JPH06196426A

JPH06196426A - シリコン積層体の製造方法

Info

Publication number: JPH06196426A
Application number: JP5265990A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Tamura; 文孝田村
Original assignee: Tonen Corp
Current assignee: Tonen General Sekiyu KK
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1993-10-25
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】炭素系基材と多結晶シリコン膜との間のオー
ミック性接合の形成を可能にし、かつ、多結晶シリコン
膜における価電子制御も可能にするシリコン積層体の製
造方法を提供すること。【構成】高温プラズマ中にシリコン粒子を導入してこ
れを溶融させ、この溶融物を１４００℃に加熱されかつ
Ａｌの金属被膜が形成されたカーボンファイバー織布２
１上に供給してＳｉＡｌの合金層を形成すると共に、こ
の合金層上にｐ型ドーパントであるＡｌが熱拡散された
多結晶シリコン膜を形成しシリコン積層体を製造する。
そして、上記合金層の作用により炭素系基材と多結晶シ
リコン膜との間のオーミック性接合の形成が可能とな
り、かつ、製膜時又は製膜後における上記織布２１の温
度を適宜設定して多結晶シリコン膜内のＡｌの拡散濃度
を調整することにより多結晶シリコン膜におけるｐ型の
価電子制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭素系基材とこの基材
上に製膜された多結晶シリコン膜とでその主要部が構成
され、例えば、太陽電池の一部を構成するシリコン層と
裏面電極部材として一体的に適用可能なシリコン積層体
に係り、特に、上記炭素系基材と多結晶シリコン膜との
間のオーミック性接合の形成を可能にし、かつ、多結晶
シリコン膜における価電子制御も可能にするシリコン積
層体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】炭素系基材を適用したこの種のシリコン
積層体の製造方法としては、例えば、特開昭５５−７３
４５０号公報に記載されたものが知られている。

【０００３】すなわち、この製造方法は、融解槽に収容
された融体シリコン内に一連の穴を備えた網状構造のカ
ーボンファイバー織布等を浸漬し、上記穴内並びに表面
に融体シリコンを充填並びに被覆すると共に、この融体
を結晶化させてシリコン積層体を求める方法である。

【０００４】ところで、この方法によりシリコン積層体
を製造する場合、上記融体シリコンを保持しかつ結晶化
させる一連の穴を備えた網状構造のカーボンファイバー
織布等を適用することが前提となるため、この製造方法
においてはその表面並びに内部構造が密状態にあるシー
ト状基材を適用することが困難な欠点があった。

【０００５】このため、従来においては、通常、熱ＣＶ
Ｄ法やプラズマＣＶＤ法等の製膜手段により炭素系基材
上に多結晶シリコン膜を直接製膜させてシリコン積層体
を製造し、このシリコン積層体を上記太陽電池等に組込
む方法が採られている。

【０００６】しかし、これ等の製造方法においても以下
のような欠点があった。

【０００７】まず、熱ＣＶＤ法においては適用可能なシ
リコン原料が分解され易いＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆等のシラ
ン化合物や、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃等のハロゲ
ン化珪素に限られ、ＳｉＦ₄、ＳｉＣｌ₄、Ｓｉ
₂Ｆ₆、及び、ＳｉＨ₂Ｆ₂等の分解され難いハロゲン化
珪素や精製処理が不十分な金属級シリコン粒子（ＭＧ・
Ｓｉ）等の適用が困難な欠点があった。また、ＳｉＨ₄
等のシラン化合物はその発火性が極めて高いためその取
扱いに細心の注意を払わねばならず、かつ、上記ＳｉＨ
₄等のシラン化合物を適用するにしてもその分解率があ
まり高くないため、基材への材料供給速度が遅くなる
分、多結晶シリコンの製膜にかなりの時間を要する欠点
があった。

【０００８】他方、プラズマＣＶＤ法においても適用で
きる材料の選択範囲が狭い欠点があり、かつシリコン原
料の分解率が低いため上記熱ＣＶＤ法と同様に多結晶シ
リコンの製膜に時間を要する欠点があった。また、プラ
ズマＣＶＤ法は低温条件下においてなされるため基材に
耐熱性が要求されない利点を有しているが、その反面、
製膜処理が低温でなされることから結晶粒径の大きい多
結晶シリコン膜が求め難い欠点があった。

【０００９】このような技術的背景の下、本発明者はプ
ラズマ溶射法によるシリコン積層体の製造方法を既に創
案している。

【００１０】すなわち、この製造方法はシリコン原子が
含まれるシリコン原料を高温プラズマ中に導入してこの
原料を溶融又は分解し、この溶融又は分解物を炭素系基
材上に製膜させて多結晶シリコン膜を形成するものであ
る。

【００１１】そして、この製造方法によれば、シリコン
原子が含まれるシリコン原料を高温プラズマ中に導入し
てこれを溶融又は分解しているため従来法では適用が困
難であった分解温度の高いシリコン原料や不純物の含ま
れる金属級シリコン粒子の適用が可能になると共に、シ
リコン原料の溶融又は分解速度が速まって上記基材上へ
の溶融又は分解物の供給速度も速まるため多結晶シリコ
ン膜の製膜速度の向上が図れ、かつ、プロセス全体が従
来より高温条件下でなされるため結晶粒径の大きい多結
晶シリコン膜を求めることが可能となる利点を有する方
法であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このプラズマ
溶射法により製造されたシリコン積層体においては、炭
素系基材と多結晶シリコン膜との間のオーミック性接合
の形成が困難で、かつ、多結晶シリコン膜の価電子制御
も困難な問題があり未だ改善の余地があった。

【００１３】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、炭素系基材と多
結晶シリコン膜との間のオーミック性接合の形成を可能
にし、かつ、多結晶シリコン膜における価電子制御も可
能にするシリコン積層体の製造方法を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、シリコン原子が含まれるシリコン原料を高温
プラズマ中に導入してこの原料を溶融又は分解し、か
つ、この溶融又は分解物を炭素系基材上に製膜させて多
結晶シリコン膜を形成するシリコン積層体の製造方法を
前提とし、上記炭素系基材の表面にＡｌ、Ｇａ及びＩｎ
より選択された金属被膜を形成し、かつ、この金属被膜
が形成された炭素系基材に対して上記シリコン原料の溶
融又は分解物を供給し、そのシリコン成分と金属被膜の
金属成分とを加熱反応させて炭素系基材上にシリコンと
上記金属とで構成される合金層を形成すると共に、この
合金層上に上記金属成分の一部が熱拡散された多結晶シ
リコン膜を製膜することを特徴とするものである。

【００１５】このような技術的手段において上記炭素系
基材の表面にＡｌ、Ｇａ及びＩｎより選択された金属被
膜を形成する手段としては、例えば、蒸着法、スパッタ
リング法等の製膜手段を例示できる。そして、この金属
被膜が形成された炭素系基材に対して上記シリコン原料
の溶融又は分解物を供給することにより、そのシリコン
成分と金属被膜の金属成分とが加熱反応してＳｉＡｌ、
ＳｉＧａあるいはＳｉＩｎ等の合金層が形成されると共
に、この合金層上に製膜された多結晶シリコン膜内に金
属成分の一部が熱拡散されることになる。

【００１６】そして、この請求項１に係る製造方法にお
いては、製造されたシリコン積層体の炭素系基材と多結
晶シリコン膜との間に上記ＳｉＡｌ、ＳｉＧａあるいは
ＳｉＩｎ等の合金層が介在するため炭素系基材と多結晶
シリコン膜との間のオーミック性接合の形成が可能とな
り、かつ、上記合金層の電気抵抗が低いためシリコン積
層体における電気的特性の向上が図れる。

【００１７】また、上記合金層上に製膜される多結晶シ
リコン膜内にはｐ型ドーパントであるＡｌ、Ｇａ又はＩ
ｎが熱拡散されているため、その拡散濃度を適宜調整す
ることにより多結晶シリコン膜におけるｐ型の価電子制
御も可能となる。

【００１８】特に、上記炭素系基材表面に形成する金属
被膜の膜厚を調整したり、あるいは上記シリコン原料の
溶融又は分解物の製膜時若しくは製膜後における炭素系
基材の温度を調整することにより、上記多結晶シリコン
膜内におけるｐ型ドーパントのプロファイルを適宜制御
でき、この結果、多結晶シリコン膜に裏面電界（ＢＳ
Ｆ：Back Surface Field）層を形成することが可能とな
る。

【００１９】請求項２〜３に係る発明はこのような技術
的理由に基づきなされている。

【００２０】すなわち、請求項２〜３に係る発明は請求
項１に係るシリコン積層体の製造方法を前提とし、請求
項２に係る発明は上記金属被膜の膜厚を調整して多結晶
シリコン膜内における金属成分の拡散濃度を制御するこ
とを特徴とするものであり、また、請求項３に係る発明
は炭素系基材の温度を調整して多結晶シリコン膜内にお
ける金属成分の拡散濃度を制御することを特徴とするも
のである。

【００２１】尚、上記金属被膜の膜厚を適宜調整すると
共に、シリコン原料の溶融又は分解物の製膜時若しくは
製膜後における炭素系基材の温度をも合わせて調整する
方法を採ってもよい。

【００２２】ここで、上記シリコン原料の溶融又は分解
物の製膜時における炭素系基材の温度をシリコンの融点
直下に設定した場合、製膜直後の多結晶シリコン膜温度
と炭素系基材温度との差が小さくなるため製膜された多
結晶シリコンの膜ストレスの低減が図れる利点を有して
いる。

【００２３】以下、請求項１〜３に係る発明について図
面を参照して詳細に説明する。

【００２４】まず、この製造方法に適用される装置とし
ては、図２に示すように数千〜一万度程度の高温プラズ
マを発生させる高温プラズマ発生部１と、この高温プラ
ズマ発生部１に隣接して設けられ炭素系基材２が配置さ
れる反応室３とでその主要部が構成され、上記プラズマ
発生部１に導入されて溶融又は分解されたシリコン原料
を、例えば、シリコンの融点（１４３０℃）直下温度に
加熱されかつその表面にアルミニウム等の金属被膜が形
成された炭素系基材２上へ供給し、そのシリコン成分と
金属被膜の金属成分（この例ではＡｌ）とを加熱反応さ
せてこの炭素系基材２表面にＳｉＡｌから成る合金層を
形成すると共に、この合金層上にｐ型ドーパントである
Ａｌが熱拡散された多結晶シリコン膜を形成するもので
ある。

【００２５】尚、上記反応室３の下流側には排気系４が
設けられており、シリコン原料に含まれていた揮発成分
や炭素系基材２に製膜されなかったシリコン等を排出す
るように構成されている。また、図２中、５はシリコン
原料であるシリコン粒子６を収容する容器、７は上記炭
素系基材２を保持する基材ホルダー、８はこの基材ホル
ダー７内に設けられた加熱手段をそれぞれ示している。

【００２６】ここで、上記高温プラズマを発生させる手
段としては、アークプラズマを用いる直流法、誘導プラ
ズマを用いる高周波法、並びに、アークプラズマと誘導
プラズマを併用する併用法があり本発明においてはいず
れの方法も適用できる。

【００２７】すなわち、上記直流法においては図３に示
すようにＤＣプラズマトーチ１６の電極部１１と陰極部
１２の間でアーク放電を発生させ、上記電極部１１と陰
極部１２のギャップ間を流れるアルゴンガス、水素ガス
等を分解させて高温プラズマを発生させる。そして、高
温プラズマが発生している部位へシリコン原料を導入
し、このシリコン原料を高温のアルゴンプラズマ、水素
プラズマ等により溶融、分解させると共にこの溶融又は
分解物を上記炭素系基材２側へ輸送させて多結晶シリコ
ン膜を形成するものである。他方、上記高周波法におい
ては図４に示すようにアルゴンガス、水素ガス等が供給
される石英管等管１３の中央にＲＦプラズマコイル１４
を巻回し、かつ、このＲＦプラズマコイル１４により誘
導プラズマを発生させるもので上記直流法に較べ広がっ
たプラズマフレーム１５が形成される。また、上記併用
法はこれ等直流法と高周波法とを組合わせた方法である
（図２参照）。

【００２８】そして、直流又は高周波の投入電力、アル
ゴンガス、水素ガス等の流量、以下に述べるシリコン原
料の投入量並びにその種類等を適宜調整することにより
上記プラズマフレーム１５の形状、シリコン原料の溶融
又は分解状態、この溶融又は分解物中に含まれるシリコ
ン成分の濃度並びにその流速等を制御することが可能に
なるため、これ等の条件を適宜選定することによりシリ
コン膜の製膜条件を調整することができる。

【００２９】尚、上記高温プラズマ発生部１内における
圧力条件は、この高温プラズマ発生部１内へのシリコン
原料の供給のし易さや製造装置の構成の簡略化等を考慮
して、通常、大気圧又は大気圧近傍（数百Ｔｏｒｒ）の
条件に設定されるが、これより低い条件、例えば数十Ｔ
ｏｒｒに設定しても当然のことながらよい。そして、高
温プラズマ発生部１内の圧力条件をこのように低く設定
した場合、上記プラズマフレーム１５（プラズマ空間）
が広がるためシリコン原料の溶融又は分解物を炭素系基
材２の広い領域へ供給することが可能となり、上記炭素
系基材２上に大面積でかつ膜質均一な多結晶シリコン膜
を形成できる利点を有している。但し、プラズマ空間が
広がることからその単位体積当りのエネルギー供給量が
低下するため、直流又は高周波の投入電力を増大させる
ことを要する。また、高温プラズマ発生部１内の圧力条
件を低く設定した場合、プラズマフレーム１５が伸びて
炭素系基材２が過熱されることがある。このような場合
にはアルゴンガスや水素ガス等の流量を下げることによ
り上記過熱現象を簡単に回避することができる。

【００３０】次に、この請求項１〜３に係る発明におい
て適用できる炭素系基材としては、表面並びに内部構造
が密状態にあるグラファイト板や炭素−炭素複合材料
（例えばカーボンファイバーと炭化された樹脂成分とで
その主要部が構成されるもの等）、及び、密に編まれて
表面並びに内部構造が密状態にあるカーボンファイバー
織布等が挙げられ、更に、疎に編まれた網状構造のカー
ボンファイバー織布の適用も可能である。

【００３１】一方、上記高温プラズマ中に導入されて多
結晶シリコン膜を形成するシリコン原料としては、分解
され易いＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆等のシラン化合物、Ｓｉ
Ｈ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃等のハロゲン化珪素が適用で
きると共に、ＳｉＦ₄、ＳｉＣｌ₄、Ｓｉ₂Ｆ₆、Ｓｉ₂
Ｃｌ₆、ＳｉＨ_xＦ_y、及び、ＳｉＨ_xＣｌ_y等分解され
難いガス状又は液状のハロゲン化珪素が適用でき、更
に、精製処理が不十分でかつその粒径が約２００μｍ以
下の金属級シリコン粒子（ＭＧ・Ｓｉ，例えばＳｉ純度
が９９％のもの）並びに精製処理された太陽電池級シリ
コン粒子（ＳＯＧ，例えばＳｉ純度が９９．９９９９％
のもの）等シリコン原子を含有する粉状体についてもこ
れ等シリコン粒子中に含まれる不純物が高温加熱処理に
より揮発成分となって除去され易いためその適用が可能
となる。

【００３２】尚、金属級シリコン粒子を適用した場合、
この粒子内に含まれるＢ（ボロン）やＣ（炭素）等の軽
元素を除去するため酸素（Ｏ₂）ガスや水蒸気（Ｈ₂Ｏ）
等を上記高温プラズマ中に供給してもよいし、上記粒子
内に含まれるＴｉ（チタン）やＦｅ（鉄）等の重金属を
除去するため弗化カルシウム（ＣａＦ₂）等の弗化物を
上記高温プラズマ中に供給してもよい。また、シリコン
原料投入時における反応室内の圧力変動を防止して反応
室内の圧力を略一定に保持する圧力制御弁を設けてもよ
い。

【００３３】ここで、この製造方法においては、上述し
たようにシリコン原料の溶融又は分解物を製膜する際若
しくは製膜後における炭素系基材の温度を調整すること
により多結晶シリコン膜内におけるｐ型ドーパントのプ
ロファイルを適宜制御することができる。そして、上記
炭素系基材の温度を調整するには高温プラズマの出力を
調整してこれを行ってもよいし、あるいは、基材ホルダ
ー内に設けられた加熱手段を調整して行ってもよくその
方法は任意である。また、上記高温プラズマの出力調整
と基材ホルダー内に設けられた加熱手段の調整とを併用
して上記炭素系基材の設定温度を制御してもよい。

【００３４】次に、上記反応室３内に金属被膜が形成さ
れた炭素系基材２を配置する場合、プラズマ発生部１と
配置された炭素系基材２間距離が近過ぎるとプラズマ発
生部１からのプラズマフレーム１５により炭素系基材２
が過熱されて破損することがあり、反対に距離を開け過
ぎるとシリコン膜の製膜が困難になることがある。

【００３５】従って、上記プラズマ発生部１内の圧力状
態、プラズマフレーム１５の形状、シリコン原料の溶融
又は分解状態並びに溶融又は分解物の流速等の条件に対
応した適正距離を選定することが望ましい。

【００３６】また、炭素系基材２を固定して配置した場
合、上記プラズマフレーム１５により炭素系基材２が局
所的に過熱されて製膜されるシリコン膜の均一性が阻害
されることがあるため、炭素系基材２を保持する基材ホ
ルダー７に移動機構を設けこの移動機構により上記炭素
系基材２を水平方向へ移動させて炭素系基材２の局所的
過熱を防止することが望ましい。

【００３７】尚、請求項１〜３に係る製造方法により求
められたシリコン積層体の適用対象としては上記太陽電
池に限らず、例えば光センサ等が挙げられる。

【００３８】

【作用】請求項１〜３に係る発明によれば、炭素系基材
の表面にＡｌ、Ｇａ及びＩｎより選択された金属被膜を
形成し、かつ、この金属被膜が形成された炭素系基材に
対してシリコン原料の溶融又は分解物を供給し、そのシ
リコン成分と金属被膜の金属成分とを加熱反応させて炭
素系基材上にシリコンと上記金属とで構成される合金層
を形成すると共に、この合金層上に上記金属成分の一部
が熱拡散された多結晶シリコン膜を製膜している。

【００３９】そして、この方法により製造されたシリコ
ン積層体の炭素系基材と多結晶シリコン膜との間には上
記ＳｉＡｌ、ＳｉＧａあるいはＳｉＩｎ等の合金層が介
在するため、炭素系基材と多結晶シリコン膜との間のオ
ーミック性接合の形成が可能となり、かつ、上記合金層
の電気抵抗が低いためシリコン積層体における電気的特
性の向上が図れる。

【００４０】また、上記合金層上に製膜される多結晶シ
リコン膜内にはｐ型ドーパントであるＡｌ、Ｇａ又はＩ
ｎが熱拡散されているため、その拡散濃度を適宜調整す
ることにより多結晶シリコン膜におけるｐ型の価電子制
御も可能となる。

【００４１】特に、上記炭素系基材表面に形成する金属
被膜の膜厚を調整したり、あるいは上記シリコン原料の
溶融又は分解物の製膜時若しくは製膜後における炭素系
基材の温度を調整することにより、上記多結晶シリコン
膜内におけるｐ型ドーパントのプロファイルを適宜制御
でき、この結果、多結晶シリコン膜に裏面電界（ＢＳ
Ｆ：Back Surface Field）層を形成することも可能とな
る。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００４３】［実施例１］まず、この実施例に係るシリ
コン積層体２０は、図１に示すようにその全域に亘り小
孔を有していないシート状のカーボンファイバー織布２
１と、このカーボンファイバー織布２１表面の全域に亘
り形成されたＳｉＡｌから成る合金層２２と、この合金
層２２上に製膜されかつｐ型ドーパントであるＡｌが混
入された多結晶シリコン膜２３とでその主要部が構成さ
れている。

【００４４】尚、上記カーボンファイバー織布２１に
は、以下の表１にその特性が示されている株式会社有沢
製作所のカーボンファイバークロス（商品名ＣＦＳ
１１４０）が適用されている。

【００４５】

【表１】そして、このシリコン積層体２０は以下に述べるような
方法にて製造されている。すなわち、図２に示すように
アークプラズマ並びに誘導プラズマを形成できる高温プ
ラズマ発生部１と、この高温プラズマ発生部１に隣接し
て設けられ内部に基材ホルダー７を備える反応室３とで
その主要部が構成される装置内に、薄膜のＡｌから成る
金属被膜が形成されたカーボンファイバー織布２１を配
置し、かつ、反応室３内を〜１０^-3Torrまで真空引きを
行って反応室３内の空気等を排気した後、プラズマ点火
後の急加熱や局所的過熱を防ぐため点火に先がけ上記基
材ホルダー７に設けられカーボンファイバー織布２１を
水平方向へ移動操作する移動機構（図示せず）を作動さ
せた。

【００４６】次に、プラズマ発生部１内へアルゴンガス
と水素ガスを導入すると共にプラズマ点火を行った。電
源は最初に直流を投入しその後に高周波を投入した。
尚、高温プラズマフレームの形状はアルゴンガス、水素
ガスの流量でかなり変化するが安定した状態を比較的容
易に得ることができた。また、この装置にはアルゴンガ
スと水素ガス等のガス導入口並びにシリコン原料の導入
口に圧力制御弁が取付けられ、かつ、反応室３の下流側
には排気系４が設けられておりこれ等機構により反応室
３内の圧力は〜５５０Torrに保持されている。

【００４７】そして、上記カーボンファイバー織布２１
を高温プラズマと基材ホルダー７内に設けられた加熱手
段８により加熱してその表面温度が十分上昇しているこ
とを放射温度計を用いてモニターし、その表面温度が１
４００℃になった時点でシリコン原料の導入口から定量
のシリコン粒子６を導入してこのシリコン粒子６を高温
プラズマ中にて溶融させ、かつ、この溶融物をＡｌから
成る金属被膜が形成された上記カーボンファイバー織布
２１上へ供給しそのシリコン成分と金属被膜のＡｌ成分
とを加熱反応させてＳｉＡｌから成る合金層２２を形成
すると共に、この合金層２２上にシリコン粒子６の溶融
物を製膜した。

【００４８】そして、この製膜処理を２〜３分間行い、
かつ、シリコン粒子６の供給停止後も高周波を投入して
アルゴンの高温プラズマを継続させ５〜１０分程度の冷
却制御を行いｐ型ドーパントであるＡｌが熱拡散された
膜厚１mm程度の多結晶シリコン膜２３を形成して上記シ
リコン積層体２０を製造した。

【００４９】尚、基材ホルダー７に設けられた移動機構
は上記合金層２２の形成前からシリコン膜の冷却制御中
も継続して作動させておりカーボンファイバー織布２１
表面への入熱の均一化を図っている。

【００５０】（製膜条件）反応室内の圧力〜５５０ＴｏｒｒＤＣプラズマ投入電力５ＫＷＲＦプラズマ投入電力３０ＫＷアルゴンガス流量６０〜８０リット
ル／ｍｉｎ水素ガス流量２〜４リットル／
ｍｉｎシリコン粒子の粒径７５〜１５０μｍシリコン粒子の供給量１ｇ／ｍｉｎ高温プラズマ発生部と織布間距離１０〜２０ｃｍこの様にして求められた多結晶シリコン膜２３について
ＴＥＭ観察を行ったところ、膜厚１mm程度でその結晶粒
径は１００μｍ程度に達していることが確認でき、か
つ、その膜特性も均一になっていることが確認された。

【００５１】［実施例２］反応室内の圧力を略６０Ｔｏ
ｒｒに設定し、かつ、ＤＣプラズマ投入電力を１０Ｋ
Ｗ、ＲＦプラズマ投入電力を５０ＫＷに設定した点を除
き実施例１と略同一の条件でシリコン積層体を製造し
た。

【００５２】そして、このシリコン積層体の多結晶シリ
コン膜についてＴＥＭ観察を行ったところ、実施例１に
係る多結晶シリコン膜と略同一の特性を有していること
が確認された。

【００５３】

【発明の効果】請求項１〜３に係る発明によれば、製造
されたシリコン積層体の炭素系基材と多結晶シリコン膜
との間には、ＳｉＡｌ、ＳｉＧａあるいはＳｉＩｎ等の
合金層が介在するため炭素系基材と多結晶シリコン膜と
の間のオーミック性接合の形成が可能となり、かつ、上
記合金層の電気抵抗が低いためシリコン積層体における
電気的特性の向上が図れる。

【００５４】また、上記合金層上に製膜される多結晶シ
リコン膜内にはｐ型ドーパントであるＡｌ、Ｇａ又はＩ
ｎが熱拡散されているためその拡散濃度を適宜調整する
ことにより多結晶シリコン膜におけるｐ型の価電子制御
も可能となる。

【００５５】特に、上記炭素系基材表面に形成する金属
被膜の膜厚を調整したりあるいは上記シリコン原料の溶
融又は分解物の製膜時若しくは製膜後における炭素系基
材の温度を調整することにより、上記多結晶シリコン膜
内におけるｐ型ドーパントのプロファイルを適宜制御で
き、この結果多結晶シリコン膜に裏面電界（ＢＳＦ）層
を形成することも可能となる。

【００５６】従って、ＢＳＦ型太陽電池等にそのまま適
用されしかも電気的特性に優れたシリコン積層体を簡便
にかつ経済的に大量生産できる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るシリコン積層体の概略断面図。

【図２】実施例の製法に適用された装置の構成概念図。

【図３】直流法による高温プラズマ発生部の模式図。

【図４】高周波法による高温プラズマ発生部の模式図。

【符号の説明】

１高温プラズマ発生部２炭素系基材３反応室７基材ホルダー８加熱手段２０シリコン積層体２１カーボンファイバー織布２２合金層２３多結晶シリコン膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン原子が含まれるシリコン原料を高
温プラズマ中に導入してこの原料を溶融又は分解し、か
つ、この溶融又は分解物を炭素系基材上に製膜させて多
結晶シリコン膜を形成するシリコン積層体の製造方法に
おいて、上記炭素系基材の表面にＡｌ、Ｇａ及びＩｎより選択さ
れた金属被膜を形成し、かつ、この金属被膜が形成され
た炭素系基材に対して上記シリコン原料の溶融又は分解
物を供給し、そのシリコン成分と金属被膜の金属成分と
を加熱反応させて炭素系基材上にシリコンと上記金属と
で構成される合金層を形成すると共に、この合金層上に
上記金属成分の一部が熱拡散された多結晶シリコン膜を
製膜することを特徴とするシリコン積層体の製造方法。
【請求項２】上記金属被膜の膜厚を調整して多結晶シリ
コン膜内における金属成分の拡散濃度を制御することを
特徴とする請求項１記載のシリコン積層体の製造方法。
【請求項３】上記炭素系基材の温度を調整して多結晶シ
リコン膜内における金属成分の拡散濃度を制御すること
を特徴とする請求項１記載のシリコン積層体の製造方
法。