JPH0620150B2 - 非晶質太陽電池の製造方法 - Google Patents
非晶質太陽電池の製造方法Info
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- JPH0620150B2 JPH0620150B2 JP63088640A JP8864088A JPH0620150B2 JP H0620150 B2 JPH0620150 B2 JP H0620150B2 JP 63088640 A JP63088640 A JP 63088640A JP 8864088 A JP8864088 A JP 8864088A JP H0620150 B2 JPH0620150 B2 JP H0620150B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は非晶質半導体を用いた太陽電池、特に非晶質シ
リコンを用いた太陽電池の製造方法に関する。
リコンを用いた太陽電池の製造方法に関する。
［従来の技術］ 近年、透明基板上に透明電極、非晶質シリコン（ａ−Ｓ
ｉ）を用いた光電変換素子およびＡｌ等の電極を順次形
成した低コストの太陽電池が知られている。かかるａ−
Ｓｉ太陽電池は光電変換効率が他の結晶半導体を用いた
太陽電池に比べ低いことから、それを大にするため種々
の対策が施されている。
ｉ）を用いた光電変換素子およびＡｌ等の電極を順次形
成した低コストの太陽電池が知られている。かかるａ−
Ｓｉ太陽電池は光電変換効率が他の結晶半導体を用いた
太陽電池に比べ低いことから、それを大にするため種々
の対策が施されている。
その対策の一つとしてシート抵抗値が１０Ω／□程度と
低い透明電極が望まれている。これを達成するためには
比抵抗の低い材料を用いるか、あるいは透明電極の膜厚
を増やすことによりシート抵抗を下げることが必要とな
る。比抵抗の低い材料としては錫をドープした酸化イン
ジウム（ＩＴＯ）またはフッ素をドープした酸化錫が挙
げられる。このうちＩＴＯは比抵抗の点ではフッ素をド
ープいた酸化錫より優れているものの、化学的安定性の
点で問題があるとされ、高い光電変換効率を求められる
太陽電池の場合には実用に供さない。
低い透明電極が望まれている。これを達成するためには
比抵抗の低い材料を用いるか、あるいは透明電極の膜厚
を増やすことによりシート抵抗を下げることが必要とな
る。比抵抗の低い材料としては錫をドープした酸化イン
ジウム（ＩＴＯ）またはフッ素をドープした酸化錫が挙
げられる。このうちＩＴＯは比抵抗の点ではフッ素をド
ープいた酸化錫より優れているものの、化学的安定性の
点で問題があるとされ、高い光電変換効率を求められる
太陽電池の場合には実用に供さない。
一方、酸化錫、特にフッ素をドープした酸化錫ではその
比抵抗値が４×１０-4Ωｃｍ程度であるため所望のシー
ト抵抗を得るためには少なくとも０．３μｍの膜厚が要
求される。
比抵抗値が４×１０-4Ωｃｍ程度であるため所望のシー
ト抵抗を得るためには少なくとも０．３μｍの膜厚が要
求される。
酸化錫膜の製造方法としてはＣＶＤ法（気相成膜）やス
プレー法などのいわゆる熱分解酸化反応を利用する方法
が一般に良く知られている。これら製造方法において錫
原料としてはＳｎＣｌ４，（ＣｎＨ2n+1）４Ｓｎ（但
し、ｎ＝１〜４），Ｃ４Ｈ９ＳｎＣｌ３，（ＣＨ３）２
ＳｎＣｌ２等を使用するのが一般的である。また塩素を
含む化合物を原料として酸化錫膜を形成する場合、膜中
に塩素が取り込まれることは良く知られている。
プレー法などのいわゆる熱分解酸化反応を利用する方法
が一般に良く知られている。これら製造方法において錫
原料としてはＳｎＣｌ４，（ＣｎＨ2n+1）４Ｓｎ（但
し、ｎ＝１〜４），Ｃ４Ｈ９ＳｎＣｌ３，（ＣＨ３）２
ＳｎＣｌ２等を使用するのが一般的である。また塩素を
含む化合物を原料として酸化錫膜を形成する場合、膜中
に塩素が取り込まれることは良く知られている。
［発明が解決しようとしている問題点］ しかしながら、酸化錫膜において０．３μｍ以上の膜厚
になると膜中の光吸収による透過率の減少がおこり発電
層への光入射量が減少し、変換効率を高めるための障害
となっていた。この酸化錫膜の光吸収の原因は膜中の酸
素欠陥や不純物元素あるいは自由電子の数にあるといわ
れてきたがその詳細は不明であった。
になると膜中の光吸収による透過率の減少がおこり発電
層への光入射量が減少し、変換効率を高めるための障害
となっていた。この酸化錫膜の光吸収の原因は膜中の酸
素欠陥や不純物元素あるいは自由電子の数にあるといわ
れてきたがその詳細は不明であった。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
って、高い光電変換率を有するａ−Ｓｉ太陽電池の製造
方法を提供するものである。
って、高い光電変換率を有するａ−Ｓｉ太陽電池の製造
方法を提供するものである。
すなわち本発明者等はａ−Ｓｉ太陽電池の変換効率を透
明電極である酸化錫膜の分析を通してつぶさに解析した
結果、少なくとも変換効率を低下させている原因の一つ
として酸化錫膜中の塩素によるものであることを確証
し、それゆえ酸化錫膜中の塩素濃度を定量的に抑えるこ
とによりａ−Ｓｉ太陽電池の変換効率が向上することを
見いだし、本発明として提案するに至ったものである。
詳しい測定により酸化錫膜中の塩素濃度が０．４５重量
％付近にあった従来のものより低い塩素濃度の時、これ
を透明電極で用いたａ−Ｓｉ太陽電池において良好な特
性が観測されるに至った。
明電極である酸化錫膜の分析を通してつぶさに解析した
結果、少なくとも変換効率を低下させている原因の一つ
として酸化錫膜中の塩素によるものであることを確証
し、それゆえ酸化錫膜中の塩素濃度を定量的に抑えるこ
とによりａ−Ｓｉ太陽電池の変換効率が向上することを
見いだし、本発明として提案するに至ったものである。
詳しい測定により酸化錫膜中の塩素濃度が０．４５重量
％付近にあった従来のものより低い塩素濃度の時、これ
を透明電極で用いたａ−Ｓｉ太陽電池において良好な特
性が観測されるに至った。
酸化錫膜中の塩素原子は熱分解反応を利用するＣＶＤ法
やスプレー法において錫原料もしくはフッ素をドープす
る際のドーパントに含有されているものである。
やスプレー法において錫原料もしくはフッ素をドープす
る際のドーパントに含有されているものである。
酸化錫膜中の塩素原子がａ−Ｓｉ太陽電池の変換効率を
低下せしめる厳密な機構は明かではないが、一つには塩
素が酸化錫膜中の酸素原子の位置に置換されて入ること
で欠陥状態となる酸化錫のエネルギーギャップ中に準位
をつくって、光吸収中心として働くために透過率の減少
することが、挙げられる。また他の原因としては酸化錫
膜中の塩素原子の一部がａ−Ｓｉ層中へ拡散してゆき、
光電特性を低下させることも考えられる。
低下せしめる厳密な機構は明かではないが、一つには塩
素が酸化錫膜中の酸素原子の位置に置換されて入ること
で欠陥状態となる酸化錫のエネルギーギャップ中に準位
をつくって、光吸収中心として働くために透過率の減少
することが、挙げられる。また他の原因としては酸化錫
膜中の塩素原子の一部がａ−Ｓｉ層中へ拡散してゆき、
光電特性を低下させることも考えられる。
本発明において酸化錫膜中の塩素原子濃度は低いほど良
いわけである。かかる塩素濃度は例えば電子線マイクア
ナライザーの特性Ｘ線の強度から測定できる。この検出
法を利用して塩素濃度と透過率の関係を調べた結果、
０．０３重量％〜０．４０重量％塩素濃度範囲で高い透
過率を示すことが判明した。
いわけである。かかる塩素濃度は例えば電子線マイクア
ナライザーの特性Ｘ線の強度から測定できる。この検出
法を利用して塩素濃度と透過率の関係を調べた結果、
０．０３重量％〜０．４０重量％塩素濃度範囲で高い透
過率を示すことが判明した。
本発明における上限値０．４０重量％超の塩素が膜中に
存在するとａ−Ｓｉ太陽電池の変換効率が顕著に低下し
好ましくない。
存在するとａ−Ｓｉ太陽電池の変換効率が顕著に低下し
好ましくない。
本発明の酸化錫の膜厚は前述したように０．３μｍ以上
とすることが好ましい、より好ましくは膜厚を０．３な
いし１．０μｍとすることがよい。塩素を含む化合物を
原料とした場合でも温度を高くするかあるいは水分を混
入させて原料の分解速度をあげることにより、酸化反応
を促進させ酸化錫膜中の塩素が未分解物として残ること
を防止することが出来る。このようにして塩素濃度の実
質的な低い酸化錫膜とすることができる。
とすることが好ましい、より好ましくは膜厚を０．３な
いし１．０μｍとすることがよい。塩素を含む化合物を
原料とした場合でも温度を高くするかあるいは水分を混
入させて原料の分解速度をあげることにより、酸化反応
を促進させ酸化錫膜中の塩素が未分解物として残ること
を防止することが出来る。このようにして塩素濃度の実
質的な低い酸化錫膜とすることができる。
もちろん、Ｓｎ（ＣＨ３）４実施例えとＣＨ３ＣＨＦ２
等塩素を全く含まない原料の組合せから酸化錫膜を作る
こともできるが、こうした原料は反って安全性、分解速
度の遅さ等別の問題が生じ実用的でないことを重視すべ
きである。
等塩素を全く含まない原料の組合せから酸化錫膜を作る
こともできるが、こうした原料は反って安全性、分解速
度の遅さ等別の問題が生じ実用的でないことを重視すべ
きである。
実施例１ 大きさが１００×１００（ｍｍ）厚み１．９（ｍｍ）の
ソーダライムガラスを十分洗浄、乾燥しガラス基板とし
た。このガラス基板上に以下のようにして透明電極を形
成した。
ソーダライムガラスを十分洗浄、乾燥しガラス基板とし
た。このガラス基板上に以下のようにして透明電極を形
成した。
四塩化錫（無水）と水蒸気、酸素ガス、１，１−ジフル
オロエタンガスおよび窒素ガスよりなる混合気体におい
て水蒸気と四塩化錫の混合割合またはガラスの加熱温度
を変化させながらＣＶＤ法によりＳｎＯ２：Ｆ膜を形成
した。得られた透明電極の膜厚は０．６μｍであった。
膜の面積抵抗は８Ω／□となるよう１，１−ジフルオロ
エタンガス流量を調整した。
オロエタンガスおよび窒素ガスよりなる混合気体におい
て水蒸気と四塩化錫の混合割合またはガラスの加熱温度
を変化させながらＣＶＤ法によりＳｎＯ２：Ｆ膜を形成
した。得られた透明電極の膜厚は０．６μｍであった。
膜の面積抵抗は８Ω／□となるよう１，１−ジフルオロ
エタンガス流量を調整した。
以上の条件において成膜したＳｎＯ２：Ｆ膜に対して可
視光透過率を測定し、更にこの膜中の塩素濃度を電子線
マイクロアナライザーの特性Ｘ線の強度をＺＡＦ法によ
り補正し測定した。得られた結果を第１表に示す。
視光透過率を測定し、更にこの膜中の塩素濃度を電子線
マイクロアナライザーの特性Ｘ線の強度をＺＡＦ法によ
り補正し測定した。得られた結果を第１表に示す。
表に明らかなように膜中の塩素濃度が低いほど透明電極
付ガラスの可視光透過率は上昇する。特に従来塩素が
０．４６重量％含まれていた比較例１では透過率が７８
％と低いのに対し塩素濃度が０．３６では可視光透過率
が８０％と高くなっている。
付ガラスの可視光透過率は上昇する。特に従来塩素が
０．４６重量％含まれていた比較例１では透過率が７８
％と低いのに対し塩素濃度が０．３６では可視光透過率
が８０％と高くなっている。
次にこの基板を用いて非晶質シリコン太陽電池を作成し
た。その作成手続は次のとおりである。まず、Ｓｎ
Ｏ２：Ｆ膜付ガラスを十分洗浄、乾燥した後、モノシラ
ン（ＳｉＨ４）ガスを主成分とする原料ガスを用いて１
７０Ｐａ程度の圧力下で容量結合型高周波グロー放電装
置により、 （１）Ｐ型半導体層（ホウ素ドープのａ−ＳｉＣ：Ｈ，
約０．０１５μｍ厚） （２）真性半導体層（ａ−Ｓｉ：Ｈ，約０．５μｍ厚） （３）ｎ型半導体層（リンドープのマイクロクリスタリ
ンＳｉ（μｃ−Ｓｉ）：Ｈ，約０．０５０μｍ厚） をそれぞれ順番に堆積させ、最後にＡｌ電極（約０．１
μｍ厚）を真空中（約１０-4Ｐａ）で蒸着法により作成
した。
た。その作成手続は次のとおりである。まず、Ｓｎ
Ｏ２：Ｆ膜付ガラスを十分洗浄、乾燥した後、モノシラ
ン（ＳｉＨ４）ガスを主成分とする原料ガスを用いて１
７０Ｐａ程度の圧力下で容量結合型高周波グロー放電装
置により、 （１）Ｐ型半導体層（ホウ素ドープのａ−ＳｉＣ：Ｈ，
約０．０１５μｍ厚） （２）真性半導体層（ａ−Ｓｉ：Ｈ，約０．５μｍ厚） （３）ｎ型半導体層（リンドープのマイクロクリスタリ
ンＳｉ（μｃ−Ｓｉ）：Ｈ，約０．０５０μｍ厚） をそれぞれ順番に堆積させ、最後にＡｌ電極（約０．１
μｍ厚）を真空中（約１０-4Ｐａ）で蒸着法により作成
した。
上記Ａｌ電極を作成する際基板上に直径２ｍｍの穴があ
いたマスクをのせておき、直径２ｍｍの太陽電池を１６
ヶ作成した。得られた太陽電池にＡＭ１の１００ｍＷ／
ｃｍ２の光を照射し、エネルギー変換効率を測定した。
得られた変換効率の相対値を酸化錫膜中の塩素濃度の関
数として第１図に（●）でプロットした。塩素濃度が低
いほど電池の変換効率は高く、塩素濃度０．４０重量％
以下では従来例（塩素濃度（０．４５重量％）に比べ
１．０３倍以上となった。
いたマスクをのせておき、直径２ｍｍの太陽電池を１６
ヶ作成した。得られた太陽電池にＡＭ１の１００ｍＷ／
ｃｍ２の光を照射し、エネルギー変換効率を測定した。
得られた変換効率の相対値を酸化錫膜中の塩素濃度の関
数として第１図に（●）でプロットした。塩素濃度が低
いほど電池の変換効率は高く、塩素濃度０．４０重量％
以下では従来例（塩素濃度（０．４５重量％）に比べ
１．０３倍以上となった。
実施例２ 実施例１と同じ手続きに従い、膜厚０．４５μｍで塩素
濃度の異なる２種類の酸化錫膜を作成した。膜の面積抵
抗は１１Ω／□となるよう、フロンガス流量を調節し
た。
濃度の異なる２種類の酸化錫膜を作成した。膜の面積抵
抗は１１Ω／□となるよう、フロンガス流量を調節し
た。
以上の条件において成膜したＳｎＯ２：Ｆ膜に対して可
視光透過率および膜中の塩素濃度を実施例１と同じ方法
により測定した。得られた結果を第１表に示す。
視光透過率および膜中の塩素濃度を実施例１と同じ方法
により測定した。得られた結果を第１表に示す。
表に明らかなように塩素濃度が低いものの方が透明電極
付ガラスの可視光透過率は高かった。
付ガラスの可視光透過率は高かった。
次に実施例１と同じで手続き比晶質シリコン太陽電池を
作成し、その変換効率をＡＭ１，１００ｍＷ／ｃｍ２光
の下で測定した。得られた変換効率の相対値を第１図に
（○）でプロットした。塩素濃度が低いものの方が高い
変換効率が得られた。
作成し、その変換効率をＡＭ１，１００ｍＷ／ｃｍ２光
の下で測定した。得られた変換効率の相対値を第１図に
（○）でプロットした。塩素濃度が低いものの方が高い
変換効率が得られた。
実施例３ 実施例１と同じ手続きに従い、膜厚０．９μｍで塩素濃
度の異なる２種類の酸化錫膜を作成した。膜の面積抵抗
は５Ω／□となるようフロンガス流量を調節した。
度の異なる２種類の酸化錫膜を作成した。膜の面積抵抗
は５Ω／□となるようフロンガス流量を調節した。
以上の条件において成膜したＳｎＯ２：Ｆ膜に対して可
視光透過率および膜中の塩素濃度を実施例１と同様の方
法により測定した。得られた結果を第１表に示す。
視光透過率および膜中の塩素濃度を実施例１と同様の方
法により測定した。得られた結果を第１表に示す。
表に明かなように塩素濃度が低いものでは透明な電極付
ガラスの可視光透過率は高かった。
ガラスの可視光透過率は高かった。
次に実施例１と同じ手続きで非晶質シリコン太陽電池を
作成し、その変換効率をＡＭ１，１００ｍＷ／ｃｍ２光
の下で測定した。得られた変換効率の相対値を第１図に
（△）でプロットした。塩素濃度が低いものでは高い変
換効率が得られた。
作成し、その変換効率をＡＭ１，１００ｍＷ／ｃｍ２光
の下で測定した。得られた変換効率の相対値を第１図に
（△）でプロットした。塩素濃度が低いものでは高い変
換効率が得られた。
［発明の効果］ 本発明によれば実施例からも明らかなとおり、膜厚が
０．３μｍ以上の酸化錫膜であっても可視光透過率の減
少が少なく、この酸化錫膜を設けた基板を用いれば、優
れた変換効率を示す非晶質太陽電池を得ることが出来
る。
０．３μｍ以上の酸化錫膜であっても可視光透過率の減
少が少なく、この酸化錫膜を設けた基板を用いれば、優
れた変換効率を示す非晶質太陽電池を得ることが出来
る。
第１図は実施例１〜３に記載した通り、各々６０００，
４５００，９０００オングストロームの厚みを持つ酸化
錫膜を用いたａ−Ｓｉ太陽電池について酸化錫膜中の塩
素濃度と太陽電池変換効率の相対値との関係を示したも
のである。
４５００，９０００オングストロームの厚みを持つ酸化
錫膜を用いたａ−Ｓｉ太陽電池について酸化錫膜中の塩
素濃度と太陽電池変換効率の相対値との関係を示したも
のである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兵藤 正人 大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地 日 本板硝子株式会社内 (72)発明者 清原 康一郎 大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地 日 本板硝子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−84567（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】透明基板上に酸化錫を主成分とする膜であ
る透明電極、非晶質層および電極を順次被着させた非晶
質太陽電池の製造方法において、該膜を塩素を含む原料
の熱分解酸化反応により形成する際に、該膜中に取り込
まれる塩素濃度を０．４０重量％以下とすることを特徴
とする非晶質太陽電池の製造方法。 - 【請求項２】該透明電極の厚みを０．３μｍないし、
１．０μｍとすることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の非晶質太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63088640A JPH0620150B2 (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 非晶質太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63088640A JPH0620150B2 (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 非晶質太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259572A JPH01259572A (ja) | 1989-10-17 |
| JPH0620150B2 true JPH0620150B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=13948417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63088640A Expired - Fee Related JPH0620150B2 (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 非晶質太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620150B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1054454A3 (en) | 1999-05-18 | 2004-04-21 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Glass sheet with conductive film, method of manufacturing the same, and photoelectric conversion device using the same |
| JP7160232B1 (ja) * | 2020-11-30 | 2022-10-25 | Ａｇｃ株式会社 | 透明電極基板及び太陽電池 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61115354A (ja) * | 1984-11-12 | 1986-06-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 非晶質半導体太陽電池 |
| JPS6270247A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-31 | Central Glass Co Ltd | 酸化錫被膜の形成方法 |
| JPS6284567A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-18 | Toa Nenryo Kogyo Kk | 透明導電性薄膜 |
-
1988
- 1988-04-11 JP JP63088640A patent/JPH0620150B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01259572A (ja) | 1989-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |