and the night light was used as the load. The whole system was operated by the storage battery and the power of the module, and the module was installed at the angle that could collect the most sunlight. 1
The photoelectric conversion efficiency after the lapse of a year was measured, and the photodegradation rate (photoelectric conversion efficiency after 1 year / initial photoelectric conversion efficiency) was obtained. This module will be called (MJ real 47).

【0356】(比較例47−1)従来の太陽電池(SC
比33−X)(X:1〜7)を比較例33−Xと同じ条
件、同じ方法、同じ手順で65個作製し、実施例47と
同様にモジュール化した。このモジュールを(MJ比4
7−X)と呼ぶことにする。実施例47と同じ条件、同
じ方法、同じ手順で初期光電変換効率と1年経過後の光
電変換効率を測定し、光劣化率を求めた。
(Comparative Example 47-1) Conventional solar cell (SC
Sixty-three ratios 33-X) (X: 1 to 7) were produced under the same conditions, the same method, and the same procedure as Comparative Example 33-X, and were modularized in the same manner as in Example 47. This module (MJ ratio 4
7-X). The initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after one year were measured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 47, and the photodegradation rate was obtained.

【0357】その結果、(MJ比47−X)の光劣化率
は(MJ実47)に対して次のような結果となった。 モジュール 光劣化率の比 ───────────────────────── MJ実47 1.00 MJ比47−1 0.76 MJ比47−2 0.72 MJ比47−3 0.86 MJ比47−4 0.70 MJ比47−5 0.82 MJ比47−6 0.70 MJ比47−7 0.83 以上の結果より本発明の太陽電池モジュールのほうが従
来の太陽電池モジュールよりもさらに優れた光劣化特性
を有していることが分かった。
As a result, the photodegradation rate of (MJ ratio 47-X) was as follows with respect to (MJ ex. 47). Module light deterioration ratio ───────────────────────── MJ actual 47 1.00 MJ ratio 47-1 0.76 MJ ratio 47-2 0.72 MJ ratio 47-3 0.86 MJ ratio 47-4 0.70 MJ ratio 47-5 0.82 MJ ratio 47-6 0.70 MJ ratio 47-7 0.83 It has been found that the solar cell module has better photodegradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0358】(実施例48)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、p/i
界面に第2のSi層を有する図19の太陽電池を作製し
た。実施例33と同様に、キャスティング法によって製
造された、50×50mm 2 のn型多結晶シリコン基板
をHFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液
に数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとイソプ
ロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風
乾燥させた。
(Example 48) Microwave plasm of the present invention
P / i using the manufacturing apparatus of FIG.
A solar cell of FIG. 19 having a second Si layer at the interface was prepared.
It was Manufactured by the casting method as in Example 33.
50 x 50 mm made 2N-type polycrystalline silicon substrate
HF and HNO3(H2Aqueous solution diluted to 10% with O)
It was dipped in water for several seconds and washed with pure water. Then acetone and isop
Ultrasonic cleaning with ropanol, further cleaning with pure water, warm air
Dried.

【0359】実施例33と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板上に第1のp型層を形成
し、さらに第1のn型層、第1のSi層、i型層、第2
のSi層、第2のp型層を順次形成した。i型層を形成
する際、図13−aのような流量変化パターンに従って
SiH4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、第1の
Si層、第2のSi層の堆積速度は0.15nm/se
c、層厚は10nmにした。尚、第2のp型層は実施例
33と同様に積層構造とした。
Hydrogen plasma treatment was performed in the same procedure and method as in Example 33 to form a first p-type layer on the substrate, and further, a first n-type layer, a first Si layer, and an i-type layer were formed. Layer, second
The Si layer and the second p-type layer were sequentially formed. When forming the i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are changed according to the flow rate change pattern as shown in FIG. 13-a, and the deposition rate of the first Si layer and the second Si layer is 0.15 nm. / Se
c, the layer thickness was 10 nm. The second p-type layer had a laminated structure as in Example 33.

【0360】次に、第2のp型層上に、実施例33と同
様にして透明電極として、層厚70nmのITO(In
2 3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。次に、実施例33と同様に透明電極上に銀(Ag)
からなる層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真
空蒸着した。次に、実施例33と同様に基板の裏面にA
g−Ti合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真
空蒸着法で真空蒸着した。
Then, ITO (In) having a layer thickness of 70 nm was formed as a transparent electrode on the second p-type layer in the same manner as in Example 33.
2 O 3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method. Then, silver (Ag) was formed on the transparent electrode in the same manner as in Example 33.
A current collecting electrode having a layer thickness of 5 μm was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method. Then, in the same manner as in Example 33, A was formed on the back surface of the substrate.
A back electrode made of a g-Ti alloy and having a layer thickness of 3 μm was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method.

【0361】この太陽電池を(SC実48)と呼ぶこと
にし、各半導体層の作製条件を表16に記す。作製した
太陽電池の初期光電変換効率と耐久特性を実施例33と
同様な方法で測定したところ、(SC実48)は(SC
実33)と同様、従来の太陽電池(SC比33−1)〜
(SC比33−7)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。
This solar cell is called (SC Ex 48), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 16. The initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of the manufactured solar cell were measured by the same method as in Example 33.
Similar to the actual 33), conventional solar cells (SC ratio 33-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of (SC ratio 33-7).

【0362】(実施例49)本実施例では、i型層にB
とP原子を含有させ、第2のp型層を積層構造とした光
起電力素子を作製した。まず、キャスィング法によって
作製したn型の多結晶シリコン基板を用いて図1−aの
太陽電池を作製した。
(Example 49) In this example, B was added to the i-type layer.
And a P atom were contained, and a photovoltaic element having a laminated structure of the second p-type layer was produced. First, the solar cell of FIG. 1-a was manufactured using an n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method.

【0363】50×50m2、厚さ500μmの基板を
HFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液に
数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとシソプロ
パノールで超音波洗浄し、さら純水で洗浄し、温風乾燥
させた。次に、図4に示す原料ガス供給装置2000と
堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた製造
装置により、基板上に半導体層を作製した。以下に、そ
の作製手順を記す。
A 50 × 50 m 2 substrate having a thickness of 500 μm was dipped in an aqueous solution of HF and HNO 3 (diluted to 10% with H 2 O) for several seconds and washed with pure water. Next, it was ultrasonically cleaned with acetone and perisopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air. Next, a semiconductor layer was formed on the substrate by the manufacturing apparatus using the glow discharge decomposition method including the source gas supply device 2000 and the deposition device 400 shown in FIG. The manufacturing procedure will be described below.

【0364】図中の2041〜2047のガスボンベに
は、実施例1と同様の原料ガスが密封されている。実施
例1と同様にして成膜の準備が完了した後、基板に水素
プラズマ処理を施し、続いて基板404上に、第1のp
型層、n型層、Si層、i型層、第2のp型層を形成し
た。
The gas cylinders 2041 to 2047 in the figure are sealed with the same source gas as in the first embodiment. After the preparation for film formation was completed in the same manner as in Example 1, the substrate was subjected to hydrogen plasma treatment, and subsequently, the first p-layer was formed on the substrate 404.
A mold layer, an n-type layer, a Si layer, an i-type layer, and a second p-type layer were formed.

【0365】まず、水素プラズマ処理を施すには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内
に導入し、H2 ガス流量が500sccmになるように
マスフローコントローラー2013で調節した。堆積室
内の圧力が2.0Torrになるように真空計402を
見ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の
温度が550℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したところでシャッター415が閉
じられていることを確認し、マイクロ波(μW)電源を
0.20W/cm3 に設定し、μW電力を導入し、グロ
ー放電を生起させ、シャッター415を開け、基板の水
素プラズマ処理を開始した。10分間経過したところで
シャッターを閉じ、μW電源を切り、グロー放電を止
め、水素プラズマ処理を終えた。5分間、堆積室401
内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉
じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気した。
First, to perform the hydrogen plasma treatment, the valve 2003 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 500 sccm. The pressure inside the deposition chamber is adjusted to 2.0 Torr by adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402, and the heater 405 is set so that the temperature of the substrate 404 becomes 550 ° C. When the substrate temperature becomes stable, the shutter 415 is set. , The microwave (μW) power source is set to 0.20 W / cm 3 , μW power is introduced, glow discharge is generated, the shutter 415 is opened, and the substrate is subjected to hydrogen plasma treatment. Started. After 10 minutes, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the hydrogen plasma treatment was completed. 5 minutes, deposition chamber 401
After continuously flowing H 2 gas into the inside, the valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0366】次に、第1のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401室
に導入し、H2 ガス流量が50sccmになるようにマ
スフローコントローラー2013で調節した。堆積室内
の圧力が2.0Torrになるように真空計402を見
ながらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温
度が350℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板温度が安定したことろでさらにバルブ200
1、2005を徐々に開いて、SiH4 ガス、B26
/H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この時、S
iH4 ガス流量が5sccm、H2 ガス流量が100s
ccm、B2 6 /H2 ガスが500sccmとなるよ
うに各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積
室401内の圧力は、2.0Torrとなるように真空
計402を見ながらコンダクタンスバルブ407の開口
を調整した。シャッター415が閉じられていることを
確認し、RF電源を0.20W/cm3 に設定し、RF
電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター41
5を開け、基板上に第1のp型層の形成を開始した。層
厚100nmの第1のp型層を作製したことろでシャッ
ターを閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、第1
のp型層の形成を終えた。バルブ2001、2005を
閉じて、堆積室401内へのSiH4 ガス、B2 6
2 ガスの流入を止め、5分間、堆積室401内へH2
ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉じ、堆積室
401内およびガス配管内を真空排気した。
Next, to form the first p-type layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller is set so that the H 2 gas flow rate is 50 sccm. Adjusted in 2013. Adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 2.0 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 becomes 350 ° C., the substrate temperature is stable. Valve 200
1, 2005 gradually open, SiH 4 gas, B 2 H 6
/ H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, S
iH 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 100 s
It was adjusted with each mass flow controller so that ccm and B 2 H 6 / H 2 gas became 500 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber 401 was 2.0 Torr. Make sure the shutter 415 is closed, set the RF power supply to 0.20 W / cm 3 , and
Shutter 41 is generated by introducing electric power to cause glow discharge.
5 was opened and the formation of the first p-type layer on the substrate was started. After the first p-type layer having a layer thickness of 100 nm was prepared, the shutter was closed, the RF power was turned off, the glow discharge was stopped, and the first
The formation of the p-type layer was completed. The valves 2001 and 2005 are closed, and SiH 4 gas, B 2 H 6 /
Stopping the flow of H 2 gas for 5 minutes, H 2 into the deposition chamber 401
After continuing to flow the gas, the valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0367】n型層を形成するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2 ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2 ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるようにコンダクタンスバルブで調整し、基板4
04の温度が350℃になるように加熱ヒーター405
を設定した。基板温度が安定したところで、さらにバル
ブ2001、2004を徐々に開いてSiH4 ガス、P
3 /H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が1
00sccm、PH3/H2 ガス流量が200sccm
となるように各々のマスフローコントローラーで調整し
た。堆積室401内の圧力は、1.0Torrとなるよ
うにコンダクタンスバルブ407の開口を調整した。R
F電源の電力を0.01W/cm3 に設定し、RF電極
410にRF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シ
ャッターを開け、第1のp型層上にn型層の作製を開始
し、層厚30nmのn型層を作製したことろでシャッタ
ーを閉じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、n型
層の形成を終えた。バルブ2001、2004を閉じ
て、堆積室401内へのSiH4 ガス、PH3 /H 2
スの流入を止め、5分間、堆積室401内へH2 ガスを
流し続けたのち、流出バルブ2003を閉じ、堆積室4
01内およびガス配管内を真空排気した。
To form the n-type layer, the auxiliary valve 40
8, gradually open the valve 2003, H2Gas to gas
It is introduced into the deposition chamber 401 through the inlet pipe 411, and H2gas
Mass flow control so that the flow rate is 50 sccm
Ra 2013 is set and the pressure in the deposition chamber is 1.0 Tor.
Adjust the conductance valve to r
Heater 405 so that the temperature of 04 becomes 350 ° C.
It was set. When the substrate temperature is stable,
Open 2001 and 2004 gradually to SiHFourGas, P
H3/ H2Gas was flowed into the deposition chamber 401. this
Sometimes SiHFourGas flow rate is 2 sccm, H2Gas flow rate is 1
00sccm, PH3/ H2Gas flow rate is 200 sccm
Adjust with each mass flow controller so that
It was The pressure in the deposition chamber 401 will be 1.0 Torr.
Thus, the opening of the conductance valve 407 was adjusted. R
The power of F power source is 0.01W / cm3Set to RF electrode
Introduce RF power to 410 to cause glow discharge and
Open the shutter and start making the n-type layer on the first p-type layer
The n-type layer with a layer thickness of 30 nm was produced, and the shutter was released.
Closed, RF power turned off, glow discharge stopped, n-type
Finished forming layers. Close the valves 2001 and 2004
SiH into the deposition chamber 401FourGas, PH3/ H 2Moth
Stop the flow of gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes.2Gas
After continuing the flow, the outflow valve 2003 is closed and the deposition chamber 4
The inside of 01 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0368】Si層を形成するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2 ガスを導入管411を通じて堆積室
401内に導入し、H2 ガス流量が50sccmになる
ようにマスフローコントローラー2013を設定し、堆
積室内の圧力が1.5Torrになるようにコンダクタ
ンスバルブで調整し、基板404の温度が270℃にな
るように加熱ヒーター405を設定した。基板温度が安
定したところで、さらにバルブ2001を徐々に開い
て、SiH4 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が1
00sccmとなるように各々のマスフローコントロー
ラーで調整した。堆積室401内の圧力は、1.5To
rrとなるようにコンダクタンスバルブ407の開口を
調整した。RF電源の電力を0.01W/cm3 に設定
し、RF電極410にRF電力を導入し、グロー放電を
生起させ、シャッターを開け、n型層上にSi層の作製
を開始、堆積速度0.15nm/sec、層厚10nm
のSi層を作製したことろでシャッターを閉じ、RF電
源を切って、グロー放電を止め、Si層の形成を終え
た。バルブ2001を閉じて、堆積室401内へのSi
4 ガスの流量を止め、5分間、堆積室401内へH2
ガスを流し続けたのち、流出バルブ2003を閉じ、堆
積室401内およびガス配管内を真空排気した。
To form the Si layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the introduction pipe 411, and the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate is 50 sccm. Then, the pressure inside the deposition chamber was adjusted to 1.5 Torr by a conductance valve, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 became 270 ° C. When the substrate temperature became stable, the valve 2001 was gradually opened to allow SiH 4 gas to flow into the deposition chamber 401. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 2 sccm and the H 2 gas flow rate is 1 sc
It was adjusted with each mass flow controller so as to be 00 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 1.5 To
The opening of the conductance valve 407 was adjusted so as to be rr. The power of the RF power source was set to 0.01 W / cm 3 , RF power was introduced to the RF electrode 410 to cause glow discharge, the shutter was opened, the production of the Si layer on the n-type layer was started, and the deposition rate was 0. 0.15 nm / sec, layer thickness 10 nm
After the Si layer was produced, the shutter was closed, the RF power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the Si layer was completed. The valve 2001 is closed, and Si in the deposition chamber 401
The flow rate of H 4 gas was stopped and H 2 was introduced into the deposition chamber 401 for 5 minutes.
After continuing to flow the gas, the outflow valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0369】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内に導入
し、H2 ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室の圧力
0.01Torrになるようにコンダクタンスバルブで
調整し、基板404の温度が350℃になるように加熱
ヒーター405を設定し、基板温度が安定したことろで
さらにバルブ2001、2002、2004、2005
を徐々に開いて、SiH4 ガス、CH4 ガス、PH3
2ガス、B26/H2ガスを堆積室401内に流入させ
た。この時、SiH4 ガス流量が100sccm、CH
4 ガス流量30sccm、H2ガス流量が300scc
m、PH3/H2ガス流量2sccm、B26/H2ガス
流量5sccmとなるように各々のマスフローコントロ
ーラーで調整した。堆積室401内の圧力は0.01T
orrとなるようにコンダクタンスバルブ407の開口
を調整した。次にRF電源403の電力を0.40W/
cm3 に設定し、RF電極403に印加した。その後、
不図示のμW電源の電力を0.20W/cm3 に設定し
誘電体窓413を通して堆積401内にμW電力を導入
し、グロー放電を生起させ、シャッターを開け、Si層
上にi型層の作製を開始した。マスフローコントローラ
ーに接続させたコンピューターを用い、図5に示した流
量変化パターンに従ってSiH4 ガス、CH4 ガスの流
量を変化させ、層厚300nmのi型層を作製したとこ
ろで、シャッターを閉じ、μW電源を切ってグロー放電
を止め、RF電源403を切り、i型層の作製を終え
た。バルブ2001、2002、2004、2005を
閉じて、堆積室401内へのSiH4 ガス、CH4
ス、PH3/H2ガス、B26/H2ガスの流入を止め、
5分間、堆積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、
バルブ2003を閉じ、堆積室401内及びガス配管内
を真空排気した。
Next, to prepare the i-type layer, the valve 20 was used.
Open 03 gradually, H2Introduce gas into deposition chamber 401
And H2The mass flow should be 300sccm.
Adjusted with the low controller 2013. Deposition chamber pressure
With a conductance valve so that it becomes 0.01 Torr
Adjust and heat the substrate 404 to 350 ° C
Set the heater 405 and make sure the substrate temperature is stable.
Furthermore, valves 2001, 2002, 2004, 2005
Gradually open the SiHFourGas, CHFourGas, PH3/
H2Gas, B2H6/ H2Let the gas flow into the deposition chamber 401
It was At this time, SiHFourGas flow rate is 100 sccm, CH
FourGas flow rate 30 sccm, H2Gas flow rate is 300scc
m, PH3/ H2Gas flow rate 2 sccm, B2H6/ H2gas
Each mass flow controller should have a flow rate of 5 sccm.
I adjusted it with a ruler. The pressure in the deposition chamber 401 is 0.01T
Opening of conductance valve 407 so as to be orr
Was adjusted. Next, the power of the RF power source 403 is 0.40 W /
cm3And was applied to the RF electrode 403. afterwards,
The power of the μW power source (not shown) is 0.20 W / cm3Set to
Introduce μW power into deposition 401 through dielectric window 413
Then, a glow discharge is generated, the shutter is opened, and the Si layer
The fabrication of the i-type layer on top was started. Mass flow controller
Using a computer connected to the
SiH according to the quantity change patternFourGas, CHFourGas flow
By changing the amount, an i-type layer with a layer thickness of 300 nm was produced.
Filter, close the shutter, turn off the μW power supply, and glow discharge
Stop, turn off the RF power supply 403, and finish the production of the i-type layer
It was Valves 2001, 2002, 2004, 2005
Close the SiH into the deposition chamber 401FourGas, CHFourMoth
Su, PH3/ H2Gas, B2H6/ H2Stop the flow of gas,
5 minutes into deposition chamber 4012 After continuing to flow the gas,
The valve 2003 is closed, and the deposition chamber 401 and the gas pipe are closed.
Was evacuated.

【0370】次に、第2のp型層を形成するには、バル
ブ2003を徐々に開けて、H2 ガスを堆積室401内
に導入し、H2 ガス流量が300sccmになるように
マスフローコントローラー2013で調節した。堆積室
内の圧力が0.02Torrになるようにコンダクタン
スバルブで調整し、基板404の温度が200℃になる
ように加熱ヒーター405を設定し、基板温度が安定し
たことろでさらにバルブ2001、2002、2005
を徐々に開いて、SiH4 ガス、CH4 ガス、H2,B
2 6 /H2 ガスを堆積室401内に流入させた。この
時、SiH4 ガス流量が10sccm、CH4 ガス流量
が5sccm、H2 ガス流量が300sccm、B2
6 /H2 ガス流量が10sccmとなるように各々のマ
スフローコントローラーで調整した。堆積室401内の
圧力は、0.02Torrとなるようにコンダクタンス
バルブ407の開口を調整した。μW電源の電力を0.
30W/cm3 に設定し、誘電体窓413を通して堆積
室401内にμW電力を導入し、グロー放電を生起さ
せ、シャッター415を開け、i型層上にライトドープ
層(A層)の形成を開始した。層厚3nmのA層を作製
したところでシャッターを閉じ、μW電源を切り、グロ
ー放電を止めた。バルブ2001,2002,2005
を閉じて、堆積室401内へのSiH4 ガス、CH4
ス,B2 6 /H2 ガスの流入を止め、5分間、堆積室
401内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003
を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気し
た。
Next, to form the second p-type layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller is set so that the H 2 gas flow rate becomes 300 sccm. Adjusted in 2013. The pressure inside the deposition chamber is adjusted to 0.02 Torr by a conductance valve, the heater 405 is set so that the temperature of the substrate 404 becomes 200 ° C., and the temperature of the substrate is stabilized. 2005
Gradually open, SiH 4 gas, CH 4 gas, H 2 , B
2 H 6 / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, SiH 4 gas flow rate is 10 sccm, CH 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 300 sccm, and B 2 H
Each mass flow controller was adjusted so that the 6 / H 2 gas flow rate was 10 sccm. The opening of the conductance valve 407 was adjusted so that the pressure in the deposition chamber 401 was 0.02 Torr. Set the power of the μW power supply to
It is set to 30 W / cm 3 , and μW electric power is introduced into the deposition chamber 401 through the dielectric window 413 to cause glow discharge, the shutter 415 is opened, and the light-doped layer (A layer) is formed on the i-type layer. Started. When the layer A having a layer thickness of 3 nm was prepared, the shutter was closed, the μW power source was turned off, and the glow discharge was stopped. Valves 2001, 2002, 2005
Is closed to stop the inflow of SiH 4 gas, CH 4 gas and B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber 401, and H 2 gas is continuously flowed into the deposition chamber 401 for 5 minutes, and then the valve 2003
Was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0371】次に、バルブ2005を徐々に開けて、堆
積室401内にB2 6 /H2 ガスを流入させ、流量が
1000sccmとなるように各々のマスフローコント
ローラーで調整した。堆積室401内の圧力は、0.0
2Torrとなるようにコンダクタンスバルブ407の
開口を調整し、μW電源の電力を0.20W/cm3
設定し、誘電体窓413を通して堆積室401内にμW
電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター41
5を開け、A層上にほう素(B層)の形成を開始した。
6秒経過したところでシャッターを閉じ、μW電源を切
り、グロー放電を止めた。バルブ2005を閉じて、堆
積室401内へのB2 6 /H2 ガスの流入を止め、5
分間、堆積室401内へH2 ガスを流し続けたのち、バ
ルブ2003を閉じ、堆積室401内およびガス配管内
を真空排気した。
Next, the valve 2005 was gradually opened, B 2 H 6 / H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controllers were adjusted so that the flow rate was 1000 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is 0.0
The opening of the conductance valve 407 was adjusted to be 2 Torr, the power of the μW power source was set to 0.20 W / cm 3 , and the μW was introduced into the deposition chamber 401 through the dielectric window 413.
Shutter 41 is generated by introducing electric power to cause glow discharge.
5 was opened, and the formation of boron (B layer) on the A layer was started.
After 6 seconds, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, and the glow discharge was stopped. The valve 2005 is closed to stop the inflow of B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber 401, and 5
After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 401 for a minute, the valve 2003 was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0372】次に上記した方法と同じ方法、条件、手順
でB層上にA層を形成し、更にB層、A層を積層して、
層厚約10nmの第2のp型層の形成を終えた。堆積室
401内へH2 ガスを流し続けたのち、バルブ2003
を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気
し、補助バルブ408を閉じ、リークバルブ409を開
けて、堆積室401をリークした。
Next, the layer A is formed on the layer B by the same method, condition and procedure as those described above, and the layers B and A are further laminated,
The formation of the second p-type layer having a layer thickness of about 10 nm was completed. After continuing to flow H 2 gas into the deposition chamber 401, the valve 2003
Was closed, the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated, the auxiliary valve 408 was closed, the leak valve 409 was opened, and the deposition chamber 401 was leaked.

【0373】次に、第2のp型層上に、透明電極とし
て、層厚70nmのITO(In2 2 +nO2 )を通
常の真空蒸着法で真空蒸着した。次に透明電極上に銀
(Ag)からなる層厚5μm集電電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。次に基板の裏面にAg−Ti合金か
らなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着法で真空
蒸着した。
Next, a transparent electrode was formed on the second p-type layer.
The thickness of the ITO (In2O 2+ NO2) Through
It was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method. Then silver on the transparent electrode
(Ag) layer thickness 5μm current collector electrode by normal vacuum evaporation
It was vacuum-deposited by the method. Next, if the Ag-Ti alloy is
The backside electrode with a layer thickness of 3 μm consisting of
It was vapor-deposited.

【0374】以上でこの太陽電池の作製を終えた。この
太陽電池を(SC実49)と呼ぶことにし、第1のp型
層,n型層,Si層、i型層,第2のp型層の作製条件
を表17に示す。 (比較例49−1)i型層を形成する際に、SiH4
ス流量及びCH4 ガス流量を、図6に示す流量パターン
に従って各々のマスフローコントローラーで調整した以
外は、実施例49と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作
製した。この太陽電池を(SC比49−1)と呼ぶこと
にする。
This completes the fabrication of this solar cell. This solar cell will be referred to as (SC Ex 49), and Table 17 shows the manufacturing conditions for the first p-type layer, n-type layer, Si layer, i-type layer, and second p-type layer. (Comparative Example 49-1) The same conditions as in Example 49 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate pattern shown in FIG. 6 when forming the i-type layer. A solar cell was manufactured by the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 49-1).

【0375】(比較例49−2)i型層を形成する際
に、PH3/H2ガスを流さない以外は実施例49と同様
な方法、手順で基板上に太陽電池を作製した。この太陽
電池を(SC比49−2)と呼ぶことにする。 (比較例49−3)i型層を形成する際に、B26/H
2ガスを流さない以外は実施例49と同様な方法、手順
で基板上に太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC
比49−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 49-2) A solar cell was produced on a substrate by the same method and procedure as in Example 49 except that the PH 3 / H 2 gas was not passed when forming the i-type layer. This solar cell is called (SC ratio 49-2). (Comparative Example 49-3) When forming the i-type layer, B 2 H 6 / H
A solar cell was produced on the substrate by the same method and procedure as in Example 49 except that 2 gas was not passed. This solar cell (SC
Ratio 49-3).

【0376】(比較例49−4)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 にする以外は、実施例
49と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この
太陽電池を(SC比49−4)と呼ぶことにする。 (比較例49−5)i型層を形成する際に、RF電力を
0.15W/cm3 にする以外は、実施例49と同じ条
件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を
(SC比49−5)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 49-4) A solar cell was produced under the same conditions and in the same procedure as in Example 49, except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3 when the i-type layer was formed. This solar cell will be called (SC ratio 49-4). (Comparative Example 49-5) A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 49, except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3 when the i-type layer was formed. This solar cell is called (SC ratio 49-5).

【0377】(比較例49−6)i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力を0.55
W/cm3 にする以外は、実施例49と同じ条件、同じ
手順で太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比4
9−6)と呼ぶことにする。 (比較例49−7)i型層を形成する際に、堆積室内の
圧力を0.08Torrにする以外は、実施例49と同
じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比49−7)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 49-6) In forming an i-type layer, μW power was 0.5 W / cm 3 , and RF power was 0.55.
A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 49 except that W / cm 3 was used. This solar cell (SC ratio 4
9-6). (Comparative Example 49-7) A solar cell was manufactured under the same conditions and in the same procedure as in Example 49, except that the pressure inside the deposition chamber was set to 0.08 Torr when the i-type layer was formed. This solar cell is called (SC ratio 49-7).

【0378】(比較例49−8)Si層を形成する際
に、堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例4
9と同じ条件、同じ手順で太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比49−8)と呼ぶことにする。 (比較例49−9)Si層を形成する際に、層厚を40
nmにする以外は、実施例49と同じ条件、同じ手順で
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比49−
9)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 49-8) Example 4 was repeated except that the deposition rate was set to 3 nm / sec when the Si layer was formed.
A solar cell was manufactured under the same conditions and the same procedure as in No. 9. This solar cell is called (SC ratio 49-8). (Comparative Example 49-9) When forming a Si layer, the layer thickness is set to 40.
A solar cell was produced under the same conditions and the same procedure as in Example 49 except that the thickness was changed to nm. This solar cell (SC ratio 49-
9).

【0379】作製した太陽電池(SC実49)および
(SC比49−1)〜(SC比49−9)の初期光変換
効率(光起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を実
施例1と同様にして行った。測定の結果、(SC実4
9)の太陽電池に対して、(SC比49−1)〜(SC
比49−9)の初期光電変換効率以下のようになった。
Measurement of initial light conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of the manufactured solar cells (SC Ex 49) and (SC ratio 49-1) to (SC ratio 49-9) was carried out in Examples. It carried out similarly to 1. As a result of the measurement, (SC Ex 4
For the solar cell of 9), (SC ratio 49-1) to (SC ratio)
The initial photoelectric conversion efficiency of the ratio 49-9) was as follows.

【0380】 (SC比49−1) 0.75倍 (SC比49−2) 0.74倍 (SC比49−3) 0.73倍 (SC比49−4) 0.66倍 (SC比49−5) 0.82倍 (SC比49−6) 0.61倍 (SC比49−7) 0.69倍 (SC比49−8) 0.70倍 (SC比49−9) 0.82倍 実施例1と同様にして耐久特性を測定した。測定の結
果、(SC実49)の太陽電池に対して、(SC比49
−1)〜(SC比49−9)の耐久特性は以下のように
なった。
(SC ratio 49-1) 0.75 times (SC ratio 49-2) 0.74 times (SC ratio 49-3) 0.73 times (SC ratio 49-4) 0.66 times (SC ratio 49-5) 0.82 times (SC ratio 49-6) 0.61 times (SC ratio 49-7) 0.69 times (SC ratio 49-8) 0.70 times (SC ratio 49-9) 82 times The durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the (SC ratio 49
The durability characteristics of (-1) to (SC ratio 49-9) are as follows.

【0381】 (SC比49−1) 0.73倍 (SC比49−2) 0.72倍 (SC比49−3) 0.71倍 (SC比49−4) 0.64倍 (SC比49−5) 0.80倍 (SC比49−6) 0.61倍 (SC比49−7) 0.71倍 (SC比49−8) 0.70倍 (SC比49−9) 0.82倍 次に、実施例1と同様にしてi型層のバンドギャップと
C/Si組成の関係を調べたところ図7と同じ結果とな
った。
(SC ratio 49-1) 0.73 times (SC ratio 49-2) 0.72 times (SC ratio 49-3) 0.71 times (SC ratio 49-4) 0.64 times (SC ratio 49-5) 0.80 times (SC ratio 49-6) 0.61 times (SC ratio 49-7) 0.71 times (SC ratio 49-8) 0.70 times (SC ratio 49-9) 0. 82 times Next, when the relationship between the bandgap of the i-type layer and the C / Si composition was examined in the same manner as in Example 1, the same result as in FIG. 7 was obtained.

【0382】また、作製した太陽電池(SC実49)、
(SC比49−1)〜(SC比49−9)のi型層にお
けるSi原子とC原子の層厚方向の組成分析を、前記組
成分析と同様な方法で行い、Si原子と炭素原子の組成
比からi型層の層厚方向のバンドギャップを求めたとこ
ろ図8と同様な傾向を示し、(SC実49)、(SC比
49−2)〜(SC比49−9)の太陽電池では、バン
ドギャップの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp
/i界面方向に片寄っており、(SC比49−1)の太
陽電池では、バンドギャップの極小値の位置がi型層の
中央の位置よりi/Si界面方向に片寄っていることが
分かった。
Also, the manufactured solar cell (SC Ex 49),
The composition analysis of Si atoms and C atoms in the i-type layer of (SC ratio 49-1) to (SC ratio 49-9) in the layer thickness direction is performed by the same method as the above composition analysis, and the Si atoms and the carbon atoms are analyzed. When the bandgap of the i-type layer in the layer thickness direction was obtained from the composition ratio, the same tendency as in FIG. 8 was obtained, and the solar cells of (SC Ex 49), (SC Ratio 49-2) to (SC Ratio 49-9) were obtained. Then, the position of the minimum value of the band gap is p from the position of the center of the i-type layer.
In the solar cell of (SC ratio 49-1), the position of the minimum value of the bandgap was found to be offset in the i / Si interface direction from the center position of the i-type layer. .

【0383】以上、(SC実49)、(SC比49−
1)〜(SC比49−9)の層厚方向に対するバンドギ
ャップの変化は、堆積室内に流入される、Siを含む原
料ガス(この場合にはSiH4 ガス)とCを含む原料ガ
ス(この場合にはCH4 ガス)の流量比に依存すること
が分かった。次に(SC実49)、(SC比49−1)
〜(SC比49−9)のi型層におけるP原子とB原子
の層厚方向の組成分析を2次イオン質量分析装置(CA
MECA製IMS−3F)で行った。測定の結果、P原
子、B原子は層厚方向に対して均一に分布していること
が確認された。
As described above, (SC actual 49), (SC ratio 49-
1) to (SC ratio 49-9) changes in the band gap in the layer thickness direction are caused by the source gas containing Si (SiH 4 gas in this case) and the source gas containing C (this In some cases, it was found to depend on the flow rate ratio of CH 4 gas). Next (SC Ex 49), (SC ratio 49-1)
To (SC ratio 49-9), the composition analysis of P atoms and B atoms in the layer thickness direction in the i-type layer was performed using a secondary ion mass spectrometer (CA).
It was carried out by IMS-3F manufactured by MECA). As a result of the measurement, it was confirmed that P atoms and B atoms were uniformly distributed in the layer thickness direction.

【0384】また、実施例33と同様にして多結晶シリ
コン基板上に、積層構造を有する第2のp型層を形成
し、そのTEM(透過型電子顕微鏡)像を観察した。第
2のp型層は層厚約1nmのB層と層厚約3nmのA層
が交互に積層されていることが確認された。 (比較例49−10)i型層を形成する際に導入するμ
W電力とRF電力をいろいろと変え、他の条件は実施例
49と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。μW電
力と堆積速度は図9と同様な関係となり、堆積速度はR
F電力に依存せず、μW電力が0.32W/cm3 以上
では一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスと
CH4ガスが100%分解されていることが分かった。
AM1.5(100mW/cm 2 )光を照射したときの
太陽電池の初期光電変換効率を測定したところ、図10
と同様な傾向を示す結果となった。即ち、μW電力がS
iH4 ガスおよびCH4ガスを100%分解するμW電
力(0.32W/cm3 )以下で、かつRF電力がμW
電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上する
ことが分かった。
In the same manner as in Example 33, polycrystalline
Forming a second p-type layer having a laminated structure on a con substrate
Then, the TEM (transmission electron microscope) image was observed. First
The p-type layer 2 is a B layer having a layer thickness of about 1 nm and an A layer having a layer thickness of about 3 nm.
It was confirmed that the layers were alternately stacked. (Comparative Example 49-10) μ introduced when forming an i-type layer
W power and RF power are variously changed, and other conditions are practical examples.
Several solar cells were produced in the same manner as 49. μW power
The force and the deposition rate have the same relationship as in FIG. 9, and the deposition rate is R
Independent of F power, μW power is 0.32 W / cm3that's all
Is constant, and this power is used as the source gas SiHFourWith gas
CHFourIt was found that the gas was 100% decomposed.
AM1.5 (100mW / cm 2) When illuminating
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell was measured, FIG.
The result is similar to the above. That is, μW power is S
iHFourGas and CHFourΜW electric that decomposes gas 100%
Power (0.32W / cm3) Or less and RF power is μW
When the power is larger than the power, the initial photoelectric conversion efficiency is significantly improved.
I found out.

【0385】(比較例49−11)実施例49でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス50sccm、CH4 ガス10sccmに変
更し、H2 ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろ
いろと変えて太陽電池を幾つか作製した。他の条件は実
施例49と同じにした。堆積速度とμW電力、RF電力
の関係を調べたところ、比較例49−10と同様に堆積
速度はRF電力に依存せず、μW電力が0.18W/c
3 以上では一定で、このμW電力で、原料ガスである
SiH4 ガスおよびCH4 ガスが100%分解されてい
ることが分かった。AM1.5光を照射したときの太陽
電池の初期光電変換効率を測定したところ、図10と同
様な傾向を示す結果となった。すなわち、μW電力がS
iH4 ガスおよびCH4 ガスを1001%分解するμW
電力(0.18W/cm3 )以下で、かつRF電力がμ
W電力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上し
ていることが分かった。
(Comparative Example 49-11) When the i-type layer was formed in Example 49, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was changed to S
iH 4 gas was changed to 50 sccm, CH 4 gas was changed to 10 sccm, H 2 gas was not introduced, and μW electric power and RF electric power were variously changed to manufacture some solar cells. Other conditions were the same as in Example 49. When the relationship between the deposition rate, the μW power, and the RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power as in Comparative Example 49-10, and the μW power was 0.18 W / c.
It was found to be constant above m 3 , and it was found that the SiH 4 gas and CH 4 gas, which are the raw material gases, were decomposed 100% at this μW power. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, μW power is S
μW that decomposes 100% of iH 4 gas and CH 4 gas
Power (0.18 W / cm 3 ) or less and RF power μ
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was higher than W power.

【0386】(比較例49−12)実施例49でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4 ガス200sccm、CH4 ガス50sccm、
2 ガス500sccmに変更し、さらに基板温度が3
00℃になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW
電力とRF電力をいろいろ変えて太陽電池を幾つか作製
した。他の条件は実施例49と同じにした。
(Comparative Example 49-12) When the i-type layer was formed in Example 49, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 was changed to S
iH 4 gas 200 sccm, CH 4 gas 50 sccm,
H 2 gas was changed to 500 sccm, and the substrate temperature was 3
Change the setting of the heater so that it becomes 00 ° C
Several solar cells were produced by changing the electric power and the RF power variously. Other conditions were the same as in Example 49.

【0387】堆積速度とμW電力、RF電力との関係を
調べたところ、比較例49−10と同様に堆積速度はR
F電力には依存せず、μW電力が0.65W/cm3
上で一定で、この電力で原料ガスであるSiH4 ガスお
びCH4 ガスが100%分解されていることが分かっ
た。AM1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電
変換効率を測定したところ、図10と同様な傾向を示す
結果となった。すなわち、μW電力がSiH4 ガスを1
00%分解するμW電力(0.65W/cm3 )以下
で、かつRF電力がμW電力より大きいとき初期光電変
換効率は大幅に向上していることが分かった。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and RF power was examined, the deposition rate was R as in Comparative Example 49-10.
It was found that the μW power was constant at 0.65 W / cm 3 or more without depending on the F power, and the SiH 4 gas and CH 4 gas as the raw material gas were completely decomposed by this power. When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That, .mu.W power the SiH 4 gas 1
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power was less than or equal to μW power (0.65 W / cm 3 ) for decomposition by 00% and the RF power was higher than the power of μW.

【0388】(比較例49−13)実施例49でi型層
を形成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから20
0mTorrまでいろいろ変え、他の条件は実施例49
と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM1.5
光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定
したことろ、図11のような結果となり、圧力が50m
Torr以上では大幅に初期光電変換効率が減少してい
ることが分かった。
(Comparative Example 49-13) When the i-type layer was formed in Example 49, the pressure in the deposition chamber was changed from 3 mTorr to 20.
Various conditions up to 0 mTorr, other conditions are the same as in Example 49.
Several solar cells were prepared in the same manner as in. AM1.5
By measuring the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light, the results shown in Fig. 11 were obtained, and the pressure was 50 m.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced above Torr.

【0389】(比較例49−14)実施例49でSi層
を形成する際、SiH4 ガス流量、RF電力を変えるこ
とによって、堆積速度をいろいろ変え、他の条件は実施
例49と同じにして、太陽電池を幾つか作製した。AM
1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率
を測定したことろ、Si層の堆積速度が2nm/sec
以上では大幅に初期光電変換効率が減少していることが
わかった。
(Comparative Example 49-14) When the Si layer was formed in Example 49, the deposition rate was variously changed by changing the SiH 4 gas flow rate and the RF power, and the other conditions were the same as in Example 49. , Some solar cells were produced. AM
The initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with 1.5 light was measured to show that the deposition rate of the Si layer was 2 nm / sec.
From the above, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced.

【0390】(比較例49−15)実施例49でSi層
を形成する際、層厚をいろいろ変え、他の条件は実施例
49と同じにして、太陽電池幾つか作製した。AM1.
5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測
定したところ、層厚が30nm以上では大幅に初期光電
変換効率が減少していることが分かった。
(Comparative Example 49-15) Several solar cells were produced under the same conditions as in Example 49 except that the layer thickness was variously changed when the Si layer was formed in Example 49. AM1.
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with 5 lights was measured, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced when the layer thickness was 30 nm or more.

【0391】以上、(比較例49−1)〜(比較例49
−15)に見られるように本発明の太陽電池(SC実4
9)が、従来の太陽電池(SC比49−1)〜(SC比
49−9)よりもさらに優れた特性を有することが実証
された。 (実施例50)実施例49においてバンドギャップ(E
g)の極小値の層厚方向に対する位置、極小値の大き
さ、およびパターンを変えて太陽電池を幾つか作製し、
その初期光電変換効率および耐久特性を実施例49と同
様な方法で調べた。このときi型層のSiH4 ガス流量
とCH4 ガス流量の変化パターン以外は実施例49と同
じにし、図12に示すバンドギャップを有す太陽電池を
作製した。
As mentioned above, (Comparative Example 49-1) to (Comparative Example 49)
-15), the solar cell of the present invention (SC Ex 4
It was demonstrated that 9) has further excellent characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 49-1) to (SC ratio 49-9). (Example 50) The bandgap (E
Several solar cells were manufactured by changing the position of the minimum value of g) in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern,
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were examined in the same manner as in Example 49. At this time, the solar cell having the band gap shown in FIG. 12 was produced in the same manner as in Example 49 except for the change patterns of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate of the i-type layer.

【0392】作製したこれらの太陽電池の初期光電変換
効率および耐久特性を調べた結果を表18に示す(表の
値はSC実(50−1)を基準とした)。これらの結果
から分かるように、バンドギャップの極小値の大きさ、
変化パターンによらず、i型層のバンドギャップが層厚
方向になめらかに変化し、バンドギャップの極小値の位
置がi型層の中央の位置よりp/i界面方向に片寄って
いる本発明の太陽電池のほうが優れていることがわかっ
た。
Table 18 shows the results of examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these manufactured solar cells (the values in the table are based on SC ex (50-1)). As can be seen from these results, the minimum value of the band gap,
The band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction regardless of the change pattern, and the position of the minimum value of the band gap deviates from the center position of the i-type layer toward the p / i interface. It turns out that solar cells are better.

【0393】(実施例51)実施例49において、i型
層の価電子制御剤の濃度及び種類を変えた太陽電池を作
製し、その初期光電変換特性及び耐久性を実施例1と同
様な方法で調べた。この時i型層の価電子制御剤の濃度
及び種類を変えた以外は実施例49と同じにした。
(Example 51) A solar cell in which the concentration and type of the valence electron controlling agent in the i-type layer were changed to those in Example 49 was prepared, and the initial photoelectric conversion characteristics and durability thereof were the same as in Example 1. I looked it up. At this time, the same procedure as in Example 49 was performed except that the concentration and type of the valence electron controlling agent in the i-type layer were changed.

【0394】(実施例51−1)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガス(B26/H2ガス)流量を
1/5倍にし、トータルのH2流量は実施例49と同じ
とした太陽電池(SC実51−1)を作製したところ、
(SC実51−1)は(SC実49)と同様、従来の太
陽電池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりも
さらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有する
ことが分かった。
(Example 51-1) The flow rate of the valence electron control agent gas (B 2 H 6 / H 2 gas), which serves as an acceptor for the i-type layer, was ⅕, and the total H 2 flow rate was changed to that in Example 49. When a solar cell (SC Ex 51-1) that is the same as
(SC Ex 51-1) has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Ratio 49-1) to (SC Ratio 49-9), similar to (SC Ex 49). I understood.

【0395】(実施例51−2)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガス(B26/H2ガス)流量を
5倍にし、トータルのH2流量は実施例49と同じとし
た太陽電池(SC実51−2)を作製したところ、(S
C実51−2)は(SC実49)と同様、従来の太陽電
池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。
(Example 51-2) The flow rate of the gas (B 2 H 6 / H 2 gas) of the valence electron control agent serving as the acceptor of the i-type layer was increased to 5 times, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 49. When the solar cell (SC Ex 51-2) was manufactured,
Similar to (SC Ex 49), C Ex 51-2) may have better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Ratio 49-1) to (SC Ratio 49-9). Do you get it.

【0396】(実施例51−3)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガス(PH3/H2ガス)流量を1/5倍
にし、トータルのH2流量は実施例49と同じとした太
陽電池(SC実51−3)を作製したところ、(SC実
51−3)は(SC実49)と同様、従来の太陽電池
(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさらに
良好な初期光電変換効率および耐久特性を有することが
分かった。
(Example 51-3) The flow rate of the valence electron control agent gas (PH 3 / H 2 gas) serving as the donor of the i-type layer was ⅕, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 49. When the solar cell (SC ex. 51-3) was manufactured, the (SC ex. 51-3) was similar to the (SC ex. 49) in the conventional solar cells (SC ratio 49-1) to (SC ex. 49-9). It has been found that it has better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than

【0397】(実施例51−4)i型層のドナーとなる
価電子制御剤のガス(PH3/H2ガス)流量を5倍に
し、トータルのH2流量は実施例49と同じとした太陽
電池(SC実51−3)を作製したところ、(SC実5
1−4)は(SC実49)と同様、従来の太陽電池(S
C比49−1)〜(SC比49−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。
(Example 51-4) The flow rate of the valence electron control agent gas (PH 3 / H 2 gas) serving as the donor of the i-type layer was increased five times, and the total H 2 flow rate was the same as in Example 49. When a solar cell (SC Ex 51-3) was produced, (SC Ex 5
1-4) is the same as (SC Ex 49), the conventional solar cell (S
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the C ratio 49-1) to (SC ratio 49-9).

【0398】(実施例51−5)i型層のアクセプター
となる価電子制御剤のガスとしてB26/H2ガスの代
わりにトリメチルアルミニウム(Al(CH33、TM
A)を用いた太陽電池を作製した。この際液体ボンベに
密封されたTMA(純度99.99%)を水素ガスでバ
ブリングしてガス化し、堆積室401内に導入した以外
は実施例49と同様な方法、手順で太陽電池(SC実5
1−5)を作製した。
Example 51-5 Trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 , TM instead of the B 2 H 6 / H 2 gas was used as the valence electron control gas serving as the acceptor of the i-type layer.
A solar cell using A) was produced. At this time, TMA (purity 99.99%) hermetically sealed in a liquid cylinder was bubbled with hydrogen gas to be gasified, and introduced into the deposition chamber 401 by the same method and procedure as in Example 49. 5
1-5) was produced.

【0399】この時、TMA/H2ガスの流量は10s
ccmとした。作製した太陽電池(SC実51−5)は
(SC実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49−
1)〜(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例51−6)i型層のドナーとなる価電子制御剤
のガスとしてPH3/H2ガスの代わりに硫化水素(H2
S)を用いた太陽電池を作製した。実施例49のNH3
/H2ガスボンベを水素で100ppmに希釈したH2
ガス(H2S/H2)ボンベに交換し、実施例49と同様
な方法、手順で太陽電池(SC実51−6)を作製し
た。
At this time, the flow rate of TMA / H 2 gas is 10 s.
It was set to ccm. The prepared solar cell (SC Ex 51-5) is similar to the conventional solar cell (SC Ex 49-SC) in the same manner as (SC Ex 49).
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 1) to (SC ratio 49-9). (Example 51-6) PH as the gas in the i-type layer serving as a donor of the valence control agent 3 / H 2 hydrogen sulfide in place of the gas (H 2
A solar cell using S) was produced. NH 3 of Example 49
/ H 2 S diluted with hydrogen gas to 100 ppm with H 2 S
A gas (H 2 S / H 2 ) cylinder was replaced, and a solar cell (SC Ex 51-6) was produced by the same method and procedure as in Example 49.

【0400】この時、H2S/H2ガスの流量は1scc
mとした。作製した太陽電池(SC実51−6)は(S
C実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)
〜(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光電変換
効率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例52)p型の多結晶シリコン基板を用いて、図
1−bの太陽電池を作製した。基板にプラズマ処理を施
し、続いて基板上に第1のn型層、p型層、i型層、S
i層、第2のn型層を順次形成した。表19に形成条件
を記す。i型層を形成する際、SiH4 ガス流量とCH
4 ガス流量は図6のパターンのように変化させ、i/p
界面よりにバンドギャップの極小値がくるようにした。
第2のn型層は実施例49と同様に積層構造とし、また
Si層の堆積速度は0.15nm/secにした。基
板、および半導体層以外の層は実施例49と同じ条件、
同じ方法を用いて作製した。
At this time, the flow rate of the H 2 S / H 2 gas is 1 sccc.
m. The produced solar cell (SC Ex 51-6) is (S
Conventional solar cell (SC ratio 49-1) similar to C Ex 49)
(SC ratio 49-9), the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better. (Example 52) A solar cell of FIG. 1-b was produced using a p-type polycrystalline silicon substrate. Plasma treatment is applied to the substrate, and then the first n-type layer, p-type layer, i-type layer, S
The i layer and the second n-type layer were sequentially formed. Table 19 shows the forming conditions. When forming the i-type layer, SiH 4 gas flow rate and CH
4 Change the gas flow rate as shown in the pattern in Fig. 6, and set i / p
The minimum value of the band gap was set to come from the interface.
The second n-type layer had a laminated structure as in Example 49, and the Si layer deposition rate was 0.15 nm / sec. The substrate and the layers other than the semiconductor layer are under the same conditions as in Example 49,
Made using the same method.

【0401】作製した太陽電池(SC実52)は(SC
実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)〜
(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。 (実施例53)p/i界面近傍にi型層のバンドギャッ
プの最大値があり、その領域の厚さが20nmである太
陽電池を、図13−aに示すi型層の流量変化パターン
を用いて作製した。
The manufactured solar cell (SC Ex 52) is (SC
Similar to the actual 49), conventional solar cells (SC ratio 49-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of (SC ratio 49-9). (Example 53) A solar cell having a maximum bandgap of the i-type layer near the p / i interface and a thickness of that region of 20 nm was measured by a flow rate change pattern of the i-type layer shown in FIG. 13-a. It was made using.

【0402】i型層の流量変化パターンを変える以外は
実施例49と同じ条件、同じ方法を用いて作製した。次
に、太陽電池の組成分析を実施例49と同様な方法で行
い、i型層の層厚方向のバンドギャップの変化を調べた
ところ、図13−bと同様な結果となった。作製した太
陽電池(SC実53)は(SC実49)と同様、従来の
太陽電池(SC比49−1)〜(SC比49−9)より
もさらに良好な初期光電変換効率および耐久性を有する
ことが分かった。
It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 49 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed. Next, the composition of the solar cell was analyzed in the same manner as in Example 49, and the change in the band gap of the i-type layer in the layer thickness direction was examined. The results were similar to those shown in FIG. 13-b. The produced solar cell (SC Ex. 53) has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability than the conventional solar cells (SC Ex. 49-1) to (SC Ex. 49-9), like (SC Ex. 49). Found to have.

【0403】(比較例53)i型層のp/i界面近傍に
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さをいろいろと変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例53と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では、実施例49の太陽電池(SC
実49)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐
久性が得られた。
(Comparative Example 53) There was a region having the maximum bandgap near the p / i interface of the i-type layer, and several solar cells having various thicknesses were manufactured. It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 53 except for the thickness of the region. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the region thickness was 1 nm.
Above 30 nm, the solar cell of Example 49 (SC
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability than Example 49) were obtained.

【0404】(実施例54)i/Si界面近傍にi型層
のバンドギャップの最大値があり、その領域の厚さが1
5nmである太陽電池を、図13−cに示すi型層の流
量変化パターンを用いて作製した。i型層の流量変化パ
ターンを変える以外は実施例49と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。次に太陽電池の組成分析を実施例4
9と同様な方法で行い、i型層の層厚方向のバンドギャ
ップの変化を調べたところ、図13−dと同様な結果と
なった。作製した太陽電池(SC実54)は(SC実4
9)と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)〜(S
C比49−9)よりもさらに良好な初期光電変換効率お
よび耐久性を有することが分かった。
(Example 54) There is a maximum bandgap of the i-type layer near the i / Si interface, and the thickness of the region is 1
A solar cell having a thickness of 5 nm was produced using the flow rate change pattern of the i-type layer shown in FIG. 13-c. It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 49 except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed. Next, the composition analysis of the solar cell was carried out in Example 4.
When the change in the band gap of the i-type layer in the layer thickness direction was examined by the same method as in Example 9, the same result as in FIG. 13-d was obtained. The prepared solar cell (SC Ex 54) is (SC Ex 4
As in 9), the conventional solar cells (SC ratio 49-1) to (S
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of C ratio 49-9).

【0405】(比較例54)i型層のi/Si界面近傍
にバンドギャップの最大値を有する領域があり、その領
域の厚さをいろいろ変えた太陽電池をいくつか作製し
た。領域の厚さ以外は実施例54と同じ条件、同じ方法
を用いて作製した。作製した太陽電池の初期光電変換効
率および耐久性を測定したところ、領域の厚さが1nm
以上、30nm以下では実施例49の太陽電池(SC実
49)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
性が得られた。
(Comparative Example 54) There was a region having the maximum bandgap near the i / Si interface of the i-type layer, and several solar cells having various thicknesses were manufactured. It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 54 except for the thickness of the region. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability of the manufactured solar cell were measured, the region thickness was 1 nm.
As described above, when the thickness is 30 nm or less, the initial photoelectric conversion efficiency and durability which are better than those of the solar cell of Example 49 (SC Ex 49) were obtained.

【0406】(実施例55)価電子制御剤がi型層内で
分布している太陽電池を、図20−aに示すPH3/H2
ガスとB26/H2ガス流量の変化パターンを用いて作
製した。作製の際、PH3/H2ガスとB26/H2ガス
の流量を変化させる以外は実施例49と同じ条件、同じ
方法、手順を用いた。作製した太陽電池(SC実23)
は(SC実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49
−1)〜(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光
電変換効率および耐久性を有することが分かった。ま
た、i型層中に含有されるP原子とB原子の層厚方向の
変化を2次イオン質量分析装置(SIMS)を用いて調
べたところ、図20−bと同様な結果となり、バンドギ
ャップ最小の位置でPとB原子の含有量が最小となって
いることが分かった。
(Example 55) A solar cell in which a valence electron control agent is distributed in an i-type layer is used as PH 3 / H 2 shown in FIG. 20-a.
Gas and B 2 H 6 / H 2 gas flow patterns were used for the production. At the time of manufacture, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 49 were used except that the flow rates of PH 3 / H 2 gas and B 2 H 6 / H 2 gas were changed. Fabricated solar cell (SC Ex 23)
Is the same as the (SC Ex 49) conventional solar cell (SC ratio 49
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of -1) to (SC ratio 49-9). In addition, when the changes in the layer thickness direction of P atoms and B atoms contained in the i-type layer were examined by using a secondary ion mass spectrometer (SIMS), the same results as in FIG. It was found that the contents of P and B atoms were minimum at the minimum position.

【0407】(実施例56)i型層に酸素原子が含有さ
れている太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実
施例49で流すガスの他に、O2 /Heガスを10sc
cm、堆積室401内に導入する以外は実施例49と同
じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電
池(SC実56)は(SC実49)と同様、従来の太陽
電池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
(Example 56) A solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was produced. When forming the i-type layer, 10 sc of O 2 / He gas was used in addition to the gas flowing in Example 49.
cm, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 49 were used except that the gas was introduced into the deposition chamber 401. The manufactured solar cell (SC Ex 56) has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Comp Ex 49-1) to (SC Comp Ex 49-9), similarly to (SC Ex 49). Found to have.

【0408】また、i型層中の酸素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、2×1019
(個/cm2 )であることが分かった。 (実施例57)i型層に窒素原子が含有されているシリ
コン太陽電池を作製した。i型層を形成する際、実施例
49で流すガスの他に、NH3 /H2 ガスを5scc
m、堆積室401内に導入する以外は実施例49と同じ
条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池
(SC実57)は(SC実49)と同様、従来の太陽電
池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさら
に良好な初期光電変換効率および耐久特性を有すること
が分かった。また、i型層中の窒素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、3×1017
(個/cm2 )であることが分かった。
Also, the content of oxygen atoms in the i-type layer was determined to be SI
When examined by MS, it was found to contain almost uniformly 2 × 10 19
It was found to be (pieces / cm 2 ). (Example 57) A silicon solar cell in which a nitrogen atom is contained in the i-type layer was produced. When the i-type layer is formed, NH 3 / H 2 gas is added at 5 sccc in addition to the gas flowing in Example 49.
m, the same conditions, the same method and the same procedure as in Example 49 were used except that the same was introduced into the deposition chamber 401. The produced solar cell (SC Ex 57) has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC Ratio 49-1) to (SC Ratio 49-9), similar to (SC Ex 49). Found to have. In addition, the content of nitrogen atoms in the i-type layer can be adjusted to SI
When examined by MS, it was found that the content was almost uniform and 3 × 10 17
It was found to be (pieces / cm 2 ).

【0409】(実施例58)i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている太陽電池を作製した。i型層を
形成する際、実施例49で流すガスの他に、O2 /He
ガスを5sccm、NH2 /H2 ガスを5sccm、堆
積室401内に導入する以外は実施例49と同じ条件、
同じ方法、同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC
実58)は(SC実49)と同様、従来の太陽電池(S
C比49−1)〜(SC比49−9)よりもさらに良好
な初期光電変換効率および耐久特性を有することが分か
った。また、i型層中の酸素原子と窒素原子の含有量を
SIMSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、それぞ
れ、1×1019(個/cm2 )、3×1017(個/cm
2 )であることが分かった。
Example 58 Oxygen atoms and nitrogen are added to the i-type layer.
A solar cell containing elementary atoms was manufactured. i-type layer
When forming, in addition to the gas flowing in Example 49, O2/ He
5 sccm gas, NH2/ H2Gas 5sccm, stack
The same conditions as in Example 49, except that they were introduced into the loading chamber 401,
The same method, same procedure was used. Fabricated solar cell (SC
Similar to (SC Ex 49), Ex 58 is the conventional solar cell (S
Even better than C ratio 49-1) to (SC ratio 49-9)
Have excellent initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics
It was. In addition, the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer
When examined by SIMS, it was found that the content was almost uniform.
1 x 1019(Pieces / cm2) 3 x 1017(Pieces / cm
2) Was found.

【0410】(実施例59)i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している太陽電池を作製し
た。O2 /HeガスボンベをSiF4 ガス(純度99.
999%)ボンベに交換し、i型層を形成する際、図1
5−aの流量パターンに従って、SiH4 ガス、CH4
ガス、SiF4 ガスの流量を変化させた。実施例49と
同様な方法によってこの太陽電池(SC実59)の層厚
方向のバンドギャップの変化を求めたところ図15−b
と同様な結果が得られた。
(Example 59) A solar cell was produced in which the hydrogen content of the i-type layer was changed corresponding to the silicon content. The O 2 / He gas cylinder was replaced with SiF 4 gas (purity 99.
(999%) When replacing the cylinder and forming the i-type layer, as shown in FIG.
According to the flow pattern of 5-a, SiH 4 gas, CH 4
The flow rates of the gas and SiF 4 gas were changed. The change in bandgap in the layer thickness direction of this solar cell (SC Ex 59) was obtained by the same method as in Example 49, and FIG.
Similar results were obtained.

【0411】さらに2次イオン質量分析装置を用いて水
素原子とシリコン原子の含有量の層厚方向分析を行っ
た。水素原子の含有量はシリコン原子の含有量に対応し
た層厚方向分布をなしていることが分かった。この太陽
電池(SC実59)の初期光電変換効率と耐久特性を求
めたところ、実施例49の太陽電池と同様、従来の太陽
電池(SC比49−1)〜(SC比49−9)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
Further, the content of hydrogen atoms and silicon atoms was analyzed in the layer thickness direction using a secondary ion mass spectrometer. It was found that the content of hydrogen atoms has a distribution in the layer thickness direction corresponding to the content of silicon atoms. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of this solar cell (SC Ex 59) were determined, it was found from the conventional solar cells (SC ratio 49-1) to (SC ratio 49-9) as with the solar cell of Example 49. It has been found that also has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics.

【0412】(実施例60)図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の太陽電池
の半導体層を形成する際、シリコン原子含有ガス(Si
4 ガス)と炭素原子含有ガス(CH4 ガス)を堆積室
から1mの距離のところで混合させる以外は実施例49
と同じ方法、同じ手順で太陽電池(SC実60)を作製
した。作製した太陽電池(SC実60)は(SC実4
9)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性を有することが分かった。
(Example 60) When a semiconductor layer of the solar cell of FIG. 1 is formed by the manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG.
Example 49 except that the H 4 gas) and the carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber.
A solar cell (SC Ex 60) was produced by the same method and the same procedure. The produced solar cell (SC Ex 60) is (SC Ex 4
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 9).

【0413】(実施例61)第1のp型層をガス拡散法
で形成し、i型層を形成する際、CH4ガスの代わりに
2 2 ガスを用い、RF電極に正のDCバイアスを印
加し、RF電力、DCバイアス、μW電力を変化させた
太陽電池を作製した。まず、O2 /Heガスボンベを水
素で10%に希釈したBBr3 (BBr3 /H2 ガス)
ボンベに交換し、さらにCH4 ガスボンベをC2 2
スに交換した。
(Example 61) When the first p-type layer was formed by the gas diffusion method to form the i-type layer, C 2 H 2 gas was used instead of CH 4 gas, and positive DC was applied to the RF electrode. A solar cell was manufactured by applying a bias and changing the RF power, DC bias, and μW power. First, BBr 3 (BBr 3 / H 2 gas) prepared by diluting an O 2 / He gas cylinder with hydrogen to 10%.
The cylinder was replaced with a cylinder, and the CH 4 gas cylinder was replaced with C 2 H 2 gas.

【0414】第1のp型層を形成する際、基板温度90
0℃、BBr3 /H2 ガス流量500sccm、内圧3
0Torrの条件とし、Bをn型基板に拡散させた。接
合深さ300nmになったことろで、BBr3 /H2
スの導入を止め。H2 ガスを5分間流し続けた。またi
型層を形成する際、CH4 ガスの代わりC2 2 ガスを
導入し、図14−aのような流量パターンに従って変化
させた。さらに図16のようにRF電力、DCバイア
ス、μW電力を変化させた。第1のp型層とi型層以外
は実施例49と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用い
た。作製した太陽電池(SC実61)は(SC実49)
と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)〜(SC比
49−9)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久性を有することが分かった。
When forming the first p-type layer, the substrate temperature is 90.
0 ° C., BBr 3 / H 2 gas flow rate 500 sccm, internal pressure 3
Under the condition of 0 Torr, B was diffused into the n-type substrate. When the junction depth reached 300 nm, the introduction of BBr 3 / H 2 gas was stopped. The H 2 gas was kept flowing for 5 minutes. I
When forming the mold layer, C 2 H 2 gas was introduced instead of CH 4 gas, and the flow rate pattern was changed as shown in FIG. 14-a. Further, as shown in FIG. 16, RF power, DC bias, and μW power were changed. Except for the first p-type layer and the i-type layer, the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 49 were used. The manufactured solar cell (SC Ex 61) is (SC Ex 49)
It was found that similarly to the conventional solar cells (SC ratio 49-1) to (SC ratio 49-9), the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better.

【0415】(実施例62)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、図17
のトリプル型太陽電池を作製した。基板は、実施例49
と同様にキャスティング法によって製造されたn型の多
結晶シリコン基板を用いた。
(Example 62) Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, FIG.
A triple solar cell was manufactured. The substrate is Example 49.
An n-type polycrystalline silicon substrate manufactured by the casting method was used in the same manner as in.

【0416】50×50mm2 の基板の片面を温度10
0℃の1%NaOH水溶液に5分間浸し、純水で洗浄し
た。NaOHに浸された面を走査型電子顕微鏡(SE
M)で観察したところ、表面にはピラミッド構造を有す
る凹凸が形成されており、基板がテクスチャー化(Te
xtured)されていることが分かった。次にアセト
ンとイソプロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗
浄し、温風乾燥させた。
One side of a 50 × 50 mm 2 substrate was heated at a temperature of 10
It was immersed in a 1% NaOH aqueous solution at 0 ° C. for 5 minutes and washed with pure water. Scanning electron microscope (SE
As a result of observation with (M), unevenness having a pyramid structure is formed on the surface, and the substrate is textured (Te
xtured). Next, it was ultrasonically washed with acetone and isopropanol, further washed with pure water, and dried with warm air.

【0417】実施例49と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板のテクスチャー面上に第1
のp型層を形成し、さらに第1のn型層、第1のi型
層、第2のp型層、第2のn型層、Si層、第2のi型
層、第3のp型層を順次形成した。第2のi型層を形成
する際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、Si層の堆積
速度は0.15nm/secにした。更に、第3のp型
層は実施例49と同様に積層構造とした。
Using the same procedure and method as in Example 49, water was added.
The first plasma treatment is applied to the first on the textured surface of the substrate.
Forming a p-type layer, and further forming a first n-type layer and a first i-type layer
Layer, second p-type layer, second n-type layer, Si layer, second i-type
Layer and a third p-type layer were sequentially formed. Form second i-type layer
In doing so, according to the flow rate change pattern as shown in FIG.
FourGas flow rate, CHFourDeposition of Si layer by changing gas flow rate
The speed was 0.15 nm / sec. Furthermore, the third p-type
The layers had a laminated structure as in Example 49.

【0418】次に、実施例49と同様に第3のp型層上
に、透明電極として、層厚70nmのITO(In2
3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着した。次
に、実施例49と同様に透明電極上に銀(Ag)からな
る層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真空蒸着
した。次に、実施例49と同様に基板の裏面にAg−T
i合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真空蒸着
法で真空蒸着した。
Then, as in Example 49, ITO (In 2 O) having a layer thickness of 70 nm was formed as a transparent electrode on the third p-type layer.
3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method. Next, in the same manner as in Example 49, a collector electrode made of silver (Ag) and having a layer thickness of 5 μm was vacuum-deposited on the transparent electrode by an ordinary vacuum deposition method. Next, as in Example 49, Ag-T was formed on the back surface of the substrate.
A back electrode made of an i alloy and having a layer thickness of 3 μm was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method.

【0419】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たトリプル型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実62)と呼ぶことにし、各半導体層の作製条件
を表20に記す。 (比較例62−1)図17の第2のi型層を形成する
際、図6の流量変化パターンに従って、SiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を変化させる以外は実施例62と同
様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比62−1)と呼ぶことにす
る。
As described above, the production of the triple type solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell will be referred to as (SC Ex 62), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 20. (Comparative Example 62-1) A method similar to that in Example 62 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed in accordance with the flow rate change pattern of FIG. 6 when the second i-type layer of FIG. 17 was formed. A triple solar cell was manufactured by the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 62-1).

【0420】(比較例62−2)図17の第2のi型層
を形成する際に、PH3/H2ガスを流さない以外は実施
例62と同様な方法、手順で基板上に太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比62−2)と呼ぶことにす
る。 (比較例62−3)図17の第2のi型層を形成する際
に、B26/H2ガスを流さない以外は実施例62と同
様な方法、手順で基板上に太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比62−3)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 62-2) A solar cell was formed on the substrate by the same method and procedure as in Example 62 except that the PH 3 / H 2 gas was not flowed when the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed. A battery was made. This solar cell will be called (SC ratio 62-2). (Comparative Example 62-3) A solar cell on a substrate was formed by the same method and procedure as in Example 62 except that B 2 H 6 / H 2 gas was not flowed when the second i-type layer in FIG. 17 was formed. Was produced. This solar cell will be called (SC ratio 62-3).

【0421】(比較例62−4)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 にする以外
は実施例62と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比62−4)
と呼ぶことにする。 (比較例62−5)図17の第2のi型層を形成する
際、RF電力を0.15W/cm3 にする以外は実施例
62と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比62−5)と呼ぶこ
とにする。
(Comparative Example 62-4) When the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed, a triplet was formed in the same manner as in Example 62 except that the μW power was set to 0.5 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 62-4)
I will call it. (Comparative Example 62-5) A triple solar cell was manufactured in the same manner as in Example 62, except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3 when the second i-type layer shown in FIG. 17 was formed. Was produced. This solar cell is called (SC ratio 62-5).

【0422】(比較例62−6)図17の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3 、RF電力
を0.55W/cm3 にする以外は実施例62と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比62−6)と呼ぶことにする。
[0422] (Comparative Example 62-6) when forming the second i-type layer in FIG. 17, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 62 A triple type solar cell was manufactured by the same method and the same procedure. This solar cell is called (SC ratio 62-6).

【0423】(比較例62−7)図17の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例62と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
62−7)と呼ぶことにする。 (比較例62−8)図17のSi層を形成する際、堆積
速度を3nm/secにする以外は実施例62と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比62−8)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 62-7) When the second i-type layer in FIG. 17 was formed, the pressure in the deposition chamber 401 was set to 0.08 Torr.
A triple type solar cell was prepared by the same method and procedure as in Example 62 except that This solar cell is called (SC ratio 62-7). (Comparative Example 62-8) A triple-type solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 62, except that the deposition rate was 3 nm / sec when the Si layer in FIG. 17 was formed. This solar cell is called (SC ratio 62-8).

【0424】(比較例62−9)図17のSi層を形成
する際、層厚を40nmにする以外は実施例62と同様
な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。
この太陽電池を(SC比62−9)と呼ぶことにする。
作製したこれらのトリプル型太陽電池の初期光電変換効
率と耐久特性を実施例49と同様な方法で測定したとこ
ろ、(SC実62)は従来のトリプル型太陽電池(SC
比62−1)〜(SC比62−9)よりもさらに良好な
初期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
(Comparative Example 62-9) A triple-type solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 62, except that the Si layer in FIG. 17 was formed to have a layer thickness of 40 nm.
This solar cell is called (SC ratio 62-9).
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these produced triple solar cells were measured by the same method as in Example 49. (SC Ex 62) shows that the conventional triple solar cells (SC
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratios 62-1) to (SC ratio 62-9).

【0425】(実施例63)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、実施例
49の太陽電池を作製し、モジュール化し、発電システ
ムに応用した。実施例49と同じ条件、同じ方法、同じ
手順で50×50mm2 の太陽電池(SC実49)を6
5個作製した。厚さ5.0mmのアルミニウム板上にE
VA(エチレンビニルアセテート)からなる接着材シー
トを乗せ、その上にナイロンシートを乗せ、さらにその
上に作製した太陽電池を配列し、直列化および並列化を
行った。その上にEVAの接着材シートを乗せ、さらに
その上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネート
し、モジュール化した。作製したモジュールの初期光電
変換効率を実施例49と同様な方法で測定しておいた。
モジュールを図18の発電システムを示す回路に接続
し、負荷には夜間点灯する外灯を使用した。システム全
体は蓄電池、及びモジュールの電力によって稼働し、モ
ジュールは最も太陽光を集光できる角度に設置した。1
年経過後の光電変換効率を測定し、光劣化率(1年後の
光電変換効率/初期光電変換効率)を求めた。このモジ
ュールを(MJ実63)と呼ぶことにする。
Example 63 A solar cell of Example 49 was produced using the production apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, made into a module, and applied to a power generation system. Using the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 49, 6 × 50 × 50 mm 2 solar cells (SC Ex 49) were used.
Five pieces were produced. E on a 5.0 mm thick aluminum plate
An adhesive sheet made of VA (ethylene vinyl acetate) was placed on the sheet, a nylon sheet was placed on the sheet, and the solar cells produced on the sheet were arranged, and serialized and parallelized. An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, followed by vacuum lamination to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured in the same manner as in Example 49.
The module was connected to the circuit showing the power generation system in FIG. 18, and the night light was used as the load. The whole system was operated by the storage battery and the power of the module, and the module was installed at the angle that could collect the most sunlight. 1
The photoelectric conversion efficiency after the lapse of a year was measured, and the photodegradation rate (photoelectric conversion efficiency after 1 year / initial photoelectric conversion efficiency) was obtained. This module will be called (MJ Ex 63).

【0426】(比較例63−1)従来の太陽電池(SC
比49−X)(X:1〜9)を比較例49−Xと同じ条
件、同じ方法、同じ手順で65個作製し、実施例63と
同様にモジュール化した。このモジュールを(MJ比6
3−X)と呼ぶことにする。実施例63と同じ条件、同
じ方法、同じ手順で初期光電変換効率と1年経過後の光
電変換効率を測定し、光劣化率を求めた。
(Comparative Example 63-1) Conventional solar cell (SC
Sixty-five ratios 49-X) (X: 1 to 9) were prepared under the same conditions, the same method, and the same procedure as Comparative Example 49-X, and were modularized in the same manner as in Example 63. This module (MJ ratio 6
3-X). The initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after one year were measured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 63, and the photodegradation rate was obtained.

【0427】その結果、(MJ比63−X)の光劣化率
は(MJ実63)に対して次のような結果となった。 モジュール 光劣化率の比 ───────────────────────── MJ実63 1.00 MJ比63−1 0.72 MJ比63−2 0.71 MJ比63−3 0.70 MJ比63−4 0.68 MJ比63−5 0.75 MJ比63−6 0.65 MJ比63−7 0.72 MJ比63−8 0.70 MJ比63−9 0.82 以上の結果より本発明の太陽電池モジュールのほうが従
来の太陽電池モジュールよりもさらに優れた光劣化特性
を有していることが分かった。
As a result, the photodegradation rate of (MJ ratio 63-X) was as follows with respect to (MJ ex. 63). Module light deterioration rate ratio ───────────────────────── MJ actual 63 1.00 MJ ratio 63-1 0.72 MJ ratio 63-2 0.71 MJ ratio 63-3 0.70 MJ ratio 63-4 0.68 MJ ratio 63-5 0.75 MJ ratio 63-6 0.65 MJ ratio 63-7 0.72 MJ ratio 63-8 0. 70 MJ ratio 63-9 0.82 From the above results, it was found that the solar cell module of the present invention has more excellent photodegradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0428】(実施例64)本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、p/i
界面に第2のSi層を有する図19の太陽電池を作製し
た。実施例49と同様に、キャスティング法によって製
造された、50×50mm 2 のn型多結晶シリコン基板
をHFとHNO3 (H2 Oで10%に希釈した)水溶液
に数秒間浸し、純水で洗浄した。次にアセトンとイソプ
ロパノールで超音波洗浄し、さらに純水で洗浄し、温風
乾燥させた。
(Example 64) Microwave plasm of the present invention
P / i using the manufacturing apparatus of FIG.
A solar cell of FIG. 19 having a second Si layer at the interface was prepared.
It was Made by the casting method as in Example 49.
50 x 50 mm made 2N-type polycrystalline silicon substrate
HF and HNO3(H2Aqueous solution diluted to 10% with O)
It was dipped in water for several seconds and washed with pure water. Then acetone and isop
Ultrasonic cleaning with ropanol, further cleaning with pure water, warm air
Dried.

【0429】実施例49と同様な手順、同様な方法で水
素プラズマ処理を施し、基板上に第1のp型層を形成
し、さらに第1のn型層、第1のSi層、i型層、第2
のSi層、第2のp型層を順次形成した。i型層を形成
する際、図5のような流量変化パターンに従ってSiH
4 ガス流量、CH4 ガス流量を変化させ、第1のSi
層、第2のSi層の堆積速度は0.15nm/sec、
層厚は10nmにした。また、第2のp型層は実施例4
9と同様に積層構造とした。
Hydrogen plasma treatment was performed in the same procedure and method as in Example 49 to form a first p-type layer on the substrate, and further, a first n-type layer, a first Si layer and an i-type layer were formed. Layer, second
The Si layer and the second p-type layer were sequentially formed. When forming the i-type layer, SiH is formed according to the flow rate change pattern as shown in FIG.
4 gas flow rate, changing the CH 4 gas flow rate, the first Si
Layer, second Si layer deposition rate is 0.15 nm / sec,
The layer thickness was 10 nm. In addition, the second p-type layer is the same as in Example 4.
The laminated structure was the same as in No. 9.

【0430】次に、第2のp型層上に、実施例49と同
様にして透明電極として、層厚70nmのITO(In
2 3 +SnO2 )を通常の真空蒸着法で真空蒸着し
た。次に、実施例49と同様に透明電極上に銀(Ag)
からなる層厚5μmの集電電極を通常の真空蒸着法で真
空蒸着した。次に、実施例49と同様に基板の裏面にA
g−Ti合金からなる層厚3μmの裏面電極を通常の真
空蒸着法で真空蒸着した。
Then, on the second p-type layer, ITO (In) having a layer thickness of 70 nm was formed as a transparent electrode in the same manner as in Example 49.
2 O 3 + SnO 2 ) was vacuum-deposited by a usual vacuum deposition method. Then, silver (Ag) was formed on the transparent electrode in the same manner as in Example 49.
A current collecting electrode having a layer thickness of 5 μm was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method. Then, in the same manner as in Example 49, A was formed on the back surface of the substrate.
A back electrode made of a g-Ti alloy and having a layer thickness of 3 μm was vacuum-deposited by an ordinary vacuum deposition method.

【0431】この太陽電池を(SC実64)と呼ぶこと
にし、各半導体層の作製条件を表21に記す。作製した
太陽電池の初期光電変換効率と耐久特性を実施例49と
同様な方法で測定したところ、(SC実64)は(SC
実49)と同様、従来の太陽電池(SC比49−1)〜
(SC比49−9)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。
This solar cell will be called (SC Ex 64), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 21. The initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of the manufactured solar cell were measured by the same method as in Example 49.
Similar to the actual 49), conventional solar cells (SC ratio 49-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of (SC ratio 49-9).

【0432】以上のように、本発明の光起電力素子の効
果は、素子構成、素子材料、素子の作製条件に無関係に
発揮されることが実証された。
As described above, it has been proved that the effect of the photovoltaic element of the present invention is exhibited regardless of the element structure, element material and element manufacturing conditions.

【0433】[0433]

【表1】 [Table 1]

【0434】[0434]

【表2】 [Table 2]

【0435】[0435]

【表3】 [Table 3]

【0436】[0436]

【表4】 [Table 4]

【0437】[0437]

【表5】 [Table 5]

【0438】[0438]

【表6】 [Table 6]

【0439】[0439]

【表7】 [Table 7]

【0440】[0440]

【表8】 [Table 8]

【0441】[0441]

【表9】 [Table 9]

【0442】[0442]

【表10】 [Table 10]

【0443】[0443]

【表11】 [Table 11]

【0444】[0444]

【表12】 [Table 12]

【0445】[0445]

【表13】 [Table 13]

【0446】[0446]

【表14】 [Table 14]

【0447】[0447]

【表15】 [Table 15]

【0448】[0448]

【表16】 [Table 16]

【0449】[0449]

【表17】 [Table 17]

【0450】[0450]

【表18】 [Table 18]

【0451】[0451]

【表19】 [Table 19]

【0452】[0452]

【表20】 [Table 20]

【0453】[0453]

【表21】 [Table 21]

【0454】[0454]

【発明の効果】以上説明したように本発明の光起電力素
子は、光励起キャリアーの再結合を防止し、開放電圧及
び正孔のキャリアーレンジを向上し、短波長光、長波長
光の感度を向上させ、光電変換効率が向上した光起電力
を提供することができる。また本発明の光起電力素子は
長時間、光を照射した場合に起こる光電変換効率の低下
を抑制できる。そして本発明の光起電力素子は、長時間
振動下でアニーリングした場合に光電変換効率が低下し
にくいものである。
As described above, the photovoltaic device of the present invention prevents recombination of photoexcited carriers, improves the open-circuit voltage and the carrier range of holes, and improves the sensitivity of short-wavelength light and long-wavelength light. It is possible to provide a photovoltaic cell having improved photoelectric conversion efficiency. Further, the photovoltaic device of the present invention can suppress a decrease in photoelectric conversion efficiency that occurs when light is irradiated for a long time. In addition, the photovoltaic device of the present invention is less likely to lower the photoelectric conversion efficiency when annealed under vibration for a long time.

【0455】更に、本発明の光起電力素子を利用した電
源システムは、照射光の弱い場合に於いても優れた電気
供給能力を示すものである。
Furthermore, the power supply system using the photovoltaic element of the present invention exhibits an excellent electricity supply capability even when the irradiation light is weak.

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

【図1】本発明の光起電力素子の層構成を示す概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a layer structure of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子のバンドギャップを示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a band gap of the photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の光起電力素子のバンドギャップを示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a band gap of the photovoltaic device of the present invention.

【図4】本発明の光起電力素子の製造装置の一例を示す
概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of an apparatus for manufacturing a photovoltaic element of the present invention.

【図5】SiH4 及びCH4 ガス流量パターンを示すグ
ラフ。
FIG. 5 is a graph showing SiH 4 and CH 4 gas flow rate patterns.

【図6】SiH4 及びCH4 ガス流量パターンを示すグ
ラフ。
FIG. 6 is a graph showing SiH 4 and CH 4 gas flow patterns.

【図7】Si原子及びC原子の組成比とバンドギャップ
の関係を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the composition ratio of Si atoms and C atoms and the band gap.

【図8】バンドギャップの層厚方向の変化を示すグラ
フ。
FIG. 8 is a graph showing changes in bandgap in the layer thickness direction.

【図9】μW電力と堆積速度の関係を示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing the relationship between μW power and deposition rate.

【図10】初期光電変換効率のμW電力、RF電力依存
性を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing the dependence of the initial photoelectric conversion efficiency on μW power and RF power.

【図11】初期光電変換効率の圧力依存性を示すグラ
フ。
FIG. 11 is a graph showing pressure dependence of initial photoelectric conversion efficiency.

【図12】バンドギャップの層厚方向の変化を示す図。FIG. 12 is a view showing a change in band gap in the layer thickness direction.

【図13】流量パターンとバンドギャップの層厚方向変
化を示すグラフ。
FIG. 13 is a graph showing changes in the flow pattern and band gap in the layer thickness direction.

【図14】C2 2 流量パターンとμW電力の変化パタ
ーンを示すグラフ。
FIG. 14 is a graph showing a C 2 H 2 flow rate pattern and a μW electric power change pattern.

【図15】水素原子を分布させたi型層のバンドギャッ
プ及び水素含有量、とi型層形成時のガス流量パターン
を示すグラフ。
FIG. 15 is a graph showing a band gap and hydrogen content of an i-type layer in which hydrogen atoms are distributed, and a gas flow rate pattern at the time of forming the i-type layer.

【図16】DCバイアス、RF電力及びμW電力の変化
パターンを示すグラフ。
FIG. 16 is a graph showing change patterns of DC bias, RF power, and μW power.

【図17】トリプル型太陽電池の層構成を示す概念図。FIG. 17 is a conceptual diagram showing the layer structure of a triple solar cell.

【図18】本発明の発電システムを示すブロック図。FIG. 18 is a block diagram showing a power generation system of the present invention.

【図19】p/i界面に第2のSi層を有する光起電力
素子を示す概念図。
FIG. 19 is a conceptual diagram showing a photovoltaic device having a second Si layer at the p / i interface.

【図20】i型層形成時のB2 6/H2及びPH3/H2
ガスの流量パターンとi型層中のB及びP原子含有量の
層厚方向の分布を示すグラフ。
FIG. 20 shows B 2 H 6 / H 2 and PH 3 / H 2 when forming an i-type layer.
The graph which shows the flow rate pattern of gas, and the distribution of B and P atom content in the i-type layer in the layer thickness direction.

【図21】積層構造のp層のTEMを示す図。FIG. 21 is a diagram showing a TEM of a p-layer having a laminated structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 裏面電極 102 n型シリコン基板 103 第1のp型層 104 n型層 105 Si層 106 i型層 107 第2のp型層 108 透明電極 109 集電電極 121 裏面電極 122 p型シリコン基板 123 第1のn型層 124 p型層 125 i型層 126 Si層 127 第2のn型層 128 透明電極 129 集電電極 211,221 i型層 212,222 Si層 311、321、331,341,351,361,3
71 バンドギャップが変化する領域 312,322,332,333,342,343,3
52,362,372,373 バンドギャップ一定の
領域 334,344,354,364,374 Si層 401 堆積室 402 真空計 403 RF電源 404 基板 405 加熱ヒーター 407 コンダクタンスバルブ 408 補助バルブ 409 リークバルブ 410 RF電極 411 ガス導入管 412 マイクロ波導波部 413 誘電体窓 415 シャッター 2000 原料ガス供給装置 2001〜2007、2021〜2027 バルブ 2011〜2017 マスフローコントローラー 2031〜2037 圧力調整器 2041〜2047 原料ガスボンベ。
101 back surface electrode 102 n-type silicon substrate 103 first p-type layer 104 n-type layer 105 Si layer 106 i-type layer 107 second p-type layer 108 transparent electrode 109 current collecting electrode 121 back surface electrode 122 p-type silicon substrate 123 1 n-type layer 124 p-type layer 125 i-type layer 126 Si layer 127 second n-type layer 128 transparent electrode 129 current collecting electrode 211,221 i-type layer 212,222 Si layer 311, 321, 331, 341, 351 , 361, 3
71 Regions where band gap changes 312, 322, 332, 333, 342, 343, 3
52, 362, 372, 373 Constant band gap region 334, 344, 354, 364, 374 Si layer 401 Deposition chamber 402 Vacuum gauge 403 RF power source 404 Substrate 405 Heater 407 Conductance valve 408 Auxiliary valve 409 Leak valve 410 RF electrode 411 Gas introduction pipe 412 Microwave waveguide 413 Dielectric window 415 Shutter 2000 Raw material gas supply device 2001-2007, 2021-2027 Valve 2011-2017 Mass flow controller 2031-2037 Pressure regulator 2041-2047 Raw material gas cylinder.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多結晶シリコンまたは単結晶シリコンか
ら構成されたn型基板上に、微結晶シリコンまたは多結
晶シリコンまたは単結晶シリコンから構成された第1の
p型層、非単結晶半導体材料からなるn型層、非単結晶
シリコン系材料からなるSi層、非単結晶半導体材料か
らなるi型層、非単結晶半導体材料からなる第2のp型
層が順次積層された光起電力素子に於いて、該i型層は
シリコン原子と炭素原子を含有し、該i型層のバンドギ
ャップが層厚方向になめらかに変化し、バンドギャップ
の極小値が層厚の中央の位置より前記第2のp型層の方
向に片寄っていることを特徴とする光起電力素子
1. A first p-type layer made of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon or single crystal silicon, and a non-single crystalline semiconductor material on an n-type substrate made of polycrystalline silicon or single crystal silicon. To a photovoltaic element in which an n-type layer made of a non-single-crystal silicon material, an i-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material, and a second p-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material are sequentially stacked. In the above, the i-type layer contains silicon atoms and carbon atoms, the band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction, and the minimum value of the band gap is from the central position of the layer thickness to the second Photovoltaic device characterized by being biased toward the p-type layer of
【請求項2】 前記i型層と前記第2のp型層との間
に、非単結晶シリコン系材料からなるSi層を有するこ
とを特徴とする請求項1に記載の光起電力素子。
2. The photovoltaic element according to claim 1, further comprising a Si layer made of a non-single-crystal silicon material between the i-type layer and the second p-type layer.
【請求項3】 前記第2のp型層、前記n型層、前記第
lのp型層の内少なくともひとつの層は、主構成元素が
シリコンと炭素、酸素、窒素の中から選ばれた少なくと
もひとつの元素とからなり、価電子制御剤として周期律
表第III族元素または第V族元素または第VI族元素
を含有する層(A層)と、周期律表第III族元素また
は第V族元素または第VI族元素を主構成元素とする層
(B層)との積層構造であることを特徴とする請求項1
または2に記載の光起電力素子。
3. A main constituent element of at least one layer of the second p-type layer, the n-type layer, and the l-th p-type layer is selected from silicon, carbon, oxygen, and nitrogen. A layer (A layer) containing at least one element and containing a group III element, a group V element, or a group VI element of the periodic table as a valence electron control agent, and a group III element or the group V of the periodic table 2. A laminated structure with a layer (B layer) containing a Group Group element or a Group VI element as a main constituent element.
Alternatively, the photovoltaic element according to item 2.
【請求項4】 多結晶シリコンまたは単結晶シリコンか
ら構成されたp型基板上に、微結晶シリコンまたは多結
晶シリコンまたは単結晶シリコンから構成された第1の
n型層、非単結晶半導体材料からなるp型層、非単結晶
半導体材料からなるi型層、非単結晶シリコン系材料か
らなるSi層、非単結晶半導体材料からなる第2のn型
層が順次積層された光起電力素子に於いて、該i型層は
シリコン原子と炭素原子を含有し、該i型層のバンドギ
ャップが層厚方向になめらかに変化し、バンドギャップ
の極小値が層厚の中央の位置より前記p型層の方向に片
寄っていることを特徴とする光起電力素子。
4. A first n-type layer made of microcrystalline silicon, polycrystalline silicon or single crystal silicon, and a non-single crystalline semiconductor material on a p-type substrate made of polycrystalline silicon or single crystal silicon. To a photovoltaic element in which a p-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material, an i-type layer made of a non-single-crystal silicon material, a second n-type layer made of a non-single-crystal semiconductor material are sequentially stacked. The i-type layer contains silicon atoms and carbon atoms, the band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction, and the minimum value of the band gap is the p-type from the central position of the layer thickness. Photovoltaic device characterized by being biased in the direction of the layers.
【請求項5】 前記i型層と前記p型層との間に非単結
晶シリコン系材料からなるSi層を有することを特徴と
する請求項4に記載の光起電力素子。
5. The photovoltaic element according to claim 4, further comprising a Si layer made of a non-single-crystal silicon material between the i-type layer and the p-type layer.
【請求項6】 前記第2のn型層、前記p型層、前記第
1のn型層の内少なくともひとつの層が、主構成元素が
シリコンと炭素、酸素、窒素の中から選ばれた少なくと
もひとつの元素とからなり、価電子制御剤として周期律
表第III族元素または第V族元素または第VI族元素
を含有する層(A層)と、周期律表第III族元素また
は第V族元素または第VI族元素を主構成元素とする層
(B層)との積層構造であることを特徴とする請求項4
または5に記載の光起電力素子。
6. At least one layer of the second n-type layer, the p-type layer, and the first n-type layer has a main constituent element selected from silicon, carbon, oxygen, and nitrogen. A layer (A layer) containing at least one element and containing a group III element, a group V element, or a group VI element of the periodic table as a valence electron control agent, and a group III element or the group V of the periodic table 5. A layered structure with a layer (B layer) containing a Group Group element or a Group VI element as a main constituent element.
Alternatively, the photovoltaic element according to item 5.
【請求項7】 前記i型層の層厚方向の両端の少なくと
も一方に、前記i型層のバンドギャップの最大値を有す
る領域があって、該バンドギャップ最大値の領域が1〜
30nmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれ
か1項に記載の光起電力素子。
7. A region having a maximum bandgap of the i-type layer is present on at least one of both ends in the layer thickness direction of the i-type layer, and the region having the maximum bandgap is 1 to 1.
It is 30 nm, The photovoltaic element of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 前記i型層は、ドナーとなる価電子制御
剤とアクセプターとなる価電子制御剤を共に含有するこ
とを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光
起電力素子。
8. The photovoltaic element according to claim 1, wherein the i-type layer contains both a valence electron control agent which serves as a donor and a valence electron control agent which serves as an acceptor. Power element.
【請求項9】 前記ドナーとなる価電子制御剤は、周期
律表第V族元素または/第VI族元素であり、アクセプ
ターとなる価電子制御剤は周期律表第III族元素であ
ることを特徴とする請求項8記載の光起電力素子。
9. The valence electron control agent serving as a donor is a Group V element or a VI group element of the periodic table, and the valence electron control agent serving as an acceptor is a Group III element of the periodic table. The photovoltaic element according to claim 8, which is characterized in that.
【請求項10】 前記価電子制御剤はi型層内部で層厚
方向に分布していることを特徴とする請求項8または9
に記載の光起電力素子。
10. The valence electron control agent is distributed in the layer thickness direction inside the i-type layer.
Photovoltaic device according to.
【請求項11】 前記i型層は酸素原子または/及び窒
素原子を含有する事を特徴とする請求項1〜10のいず
れか1項に記載の光起電力素子。
11. The photovoltaic element according to claim 1, wherein the i-type layer contains oxygen atoms and / or nitrogen atoms.
【請求項12】 前記i型層に含有される水素原子の含
有量はシリコン原子の含有量に対応して変化しているこ
とを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の
光起電力素子。
12. The content of hydrogen atoms contained in the i-type layer changes in accordance with the content of silicon atoms, according to claim 1. Photovoltaic device.
【請求項13】 前記i型層は、内圧50mTorr以
下の真空度で、堆積膜堆積用の原料ガスを100%分解
するに必要なマイクロ波エネルギーより低いマイクロ波
エネルギーを前記原料ガスに作用させ、且つ同時に該マ
イクロ波エネルギーより高いRFエネルギーを前記原料
ガスに作用させて形成されたことを特徴とする請求項1
〜12のいずれか1項に記載の光起電力素子。
13. The i-type layer causes a microwave energy lower than a microwave energy required for 100% decomposition of a raw material gas for depositing a deposited film to act on the raw material gas at a vacuum degree of an internal pressure of 50 mTorr or less, At the same time, RF energy higher than the microwave energy is applied to the source gas to form the source gas.
The photovoltaic element according to any one of 1 to 12.
【請求項14】 前記Si層は、周期律表第V族元素及
び/または第VI族元素を含有することを特徴とする請
求項1〜13のいずれか1項に記載の光起電力素子。
14. The photovoltaic element according to claim 1, wherein the Si layer contains a Group V element and / or a Group VI element of the periodic table.
【請求項15】 前記Si層は、周期律表第III族元
素と、周期律表第V族元素及び/または第VI族元素と
を、共に含有することを特徴とする請求項1〜13のい
ずれか1項に記載の光起電力素子。
15. The Si layer contains a Group III element of the periodic table and a Group V element and / or a Group VI element of the periodic table together. The photovoltaic element according to any one of items.
【請求項16】 前記Si層はRFプラズマCVD法に
よって形成され、堆積速度が2nm/sec以下で、層
厚が30nm以下であることを特徴とする請求項1〜1
5のいずれか1項に記載の光起電力素子。
16. The Si layer is formed by an RF plasma CVD method, and has a deposition rate of 2 nm / sec or less and a layer thickness of 30 nm or less.
The photovoltaic element according to any one of 5 above.
【請求項17】 請求項1〜16のいずれか1項に記載
の光起電力素子と、該光起電力素子の電圧及び/または
電流をモニターし蓄電池及び/または外部負荷への前記
光起電力素子からの電力の供給を制御する制御システム
と、前記光起電力素子からの電力の蓄積及び/または外
部負荷への電力の供給を行う蓄電池とから構成されてい
ることを特徴とする発電シテスム。
17. The photovoltaic element according to claim 1, and the photovoltaic element to a storage battery and / or an external load by monitoring the voltage and / or current of the photovoltaic element. A power generation system comprising a control system for controlling power supply from an element and a storage battery for storing power from the photovoltaic element and / or supplying power to an external load.
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WO2009038323A3 (en) * 2007-09-17 2009-05-14 Jusung Eng Co Ltd Solar cell and method for manufacturing the same

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