JPH06204522A - Photovoltaic element and generation system - Google Patents

Photovoltaic element and generation system

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JPH06204522A
JPH06204522A JP43A JP34963892A JPH06204522A JP H06204522 A JPH06204522 A JP H06204522A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34963892 A JP34963892 A JP 34963892A JP H06204522 A JPH06204522 A JP H06204522A
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layer
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photovoltaic element
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俊光 狩谷
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恵志 斉藤
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Abstract

PURPOSE:To improve a photoelectric conversion efficiency by forming a doping layer and an i-type layer of a pin type photovoltaic element formed of nonsingle crystalline silicon semiconductor material by a microwave plasma CVD method. CONSTITUTION:A photovoltaic element comprises a substrate 101, a microwave (MW) n-type layer 102 having an n-type conductivity, an i-type layer 104 containing one type of Ge, Sn and C and alkaline earth metal element and a MW p-type layer 106 to be formed by an MW PCVD method, a PF n-type layer 103 having an n-type conductivity, a PF p-type layer 105 having a p-type conductivity to be formed by a PFPCVD method, a transparent electrode 107 and a condensing electrode 108. Since the MWPCVD method is used when the MW doping layer and the i-type layer are formed, its depositing speed is fast to improve its throughput, and the element having excellent characteristics can be obtained.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は非単結晶シリコン系半導
体材料からなるpin型の光起電力素子に関し、特にド
ーピング層及びi型層がマイクロ波プラズマCVD法
(MWPCVD法)で形成された光起電力素子に関する
ものである。また非単結晶シリコン系半導体材料からな
る半導体層(単に半導体層と略記する)にアルカリ土類
金属を含有する光起電力素子に関するものである。また
半導体層にフッ素を含有する光起電力素子に関するもの
である。加えて該光起電力素子を利用した発電システム
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pin type photovoltaic element made of a non-single crystal silicon semiconductor material, and in particular, a light emitting layer having a doping layer and an i type layer formed by a microwave plasma CVD method (MWPCVD method). The present invention relates to an electromotive force element. The present invention also relates to a photovoltaic element in which a semiconductor layer made of a non-single crystal silicon semiconductor material (simply referred to as a semiconductor layer) contains an alkaline earth metal. It also relates to a photovoltaic element having a semiconductor layer containing fluorine. In addition, it relates to a power generation system using the photovoltaic element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、より堆積速度が速く、且つ原料ガ
ス利用効率が優れているMWPCVD法を用いて光起電
力素子の検討が精力的に行われている。例えば、i型層
をMWPCVD法で形成した例としては、 1.「マイクロ波プラズマCVD法によるa−Si太陽
電池」、東 和文、渡辺猛志、嶋田寿一、第50回応用
物理学会学術講演会予稿集 pp.566. 等が挙げられる。この光起電力素子ではi型層をMWP
CVD法で形成することによって良質、且つ堆積速度の
速いi型層を得ている。
2. Description of the Related Art In recent years, photovoltaic devices have been vigorously studied by using the MWPCVD method, which has a higher deposition rate and an excellent utilization efficiency of raw material gas. For example, as an example of forming the i-type layer by the MWPCVD method, 1. “A-Si Solar Cell by Microwave Plasma CVD Method”, Kazufumi Higashi, Takeshi Watanabe, Juichi Shimada, Proceedings of the 50th JSAP Academic Conference pp.566. Etc. In this photovoltaic element, the i-type layer is MWP
The i-type layer having a high quality and a high deposition rate is obtained by the CVD method.

【0003】またドーピング層をMWPCVD法で形成
した例としては、例えば 2.“High Efficiency Amorphous Solar Cell Employi
ng ECR-CVD Produced p-Type Microcrystalline SiC Fi
lm", Y.Hattori,D.Kruangam,T.Toyama,H.Okamotoand Y.
Hamakawa, Proceedings of the International PVSEC-3
Tokyo Japan 1987 pp.171. 3.“HIGH-CONDUCTIVE WIDE BAND GAP P-TYPE a-SiC:H
PREPARED BY ECR CVDAND ITS APPLICATION TO HIGH EF
FICIENCY a-Si BASIS SOLAR CELLS",Y.Hattori, D.Krua
ngam, K.Katou, Y.Nitta, H.Okamoto and Y.Hamakawa,
Proceedings of 19th IEEE Photovoltaic Specialists
Conference 1987 pp.689. 等が挙げられる。これらの光起電力素子ではp型層にM
WPCVD法を用いることによって良質なp型層を得て
いる。
As an example of forming the doping layer by the MWPCVD method, for example, 2. “High Efficiency Amorphous Solar Cell Employi
ng ECR-CVD Produced p-Type Microcrystalline SiC Fi
lm ", Y.Hattori, D.Kruangam, T.Toyama, H.Okamotoand Y.
Hamakawa, Proceedings of the International PVSEC-3
Tokyo Japan 1987 pp.171. 3. "HIGH-CONDUCTIVE WIDE BAND GAP P-TYPE a-SiC: H
PREPARED BY ECR CVDAND ITS APPLICATION TO HIGH EF
FICIENCY a-Si BASIS SOLAR CELLS ", Y.Hattori, D.Krua
ngam, K.Katou, Y.Nitta, H.Okamoto and Y.Hamakawa,
Proceedings of 19th IEEE Photovoltaic Specialists
Conference 1987 pp.689. And the like. In these photovoltaic devices, M is used in the p-type layer.
A good quality p-type layer is obtained by using the WPCVD method.

【0004】しかしこれらの例では、i型層、およびp
型層の形成の両方にMWPCVD法は利用されてはいな
い。現状ではMWPCVD法で形成したi型層とMWP
CVD法で形成したドーピング層を積層すると、界面に
欠陥準位が多く発生し、良好な特性を有する光起電力素
子が得られないためと考えられる。
However, in these examples, the i-type layer and p
No MWPCVD method has been used to form both mold layers. Currently, i-type layer formed by MWPCVD method and MWP
It is considered that when a doping layer formed by the CVD method is stacked, many defect levels occur at the interface, and a photovoltaic element having good characteristics cannot be obtained.

【0005】またアルカリ土類金属を含有する非単結晶
シリコン系半導体層やこれを用いた光起電力素子の検討
については、以下のものが知られているにすぎない。 4.「a−Si:H薄膜のイオン添加による特性安定化
効果」、原田友七、田上尚男、中沢滋二、中村國臣、電
子情報通信学会春期全国大会 予稿集 1991. ここではカルシウムを添加することによって光劣化が抑
制されることが述べられている。この例においては、カ
ルシウムをイオン注入法でアモルファスシリコン中に含
有させているが、含有量が0.1%程度と非常に多いた
め、活性化エネルギーが0.36eVとかなり小さく、
光起電力素子に適用できるものではない。また光劣化の
程度も光起電力素子に適するものではない。
Regarding the study of a non-single crystal silicon semiconductor layer containing an alkaline earth metal and a photovoltaic element using the same, only the following are known. 4. "Characteristic stabilizing effect of a-Si: H thin film by ion addition", Yuchi Harada, Nao Tagami, Jiji Nakazawa, Kuniomi Nakamura, Proceedings of Spring Conference of IEICE 1991. Here, it is stated that addition of calcium suppresses photodegradation. In this example, calcium is contained in the amorphous silicon by the ion implantation method, but since the content is very large at about 0.1%, the activation energy is considerably small at 0.36 eV,
It is not applicable to photovoltaic devices. Moreover, the degree of photodegradation is not suitable for a photovoltaic element.

【0006】また非単結晶シリコン系半導体材料からな
るpin構造の光起電力素子において、i型層がシリコ
ン原子を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、 5.“Optimum deposition conditions for a-(si,Ge):
H using a triode-configurated rf glow discharge sy
stem”, J.A.Bragagnolo, P.Littlefield, A.Mastrovit
o and G.Storti, Proceedings of 19th IEEE Photovolt
aic Specialists Conference 1987 pp.878. 6.“Efficiency improvement in amorphous-SiGe:H s
olar cells and itsapplication to tandem type solar
cells”, S.yoshida, S.yamanaka, M.Konagai and K.T
akahashi, Proceedings of 19th IEEE Photovoltaic Sp
ecialists Conference 1987 pp.1101. 7.“Preparation of high quality a-SiGe:H Films a
nd its application tothe high efficiency triple-ju
nction amorphous solar cells", K.Sato,K.kawabata,
S.Terazono, H.Sasaki, M.Deguchi, T.Itagaki, H.Mori
kawa,M.Aiga and K.Fujikawa, Proceedings of 20th IE
EE Photovoltaic SpecialistsConference 1988 pp.73. 8. USP 4,816,082 9."A novel structure high conversion efficiency
p-SiC/graded p-SiC/i-Si/n-Si/metal substrate-type
amorphous silicon solar cell", Koeng.Su.Lim,Makoto
Konagai and Kiyoshi Takahashi, Journal of Applied
Physics, vol 56(2), 1984 pp538. 10."a-SiC/a-Si/a-SiGe multi-banndgap stacked so
lar cekks with bandgapprofilling", H.Sannomiya, S.
Moriuchi, Y.Inoue, K.Nomoto, A.Yokota,M.Itoh, Y.Na
kata, T.Tsuji, Technical Digest of the Internation
al PVSEC-5,Kyoto, Japan,1990 pp387. 11."Effect of a-Si:C:H graded p/i interface on
the performance andstability of a-Si:H p-i-n solar
cells", R.R Arya, M.S.Bennet, A.Catalano,K.Rajan,
Technical Digest of the International PVSEC-5, To
kyo, Japan,1987 pp457. 等が報告されている。
Regarding a photovoltaic device having a pin structure made of a non-single-crystal silicon semiconductor material, the i-type layer contains silicon atoms, germanium atoms or carbon atoms, and the band gap is changed. Various proposals have been made. For example, 5. “Optimum deposition conditions for a- (si, Ge):
H using a triode-configurated rf glow discharge sy
stem ”, JABragagnolo, P.Littlefield, A.Mastrovit
o and G. Storti, Proceedings of 19th IEEE Photovolt
aic Specialists Conference 1987 pp.878. 6. “Efficiency improvement in amorphous-SiGe: H s
olar cells and itsapplication to tandem type solar
cells ”, S.yoshida, S.yamanaka, M.Konagai and KT
akahashi, Proceedings of 19th IEEE Photovoltaic Sp
ecialists Conference 1987 pp.1101. 7. “Preparation of high quality a-SiGe: H Films a
nd its application to the high efficiency triple-ju
nction amorphous solar cells ", K.Sato, K.kawabata,
S.Terazono, H.Sasaki, M.Deguchi, T.Itagaki, H.Mori
kawa, M.Aiga and K.Fujikawa, Proceedings of 20th IE
EE Photovoltaic SpecialistsConference 1988 pp.73. 8. USP 4,816,082 9. "A novel structure high conversion efficiency
p-SiC / graded p-SiC / i-Si / n-Si / metal substrate-type
amorphous silicon solar cell ", Koeng.Su.Lim, Makoto
Konagai and Kiyoshi Takahashi, Journal of Applied
Physics, vol 56 (2), 1984 pp538. 10. "a-SiC / a-Si / a-SiGe multi-banndgap stacked so
lar cekks with bandgapprofilling ", H. Sannomiya, S.
Moriuchi, Y. Inoue, K. Nomoto, A. Yokota, M. Itoh, Y. Na
kata, T. Tsuji, Technical Digest of the Internation
al PVSEC-5, Kyoto, Japan, 1990 pp387. 11. "Effect of a-Si: C: H graded p / i interface on
the performance andstability of a-Si: H pin solar
cells ", RR Arya, MSBennet, A.Catalano, K.Rajan,
Technical Digest of the International PVSEC-5, To
kyo, Japan, 1987 pp457. etc. have been reported.

【0007】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 、12.“A novel design for amorphous silicon all
oy solar cells”, S.Guha,J.Yang, A.Pawlikiewicz,
T.Glatfelter,R.Ross, and S.R.Ovshinsky, Proceeding
s of 20th IEEE Photovoltaic Specialists Conference
1988 pp.79. 13.“Numerical modeling of multijunction,amorph
ous silicon based P-I-N solar cells", A.H.Pawlikew
icz and S.Guha, Proceedings of 20th IEEEPhotovolta
ic Specialists Conference 1988 pp.251 等が報告されている。
Theoretical studies of the characteristics of photovoltaic devices with varying band gaps are described in, for example, 12. “A novel design for amorphous silicon all
oy solar cells ”, S.Guha, J. Yang, A. Pawlikiewicz,
T.Glatfelter, R.Ross, and SROvshinsky, Proceeding
s of 20th IEEE Photovoltaic Specialists Conference
1988 pp.79. 13. “Numerical modeling of multijunction, amorph
ous silicon based PIN solar cells ", AHPawlikew
icz and S. Guha, Proceedings of 20th IEEEPhotovolta
ic Specialists Conference 1988 pp.251 etc. have been reported.

【0008】このような従来技術の光起電力素子ではp
/i、i/n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i型層を形成している。しかし、こ
れらの例においても光劣化減少、光電変換効率について
は言及されているが、振動劣化との関係、層剥離との関
係については述べられていない。
In such a conventional photovoltaic element, p
/ I, i / n i-type layer having a changed band gap at the interface for the purpose of preventing recombination of photoexcited carriers near the interface, increasing open-circuit voltage, and improving the carrier range of holes Is formed. However, in these examples as well, although the reduction of photodegradation and the photoelectric conversion efficiency are mentioned, the relation with vibration degradation and the relation with layer peeling are not mentioned.

【0009】またフッ素を含有する非単結晶シリコン系
半導体層やこれを用いた光起電力素子の検討も進められ
ている。例えば、 14.「アモルファス太陽電池の実用化研究 アモルフ
ァス太陽電池高信頼性素子製造研究」、サンシャイン計
画研究開発の概況.太陽エネルギー1.光利用技術 VO
L.1985 pp.I.231-I.243 1986. 15.“The Chemical and configurational basis of
high efficiencyamorphous photovoltaic cells”,Ovs
hinsky.S.R,Proceedings of 17th IEEEPhotovoltaic S
pecialists Conference 1983 pp.1365. 16.“Preparation and properties of sputtered a-
Si:HF films", Beyer.W,Chevallier.J, Reichelt.K, So
lar Energy Material vol.9 ,No2, pp.229-2451983. 17. Development of the scientific and technical
basis for integratedamorphous silicon modules. Re
serch on a-Si:F:H(B) alloys and moduletesting at I
ET-CIEMAT, Gutierrez M T, P Delgado L, Photovolt.
PowerGener.,pp.70-75 1988. 18.The effect of fluorine on the photovoltaic p
roperties of amorphoussilicon. Konagai.M, Nishihat
a.K, Takahashi.K, Komoro.K, Proceedings of15th IEE
E Photovoltaic Specialists Conference 1981 pp.906. 等が挙げられる。
Further, investigations on a non-single crystal silicon semiconductor layer containing fluorine and a photovoltaic element using the same are also underway. For example, 14. "Practical application research of amorphous solar cells: Research on manufacturing of highly reliable amorphous solar cells", overview of research and development of sunshine plan. Solar energy 1. Light utilization technology VO
L.1985 pp.I.231-I.243 1986. “The Chemical and configurational basis of
high efficiencyamorphous photovoltaic cells ”, Ovs
hinsky.SR, Proceedings of 17th IEEE Photovoltaic S
pecialists Conference 1983 pp.1365. 16. “Preparation and properties of sputtered a-
Si: HF films ", Beyer.W, Chevallier.J, Reichelt.K, So
lar Energy Material vol.9, No2, pp.229-2451983. 17. Development of the scientific and technical
basis for integratedamorphous silicon modules. Re
serch on a-Si: F: H (B) alloys and module testing at I
ET-CIEMAT, Gutierrez MT, P Delgado L, Photovolt.
Power Gener., Pp.70-75 1988. 18. The effect of fluorine on the photovoltaic p
roperties of amorphous silicon. Konagai.M, Nishihat
aK, Takahashi.K, Komoro.K, Proceedings of15th IEE
E Photovoltaic Specialists Conference 1981 pp.906.

【0010】しかし、上述した従来の手法においては、
光劣化現象、熱的安定性については言及されているが、
フッ素の層厚方向変化と光電変換効率の関係、あるいは
水素の層厚方向との関係、あるいは振動劣化との関係に
ついては述べられていない。また、これらの例では良質
なドーピング層が得られているが、高い光電変換効率を
有する光起電力素子を得るに至っていない。
However, in the above-mentioned conventional method,
Although the photodegradation phenomenon and thermal stability are mentioned,
No mention is made of the relationship between the change of fluorine in the layer thickness direction and the photoelectric conversion efficiency, the relationship of hydrogen with the layer thickness direction, or the relationship with vibration deterioration. Further, in these examples, a good-quality doping layer is obtained, but a photovoltaic element having high photoelectric conversion efficiency has not been obtained yet.

【0011】従来の光起電力素子では、i型層の形成お
よびドーピング層の形成の両方にMWPCVD法が使用
する場合、p/i界面、n/i界面近傍での光励起キャ
リアーの再結合、開放電圧、及び正孔のキャリアーレン
ジの向上が望まれている。
In the conventional photovoltaic device, when the MWPCVD method is used for both the formation of the i-type layer and the formation of the doping layer, recombination and release of the photoexcited carriers near the p / i interface and the n / i interface. It is desired to improve the voltage and the carrier range of holes.

【0012】またドーピング層及びi型層をMWPCV
D法で形成した光起電力素子は、光起電力素子に光を照
射した場合に光電変換効率が低下(光劣化)するという
問題点があった。
Further, the doping layer and the i-type layer are MWPCV
The photovoltaic element formed by the D method has a problem that the photoelectric conversion efficiency is lowered (photo-deteriorated) when the photovoltaic element is irradiated with light.

【0013】さらにドーピング層及びi型層をMWPC
VD法で形成した光起電力素子は、ドーピング層とi型
層の界面近傍に歪があり長期間、振動がある環境に置く
と光電変換効率が低下(振動劣化)するという問題点が
あった。
Further, a doping layer and an i-type layer are formed on the MWPC.
The photovoltaic element formed by the VD method has a problem that there is strain near the interface between the doping layer and the i-type layer and the photoelectric conversion efficiency decreases (vibration deterioration) when placed in an environment where there is vibration for a long period of time. .

【0014】さらに上記の光起電力素子では長期間、高
温度環境に置いた場合の光劣化、振動劣化が顕著であっ
た。
Further, in the above photovoltaic element, the photodegradation and the vibration degradation were remarkable when it was placed in a high temperature environment for a long period of time.

【0015】またさらに上記の光起電力素子では長期
間、高湿度環境に置いた場合の光劣化、振動劣化が顕著
であった。
Furthermore, in the above-mentioned photovoltaic element, photodegradation and vibration degradation were remarkable when it was placed in a high humidity environment for a long period of time.

【0016】またさらに上記の光起電力素子では順バイ
アスを印加した場合の光劣化、振動劣化が顕著であっ
た。
Further, in the above photovoltaic element, the light deterioration and the vibration deterioration when a forward bias was applied were remarkable.

【0017】またアルカリ土類金属を多量に含有する光
起電力素子は光電変換効率が極めて低いという問題点が
あった。
Further, the photovoltaic element containing a large amount of alkaline earth metal has a problem that the photoelectric conversion efficiency is extremely low.

【0018】またフッ素を含有する非単結晶シリコン系
半導体層はフッ素を含まないものに比べて層剥離しやす
いという問題点があった。
Further, the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer containing fluorine has a problem that the layer is easily peeled off as compared with a layer containing no fluorine.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記問題点を解決することを目的とする。即ち、堆積速度
を向上させた従来の光起電力素子において、光電変換効
率を向上した光起電力素子を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems. That is, it is an object of the present invention to provide a photovoltaic element having an improved photoelectric conversion efficiency in the conventional photovoltaic element having an improved deposition rate.

【0020】また、本発明は、光劣化、振動劣化を抑制
した光起電力素子を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a photovoltaic element which suppresses optical deterioration and vibration deterioration.

【0021】さらに本発明は、光起電力素子を高温度環
境に置いた場合、光起電力素子の光劣化、振動劣化を抑
制することを目的とする。
A further object of the present invention is to suppress photodegradation and vibration degradation of the photovoltaic element when the photovoltaic element is placed in a high temperature environment.

【0022】さらに本発明は、光起電力素子を高湿度環
境に置いた場合、光起電力素子の光劣化、振動劣化を抑
制することを目的とする。
A further object of the present invention is to suppress the photodegradation and vibration degradation of the photovoltaic element when the photovoltaic element is placed in a high humidity environment.

【0023】さらに本発明は、光起電力素子に順バイア
スを印加した場合、光劣化、振動劣化を抑制することを
目的とする。
A further object of the present invention is to suppress optical deterioration and vibration deterioration when a forward bias is applied to the photovoltaic element.

【0024】さらに本発明は、光起電力素子を上記のよ
うな環境に置いた場合でも半導体層が剥離しない光起電
力素子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 semiconductor layer does not peel off even when the photovoltaic element is placed in the above environment.

【0025】またさらに、本発明は、優れた生産性を有
する光起電力素子を提供することを目的とする。
Still another object of the present invention is to provide a photovoltaic device having excellent productivity.

【0026】またさらに、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。
Still another object of the present invention is to provide a system using a photovoltaic element that achieves the above object.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明は従来の問題点を
解決し、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、
見いだされたものであって、本発明の光起電力素子は、
水素を含有する非単結晶シリコン系半導体材料を含むp
型層、i型層、n型層を基板上に積層して構成され、前
記i型層は、ゲルマニウム、スズ及び炭素の内少なくと
も一種とアルカリ土類金属とを含有する光起電力素子に
おいて、前記p型層または/及びn型層は、マイクロ波
プラズマCVD法で形成されたMWドーピング層とRF
プラズマCVD法で形成されたRFドーピング層との積
層構造によって構成され、前記RFドーピング層は前記
MWドーピング層と前記i型層との間に配置され、前記
i型層に含有されるゲルマニウム、スズまたは炭素の含
有量は、層厚方向になめらかに変化し、且つ含有量の最
大値が前記i型層の中央の位置より前記p型層側に位置
することを特徴とする。
The present invention has been made in order to solve the conventional problems and achieve the above object, and as a result,
The photovoltaic element of the present invention has been found,
P containing a non-single-crystal silicon-based semiconductor material containing hydrogen
A photovoltaic layer containing at least one of germanium, tin, and carbon and an alkaline earth metal, wherein the i-type layer, the i-type layer, and the n-type layer are laminated on a substrate. The p-type layer and / or the n-type layer are a MW doping layer and an RF layer formed by a microwave plasma CVD method.
The RF doping layer is formed by a stacked structure with an RF doping layer formed by a plasma CVD method, the RF doping layer is disposed between the MW doping layer and the i-type layer, and germanium or tin contained in the i-type layer. Alternatively, the carbon content changes smoothly in the layer thickness direction, and the maximum value of the carbon content is located closer to the p-type layer than the central position of the i-type layer.

【0028】また本発明の望ましい形態は、前記i型層
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
子制御剤がともに含有されている光起電力素子である。
A desirable mode of the present invention is a photovoltaic element in which 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.

【0029】また本発明の望ましい形態は、前記i型層
と前記RFドーピング層の間にRFプラズマCVD法で
形成されたi型の層(RF−i層)を有する光起電力素
子である。
A desirable mode of the present invention is a photovoltaic device having an i-type layer (RF-i layer) formed by an RF plasma CVD method between the i-type layer and the RF doping layer.

【0030】また本発明の望ましい形態は、前記RF−
i層がドナーとなる価電子制御剤とアクセプターとなる
価電子制御剤をともに含有する光起電力素子である。
A desirable mode of the present invention is the RF-
A photovoltaic element in which the i layer contains both a valence electron control agent which serves as a donor and a valence electron control agent which serves as an acceptor.

【0031】また本発明の望ましい形態は、前記MWド
ーピング層、RFドーピング層、RF−i層、i型層に
おいて、水素含有量が2つの界面のうち少なくとも一方
の界面近傍で最大となっている光起電力素子である。
A desirable mode of the present invention is that the MW doping layer, the RF doping layer, the RF-i layer, and the i-type layer have the maximum hydrogen content in the vicinity of at least one of the two interfaces. It is a photovoltaic element.

【0032】また本発明の望ましい形態は、前記MWド
ーピング層、RFドーピング層、RF−i層、i型層に
おいて、価電子制御剤の含有量が2つの界面のうち少な
くとも一方の界面近傍で最大となっている光起電力素子
である。
A desirable mode of the present invention is that in the MW doping layer, the RF doping layer, the RF-i layer, and the i-type layer, the content of the valence electron control agent is maximum in the vicinity of at least one of the two interfaces. Is a photovoltaic element.

【0033】また本発明の望ましい形態は、前記i型
層、RF−i層、MWドーピング層、RFドーピング層
の内少なくともひとつの層に酸素または/及び窒素原子
を含有させた光起電力素子である。
A preferred embodiment of the present invention is a photovoltaic device in which at least one of the i-type layer, the RF-i layer, the MW doping layer, and the RF doping layer contains oxygen and / or nitrogen atoms. is there.

【0034】また本発明の望ましい形態は、前記RF−
i層、MWドーピング層、RFドーピング層の少なくと
もひとつの層にフッ素を含有させた光起電力素子であ
り、さらにはフッ素の含有量が少なくとも一方の界面近
傍で最小となっている光起電力素子である。
A preferred embodiment of the present invention is the RF-
A photovoltaic element in which at least one of the i layer, the MW doping layer, and the RF doping layer contains fluorine, and further, the photovoltaic element has a minimum fluorine content in the vicinity of at least one interface. Is.

【0035】また本発明の望ましい形態は、前記RF−
i層、MWドーピング層、RFドーピング層の少なくと
もひとつの層は、アルカリ土類金属を含有することであ
る。また本発明の望ましい形態は、前記i型層、RF−
i層、MWドーピング層、RFドーピング層に含有され
るアルカリ土類金属の含有量が当該層厚方向になめらか
に変化し、且つ少なくとも一方の界面近傍で最小となる
ことである。
A preferred embodiment of the present invention is the RF-
At least one layer of the i layer, the MW doping layer, and the RF doping layer is to contain an alkaline earth metal. A desirable mode of the present invention is the i-type layer, RF-
That is, the content of the alkaline earth metal contained in the i layer, the MW doping layer, and the RF doping layer changes smoothly in the layer thickness direction, and becomes the minimum in the vicinity of at least one interface.

【0036】また本発明の望ましい形態は、前記アルカ
リ土類金属は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム
の中から選ばれた少なくとも一種の元素を含有すること
である。
A desirable mode of the present invention is that the alkaline earth metal contains at least one element selected from beryllium, magnesium and calcium.

【0037】本発明の発電システムは、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
特徴する。
In the power generation system of the present invention, the photovoltaic element and the voltage and / or current of the photovoltaic element are monitored to supply power from the photovoltaic element to a storage battery and / or an external load. And a storage battery that stores electric power from the photovoltaic element and / or supplies electric power to an external load.

【0038】[0038]

【作用及び実施態様例】次に、本発明を図面を参照して
説明する。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0039】図1−aは本発明の光起電力素子の一例を
示す模式的説明図である。図1−aの光起電力素子は、
基板101、MWPCVD法で形成され、n型の導電型
を有するMWn型層102、RFPCVD法で形成さ
れ、n型層の導電型を有するRFn型層103、MWP
CVD法で形成され、水素、アルカリ土類金属と、ゲル
マニウムまたは/及びスズまたは/及び炭素を含有する
i型層104、RFPCVD法で形成されたp型の導電
型を有するRFp型層105、MWPCVD法で形成さ
れたp型の導電型を有するMWp型層106、透明電極
107、及び集電電極108等を有する。
FIG. 1-a is a schematic explanatory view showing an example of the photovoltaic element of the present invention. The photovoltaic device of FIG. 1-a is
Substrate 101, MWn-type layer 102 formed by MWPCVD method and having n-type conductivity, RFn-type layer 103 formed by RFPCVD method and having n-type conductivity, MWP
I-type layer 104 formed by the CVD method and containing hydrogen, alkaline earth metal, and germanium or / and tin or / and carbon, RF p-type layer 105 having the p-type conductivity type formed by the RFPCVD method, MWPCVD A MW p-type layer 106 having a p-type conductivity type formed by a method, a transparent electrode 107, a collector electrode 108, and the like.

【0040】図1−bは本発明の光起電力素子の模式的
説明図の他の例である。図1−bにおいて、光起電力素
子は基板111、n型の導電型を有するn型層112、
i型層114、RFp型層115、MWp型層116、
透明電極117、及び集電電極118等から構成され
る。
FIG. 1-b is another example of a schematic explanatory view of the photovoltaic element of the present invention. In FIG. 1-b, the photovoltaic element is a substrate 111, an n-type layer 112 having an n-type conductivity,
i-type layer 114, RFp-type layer 115, MWp-type layer 116,
It is composed of a transparent electrode 117, a collector electrode 118 and the like.

【0041】図1−cは本発明の光起電力素子の模式的
説明図の他の例である。図1−cにおいて、光起電力素
子は基板121、MWn型層122、RFn型層12
3、i型層124、p型の導電型を有するp型層12
5、透明電極127、及び集電電極128等から構成さ
れる。
FIG. 1-c is another example of a schematic explanatory view of the photovoltaic element of the present invention. In FIG. 1-c, the photovoltaic device includes a substrate 121, a MWn type layer 122, and an RFn type layer 12.
3, i-type layer 124, p-type layer 12 having p-type conductivity
5, a transparent electrode 127, a collector electrode 128, and the like.

【0042】図1−b〜図1−cにおいてn型層、p型
層はRFPCVD法またはMWPCVD法で形成される
が、RFPCVD法で形成するのが望ましい。
Although the n-type layer and the p-type layer are formed by the RFPCVD method or the MWPCVD method in FIGS. 1-b to 1-c, the RFPCVD method is preferable.

【0043】さらに図1−a〜図1−cのようなpin
型構造の光起電力素子の他に、n型層とp型層の積層順
序を逆にしたnip型構造の光起電力素子であってもよ
い。さらに図1−a〜図1−cのようなpin型構造の
光起電力素子において、積層構造を有するドーピング層
とi型層の間にRFPCVD法で形成されたi型層(R
F−i層)を有する図2−a〜図2−cのような光起電
力素子であってもよい。
Further, a pin as shown in FIGS. 1-a to 1-c
In addition to the photovoltaic device of the n-type structure, a photovoltaic device of the nip-type structure in which the stacking order of the n-type layer and the p-type layer is reversed may be used. Further, in a photovoltaic device having a pin-type structure as shown in FIGS. 1A to 1C, an i-type layer (R) formed by an RFPCVD method between a doping layer having a laminated structure and an i-type layer is used.
A photovoltaic device as shown in FIGS. 2-a to 2-c having an F-i layer) may be used.

【0044】またさらに本発明の積層構造を有するドー
ピング層は、RFp型層/MWp型層/RFp型層/i
型層、i型層/RFn型層/MWn型層/RFn型層等
のような(RF/MW)n/RF型の3つ以上の層から
なる積層構造であってもよいし、あるいはMWp型層/
RFp型層/MWp型層/RFp型層/i型層等のよう
な(MW/RF)n型の積層構造であってもよい。
Further, the doping layer having the laminated structure of the present invention is RFp type layer / MWp type layer / RFp type layer / i.
Layer, i-type layer / RFn-type layer / MWn-type layer / RFn-type layer, etc., may have a laminated structure composed of three or more layers of (RF / MW) n / RF-type, or MWp Mold layer /
It may be a (MW / RF) n type laminated structure such as RFp type layer / MWp type layer / RFp type layer / i type layer.

【0045】また本発明の光起電力素子はpinpin
構造やpinpinpin構造等のpin構造を積層し
たものであってもよい。
The photovoltaic element of the present invention is a pinpin.
It may be a stack of pin structures such as a structure or a pinpinpin structure.

【0046】また本発明の光起電力素子はnipnip
構造やnipnipnip構造等のnip構造を積層し
たものであってもよい。
The photovoltaic element of the present invention is a nipnip
It may be a stack of nip structures such as a structure or a nipnipnip structure.

【0047】本発明の光起電力素子ではドーピング層及
びi型層を形成する際、MWPCVD法を用いているた
め、堆積速度が速く、スループットを向上させることが
でき、さらには原料ガスの利用効率を向上させることが
でき、優れた生産性を有するものである。
In the photovoltaic device of the present invention, since the MWPCVD method is used when forming the doping layer and the i-type layer, the deposition rate is high, the throughput can be improved, and the utilization efficiency of the source gas is high. It is possible to improve the production efficiency and has excellent productivity.

【0048】また本発明の光起電力素子ではドーピング
層をMWPCVD法で形成しているために、光起電力素
子として良好な特性を有するドーピング層が得られる。
すなわち、該ドーピング層は光の透過性がよく、電気伝
導度が高く、活性化エネルギーが小さいためドーピング
層として優れており、特に光入射側のドーピング層とし
て有効である。さらにMWPCVD法で形成しているた
めに良質な微結晶シリコン系半導体材料、またはバンド
ギャップの広い良質な非晶質シリコン系半導体材料を比
較的容易に形成することができ、光入射側のドーピング
層として有効である。
Further, in the photovoltaic element of the present invention, since the doping layer is formed by the MWPCVD method, a doping layer having good characteristics as a photovoltaic element can be obtained.
That is, the doping layer is excellent as a doping layer because it has good light transmittance, high electric conductivity, and low activation energy, and is particularly effective as a doping layer on the light incident side. Further, since it is formed by the MWPCVD method, a good-quality microcrystalline silicon-based semiconductor material or a good-quality amorphous silicon-based semiconductor material with a wide band gap can be formed relatively easily, and the doping layer on the light incident side can be formed. Is effective as.

【0049】さらにまた本発明の光起電力素子ではドー
ピング層をMWPCVD法で形成しているために光起電
力素子の光劣化、とりわけ開放電圧の劣化を抑制するこ
とができる。その詳細なメカニズムは不明であるが、以
下のように考えられる。一般的には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。MWPC
VD法で形成されたドーピング層(MWドーピング層)
は堆積速度2nm/sec以上の速度で形成されるため
に、導入される価電子制御剤が100%活性化されず、
未結合手が発生してもそれを不活性な価電子制御剤がタ
ーミネートするため、光起電力素子の特性、特に開放電
圧の低下を抑制することができると考えられる。
Further, in the photovoltaic element of the present invention, since the doping layer is formed by the MWPCVD method, it is possible to suppress the photodegradation of the photovoltaic element, especially the degradation of the open circuit voltage. Although the detailed mechanism is unknown, it is considered as follows. 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. MWPC
Doping layer formed by VD method (MW doping layer)
Is formed at a deposition rate of 2 nm / sec or more, the introduced valence electron control agent is not 100% activated,
Even if a dangling bond is generated, the inactive valence electron control agent terminates it, so that it is considered that the characteristics of the photovoltaic element, particularly the decrease in open circuit voltage, can be suppressed.

【0050】また上記MWPCVD法で形成されたi型
層とMWPCVD法で形成されたドーピング層(MWド
ーピング層)の間にRFPCVD法で形成されたドーピ
ング層(RFドーピング層)があるために、界面準位を
減少させることができ、光電変換効率を向上できるもの
である。その詳細なメカニズムは不明であるが、以下の
ように考えられる。
Since there is a doping layer (RF doping layer) formed by the RFPCVD method between the i-type layer formed by the MWPCVD method and the doping layer (MW doping layer) formed by the MWPCVD method, the interface is formed. The level can be reduced and the photoelectric conversion efficiency can be improved. Although the detailed mechanism is unknown, it is considered as follows.

【0051】RFドーピング層は、気相反応が起こりに
くい低パワーで形成し、堆積速度を1nm/sec以下
にする。その結果、パッキング・デンシティーは高くな
り、該層をi型層と積層した場合に、各層の界面準位が
少なくなるものである。特にi型層の堆積速度が5nm
/sec以上の場合において、マイクロ波によってグロ
ー放電を励起した直後、あるいは停止した直後では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
多くなっている。
The RF doping layer is formed with a low power so that the vapor phase reaction is unlikely to occur, and the deposition rate is 1 nm / sec or less. As a result, the packing density is increased, and when the layer is laminated with the i-type layer, the interface state of each layer is reduced. Especially the deposition rate of the i-type layer is 5 nm
In the case of / sec or more, immediately after the glow discharge is excited by the microwave or immediately after the glow discharge is stopped, the vicinity of the surface of the i-type layer is not sufficiently relaxed, and the surface level is increased.

【0052】堆積速度の遅いRFドーピング層上にi型
層を形成することによって、グロー放電を生起した直後
におけるi型層の初期膜は下地の影響を受け、パッキン
グ・デンシティーが高くなり、ダングリングボンドが少
ない層になっており、表面準位が減少しているものと考
えられる。
By forming the i-type layer on the RF doping layer having a slow deposition rate, the initial film of the i-type layer immediately after the glow discharge is generated is affected by the underlying layer, the packing density is increased, and the dangling is increased. It is considered that the layer has few ring bonds and the surface level is reduced.

【0053】また一方、i型層の表面に堆積速度の遅い
RFドーピング層を形成することによって、i型層の表
面準位を、RFドーピング層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
ができているものと考えられる。
On the other hand, by forming an RF doping layer having a low deposition rate on the surface of the i-type layer, the surface level of the i-type layer is reduced by annealing due to the diffusion of hydrogen atoms which occurs at the same time when the RF doping layer is formed. It is thought that they can be made to do.

【0054】またRFドーピング層の価電子制御剤の含
有量をMWドーピング層の価電子制御剤の含有量よりも
低くすることによって、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。
Further, by making the content of the valence electron control agent in the RF doping layer lower than the content of the valence electron control agent in the MW doping layer, the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element can be improved. .

【0055】加えて本発明の光起電力素子は、振動劣化
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MWドーピング層とi
型層の間にRFドーピング層を設けることによって局所
的な柔軟性が増し、MWドーピング層とi型層との間の
内部応力を緩和することができ、内部応力による欠陥準
位の発生を防止することができ、長期間振動下に置いて
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
できるものであると考えられる。このことはRFドーピ
ング層の両界面で水素含有量が多い場合、特に効果があ
る。
In addition, the photovoltaic element of the present invention is less susceptible to vibration deterioration. Although the detailed mechanism of this is not clear, MW-doped layers and i having very different constituent element ratios
By providing the RF doping layer between the type layers, the local flexibility is increased, the internal stress between the MW doping layer and the i-type layer can be relaxed, and the occurrence of defect levels due to the internal stress is prevented. Therefore, it is considered that the deterioration of the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element can be suppressed even when it is left under vibration for a long time. This is particularly effective when the hydrogen content at both interfaces of the RF doping layer is high.

【0056】一般的に非晶質シリコン系半導体材料から
なるi型層中のゲルマニウム及びスズ含有量を多くする
とバンドギャップが小さくなり、炭素含有量を多くする
とバンドギャップが大きくなることが知られている。
It is generally known that the band gap becomes smaller as the content of germanium and tin in the i-type layer made of the amorphous silicon semiconductor material increases, and the band gap becomes larger as the content of carbon increases. There is.

【0057】本発明の光起電力素子はi型層のゲルマニ
ウム及びスズまたは炭素原子の含有量が層厚方向になめ
らかに変化しているものである。そうすることによって
光電変換効率が向上する。
In the photovoltaic element of the present invention, the content of germanium and tin or carbon atoms in the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction. By doing so, the photoelectric conversion efficiency is improved.

【0058】すなわち、例えば、図3−aのようにi型
層のp型層側、n型層側でゲルマニウム及びスズの含有
量を少なくし、且つゲルマニウムまたは/及びスズの含
有量が最大となるところをバルク内部のp型層側に設け
ることによって図4−aに見られるようにi型層のバン
ドギャップはp型層側、n型層側で極大、最小はバルク
内部のp型層側となる。または図14−aのようにi型
層のp型層側、n型層側で炭素原子の含有量を多くし、
且つ炭素原子の含有量が最小となるところをバルク内部
のp型層側に設けることによって図15−aに見られる
ようにi型層のバンドギャップはp型層側、n型層側で
極大、最小はバルク内部のp型層側となる。このためi
型層のp型層側では伝導帯の電界が大きいことによって
電子と正孔の分離が効率よく行われ、p型層とi型層の
界面近傍での電子と正孔の再結合を減少させることがで
きる。また電子がp型層に逆拡散することを抑制するこ
とができる。さらにi型層からn型層に向かって価電子
帯の電界が大きくなっていることによってi型層側で励
起された電子と正孔の再結合を減少させることができ
る。
That is, for example, as shown in FIG. 3-a, the content of germanium and tin is reduced on the p-type layer side and the n-type layer side of the i-type layer, and the germanium and / or tin content is maximized. As shown in FIG. 4A, the band gap of the i-type layer is maximum on the p-type layer side and the n-type layer side, and the minimum is the p-type layer inside the bulk. Be on the side. Alternatively, as shown in FIG. 14-a, the content of carbon atoms is increased on the p-type layer side and the n-type layer side of the i-type layer,
Moreover, the band gap of the i-type layer is maximized on the p-type layer side and the n-type layer side as shown in FIG. , The minimum is on the p-type layer side inside the bulk. Therefore i
On the p-type layer side of the p-type layer, electrons and holes are efficiently separated due to a large electric field in the conduction band, and recombination of electrons and holes near the interface between the p-type layer and the i-type layer is reduced. be able to. In addition, it is possible to prevent electrons from being diffused back into the p-type layer. Further, since the electric field in the valence band increases from the i-type layer toward the n-type layer, recombination of electrons and holes excited on the i-type layer side can be reduced.

【0059】またドーピング層とi型層の界面近傍にお
いて、ゲルマニウムまたは/及びスズの含有量を少なく
することによって、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。
Further, by reducing the content of germanium and / or tin in the vicinity of the interface between the doping layer and the i-type layer, the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element can be improved.

【0060】また内部よりも界面近傍で、ゲルマニウム
または/及びスズを少な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内部
応力を減少させることができる。その結果、長期間振動
下に置いても光電変換効率が低下することを抑制するこ
とができる。またi型層とドーピング層の間がヘテロ接
合(Si/SiGe、SiC/SiGeなど)からなる
場合において特に効果がある。
Further, by containing a smaller amount of germanium and / or tin in the vicinity of the interface than in the interior, it is possible to reduce the internal stress due to the abrupt change of the constituent elements peculiar to the interface. As a result, it is possible to prevent the photoelectric conversion efficiency from decreasing even if it is left under vibration for a long period of time. Further, it is particularly effective when the heterojunction (Si / SiGe, SiC / SiGe, etc.) is formed between the i-type layer and the doping layer.

【0061】一般的にはヘテロ接合の界面には多くの界
面準位、内部応力が存在すると考えられる。本発明の光
起電力素子ではヘテロ接合の界面近傍にゲルマニウムま
たは/及びスズを少なく含有させることによって、ヘテ
ロ界面近傍の柔軟性を増し、内部応力を緩和し、界面準
位を減少させることができる。
Generally, it is considered that many interface states and internal stress exist at the interface of the heterojunction. In the photovoltaic device of the present invention, by containing a small amount of germanium and / or tin near the interface of the heterojunction, flexibility near the hetero interface can be increased, internal stress can be relaxed, and the interface level can be reduced. .

【0062】また内部よりも界面近傍に、炭素原子を多
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内部応力を減少させることが
できる。その結果、長期間振動下に置いても光電変換効
率が低下することを抑制することができる。ドーピング
層との接合がホモ接合である場合に、特に効果がある。
以下、図面を参照にしながら、バンドギャップの層厚
方向の変化から考えた、本発明の光起電力素子における
i型層のゲルマニウムまたは/及びスズの含有量の望ま
しい変化パターンの例を説明する。
Further, by containing a larger number of carbon atoms in the vicinity of the interface than in the interior, it is possible to reduce the internal stress caused by the abrupt change of the constituent elements peculiar to the interface. As a result, it is possible to prevent the photoelectric conversion efficiency from decreasing even if it is left under vibration for a long period of time. It is particularly effective when the junction with the doping layer is a homojunction.
Hereinafter, with reference to the drawings, an example of a desirable change pattern of the germanium or / and tin content of the i-type layer in the photovoltaic element of the present invention, which is considered from the change of the band gap in the layer thickness direction, will be described.

【0063】図3−aでは、前述したようにp型層側で
ゲルマニウム及びスズの含有量を急激に変化させ、含有
量の最大値がバルク内部のp型層側にある例である。図
14−aでは、前述したようにp型層側で炭素原子の含
有量を急激に変化させ、含有量の最小値がバルク内部の
p型層側にある例である。この場合、バンドギャップは
図4−aまたは図15−aのようになり、p型層側から
光を入射させると、前記p型層とi型層の界面近傍の高
電界及びn型層とi型層の界面近傍の高電界をさらに有
効に利用することができ、i型層中で光励起された電子
と正孔の収集効率を向上させることができる。またni
p型の光起電力素子でn型層側から光を入射させる場合
には変化パターンを層厚方向に対して逆にすればよい。
またi型層のバンドギャップが小さい場合、またはi型
層に含有される炭素原子が比較的少ない場合に、特に効
果がある。
FIG. 3A shows an example in which the contents of germanium and tin are drastically changed on the p-type layer side as described above, and the maximum content is on the p-type layer side inside the bulk. In FIG. 14-a, as described above, the content of carbon atoms is rapidly changed on the p-type layer side, and the minimum value of the content is on the p-type layer side inside the bulk. In this case, the band gap is as shown in FIG. 4-a or FIG. 15-a, and when light is incident from the p-type layer side, the high electric field near the interface between the p-type layer and the i-type layer and the n-type layer are generated. The high electric field near the interface of the i-type layer can be used more effectively, and the collection efficiency of electrons and holes photoexcited in the i-type layer can be improved. Also ni
When light is incident from the n-type layer side in the p-type photovoltaic element, the change pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction.
Further, it is particularly effective when the band gap of the i-type layer is small or when the number of carbon atoms contained in the i-type layer is relatively small.

【0064】図3−bまたは図14ーbでは、p型層側
からn型層側にゆっくりと変化させ、含有量の最大値が
それぞれp型層及びn型層との界面にある例である。こ
の場合、バンドギャップは図4−bまたは図15−bの
ようになり、i型層の全領域にわたって価電子帯の電界
を大きくすることができ、特に正孔に対するキャリアレ
ンジを向上させることができ、フィルファクターを改善
することができる。またnip型の光起電力素子でn型
層側から光を入射させる場合には変化パターンを層厚方
向に対して逆にすればよい。またi型層のゲルマニウム
または/及びスズの含有量が比較的多い場合、またはi
型層の炭素原子の含有量が比較的少ない場合、特に効果
がある。
FIG. 3-b or FIG. 14-b shows an example in which the p-type layer side is slowly changed to the n-type layer side, and the maximum contents are at the interfaces with the p-type layer and the n-type layer, respectively. is there. In this case, the band gap becomes as shown in FIG. 4-b or FIG. 15-b, and the electric field of the valence band can be increased over the entire region of the i-type layer, and the carrier range for holes can be particularly improved. It is possible to improve the fill factor. When light is incident from the n-type layer side in the nip-type photovoltaic element, the change pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction. When the content of germanium and / or tin in the i-type layer is relatively high, or i
It is particularly effective when the content of carbon atoms in the mold layer is relatively low.

【0065】図3−cまたは図14−cでは、i型層の
p型層側およびn型層側でゲルマニウム及びスズまたは
炭素原子の含有量が急激に変化している例である。この
場合、バンドギャップは図4−cまたは図15−cのよ
うになり、i型層のp型層側で伝導帯の電界を強くする
ことができ、特に電子のp型層への逆拡散を抑制するこ
とができる。またi型層とn型層側で価電子帯の電界を
強くすることができ、特に正孔のn型層への逆拡散を抑
制することができる。また、ゲルマニウムまたは/及び
スズの含有量が比較的少ないi型層を有する光起電力素
子または炭素原子の含有量が比較的多いi型層を有する
光起電力素子に対して特に効果がある。すなわち図4−
cまたは図15−cにおいてp型層側から光を入射した
場合、バンドギャップの大きなi型層では光を充分吸収
しきれず、i型層とn型層の界面近傍での光励起キャリ
アーは再結合することなく、この界面近傍での強い電界
によって分離され、収集効率を上げることができる。ま
たさらに光反射層を有する光起電力素子に対して効果が
ある。すなわち光反射層を有する光起電力素子において
は、両方の層から光が入射されるために同様に収集効率
を上げることができる。
FIG. 3-c or FIG. 14-c is an example in which the contents of germanium and tin or carbon atoms are drastically changed on the p-type layer side and the n-type layer side of the i-type layer. In this case, the bandgap becomes as shown in FIG. 4-c or FIG. 15-c, and the electric field of the conduction band can be strengthened on the p-type layer side of the i-type layer, and in particular, electrons are inversely diffused to the p-type layer. Can be suppressed. Further, the electric field in the valence band can be strengthened on the i-type layer side and the n-type layer side, and in particular, back diffusion of holes into the n-type layer can be suppressed. Further, it is particularly effective for a photovoltaic device having an i-type layer having a relatively low germanium and / or tin content or a photovoltaic device having an i-type layer having a relatively high carbon atom content. That is, FIG.
When light is incident from the p-type layer side in FIG. 15c or FIG. 15-c, the i-type layer having a large band gap cannot sufficiently absorb the light, and photoexcited carriers near the interface between the i-type layer and the n-type layer are recombined Without being carried out, they are separated by the strong electric field in the vicinity of this interface, and the collection efficiency can be improved. Further, it is effective for a photovoltaic element having a light reflecting layer. That is, in a photovoltaic device having a light reflecting layer, since light is incident from both layers, collection efficiency can be similarly improved.

【0066】さらに本発明の光起電力素子はi型層にア
ルカリ土類金属が含有され、且つアルカリ土類金属含有
量が層厚方向になめらかに変化しているものである。そ
うすることによって、光起電力素子に順バイアス電圧を
印加した場合の光劣化、振動劣化を抑制することができ
る。その詳細なメカニズムは不明であるが、次のように
考えられる。非単結晶シリコン系半導体材料からなるi
型層にアルカリ土類金属を含有させると、アルカリ土類
金属はシリコン、ゲルマニウム、スズ、炭素といったi
型層の主構成元素に電子を供与し、イオン化する。イオ
ン化されたアルカリ土類金属はi型層内部で比較的動き
やすい状態にあり、またイオン化されたアルカリ土類金
属は順バイアスを印加することにより発生した弱電界領
域に集まりやすいと考えられる。加えて一般的にはi型
層の内部電界が弱いと光誘起欠陥、振動誘起欠陥が発生
しやすく、光劣化、振動劣化が強くなる例傾向がある。
そこで本発明においては、弱電界領域にはアルカリ土類
金属含有量を比較的多くし、強電界領域になるべく少な
く含有させることによって、光誘起欠陥、振動劣化が発
生してもイオン化したアルカリ土類金属が結合して補償
するものと考えられる。また光誘起欠陥、振動誘起欠陥
が発生しにくい強電界領域ではなるべくアルカリ土類金
属の含有量を少なくすることが望ましい。このような弱
電界領域での補償メカニズムは他の元素を含有させるこ
とでは現れないものと考えられる。また原子状のアルカ
リ土類金属が光誘起欠陥、振動誘起欠陥を補償し、イオ
ン化されることも考えられる。
Furthermore, in the photovoltaic element of the present invention, the i-type layer contains an alkaline earth metal, and the alkaline earth metal content changes smoothly in the layer thickness direction. By doing so, it is possible to suppress optical deterioration and vibration deterioration when a forward bias voltage is applied to the photovoltaic element. The detailed mechanism is unknown, but it is considered as follows. I made of non-single-crystal silicon semiconductor material
When the mold layer contains an alkaline earth metal, the alkaline earth metal is i, such as silicon, germanium, tin or carbon.
Electrons are donated to the main constituent elements of the mold layer to be ionized. It is considered that the ionized alkaline earth metal is relatively easy to move inside the i-type layer, and the ionized alkaline earth metal is likely to collect in the weak electric field region generated by applying the forward bias. In addition, generally, when the internal electric field of the i-type layer is weak, photo-induced defects and vibration-induced defects are likely to occur, and there is a tendency that photo-degradation and vibration-deterioration become strong.
Therefore, in the present invention, by containing a relatively large alkaline earth metal content in the weak electric field region and as little as possible in the strong electric field region, ionized alkaline earth metals even when photo-induced defects and vibration deterioration occur. It is considered that the metal bonds to compensate. Further, it is desirable to reduce the content of the alkaline earth metal as much as possible in the high electric field region where the photo-induced defects and the vibration-induced defects are unlikely to occur. It is considered that such a compensation mechanism in the weak electric field region does not appear by containing other elements. It is also conceivable that atomic alkaline earth metals compensate for photo-induced defects and vibration-induced defects and become ionized.

【0067】以上の効果は、本発明のようにドーピング
層が積層構造を有する場合、特に強く現れる。さらに以
上の効果は、i型層中のゲルマニウム及びスズまたは炭
素原子の含有量が本発明のように変化している場合、ま
た水素含有量、フッ素含有量が下記に述べるように層厚
方向に変化している場合、あるい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i型層にと
もに含有している場合、さらに強くなる。
The above effects are particularly strong when the doping layer has a laminated structure as in the present invention. Furthermore, the above effect is obtained when the content of germanium and tin or carbon atoms in the i-type layer is changed as in the present invention, and when the hydrogen content and the fluorine content are changed in the layer thickness direction as described below. When it is changed, or when both the valence electron control agent which becomes a donor and the valence electron control agent which becomes an acceptor are contained in the i-type layer, it becomes stronger.

【0068】次に、本発明の光起電力素子におけるi型
層のアルカリ土類金属含有量の望ましい変化パターンの
例を説明する。
Next, an example of a desirable change pattern of the alkaline earth metal content of the i-type layer in the photovoltaic element of the present invention will be described.

【0069】図3−aまたは図14−aではp型層側で
アルカリ土類金属含有量を急激に変化させ、含有量の最
小値がバルク内部のp型層側にある例である。この場
合、層厚方向に対するゲルマニウムまたはスズ、炭素含
有量の変化パターンは図3−aまたは図14−aのもの
が望ましい。またnip型の光起電力素子でn型層側か
ら光を入射させる場合には変化パターンを層厚方向に対
して逆にすればよい。またp/i界面がヘテロ接合から
なる場合、特に効果がある。
FIG. 3-a or FIG. 14-a shows an example in which the alkaline earth metal content is drastically changed on the p-type layer side and the minimum content is on the p-type layer side inside the bulk. In this case, the change pattern of germanium, tin, or carbon content in the layer thickness direction is preferably as shown in FIG. 3-a or FIG. 14-a. When light is incident from the n-type layer side in the nip-type photovoltaic element, the change pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction. Further, it is particularly effective when the p / i interface is composed of a heterojunction.

【0070】図3−bまたは図14−bではp型層側か
らn型層側にゆっくりと変化させ、アルカリ土類金属含
有量の最小値がn型層との界面にある例である。この場
合、層厚方向に対するゲルマニウムまたはスズ、炭素含
有量の変化パターンは図3−bまたは図14−bのもの
が望ましい。またnip型の光起電力素子でn型層側か
ら光を入射させる場合、変化パターンを層厚方向に対し
て逆にすればよい。
FIG. 3B or FIG. 14B is an example in which the p-type layer side is slowly changed to the n-type layer side, and the minimum alkaline earth metal content is at the interface with the n-type layer. In this case, the change pattern of germanium, tin, or carbon content with respect to the layer thickness direction is preferably as shown in FIG. 3-b or FIG. 14-b. When light is incident from the n-type layer side in the nip-type photovoltaic element, the change pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction.

【0071】図3−cまたは図14−cではi型層のp
型層側およびn型層側でアルカリ土類金属含有量が急激
に変化している例である。この場合、層厚方向に対する
ゲルマニウムまたはスズ、炭素の含有量の変化パターン
は図3−cまたは図14−cのものが望ましい。p/i
界面、n/i界面がヘテロ接合からなる場合、特に効果
がある。
In FIG. 3-c or FIG. 14-c, p of the i-type layer is
This is an example in which the alkaline earth metal content changes drastically on the mold layer side and the n-type layer side. In this case, the change pattern of the content of germanium, tin, or carbon with respect to the layer thickness direction is preferably that shown in FIG. 3-c or FIG. 14-c. p / i
It is particularly effective when the interface and the n / i interface are heterojunctions.

【0072】本発明においてアルカリ土類金属の含有量
は層厚方向に変化するが、微小領域における含有量の最
大値(Cmax)は3×1018cm-3以下、最小値(C
min)は3×1014cm-3以上であることが望まし
い。
In the present invention, the content of the alkaline earth metal changes in the layer thickness direction, but the maximum value (Cmax) of the content in the minute region is 3 × 10 18 cm -3 or less, and the minimum value (Cmax).
min) is preferably 3 × 10 14 cm −3 or more.

【0073】以上、i型層についての効果を説明した
が、層厚方向に対してアルカリ土類金属を含有させ、さ
らに含有量を変化させることはRFドーピング層、MW
ドーピング層、後述するRF−i層にも適用できるもの
である。
The effect of the i-type layer has been described above. However, the alkaline earth metal may be contained in the layer thickness direction, and the content thereof may be changed by changing the RF doping layer and the MW.
It is also applicable to the doping layer and the RF-i layer described later.

【0074】本発明の光起電力素子はi型層、MWドー
ピング層、RFドーピング層、RF−i層にフッ素を含
有させることによって、光起電力素子を長期間、高温度
の環境に置いた場合の光劣化、振動劣化を抑制できるも
のである。さらに加えて、光起電力素子を長期間、高湿
度の環境に置いた場合の光劣化、振動劣化を抑制できる
ものである。さらに加えて、光起電力素子を長期間、高
温度、高湿度の環境に置いた場合の光劣化、振動劣化を
抑制できるものである。
In the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer, the MW doping layer, the RF doping layer, and the RF-i layer were made to contain fluorine, so that the photovoltaic device was placed in a high temperature environment for a long period of time. In this case, light deterioration and vibration deterioration can be suppressed. In addition, it is possible to suppress light deterioration and vibration deterioration when the photovoltaic element is placed in a high humidity environment for a long period of time. In addition, it is possible to suppress photodegradation and vibration degradation when the photovoltaic element is left in an environment of high temperature and high humidity for a long period of time.

【0075】そのメカニズムの詳細は不明であるが、フ
ッ素原子の電気陰制度が非常に大きく、フッ素原子とシ
リコン原子、フッ素原子とゲルマニウム原子、フッ素原
子とスズ原子またはフッ素原子と炭素原子の結合エネル
ギーが大きいものである。それゆえ、熱的、機械的に安
定で、且つ化学的にも安定な半導体層が得られるものと
考えられる。
Although the details of the mechanism are unknown, the electric energy of the fluorine atom is very large, and the binding energy between the fluorine atom and the silicon atom, the fluorine atom and the germanium atom, the fluorine atom and the tin atom, or the fluorine atom and the carbon atom. Is a big one. Therefore, it is considered that a semiconductor layer that is thermally and mechanically stable and chemically stable can be obtained.

【0076】またフッ素は水素と同様、半導体層の未結
合手をターミネートすることができるため、欠陥準位を
減少させることができる。さらには原子半径が水素と同
様に非常に小さいため、半導体層の中に含有させた場合
にも、構造的な歪を誘起することがない。
Further, like hydrogen, fluorine can terminate dangling bonds in the semiconductor layer, so that the defect level can be reduced. Further, since the atomic radius is very small like hydrogen, even when contained in the semiconductor layer, structural strain is not induced.

【0077】本発明においては、フッ素の含有量は半導
体層の界面近傍において少なくする。後述するが、本発
明の光起電力素子では半導体層の界面近傍には、水素を
多く含有させ構造的な歪を緩和させる。半導体層のパッ
キング・デンシティーを高く保つため、水素含有量を多
くした界面近傍では逆にフッ素含有量は少なくすること
が望ましいと考えられる。そうすることによって半導体
中において水素とフッ素の結合、あるいは相互間距離が
狭まることによって誘起させる準位を減少させることが
できる。
In the present invention, the content of fluorine is reduced near the interface of the semiconductor layer. As will be described later, in the photovoltaic device of the present invention, a large amount of hydrogen is contained in the vicinity of the interface of the semiconductor layer to relax the structural strain. In order to keep the packing density of the semiconductor layer high, it is considered desirable to reduce the fluorine content in the vicinity of the interface where the hydrogen content is increased. By doing so, the level induced by the bond between hydrogen and fluorine in the semiconductor or by the reduction in the mutual distance can be reduced.

【0078】またドーピング層にフッ素を含有させるこ
とによってドーピング効率を向上することができ、さら
に光の透過性も向上することができるため、従って光起
電力素子を向上させることができる。またドーピング層
にフッ素を含有させることによって比較的低電力で微結
晶シリコン系半導体材料を得ることができるため、下地
層に悪影響を及ぼすことなく、微結晶シリコン系半導体
材料からなるドーピング層を形成することができ、界面
準位を低減できるものである。従って光起電力素子を向
上させることができる。
Further, by including fluorine in the doping layer, the doping efficiency can be improved, and further the light transmittance can be improved, so that the photovoltaic device can be improved. In addition, since the microcrystalline silicon semiconductor material can be obtained with relatively low power by including fluorine in the doping layer, the doping layer made of the microcrystalline silicon semiconductor material is formed without adversely affecting the base layer. It is possible to reduce the interface state. Therefore, the photovoltaic element can be improved.

【0079】本発明の光起電力素子ではMWドーピング
層をMWPCVD法で形成するため、特に良質なドーピ
ング層が得られる。
In the photovoltaic device of the present invention, since the MW doping layer is formed by the MWPCVD method, a particularly good quality doping layer can be obtained.

【0080】また本発明の光起電力素子ではフッ素を含
有するドーピング層を積層構造にしているため、フッ素
を含有させたことによる効果(高温度、高湿度環境での
光劣化、振動劣化の抑制)をよりいっそう発揮させるこ
とができる。またさらには光起電力素子を上記のような
環境に置いた場合にも半導体層が剥離しないものであ
る。
In the photovoltaic element of the present invention, since the doping layer containing fluorine has a laminated structure, the effect of containing fluorine (suppression of photodegradation and vibration degradation under high temperature and high humidity environment) is obtained. ) Can be further exerted. Further, the semiconductor layer is not peeled off even when the photovoltaic element is placed in the above environment.

【0081】次に、本発明の光起電力素子におけるi型
層のフッ素含有量の望ましい変化パターンの例を説明す
る。
Next, an example of a desirable change pattern of the fluorine content of the i-type layer in the photovoltaic element of the present invention will be described.

【0082】図5−aではp型層側でフッ素含有量を急
激に変化させ、含有量の最大値がバルク内部のp型層側
にある例である。この場合、層厚方向に対する水素含有
量の変化パターンは図8−aのものが望ましい。またn
ip型の光起電力素子でn型層側から光を入射させる場
合には変化パターンを層厚方向に対して逆にすればよ
い。またp/i界面がヘテロ接合からなる場合、特に効
果がある。
FIG. 5A shows an example in which the fluorine content is drastically changed on the p-type layer side and the maximum content is on the p-type layer side inside the bulk. In this case, the change pattern of the hydrogen content in the layer thickness direction is preferably that shown in FIG. Also n
When light is incident from the n-type layer side in the ip type photovoltaic element, the change pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction. Further, it is particularly effective when the p / i interface is composed of a heterojunction.

【0083】図5−bではp型層側からn型層側にゆっ
くりと変化させ、フッ素含有量の最大値がp型層との界
面にある例である。この場合、層厚方向に対する水素含
有量の変化パターンは図8−bのものが望ましい。また
nip型の光起電力素子でn型層側から光を入射する場
合、変化パターンを層厚方向に対して逆にすればよい。
FIG. 5B shows an example in which the maximum value of the fluorine content is gradually changed from the p-type layer side to the n-type layer side, and the maximum value is at the interface with the p-type layer. In this case, the change pattern of the hydrogen content in the layer thickness direction is preferably that shown in FIG. When light is incident from the n-type layer side in the nip type photovoltaic element, the change pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction.

【0084】図5−cではi型層のp型層側およびn型
層側でフッ素含有量が急激に変化している例である。こ
の場合、層厚方向に対する水素含有量の変化パターンは
図8−cのものが望ましい。p/i界面、n/i界面が
ヘテロ接合からなる場合、特に効果がある。
FIG. 5C shows an example in which the fluorine content changes abruptly on the p-type layer side and the n-type layer side of the i-type layer. In this case, the change pattern of the hydrogen content in the layer thickness direction is preferably that shown in FIG. It is particularly effective when the p / i interface and the n / i interface are heterojunctions.

【0085】以上、i型層についての効果を説明した
が、層厚方向に対してフッ素含有量を変化させることは
RFドーピング層、MWドーピング層、後述するRF−
i層にも適用できるものである。
Although the effect of the i-type layer has been described above, changing the fluorine content in the layer thickness direction can be achieved by using the RF doping layer, the MW doping layer, and the RF-type layer described later.
It is also applicable to the i layer.

【0086】本発明の光起電力素子はi型層の水素原子
の含有量が層厚方向になめらかに変化しているものであ
る。
In the photovoltaic device of the present invention, the content of hydrogen atoms in the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction.

【0087】またドーピング層とi型層の界面近傍にお
いて水素含有量を多くすることによって欠陥準位が水素
原子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)が減少し、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。
Further, by increasing the hydrogen content in the vicinity of the interface between the doping layer and the i-type layer, the defect level is compensated by hydrogen atoms, so that dark current due to hopping conduction through the defect level (during reverse bias). Can be reduced, and the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic device can be improved.

【0088】また内部よりも界面近傍に水素原子を多く
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内部応力を減少させることがで
きる。その結果、長時間振動下に置いても光電変換効率
が低下することを抑制することができる。またi型層と
ドーピング層の間がヘテロ接合(Si/SiGe、Si
C/SiGe、Si/SiCなど)からなる場合におい
て特に効果がある。一般的にはヘテロ接合の界面には多
くの界面準位、内部応力が存在すると考えられる。本発
明の光起電力素子ではヘテロ接合の界面近傍に多くの水
素原子を含有させることによって、ヘテロ界面近傍の柔
軟性を増し、内部応力を緩和し、界面準位を減少させる
ことができる。
By containing more hydrogen atoms in the vicinity of the interface than in the interior, it is possible to reduce the internal stress caused by the abrupt change of the constituent elements peculiar to the interface. As a result, it is possible to prevent the photoelectric conversion efficiency from being lowered even when it is left under vibration for a long time. In addition, a heterojunction (Si / SiGe, Si
It is particularly effective when it is made of C / SiGe or Si / SiC. It is generally considered that many interfaces and internal stresses exist at the interface of the heterojunction. In the photovoltaic device of the present invention, by containing a large number of hydrogen atoms near the interface of the heterojunction, flexibility near the hetero interface can be increased, internal stress can be relaxed, and the interface level can be reduced.

【0089】水素含有量の層厚方向に対する変化パター
ンとしては図8に示した以下の例が挙げられる。
The following example shown in FIG. 8 can be given as a variation pattern of the hydrogen content in the layer thickness direction.

【0090】図8−aではp型層側で水素含有量を急激
に変化させ、含有量の最小値がバルク内部のp型層側に
ある例である。またnip型の光起電力素子でn型層側
から光を入射させる場合には変化パターンを層厚方向に
対して逆にすればよい。またp/i界面がヘテロ接合の
場合、特に効果がある。
FIG. 8A shows an example in which the hydrogen content is drastically changed on the p-type layer side and the minimum value of the hydrogen content is on the p-type layer side inside the bulk. When light is incident from the n-type layer side in the nip-type photovoltaic element, the change pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction. Further, it is particularly effective when the p / i interface is a heterojunction.

【0091】図8−bではp型層側からn型層側にゆっ
くりと変化させ、含有量の最小値がp型層との界面にあ
る例である。特にp型層側から光を入射させた場合、i
型層のp型層側でパッキング・デンシティーが高くな
り、光劣化を抑制する効果がある。
FIG. 8B is an example in which the p-type layer side is slowly changed to the n-type layer side, and the minimum content is at the interface with the p-type layer. In particular, when light is incident from the p-type layer side, i
The packing density is increased on the p-type layer side of the mold layer, which has the effect of suppressing photodegradation.

【0092】またnip型光起電力素子でn型層側から
光を入射させる場合には変化パターンを層厚方向に対し
て逆にすればよい。またn/i界面がヘテロ接合の場
合、特に効果がある。
When light is incident from the n-type layer side in the nip-type photovoltaic element, the change pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction. Further, it is particularly effective when the n / i interface is a heterojunction.

【0093】図8−cではi型層のp型層側およびn型
層側で水素含有量が急激に変化している例である。また
p/i界面、n/i界面がヘテロ接合からなる場合にお
いて特に効果がある。また光起電力素子を振動が大きい
環境に置く場合に特に効果がある。このような水素含有
量の分布はi型層のみならず、各半導体層にも適用でき
るものである。
FIG. 8C shows an example in which the hydrogen content changes abruptly on the p-type layer side and the n-type layer side of the i-type layer. Further, it is particularly effective when the p / i interface and the n / i interface are heterojunctions. Further, it is particularly effective when the photovoltaic element is placed in an environment where vibration is large. Such a hydrogen content distribution can be applied not only to the i-type layer but also to each semiconductor layer.

【0094】以上、i型層についての効果を説明した
が、層厚方向に対して水素含有量を変化させることは、
RFドーピング層、MWドーピング層、後述するRF−
i層にも適用できるものである。
The effect of the i-type layer has been described above. Changing the hydrogen content in the layer thickness direction
RF doping layer, MW doping layer, RF-
It is also applicable to the i layer.

【0095】また本発明においては、i型層にドナーと
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を抑制することが
できる。
In the present invention, photodegradation can be suppressed by incorporating both a valence electron control agent that serves as a donor and a valence electron control agent that serves as an acceptor into the i-type layer.

【0096】そのメカニズムの詳細は不明であるが、本
発明の場合、i型層内の価電子制御剤は100%活性化
していない。その結果光照射によってウイークボンドが
切れ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。
Although the details of the mechanism are unknown, in the present invention, the valence electron control agent in the i-type layer is not 100% activated. As a result, even if the weak bond is broken and a dangling bond is generated by light irradiation, it is considered that these react with the unactivated valence electron control agent to compensate the dangling bond.

【0097】また特にi型層界面近傍にはウイークボン
ドが数多く存在すると考えられ、本発明の場合、ドーピ
ング層との界面近傍には価電子制御剤が多く分布され、
活性化していない価電子制御剤はウイークボンドが切れ
て生成された未結合手を補償するものと考えられる。
Further, it is considered that there are many weak bonds particularly near the interface of the i-type layer, and in the case of the present invention, a large number of valence electron control agents are distributed near the interface with the doping layer,
It is considered that the non-activated valence electron control agent compensates for dangling bonds produced by breaking weak bonds.

【0098】また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
立が減少する、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。
Even when the intensity of light 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. As described above, since the dark current during reverse bias is small, sufficient electromotive force can be generated.
As a result, it exhibits excellent photoelectric conversion efficiency even when the intensity of light applied to the photovoltaic element is weak.

【0099】加えて本発明の光起電力素子は、長期間振
動下に置いても光電変換効率が低下しにくいものであ
る。一般的にはi型層とドーピング層との界面では構成
元素が非常に異なるために界面には内部応力が存在し、
振動によって未結合手が形成され、光電変換効率が低下
すると考えられている。しかし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がと
もに含有されていることによって、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。さらにと
もに含有される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含有量が層厚方向になめらかに
変化し、且つ界面近傍で価電子制御剤の含有量が多くな
っている場合、特に効果がある。またi型層とドーピン
グ層の間がヘテロ接合(Si/SiGe、SiC/Si
Ge、Si/SiCなど)からなる場合において特に効
果がある。一般的にはヘテロ接合の界面には多くの界面
準位、内部応力が存在すると考えられる。本発明の光起
電力素子ではヘテロ接合の界面近傍に多くの不活性の価
電子制御剤を含有させることによって、界面準位を減少
させることができる。
In addition, the photovoltaic device of the present invention is such that the photoelectric conversion efficiency is unlikely to decrease even if it is left under vibration for a long period of time. Generally, since the constituent elements are very different at the interface between the i-type layer and the doping layer, internal stress exists at the interface,
It is believed that vibrations form dangling bonds and reduce the photoelectric conversion efficiency. However, even if a dangling bond is generated by containing both the valence electron control agent serving as a donor and the valence electron control agent serving as an acceptor inside the i-type layer, the valence electron control agent is not activated. It is considered to react to compensate dangling bonds. Further, when the content of the valence electron control agent that serves as a donor and the content of the valence electron control agent that serves as an acceptor change smoothly in the layer thickness direction, and the content of the valence electron control agent increases near the interface , Especially effective. In addition, a heterojunction (Si / SiGe, SiC / Si) is formed between the i-type layer and the doping layer.
It is particularly effective when it is made of Ge, Si / SiC, or the like. It is generally considered that many interfaces and internal stresses exist at the interface of the heterojunction. In the photovoltaic device of the present invention, the interface state can be reduced by including a large amount of inactive valence electron control agent near the interface of the heterojunction.

【0100】価電子制御剤の含有量の層厚方向に対する
変化のパターンとしては図9に示した以下の例が挙げら
れる。図9において(B含有量)はアクセプターをなる
価電子制御剤の含有量を示し、P含有量はドナーとなる
価電子制御剤の含有量を示す。 図9−aはi型層のp
型層側、n型層側で含有量が極大となり、i型層のバル
ク内部のp型層側で最小となるようにし、p型層側で含
有量の急激な勾配があるようにした例である。特にp型
層側から光を入射させた場合、効果がある。n型層側か
ら光を入射する場合には、パターンを層厚方向に対して
逆にすればよい。バンドギャップの小さいi型層を有す
る光起電力素子に対して特に効果がある。
The following examples shown in FIG. 9 can be given as patterns of changes in the content of the valence electron control agent in the layer thickness direction. In FIG. 9, (B content) indicates the content of the valence electron control agent serving as the acceptor, and P content indicates the content of the valence electron control agent serving as the donor. FIG. 9-a shows p of the i-type layer.
Example in which the content is maximized on the mold layer side and the n-type layer side, and is minimized on the p-type layer side inside the bulk of the i-type layer, and the content is steeply sloped on the p-type layer side Is. In particular, it is effective when light is incident from the p-type layer side. When light is incident from the n-type layer side, the pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction. It is particularly effective for a photovoltaic device having an i-type layer having a small band gap.

【0101】図9−bはi型層のp型層側で含有量が最
大、n型層側で最小となるようにし、p型層側で含有量
の急激な勾配があるようにした例である。特にp型層側
から光を入射させた場合、効果がある。n型層側から光
を入射する場合には、パターンを層厚方向に対して逆に
すればよい。さらにバンドギャップの小さいi型層を有
する光起電力素子に対して特に効果がある。
FIG. 9-b shows an example in which the i-type layer has a maximum content on the p-type layer side and a minimum content on the n-type layer side, and has a sharp content gradient on the p-type layer side. Is. In particular, it is effective when light is incident from the p-type layer side. When light is incident from the n-type layer side, the pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction. Further, it is particularly effective for a photovoltaic device having an i-type layer having a small band gap.

【0102】図9−cはi型層のp型層側、n型層側で
含有量が極大となるようにし、p型層側、n型層側で含
有量の急激な勾配があるようにした例である。特にp型
層側から光を入射させた場合、効果がある。n型層側か
ら光を入射する場合には、パターンを層厚方向に対して
逆にすればよい。図9−cのような変化パターンはバン
ドギャップの大きな材料からなるi型層を有する光起電
力素子に対して特に効果がある。すなわち図9−cにお
いてp型層側から光を入射した場合、n型層側でもキャ
リアーが励起されるためこの領域でも価電子制御剤の含
有量を多くするのが望ましい。
FIG. 9-c shows that the content is maximized on the p-type layer side and the n-type layer side of the i-type layer, and that there is a steep gradient of the content on the p-type layer side and the n-type layer side. It is an example. In particular, it is effective when light is incident from the p-type layer side. When light is incident from the n-type layer side, the pattern may be reversed with respect to the layer thickness direction. The change pattern as shown in FIG. 9C is particularly effective for a photovoltaic device having an i-type layer made of a material having a large band gap. That is, in FIG. 9-c, when light is incident from the p-type layer side, carriers are excited also on the n-type layer side, so it is desirable to increase the content of the valence electron control agent also in this region.

【0103】i型層において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は互いに補償する
ように含有されるのが好ましい。
In the i-type layer, it is preferable that the valence electron control agent serving as a donor and the valence electron control agent serving as an acceptor are contained so as to compensate each other.

【0104】このような価電子制御剤の分布は各半導体
層にも適用できるものである。
Such a distribution of the valence electron controlling agent can be applied to each semiconductor layer.

【0105】また本発明の光起電力素子では、i型層に
ゲルマニウム(または/及びスズ原子)と炭素原子を含
有させても良い。その際、層厚方向に対して、ゲルマニ
ウムおよびスズ原子の含有量が変化し、かつ、炭素原子
の含有量に対応して変化しているものである。
In the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer may contain germanium (or / and tin atom) and carbon atom. At that time, the content of germanium and tin atoms changes in the layer thickness direction, and also changes corresponding to the content of carbon atoms.

【0106】図16−bに示すように、炭素原子の含有
量が多いところでは、ゲルマニウムおよびスズ原子の含
有量は少なく、炭素原子の含有量が少ないところでは、
ゲルマニウムおよびスズ原子の含有量は多くするもので
ある。この場合、バンドギャップは、図16−cのよう
になり、i型層にゲルマニウムまたはスズ原子を含有し
ない光起電力素子に比較して、長波長(8000nm)
の光を効率よく収集できるものである。さらに、i型層
にゲルマニウムまたはスズ原子を含有し、炭素原子を含
有しない光起電力素子に比べて、開放電圧を向上できる
のものである。また、i型層のバンドギャップが図16
−cのようになっているため、i型層のp型層、n型層
との界面近傍で光励起キャリアーの分離が良く行われ、
電子のp型層への逆拡散を防止することができる。ま
た、i型層に炭素原子とともにゲルマニウムまたはスズ
原子が含有され、且つそれらが層厚方向に対応して変化
していることによって、i型層内部の歪などの応力を緩
和できるものである。
As shown in FIG. 16-b, where the content of carbon atoms is high, the content of germanium and tin atoms is low, and where the content of carbon atoms is low,
The content of germanium and tin atoms is high. In this case, the bandgap is as shown in FIG. 16-c, which has a longer wavelength (8000 nm) than that of the photovoltaic element in which the i-type layer does not contain germanium or tin atoms.
The light of can be collected efficiently. Furthermore, the open-circuit voltage can be improved as compared with a photovoltaic device in which the i-type layer contains germanium or tin atoms and does not contain carbon atoms. The band gap of the i-type layer is shown in FIG.
Since it is such as -c, the photoexcited carriers are well separated near the interface between the i-type layer and the p-type layer and the n-type layer,
Back diffusion of electrons into the p-type layer can be prevented. Further, the i-type layer contains germanium or tin atoms as well as carbon atoms, and these atoms change in the layer thickness direction, whereby stress such as strain inside the i-type layer can be relaxed.

【0107】また本発明の光起電力素子において、i型
層の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
最小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 photovoltaic element of the present invention, the slope of the tail state of the valence band of the i-type layer is an important factor that influences the characteristics of the photovoltaic element, and the tail at the minimum bandgap. It is preferable that the slope from the state to the slope of the tail state at the maximum band gap is smoothly continuous.

【0108】本発明の光起電力素子においてはRFドー
ピング層とi型層の間に、RFPCVD法で形成された
i型の層(RF−i層)を設けることによって、さらに
光電変換効率を向上できるものである。また価電子制御
剤をi型層の内部よりも多く含有させることによって、
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 photovoltaic device of the present invention, the i-type layer (RF-i layer) formed by the RFPCVD method is provided between the RF doping layer and the i-type layer to further improve the photoelectric conversion efficiency. It is possible. Further, by containing more valence electron control agent than the inside of the i-type layer,
It is possible to improve the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element.

【0109】例えば、図2−aにおいては図1−aのR
Fp型層とi型層の間にRF−i層を設けたものであ
る。また、図2−bにおいては図1−aのRFn型層と
i型層の間にRF−i層を設けたものである。また、図
2−cにおいては図1−aのRFn型層とi型層の間、
及びRFp型層とi型層の間にRF−i層を設けたもの
である。
For example, in FIG. 2-a, R in FIG.
An RF-i layer is provided between the Fp type layer and the i type layer. Further, in FIG. 2-b, the RF-i layer is provided between the RF n-type layer and the i-type layer in FIG. 1-a. Further, in FIG. 2-c, between the RF n-type layer and the i-type layer of FIG. 1-a,
Also, an RF-i layer is provided between the RF p-type layer and the i-type layer.

【0110】RF−i層は気相反応が起こりにくい低パ
ワーで形成し、堆積速度を1nm/sec以下とするの
がよい。その結果RF−i層のパッキング・デンシティ
ーが高くなり、且つ該RF−i層をi型層と積層した場
合に、i型層の界面準位、ドーピング層の界面準位が少
なくなるものである。特にi型層の堆積速度が5nm/
sec以上の堆積速度で堆積した場合において、マイク
ロ波によってグロー放電を開始した直後、あるいは停止
した直後に、i型層の表面近傍は充分に緩和していない
ために界面準位が非常に多くなっている。
It is preferable that the RF-i layer is formed with a low power in which vapor phase reaction does not easily occur, and the deposition rate is 1 nm / sec or less. As a result, the packing density of the RF-i layer is increased, and when the RF-i layer is laminated with the i-type layer, the interface level of the i-type layer and the interface level of the doping layer are reduced. is there. In particular, the deposition rate of the i-type layer is 5 nm /
In the case of depositing at a deposition rate of sec or more, immediately after the glow discharge is started or stopped by the microwave, the vicinity of the surface of the i-type layer is not sufficiently relaxed, so that the interface state becomes extremely large. ing.

【0111】RF−i層の上にi型層を形成することに
よって、マイクロ波によってグロー放電を開始した直後
のi型層は下地の影響を受け、パッキング・デンシティ
ーが高くなり、ダングリングボンドが少ない層になって
おり、表面準位が減少しているものと考えられる。
By forming the i-type layer on the RF-i layer, the i-type layer immediately after the start of glow discharge by microwaves is affected by the base, and the packing density is increased, and the dangling bond is increased. It is considered that the layer has a small number of layers and the surface level is reduced.

【0112】i型層の表面にRF−i層を形成すること
によってi型層の表面準位を、RFPCVDによる半導
体層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ているものと考え
られる。
By forming the RF-i layer on the surface of the i-type layer, the surface level of the i-type layer can be reduced by annealing due to the diffusion of hydrogen atoms which occurs simultaneously with the formation of the semiconductor layer by RFPCVD. It is considered to be a thing.

【0113】またRF−i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を抑制することができる。そ
のメカニズムの詳細は不明であるが、本発明の場合、R
F−i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。
Photodegradation can be suppressed by incorporating both a valence electron control agent serving as a donor and a valence electron control agent serving as an acceptor inside the RF-i layer. Although the details of the mechanism are unknown, in the case of the present invention, R
Both the valence electron control agent that serves as a donor and the valence electron control agent that serves as an acceptor are contained inside the F-i 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.

【0114】加えて本発明の光起電力素子は、長期間振
動下に置いても光電変換効率が低下しにくいものであ
る。その詳細なメカニズムは不明であるが、構成元素比
が非常に異なる界面近傍において、水素原子を多く含有
させることによって界面近傍に多く存在する内部応力を
緩和でき、欠陥準位の発生を防止することができるもの
と考えられる。さらに該界面近傍に多く含有されるドナ
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
剤は100%活性化しておらず、振動によって結合が切
れたとしても活性化していない価電子制御剤によって未
結合手を補償するものである。
In addition, the photovoltaic element of the present invention is such that the photoelectric conversion efficiency is unlikely to drop even if it is left under vibration for a long period of time. Although the detailed mechanism is unknown, by containing a large number of hydrogen atoms in the vicinity of the interface where the constituent element ratios are very different, it is possible to relax the internal stress that is often present in the vicinity of the interface and prevent the occurrence of defect levels. It is thought to be possible. Further, the valence electron control agent serving as a donor and the valence electron control agent serving as an acceptor, which are contained in large amounts in the vicinity of the interface, are not 100% activated, and even if the bond is broken by vibration, the valence electron control agent is not activated This is to compensate unbonded hands.

【0115】また本発明においてはi型層または/及び
RF−i層にスズ(Sn)を含有させて、該層を非晶質
シリコン・スズ(a−SiSn)で構成してもよい。
In the present invention, tin (Sn) may be contained in the i-type layer and / or the RF-i layer, and the layer may be composed of amorphous silicon tin (a-SiSn).

【0116】また炭素原子を含む場合は、i型層にスズ
(Sn)を含有させて、該層を非晶質シリコン・スズ・
炭素(a−SiSnC)で構成してもよい。
When carbon atoms are contained, tin (Sn) is contained in the i-type layer, and the i-type layer is made of amorphous silicon.
It may be composed of carbon (a-SiSnC).

【0117】Sn原子はシリコン(Si)原子と共有結
合し、バンドギャップの小さい非晶質シリコン系半導体
材料を得ることができ、非晶質シリコン・ゲルマニウム
(a−SiGe)のGe原子含有量と比較して少ない
Sn含有量で同じバンドギャップを得ることができる。
従ってa−SiSnの方がa−SiGeと比較して構造
の乱れを少なくしてバンドギャップの狭い半導体を形成
することができるものと考えられる。また更にSn原子
はGe原子と比較して共有結合半径は大きいものの、よ
り金属的性質であるためSi原子と合金を形成した場合
に構造的な歪を減少させることができるものと考えられ
る。
Sn atoms can be covalently bonded to silicon (Si) atoms to obtain an amorphous silicon semiconductor material having a small bandgap, and the content of Ge atoms in amorphous silicon-germanium (a-SiGe) is By comparison, the same band gap can be obtained with a smaller Sn content.
Therefore, it is considered that a-SiSn can form a semiconductor having a narrow band gap with less structural disorder than a-SiGe. Furthermore, although Sn atoms have a larger covalent radius than Ge atoms, they are considered to be able to reduce structural strain when alloyed with Si atoms because they have more metallic properties.

【0118】本発明に適したa−SiSnのバンドギャ
ップは1.30〜1.65eVであり、Sn含有量とし
ては0.1〜30%が好ましいものである。また水素含
有量は0.1〜30%が好ましい範囲であり、Snに結
合している水素の割合は1〜40%が好ましいものであ
る。
The band gap of a-SiSn suitable for the present invention is 1.30 to 1.65 eV, and the Sn content is preferably 0.1 to 30%. The hydrogen content is preferably 0.1 to 30%, and the proportion of hydrogen bonded to Sn is preferably 1 to 40%.

【0119】また本発明に適したa−SiSnの構造
は、マイクロボイドを含有し、該マイクロボイドの半径
とマイクロボイドの数との関係がフラクタル的な関係に
なるように分布しているものである。マイクロボイドの
堆積での割合は0.5〜3%が好ましいものである。こ
のようにマイクロボイドが分布することによって、まだ
理由ははっきりわからないが、a−SiGeに比較して
光劣化を抑制することができるものである。
The structure of a-SiSn suitable for the present invention contains microvoids and is distributed so that the relationship between the radius of the microvoids and the number of microvoids becomes a fractal relationship. is there. The ratio of microvoids deposited is preferably 0.5 to 3%. Although the reason is still unclear due to the distribution of the microvoids in this way, photodegradation can be suppressed as compared with a-SiGe.

【0120】また、i型層、RF−i層、MWドーピン
グ層、RFドーピング層のうち少なくともひとつの層に
酸素または/及び窒素原子を含有させてもよい。酸素ま
たは/及び窒素原子をi型層、RF−i層に微量(1%
以下)に含有させることによって光起電力素子の振動劣
化を抑制することができる。その詳細なメカニズムは不
明であるが、微量に含有させることによってi型層、R
F−i層の内部応力を緩和できるものと考えられる。さ
らにはRF−i層に含有させることによって、電子また
は正孔の逆拡散を防止することができ、光起電力素子の
光電変換効率を向上することができる。またMWドーピ
ング層、RFドーピング層に微量(1%以下)に含有さ
せることによって層内部の応力を緩和でき、振動劣化を
抑制することができる。また多量(1%以上)に含有さ
せることによって光起電力素子の開放電圧を向上するこ
とができる。好ましくは、酸素または/及び窒素原子の
含有量が層厚方向に変化しているものである。好ましい
変化形態としては一方の界面近傍で含有量が多くなって
いるものである。i型層における好ましい変化形態とし
てはGeまたは/及びSn原子含有量に対応したもので
ある。
At least one of the i-type layer, the RF-i layer, the MW doping layer and the RF doping layer may contain oxygen and / or nitrogen atoms. A small amount (1%) of oxygen or / and nitrogen atoms in the i-type layer and RF-i layer
By virtue of being included in the following), vibration deterioration of the photovoltaic element can be suppressed. The detailed mechanism is unknown, but by adding a trace amount, i-type layer, R
It is considered that the internal stress of the F-i layer can be relaxed. Furthermore, by including it in the RF-i layer, it is possible to prevent back diffusion of electrons or holes and improve the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element. Further, by containing a small amount (1% or less) in the MW doping layer and the RF doping layer, the stress inside the layer can be relaxed and vibration deterioration can be suppressed. Further, by containing a large amount (1% or more), the open circuit voltage of the photovoltaic element can be improved. Preferably, the content of oxygen and / or nitrogen atoms changes in the layer thickness direction. As a preferable change mode, the content is large near one interface. A preferable variation in the i-type layer corresponds to the Ge or / and Sn atom content.

【0121】以上pin構造の光起電力素子について説
明したが、pinpin構造やpinpinpin構造
等のpin構造を積層した光起電力素子、あるいはni
pnip造やnipnipnip構造等のnip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。
Although the photovoltaic element having the pin structure has been described above, the photovoltaic element in which the pin structure such as the pinpin structure or the pinpinpin structure is laminated, or ni.
The present invention can also be applied to a photovoltaic device having a laminated nip structure such as a pnip structure or a nipnipnip structure.

【0122】このような積層型光起電力素子の場合、n
p接合部(pn接合部)でMWPCVD法で形成した層
が連続しないように、RFn型層/MWn型層/RFp
型層/MWp型層/RFp型層、あるいはRFn型層/
MWn型層/RFn型層/RFp型層/MWp型層/R
Fp型層、といった構造の接合を形成することが望まし
い。
In the case of such a stacked photovoltaic element, n
RFn type layer / MWn type layer / RFp so that the layers formed by the MWPCVD method at the p junction (pn junction) are not continuous.
Type layer / MWp type layer / RFp type layer or RFn type layer /
MWn type layer / RFn type layer / RFp type layer / MWp type layer / R
It is desirable to form a junction having a structure such as an Fp type layer.

【0123】図6は本発明の光起電力素子の非単結晶シ
リコン系半導体材料からなる半導体層を形成するのに適
した堆積装置の模式的説明図である。該堆積装置400
は堆積室401、真空計402、RF電源403、基板
404、ヒーター405、導波管406、コンダクタン
スバルブ407、補助バルブ408、リークバルブ40
9、バイアス電極410、ガス導入管411、アプリケ
ーター412、誘電体窓413、スパッタ電源414、
シャッター415、ターゲット416、ターゲットシャ
ッター417、さらに図示しないマイクロ波電源、真空
排気ポンプ、原料ガス供給装置などから構成される。図
示しない原料ガス供給装置は原料ガスボンベ、バルブ、
マスフローコントローラーから構成される。
FIG. 6 is a schematic explanatory view of a deposition apparatus suitable for forming a semiconductor layer made of a non-single crystal silicon semiconductor material of the photovoltaic element of the present invention. The deposition apparatus 400
Is a deposition chamber 401, a vacuum gauge 402, an RF power source 403, a substrate 404, a heater 405, a waveguide 406, a conductance valve 407, an auxiliary valve 408, a leak valve 40.
9, bias electrode 410, gas introduction tube 411, applicator 412, dielectric window 413, sputtering power source 414,
The shutter 415, the target 416, the target shutter 417, a microwave power source (not shown), a vacuum exhaust pump, a raw material gas supply device, and the like. The raw material gas supply device (not shown) is a raw material gas cylinder, a valve,
It consists of a mass flow controller.

【0124】本発明の光起電力素子の作製は例えば以下
のように行われる。
The photovoltaic element of the present invention is produced, for example, as follows.

【0125】まず図6の堆積室401内に設置されたヒ
ーター405に基板404を密着させ、堆積室内を10
-5Torr以下に充分に排気する。この排気にはターボ
分子ポンプ、あるいはオイル拡散ポンプが適している。
堆積室内の排気を充分に行った後、H2 、He、Ar等
のガスを、半導体層形成用の原料ガスを流したときとほ
ぼ同等の堆積室圧力になるように堆積室内に導入し、ヒ
ーター405のスイッチを入れ基板を100〜500℃
に加熱する。基板の温度が所定の温度で安定したら半導
体層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。堆積
室内へ導入される半導体層形成用の原料ガスの供給量
は、堆積室の体積および所望の堆積速度によって適宜決
定されるものである。
First, the substrate 404 is brought into close contact with the heater 405 installed in the deposition chamber 401 shown in FIG.
-Ventilate below 5 Torr. A turbo molecular pump or an oil diffusion pump is suitable for this exhaust.
After sufficiently exhausting the inside of the deposition chamber, a gas such as H 2 , He, and Ar is 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 semiconductor layer is flown. Turn on the heater 405 and put the substrate at 100-500 ° C.
Heat to. When the temperature of the substrate stabilizes at a predetermined temperature, a predetermined amount of a raw material gas for semiconductor layer formation is introduced into the deposition chamber from a gas cylinder via a mass flow controller. The supply amount of the raw material gas for forming the semiconductor layer, which is introduced into the deposition chamber, is appropriately determined according to the volume of the deposition chamber and the desired deposition rate.

【0126】半導体層をMWPCVD法で形成する場
合、半導体層形成中の圧力は、非常に重要な因子であ
り、最適な堆積室内の圧力は、0.5〜50mTorr
が好適である。
When the semiconductor layer is formed by the MWPCVD method, the pressure during the formation of the semiconductor layer is a very important factor, and the optimum pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50 mTorr.
Is preferred.

【0127】また堆積室内に導入されるMW電力は、重
要な因子である。該MW電力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、好
ましい範囲としては、0.005〜1W/cm3 であ
る。MW電力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。また再現性のある半導体層を形成す
るため及び数時間から数十時間にわたって安定なグロー
放電を維持するためにはMW電力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%以内の範囲であ
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%以下が好ましい範囲である。このような不
図示のマイクロ波電源から発生したMW電力を導波管4
06で伝送させ、アプリケーター412から誘電体窓4
13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半
導体層を形成する。その後MW電力の導入を止め、堆積
室内を排気し、H2 、He、Ar等のガスで充分バージ
した後、基板を堆積室から取り出す。また前記誘電体窓
はアルミナセラミクス、石英、窒化ホウ素などのマイク
ロ波をよく透過する材料から構成される。
The MW power introduced into the deposition chamber is an important factor. The MW power is appropriately determined depending on the flow rate of the source gas introduced into the deposition chamber, but a preferable range is 0.005 to 1 W / cm 3 . The preferable frequency range of MW power is 0.5 to
10 GHz is mentioned. A frequency near 2.45 GHz is particularly suitable. Further, in order to form a reproducible semiconductor layer and to maintain a stable glow discharge for several hours to several tens of hours, the frequency stability of the MW power is very important. It is preferable that the frequency variation is within ± 2%. Further, the ripple of the microwave is preferably within ± 2%. The MW power generated from such a microwave power source (not shown) is applied to the waveguide 4
06 transmission from the applicator 412 to the dielectric window 4
It is introduced into the deposition chamber via 13. In this state, the source gas is decomposed for a desired time to form a semiconductor layer having a desired layer thickness on the substrate. After that, the introduction of MW power is stopped, the deposition chamber is evacuated, and after being sufficiently barged with a gas such as H 2 , He or Ar, the substrate is taken out from the deposition chamber. The dielectric window is made of a material that transmits microwaves well, such as alumina ceramics, quartz, or boron nitride.

【0128】半導体層にアルカリ土類金属を含有させる
方法としては、図6に示すように、堆積室内に、スパッ
タリング用のターゲット416を密着させたターゲット
電極418を設置し、ターゲット電極にはターゲット電
源414を接続する。そしてi型層形成の際、ターゲッ
ト電極にDC電圧あるいはRF電力を印加することによ
り、アルカリ土類金属の化合物からなるターゲットをス
パッタリングし、i型層に所望のアルカリ土類金属を含
有させるものである。該アルカリ土類金属の化合物から
なるターゲットが導電性の場合にはターゲット電極にD
C電圧あるいはRF電力を印加し、非導電性の場合には
RF電力を印加する。
As a method for incorporating an alkaline earth metal into the semiconductor layer, as shown in FIG. 6, a target electrode 418 having a sputtering target 416 adhered thereto is installed in the deposition chamber, and a target power source is used as the target electrode. 414 is connected. Then, when the i-type layer is formed, a DC voltage or RF power is applied to the target electrode to sputter a target composed of a compound of an alkaline earth metal, so that the i-type layer contains a desired alkaline earth metal. is there. When the target composed of the alkaline earth metal compound is conductive, D is added to the target electrode.
C voltage or RF power is applied, and if non-conductive, RF power is applied.

【0129】半導体層にアルカリ土類金属を含有させる
別の方法としては、図6の堆積室内部からターゲット、
ターゲット電極を取り去り、ガス導入管より、アルカリ
土類金属元素を含有するガスを堆積室内に導入し、上記
のMWPCVD法でi型層に含有させることもできる。
As another method for incorporating an alkaline earth metal into the semiconductor layer, a target can be obtained from inside the deposition chamber of FIG.
It is also possible to remove the target electrode, introduce a gas containing an alkaline earth metal element into the deposition chamber through the gas introduction pipe, and make the i-type layer contain the gas by the above MWPCVD method.

【0130】本発明の光起電力素子のi型層を形成する
際、MW電力とともにRF電力を堆積室内に導入しても
よい。この場合、導入するMW電力は堆積室に導入する
原料ガスを100%分解するのに必要なMW電力も小さ
いことが望ましく、さらに同時に導入されるRF電力
は、前記MW電力よりも大きいことが望ましい。同時に
導入されるRF電力の好ましい範囲としては、0.01
〜2W/cm3 である。RF電力の好ましい周波数の範
囲としては1〜100MHz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電力供給用の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電力供給用のRF電極の面積がアースの面積よりも
狭い場合、RF電力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。またバ
イアス電極にDC電圧を印加しても良い。DC電圧の好
ましい範囲としては、30から300V程度である。ま
たバイアス電極にRF電力とDC電圧を同時に印加して
も良い。
When forming the i-type layer of the photovoltaic element of the present invention, RF power may be introduced into the deposition chamber together with MW power. In this case, it is desirable that the MW power to be introduced is also small in MW power required for 100% decomposition of the source gas introduced into the deposition chamber, and the RF power to be introduced at the same time is preferably larger than the MW power. . A preferable range of RF power to be simultaneously introduced is 0.01
Is a ~2W / cm 3. A preferable frequency range of the RF power is 1 to 100 MHz. Especially 13.
56 MHz is optimal. Also, the fluctuation of RF frequency is ±
It is preferable that the waveform is smooth within 2%. It is appropriately selected depending on the area ratio of the area of the RF electrode for supplying RF power to the area of ground, but especially when the area of the RF electrode for supplying RF power is smaller than the area of ground, it is for supplying RF power. It is better to ground the self-bias (DC component) on the power supply side. Alternatively, a DC voltage may be applied to the bias electrode. A preferable range of the DC voltage is about 30 to 300V. Further, RF power and DC voltage may be applied to the bias electrode at the same time.

【0131】上に述べたi型層の好ましい堆積方法の堆
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。
Although the details of the deposition mechanism of the preferred method for depositing the i-type layer described above are unknown, it is considered as follows.

【0132】原料ガスを100%分解するに必要なMW
電力より低いMW電力を前記原料ガスに作用させ、MW
電力より高いRF電力をMW電力と同時に前記原料ガス
に作用させることによって、半導体層を形成するのに適
した活性種を選択できるものと考えられる。さらに原料
ガスを分解するときの堆積室内の圧力が50mTorr
以下の状態では良質な半導体層を形成するのに適した活
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圧力が
50mTorr以下の状態ではRF電力は、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M
WPCVD法の場合、プラズマと基板の間の電位差は小
さいが、RF電力をMW電力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、M
W電力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半導体層が得られるも
のと考えられる。そして堆積速度が5nm/sec以上
のときに特に効果がある。さらに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。
MW required for 100% decomposition of raw material gas
MW lower than electric power is applied to the raw material gas to generate MW.
It is considered that an active species suitable for forming a semiconductor layer can be selected by causing an RF power higher than the power to act on the raw material gas at the same time as the MW power. Furthermore, the pressure in the deposition chamber when decomposing the source gas is 50 mTorr
In the following conditions, it is considered that the gas phase reaction is suppressed as much as possible because the mean free path of the active species suitable for forming a good quality semiconductor layer is sufficiently long. Further, it is considered that when the pressure in the deposition chamber is 50 mTorr or less, the RF power 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 M
In the case of the WPCVD method, the potential difference between the plasma and the substrate is small, but the potential difference between the plasma and the substrate (the plasma is + and the substrate side is −) can be increased by introducing the RF power at the same time as the MW power. . Since the plasma potential is positively high with respect to the substrate, M
It is considered that active species decomposed by W power are deposited on the substrate and at the same time + ions accelerated by the plasma potential collide with the substrate to promote the relaxation reaction on the substrate surface and obtain a good-quality semiconductor layer. And it is particularly effective when the deposition rate is 5 nm / sec or more. Further, 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.

【0133】通常のRFPCVD法ではフッ素を含有す
る原料ガス(例えばSiF4 ガス、GeF4 ガス、CF
4 ガス等)の分解エネルギーは水素を含有する原料ガス
(例えばSiH4 ガス、GeH4 ガス、CH4 ガス等)
の分解エネルギーの約10程度必要である。従って、多
大なエネルギーをグロー放電に印加するため、下地の半
導体層に悪影響を及ぼす可能性があるが、MWPCVD
法ではもともと印加する電磁波の周波数が高いために低
電力でフッ素を含有する原料ガスを分解することがで
き、フッ素を含有する半導体層の形成手段として有効で
ある。さらにはフッ素を含有する原料ガスのラジカルは
比較的寿命が長いため、MWPCVD法ではさらに平均
自由工程を長くすることができるため、堆積速度を減少
させることなく、放電空間と基板表面を容易に分離する
ことができる。さらにはMWPCVD法でフッ素を含有
する原料ガスを用いると放電の安定性が向上し、グロー
放電を20時間以上に及ぶ長時間維持することができ
る。
In the usual RFPCVD method, a fluorine-containing source gas (for example, SiF 4 gas, GeF 4 gas, CF) is used.
4 gas, etc.) has a decomposition energy of hydrogen-containing source gas (eg, SiH 4 gas, GeH 4 gas, CH 4 gas, etc.)
About 10 of decomposition energy is required. Therefore, since a large amount of energy is applied to the glow discharge, the underlying semiconductor layer may be adversely affected.
According to the method, since the frequency of the applied electromagnetic wave is originally high, the raw material gas containing fluorine can be decomposed with low power, and it is effective as a means for forming a semiconductor layer containing fluorine. Furthermore, since the radical of the source gas containing fluorine has a relatively long life, the mean free path can be further lengthened in the MWPCVD method, so that the discharge space and the substrate surface can be easily separated without decreasing the deposition rate. can do. Furthermore, when a source gas containing fluorine is used in the MWPCVD method, the stability of discharge is improved, and glow discharge can be maintained for a long time of 20 hours or more.

【0134】半導体層に含有されるアルカリ土類金属含
有量を層厚方向に変化させる方法としては、アルカリ土
類金属含有量を多くしたいところでターゲット電極に印
加するRF電力を大きくし、アルカリ土類金属含有量を
少なくしたいところでターゲット電極に印加するRF電
力を小さくすれば良い。
As a method of changing the alkaline earth metal content contained in the semiconductor layer in the layer thickness direction, the RF power applied to the target electrode is increased to increase the alkaline earth metal content, and the alkaline earth metal content is increased. The RF power applied to the target electrode may be reduced where the metal content is desired to be reduced.

【0135】更に、DC電力を印加する場合において
は、アルカリ土類金属の含有量を多くしたいところでタ
ーゲット電極に印加するDC電圧を負極性で大きな電圧
を印加すれば良く、アルカリ土類金属含有量を少なくし
たいときには、ターゲット電極に印加するDC電圧を負
極性で小さな電圧を印加すれば良い。
Further, in the case of applying DC power, it is sufficient to apply a large negative DC voltage applied to the target electrode in the case where it is desired to increase the content of alkaline earth metal. When it is desired to reduce the voltage, a negative DC voltage applied to the target electrode may be applied.

【0136】またMWPCVD法、RFPCVD法でア
ルカリ土類金属を含有させる場合には、アルカリ土類金
属を含有するガスの流量を時間的に変化させればよい。
When the alkaline earth metal is contained by the MWPCVD method or the RFPCVD method, the flow rate of the gas containing the alkaline earth metal may be changed with time.

【0137】半導体層に含有されるゲルマニウムまたは
/及びスズの含有量を層厚方向に変化させる方法として
は、ゲルマニウムまたは/及びスズを含有する原料ガス
の流量を時間的に変化させればよい。
As a method of changing the content of germanium and / or tin contained in the semiconductor layer in the layer thickness direction, the flow rate of the source gas containing germanium and / or tin may be changed with time.

【0138】半導体層に含有されるゲルマニウムまたは
/及びスズを層厚方向に変化させる別の方法としては、
ゲルマニウムまたは/及びスズを多くしたいところで導
入するMW電力を大きくし、ゲルマニウムまたは/及び
スズを少なくしたいところで導入するMW電力を小さく
すれば良い。詳細なメカニズムに関しては不明である
が、MW電力を増加することによって、活性なゲルマニ
ウムまたは/及びスズを含有するラジカルが増加し、よ
り多くのゲルマニウムまたは/及びスズが含有されるも
のと考えられる。
As another method for changing the germanium and / or tin contained in the semiconductor layer in the layer thickness direction,
It is sufficient to increase the MW electric power to be introduced where it is desired to increase the germanium and / or tin and to decrease the MW electric power to be introduced where it is desired to decrease the germanium and / or tin. Although the detailed mechanism is unknown, it is considered that the radical containing active germanium and / or tin is increased by increasing the MW power, and thus more germanium or / and tin is contained.

【0139】半導体層に含有される価電子制御剤を層厚
方向に変化させる方法としては、価電子制御剤を含有さ
せるための原料ガスの流量を時間変化させればよい。
As a method of changing the valence electron control agent contained in the semiconductor layer in the layer thickness direction, the flow rate of the raw material gas for containing the valence electron control agent may be changed with time.

【0140】半導体層に含有される水素含有量を層厚方
向に変化させる方法としては、水素含有量を多くしたい
ところで導入するMW電力を大きくし、水素含有量を少
なくしたいところで導入するMW電力を小さくすれば良
い。詳細なメカニズムに関しては依然、不明であるが、
MW電力を増加することによって、活性な水素原子を含
むラジカルが増加し、より多くの水素原子が含有される
ものと考えられる。
As a method for changing the hydrogen content contained in the semiconductor layer in the layer thickness direction, the MW power introduced when the hydrogen content is desired to be increased and the MW power introduced where the hydrogen content is desired to be decreased. It should be small. Although the detailed mechanism is still unknown,
It is considered that by increasing the MW power, the number of radicals containing active hydrogen atoms increases, and more hydrogen atoms are contained.

【0141】半導体層に含有される水素含有量を層厚方
向に変化させる別の方法としては、水素含有量を多くし
たいところでRF電極に印加するRF電力を大きくし、
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電力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RF電力
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半導体層中により多
くの水素原子が含有されるものと考えられる。
As another method for changing the hydrogen content contained in the semiconductor layer in the layer thickness direction, the RF power applied to the RF electrode is increased when the hydrogen content is desired to be increased,
The RF power applied to the RF electrode may be reduced where it is desired to reduce the hydrogen content. Although the detailed mechanism is still unknown, when the RF power applied to the RF electrode is increased, the plasma potential rises, and more hydrogen ions are accelerated toward the substrate, so that more hydrogen is added to the semiconductor layer. It is considered to contain atoms.

【0142】更に、RF電力と同時にDC電力を印加す
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電力を増やす
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半導体層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 power at the same time as RF power, it is sufficient to apply a large voltage of + polarity to the DC voltage applied to the RF electrode 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. Regarding the detailed mechanism,
Although it is unknown, it is considered that when the DC power applied to the RF electrode is increased, the plasma potential rises and hydrogen ions are further accelerated toward the substrate, so that the semiconductor layer contains more hydrogen atoms. To be

【0143】また更に、半導体層に含有される水素含有
量を層厚方向に変化させるさらに別な方法としては、本
発明の半導体層形成方法において、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、半導体層形成
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ッシュ回数を増
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、半導体層
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。
Still another method for changing the hydrogen content contained in the semiconductor layer in the layer thickness direction is to provide a halogen lamp or a xenon lamp in the deposition chamber in the semiconductor layer forming method of the present invention. Flashing these lamps during semiconductor layer formation temporarily raises the substrate temperature. At that time, when the hydrogen content is desired to be reduced, the number of flushes per unit time is increased, the substrate temperature is temporarily raised, and where the hydrogen content is desired to be increased, the number of flushes per unit time is decreased. The substrate temperature may be temporarily lowered. It is considered that the desorption reaction of hydrogen from the surface of the semiconductor layer is activated by temporarily raising the substrate temperature.

【0144】半導体層に含有される水素含有量を層厚方
向に変化させる別の方法としては、半導体層系形成時に
フッ素を含有する原料ガスと水素を含有する原料ガスを
導入し、それぞれの原料ガス流量を時間変化させればよ
い。水素を多く含有させたいところではフッ素を含有す
る原料ガスを少なく流し、水素を少なく含有させたいと
ころではフッ素を含有する原料ガスを多く流せばよい。
As another method for changing the hydrogen content contained in the semiconductor layer in the layer thickness direction, a raw material gas containing fluorine and a raw material gas containing hydrogen are introduced at the time of forming the semiconductor layer system, and the respective raw materials are introduced. The gas flow rate may be changed with time. When it is desired to contain a large amount of hydrogen, a small amount of the raw material gas containing fluorine is allowed to flow, and where it is desired to contain a small amount of hydrogen, a large amount of the raw material gas containing fluorine is allowed to flow.

【0145】半導体層に含有されるフッ素含有量を層厚
方向に変化させる方法としては、半導体層形成時にフッ
素を含有するガスの流量を時間変化させればよい。フッ
素を多く含有させたいところではフッ素を含有するガス
を多く流し、フッ素を少なく含有させたいところではフ
ッ素を含有するガスを少なく流せばよい。
As a method of changing the fluorine content contained in the semiconductor layer in the layer thickness direction, the flow rate of the gas containing fluorine may be changed with time when the semiconductor layer is formed. Where a large amount of fluorine is desired, a large amount of fluorine-containing gas is allowed to flow, and where a small amount of fluorine is desired, a small amount of fluorine-containing gas may be allowed to flow.

【0146】またフッ素含有量を層厚方向に変化させる
別の方法としては、半導体層形成時に水素を含有するガ
スの流量を時間変化させればよい。フッ素を多く含有さ
せたいところでは水素を含有するガスを少なく流し、フ
ッ素を少なく含有させたいところでは水素を含有するガ
スを多く流せばよい。これは半導体層表面に結合してい
るフッ素と水素を含有するラジカルが反応し、半導体層
からフッ素を引き抜き、半導体層中に取り込まれるフッ
素が相対的に減少することによるものと考えられる。
As another method of changing the fluorine content in the layer thickness direction, the flow rate of the gas containing hydrogen may be changed with time when the semiconductor layer is formed. When a large amount of fluorine is desired to be contained, a small amount of hydrogen-containing gas is allowed to flow, and where a small amount of fluorine is desired to be included, a large amount of hydrogen-containing gas may be allowed to flow. It is considered that this is because the fluorine bonded to the surface of the semiconductor layer reacts with a radical containing hydrogen, the fluorine is extracted from the semiconductor layer, and the fluorine incorporated in the semiconductor layer is relatively reduced.

【0147】半導体層をRFPCVD法で堆積する場
合、容量結合型のRFPCVD法が適している。RFP
CVD法でRFドーピング層、RF−i層を形成する場
合、堆積室内の基板温度は100〜500℃、圧力は
0.1〜10Torr、RF電力は0.01〜5.0W
/cm2 、堆積速度は0.1〜2nm/secが最適条
件として挙げられる。長時間におよぶRFグロー放電を
維持するためにはRF電源の周波数変動、およびリップ
ルはそれぞれ2%以下のものが望ましい。
When the semiconductor layer is deposited by the RFPCVD method, the capacitive coupling type RFPCVD method is suitable. RFP
When the RF doping layer and the RF-i layer are formed by the CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 500 ° C., the pressure is 0.1 to 10 Torr, and the RF power is 0.01 to 5.0 W.
/ Cm 2 , and the deposition rate is 0.1 to 2 nm / sec as optimum conditions. In order to maintain the RF glow discharge for a long time, it is desirable that the frequency fluctuation and the ripple of the RF power source are each 2% or less.

【0148】また米国特許4,400,409号特許明
細書にはロール・ツー・ロール(Roll to Ro
ll)方式を採用した、半導体層を連続的に形成するプ
ラズマCVD装置が開示されている。本発明の光起電力
素子の半導体層はこのような装置を用いて連続的に製造
することが望ましい。この装置によれば、複数の堆積室
を設け、長尺、且つ可とう性の基板を該基板が堆積室を
順次通過する経路に沿って配置し、前記堆積室にて所望
の導電型を有する半導体層を形成しつつ、前記基板をそ
の長手方向に連続的に搬送することによって、pin接
合を有する光起電力素子を連続的に製造することができ
るとされている。なお、該明細書においては、半導体層
に各価電子制御剤を含有させるための原料ガスが他の堆
積室に拡散し、他の半導体層中に混入することを防止す
るために、ガスゲートが用いられている。具体的には前
記堆積室の間をスリット状の分離通路によって相互に分
離し、さらに各分離通路にAr、H2 、He等の掃気用
ガスを流入させ、各原料ガスの相互拡散を防止してい
る。
Further, US Pat. No. 4,400,409 discloses roll-to-roll (Roll to Ro).
A plasma CVD apparatus that continuously forms semiconductor layers, which employs the method of (ll), is disclosed. It is desirable that the semiconductor layer of the photovoltaic element of the present invention be continuously manufactured using such an apparatus. According to this apparatus, a plurality of deposition chambers are provided, a long and flexible substrate is arranged along a path through which the substrates sequentially pass through the deposition chamber, and the deposition chamber has a desired conductivity type. It is said that a photovoltaic element having a pin junction can be continuously manufactured by continuously transporting the substrate in the longitudinal direction while forming a semiconductor layer. In this specification, a gas gate is used in order to prevent a source gas for containing each valence electron control agent in a semiconductor layer from diffusing into another deposition chamber and mixing into another semiconductor layer. Has been. Specifically, the deposition chambers are separated from each other by a slit-shaped separation passage, and a scavenging gas such as Ar, H 2 , or He is flown into each separation passage to prevent mutual diffusion of the source gases. ing.

【0149】本発明に用いられるアルカリ土類金属はベ
リリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウムで、好適にはイオン半径の小さいベリリウ
ム、マグネシウム、カルシウムが用いられる。
The alkaline earth metals used in the present invention are beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium, and preferably beryllium, magnesium and calcium having a small ionic radius are used.

【0150】上記の半導体層形成方法において、アルカ
リ土類金属をスパッタリングして半導体層中に含有させ
る場合、ターゲットの材料としては以下の金属、化合
物、またはこれらの混合物が適している。 またMWPCVD法、RFPCVD法でアルカリ土類金
属を半導体層中に含有させる場合、アルカリ土類金属含
有の原料ガスとしては、以下の化合物が適している。
In the above semiconductor layer forming method, when an alkaline earth metal is sputtered to be contained in the semiconductor layer, the following metals, compounds or mixtures thereof are suitable as the target material. When the alkaline earth metal is contained in the semiconductor layer by the MWPCVD method or the RFPCVD method, the following compounds are suitable as the source gas containing the alkaline earth metal.

【0151】ガス化するためには、室温で液体のものは
化合物を液体ボンベに封入し、He、Ar等の不活性ガ
スでバブリングすることにより得られ、室温で固体のも
のは化合物を液体ボンベに封入し、該液体ボンベを加熱
し、該化合物を融解し、He、Ar等の不活性ガスでバ
ブリングすることにより得られる。
For gasification, a compound that is liquid at room temperature can be obtained by encapsulating a compound in a liquid cylinder and bubbling with an inert gas such as He or Ar. It is obtained by heating the liquid cylinder, melting the compound, and bubbling with an inert gas such as He and Ar.

【0152】半導体中にベリリウムを含有させるための
化合物としては、Be(NO32・3H2 O、Be
(CH32 、Be(C252 、Be(C37
2 、Be(C492 等が挙げられる。
Compounds for containing beryllium in a semiconductor include Be (NO 3 ) 2 .3H 2 O and Be.
(CH 3) 2, Be ( C 2 H 5) 2, Be (C 3 H 7)
2 , Be (C 4 H 9 ) 2 and the like.

【0153】半導体中にマグネシウムを含有させるため
の化合物としては、Mg(NO3 2 ・6H2 O、Mg
(CH3 COO)2 、MgSO4 ・7H2 O等が挙げら
れる。 半導体中にカルシウムを含有させるための化合
物としては、Ca(ClO32 ・2H2 O、CaBr2
・6H2 O、CaI・6H2 O、Ca(NO32・4
2 O等が挙げられる。
To include magnesium in the semiconductor
The compound of Mg (NO3 ) 2 ・ 6H2 O, Mg
(CH3 COO)2 , MgSOFour ・ 7H2 O etc.
Be done. Compound for containing calcium in semiconductor
As a product, Ca (ClO3)2 ・ 2H2 O, CaBr2
 ・ 6H2 O, CaI ・ 6H2 O, Ca (NO3 )2・ 4
H2 O etc. are mentioned.

【0154】半導体中にストロンチウムを含有させるた
めの化合物としては、SrCl2 ・6H2 O等が挙げら
れる。
Examples of the compound for containing strontium in the semiconductor include SrCl 2 .6H 2 O and the like.

【0155】半導体中にバリウムを含有させるための化
合物としては、Ba(OH)2 ・8H2 O等が挙げられ
る。
Examples of the compound for containing barium in the semiconductor include Ba (OH) 2 .8H 2 O and the like.

【0156】また上記のMWPCVD法、RFPCVD
法で半導体層を形成する方法において、原料ガスとして
は以下のガスまたはバブリングでガス化し得る化合物が
適している。
In addition, the above MWPCVD method and RFPCVD
In the method of forming a semiconductor layer by the method, the following gas or a compound that can be gasified by bubbling is suitable as a source gas.

【0157】半導体中にシリコン原子を含有させるため
の原料ガスしては、SiH4 (Hは重水素Dを含む)、
SiX4 (X:ハロゲン原子)、SiXn4-n (nは
整数)、Si2n6-n 、等が挙げられる。総称して
「原料ガス(Si)」とする。特にSiH4 、SiF
4 、SiD4 、Si26 が適している。
As a source gas for containing silicon atoms in a semiconductor, SiH 4 (H includes deuterium D),
Examples include SiX 4 (X: halogen atom), SiX n H 4-n (n is an integer), Si 2 X n H 6-n , and the like. Collectively referred to as "source gas (Si)". Especially SiH 4 , SiF
4 , SiD 4 , and Si 2 H 6 are suitable.

【0158】半導体中にフッ素原子を含有させるための
原料ガスしては、F2 、SiF4 、Si26 、GeF
4 、CF4 、C26 、C2 ClF5 、CCl22
ClF3 、C38 、NF3 、PF5 、BF3 、SF4
等が挙げられる。総称して「原料ガス(F)」とする。
特にSiF4 、GeF4 、CF4 、PF5 、BF3 が適
している。
The source gas for containing fluorine atoms in the semiconductor includes F 2 , SiF 4 , Si 2 F 6 , and GeF.
4 , CF 4 , C 2 F 6 , C 2 ClF 5 , CCl 2 F 2 ,
ClF 3 , C 3 F 8 , NF 3 , PF 5 , BF 3 , SF 4
Etc. Collectively referred to as "source gas (F)".
Particularly, SiF 4 , GeF 4 , CF 4 , PF 5 , and BF 3 are suitable.

【0159】半導体中に炭素原子を含有させるための原
料ガスしては、CH4 (Hは重水素Dを含む)、Cn
2n+2(nは整数)、Cn2n、CX4 (Xはハロゲン原
子)、Cn2n+2、Cn2n、C22 、C66 等が
挙げられる。総称して「原料ガス(C)」とする。特に
CH4 、CD4 、C22 が適している。
As the source gas for containing carbon atoms in the semiconductor, CH 4 (H includes deuterium D), C n H
2n + 2 (n is an integer), C n H 2n, CX 4 (X is a halogen atom), C n X 2n + 2 , C n X 2n, C 2 H 2, C 6 H 6 and the like. Collectively referred to as "source gas (C)". CH 4 , CD 4 , and C 2 H 2 are particularly suitable.

【0160】半導体中にゲルマニウム原子を含有させる
ための原料ガスしては、GeH4(Hは重水素Dを含
む)、Gen2n+2、GeX4 (Xはハロゲン原子)等
が挙げられる。総称して「原料ガス(Ge)」とする。
特にGeH4 、GeD4 が適している。
Examples of the source gas for containing a germanium atom in the semiconductor include GeH 4 (H includes deuterium D), Ge n H 2n + 2 , GeX 4 (X is a halogen atom) and the like. . Collectively referred to as "source gas (Ge)".
GeH 4 and GeD 4 are particularly suitable.

【0161】半導体中にスズ原子を含有させるための原
料ガスしては、SnH4 (Hは重水素Dを含む)、Sn
n2n+2、SnX4 (Xはハロゲン原子)、SnR4
(R:アルキル基)、SnXn4-n 等が挙げられる。
総称して「原料ガス(Sn)」とする。特にSnH4
SnD4 、Sn(CH34 が適している。
As a source gas for containing tin atoms in the semiconductor, SnH 4 (H includes deuterium D), Sn
n H 2n + 2 , SnX 4 (X is a halogen atom), SnR 4
(R: alkyl group), SnX n R 4-n and the like.
Collectively referred to as "source gas (Sn)". Especially SnH 4 ,
SnD 4 , Sn (CH 3 ) 4 are suitable.

【0162】半導体層の導電型をp型にするために導入
される価電子制御剤としては、周期律表第III族原子
(B、Al、Ga、In、Tl)が挙げられ、導電型を
n型にするために導入される価電子制御剤としては周期
律表第V族原子(P、As、Sb、Bi)、第VI族原
子(S、Se、Te)が挙げられる。
Examples of the valence electron control agent introduced to make the conductivity type of the semiconductor layer p-type include Group III atoms (B, Al, Ga, In, Tl) of the periodic table. Examples of the valence electron control agent introduced to make it n-type include group V atoms (P, As, Sb, Bi) and group VI atoms (S, Se, Te) in the periodic table.

【0163】半導体層中に周期律表第III族原子を導
入するための原料ガスとしては、B 26 、B4 H10、
59 、BF3 、B(CH33 、B(C25
3 、BCl3 、AlCl3 、Al(CH33 、GaC
3 、InCl3 、TlCl3等を挙げることができ
る。総称して「原料ガス(III)」とする。特にB2
6 、B (CH33 、B(C253 、Al(C
33 が適している。
A group III atom of the periodic table is introduced into the semiconductor layer.
As a raw material gas to enter, B 2 H6 , BFour H10,
BFive H9 , BF3 , B (CH3 )3 , B (C2 HFive )
3 , BCl3 , AlCl3 , Al (CH3 )3 , GaC
l3 , InCl3 , TlCl3Can be mentioned
It Collectively referred to as "source gas (III)". Especially B2 
H 6 , B (CH3 )3 , B (C2 HFive )3 , Al (C
H3 )3 Is suitable.

【0164】半導体層中に周期律表第V族原子を導入す
るための原料ガスとしては、PH3、P24 、PH4
I、PF3 、PF5 、PCl3 、PCl5 、PBr3
PBr5 、PI3 、AsH3 、AsF3 、AsCl3
AsBr3 、AsF5 、SbH3 、SbF3 、SbF
5 、SbCl3 、SbCl5 、BiH3 、BiCl3
BiBr3 等を挙げることができる。総称して「原料ガ
ス(V)」とする。特にPH3 、AsH3 が適してい
る。
PH 3 , P 2 H 4 , and PH 4 are used as the source gas for introducing the group V atom of the periodic table into the semiconductor layer.
I, PF 3 , PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 ,
PBr 5 , PI 3 , AsH 3 , AsF 3 , AsCl 3 ,
AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 , SbF 3 , SbF
5 , SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 , BiCl 3 ,
BiBr 3 and the like can be mentioned. Collectively referred to as "source gas (V)". Particularly, PH 3 and AsH 3 are suitable.

【0165】半導体層中に周期律表第VI族原子を導入
するための原料ガスとしては、H2S、SF4 、SF
6 、CS2 、H2 Se、SeF6 、TeH2 、TeF
6 、(CH32 Te、(C252 Te等が挙げら
れる。総称して「原料ガス(VI)」とする。特にH2
S、H2 Seが適している。
Source gases for introducing Group VI atoms of the periodic table into the semiconductor layer include H 2 S, SF 4 , SF
6 , CS 2 , H 2 Se, SeF 6 , TeH 2 , TeF
6 , (CH 3 ) 2 Te, (C 2 H 5 ) 2 Te, and the like. Collectively referred to as "source gas (VI)". Especially H 2
S and H 2 Se are suitable.

【0166】半導体中に酸素原子を含有させるための原
料ガスしては、O2 、CO2 、CO、NO、NO2 、N
2 O、H2 O、CH3 CH2 OH、CH3 OH等が挙げ
られる。総称して「原料ガス(O)」とする。特にO
2 、NOが適している。
As a source gas for containing oxygen atoms in the semiconductor, O 2 , CO 2 , CO, NO, NO 2 and N are used.
2 O, H 2 O, CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like can be mentioned. Collectively referred to as "source gas (O)". Especially O
2 , NO is suitable.

【0167】半導体中に窒素原子を含有させるための原
料ガスしては、N2 、NO、NO2、N2 O、NH3
が挙げられる。総称して「原料ガス(N)」とする。特
にN 2 、NH3 が適している。
Raw material for containing nitrogen atom in semiconductor
As a charge gas, N2 , NO, NO2, N2 O, NH3 etc
Is mentioned. Collectively referred to as "source gas (N)". Special
To N 2 , NH3 Is suitable.

【0168】またこれらの原料ガスをH2 、D2 、H
e、Ar等のガスで適宜希釈して堆積室に導入しても良
い。
Further, these raw material gases were replaced with H 2 , D 2 , and H.
It may be appropriately diluted with a gas such as e or Ar and introduced into the deposition chamber.

【0169】以下に、本発明の光起電力素子の構成をさ
らに詳細に説明する。基板 基板は、導電性材料単体で構成されたものでもよく、絶
縁性材料または導電性材料で構成された支持体上に導電
層を形成したものであっても良い。導電性材料として
は、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。これらの材料を支持体と
して使用するにはシート状、あるいは長尺状のシートを
円筒体に巻き付けたロール状であることが望ましい。
The structure of the photovoltaic element of the present invention will be described in more detail below. Substrate The substrate may be made of a conductive material alone, or may be one having a conductive layer formed on a support made of an insulating material or a conductive material. As the conductive material, NiCr, stainless steel, Al, Cr, Mo, Au,
Examples include metals such as Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, and Sn, or alloys thereof. In order to use these materials as a support, it is preferable that the material has a sheet shape or a roll shape in which a long sheet is wound around a cylindrical body.

【0170】絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリ
エチレン、ポリカーボネート、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、または
ガラス、セラミックス、紙などが挙げられる。これらの
材料を支持体として使用するにはシート状、あるいは長
尺状のシートを円筒体に巻き付けたロール状であること
が望ましい。これらの絶縁性支持体は、少なくともその
一方の表面に導電層を形成し、誘導電層を形成した表面
上に本発明の半導体層を形成する。
As the insulating material, polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate,
Examples thereof include synthetic resins such as polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene and polyamide, and glass, ceramics and paper. In order to use these materials as a support, it is preferable that the material has a sheet shape or a roll shape in which a long sheet is wound around a cylindrical body. In these insulating supports, a conductive layer is formed on at least one surface thereof, and the semiconductor layer of the present invention is formed on the surface on which the induction layer is formed.

【0171】例えばガラスであれば表面上に、NiC
r、Al、Ag、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、
Ti、Pt、Pb、In23 、ITO(In23
SnO2)、ZnO等の材料またはその合金からなる導
電層を形成し、ポリエステルフィルム等の合成樹脂シー
トであれば表面上にNiCr、Al、Ag、Pb、Z
n、Ni、Au、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、
Ti、Pt等の材料またはその合金からなる導電層を形
成し、ステンレスであればNiCr、Al、Ag、C
r、Mo、Ir、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb、
In23 、ITO(In23 +SnO2 )、ZnO
等の材料またはその合金からなる導電層を形成する。形
成方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、スクリ
ーン印刷法等で形成する。支持体の表面形状は平滑ある
いは山の高さが最大300〜1000nmの凸凹である
ことが望ましい。
For example, in the case of glass, NiC is formed on the surface.
r, Al, Ag, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V,
Ti, Pt, Pb, In 2 O 3 , ITO (In 2 O 3 +
SnO 2 ), ZnO, etc., or a conductive layer made of an alloy thereof is formed, and NiCr, Al, Ag, Pb, Z is formed on the surface of a synthetic resin sheet such as a polyester film.
n, Ni, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V,
A conductive layer made of a material such as Ti or Pt or an alloy thereof is formed, and NiCr, Al, Ag or C is used for stainless steel.
r, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb,
In 2 O 3 , ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ), ZnO
A conductive layer made of a material such as the above or an alloy thereof is formed. As a forming method, a vacuum evaporation method, a sputtering method, a screen printing method, or the like is used. The surface shape of the support is preferably smooth or uneven with peak heights of 300 to 1000 nm at maximum.

【0172】基板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。
The thickness of the substrate is appropriately determined so that a desired photovoltaic element can be formed. However, when flexibility as a photovoltaic element is required, the function as a support is sufficiently exerted. 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.

【0173】本発明の光起電力素子における望ましい基
板形態としては、上記支持体上にAg、Al、Cu、A
lSi等の司視光から近赤外で反射率の高い金属からな
る導電層(光反射層)を形成することである。光反射層
は真空蒸着法、スパッタリング法等で形成するのが適し
ている。光反射層としての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。光反射層の表面をテクスチャー化するためには形成
時の基板温度を200℃以上とすれば良い。本発明の光
起電力素子におけるさらに望ましい基板形態としては、
光反射層上にZnO、SnO2 、In23 、ITO、
TiO2 、CdO、Cd2 SnO4 、Bi23 、Mo
3 、Nax WO3 等からなる導電層(反射増加層)を
形成することである。該反射増加層の堆積方法としては
真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、スプレー
法、スピンオン法、ディッピング法等が適した方法とし
て挙げられる。反射増加層の層厚としては、前記反射増
加層の材料の屈折率により最適な層厚は異なるが、好ま
しい層厚の範囲としては50nm〜10μmが挙げられ
る。さらに反射増加層をテクスチャー化するためには、
該反射増加層を形成する際の基板温度を200℃以上に
上げるのが好ましいものである。MWドーピング層(MWp型層、MWn型層) この層は光起電力素子の特性を左右する重要な層であ
る。
Preferred substrate forms in the photovoltaic element of the present invention include Ag, Al, Cu, A on the support.
This is to form a conductive layer (light reflection layer) made of a metal having a high reflectance in the near infrared from the control light such as 1Si. The light reflecting layer is suitably formed by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method or the like. As a layer thickness of these metals as a light reflecting layer, a suitable layer thickness is 10 nm to 5000 nm. In order to texture the surface of the light reflection layer, the substrate temperature at the time of formation may be 200 ° C. or higher. As a more desirable substrate form in the photovoltaic element of the present invention,
ZnO, SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, on the light reflection layer,
TiO 2 , CdO, Cd 2 SnO 4 , Bi 2 O 3 , Mo
This is to form a conductive layer (reflection-increasing layer) made of O 3 , Nax WO 3, or the like. Suitable methods for depositing the reflection-increasing layer include vacuum vapor deposition, sputtering, CVD, spraying, spin-on, and dipping. As the layer thickness of the reflection increasing layer, the optimum layer thickness varies depending on the refractive index of the material of the reflection increasing layer, but a preferable range of the layer thickness is 50 nm to 10 μm. To further texture the reflection-increasing layer,
It is preferable to raise the substrate temperature to 200 ° C. or higher when forming the reflection enhancing layer. MW doping layer (MWp type layer, MWn type layer) This layer is an important layer that influences the characteristics of the photovoltaic device.

【0174】MWドーピング層は非晶質シリコン系半導
体材料、または微結晶シリコン系半導体材料、または多
結晶シリコン系半導体材料から構成される。非晶質(a
−と略記する)シリコン系半導体材料としてはa−S
i、a−SiC、a−SiGe、a−SiGeC、a−
SiO、a−SiN、a−SiON、a−SiCON等
が挙げられる。微結晶(μc−と略記する)シリコン系
半導体材料としてはμc−Si、μc−SiC、μc−
SiGe、μc−SiO、μc−SiGeC、μc−S
iN、μc−SiON、μc−SiOCN等が挙げられ
る。多結晶(poly−と略記する)シリコン系半導体
材料としては、poly−Si、poly−SiC、p
oly−SiGe等が挙げられる。
The MW doping layer is composed of an amorphous silicon semiconductor material, a microcrystalline silicon semiconductor material, or a polycrystalline silicon semiconductor material. Amorphous (a
Abbreviated as −) as a silicon-based semiconductor material is aS
i, a-SiC, a-SiGe, a-SiGeC, a-
SiO, a-SiN, a-SiON, a-SiCON, etc. are mentioned. Microcrystalline (abbreviated as μc−) silicon-based semiconductor materials include μc-Si, μc-SiC, μc-
SiGe, μc-SiO, μc-SiGeC, μc-S
iN, μc-SiON, μc-SiOCN and the like can be mentioned. Polycrystalline (abbreviated as poly-) silicon-based semiconductor materials include poly-Si, poly-SiC, and p.
Examples include oli-SiGe and the like.

【0175】特に光入射側のMWドーピング層には、光
吸収の少ない結晶性の半導体材料かバンドギャップの広
い非晶質半導体層が適している。具体的にはa−Si
C、a−SiO、a−SiN、a−SiON、a−Si
CON、μc−Si、μc−SiC、μc−SiO、μ
c−SiN、μc−SiON、μc−SiOCN、po
ly−Si、poly−SiCが適している。
Particularly, for the MW doping layer on the light incident side, a crystalline semiconductor material with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable. Specifically, a-Si
C, a-SiO, a-SiN, a-SiON, a-Si
CON, μc-Si, μc-SiC, μc-SiO, μ
c-SiN, μc-SiON, μc-SiOCN, po
Ly-Si and poly-SiC are suitable.

【0176】導電型をp型またはn型にするために導入
される価電子制御剤の導入量は、1000ppm〜10
%が好ましい範囲として挙げられ、少なくとも一方の界
面で含有量が多くなっていることが望ましい。
The amount of the valence electron control agent introduced to make the conductivity type p-type or n-type is 1000 ppm to 10 ppm.
% Is mentioned as a preferable range, and it is desirable that the content is increased at at least one interface.

【0177】また含有される水素(H、D)及びフッ素
は未結合手を補償する働きをし、ドーピング効率を向上
させるものである。水素及びフッ素含有量は0.1〜3
0at%が最適量として挙げられる。特にMWドーピン
グ層が結晶性の場合、0.01〜10at%が最適量と
して挙げられる。さらに界面側で水素含有量が多くなっ
ているものが好ましい分布形態として挙げられ、該界面
近傍での水素含有量はバルク内の含有量の1.1〜3倍
の範囲が好ましい範囲として挙げられる。また、界面側
でフッ素含有量が少なくなっているものが好ましい分布
形態として挙げられ、バルク内の0.3〜0.9倍の範
囲が好ましい範囲として挙げられる。
Further, the contained hydrogen (H, D) and fluorine serve to compensate dangling bonds and improve the doping efficiency. Hydrogen and fluorine content is 0.1-3
An optimum amount is 0 at%. Especially when the MW doping layer is crystalline, 0.01 to 10 at% can be mentioned as the optimum amount. Further, a preferable distribution form is one in which the hydrogen content on the interface side is large, and the hydrogen content in the vicinity of the interface is 1.1 to 3 times the content in the bulk as a preferable range. . In addition, a preferable distribution form is one in which the fluorine content is small on the interface side, and a preferable range is 0.3 to 0.9 times in the bulk.

【0178】酸素、窒素原子の導入量は0.1ppm〜
20%、微量に含有させる場合には0.1ppm〜1%
が好適な範囲である。
The introduction amount of oxygen and nitrogen atoms is 0.1 ppm
20%, 0.1ppm to 1% when contained in a trace amount
Is a preferable range.

【0179】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。さらに層厚は1〜
50nmが好ましく、3〜30nmが最適である。
As electric characteristics, the activation energy is 0.
It is preferably 2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Furthermore, the layer thickness is 1
50 nm is preferable and 3 to 30 nm is optimum.

【0180】特に前述した光吸収の少ない結晶性の半導
体材料かバンドギャップの広い非晶質半導体層を形成す
る場合はH2 、D2 、He等のガスで2〜100倍に原
料ガスを希釈し、比較的高いMW電力を導入するのが好
ましい。RFドーピング層(RFp型層、RFn型層) この層は光起電力素子の特性を左右する重要な層であ
る。
In particular, when forming a crystalline semiconductor material having a small light absorption or an amorphous semiconductor layer having a wide band gap, the source gas is diluted 2 to 100 times with a gas such as H 2 , D 2 and He. However, it is preferable to introduce a relatively high MW power. RF doping layer (RFp type layer, RFn type layer) This layer is an important layer that influences the characteristics of the photovoltaic device.

【0181】RFドーピング層は非晶質シリコン系半導
体材料、または微結晶シリコン系半導体材料、または多
結晶シリコン系半導体材料から構成される。非晶質シリ
コン系半導体材料としてはa−Si、a−SiC、a−
SiGe、a−SiGeC、a−SiO、a−SiN、
a−SiON、a−SiCON等が挙げられる。微結晶
シリコン系半導体材料としてはμc−Si、μc−Si
C、μc−SiGe、μc−SiO、μc−SiGe
C、μc−SiN、μc−SiON、μc−SiOC
N、等が挙げられる。多結晶シリコン系半導体材料とし
ては、poly−Si、poly−SiC、poly−
SiGe、等が挙げられる。
The RF doping layer is composed of an amorphous silicon semiconductor material, a microcrystalline silicon semiconductor material, or a polycrystalline silicon semiconductor material. Amorphous silicon semiconductor materials include a-Si, a-SiC, a-
SiGe, a-SiGeC, a-SiO, a-SiN,
Examples include a-SiON and a-SiCON. As microcrystalline silicon-based semiconductor material, μc-Si, μc-Si
C, μc-SiGe, μc-SiO, μc-SiGe
C, μc-SiN, μc-SiON, μc-SiOC
N, etc. are mentioned. Polycrystalline silicon-based semiconductor materials include poly-Si, poly-SiC, and poly-Si.
SiGe, etc. are mentioned.

【0182】特に光入射側のRFドーピング層には、光
吸収の少ない結晶性の半導体材料かバンドギャップの広
い非晶質半導体層が適している。具体的にはa−Si
C、a−SiO、a−SiN、a−SiON、a−Si
CON、μc−Si、μc−SiC、μc−SiO、μ
c−SiN、μc−SiON、μc−SiOCN、po
ly−Si、poly−SiCが適している。
Particularly, for the RF doping layer on the light incident side, a crystalline semiconductor material with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable. Specifically, a-Si
C, a-SiO, a-SiN, a-SiON, a-Si
CON, μc-Si, μc-SiC, μc-SiO, μ
c-SiN, μc-SiON, μc-SiOCN, po
Ly-Si and poly-SiC are suitable.

【0183】導電型をp型またはn型にするために導入
される価電子制御剤の導入量は、800ppm〜8%が
好ましい範囲として挙げられ、MWドーピング層の導入
量よりも少ないことが望ましい。さらに少なくとも一方
の界面で含有量が多くなっていることが望ましい。
The amount of the valence electron control agent introduced to make the conductivity type p-type or n-type is preferably 800 ppm to 8%, and is preferably less than the amount introduced in the MW doping layer. . Further, it is desirable that the content is large at at least one interface.

【0184】また含有される水素(H、D)及びフッ素
は未結合手を補償する働きをし、ドーピング効率を向上
させるものである。水素及びフッ素含有量は0.1〜2
5at%が最適量として挙げられる。特にRFドーピン
グ層が結晶性の場合、0.01〜10at%が最適量と
して挙げられる。さらに界面側で水素含有量が多くなっ
ているものが好ましい分布形態として挙げられ、該界面
近傍での水素含有量はバルク内の含有量の1.1〜3倍
の範囲が好ましい範囲として挙げられる。また、界面側
でフッ素含有量が少なくなっているものが好ましい分布
形態として挙げられ、バルク内の0.3〜0.9倍の範
囲が好ましい範囲として挙げられる。
Further, the contained hydrogen (H, D) and fluorine function to compensate dangling bonds and improve the doping efficiency. Hydrogen and fluorine content is 0.1-2
An optimum amount is 5 at%. Especially when the RF doping layer is crystalline, 0.01 to 10 at% is mentioned as the optimum amount. Further, a preferable distribution form is one in which the hydrogen content on the interface side is large, and the hydrogen content in the vicinity of the interface is 1.1 to 3 times the content in the bulk as a preferable range. . In addition, a preferable distribution form is one in which the fluorine content is small on the interface side, and a preferable range is 0.3 to 0.9 times in the bulk.

【0185】酸素、窒素原子の導入量は0.1ppm〜
20%、微量に含有させる場合には0.1ppm〜1%
が好適な範囲である。
The amount of oxygen and nitrogen atoms introduced is 0.1 ppm to
20%, 0.1ppm to 1% when contained in a trace amount
Is a preferable range.

【0186】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。さらに層厚は1〜
50nmが好ましく、5〜20nmが最適である。
As electric characteristics, the activation energy is 0.
It is preferably 2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Furthermore, the layer thickness is 1
50 nm is preferable and 5 to 20 nm is optimum.

【0187】特に前述した光吸収の少ない結晶性の半導
体材料かバンドギャップの広い非晶質半導体層を形成す
る場合はH2 、D2 、He等のガスで2〜100倍に原
料ガスを希釈し、比較的高いRF電力を導入するのが好
ましい。i型層 本発明の光起電力素子において、i型層は光励起キャリ
アを発生、輸送する最も重要な層である。
In particular, when forming a crystalline semiconductor material with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap, the source gas is diluted 2 to 100 times with a gas such as H 2 , D 2 and He. However, it is preferable to introduce a relatively high RF power. i-Type Layer In the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer is the most important layer for generating and transporting photoexcited carriers.

【0188】i型層としては僅かにp型、僅かにn型の
層も使用でき、シリコン原子とゲルマニウムまたは/及
びスズ、または/及び炭素原子を含有し、例えばa−S
iGe、a−SiSn、a−SiSnGe、a−SiG
eC、a−SiSnC、a−SiSnGeC等の非晶質
半導体材料が用いられる。
As the i-type layer, a slightly p-type or slightly n-type layer can be used, which contains silicon atoms and germanium and / or tin, and / or carbon atoms, and is, for example, aS.
iGe, a-SiSn, a-SiSnGe, a-SiG
An amorphous semiconductor material such as eC, a-SiSnC, or a-SiSnGeC is used.

【0189】本発明の光起電力素子のi型層としては、
水素原子を含有し、且つゲルマニウムまたは/及びスズ
含有量または炭素原子の含有量が層厚方向に対してなめ
らかに変化するものである。ゲルマニウムまたは/及び
スズ含有量の好適な範囲としては1〜50%で、バンド
ギャップの好適な範囲としては1.3〜1.7(eV)
である。また、炭素原子含有量の好適な範囲としては1
〜50%で、バンドギャップの好適な範囲としては1.
8〜2.2(eV)である。
As the i-type layer of the photovoltaic element of the present invention,
It contains hydrogen atoms, and the content of germanium or / and tin or the content of carbon atoms changes smoothly in the layer thickness direction. The preferable range of the germanium and / or tin content is 1 to 50%, and the preferable range of the band gap is 1.3 to 1.7 (eV).
Is. The preferred range of carbon atom content is 1
.About.50%, and the preferable range of the band gap is 1.
8 to 2.2 (eV).

【0190】i型層に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ともに含有することが
望ましい。さらに望ましくは該価電子制御剤の含有量が
層厚方向になめらかに変化しているものである。p型層
側または/及びn型層側で含有量が多くなっているもの
が望ましい。
It is desirable that the i-type layer contains both a valence electron control agent serving as a donor and a valence electron control agent serving as an acceptor. More preferably, the content of the valence electron control agent changes smoothly in the layer thickness direction. It is desirable that the content is large on the p-type layer side and / or the n-type layer side.

【0191】i型層に含有される水素(H、D)及びフ
ッ素は、i型層の未結合手を補償する働きをし、i型層
でのキャリアーの移動度と寿命の積を向上させるもので
ある。また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型層の水素及びフッ素含有量
は1〜30at%が最適な含有量として挙げられる。特
に、界面側で水素含有量が多くなっているものが好まし
い分布形態として挙げられ、バルク内の1.1〜3倍の
範囲が好ましい範囲として挙げられる。また界面側でフ
ッ素含有量が少なくなっているものが好ましい分布形態
として挙げられ、バルク内の0.3〜0.9倍の範囲が
好ましい範囲として挙げられる。
Hydrogen (H, D) and fluorine contained in the i-type layer serve to compensate dangling bonds in the i-type layer and improve the product of carrier mobility and life in the i-type layer. It is a thing. Further, it has a function of compensating for the interface state of the interface, and has an effect of improving the photovoltaic power, the photocurrent and the photoresponsiveness of the photovoltaic device. The optimum content of hydrogen and fluorine in the i-type layer is 1 to 30 at%. In particular, the one in which the hydrogen content is large on the interface side is mentioned as a preferable distribution form, and the range of 1.1 to 3 times in the bulk is mentioned as a preferable range. A preferable distribution form is one in which the fluorine content is small on the interface side, and a preferable range is 0.3 to 0.9 times in the bulk.

【0192】酸素、窒素原子の導入量は0.1ppm〜
1%が好適な範囲である。
The introduction amount of oxygen and nitrogen atoms is 0.1 ppm
1% is a suitable range.

【0193】i型層の層厚は、光起電力素子の構造(例
えばシングルセル、タンデムセル、トリプルセル)及び
バンドギャップに大きく依存するが0.05〜1.0μ
mが最適な層厚として挙げられる。
The layer thickness of the i-type layer largely depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, tandem cell, triple cell) and band gap, but is 0.05 to 1.0 μm.
m is mentioned as the optimum layer thickness.

【0194】本発明のi型層は、堆積速度を2.5nm
/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60me
V以下であり、且つ電子スピン共鳴(ESR)による未
結合手の密度は1017/cm 3 以下である。
The i-type layer of the present invention has a deposition rate of 2.5 nm.
Even if it is increased above / sec, the tail state on the valence band side
It is a little, and the tilt of the tail state is 60 me.
V or less and not determined by electron spin resonance (ESR)
Bond density is 1017/ Cm 3 It is the following.

【0195】i型層の形成にはMWPCVD法を用い、
望ましくは前述したようにMWPCVD法においてRF
電力を同時に導入し、さらに望ましくは前述したように
MWPCVD法においてRF電力とDC電力を同時に導
入する。RF−i層 本発明の光起電力素子において、RF−i層は光励起キ
ャリアを輸送する重要な層である。
The MWPCVD method is used to form the i-type layer,
It is desirable to use RF in the MWPCVD method as described above.
Power is introduced at the same time, and more preferably RF power and DC power are introduced at the same time in the MWPCVD method as described above. RF-i layer In the photovoltaic device of the present invention, the RF-i layer is an important layer for transporting photoexcited carriers.

【0196】RF−i層としては僅かにp型、僅かにn
型の層も使用でき、非晶質シリコン系半導体材料料、あ
るいは微結晶シリコン系半導体材料から構成される。非
晶質シリコン系半導体材料料としては、例えばa−S
i、a−SiC、a−SiO、a−SiN、a−SiG
e、a−SiGeC、a−SiSn、a−SiSnC等
が挙げられる。微結晶シリコン系半導体材料しては、例
えばμc−Si、μc−SiC、μc−SiGe、μc
−SiSn、μc−SiO、μc−SiN、μc−Si
ON、μc−SiOCN等が挙げられる。
The RF-i layer is slightly p-type and slightly n-type.
A mold layer can also be used and is composed of an amorphous silicon semiconductor material or a microcrystalline silicon semiconductor material. Examples of the amorphous silicon-based semiconductor material include aS
i, a-SiC, a-SiO, a-SiN, a-SiG
e, a-SiGeC, a-SiSn, a-SiSnC, etc. are mentioned. Examples of the microcrystalline silicon-based semiconductor material include μc-Si, μc-SiC, μc-SiGe, and μc.
-SiSn, μc-SiO, μc-SiN, μc-Si
ON, μc-SiOCN and the like can be mentioned.

【0197】図2−aのように光入射側のRF−i層と
してはa−Si、a−SiC、a−SiO、a−SiN
等の半導体材料を用いることによって光起電力素子の開
放電圧を向上できる。
As shown in FIG. 2-a, the RF-i layer on the light incident side is a-Si, a-SiC, a-SiO, a-SiN.
The open circuit voltage of the photovoltaic element can be improved by using a semiconductor material such as.

【0198】図2−bのように光入射側とは反対側のR
F−i層としてはa−Si、a−SiGe、a−SiS
n、a−SiGeC、a−SiSnC等の半導体材料を
用いることによって光起電力素子の短絡電流を向上でき
る。
R on the side opposite to the light incident side as shown in FIG.
As the F-i layer, a-Si, a-SiGe, a-SiS
By using a semiconductor material such as n, a-SiGeC, or a-SiSnC, the short-circuit current of the photovoltaic element can be improved.

【0199】RF−i層に含有される水素(H、D)及
びフッ素は、RF−i層の未結合手を補償する働きを
し、RF−i層でのキャリアーの移動度と寿命の積を向
上させるものである。また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がある。RF−i層の水素及びフッ
素含有量は1〜30at%が最適な含有量として挙げら
れる。特に、界面側で水素含有量が多くなっているもの
が好ましい分布形態として挙げられ、バルク内の含有量
の1.1〜3倍の範囲が好ましい範囲として挙げられ
る。また、界面側でフッ素含有量が少なくなっているも
のが好ましい分布形態として挙げられ、バルク内の含有
量の0.3〜0.9倍の範囲が好ましい範囲として挙げ
られる。
Hydrogen (H, D) and fluorine contained in the RF-i layer serve to compensate dangling bonds in the RF-i layer, and are the product of carrier mobility and lifetime in the RF-i layer. Is to improve. It also has the effect of compensating for the interface state of the interface, and has the effect of improving the photovoltaic power, photocurrent, and photoresponsiveness of the photovoltaic device. The optimum content of hydrogen and fluorine in the RF-i layer is 1 to 30 at%. In particular, the one in which the hydrogen content is large on the interface side is mentioned as a preferable distribution form, and the range of 1.1 to 3 times the content in the bulk is mentioned as a preferable range. In addition, a preferable distribution form is one in which the fluorine content is low on the interface side, and a preferable range is 0.3 to 0.9 times the content in the bulk.

【0200】別の望ましい形態としてはドナーとなる価
電子制御剤(周期律表第V族原子または/及び第VI族
原子)とアクセプターとなる価電子制御剤(周期律表第
III族原子)がともに含有させたものである。またド
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
御剤を互いに補償するように含有するのが好ましいもの
である。RF−i層に導入される周期律表第III族原
子及び第V族原子及び第VI族原子の導入量はそれぞれ
600ppm以下が好ましい範囲として挙げられる。
As another desirable form, a valence electron controlling agent (group V atom and / or group VI atom of the periodic table) serving as a donor and a valence electron controlling agent (group III atom of the periodic table) serving as an acceptor are used. Both are included. Further, it is preferable to contain a valence electron control agent as a donor and a valence electron control agent as an acceptor so as to compensate each other. 600 ppm or less is mentioned as a preferable range of the introduction amount of each of the group III atom, the group V atom, and the group VI atom of the periodic table introduced into the RF-i layer.

【0201】酸素、窒素原子の導入量は0.1ppm〜
20%、微量に含有させる場合には0.1ppm〜1%
が好適な範囲である。
The amount of oxygen and nitrogen atoms introduced is 0.1 ppm to
20%, 0.1ppm to 1% when contained in a trace amount
Is a preferable range.

【0202】RF−i層の層厚は0.5〜30nm以下
が最適な層厚として挙げられ、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
よる未結合手の密度は1017/cm3 以下である。透明電極 透明電極はインジウム酸化物(In23 )、スズ酸化
物(SnO2 )、ITO(In23 +SnO2 )が適
した材料である。
The optimum layer thickness of the RF-i layer is 0.5 to 30 nm or less, and the tail state on the valence band side is small, and the slope of the tail state is 5.
It is 5 meV or less, and the density of dangling bonds by electron spin resonance (ESR) is 10 17 / cm 3 or less. Transparent electrode Indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ) and ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) are suitable materials for the transparent electrode.

【0203】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。スパッタリング法で
堆積する場合、金属ターゲット、あるいは酸化物ターゲ
ット等のターゲットを適宜組み合わせて用いられる。
The sputtering method and the vacuum evaporation method are the most suitable deposition methods for depositing the transparent electrode. When depositing by a sputtering method, a target such as a metal target or an oxide target is appropriately combined and used.

【0204】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、20℃〜600℃が好ましい
範囲として挙げられる。また、スパッタリング用のガス
として、Arガス等の不活性ガスが挙げられる。また前
記不活性ガスに酸素ガス(O 2 )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。
さら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。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、0.01〜10nm/secの範囲である。
When depositing by the sputtering method, the substrate temperature
The degree is an important factor, and 20 ° C to 600 ° C is preferable.
Listed as a range. Also, the gas for sputtering
Examples of the gas include inert gas such as Ar gas. Before again
Oxygen gas (O 2 ) Is added as needed.
Is preferable. Especially targeting metal
Oxygen gas (O2 ) Is mandatory.
Furthermore, the target is sputtered with the inert gas or the like.
When ringing, the pressure in the discharge space is effectively
0.1 to 50 mTorr is preferable for performing
Listed as a range. The deposition rate of the transparent electrode is
The optimum deposition rate depends on the pressure and discharge power in the space
Is in the range of 0.01 to 10 nm / sec.

【0205】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。さらに、酸素ガス(O2 )を導入
し、圧力が5×10-5Torr〜9×10-4Torrの
範囲で堆積することが必要である。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。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/secである。堆積速度が0.0
1nm/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。
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, it is necessary to introduce oxygen gas (O 2 ) and deposit at a pressure of 5 × 10 −5 Torr to 9 × 10 −4 Torr. 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. The preferable deposition rate range of the transparent electrode under the above conditions is 0.01 to 10 nm / sec. Deposition rate is 0.0
If it is less than 1 nm / sec, the productivity will decrease and 10 nm /
If it is larger than sec, a rough film is formed and the transmittance, the conductivity and the adhesion are lowered.

【0206】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50〜500nmが好
ましい範囲として挙げられる。集電電極 光起電力層であるi型層により多くの光を入射させ、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。通常、集電電極の形は櫛型が使用され、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。集電
電極の材質としてはFe、Cr、Ni、Au、Ti、P
d、Ag、Al、Cu、AlSi、C(グラファイト)
等が用いられ、通常比抵抗の小さい、Ag、Cu、A
l、Cr、Cなどの金属、あるいはこれらの合金が適し
ている。
The layer thickness of the transparent electrode is preferably deposited under the conditions satisfying the conditions of the antireflection film. As a specific layer thickness of the transparent electrode, 50 to 500 nm is mentioned as a preferable range. Current collector electrode In order to allow more light to enter the i-type layer, which is a photovoltaic layer, and to efficiently collect the generated carriers in the electrode, the shape of the current collector electrode (the shape viewed from the light incident direction), and Material is important. Usually, a comb-shaped collector electrode is used, and the line width, the number of wires, etc. are determined by the shape and size of the photovoltaic element viewed from the light incident direction, the material of the collector electrode, and the like. . The line width is usually about 0.1 mm to 5 mm. The material of the collector electrode is Fe, Cr, Ni, Au, Ti, P
d, Ag, Al, Cu, AlSi, C (graphite)
Etc. are used, and Ag, Cu, A, which usually has a small specific resistance,
Metals such as 1, Cr, C, and alloys thereof are suitable.

【0207】集電電極の層構造としては単一の層からな
るものであってもよいし、さらには複数の層からなるも
のであってもよい。
The layer structure of the collector electrode may be composed of a single layer, or may be composed of a plurality of layers.

【0208】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。
It is desirable that these metals are formed by a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a plating method, a printing method or the like.

【0209】真空蒸着法で形成する場合、集電電極形状
をなしたマスクを透明電極上に密着させ、真空中で所望
の金属蒸着源を電子ビームまたは抵抗加熱で蒸発させ、
透明電極上に所望の形状をした集電電極を形成する。
In the case of forming by a vacuum evaporation method, a mask having a current collecting electrode shape is brought into close contact with the transparent electrode, and a desired metal evaporation source is evaporated in a vacuum by electron beam or resistance heating,
A collecting electrode having a desired shape is formed on the transparent electrode.

【0210】スパッタリング法で形成する場合、集電電
極形状をなしたマスクを透明電極上に密着させ、真空中
にArガスを導入し、所望の金属スパッタターゲットに
DCを印加し、グロー放電を発生させることによって、
金属をスパッタさせ、透明電極上に所望の形状をした集
電電極を形成する。
In the case of forming by the sputtering method, a mask having a current collecting electrode shape is brought into close contact with the transparent electrode, Ar gas is introduced into a vacuum, DC is applied to a desired metal sputter target, and glow discharge is generated. By letting
A metal is sputtered to form a collector electrode having a desired shape on the transparent electrode.

【0211】印刷法で形成する場合には、Agペース
ト、Alペースト、カーボンペーストをスクリーン印刷
機で印刷する。
In the case of forming by a printing method, Ag paste, Al paste and carbon paste are printed by a screen printing machine.

【0212】これらの金属の層厚としては10nm〜
0.5mmが適した層厚として挙げられる。
The layer thickness of these metals is from 10 nm to
0.5 mm is mentioned as a suitable layer thickness.

【0213】次に本発明の発電システムについて説明す
る。
Next, the power generation system of the present invention will be described.

【0214】本発明の発電システムは、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、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。図1
3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1303とし、逆流防止用ダイオード(CD)130
4、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)1305、蓄電池1302、負荷1301等
から構成されている。
The power generation system of the present invention comprises: the photovoltaic element of the present invention; and the voltage and / or current of the photovoltaic element to monitor the electric power from the photovoltaic element to a storage battery and / or an external load. It is composed of a control system for controlling supply, and a storage battery for storing power from the photovoltaic element and / or supplying power to an external load. Figure 1
3 is 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 1303, and a backflow prevention diode (CD) 130 is used.
4. A voltage control circuit (constant voltage circuit) 1305 that monitors the voltage and controls the voltage, a storage battery 1302, a load 1301 and the like.

【0215】モジュール化するには平板上に接着材シー
ト、ナイロンシートを乗せ、さらにその上に接着材シー
ト、フッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネートすると
よい。 逆流防止用ダイオードとしてはシリコンダイオ
ードやショットキ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。
For modularization, an adhesive sheet and a nylon sheet may be placed on a flat plate, and an adhesive sheet and a fluororesin sheet may be placed on the sheet and vacuum laminated. A silicon diode, a Schottky diode, or the like is suitable as the backflow prevention diode. Examples of the storage battery include a nickel-cadmium battery, a rechargeable silver oxide battery, a lead battery and a flywheel energy storage unit.

【0216】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、満充電になると、充
電制御ICにより充電電流はストップされる。
The voltage control circuit is almost 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.

【0217】このような光起電力素子を利用した発電シ
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 power generation system using such a photovoltaic element 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.

【0218】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、長時間安定して使
用でき、且つ太陽電池に照射される照射光が変動する場
合にお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 device of the present invention as a solar cell can be used stably for a long time, and the photovoltaic power can be applied even when the irradiation light applied to the solar cell fluctuates. Since it functions sufficiently as an element, it exhibits excellent stability.

【0219】[0219]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
はいうまでもない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

【0220】(実施例1)図6に示す堆積装置を用い
て、i型層にゲルマニウム原子を含有する、図1−bの
太陽電池を作製した。n型層112はRFPCVD法で
形成した。
Example 1 Using the deposition apparatus shown in FIG. 6, a solar cell of FIG. 1-b having germanium atoms in the i-type layer was produced. The n-type layer 112 was formed by the RFPCVD method.

【0221】まず、基板111の作製を行った。厚さ
0.5mm、50×50mm2 のステンレス基板をアセ
トンとイソプロパノールで超音波洗浄し、温風乾燥させ
た。スパッタリング法を用いて室温でステンレス基板表
面上に層厚0.3μmのAgの光反射層とその上に35
0℃で層厚1.0μmのZnOの反射増加層を形成し、
基板111の作製を終えた。
First, the substrate 111 was manufactured. A stainless steel substrate having a thickness of 0.5 mm and 50 × 50 mm 2 was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried with warm air. A light reflection layer of Ag having a thickness of 0.3 μm and a 35 μm thick light reflection layer on the surface of the stainless steel substrate at room temperature using the sputtering method.
A ZnO reflection-increasing layer having a layer thickness of 1.0 μm is formed at 0 ° C.,
The manufacture of the substrate 111 is completed.

【0222】次に、堆積装置400はMWPCVD法と
RFPCVD法の両方を実施することができ、さらに同
時にアルカリ土類金属のスパッタリングも実施すること
ができる。これを用いて、反射増加層上に各半導体層を
形成した。
Next, the deposition apparatus 400 can carry out both the MWPCVD method and the RFPCVD method, and can also carry out the sputtering of alkaline earth metal at the same time. Using this, each semiconductor layer was formed on the reflection increasing layer.

【0223】堆積装置400には図示しない原料ガス供
給装置がガス導入管を通して接続されている。原料ガス
ボンベはいずれも超高純度に精製されたもので、SiH
4 ガスボンベ、SiF4 ガスボンベ、CH4 ガスボン
ベ、GeH4 ガスボンベ、GeF4 ガスボンベ、SnH
4 ガスボンベ、PH3 /H2 (希釈度:100ppm)
ガスボンベ、B26 /H2 (希釈度:100ppm)
ガスボンベ、H2 ガスボンベ、Heガスボンベ、O2
Heガスボンベ、N2 /Heガス、100℃に加熱した
Mg(NO32 ・6H2 Oの液体ボンベを接続した。
この液体ボンベには上記Heガスボンベが接続されてお
り、Heガスでバブリングすることができる。ターゲッ
ト416にはMgを用い、ターゲット電極418に装着
し、ターゲット電源414にはRF電源を用いた。
A raw material gas supply device (not shown) is connected to the deposition device 400 through a gas introduction pipe. The raw material gas cylinders were all refined to ultra-high purity, and SiH
4 gas cylinder, SiF 4 gas cylinder, CH 4 gas cylinder, GeH 4 gas cylinder, GeF 4 gas cylinder, SnH
4 gas cylinders, PH 3 / H 2 (dilution: 100ppm)
Gas cylinder, B 2 H 6 / H 2 (dilution: 100 ppm)
Gas cylinder, H 2 gas cylinder, He gas cylinder, O 2 /
He gas cylinder, N 2 / He gas, Mg heated to 100 ℃ (NO 3) connecting the liquid cylinder of 2 · 6H 2 O.
The He gas cylinder is connected to the liquid cylinder, and He gas can be bubbled. Mg was used for the target 416, it was attached to the target electrode 418, and an RF power source was used for the target power source 414.

【0224】次に、反射層と反射増加層が形成されてい
る基板111の裏面をヒーター405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、図示しない真空排気ポンプ
により堆積室401内を圧力が約1×10-5Torrに
なるまで真空排気した。
Next, the back surface of the substrate 111 on which the reflection layer and the reflection increasing layer are formed is brought into close contact with the heater 405, the leak valve 409 in the deposition chamber 401 is closed, the conductance valve 407 is fully opened, and vacuum exhaust (not shown) is performed. The inside of the deposition chamber 401 was evacuated by a pump until the pressure became about 1 × 10 −5 Torr.

【0225】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板111上に、μc−SiからなるRFn型層1
12、a−SiCからなるi型層114、a−SiCか
らなるRFp型層115、a−SiCからなるMWp型
層116を順次形成した。
After the preparation for film formation is completed as described above, the RFn type layer 1 made of μc-Si is formed on the substrate 111.
12, the i-type layer 114 made of a-SiC, the RFp-type layer 115 made of a-SiC, and the MWp-type layer 116 made of a-SiC were sequentially formed.

【0226】μc−SiからなるRFn型層112を形
成するには、H2 ガスを堆積室401内に導入し、流量
が300sccmになるようにマスフローコントローラ
ーで調整し、堆積室401内の圧力が1.0Torrに
なるようにコンダクタンスバルブ407で調整した。基
板111の温度が350℃になるようにヒーター405
を設定し、基板温度が安定したところで、SiH4
ス、PH3 /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100sccm、PH3 /H2 ガス流量が200sc
cm、堆積室401内の圧力は1.0Torrになるよ
うに調整した。RF電源の電力を0.02W/cm3
設定し、バイアス電極410にRF電力を導入し、グロ
−放電を生起させ、シャッター415を開け、基板11
1上にRFn型層112の形成を開始し、層厚20nm
のRFn型層112を形成したところでシャッター41
5を閉じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、RF
n型層112の形成を終えた。堆積室401内へのSi
4 ガス、PH3 /H2 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、H2 の流入も止
め、堆積室401内およびガス配管内を1×10-5To
rrまで真空排気した。
In order to form the RFn-type layer 112 made of μc-Si, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, the flow rate is adjusted to 300 sccm by the mass flow controller, and the pressure in the deposition chamber 401 is adjusted. The conductance valve 407 was adjusted to 1.0 Torr. Heater 405 so that the temperature of substrate 111 is 350 ° C.
Was set, and when the substrate temperature became stable, SiH 4 gas and PH 3 / H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 401.
At this time, the SiH 4 gas flow rate is 2 sccm, the H 2 gas flow rate is 100 sccm, and the PH 3 / H 2 gas flow rate is 200 sccm.
cm, and the pressure in the deposition chamber 401 was adjusted to 1.0 Torr. The power of the RF power source was set to 0.02 W / cm 3 , RF power was introduced to the bias electrode 410 to cause glow discharge, the shutter 415 was opened, and the substrate 11
1, the formation of the RF n-type layer 112 is started, and the layer thickness is 20 nm.
When the RF n-type layer 112 is formed, the shutter 41
5 is closed, RF power is turned off, glow discharge is stopped, RF
The formation of the n-type layer 112 is completed. Si into the deposition chamber 401
After stopping the inflow of H 4 gas and PH 3 / H 2 and continuing to flow H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes, the inflow of H 2 is also stopped and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe is 1 × 10 5. -5 To
It was evacuated to rr.

【0227】a−SiGeからなるi型層114はMW
PCVD法とアルカリ土類金属のスパッタリングを同時
に行なうことによって形成した。まず、H2 ガスを30
0sccm導入し、圧力が0.01Torr、基板11
1の温度が350℃になるようにした。基板温度が安定
したところで、SiH4 ガス、GeH4 ガス、Heガス
を流入させ、SiH4 ガス流量が130sccm、Ge
4 ガス流量が20sccm、Heガス流量が150s
ccm、H2 ガス流量が150sccmとし、堆積室4
01内の圧力が0.01Torrとなるように調整し
た。次に、RF電源の電力を0.32W/cm3 に設定
し、バイアス電極に印加した。その後、図示しないMW
電源の電力を0.20W/cm3 に設定し、誘電体窓4
13を通して堆積室401内にMW電力を導入し、グロ
−放電を生起させた。次にターゲット電源の電力を20
0Wに設定し、ターゲットシャッター417を開け、R
Fn型層112上にi型層114の形成を開始した。マ
スフローコントローラーに接続されたコンピューターを
用い、図7−aに示した変化パターンに従ってSiH 4
ガス流量、GeH4 ガス流量を変化させ、層厚300n
mのi型層を形成したところで、シャッター、ターゲッ
トシャッターを閉じ、MW電源、RF電源、ターゲット
電源414を切ってグロー放電を止め、i型層114の
形成を終えた。SiH4 ガス、GeH4 ガス、Heガス
の流量を止め、5分間、H2 ガスを流し続けたのち、H
2 ガスの流入も止め、堆積室401内およびガス配管内
を1×10-5Torrまで真空排気した。
The i-type layer 114 made of a-SiGe is MW.
Simultaneous PCVD method and alkaline earth metal sputtering
Formed by doing. First, H2 30 gas
Introduced 0 sccm, pressure 0.01 Torr, substrate 11
The temperature of 1 was set to 350 ° C. Stable substrate temperature
By the way, SiHFour Gas, GeHFour Gas, He gas
Flow in, SiHFour Gas flow rate is 130 sccm, Ge
HFour Gas flow rate is 20 sccm, He gas flow rate is 150 s
ccm, H2 The gas flow rate was 150 sccm, and the deposition chamber 4
Adjust the pressure in 01 to 0.01 Torr
It was Next, the power of the RF power source is 0.32 W / cm3 Set to
And applied to the bias electrode. After that, MW not shown
The power of the power supply is 0.20 W / cm3 Set to the dielectric window 4
MW power is introduced into the deposition chamber 401 through the
-A discharge has occurred. Next, set the target power to 20
Set to 0W, open the target shutter 417, R
Formation of the i-type layer 114 was started on the Fn-type layer 112. Ma
Connect the computer connected to the flow controller
Using SiH according to the change pattern shown in FIG. Four 
Gas flow rate, GeHFour Change the gas flow rate to obtain a layer thickness of 300n
When the i-type layer of m is formed, the shutter and the target are
Close the shutter, MW power supply, RF power supply, target
The power supply 414 is turned off to stop the glow discharge, and the i-type layer 114
Finished formation. SiHFour Gas, GeHFour Gas, He gas
Stop the flow rate for 5 minutes, H2 After continuing to flow the gas, H
2 Also stop the inflow of gas, in the deposition chamber 401 and the gas pipe
1 x 10-FiveEvacuated to Torr.

【0228】a−SiCからなるRFp型層115を形
成するには、H2 ガスを300sccm導入し、圧力が
1.0Torr、基板温度が200℃になるようにし
た。基板温度が安定したところで、SiH4 ガス、CH
4 ガス、B26 /H2 ガスを堆積室401に流入さ
せ、SiH4 ガス流量が5sccm、CH4 ガス流量が
1sccm、H2 ガス流量が100sccm、B26
/H2 ガス流量が200sccm、圧力が1.0Tor
rとなるように調整した。RF電源の電力を0.06W
/cm3 に設定し、グロー放電を生起させ、シャッター
を開け、i型層114上にRFp型層115の形成を開
始し、層厚10nmのRFp型層115を形成したとこ
ろでシャッター415を閉じ、RF電源を切って、グロ
ー放電を止め、RFp型層115の形成を終えた。堆積
室401内へのSiH4 ガス、CH4ガス、B26
2 ガスの流入を止め、5分間、H2 ガスを流し続けた
のち、H2 ガスの流入も止め、堆積室401内およびガ
ス配管内を1×10-5Torrまで真空排気した。
To form the RF p-type layer 115 made of a-SiC, H 2 gas was introduced at 300 sccm, the pressure was 1.0 Torr, and the substrate temperature was 200 ° C. When the substrate temperature becomes stable, SiH 4 gas, CH
4 gas and B 2 H 6 / H 2 gas are caused to flow into the deposition chamber 401, SiH 4 gas flow rate is 5 sccm, CH 4 gas flow rate is 1 sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, and B 2 H 6
/ H 2 gas flow rate is 200 sccm, pressure is 1.0 Torr
It was adjusted to be r. RF power 0.06W
/ Cm 3 , glow discharge is generated, the shutter is opened, formation of the RFp type layer 115 on the i-type layer 114 is started, and the shutter 415 is closed when the RFp type layer 115 having a layer thickness of 10 nm is formed, The RF power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the RF p-type layer 115 was completed. SiH 4 gas, CH 4 gas, B 2 H 6 / in the deposition chamber 401
Stopping the flow of H 2 gas for 5 minutes, after which continued to flow H 2 gas, stopping the inflow of the H 2 gas, the deposition chamber 401 and the gas pipes were evacuated to 1 × 10 -5 Torr.

【0229】a−SiCからなるMWp型層116を形
成するには、H2 ガスを500sccm導入し、堆積室
401内の圧力が0.02Torr、基板温度が200
℃になるように設定した。基板温度が安定したところ
で、SiH4 ガス、CH4 ガス、B26 /H2 ガスを
流入させた。この時、SiH4 ガス流量が10scc
m、CH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が10
0sccm、B26 /H 2 ガス流量が500scc
m、圧力が0.02Torrとなるように調整した。そ
の後、図示しないMW電源の電力を0.40W/cm3
に設定し、誘電体窓413を通してMW電力を導入し、
グロ−放電を生起させ、シャッター415を開け、RF
p型層115上にMWp型層116の形成を開始した。
層厚10nmのMWp型層116を形成したところで、
シャッター415を閉じ、MW電源を切って、グロー放
電を止め、MWp型層116の形成を終えた。SiH4
ガス、CH4 ガス、B26 /H2 ガスの流入を止め、
5分間、H2 ガスを流し続けたのち、H2 ガスの流入も
止め、堆積室401内およびガス配管内を1×10-5
orrまで真空排気し、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。
A MWp type layer 116 made of a-SiC is formed.
H to make2 Introduce gas at 500 sccm and deposit chamber
The pressure inside 401 is 0.02 Torr, the substrate temperature is 200
The temperature was set to be ° C. Where the substrate temperature is stable
And SiHFour Gas, CHFour Gas, B2 H6 / H2 Gas
Let it flow. At this time, SiHFour Gas flow rate is 10 scc
m, CHFour Gas flow rate is 2 sccm, H2 Gas flow rate is 10
0 sccm, B2 H6 / H 2 Gas flow rate is 500scc
m and the pressure were adjusted to 0.02 Torr. So
After that, the power of the MW power source (not shown) is 0.40 W / cm.3 
And introduce MW power through the dielectric window 413,
Glow discharge is generated, the shutter 415 is opened, and RF
The formation of the MW p-type layer 116 was started on the p-type layer 115.
When the MWp type layer 116 having a layer thickness of 10 nm is formed,
Close the shutter 415, turn off the MW power, and release the glow.
The electricity was stopped and the formation of the MW p-type layer 116 was completed. SiHFour 
Gas, CHFour Gas, B2 H6 / H2 Stop the flow of gas,
5 minutes, H2 After continuing to flow the gas, H2 Gas inflow
Stop the deposition chamber 401 and the gas pipe to 1 x 10-FiveT
Evacuate to orr and close auxiliary valve 408.
The valve 409 was opened to leak the deposition chamber 401.

【0230】次に、MWp型層116上に、透明電極1
17として、層厚70nmのITOを真空蒸着法で真空
蒸着した。
Next, the transparent electrode 1 is formed on the MWp type layer 116.
As No. 17, ITO having a layer thickness of 70 nm was vacuum deposited by a vacuum deposition method.

【0231】次に透明電極117上に櫛型の穴が開いた
マスクを乗せ、Cr(40nm)/Ag(1000n
m)/Cr(40nm)からなる櫛形の集電電極を真空
蒸着法で真空蒸着した。
Next, a mask having comb-shaped holes is placed on the transparent electrode 117, and Cr (40 nm) / Ag (1000 n
A comb-shaped collector electrode made of m) / Cr (40 nm) was vacuum deposited by the vacuum deposition method.

【0232】以上で太陽電池の作製を終えた。この太陽
電池を、以下、SC実1と呼ぶことにし、RFn型層1
12、i型層114、RFp型層115、MWp型層1
16の形成条件を表1に示す。
[0232] Thus, the production of the solar cell was completed. This solar cell will be referred to as SC Ex 1 hereinafter, and the RFn type layer 1
12, i-type layer 114, RFp-type layer 115, MWp-type layer 1
The conditions for forming 16 are shown in Table 1.

【0233】[0233]

【表1】 (比較例1−1)i型層114を形成する際、図7−b
に従ってSiH4 ガス流量、GeH4 ガス流量を時間変
化させる以外は実施例1と同じ条件で太陽電池(SC比
1−1)を作製した。
[Table 1] Comparative Example 1-1 When forming the i-type layer 114, as shown in FIG.
A solar cell (SC ratio 1-1) was produced under the same conditions as in Example 1 except that the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate were changed in accordance with the above procedure.

【0234】(比較例1−2)i型層114を形成する
際、SiH4 ガス流量を130sccm、GeH4 ガス
流量を20sccmで時間的に一定とする以外は実施例
1と同じ条件で太陽電池(SC比1−2)を作製した。
(Comparative Example 1-2) When forming the i-type layer 114, a solar cell was formed under the same conditions as in Example 1 except that the SiH 4 gas flow rate was 130 sccm and the GeH 4 gas flow rate was 20 sccm. (SC ratio 1-2) was produced.

【0235】(比較例1−3)RFp型層115は形成
せず、MWp型層116の層厚を20nmとする以外は
実施例1と同じ条件で太陽電池(SC比1−3)を作製
した。
Comparative Example 1-3 A solar cell (SC ratio 1-3) was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the RFp type layer 115 was not formed and the MWp type layer 116 had a layer thickness of 20 nm. did.

【0236】太陽電池(SC実1)及び(SC比1−
1)〜(SC比1−3)はそれぞれ6個づつ作製し、初
期光電変換効率(光起電力/入射光電力)、振動劣化、
光劣化、及び順バイアス電圧印加時の振動劣化、光劣化
の測定を行なった。
The solar cell (SC Ex 1) and (SC ratio 1-
1) to (SC ratio 1 to 3) were prepared in 6 pieces, and initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power), vibration deterioration,
Photodegradation, vibration degradation when applying a forward bias voltage, and photodegradation were measured.

【0237】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−I特性を測定することにより得られ
る。測定の結果、(SC実1)に対して、(SC比1−
1)〜(SC比1−3)の初期光電変換効率は以下のよ
うになった。
The initial photoelectric conversion efficiency can be measured by placing the manufactured solar cell under AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation and measuring the VI characteristic. As a result of the measurement, for (SC Ex 1), (SC Ratio 1-
The initial photoelectric conversion efficiencies of 1) to (SC ratio 1-3) are as follows.

【0238】 (SC比1−1) 0.89倍 (SC比1−2) 0.91倍 (SC比1−3) 0.92倍 振動劣化の測定は、予め初期光電変換効率を測定してお
いた太陽電池を湿度50%、温度25℃の暗所に設置
し、振動周波数60Hzで振幅0.1mmの振動を50
0時間加えた後の、AM1.5(100mW/cm2
照射下での光電変換効率の低下率(振動劣化試験後の光
電変換効率/初期光電変換効率)により行った。
(SC ratio 1-1) 0.89 times (SC ratio 1-2) 0.91 times (SC ratio 1-3) 0.92 times For the measurement of vibration deterioration, the initial photoelectric conversion efficiency was measured in advance. Installed solar cells in a dark place with a humidity of 50% and a temperature of 25 ° C.
AM1.5 (100 mW / cm 2 ) after adding for 0 hours
It was determined by the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration test / initial photoelectric conversion efficiency).

【0239】光劣化の測定は、予め初期光電変換効率を
測定しておいた太陽電池を湿度50%、温度25℃の環
境に設置し、AM1.5(100mW/cm2 )光を5
00時間照射後の、AM1.5(100mW/cm2
照射下での光電変換効率の低下率(光劣化試験後の光電
変換効率/初期光電変換効率)により行った。測定の結
果、(SC実1)に対して、(SC比1−1)〜(SC
比1−3)の光劣化後の光電変換効率の低下率、及び振
動劣化後の光電変換効率の低下率は以下のようになっ
た。
The photodegradation was measured by installing a solar cell whose initial photoelectric conversion efficiency had been measured in advance in an environment of a humidity of 50% and a temperature of 25 ° C. and applying AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light to 5 times.
AM1.5 (100 mW / cm 2 ) after irradiation for 00 hours
The rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after photodegradation test / initial photoelectric conversion efficiency) was used. As a result of the measurement, for (SC Ex 1), (SC ratio 1-1) to (SC
The rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after photodeterioration and the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration of ratio 1-3) were as follows.

【0240】 振動劣化 光劣化 (SC比1−1) 0.89倍 0.86倍 (SC比1−2) 0.90倍 0.87倍 (SC比1−3) 0.91倍 0.88倍 順バイアスを印加して振動劣化、及び光劣化の測定を行
った。予め初期光電変換効率を測定しておいた2つの太
陽電池を湿度50%、温度25℃の暗所に設置し、順方
向バイアス電圧として0.8Vを印加した。一方の太陽
電池には上記の振動を与えて、振動劣化を測定し、さら
にもう一方の太陽電池にはAM1.5の光を照射して、
光劣化の測定を行った。測定の結果、(SC実1)に対
して、(SC比1−1)〜(SC比1−3)の振動劣化
後の光電変換効率の低下率、及び光劣化後の光電変換効
率の低下率は以下のようになった。
Vibration deterioration Optical deterioration (SC ratio 1-1) 0.89 times 0.86 times (SC ratio 1-2) 0.90 times 0.87 times (SC ratio 1-3) 0.91 times 0.1. A 88 times forward bias was applied to measure vibration deterioration and light deterioration. Two solar cells whose initial photoelectric conversion efficiencies were measured in advance were placed in a dark place at a humidity of 50% and a temperature of 25 ° C., and a forward bias voltage of 0.8 V was applied. The above vibration was applied to one solar cell to measure the vibration deterioration, and the other solar cell was irradiated with light of AM1.5,
The photodegradation was measured. As a result of the measurement, with respect to (SC Ex. 1), the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration of (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-3) and the decrease in photoelectric conversion efficiency after light deterioration. The rates are as follows.

【0241】 振動劣化 光劣化 (SC比1−1) 0.87倍 0.86倍 (SC比1−2) 0.89倍 0.90倍 (SC比1−3) 0.88倍 0.89倍 次に、光学顕微鏡を用いて層剥離の様子を観察した。
(SC実1)、(SC比1−1)、(SC比1−2)で
は層剥離は見られなかったが、(SC比1−3)では層
剥離が僅かに見られた。
Vibration deterioration Photodegradation (SC ratio 1-1) 0.87 times 0.86 times (SC ratio 1-2) 0.89 times 0.90 times (SC ratio 1-3) 0.88 times 0. 89 times Next, the state of delamination was observed using an optical microscope.
Delamination was not observed in (SC Ex 1), (SC ratio 1-1), and (SC ratio 1-2), but slight delamination was observed in (SC ratio 1-3).

【0242】次にガラス基板とステンレス基板を用い、
SiH4 流量、GeH4 流量を時間的に一定としたサン
プルを作製した。流量を一定とし、層厚を1μmとする
以外は実施例1と同じ条件でi型層を作製し、バンドギ
ャップ測定用、および分析用サンプルとした。さらに、
流量をいろいろと変えたサンプルをいくつか作製した。
分光光度計を用いてガラス基板サンプルのバンドギャッ
プ(Eg)を求め、さらにオージェ電子分光分析装置を
用いてステンレス基板サンプルのGeの含有量の分析を
行った。両者の結果を用いてi型層中のGe含有量とバ
ンドギャップの関係を求めておいた。またオージェ電子
分光分析装置を用いて、太陽電池(SC実1)、(SC
比1−3)の層厚方向に対するGe含有量を求めたとこ
ろ、図7−cのようになった。さらに上記のGe含有量
とバンドギャップの関係を用いてバンドギャップの変化
を求めたところ、図7−cのようになった。同様に(S
C比1−1)の層厚方向に対するGe含有量とバンドギ
ャップの変化を求めたところ図7−dのようになった。
同様に(SC比1−2)のGe含有量を求めたところ、
層厚方向に対するGe含有量の変化はなく、一定で、バ
ンドギャップは1.51(eV)であることが分かっ
た。以上のように、層厚方向に対するGe含有量、およ
びバンドギャップの変化は、導入されるGeH4 ガス流
量に依存することが分かった。
Next, using a glass substrate and a stainless substrate,
A sample was prepared in which the SiH 4 flow rate and the GeH 4 flow rate were constant over time. An i-type layer was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the flow rate was constant and the layer thickness was 1 μm, and the samples were used for bandgap measurement and analysis. further,
Several samples with different flow rates were prepared.
The band gap (Eg) of the glass substrate sample was obtained using a spectrophotometer, and further, the Ge content of the stainless substrate sample was analyzed using an Auger electron spectroscopy analyzer. The relationship between the Ge content in the i-type layer and the band gap was obtained using the results of both. In addition, the solar cell (SC Ex 1), (SC
When the Ge content in the layer thickness direction of the ratio 1-3) was determined, it was as shown in FIG. 7-c. Further, when the change in the band gap was obtained by using the relationship between the Ge content and the band gap described above, the result was as shown in FIG. 7-c. Similarly (S
When the changes in the Ge content and the band gap in the layer thickness direction of the C ratio 1-1) were obtained, it was as shown in FIG. 7-d.
Similarly, when the Ge content (SC ratio 1-2) is obtained,
It was found that the Ge content did not change in the layer thickness direction and was constant, and the band gap was 1.51 (eV). As described above, it was found that the changes in the Ge content and the band gap with respect to the layer thickness direction depend on the GeH 4 gas flow rate introduced.

【0243】また、高温度環境における振動劣化、光劣
化、および高湿度環境における振動劣化、光劣化を測定
したが、(SC実1)が(SC比1−1)〜(SC比1
−3)よりも優れた特性を有していた。さらに、上記の
環境で、順バイアスを印加した場合も、同様に、(SC
実1)が(SC比1−1)〜(SC比1−3)よりも優
れた特性を有していた。
Further, the vibration deterioration and the light deterioration in the high temperature environment and the vibration deterioration and the light deterioration in the high humidity environment were measured, and (SC Ex 1) was from (SC Ratio 1-1) to (SC Ratio 1).
-3) had better characteristics. Furthermore, when a forward bias is applied in the above environment, (SC
Ex. 1) had better characteristics than (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-3).

【0244】以上の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
−3)よりもさらに優れた特性を有することが分かっ
た。
As described above, the solar cell of this embodiment (SC Ex 1) is the same as the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1).
It was found that it has more excellent characteristics than that of (3).

【0245】(実施例2)i型層内のGe含有量、アル
カリ土類金属含有量が図3−bのように変化している太
陽電池(SC実2)を作製した。GeH4 ガス流量は時
間に対して単調増加させ、SiH4 ガス流量は時間に対
して単調減少させ、ターゲット電力は単調減少させる以
外は実施例1と同じ条件で太陽電池(SC実2)を作製
した。実施例1と同様な方法で層厚方向に対するバンド
ギャップの変化を求めたところ、図4−bのようになっ
ていることが分かった。実施例1と同様な測定を行った
ところ、本実施例の太陽電池(SC実2)は従来の太陽
電池(SC比1−1)〜(SC比1−3)よりもさらに
優れた特性を有することが分かった。
Example 2 A solar cell (SC Ex 2) in which the Ge content and the alkaline earth metal content in the i-type layer were changed as shown in FIG. 3-b was produced. A solar cell (SC Ex 2) was produced under the same conditions as in Example 1 except that the GeH 4 gas flow rate monotonously increased with respect to time, the SiH 4 gas flow rate monotonically decreased with respect to time, and the target power monotonically decreased. did. When the change in the band gap in the layer thickness direction was obtained by the same method as in Example 1, it was found that the change was as shown in FIG. When the same measurement as in Example 1 was carried out, the solar cell of this example (SC Ex 2) exhibited further excellent characteristics as compared with the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-3). Found to have.

【0246】(実施例3)図1−cの層構成を有するフ
ォトダイオードを作製した。
Example 3 A photodiode having the layer structure shown in FIG. 1-c was produced.

【0247】まず、基板121の作製を行った。厚さ
0.5mm、20×20mm2 のガラス基板をアセトン
とイソプロパノールで超音波洗浄し、温風乾燥させ、真
空蒸着法で室温にてガラス基板表面上に層厚0.1μm
のAlの光反射層を形成し、基板121の作製を終え
た。
First, the substrate 121 was manufactured. A glass substrate with a thickness of 0.5 mm and 20 × 20 mm 2 is ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol, dried with warm air, and a layer thickness of 0.1 μm is formed on the glass substrate surface at room temperature by a vacuum deposition method.
Then, the Al light reflecting layer was formed, and the fabrication of the substrate 121 was completed.

【0248】実施例1と同様な方法で基板121上にM
Wn型層(a−SiC)122、RFn型層(a−Si
C)123、i型層(a−SiGe)124、RFp型
層(μc−SiC)125を順次形成した。半導体層の
層形成条件を表2に示す。
M is formed on the substrate 121 in the same manner as in the first embodiment.
Wn type layer (a-SiC) 122, RFn type layer (a-Si)
C) 123, i-type layer (a-SiGe) 124, and RFp-type layer (μc-SiC) 125 were sequentially formed. Table 2 shows the layer forming conditions of the semiconductor layer.

【0249】次に、RFp型層127上に実施例1と同
様な透明電極127と集電電極128を形成した。
Next, the transparent electrode 127 and the current collecting electrode 128 similar to those in Example 1 were formed on the RF p-type layer 127.

【0250】[0250]

【表2】 (比較例3−1)i型層124を形成する際、図7−b
のようにSiH4 ガス流量、GeH4 ガス流量を時間的
に変化させ、図7−dのようにバンドギャップを変化さ
せる以外は実施例3と同じ条件でフォトダイオード(P
D比3−1)を作製した。
[Table 2] (Comparative Example 3-1) When forming the i-type layer 124, FIG.
7D, the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate are changed with time, and the band gap is changed as shown in FIG.
D ratio 3-1) was produced.

【0251】(比較例3−2)RFn型層123は形成
せず、MWn型層122の層厚は40nmとする以外は
実施例3と同じ条件でフォトダイオード(PD比3−
2)を作製した。
(Comparative Example 3-2) A photodiode (PD ratio 3--) was formed under the same conditions as in Example 3 except that the RFn type layer 123 was not formed and the MWn type layer 122 had a layer thickness of 40 nm.
2) was produced.

【0252】まず作製したフォトダイオードのオンオフ
比(AM1.5光を照射したときの光電流/暗電流 測
定周波数10kHz)を測定した。これを初期オンオフ
比と呼ぶことにする。次に実施例1と同様な測定をオン
オフ比について行ったところ、本実施例のフォトダイオ
ード(PD実3)は従来のフォトダイオード(PD比3
−1)、(PD比3−2)よりもさらに優れた特性を有
することが分かった。
First, the on / off ratio (photocurrent / dark current measurement frequency of 10 kHz when irradiated with AM1.5 light) of the manufactured photodiode was measured. This is called an initial on / off ratio. Next, the same measurement as in Example 1 was performed for the on / off ratio. As a result, the photodiode (PD Ex 3) of this example was compared to the conventional photodiode (PD Ratio 3).
-1), (PD ratio 3-2), it was found that it has more excellent characteristics.

【0253】(実施例4)n型層とp型層の積層順序を
逆にした、nip型構造を有する図1−bの太陽電池を
作製した。実施例1と同様に基板上にRFp型層(μc
−Si)、i型層(a−SiGe)、RFn型層(a−
SiC)、MWn型層(a−SiC)を形成した。i型
層を形成する際、図7−bのようにSiH4 ガス流量、
GeH4 ガス流量を時間的に変化させGe含有量の最大
となる位置がi型層の中央の位置よりp型層寄りになる
ようにした。半導体層の層形成条件は表3に示す。
Example 4 A solar cell of FIG. 1-b having a nip type structure was manufactured by reversing the stacking order of the n type layer and the p type layer. As in Example 1, the RF p-type layer (μc
-Si), i-type layer (a-SiGe), RFn-type layer (a-
SiC) and a MWn type layer (a-SiC) were formed. When forming the i-type layer, as shown in FIG. 7-b, SiH 4 gas flow rate,
The GeH 4 gas flow rate was changed with time so that the position where the Ge content became maximum was closer to the p-type layer than the center position of the i-type layer. The layer forming conditions of the semiconductor layer are shown in Table 3.

【0254】半導体層以外の層および基板は実施例1と
同じ条件で太陽電池(SC実4)を作製した。
A solar cell (SC Ex 4) was manufactured under the same conditions as in Example 1 except for the semiconductor layer and the substrate.

【0255】[0255]

【表3】 (比較例4−1)i型層を形成する際、図7−bのよう
にSiH4 ガス流量、GeH4 ガス流量を時間変化させ
る以外は実施例4と同じ条件で太陽電池(SC比4−
1)を作製した。
[Table 3] (Comparative Example 4-1) A solar cell (SC ratio 4) was formed under the same conditions as in Example 4 except that the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate were changed with time as shown in FIG. −
1) was produced.

【0256】(比較例4−2)RFn型層は形成せず、
MWn型層の層厚は20nmとする以外は実施例4と同
じ条件で太陽電池(SC比4−2)を作製した。
(Comparative Example 4-2) No RFn-type layer was formed,
A solar cell (SC ratio 4-2) was produced under the same conditions as in Example 4 except that the layer thickness of the MWn type layer was 20 nm.

【0257】実施例1と同様な測定を行ったところ、本
実施例の太陽電池(SC実4)は従来の太陽電池(SC
比4−1)、(SC比4−2)よりもさらに優れた特性
を有することが分かった。
When the same measurement as in Example 1 was performed, it was confirmed that the solar cell of this example (SC Ex 4) was a conventional solar cell (SC).
It was found that the characteristics were more excellent than those of the ratio 4-1) and (SC ratio 4-2).

【0258】(実施例5)i型層114にフッ素を含有
させ、界面近傍でフッ素含有量が最小となっている太陽
電池を作製した。i型層114を形成する際、GeH4
ガスに代わりGeF4 ガスを導入し、実施例1と同様に
SiH4 ガス流量、GeF4 ガス流量を時間変化させ
て、フッ素含有量が図5−aのように変化し、Ge含有
量が図7−cのように変化している太陽電池を得た。こ
れ以外は実施例1と同じ条件で作製した。実施例1と同
様な測定を行ったところ、本実施例の太陽電池(SC実
5)は(SC実1)よりもさらに優れた特性を有するこ
とが分かった。
Example 5 A solar cell was prepared in which the i-type layer 114 was made to contain fluorine, and the fluorine content was minimum near the interface. When forming the i-type layer 114, GeH 4
GeF 4 gas was introduced in place of the gas, and the SiH 4 gas flow rate and the GeF 4 gas flow rate were changed with time as in Example 1, and the fluorine content changed as shown in FIG. A solar cell changing like 7-c was obtained. Other than this, it produced on the same conditions as Example 1. When the same measurement as in Example 1 was performed, it was found that the solar cell (SC Ex 5) of this example had further excellent characteristics than (SC Ex 1).

【0259】(実施例6)RFp型層115、MWp型
層116の界面近傍で水素含有量が最大となっている太
陽電池を作製した。RFp型層115を形成する際、R
F電力を時間変化させ、MWp型層116を形成する
際、MW電力を時間変化させて、図8−aのような水素
含有量の変化パターンを得た。これ以外は実施例1と同
じ条件で作製した。実施例1と同様な測定を行ったとこ
ろ、本実施例の太陽電池(SC実6)は(SC実1)よ
りもさらに優れた特性を有することが分かった。
Example 6 A solar cell having a maximum hydrogen content near the interface between the RFp type layer 115 and the MWp type layer 116 was produced. When forming the RF p-type layer 115, R
When the F power was changed with time and the MW p-type layer 116 was formed, the MW power was changed with time to obtain a hydrogen content change pattern as shown in FIG. Other than this, it produced on the same conditions as Example 1. When the same measurement as in Example 1 was performed, it was found that the solar cell (SC Ex 6) of this example had further excellent characteristics than (SC Ex 1).

【0260】(実施例7)MWp型層116、RFp型
層115の界面近傍で価電子制御剤の含有量が最大とな
っている太陽電池を作製した。MWp型層116及びR
Fp型層115を形成する際、導入する価電子制御剤の
原料ガスを時間変化させて、図9−aのようなB原子の
含有量の変化パターンを得た。これ以外は実施例1と同
じ条件で作製した。実施例1と同様な測定を行ったとこ
ろ、本実施例の太陽電池(SC実7)は(SC実1)よ
りもさらに優れた特性を有することが分かった。
Example 7 A solar cell in which the content of the valence electron control agent is maximum near the interface between the MWp type layer 116 and the RFp type layer 115 was produced. MWp type layer 116 and R
When forming the Fp type layer 115, the source gas of the valence electron control agent introduced was changed with time to obtain a change pattern of the content of B atoms as shown in FIG. 9-a. Other than this, it produced on the same conditions as Example 1. When the same measurement as in Example 1 was performed, it was found that the solar cell (SC Ex 7) of this example had further excellent characteristics than (SC Ex 1).

【0261】(実施例8)図1−aの構造を有し、且つ
i型層104内の価電子制御剤の含有量が層厚方向にな
めらかに変化し、且つp型層105側及びn型層103
側で含有量が多くなっている太陽電池(SC実8)を作
製した。i型層104を形成する際、PH 3 /H2 ガス
流量、B26 /H2 ガス流量を時間変化させて、P原
子、B原子の含有量が図9−cのようにした以外は実施
例1と同じ条件で太陽電池(SC実8)を作製した。半
導体層以外は実施例1と同じものを用いた。実施例1と
同様な測定を行ったところ、作製した太陽電池(SC実
8)は(SC実1)よりもさらに優れた特性を有するこ
とが分かった。
Example 8 has the structure of FIG. 1-a, and
The content of the valence electron control agent in the i-type layer 104 is changed in the layer thickness direction.
Changes smoothly, and the p-type layer 105 side and the n-type layer 103
Made a solar cell (SC Ex 8) with a high content on the side
Made When forming the i-type layer 104, PH 3 / H2 gas
Flow rate, B2 H6 / H2 By changing the gas flow rate with time,
Conducted except that the contents of the child and B atom are as shown in Fig. 9-c.
A solar cell (SC Ex 8) was produced under the same conditions as in Example 1. Half
The same material as in Example 1 was used except for the conductor layer. Example 1
When the same measurement was performed, the manufactured solar cell (SC
8) has better characteristics than (SC Ex 1)
I understood.

【0262】(実施例9)MWp型層116、RFp型
層115にフッ素を含有させた太陽電池(SC実9)を
作製した。
(Example 9) A solar cell (SC Ex 9) was prepared in which the MWp type layer 116 and the RFp type layer 115 contained fluorine.

【0263】MWp型層116、RFp型層115を形
成する際、新たにSiF4 ガスを導入し、流量を時間的
に変化させて、層厚方向に対するフッ素含有量の変化を
図5−cのようにした。
When forming the MWp-type layer 116 and the RFp-type layer 115, SiF 4 gas is newly introduced, and the flow rate is changed with time to change the fluorine content in the layer thickness direction as shown in FIG. I did it.

【0264】他の条件は実施例1と同じで行った。実施
例1と同様な測定を行ったところ、作製した太陽電池
(SC実9)は(SC実1)よりもさらに優れた特性を
有することが分かった。
Other conditions were the same as in Example 1. When the same measurement as in Example 1 was performed, it was found that the manufactured solar cell (SC Ex. 9) had further excellent characteristics than (SC Ex. 1).

【0265】(実施例10)i型層114にa−SiS
nを用い、MWPCVD法を用いてアルカリ土類金属を
含有させた太陽電池を作製した。まず、図6のターゲッ
ト416、ターゲット電極418、ターゲットシャッタ
ー417を堆積室401から取り除いた。i型層114
を形成する際、GeH4 ガスの代わりにSnH4 ガスを
用い、また新たにHeガスでバブリングしたMg(NO
32 ・6H2 O/Heガスを用いた。i型層114を
形成する際、図7−aと同様な変化パターンでSiH4
ガス流量を時間変化させ、SnH4 ガス流量は図5−a
のGeH4 ガス流量変化と同様に時間変化させ、Mg
(NO32 ・6H2 O/Heガス流量は時間的に変化
させて、アルカリ土類金属含有量が図7−aとなるよう
にした。これ以外は実施例1と同じ条件で太陽電池(S
C実10)を作製した。
(Embodiment 10) A-SiS is formed on the i-type layer 114.
Using n, a solar cell containing an alkaline earth metal was produced by the MWPCVD method. First, the target 416, the target electrode 418, and the target shutter 417 in FIG. 6 were removed from the deposition chamber 401. i-type layer 114
SnH 4 gas was used in place of GeH 4 gas when forming Mg, and Mg (NO 2) was bubbled newly with He gas.
3) Using 2 · 6H 2 O / He gas. When forming the i-type layer 114, SiH 4 is formed with a change pattern similar to that of FIG.
The gas flow rate is changed with time, and the SnH 4 gas flow rate is shown in FIG.
The same as that of the GeH 4 gas flow rate of
(NO 3) 2 · 6H 2 O / He gas flow rate is temporally varied, alkaline earth metal content was set at Figure 7-a. Otherwise, the solar cell (S
C ex. 10) was produced.

【0266】(比較例10−1)i型層114を形成す
る際、SiH4 ガス流量、SnH4 ガス流量は時間的に
一定とし、それぞれ、120sccm、30sccmと
する以外は実施例10と同じ条件で太陽電池(SC比1
0−1)を作製した。
(Comparative Example 10-1) When forming the i-type layer 114, the same conditions as in Example 10 except that the SiH 4 gas flow rate and the SnH 4 gas flow rate were temporally constant and 120 sccm and 30 sccm, respectively. With solar cells (SC ratio 1
0-1) was produced.

【0267】(比較例10−2)RFp型層115は形
成せず、MWp型層116の層厚は20nmとする以外
は実施例10と同じ条件で太陽電池(SC比10−2)
を作製した。
(Comparative Example 10-2) A solar cell (SC ratio 10-2) was prepared under the same conditions as in Example 10 except that the RFp type layer 115 was not formed and the layer thickness of the MWp type layer 116 was 20 nm.
Was produced.

【0268】実施例1同様な測定を行ったところ、本実
施例の太陽電池(SC実10)は、従来の太陽電池(S
C比10−1)、(SC比10−2)よりもさらに優れ
た特性を有することが分かった。
When the same measurement as in Example 1 was performed, the solar cell of this example (SC Ex. 10) showed that the conventional solar cell (S
It was found that the characteristics were further superior to those of C ratio 10-1) and (SC ratio 10-2).

【0269】(実施例11)アルカリ土類金属としてベ
リリウム、マグネシウム、カルシウムをともに含有させ
た太陽電池を作製した。まず、ターゲット416として
BeF2 、MgF2、CaF2 を1:2:1に混合させ
たものに交換し、i型層を形成する際、ターゲット電力
を時間的に変化させて、Ge含有量の変化パターン、ア
ルカリ土類金属含有量の変化パターンを図3−cにする
以外は実施例1と同じ条件で太陽電池(SC実11)を
作製した。さらに層厚方向に対するバンドギャップを求
めたところ図4−cのようになっていることが分かっ
た。実施例1と同様な測定を行ったところ、本実施例の
太陽電池(SC実11)は、従来の太陽電池(SC比1
0−1)、(SC比10−2)よりもさらに優れた特性
を有することが分かった。 (実施例12)図2−cに
示すように、RFn型層103とi型層104との間、
RFp型層105とi型層との間の第1および第2のR
F−i層131,132を有する太陽電池を作製した。
2つのRF−i層131,132を形成する以外は実施
例8と同様な方法で太陽電池を作製した。RF−i層1
31,132はa−Siからなり、SiH4 ガス流量が
2sccm、SiF4 ガス流量が0.5sccm、H 2
ガス流量が50sccm、堆積室内の圧力が1.0To
rr、導入するRF電力が0.01W/cm3 、基板温
度が270℃、層厚が20nmの条件で形成した。作製
した太陽電池(SC実12)は(SC実8)よりもさら
に優れた特性を有することが分かった。
Example 11 As an alkaline earth metal,
Contains both Lilium, Magnesium and Calcium
A solar cell was manufactured. First, as the target 416
BeF2 , MgF2, CaF2 Mix 1: 2: 1
Target power when forming the i-type layer
By changing over time, the change pattern of Ge content,
Change pattern of Lucari earth metal content is shown in Figure 3-c.
Other than that, the solar cell (SC Ex 11) was used under the same conditions as in Example 1.
It was made. Further, find the band gap in the layer thickness direction.
It turns out that it looks like Figure 4-c.
It was When the same measurement as in Example 1 was performed,
The solar cell (SC Ex 11) is a conventional solar cell (SC ratio 1
0-1), more excellent characteristics than (SC ratio 10-2)
Found to have. (Example 12) Fig. 2-c
As shown, between the RF n-type layer 103 and the i-type layer 104,
First and second R between the RF p-type layer 105 and the i-type layer
A solar cell having the F-i layers 131 and 132 was manufactured.
Implemented except that two RF-i layers 131 and 132 are formed
A solar cell was prepared in the same manner as in Example 8. RF-i layer 1
31 and 132 are made of a-Si, SiHFour Gas flow rate
2 sccm, SiFFour Gas flow rate is 0.5 sccm, H 2 
Gas flow rate is 50 sccm, pressure in deposition chamber is 1.0To
rr, RF power to be introduced is 0.01 W / cm3 , Substrate temperature
The temperature was 270 ° C. and the layer thickness was 20 nm. Production
The solar cell (SC Ex 12) is even better than (SC Ex 8)
It has been found that it has excellent characteristics.

【0270】(実施例13)MWPCVD法を用いた図
6の堆積装置を使用して、図10に示すトリプル型太陽
電池を作製した。
Example 13 A triple type solar cell shown in FIG. 10 was produced using the deposition apparatus of FIG. 6 using the MWPCVD method.

【0271】まず、基板801の作製を行った。実施例
1と同様に50×50mm2 のステンレス基板をアセト
ンとイソプロパノールで超音波洗浄し、乾燥させた。ス
パッタリング法を用いて、ステンレス基板表面上に層厚
0.3μmのAgの光反射層を形成した。この際、基板
温度を350℃に設定し、基板表面を凸凹(テクスチャ
ー化)にした。その上に基板温度350℃で層厚2.0
μmのZnOの反射増加層を形成した。
First, the substrate 801 was manufactured. As in Example 1, a 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried. A light reflection layer of Ag having a layer thickness of 0.3 μm was formed on the surface of the stainless steel substrate by using the sputtering method. At this time, the substrate temperature was set to 350 ° C. and the substrate surface was made uneven (textured). A substrate thickness of 350 ° C. and a layer thickness of 2.0
A μm ZnO reflection enhancing layer was formed.

【0272】次に実施例1と同様な方法で成膜の準備を
終えた。実施例1と同様な方法で基板801上に第1の
MWn型層(μc−Si 層厚10μm)802を形成
し、さらに第1のRFn型層(a−Si 層厚10μ
m)803、第1のi型層(a−SiGe)804、第
1のRFp型層(a−Si 層圧10nm)805、第
1のMWp型層(μc−Si 層厚10nm)806、
第2のRFn型層(μc−Si)807、第2のi型層
(a−Si)808、第2のRFp型層(a−SiC
層厚10nm)809、第2のMWp型層(μc−S
iC 層厚10nm)810、第3のRFn型層 (a
−SiC)811、第3のi型層(a−SiC)81
2、第3のRFp型層(a−SiC 層厚10nm)8
13、第3のMWp型層(μc−SiC 層厚10n
m)814を順次形成した。ターゲット電源414をD
C電源に交換し、各半導体層にMgを含有させ、DC電
力を時間変化させて、含有量の層厚方向変化を図3−c
のようにした。また各半導体層で新たにSiF4 ガスを
導入し、各半導体層のフッ素含有量の層厚方向変化を図
5−cのようにした。第1のi型層を形成する際、Si
4 ガス流量、GeH4 ガス流量を図7−aのように時
間変化させた。他の層においては、MWPCVD法で形
成する層では形成する際、MW電力を時間変化させ、R
FPCVD法で形成する層では形成する際、RF電力を
時間変化させて、各層の水素含有量の分布が図8−cの
ようになるようにした。次に第3のMWp型層上に実施
例1と同様な透明電極を形成した。次に透明電極上に実
施例1と同様な集電電極を真空蒸着法で形成した。以上
でトリプル型太陽電池(SC実13)の作製を終えた。
Next, the preparation for film formation was completed in the same manner as in Example 1. A first MWn type layer (μc-Si layer thickness 10 μm) 802 is formed on the substrate 801 by the same method as in Example 1, and further a first RFn type layer (a-Si layer thickness 10 μm).
m) 803, first i-type layer (a-SiGe) 804, first RFp-type layer (a-Si layer pressure 10 nm) 805, first MWp-type layer (μc-Si layer thickness 10 nm) 806,
Second RF n-type layer (μc-Si) 807, second i-type layer (a-Si) 808, second RF p-type layer (a-SiC)
Layer thickness 10 nm) 809, second MWp type layer (μc-S
iC layer thickness 10 nm) 810, third RFn type layer (a
-SiC) 811, the third i-type layer (a-SiC) 81
2, third RF p-type layer (a-SiC layer thickness 10 nm) 8
13, third MWp type layer (μc-SiC layer thickness 10n
m) 814 was sequentially formed. Target power supply 414 is D
C power source was exchanged, each semiconductor layer was made to contain Mg, DC power was changed with time, and the change in content in the layer thickness direction was changed as shown in FIG.
Like Further, SiF 4 gas was newly introduced into each semiconductor layer to change the fluorine content in each semiconductor layer in the layer thickness direction as shown in FIG. When forming the first i-type layer, Si
The H 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate were changed with time as shown in FIG. 7-a. In the other layers, the layers formed by the MWPCVD method change the MW power with time to form R
When forming the layers formed by the FPCVD method, the RF power was changed with time so that the distribution of the hydrogen content of each layer was as shown in FIG. 8C. Next, a transparent electrode similar to that in Example 1 was formed on the third MWp type layer. Next, a collector electrode similar to that of Example 1 was formed on the transparent electrode by a vacuum vapor deposition method. This is the end of the production of the triple solar cell (SC Ex 13).

【0273】(比較例13−1)第1のi型層804を
形成する際、図7−bのようにSiH4 ガス流量、Ge
4 ガス流量を時間変化させる以外は、実施例13と同
じ条件で太陽電池(SC比13−1)を作製した。
(Comparative Example 13-1) When forming the first i-type layer 804, as shown in FIG. 7-b, SiH 4 gas flow rate, Ge
A solar cell (SC ratio 13-1) was produced under the same conditions as in Example 13 except that the H 4 gas flow rate was changed with time.

【0274】(比較例13−2)第1のRFn型層80
3、第1のRFp型層805、第2のRFp型層80
9、および第3のRFp型層813は形成せず、第1の
MWn型層802、第1のMWp型層806、第2のM
Wp型層810、および第3のMWp型層814の層厚
を20nmとする以外は実施例13と同じ条件で太陽電
池(SC比13−2)を作製した。
(Comparative Example 13-2) First RF n-type layer 80
3, first RF p-type layer 805, second RF p-type layer 80
9 and the third RF p-type layer 813 are not formed, and the first MWn-type layer 802, the first MWp-type layer 806, and the second M-type layer 806 are formed.
A solar cell (SC ratio 13-2) was produced under the same conditions as in Example 13 except that the layer thicknesses of the Wp type layer 810 and the third MWp type layer 814 were set to 20 nm.

【0275】実施例1と同様な測定を行ったところ、本
実施例の太陽電池(SC実13)は、従来の太陽電池
(SC比13−1)、(SC比13−2)よりもさらに
優れた特性を有することが分かった。
When the same measurement as in Example 1 was carried out, the solar cell of this example (SC Ex 13) was further improved than the conventional solar cells (SC ratio 13-1) and (SC ratio 13-2). It has been found to have excellent properties.

【0276】(実施例14)図12のロール・ツー・ロ
ール法を用いた堆積装置を使用して、図11のタンデム
型太陽電池を作製した。
Example 14 The tandem solar cell of FIG. 11 was produced using the deposition apparatus using the roll-to-roll method of FIG.

【0277】まず基板901は長さ300m、幅30c
m、厚さ0.1mmの両面を鏡面研磨した長尺状ステン
レスシートを用いた。ロール・ツー・ロール法を用いた
スパッタリング装置でこのステンレス基板表面上に基板
温度350℃で層厚0.3μmのAgからなる光反射層
を連続形成し、さらに基板温度350℃で層厚2.0μ
mのZnOからなる反射増加層を連続形成した。基板9
01表面は実施例13と同様にテクスチャー化されてい
ることが分かった。
First, the substrate 901 has a length of 300 m and a width of 30 c.
A long stainless steel sheet having m and a thickness of 0.1 mm and having both surfaces mirror-polished was used. A light reflection layer made of Ag having a layer thickness of 0.3 μm was continuously formed on the surface of the stainless steel substrate by a sputtering apparatus using a roll-to-roll method at a substrate temperature of 350 ° C., and further at a substrate temperature of 350 ° C., a layer thickness of 2. 0μ
The reflection increasing layer made of ZnO of m was continuously formed. Board 9
The 01 surface was found to be textured as in Example 13.

【0278】図12はロール・ツー・ロール法を用いた
半導体層の連続形成装置の概略図である。この装置は基
板送り出し室1010と、複数の堆積室1001〜10
09と、基板巻き取り室1011を順次配置し、それら
の間を分離通路1012で接続してなり、長尺状の基板
901がこれらの中を通って、基板送り出し室1010
から基板巻き取り室1011に絶え間無く移動すること
ができ、且つ基板901の移動と同時に各堆積室でそれ
ぞれの半導体層を同時に形成することができる。 10
50は堆積室を上から見た図で、それぞれの堆積室10
01〜1009には原料ガスの入り口1014と原料ガ
スの排気口1015があり、RF電極1016あるいは
マイクロ波アプリケーター1017が必要に応じて取り
付けられ、さらに基板901を加熱するハロゲンランプ
ヒーター1018が内部に設置されている。また原料ガ
スの入り口1014には実施例1と同様な原料ガス供給
装置が接続されており、それぞれの堆積室1001〜1
009には原料ガスの排気口1015があり、それぞれ
の排気口1015には油拡散ポンプ、メカニカルブース
ターポンプなどの真空排気ポンプが接続されている。ま
たそれぞれのRF電極にはRF電源が接続され、マイク
ロ波アプリケーターにはMW電源が接続されている。i
型層の堆積室である堆積室1003と1007にはバイ
アス電極1031とターゲット電極1030が配置され
ており、それぞれの電源としてRF電源が接続されてい
る。さらにターゲットにはBeを用いた。
FIG. 12 is a schematic view of an apparatus for continuously forming semiconductor layers using the roll-to-roll method. This apparatus includes a substrate delivery chamber 1010 and a plurality of deposition chambers 1001-10.
09 and a substrate winding chamber 1011 are sequentially arranged, and a separation passage 1012 is connected between them, and a long substrate 901 passes through them, and a substrate delivery chamber 1010 is formed.
The substrate can be continuously moved from the substrate winding chamber 1011 to the substrate winding chamber 1011, and at the same time when the substrate 901 is moved, the semiconductor layers can be simultaneously formed in the deposition chambers. 10
50 is a view of the deposition chambers seen from above.
01 to 1009 have a source gas inlet 1014 and a source gas exhaust port 1015, an RF electrode 1016 or a microwave applicator 1017 is attached as necessary, and a halogen lamp heater 1018 for heating the substrate 901 is installed inside. Has been done. A source gas supply device similar to that of the first embodiment is connected to the source gas inlet 1014, and the deposition chambers 1001 to
An exhaust port 1015 for the raw material gas is provided at 009, and a vacuum exhaust pump such as an oil diffusion pump or a mechanical booster pump is connected to each exhaust port 1015. An RF power source is connected to each RF electrode, and a MW power source is connected to the microwave applicator. i
A bias electrode 1031 and a target electrode 1030 are arranged in deposition chambers 1003 and 1007 which are chambers for depositing mold layers, and an RF power source is connected to each as a power source. Further, Be was used as a target.

【0279】1040はi型層の堆積室を横から見た図
で、堆積室内の基板面積よりも小さい表面積を有するタ
ーゲットを堆積室のほぼ中央に配置することによって、
単位時間当たりにスパッタリングされるアルカリ土類金
属の量を、基板周辺部1041よりも基板中央部104
2で多くさせたものである。こうすることによってアル
カリ土類金属含有量の層厚方向変化が図3−cのように
なる。
Reference numeral 1040 is a side view of the i-type layer deposition chamber. By arranging a target having a surface area smaller than the substrate area in the deposition chamber substantially in the center of the deposition chamber,
The amount of alkaline earth metal to be sputtered per unit time is set so that the central portion 104 of the substrate is more than the peripheral portion 1041 of the substrate.
It was increased by 2. By doing so, the change in the alkaline earth metal content in the layer thickness direction becomes as shown in FIG.

【0280】堆積室に接続された分離通路1012には
掃気ガスを流入させる入り口1019がある。
The separation passage 1012 connected to the deposition chamber has an inlet 1019 through which scavenging gas flows.

【0281】基板送り出し室1010には送り出しロー
ル1020と基板に適度の張力を与え、常に水平に保つ
ためのガイドロール1021があり、基板巻き取り室1
011には巻き取りロール1022とガイドロール10
23がある。
The substrate delivery chamber 1010 is provided with a delivery roll 1020 and a guide roll 1021 for applying an appropriate tension to the substrate and keeping it always horizontal.
011 includes a winding roll 1022 and a guide roll 10.
There are 23.

【0282】まず、前記の光反射層と反射増加層を形成
した基板を送り出しロールに巻き付け、基板送り出し室
1010にセットし、各堆積室内を通過させた後に基板
901の端を基板巻き取りロール1022に巻き付け
る。装置全体を図示しない真空排気ポンプで真空排気
し、各堆積室のランプヒーターを点灯させ、各堆積室内
の基板温度が所定の温度になるように設定する。装置全
体の圧力が1mTorr以下になったら掃気ガスの入り
口1019からH2ガスを流入させ、基板を図の矢印の
方向に移動させながら、巻き取りロール1022で巻き
取っていく。実施例1と同様にして各堆積室にそれぞれ
の原料ガスを流入させる。この際、各堆積室1001〜
1009に流入させる原料ガスが他の堆積室に拡散しな
いように各分離通路に流入させるH2 ガスの流量、ある
いは各堆積室の圧力を調整する。次にRF電力、または
MW電力を導入してグロー放電を生起し、それぞれの半
導体層を形成していく。
First, the substrate on which the light reflection layer and the reflection increasing layer are formed is wound around a delivery roll and set in the substrate delivery chamber 1010, and after passing through each deposition chamber, the end of the substrate 901 is taken up by the substrate winding roll 1022. Wrap around. The entire apparatus is evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown), the lamp heater in each deposition chamber is turned on, and the substrate temperature in each deposition chamber is set to a predetermined temperature. When the pressure of the entire apparatus becomes 1 mTorr or less, H 2 gas is introduced from the scavenging gas inlet 1019, and the substrate is wound in the winding roll 1022 while moving in the direction of the arrow. In the same manner as in Example 1, each source gas is caused to flow into each deposition chamber. At this time, each deposition chamber 1001
The flow rate of the H 2 gas flowing into each separation passage or the pressure in each deposition chamber is adjusted so that the source gas flowing into 1009 does not diffuse into other deposition chambers. Next, RF electric power or MW electric power is introduced to cause glow discharge to form the respective semiconductor layers.

【0283】基板上に堆積室1001で第1のMWn型
層(μc−Si 層厚20nm)902を形成し、さら
に堆積室1002で第1のRFn型層(a−Si 層厚
10nm)903、堆積室1003で第1のi型層(a
−SiGe 層厚180nm)904、堆積室1004
で第1のRFp型層(a−Si 層厚10nm)90
5、堆積室1005で第1のMWp型層(μc−Si
層厚10nm)906、堆積室1006で第2のRFn
型層(μc−Si 層厚20nm)907、堆積室10
07で第2のi型層(a−Si 層厚250nm)90
8、堆積室1008で第2のRFp型層(a−SiC
層厚10nm)909、堆積室1009で第2のMWp
型層(μc−SiC 層厚10nm)910を順次形成
した。第1のi型層904、第2のi型層908にはベ
リリウムを含有させ、その含有量の層厚方向変化を図3
−cにした。半導体層の形成にはSiH4 ガスとSiF
4 ガスを用い、すべての半導体層にフッ素を含有させ
た。第1のi型層904を形成する堆積室1003の原
料ガス入り口1014は複数に分かれており、それぞれ
の入り口からSiH4 ガス、SiF4 ガス、GeH4
スを流入させた。i型層を形成する際、GeH4 ガス流
量の基板の搬送方向に対する変化パターンが矢印102
6のような変化パターンになるように、各々のマスフロ
コントローラーで調節した。こうすることによって、i
型層のGe含有量の層厚方向の変化が図3−cのように
なった。基板の搬送が終わったところで、すべてのMW
電源、RF電源、ターゲット電源を切り、グロー放電を
止め、原料ガス、掃起ガスの流入を止めた。装置全体を
リークし、巻き取られた基板901を取りだした。
A first MWn type layer (μc-Si layer thickness 20 nm) 902 is formed on the substrate in the deposition chamber 1001, and a first RFn type layer (a-Si layer thickness 10 nm) 903 is formed in the deposition chamber 1002. In the deposition chamber 1003, the first i-type layer (a
-SiGe layer thickness 180 nm) 904, deposition chamber 1004
And the first RF p-type layer (a-Si layer thickness 10 nm) 90
5. In the deposition chamber 1005, the first MWp type layer (μc-Si
Layer thickness 10 nm) 906, second RFn in deposition chamber 1006
Mold layer (μc-Si layer thickness 20 nm) 907, deposition chamber 10
No. 07 second i-type layer (a-Si layer thickness 250 nm) 90
8. In the deposition chamber 1008, the second RF p-type layer (a-SiC
Layer thickness 10 nm) 909, second MWp in deposition chamber 1009
A mold layer (μc-SiC layer thickness 10 nm) 910 was sequentially formed. Beryllium is contained in the first i-type layer 904 and the second i-type layer 908, and the change in the content in the layer thickness direction is shown in FIG.
-C. SiH 4 gas and SiF are used to form the semiconductor layer.
Four gases were used, and fluorine was contained in all semiconductor layers. The raw material gas inlet 1014 of the deposition chamber 1003 for forming the first i-type layer 904 is divided into a plurality of portions, and SiH 4 gas, SiF 4 gas, and GeH 4 gas were introduced from the respective inlets. When forming the i-type layer, the change pattern of the GeH 4 gas flow rate with respect to the substrate transport direction is indicated by the arrow 102.
Each mass flow controller was adjusted so that a change pattern like 6 was obtained. By doing this, i
The change in the Ge content of the mold layer in the layer thickness direction was as shown in FIG. When the transfer of the board is completed, all MW
The power supply, the RF power supply, and the target power supply were turned off, the glow discharge was stopped, and the inflow of the raw material gas and the sweep gas was stopped. The entire device was leaked and the wound substrate 901 was taken out.

【0284】次にロール・ツー・ロール法で用いたスパ
ッタリング装置で第2のMWp型層910上に170℃
で層厚70nmのITOからなる透明電極919を連続
形成した。
Next, the second MWp type layer 910 was placed on the second MWp type layer 910 at 170 ° C. using a sputtering apparatus used in the roll-to-roll method.
Then, a transparent electrode 919 made of ITO having a layer thickness of 70 nm was continuously formed.

【0285】次にこの基板901の一部を50mm×5
0mmの大きさに切断し、スクリーン印刷法で層厚5μ
m、線幅0.5mmのカーボンペーストを印刷し、その
上に層厚10μm、線幅0.5mmの銀ペーストを印刷
し、集電電極812を形成した。
Next, a part of this substrate 901 is set to 50 mm × 5.
Cut to a size of 0 mm and make a layer thickness of 5μ by screen printing.
m, a carbon paste having a line width of 0.5 mm was printed, and a silver paste having a layer thickness of 10 μm and a line width of 0.5 mm was printed thereon to form a collector electrode 812.

【0286】以上でロール・ツー・ロール法を用いたタ
ンデム型太陽電池(SC実14)の作製を終えた。
Thus, the production of the tandem solar cell (SC Ex 14) using the roll-to-roll method was completed.

【0287】(比較例14−1)第1のi型層904を
作製する際に、GeH4 ガス流量が基板の搬送方向に対
して一定にする以外は、実施例14と同じ条件で太陽電
池(SC比14−1)を作製した。
(Comparative Example 14-1) A solar cell was manufactured under the same conditions as in Example 14 except that the GeH 4 gas flow rate was kept constant in the substrate transport direction when the first i-type layer 904 was produced. (SC ratio 14-1) was produced.

【0288】(比較例14−2)第1のRFn型層90
3、第1のRFp型層905、および第2のRFp型層
909は形成せず、第1のMWn型層902の層厚を3
0μm、第1のMWp型層906、および第2のMWp
型層910の層厚は20nmとする以外は実施例14と
同じ条件で太陽電池(SC比14−2)を作製した。
(Comparative Example 14-2) First RF n-type layer 90
3, the first RFp-type layer 905 and the second RFp-type layer 909 are not formed, and the layer thickness of the first MWn-type layer 902 is 3
0 μm, first MWp type layer 906, and second MWp
A solar cell (SC ratio 14-2) was produced under the same conditions as in Example 14 except that the mold layer 910 had a layer thickness of 20 nm.

【0289】実施例1と同様な測定を行ったところ、本
発明の太陽電池(SC実14)は、従来の太陽電池(S
C比14−1)、(SC比14−2)よりもさらに優れ
た特性を有することが分かった。
When the same measurement as in Example 1 was carried out, the solar cell of the present invention (SC Ex. 14) was found to be the same as the conventional solar cell (S).
It was found that the characteristics are further superior to those of C ratio 14-1) and (SC ratio 14-2).

【0290】(実施例15)図12の堆積装置を使用し
て作製したタンデム型太陽電池をモジュール化し、発電
システムに応用し、フィールドテストを行った。
Example 15 A tandem solar cell manufactured by using the deposition apparatus shown in FIG. 12 was modularized, applied to a power generation system, and subjected to a field test.

【0291】実施例14で作製した光未照射の50mm
×50mmのトリプル型太陽電池(SC実14)を65
個を用意した。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、その上に6
5個の太陽電池を配列し、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、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。図13の発電シ
ステムを示す回路に接続し、負荷1301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1302、
及びモジュール1303の電力によって稼働する。この
発電システムを(SBS実15)と呼ぶことにする。
50 mm not irradiated with light prepared in Example 14
65 x 50mm triple solar cells (SC Ex 14)
I prepared a piece. E on a 5.0 mm thick aluminum plate
Put an adhesive sheet made of VA (ethylene vinyl acetate), put a nylon sheet on it, and put 6 on it.
Five solar cells were arranged and serialized and parallelized. An EVA adhesive sheet was placed thereon, a fluororesin sheet was placed thereon, and vacuum lamination was performed to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured by the same method as in Example 1. An external light that was turned on at night was used as the load 1301 by connecting to the circuit showing the power generation system in FIG. The entire system is a storage battery 1302,
And the power of the module 1303. This power generation system will be referred to as (SBS Ex 15).

【0292】(比較例15)光未照射の従来のタンデム
型太陽電池(SC比14−1)、(SC比14−2)を
65個用いて実施例15と同様にモジュール化し、初期
光電変換効率を測定しておいた。このモジュールを実施
例15と同様な発電システムに接続した。これらの発電
システムを(SBS比15−1)、(SBS比15−
2)と呼ぶことにする。
(Comparative Example 15) 65 conventional tandem solar cells (SC ratio 14-1) and (SC ratio 14-2) which were not irradiated with light were modularized in the same manner as in Example 15 to perform initial photoelectric conversion. The efficiency was measured. This module was connected to the same power generation system as in Example 15. These power generation systems (SBS ratio 15-1), (SBS ratio 15-
2).

【0293】それぞれのモジュールは最も太陽光を集光
できる角度に設置した。フィールドテストの測定は1年
経過後の光電変換効率を測定し、劣化率(1年後の光電
変換効率/初期光電変換効率)を求めることによって行
った。
Each module was installed at an angle at which sunlight could be condensed most. The measurement of the field test was performed by measuring the photoelectric conversion efficiency after one year and determining the deterioration rate (photoelectric conversion efficiency after one year / initial photoelectric conversion efficiency).

【0294】その結果、本発明の太陽電池を用いた発電
システム(SBS実15)は従来の発電システム(SB
S比15−1)、(SBS比15−2)よりもさらに優
れた初期光電変換効率及びフィールド耐久性を有してい
ることが分かった。
As a result, the power generation system (SBS Ex. 15) using the solar cell of the present invention is the same as the conventional power generation system (SB
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and the field durability were more excellent than those of S ratio 15-1) and (SBS ratio 15-2).

【0295】(実施例16)図に示す半導体層が酸素ま
たは/及び窒素原子を含有する光起電力素子を作製し
た。
(Example 16) A photovoltaic element in which the semiconductor layer shown in the figure contains oxygen and / or nitrogen atoms was produced.

【0296】(実施例16−1)i型層を形成する際、
2 /Heガスを100sccm、N2 /Heガスを2
0sccm導入する以外は実施例1と同じ条件で太陽電
池(SC実16−1)を作製した。
Example 16-1 When forming an i-type layer,
O 2 / He gas is 100 sccm, N 2 / He gas is 2
A solar cell (SC Ex 16-1) was produced under the same conditions as in Example 1 except that 0 sccm was introduced.

【0297】(実施例16−2)RF−i層を形成する
際、O2 /Heガスを2sccm、N2 /Heガスを1
sccm導入する以外は実施例1と同じ条件で太陽電池
(SC実16−2)を作製した。
(Example 16-2) When forming the RF-i layer, O 2 / He gas was 2 sccm and N 2 / He gas was 1 sccm.
A solar cell (SC Ex 16-2) was produced under the same conditions as in Example 1 except that sccm was introduced.

【0298】(実施例16−3)MWp型層を形成する
際、O2 /Heガスを100sccm、N2 /Heガス
を20sccm導入し、RFp型層を形成する際、O2
/Heガスを2sccm、N2 /Heガスを1sccm
導入する以外は実施例1と同じ条件で太陽電池(SC実
16−3)を作製した。
[0298] When forming (Example 16-3) MWp-type layer, when O 2 / the He gas 100 sccm, N 2 / the He gas was introduced 20 sccm, to form a RFp-type layer, O 2
/ He gas 2 sccm, N 2 / He gas 1 sccm
A solar cell (SC Ex 16-3) was produced under the same conditions as in Example 1 except that the solar cell was introduced.

【0299】実施例1と同様な測定を行ったところ、
(SC実16−1)〜(SC実16−3)の太陽電池
は、(SC実1)よりもさらに優れた特性を有すること
が分かった。
When the same measurement as in Example 1 was carried out,
It was found that the solar cells of (SC Ex 16-1) to (SC Ex 16-3) have characteristics that are even better than (SC Ex 1).

【0300】作製したこれらの太陽電池の酸素原子及び
窒素原子の濃度をSIMSを用いて調べたところ、ほぼ
導入した原料ガス(Si)に対する原料ガス(O)、原
料ガス(N)の濃度程度に含有されていることが分かっ
た。
When the concentrations of oxygen atoms and nitrogen atoms of these solar cells produced were examined by SIMS, it was found that the concentrations of the source gas (O) and the source gas (N) were almost the same as those of the introduced source gas (Si). It was found to be contained.

【0301】(実施例17)図6に示す堆積装置を用い
て、i型層に炭素を含有した図1−bの太陽電池を作製
した。n型層112はRFPCVD法で形成した。
Example 17 Using the deposition apparatus shown in FIG. 6, a solar cell of FIG. 1-b containing carbon in the i-type layer was produced. The n-type layer 112 was formed by the RFPCVD method.

【0302】まず、実施例1と同様にして基板を作製
し、続いて基板111上に、μc−SiからなるRFn
型層112、a−SiCからなるi型層114、a−S
iCからなるRFp型層115、a−SiCからなるM
Wp型層116を順次形成した。
First, a substrate was prepared in the same manner as in Example 1, and then RFn made of μc-Si was formed on the substrate 111.
Type layer 112, i-type layer 114 made of a-SiC, a-S
RF p-type layer 115 made of iC, M made of a-SiC
The Wp type layer 116 was sequentially formed.

【0303】μc−SiからなるRFn型層112を形
成するには、H2 ガスを堆積室401内に導入し、流量
が300sccmになるようにマスフローコントローラ
ーで調整し、堆積室401内の圧力が1.0Torrに
なるようにコンダクタンスバルブ407で調整した。基
板111の温度が350℃になるようにヒーター405
を設定し、基板温度が安定したところで、SiH4
ス、PH3 /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100sccm、PH3 /H2 ガス流量が200sc
cm、堆積室401内の圧力は1.0Torrになるよ
うに調整した。RF電源の電力を0.02W/cm3
設定し、バイアス電極410にRF電力を導入し、グロ
−放電を生起させ、シャッター415を開け、基板11
1上にRFn型層112の形成を開始し、層厚20nm
のRFn型層112を形成したところでシャッター41
5を閉じ、RF電源を切って、グロー放電を止め、RF
n型層112の形成を終えた。堆積室401内へのSi
4 ガス、PH3 /H2 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、H2 の流入も止
め、堆積室401内およびガス配管内を1×10-5To
rrまで真空排気した。
In order to form the RFn type layer 112 made of μc-Si, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller is adjusted so that the flow rate is 300 sccm. The conductance valve 407 was adjusted to 1.0 Torr. Heater 405 so that the temperature of substrate 111 is 350 ° C.
Was set, and when the substrate temperature became stable, SiH 4 gas and PH 3 / H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 401.
At this time, the SiH 4 gas flow rate is 2 sccm, the H 2 gas flow rate is 100 sccm, and the PH 3 / H 2 gas flow rate is 200 sccm.
cm, and the pressure in the deposition chamber 401 was adjusted to 1.0 Torr. The power of the RF power source was set to 0.02 W / cm 3 , RF power was introduced to the bias electrode 410 to cause glow discharge, the shutter 415 was opened, and the substrate 11
1, the formation of the RF n-type layer 112 is started, and the layer thickness is 20 nm.
When the RF n-type layer 112 is formed, the shutter 41
5 is closed, RF power is turned off, glow discharge is stopped, RF
The formation of the n-type layer 112 is completed. Si into the deposition chamber 401
After stopping the inflow of H 4 gas and PH 3 / H 2 and continuing to flow H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes, the inflow of H 2 is also stopped and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe is 1 × 10 5. -5 To
It was evacuated to rr.

【0304】a−SiCからなるi型層114はMWP
CVD法とアルカリ土類金属のスパッタリングを同時に
行なうことによって形成した。まず、H2 ガスを300
sccm導入し、圧力が0.01Torr、基板111
の温度が350℃になるようにした。基板温度が安定し
たところで、SiH4 ガス、CH4 ガス、Heガスを流
入させ、SiH4 ガス流量が120sccm、CH4
ス流量が30sccm、Heガス流量が150scc
m、H2 ガス流量が150sccmとし、堆積室401
内の圧力が0.01Torrとなるように調整した。次
に、RF電源の電力を0.32W/cm3 に設定し、バ
イアス電極に印加した。その後、図示しないMW電源の
電力を0.20W/cm3 に設定し、誘電体窓413を
通して堆積室401内にMW電力を導入し、グロ−放電
を生起させた。次にターゲット電源の電力を200Wに
設定し、ターゲットシャッター417を開け、RFn型
層112上にi型層114の形成を開始した。マスフロ
ーコントローラーに接続されたコンピューターを用い、
図17−aに示した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、層厚300nmのi
型層を形成したところで、シャッター、ターゲットシャ
ッターを閉じ、MW電源、RF電源、ターゲット電源4
14を切ってグロー放電を止め、i型層114の形成を
終えた。SiH 4 ガス、CH4 ガス、Heガスの流量を
止め、5分間、H2 ガスを流し続けたのち、H2 ガスの
流入も止め、堆積室401内およびガス配管内を1×1
-5Torrまで真空排気した。
The i-type layer 114 made of a-SiC is MWP.
Simultaneous CVD and alkaline earth metal sputtering
Formed by doing. First, H2 300 gas
sccm is introduced, the pressure is 0.01 Torr, the substrate 111
The temperature was set to 350 ° C. Substrate temperature is stable
By the way, SiHFour Gas, CHFour Gas, He gas flow
Insert, SiHFour Gas flow rate is 120 sccm, CHFour Moth
Flow rate is 30 sccm, He gas flow rate is 150 scc
m, H2 The gas flow rate is 150 sccm, and the deposition chamber 401
The pressure inside was adjusted to 0.01 Torr. Next
And RF power of 0.32W / cm3 Set to
Applied to the ear electrode. After that, the MW power supply (not shown)
Power 0.20 W / cm3 Set the dielectric window 413 to
MW power is introduced into the deposition chamber 401 through the
Caused. Next, set the target power to 200W
Set, open target shutter 417, RFn type
Formation of the i-type layer 114 was started on the layer 112. Masflo
-Using a computer connected to the controller,
SiH according to the change pattern shown in FIG.Four gas
Flow rate, CHFour By changing the gas flow rate, i with a layer thickness of 300 nm
When the mold layer is formed, the shutter and target
Close the switch, MW power supply, RF power supply, target power supply 4
Turn off 14 to stop glow discharge and form i-type layer 114.
finished. SiH Four Gas, CHFour Gas, He gas flow rate
Stop, 5 minutes, H2 After continuing to flow the gas, H2 Of gas
Stop the inflow, 1x1 in the deposition chamber 401 and the gas pipe.
0-FiveEvacuated to Torr.

【0305】a−SiCからなるRFp型層115を形
成するには、H2 ガスを300sccm導入し、圧力が
1.0Torr、基板温度が200℃になるようにし
た。基板温度が安定したところで、SiH4 ガス、CH
4 ガス、B26 /H2 ガスを堆積室401に流入さ
せ、SiH4 ガス流量が5sccm、CH4 ガス流量が
1sccm、H2 ガス流量が100sccm、B26
/H2 ガス流量が200sccm、圧力が1.0Tor
rとなるように調整した。RF電源の電力を0.06W
/cm3 に設定し、グロー放電を生起させ、シャッター
を開け、i型層104上にRFp型層115の形成を開
始し、層厚10nmのRFp型層115を形成したとこ
ろでシャッター415を閉じ、RF電源を切って、グロ
ー放電を止め、RFp型層115の形成を終えた。堆積
室401内へのSiH4 ガス、CH4ガス、B26
2 ガスの流入を止め、5分間、H2 ガスを流し続けた
のち、H2 ガスの流入も止め、堆積室401内およびガ
ス配管内を1×10-5Torrまで真空排気した。
To form the RF p-type layer 115 made of a-SiC, H 2 gas was introduced at 300 sccm, the pressure was 1.0 Torr, and the substrate temperature was 200 ° C. When the substrate temperature becomes stable, SiH 4 gas, CH
4 gas and B 2 H 6 / H 2 gas are caused to flow into the deposition chamber 401, SiH 4 gas flow rate is 5 sccm, CH 4 gas flow rate is 1 sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, and B 2 H 6
/ H 2 gas flow rate is 200 sccm, pressure is 1.0 Torr
It was adjusted to be r. RF power 0.06W
/ Cm 3 to cause glow discharge, open the shutter, start forming the RFp-type layer 115 on the i-type layer 104, and close the shutter 415 when the RFp-type layer 115 having a layer thickness of 10 nm is formed, The RF power supply was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the RF p-type layer 115 was completed. SiH 4 gas, CH 4 gas, B 2 H 6 / in the deposition chamber 401
Stopping the flow of H 2 gas for 5 minutes, after which continued to flow H 2 gas, stopping the inflow of the H 2 gas, the deposition chamber 401 and the gas pipes were evacuated to 1 × 10 -5 Torr.

【0306】a−SiCからなるMWp型層116を形
成するには、H2 ガスを500sccm導入し、堆積室
401内の圧力が0.02Torr、基板温度が200
℃になるように設定した。基板温度が安定したところ
で、SiH4 ガス、CH4 ガス、B26 /H2 ガスを
流入させた。この時、SiH4 ガス流量が10scc
m、CH4 ガス流量が2sccm、H2 ガス流量が10
0sccm、B26 /H 2 ガス流量が500scc
m、圧力が0.02Torrとなるように調整した。そ
の後、図示しないMW電源の電力を0.40W/cm3
に設定し、誘電体窓413を通してMW電力を導入し、
グロ−放電を生起させ、シャッター415を開け、RF
p型層115上にMWp型層116の形成を開始した。
層厚10nmのMWp型層116を形成したところで、
シャッター415を閉じ、MW電源を切って、グロー放
電を止め、MWp型層116の形成を終えた。SiH4
ガス、CH4 ガス、B26 /H2 ガスの流入を止め、
5分間、H2 ガスを流し続けたのち、H2 ガスの流入も
止め、堆積室401内およびガス配管内を1×10-5
orrまで真空排気し、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。
A MW p-type layer 116 made of a-SiC is formed.
H to make2 Introduce gas at 500 sccm and deposit chamber
The pressure inside 401 is 0.02 Torr, the substrate temperature is 200
The temperature was set to be ° C. Where the substrate temperature is stable
And SiHFour Gas, CHFour Gas, B2 H6 / H2 Gas
Let it flow. At this time, SiHFour Gas flow rate is 10 scc
m, CHFour Gas flow rate is 2 sccm, H2 Gas flow rate is 10
0 sccm, B2 H6 / H 2 Gas flow rate is 500scc
m and the pressure were adjusted to 0.02 Torr. So
After that, the power of the MW power source (not shown) is 0.40 W / cm.3 
And introduce MW power through the dielectric window 413,
Glow discharge is generated, the shutter 415 is opened, and RF
The formation of the MW p-type layer 116 was started on the p-type layer 115.
When the MWp type layer 116 having a layer thickness of 10 nm is formed,
Close the shutter 415, turn off the MW power, and release the glow.
The electricity was stopped and the formation of the MW p-type layer 116 was completed. SiHFour 
Gas, CHFour Gas, B2 H6 / H2 Stop the flow of gas,
5 minutes, H2 After continuing to flow the gas, H2 Gas inflow
Stop the deposition chamber 401 and the gas pipe to 1 x 10-FiveT
Evacuate to orr and close auxiliary valve 408.
The valve 409 was opened to leak the deposition chamber 401.

【0307】次に、MWp型層116上に、透明電極1
17として、層厚70nmのITOを真空蒸着法で真空
蒸着した。
Next, the transparent electrode 1 is formed on the MWp type layer 116.
As No. 17, ITO having a layer thickness of 70 nm was vacuum deposited by a vacuum deposition method.

【0308】次に透明電極117上に櫛型の穴が開いた
マスクを乗せ、Cr(40nm)/Ag(1000n
m)/Cr(40nm)からなる櫛形の集電電極を真空
蒸着法で真空蒸着した。
Next, a mask having comb-shaped holes is placed on the transparent electrode 117, and Cr (40 nm) / Ag (1000 n
A comb-shaped collector electrode made of m) / Cr (40 nm) was vacuum deposited by the vacuum deposition method.

【0309】以上で太陽電池の作製を終えた。この太陽
電池を、以下、(SC実17)と呼ぶことにし、RFn
型層112、i型層114、RFp型層115、MWp
型層116の形成条件を表4に示す。
[0309] Thus, the production of the solar cell was completed. Hereinafter, this solar cell will be referred to as (SC Ex. 17), and RFn
Mold layer 112, i-type layer 114, RFp-type layer 115, MWp
Table 4 shows the conditions for forming the mold layer 116.

【0310】[0310]

【表4】 (比較例17−1)i型層114を形成する際、図17
−bに従ってSiH4 ガス流量、CH4 ガス流量を時間
変化させる以外は実施例17と同じ条件で太陽電池(S
C比17−1)を作製した。
[Table 4] (Comparative Example 17-1) When forming the i-type layer 114, FIG.
-B under the same conditions as in Example 17, except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed over time.
C ratio 17-1) was produced.

【0311】(比較例17−2)i型層114を形成す
る際、SiH4 ガス流量を130sccm、CH4 ガス
流量を20sccmで時間的に一定とする以外は実施例
17と同じ条件で太陽電池(SC比17−2)を作製し
た。
(Comparative Example 17-2) A solar cell was formed under the same conditions as in Example 17 except that the SiH 4 gas flow rate was 130 sccm and the CH 4 gas flow rate was 20 sccm when the i-type layer 114 was formed. (SC ratio 17-2) was produced.

【0312】(比較例17−3)RFp型層115は形
成せず、MWp型層116の層厚は20nmとする以外
は実施例17と同じ条件で太陽電池(SC比1−3)を
作製した。
Comparative Example 17-3 A solar cell (SC ratio 1-3) was prepared under the same conditions as in Example 17 except that the RFp type layer 115 was not formed and the MWp type layer 116 had a layer thickness of 20 nm. did.

【0313】太陽電池(SC実17)及び(SC比17
−1)〜(SC比17−3)はそれぞれ6個づつ作製
し、実施例1と同様にして初期光電変換効率(光起電力
/入射光電力)、振動劣化、光劣化、及び順バイアス電
圧印加時の振動劣化、光劣化の測定を行なった。
Solar cell (SC Ex 17) and (SC ratio 17
-1) to (SC ratio 17-3) were produced in six pieces, respectively, and in the same manner as in Example 1, initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident optical power), vibration deterioration, light deterioration, and forward bias voltage. Vibration deterioration and light deterioration during application were measured.

【0314】初期光電変換効率の測定の結果、(SC実
17)に対して、(SC比17−1)〜(SC比17−
3)の初期光電変換効率は以下のようになった。
As a result of the measurement of the initial photoelectric conversion efficiency, (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-) for (SC actual 17)
The initial photoelectric conversion efficiency of 3) is as follows.

【0315】 (SC比17−1) 0.86倍 (SC比17−2) 0.87倍 (SC比17−3) 0.88倍 また、振動劣化及び光劣化の測定の結果、(SC実1
7)に対して、(SC比17−1)〜(SC比17−
3)の光劣化後の光電変換効率の低下率、及び振動劣化
後の光電変換効率の低下率は以下のようになった。
(SC ratio 17-1) 0.86 times (SC ratio 17-2) 0.87 times (SC ratio 17-3) 0.88 times Further, as a result of measurement of vibration deterioration and light deterioration, (SC Fruit 1
7), (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-
The reduction rate of the photoelectric conversion efficiency after the photodegradation and the reduction rate of the photoelectric conversion efficiency after the vibration degradation of 3) are as follows.

【0316】 振動劣化 光劣化 (SC比17−1) 0.86倍 0.84倍 (SC比17−2) 0.87倍 0.85倍 (SC比17−3) 0.87倍 0.86倍 順バイアスを印加して振動劣化、及び光劣化の測定の結
果、(SC実17)に対して、(SC比17−1)〜
(SC比17−3)の振動劣化後の光電変換効率の低下
率、及び光劣化後の光電変換効率の低下率は以下のよう
になった。
Vibration deterioration Light deterioration (SC ratio 17-1) 0.86 times 0.84 times (SC ratio 17-2) 0.87 times 0.85 times (SC ratio 17-3) 0.87 times As a result of measurement of vibration deterioration and light deterioration by applying a forward bias of 86 times, (SC ratio 17-1) to (SC actual 17) to
The decrease rate of the photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration (SC ratio 17-3) and the decrease rate of the photoelectric conversion efficiency after light deterioration were as follows.

【0317】 振動劣化 光劣化 (SC比17−1) 0.83倍 0.84倍 (SC比17−2) 0.86倍 0.86倍 (SC比17−3) 0.85倍 0.85倍 光学顕微鏡を用いて層剥離の様子を観察した。(SC実
17)、(SC比17−1)、(SC比17−2)では
層剥離は見られなかったが、(SC比17−3)では層
剥離が僅かに見られた。
Vibration deterioration Optical deterioration (SC ratio 17-1) 0.83 times 0.84 times (SC ratio 17-2) 0.86 times 0.86 times (SC ratio 17-3) 0.85 times The state of delamination was observed using an 85 times optical microscope. In (SC Ex. 17), (SC ratio 17-1) and (SC ratio 17-2), no layer delamination was observed, but in (SC ratio 17-3) a slight layer delamination was observed.

【0318】次にガラス基板とステンレス基板を用い、
SiH4 流量、CH4 流量を時間的に一定としたサンプ
ルを作製した。流量を一定とし、層厚を1μmとする以
外は実施例17と同じ条件でi型層を作製し、バンドギ
ャップ測定用、および分析用サンプルとした。さらに、
流量をいろいろと変えたサンプルをいくつか作製した。
分光光度計を用いてガラス基板サンプルのバンドギャッ
プ(Eg)を求め、さらにオージェ電子分光分析装置を
用いてステンレス基板サンプルのCの含有量の分析を行
った。両者の結果を用いてi型層中のC含有量とバンド
ギャップの関係を求めておいた。またオージェ電子分光
分析装置を用いて、太陽電池(SC実17)、(SC比
17−3)の層厚方向に対する炭素含有量を求めたとこ
ろ、図17−cのようになった。さらに上記のC含有量
とバンドギャップの関係を用いてバンドギャップの変化
を求めたところ、図17−cのようになった。同様に
(SC比17−1)の層厚方向に対する炭素含有量とバ
ンドギャップの変化を求めたところ図17−dのように
なった。同様に(SC比17−2)のC含有量を求めた
ところ、層厚方向に対する炭素含有量の変化はなく、層
厚方向の変化はなく一定で、バンドギャップは1.92
(eV)であることが分かった。以上のように、層厚方
向に対する炭素含有量、およびバンドギャップの変化
は、導入されるCH4 ガス流量に依存することが分かっ
た。
Next, using a glass substrate and a stainless substrate,
A sample was prepared in which the SiH 4 flow rate and the CH 4 flow rate were constant over time. An i-type layer was prepared under the same conditions as in Example 17 except that the flow rate was constant and the layer thickness was 1 μm, and the samples were used for bandgap measurement and analysis. further,
Several samples with different flow rates were prepared.
The band gap (Eg) of the glass substrate sample was obtained using a spectrophotometer, and the C content of the stainless substrate sample was analyzed using an Auger electron spectroscopy analyzer. The relationship between the C content in the i-type layer and the band gap was obtained using the results of both. Moreover, when the carbon content with respect to the layer thickness direction of the solar cells (SC Ex 17) and (SC ratio 17-3) was obtained using an Auger electron spectroscopy analyzer, it was as shown in FIG. 17-c. Further, when the change in the band gap was obtained by using the above relationship between the C content and the band gap, it was as shown in FIG. 17-c. Similarly, changes in carbon content and band gap in the layer thickness direction (SC ratio 17-1) were obtained, and the result was as shown in FIG. 17-d. Similarly, when the C content (SC ratio 17-2) was determined, the carbon content did not change in the layer thickness direction, was constant in the layer thickness direction, and the band gap was 1.92.
It was found to be (eV). As described above, it was found that the changes in the carbon content and the band gap in the layer thickness direction depend on the CH 4 gas flow rate introduced.

【0319】以上のように本実施例の太陽電池(SC実
17)が、従来の太陽電池(SC比17−1)〜(SC
比17−3)よりもさらに優れた特性を有することが分
かった。
As described above, the solar cell of this embodiment (SC Ex 17) is the same as the conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC).
It has been found that it has characteristics further superior to the ratio 17-3).

【0320】(実施例18)i型層内のC含有量が図1
4−bのように変化している太陽電池(SC実18)を
作製した。CH4 ガス流量は時間に対して単調減少さ
せ、SiH4ガス流量は単調増加させる以外は実施例1
7と同じ条件で太陽電池(SC実18)を作製した。実
施例17と同様な方法で層厚方向に対するバンドギャッ
プの変化を求めたところ、図15−bのようになってい
ることが分かった。実施例17と同様な測定を行ったと
ころ、本実施例の太陽電池(SC実18)は従来の太陽
電池(SC比17−1)〜(SC比17−3)よりもさ
らに優れた特性を有することが分かった。
Example 18 The C content in the i-type layer is as shown in FIG.
A solar cell (SC Ex 18) that changed like 4-b was produced. Example 1 except that the CH 4 gas flow rate monotonously decreases with time and the SiH 4 gas flow rate monotonically increases.
A solar cell (SC Ex 18) was produced under the same conditions as in 7. When the change in the band gap in the layer thickness direction was obtained by the same method as in Example 17, it was found that the change was as shown in FIG. 15-b. When the same measurement as in Example 17 was performed, the solar cell of this example (SC Ex 18) exhibited further superior characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 17-1) to (SC ratio 17-3). Found to have.

【0321】(実施例19)図1−cの層構成を有する
フォトダイオードを作製した。
Example 19 A photodiode having the layer structure shown in FIG. 1-c was produced.

【0322】まず、基板121の作製を行った。厚さ
0.5mm、20×20mm2 のガラス基板をアセトン
とイソプロパノールで超音波洗浄し、温風乾燥させ、真
空蒸着法で室温にてガラス基板表面上に層厚0.1μm
のAlの光反射層を形成し、基板121の作製を終え
た。
First, the substrate 121 was manufactured. A glass substrate with a thickness of 0.5 mm and 20 × 20 mm 2 is ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol, dried with warm air, and a layer thickness of 0.1 μm is formed on the glass substrate surface at room temperature by a vacuum deposition method.
Then, the Al light reflecting layer was formed, and the fabrication of the substrate 121 was completed.

【0323】実施例17と同様な方法で基板121上に
MWn型層(a−SiC)122、RFn型層(a−S
iC)123、i型層(a−SiC)124、RFp型
層(μc−SiC)125を順次形成した。半導体層の
層形成条件を表5に示す。
In the same manner as in Example 17, the MWn type layer (a-SiC) 122 and the RFn type layer (aS) were formed on the substrate 121.
The iC) 123, the i-type layer (a-SiC) 124, and the RFp-type layer (μc-SiC) 125 were sequentially formed. Table 5 shows the layer forming conditions of the semiconductor layer.

【0324】次に、RFp型層125上に実施例17と
同様な透明電極127と集電電極128を形成した。
Next, the transparent electrode 127 and the collector electrode 128 similar to those in Example 17 were formed on the RF p-type layer 125.

【0325】[0325]

【表5】 (比較例19−1)i型層124を形成する際、図17
−bのようにSiH4 ガス流量、CH4 ガス流量を時間
的に変化させ、図17−dのようにバンドギャップを変
化させる以外は実施例19と同じ条件でフォトダイオー
ド(PD比19−1)を作製した。 (比較例19−2)i型層124を形成する際、SiH
4 ガス流量を130sccm、CH4 ガス流量を20s
ccmで時間的に一定とし、層厚方向に対するC含有量
とバンドギャップを一定とする以外は実施例19と同じ
条件でフォトダイオード(PD比19−2)を作製し
た。
[Table 5] Comparative Example 19-1 When forming the i-type layer 124, FIG.
17b except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are temporally changed, and the band gap is changed as shown in FIG. 17-d. ) Was produced. (Comparative Example 19-2) When forming the i-type layer 124, SiH
4 gas flow rate 130sccm, CH 4 gas flow rate 20s
A photodiode (PD ratio 19-2) was produced under the same conditions as in Example 19 except that the c content was kept constant in ccm and the C content and the band gap in the layer thickness direction were kept constant.

【0326】(比較例19−3)RFn型層123は形
成せず、MWn型層122の層厚は40nmとする以外
は実施例19と同じ条件でフォトダイオード(PD比1
9−3)を作製した。
(Comparative Example 19-3) A photodiode (PD ratio 1 was obtained under the same conditions as in Example 19 except that the RFn type layer 123 was not formed and the MWn type layer 122 had a layer thickness of 40 nm.
9-3) was produced.

【0327】まず作製したフォトダイオードのオンオフ
比(AM1.5光を照射したときの光電流/暗電流 測
定周波数10kHz)を測定した。次に実施例1と同様
な測定をオンオフ比について行ったところ、本実施例の
フォトダイオード(PD実19)は従来のフォトダイオ
ード(PD比19−1)〜(PD比19−3)よりもさ
らに優れた特性を有することが分かった。
First, the on / off ratio (photocurrent / dark current measurement frequency when irradiated with AM1.5 light of 10 kHz) of the manufactured photodiode was measured. Next, when the same measurement as in Example 1 was performed for the on / off ratio, the photodiode (PD actual 19) of this example was more than the conventional photodiodes (PD ratio 19-1) to (PD ratio 19-3). It was found to have even better properties.

【0328】(実施例20)n型層とp型層の積層順序
を逆にした、nip型構造を有する図1−bの太陽電池
を作製した。実施例1と同様に基板上にRFp型層(μ
c−Si)、i型層(a−SiC)、RFn型層(a−
SiC)、MWn型層 (a−SiC)を形成した。i
型層を形成する際、図17−bのようにSiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を時間的に変化させ、炭素含有量の
最小となる位置がi型層の中央の位置よりp型層寄りに
なるようにした。半導体層の層形成条件を表6に示す。
Example 20 A solar cell of FIG. 1-b having a nip type structure in which the stacking order of the n type layer and the p type layer was reversed was produced. As in Example 1, the RF p-type layer (μ
c-Si), i-type layer (a-SiC), RFn-type layer (a-
SiC) and a MWn type layer (a-SiC) were formed. i
When forming the type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are temporally changed as shown in FIG. 17-b so that the position where the carbon content becomes the minimum is the p-type layer from the central position of the i-type layer. I tried to lean closer. Table 6 shows the layer forming conditions of the semiconductor layer.

【0329】半導体層以外の層および基板は実施例17
と同じ条件で太陽電池(SC実20)を作製した。
The layers other than the semiconductor layer and the substrate were the same as those of Example 17.
A solar cell (SC Ex 20) was produced under the same conditions as described above.

【0330】[0330]

【表6】 (比較例20−1)i型層を形成する際、図17−aの
ようにSiH4 ガス流量、CH4 ガス流量を時間変化さ
せる以外は実施例20と同じ条件で太陽電池(SC比2
0−1)を作製した。
[Table 6] (Comparative Example 20-1) A solar cell (SC ratio 2) was formed under the same conditions as in Example 20 except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed with time as shown in FIG. 17-a when forming the i-type layer.
0-1) was produced.

【0331】(比較例20−2)i型層を形成する際、
SiH4 ガス流量を130sccm、CH4 ガス流量を
20sccmとし、時間的に一定とする以外は実施例2
0と同じ条件で太陽電池(SC比20−2)を作製し
た。
(Comparative Example 20-2) When forming an i-type layer,
Example 2 except that the SiH 4 gas flow rate was 130 sccm, the CH 4 gas flow rate was 20 sccm, and the time was constant.
A solar cell (SC ratio 20-2) was produced under the same conditions as 0.

【0332】(比較例20−3)RFn型層は形成せ
ず、MWn型層の層厚は20nmとする以外は実施例2
0と同じ条件で太陽電池(SC比20−3)を作製し
た。
Comparative Example 20-3 Example 2 was repeated except that the RFn type layer was not formed and the MWn type layer had a layer thickness of 20 nm.
A solar cell (SC ratio 20-3) was produced under the same conditions as 0.

【0333】実施例17と同様な測定を行ったところ、
本実施例の太陽電池(SC実20)は従来の太陽電池
(SC比20−1)〜(SC比20−3)よりもさらに
優れた特性を有することが分かった。
When the same measurement as in Example 17 was carried out,
It was found that the solar cell (SC Ex 20) of this example has further excellent characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 20-1) to (SC ratio 20-3).

【0334】(実施例21)i型層114にフッ素を含
有させ、界面近傍でフッ素含有量が最小となっている太
陽電池を作製した。i型層114を形成する際、新たに
CF4 ガスを導入し、フッ素含有量が図5−aのように
変化し、C含有量が図17−cのように変化している太
陽電池を得た。これ以外は実施例17と同じ条件で作製
した。実施例17と同様な測定を行ったところ、本実施
例の太陽電池(SC実21)は(SC実17)よりもさ
らに優れた特性を有することが分かった。
(Example 21) Fluorine was contained in the i-type layer 114, and a solar cell having a minimum fluorine content near the interface was produced. When the i-type layer 114 is formed, CF 4 gas is newly introduced, and the fluorine content is changed as shown in FIG. 5-a, and the C content is changed as shown in FIG. 17-c. Obtained. Except for this, it was manufactured under the same conditions as in Example 17. When the same measurement as in Example 17 was performed, it was found that the solar cell (SC Ex. 21) of this example had further excellent characteristics than (SC Ex. 17).

【0335】(実施例22)RFp型層115、MWp
型層116の界面近傍で水素含有量が最大となっている
太陽電池を作製した。RFp型層115を形成する際、
RF電力を時間変化させ、MWp型層116を形成する
際、MW電力を時間変化させて、図8−bのような水素
含有量の変化パターンを得た。これ以外は実施例17と
同じ条件で作製した。実施例17と同様な測定を行った
ところ、本実施例の太陽電池(SC実22)は(SC実
17)よりもさらに優れた特性を有することが分かっ
た。
(Embodiment 22) RFp type layer 115, MWp
A solar cell having a maximum hydrogen content near the interface of the mold layer 116 was produced. When forming the RF p-type layer 115,
When the RF power was changed with time to form the MW p-type layer 116, the MW power was changed with time to obtain a hydrogen content change pattern as shown in FIG. Except for this, it was manufactured under the same conditions as in Example 17. When the same measurement as in Example 17 was performed, it was found that the solar cell (SC Ex 22) of this example had further excellent characteristics than (SC Ex 17).

【0336】(実施例23)i型層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、MWp型層、RFp型層の界面近傍で価電子制
御剤の含有量が最大となっている太陽電池を作製した。
i型層を形成する際、新たにPH3/H2、B 26/H2
ガスを導入し、流量を時間変化させて、図9−aのよう
にP原子、B原子の含有量を変化させた。MWp型層、
及びRFp型層を形成する際、B26/H2ガス流量を
時間変化させて、図9−aのようなB原子の含有量の変
化パターンを得た。これ以外は実施例17と同じ条件で
作製した。実施例17と同様な測定を行ったところ、本
実施例の太陽電池(SC実23)は(SC実17)より
もさらに優れた特性を有することが分かった。
Example 23 Valence serving as a donor in the i-type layer
Including both a child control agent and a valence electron control agent that serves as an acceptor.
Valence electron control in the vicinity of the interface between the MWp type layer and the RFp type layer.
A solar cell having the maximum content of the control agent was produced.
When forming the i-type layer, PH is newly added.3/ H2, B 2H6/ H2
Gas is introduced and the flow rate is changed with time, as shown in Fig. 9-a.
The content of P atom and B atom was changed. MWp type layer,
And when forming the RF p-type layer, B2H6/ H2Gas flow rate
By changing the time, the content of B atom as shown in FIG.
A pattern was obtained. Otherwise, under the same conditions as in Example 17,
It was made. When the same measurement as in Example 17 was performed,
The solar cell of the example (SC Ex 23) is from (SC Ex 17)
Was found to have even better properties.

【0337】(実施例24)図1−aの構造を有し、且
つi型層104内の価電子制御剤の含有量が層厚方向に
なめらかに変化し、且つ界面近傍で含有量が多くなって
いる太陽電池(SC実24)を作製した。i型層104
を形成する際、RF電力を時間変化させて、水素原子の
含有量が図8−cのようにした以外は実施例17と同じ
条件で太陽電池(SC実24)を作製した。半導体層以
外は実施例1と同じものを用いた。実施例17と同様な
測定を行ったところ、作製した太陽電池(SC実24)
は(SC実17)よりもさらに優れた特性を有すること
が分かった。
Example 24 The structure has the structure shown in FIG. 1-a, the content of the valence electron control agent in the i-type layer 104 changes smoothly in the layer thickness direction, and the content is large near the interface. A solar cell (SC Ex 24) that has become i-type layer 104
A solar cell (SC Ex 24) was produced under the same conditions as in Example 17, except that the RF power was changed with time to form the hydrogen atom content shown in FIG. The same material as in Example 1 was used except for the semiconductor layer. When the same measurement as in Example 17 was performed, the solar cell produced (SC Ex 24)
Was found to have even better properties than (SC Ex. 17).

【0338】(実施例25)MWp型層116、RFp
型層115にフッ素を含有させた太陽電池(SC実2
5)を作製した。
(Example 25) MWp type layer 116, RFp
Solar cell in which the mold layer 115 contains fluorine (SC Ex 2
5) was produced.

【0339】MWp型層116、RFp型層115を形
成する際、新たにBF3/H2 ガスを導入し、流量を時
間的に変化させて、層厚方向に対するフッ素含有量の変
化を図5−cのようにした。また、B26/H2ガス流
量も時間変化させて、層厚方向に対するB含有量の変化
を図9−cのようにした。
When the MWp type layer 116 and the RFp type layer 115 are formed, BF 3 / H 2 gas is newly introduced and the flow rate is changed with time to show the change in the fluorine content in the layer thickness direction. -C. Further, the B 2 H 6 / H 2 gas flow rate was also changed with time, and the change of the B content in the layer thickness direction was set as shown in FIG. 9-c.

【0340】他の条件は実施例17と同じで行った。実
施例17と同様な測定を行ったところ、作製した太陽電
池(SC実25)は(SC実17)よりもさらに優れた
特性を有することが分かった。
Other conditions were the same as in Example 17. When the same measurement as in Example 17 was performed, it was found that the manufactured solar cell (SC Ex. 25) had further excellent characteristics than (SC Ex. 17).

【0341】(実施例26)i型層にa−SiGeCを
用い、MWPCVD法を用いてアルカリ土類金属を含有
させた太陽電池を作製した。まず、図6のターゲット、
ターゲット電極、ターゲットシャッターを堆積室から取
り除いた。i型層を形成する際、新たにHeガスでバブ
リングしたMg(NO32 ・6H2 O/Heガスを用
い、図16−aのようにCH4,GeH4ガス流量を時間
変化させ、Mg(NO32 ・6H2O/Heガス流量
も時間的に変化させて、アルカリ土類金属含有量が図7
−aとなるようにした。これ以外は実施例17と同じ条
件で太陽電池(SC実26)を作製した。
Example 26 A solar cell containing an alkaline earth metal was prepared by using MWPCVD method using a-SiGeC for the i-type layer. First, the target of FIG.
The target electrode and target shutter were removed from the deposition chamber. In the formation of the i-type layer, newly used bubbled with Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O / He gas in He gas, the time to change the CH 4, GeH 4 gas flow rate as shown in FIG. 16-a, mg (NO 3) 2 · 6H 2 O / He gas flow rate be temporally varied, alkaline earth metal content 7
-A. A solar cell (SC Ex 26) was produced under the same conditions as in Example 17 except for this.

【0342】(比較例26−1)i型層を形成する際、
CH4 ガス流量、GeH4 ガス流量は時間的に一定と
し、それぞれ、5sccm、7sccmとする以外は実
施例26と同じ条件で太陽電池(SC比26−1)を作
製した。
(Comparative Example 26-1) When forming an i-type layer,
A solar cell (SC ratio 26-1) was produced under the same conditions as in Example 26 except that the CH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate were constant over time and were 5 sccm and 7 sccm, respectively.

【0343】(比較例26−2)RFp型層は形成せ
ず、MWp型層の層厚は20nmとする以外は実施例2
6と同じ条件で太陽電池(SC比26−2)を作製し
た。
Comparative Example 26-2 Example 2 was repeated except that the RFp type layer was not formed and the MWp type layer had a layer thickness of 20 nm.
A solar cell (SC ratio 26-2) was produced under the same conditions as in No. 6.

【0344】実施例17と同様な測定を行ったところ、
本実施例に太陽電池(SC実26)は、従来の太陽電池
(SC比26−1)、(SC比26−2)よりもさらに
優れた特性を有することが分かった。
When the same measurement as in Example 17 was carried out,
In this example, it was found that the solar cell (SC Ex 26) had more excellent characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 26-1) and (SC ratio 26-2).

【0345】(実施例27)アルカリ土類金属としてベ
リリウム、マグネシウム、カルシウムをともに含有させ
た太陽電池を作製した。まず、ターゲット416として
BeF2 、MgF2、CaF2 を1:2:1に混合させ
たものに交換し、i型層を形成する際、ターゲット電力
を時間的に変化させて、アルカリ土類金属含有量の変化
パターンを図14−cにする以外は実施例17と同じ条
件で太陽電池(SC実27)を作製した。実施例17と
同様な測定を行ったところ、本実施例の太陽電池(SC
実27)は、従来の太陽電池(SC比17−1)〜(S
C比17−3)よりもさらに優れた特性を有することが
分かった。
Example 27 A solar cell containing beryllium, magnesium, and calcium as alkaline earth metals was prepared. First, the target 416 was replaced with a mixture of BeF 2 , MgF 2 , and CaF 2 in a ratio of 1: 2: 1. When forming the i-type layer, the target power was changed with time to change the alkaline earth metal. A solar cell (SC Ex 27) was produced under the same conditions as in Example 17, except that the change pattern of the content was changed to FIG. 14-c. When the same measurement as in Example 17 was performed, the solar cell (SC
Actual 27) is a conventional solar cell (SC ratio 17-1) to (S).
It has been found that it has a more excellent characteristic than the C ratio 17-3).

【0346】(実施例28)図2−cに示すように、R
Fn型層103とi型層104の間に、RFp型層10
5とi型層104の間にRF−i層131,132を有
する太陽電池を作製した。2つのRF−i層131,1
32を形成する以外は実施例24と同様な方法で太陽電
池を作製した。RF−i層131,132はa−Siか
らなり、SiH4 ガス流量が2sccm、SiF4 ガス
流量が0.5sccm、H2 ガス流量が50sccm、
堆積室内の圧力が1.0Torr、導入するRF電力が
0.01W/cm3 、基板温度が270℃、層厚が20
nmの条件で形成した。作製した太陽電池(SC実2
8)は(SC実24)よりもさらに優れた特性を有する
ことが分かった。
(Example 28) As shown in FIG. 2-c, R
The RF p-type layer 10 is provided between the Fn-type layer 103 and the i-type layer 104.
A solar cell having RF-i layers 131 and 132 between the 5 and the i-type layer 104 was manufactured. Two RF-i layers 131, 1
A solar cell was produced in the same manner as in Example 24 except that 32 was formed. The RF-i layers 131 and 132 are made of a-Si, the SiH 4 gas flow rate is 2 sccm, the SiF 4 gas flow rate is 0.5 sccm, and the H 2 gas flow rate is 50 sccm.
The pressure in the deposition chamber is 1.0 Torr, the RF power to be introduced is 0.01 W / cm 3 , the substrate temperature is 270 ° C., and the layer thickness is 20.
It was formed under the condition of nm. Fabricated solar cell (SC Ex 2
It was found that 8) had even better characteristics than (SC Ex 24).

【0347】(実施例29)MWPCVD法を用いた図
6の堆積装置を使用して、図10に示すトリプル型太陽
電池を作製した。
Example 29 A triple type solar cell shown in FIG. 10 was produced using the deposition apparatus of FIG. 6 using the MWPCVD method.

【0348】まず、実施例13と同様にして、基板80
1の作製を行い、続いて実施例17と同様な方法で基板
801上に第1のMWn型層(μc−Si 層厚10μ
m)802を形成し、さらに第1のRFn型層(a−S
i 層厚10μm)803、第1のi型層(a−SiG
e)804、第1のRFp型層(a−Si 層圧10n
m)805、第1のMWp型層(μc−Si 層厚10
nm)806、第2のRFn型層(μc−Si)80
7、第2のi型層(a−Si)808、第2のRFp型
層(a−SiC 層厚10nm)809、第2のMWp
型層(μc−SiC 層厚10nm)810、第3のR
Fn型層 (a−SiC)811、第3のi型層(a−
SiC)812、第3のRFp型層(a−SiC 層厚
10nm)813、第3のMWp型層(μc−SiC
層厚10nm)814を順次形成した。
First, the substrate 80 is manufactured in the same manner as in the thirteenth embodiment.
1 is manufactured, and then the first MWn-type layer (μc-Si layer thickness 10 μm is formed on the substrate 801 by the same method as in Example 17.
m) 802 to form a first RF n-type layer (a-S
i layer thickness 10 μm) 803, first i-type layer (a-SiG)
e) 804, first RF p-type layer (a-Si layer pressure 10 n)
m) 805, the first MWp type layer (μc-Si layer thickness 10)
nm) 806, second RF n-type layer (μc-Si) 80
7, second i-type layer (a-Si) 808, second RFp-type layer (a-SiC layer thickness 10 nm) 809, second MWp
Mold layer (μc-SiC layer thickness 10 nm) 810, third R
Fn-type layer (a-SiC) 811, third i-type layer (a-
SiC) 812, a third RFp type layer (a-SiC layer thickness 10 nm) 813, a third MWp type layer (μc-SiC).
A layer thickness of 10 nm) 814 was sequentially formed.

【0349】ターゲット電源414をDC電源に交換
し、各半導体層にMgを含有させ、DC電力を時間変化
させて、含有量の層厚方向変化を図14−cのようにし
た。また各半導体層で新たにSiF4 ガスを導入し、各
半導体層のフッ素含有量の層厚方向変化を図5−cのよ
うにした。第3のi型層を形成する際、SiH4 ガス流
量、CH4 ガス流量を図17−aのように時間変化させ
た。他の層においては、MWPCVD法で形成する層で
は形成する際、MW電力を時間変化させ、RFPCVD
法で形成する層では形成する際、RF電力を時間変化さ
せて、各層の水素含有量の分布が図8−cのようになる
ようにした。次に第3のMWp型層上に実施例17と同
様な透明電極を形成した。次に透明電極上に実施例17
と同様な集電電極を真空蒸着法で形成した。以上でトリ
プル型太陽電池(SC実29)の作製を終えた。
The target power supply 414 was replaced with a DC power supply, each semiconductor layer was made to contain Mg, and the DC power was changed with time to change the content in the layer thickness direction as shown in FIG. 14-c. Further, SiF 4 gas was newly introduced into each semiconductor layer to change the fluorine content in each semiconductor layer in the layer thickness direction as shown in FIG. When forming the third i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed with time as shown in FIG. 17-a. In the other layers, the layers formed by the MWPCVD method change the MW power with time during formation, and RFPCVD is performed.
When forming the layers formed by the method, the RF power was changed with time during formation so that the distribution of the hydrogen content of each layer was as shown in FIG. Next, a transparent electrode similar to that in Example 17 was formed on the third MWp type layer. Then, Example 17 was formed on the transparent electrode.
A current collecting electrode similar to the above was formed by a vacuum evaporation method. This completes the production of the triple solar cell (SC Ex 29).

【0350】(比較例29−1)第3のi型層804を
形成する際、図17−bのようにSiH4 ガス流量,C
4 ガス流量を時間変化させる以外は、実施例29と同
じ条件で太陽電池(SC比29−1)を作製した。
(Comparative Example 29-1) When forming the third i-type layer 804, as shown in FIG. 17-b, SiH 4 gas flow rate, C
A solar cell (SC ratio 29-1) was produced under the same conditions as in Example 29 except that the H 4 gas flow rate was changed with time.

【0351】(比較例29−2)第3のi型層804を
形成する際、SiH4 ガス流量を130sccm,CH
4 ガス流量を20sccmとし、時間的に一定とする以
外は、実施例29と同じ条件で太陽電池(SC比29−
2)を作製した。
(Comparative Example 29-2) The third i-type layer 804 was formed.
When forming, SiHFour Gas flow rate is 130 sccm, CH
Four The gas flow rate is set to 20 sccm and the time is constant.
Otherwise, the solar cell (SC ratio 29-
2) was produced.

【0352】(比較例29−3)第1のRFp型層80
5、第2のRFp型層809、および第3のRFp型層
813は形成せず、第1のMWp型層806、第2のM
Wp型層810、および第3のMWp型層814の層厚
は20nmとする以外は実施例29と同じ条件で太陽電
池(SC比29−3)を作製した。
(Comparative Example 29-3) First RF p-type layer 80
5, the second RF p-type layer 809 and the third RF p-type layer 813 are not formed, and the first MW p-type layer 806 and the second M p-type layer 806 are not formed.
A solar cell (SC ratio 29-3) was produced under the same conditions as in Example 29 except that the layer thicknesses of the Wp type layer 810 and the third MWp type layer 814 were 20 nm.

【0353】実施例17と同様な測定を行ったところ、
本発明の太陽電池(SC実29)は、従来の太陽電池
(SC比29−1)〜(SC比29−3)よりもさらに
優れた特性を有することが分かった。
When the same measurement as in Example 17 was carried out,
It has been found that the solar cell (SC Ex 29) of the present invention has more excellent characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 29-1) to (SC ratio 29-3).

【0354】(実施例30)図12のロール・ツー・ロ
ール法を用いた堆積装置を使用して、図11のタンデム
型太陽電池を作製した。
Example 30 A tandem solar cell shown in FIG. 11 was manufactured using the deposition apparatus using the roll-to-roll method shown in FIG.

【0355】まず、実施例14と同様にして基板901
上に光反射層、反射増加層を連続形成した。次にRF電
力、またはMW電力を各堆積室に導入してグロー放電を
生起し、それぞれの半導体層を形成した。
First, the substrate 901 is manufactured in the same manner as in the fourteenth embodiment.
A light-reflecting layer and a reflection-increasing layer were continuously formed on the top. Next, RF power or MW power was introduced into each deposition chamber to cause glow discharge, and each semiconductor layer was formed.

【0356】基板上に堆積室1001で第1のMWn型
層(μc−Si 層厚20nm)902を形成し、さら
に堆積室1002で第1のRFn型層(a−Si 層厚
10nm)903、堆積室1003で第1のi型層(a
−Si 層厚250nm)904、堆積室1004で第
1のRFp型層(a−Si 層厚10nm)905、堆
積室1005で第1のMWp型層(μc−Si 層厚1
0nm)906、堆積室1006で第2のRFn型層
(a−SiC 層厚20nm)907、堆積室1007
で第2のi型層(a−SiC 層厚200nm)90
8、堆積室1008で第2のRFp型層(a−SiC
層厚10nm)909、堆積室1009で第2のMWp
型層(μc−SiC 層厚10nm)910を順次形成
した。第1のi型層904、第2のi型層908にはベ
リリウムを含有させ、その含有量の層厚方向変化を図1
4−cにした。半導体層の形成にはSiH4 ガスとSi
4 ガスを用い、すべての半導体層にフッ素を含有させ
た。さらに、第2のi型層908を形成する堆積室10
07の原料ガス入り口は複数に分かれており、それぞれ
の入り口からSiH4 ガス、CH4 ガスを流入させ、i
型層を形成する際、CH 4 ガス流量の基板の搬送方向に
対する変化パターンが矢印1026とは逆に両端で流量
が多く中央で少なくなるように、各々のマスフロコント
ローラーで調節した。こうすることによって、i型層の
炭素含有量の層厚方向の変化が図14−cのようになっ
た。基板の搬送が終わったところで、すべてのMW電
源、RF電源、ターゲット電源を切り、グロー放電を止
め、原料ガス、掃起ガスの流入を止めた。装置全体をリ
ークし、巻き取られた基板901を取りだした。
First MWn type in substrate deposition chamber 1001
A layer (μc-Si layer thickness 20 nm) 902, and further
In the deposition chamber 1002, the first RFn type layer (a-Si layer thickness
10 nm) 903, the first i-type layer (a
-Si layer thickness 250 nm) 904, first in deposition chamber 1004
1 RF p-type layer (a-Si layer thickness 10 nm) 905, stack
In the stacking chamber 1005, the first MWp type layer (μc-Si layer thickness 1
0 nm) 906, second RFn-type layer in deposition chamber 1006
(A-SiC layer thickness 20 nm) 907, deposition chamber 1007
And the second i-type layer (a-SiC layer thickness 200 nm) 90
8. In the deposition chamber 1008, the second RF p-type layer (a-SiC
Layer thickness 10 nm) 909, second MWp in deposition chamber 1009
Mold layer (μc-SiC layer thickness 10 nm) 910 is sequentially formed
did. The first i-type layer 904 and the second i-type layer 908 have a base.
Fig. 1 shows the change of the content in the layer thickness direction by containing Lilium.
4-c. SiH for semiconductor layer formationFour Gas and Si
FFour Use a gas to contain fluorine in all semiconductor layers.
It was Further, the deposition chamber 10 for forming the second i-type layer 908 is formed.
The raw material gas inlet of 07 is divided into multiple
From the entrance of SiHFour Gas, CHFour Let gas in, i
When forming the mold layer, CH Four Gas flow rate in the substrate transfer direction
Contrary to the arrow 1026, the change pattern is opposite to the flow rate at both ends.
So that there is more and less in the center,
Adjusted with rollers. By doing this, the i-type layer
The change in the carbon content in the layer thickness direction is as shown in Fig. 14-c.
It was When the board has been transported, all MW
Turn off the source, RF power, and target power to stop glow discharge
Therefore, the inflow of raw material gas and sweep gas was stopped. The entire device
Then, the wound substrate 901 was taken out.

【0357】次にロール・ツー・ロール法で用いたスパ
ッタリング装置で第2のMWp型層910上に170℃
で層厚70nmのITOからなる透明電極919を連続
形成した。
Next, 170 ° C. is formed on the second MWp type layer 910 by using a sputtering device used in the roll-to-roll method.
Then, a transparent electrode 919 made of ITO having a layer thickness of 70 nm was continuously formed.

【0358】次にこの基板901の一部を50mm×5
0mmの大きさに切断し、スクリーン印刷法で層厚5μ
m、線幅0.5mmのカーボンペーストを印刷し、その
上に層厚10μm、線幅0.5mmの銀ペーストを印刷
し、集電電極812を形成した。
Next, a part of this substrate 901 is set to 50 mm × 5.
Cut to a size of 0 mm and make a layer thickness of 5μ by screen printing.
m, a carbon paste having a line width of 0.5 mm was printed, and a silver paste having a layer thickness of 10 μm and a line width of 0.5 mm was printed thereon to form a collector electrode 812.

【0359】以上でロール・ツー・ロール法を用いたタ
ンデム型太陽電池(SC実30)の作製を終えた。
Thus, the production of the tandem solar cell (SC Ex 30) using the roll-to-roll method was completed.

【0360】(比較例30−1)第1のi型層904を
作製する際に、CH4 ガス流量が基板の搬送方向に対し
て一定にする以外は、実施例30と同じ条件で太陽電池
(SC30−1)を作製した。
(Comparative Example 30-1) A solar cell was manufactured under the same conditions as in Example 30, except that the CH 4 gas flow rate was kept constant in the substrate transport direction when the first i-type layer 904 was produced. (SC30-1) was produced.

【0361】(比較例30−2)第1のRFp型層90
5、および第2のRFp型層909は形成せず、第1の
MWp型層906、および第2のMWp型層910の層
厚は20nmとする以外は実施例30と同じ条件で太陽
電池(SC比30−2)を作製した。
(Comparative Example 30-2) First RF p-type layer 90
5 and the second RF p-type layer 909 were not formed, and the solar cell () was formed under the same conditions as in Example 30 except that the first MWp-type layer 906 and the second MWp-type layer 910 had a layer thickness of 20 nm. SC ratio 30-2) was produced.

【0362】実施例17と同様な測定を行ったところ、
本発明の太陽電池(SC実30)は、従来の太陽電池
(SC比30−1)、(SC比30−2)よりもさらに
優れた特性を有することが分かった。
When the same measurement as in Example 17 was carried out,
It was found that the solar cell of the present invention (SC Ex 30) has further excellent characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 30-1) and (SC ratio 30-2).

【0363】(実施例31)図12の堆積装置を使用し
て作製したタンデム型太陽電池をモジュール化し、発電
システムに応用し、フィールドテストを行った。
(Example 31) A tandem solar cell manufactured by using the deposition apparatus shown in FIG. 12 was modularized and applied to a power generation system to perform a field test.

【0364】実施例30で作製した光未照射の50mm
×50mmのトリプル型太陽電池(SC実30)を65
個を用意し、実施例15と同様にしてモジュール化し
た。作製したモジュールの初期光電変換効率を実施例1
7と同様な方法で測定しておいた。図13の発電システ
ムを示す回路に接続し、負荷1301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1302、及び
モジュール1303の電力によって稼働する。この発電
システムを(SBS実31)と呼ぶ。
Light-irradiated 50 mm produced in Example 30
65 x 50mm triple solar cells (SC 30)
Individual pieces were prepared and modularized in the same manner as in Example 15. Example 1 shows the initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module.
It was measured in the same manner as in 7. An external light that was turned on at night was used as the load 1301 by connecting to the circuit showing the power generation system in FIG. The entire system is operated by the power of the storage battery 1302 and the module 1303. This power generation system is called (SBS Ex 31).

【0365】(比較例31)光未照射の従来のタンデム
型太陽電池(SC比30−1)、(SC比30−2)を
65個用いて実施例15と同様にモジュール化し、初期
光電変換効率を測定しておいた。このモジュールを実施
例31と同様な発電システムに接続した。これらの発電
システムを(SBS比31−1)、(SBS比31−
2)と呼ぶ。
(Comparative Example 31) A conventional tandem type solar cell (SC ratio 30-1) and 65 (SC ratio 30-2) which were not irradiated with light was modularized in the same manner as in Example 15 to perform initial photoelectric conversion. The efficiency was measured. This module was connected to the same power generation system as in Example 31. These power generation systems (SBS ratio 31-1), (SBS ratio 31-
2).

【0366】それぞれのモジュールは最も太陽光を集光
できる角度に設置した。フィールドテストの測定は1年
経過後の光電変換効率を測定し、劣化率(1年後の光電
変換効率/初期光電変換効率)を求めることによって行
った。
[0366] Each module was installed at an angle at which sunlight could be most concentrated. The measurement of the field test was performed by measuring the photoelectric conversion efficiency after one year and determining the deterioration rate (photoelectric conversion efficiency after one year / initial photoelectric conversion efficiency).

【0367】その結果、本発明の太陽電池を用いた発電
システム(SBS実31)は従来の発電システム(SB
S比31−1)、(SBS比31−2)よりもさらに優
れた初期光電変換効率及びフィールド耐久性を有してい
ることが分かった。
As a result, the power generation system (SBS Ex 31) using the solar cell of the present invention is the same as the conventional power generation system (SB
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and the field durability were more excellent than those of the S ratio 31-1) and (SBS ratio 31-2).

【0368】(実施例32)図に示す半導体層に酸素ま
たは/及び窒素原子を含有する光起電力素子を作製し
た。
(Example 32) A photovoltaic element containing oxygen and / or nitrogen atoms in the semiconductor layer shown in the figure was produced.

【0369】(実施例32−1)i型層を形成する際、
2 /Heガスを100sccm、N2 /Heガスを2
0sccm導入する以外は実施例17と同じ条件で太陽
電池(SC実32−1)を作製した。
(Example 32-1) When forming an i-type layer,
O 2 / He gas is 100 sccm, N 2 / He gas is 2
A solar cell (SC Ex 32-1) was produced under the same conditions as in Example 17 except that 0 sccm was introduced.

【0370】(実施例32−2)RF−i層を形成する
際、O2 /Heガスを2sccm、N2 /Heガスを1
sccm導入する以外は実施例17と同じ条件で太陽電
池(SC実32−2)を作製した。
(Example 32-2) When forming the RF-i layer, 2 sccm of O 2 / He gas and 1 of N 2 / He gas were used.
A solar cell (SC Ex 32-2) was produced under the same conditions as in Example 17 except that sccm was introduced.

【0371】(実施例32−3)MWp型層を形成する
際、O2 /Heガスを100sccm、N2 /Heガス
を20sccm導入し、RFp型層を形成する際、O2
/Heガスを2sccm、N2 /Heガスを1sccm
導入する以外は実施例17と同じ条件で太陽電池(SC
実32−3)を作製した。
[0371] When forming (Example 32-3) MWp-type layer, when O 2 / the He gas 100 sccm, N 2 / the He gas was introduced 20 sccm, to form a RFp-type layer, O 2
/ He gas 2 sccm, N 2 / He gas 1 sccm
A solar cell (SC
Example 32-3) was produced.

【0372】実施例17と同様な測定を行ったところ、
(SC実32−1)〜(SC実32−3)の太陽電池
は、(SC実17)よりもさらに優れた特性を有するこ
とが分かった。
When the same measurement as in Example 17 was carried out,
It was found that the solar cells of (SC Ex 32-1) to (SC Ex 32-3) have further excellent characteristics than (SC Ex 17).

【0373】作製したこれらの太陽電池の酸素原子及び
窒素原子の濃度をSIMSを用いて調べたところ、ほぼ
導入した原料ガス(Si)に対する原料ガス(O)、原
料ガス(N)の濃度程度に含有されていることが分かっ
た。
When the concentrations of oxygen atoms and nitrogen atoms of these solar cells produced were examined by SIMS, it was found that the concentrations of the source gas (O) and the source gas (N) were almost the same as those of the introduced source gas (Si). It was found to be contained.

【0374】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 was proved that the effect of the photovoltaic device of the present invention was exhibited regardless of the device structure, device material, and device manufacturing conditions.

【0375】[0375]

【発明の効果】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する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The photovoltaic device of the present invention prevents recombination of photoexcited carriers, improves the open-circuit voltage and the carrier range of holes, improves the sensitivity of short-wavelength light and long-wavelength light, and performs photoelectric conversion. Efficiency is improved.

【0376】また本発明の光起電力素子は光劣化、振動
劣化を抑制できる。そして本発明の光起電力素子は、順
バイアスを印加した場合にも光劣化、振動劣化を抑制で
きる。
Further, the photovoltaic element of the present invention can suppress light deterioration and vibration deterioration. The photovoltaic element of the present invention can suppress optical deterioration and vibration deterioration even when a forward bias is applied.

【0377】さらに本発明の光起電力素子では光起電力
素子を上記のような環境に置いた場合にも層剥離しない
ものである。
Further, in the photovoltaic element of the present invention, the layers are not separated even when the photovoltaic element is placed in the above environment.

【0378】更に本発明の光起電力素子の形成方法によ
れば、光起電力素子の堆積速度を上げることができ、ま
た原料ガス利用効率が高いため、生産性を飛躍的に向上
させることができる。
Furthermore, according to the method for forming a photovoltaic element of the present invention, the deposition rate of the photovoltaic element can be increased, and the efficiency of using the raw material gas is high, so that the productivity can be dramatically improved. it can.

【0379】また本発明の発電システムは高いフィール
ド耐久性を有する。
Moreover, the power generation system of the present invention has high field durability.

【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の一例を示す概
念図。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a layer structure of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子の層構成の一例を示す概
念図。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the layer structure of the photovoltaic element of the present invention.

【図3】アルカリ土類金属及びゲルマニウム含有量の層
厚方向の変化を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing changes in the alkaline earth metal and germanium contents in the layer thickness direction.

【図4】バンドギャップの層厚方向の変化を示すグラ
フ。
FIG. 4 is a graph showing changes in bandgap in the layer thickness direction.

【図5】フッ素含有量の層厚方向の変化を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing changes in fluorine content in the layer thickness direction.

【図6】堆積装置の一例を示す概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of a deposition apparatus.

【図7】SiH4 ガス、GeH4 ガス流量の時間変化と
Ge含有量、バンドギャップの層厚方向変化を示すグラ
フ。
FIG. 7 is a graph showing changes over time in SiH 4 gas and GeH 4 gas flow rates and changes in Ge content and band gap in the layer thickness direction.

【図8】水素含有量の層厚方向の変化を示すグラフ。FIG. 8 is a graph showing changes in hydrogen content in the layer thickness direction.

【図9】価電子制御剤の層厚方向の変化を示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing changes in the valence electron control agent in the layer thickness direction.

【図10】トリプル型太陽電池の層構成の一例を示す概
念図。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of a layer structure of a triple solar cell.

【図11】タンデム型太陽電池の層構成の一例を示す概
念図。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of a layer structure of a tandem solar cell.

【図12】ロール・ツー・ロール法を用いた堆積装置の
一例を示す概念図。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing an example of a deposition apparatus using a roll-to-roll method.

【図13】発電システムの一例を示すブロック図。FIG. 13 is a block diagram showing an example of a power generation system.

【図14】アルカリ土類金属及び炭素含有量の層厚方向
の変化を示すグラフ。
FIG. 14 is a graph showing changes in the alkaline earth metal and carbon contents in the layer thickness direction.

【図15】バンドギャップの層厚方向の変化を示すグラ
フ。
FIG. 15 is a graph showing changes in bandgap in the layer thickness direction.

【図16】GeH4 ガス、CH4 ガス流量の時間変化と
C含有量、バンドギャップの層厚方向変化とを示すグラ
フ。
FIG. 16 is a graph showing changes over time in GeH 4 gas and CH 4 gas flow rates and changes in C content and band gap in the layer thickness direction.

【図17】SiH4 ガス、CH4 ガス流量の時間変化と
C含有量、バンドギャップの層厚方向変化を示すグラ
フ。
FIG. 17 is a graph showing changes over time in the flow rates of SiH 4 gas and CH 4 gas, changes in C content, and changes in band gap in the layer thickness direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,111,121 基板、 102,122 MWn型層、 103,123 RFn型層、 104,114,124 i型層、 105,115 RFp型層、 106,116 MWp型層、 107,117,127 透明電極、 108,118,128 集電電極、 112 n型層、 125 p型層、 131 第1のRF−i層、 132 第2のRF−i層、 400 堆積装置、 401 堆積室、 402 真空計、 403 RF電源、 404 基板、 405 ヒーター、 406 導波管、 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 バイアス電極、 411 ガス導入管、 412 アプリケーター、 413 誘電体窓、 414 スパッタ電源、 415 シャッター、 416 ターゲット、 417 ターゲットシャッター、 418 ターゲット電極、 901 基板、 1001〜1009 堆積室、 1010 基板送り出し室、 1011 基板巻き取り室、 1012 分離通路、 1014 原料ガスの入り口、 1015 原料ガスの排気口、 1016 RF電極、 1017 マイクロ波アプリケーター、 1018 ランプヒーター、 1019 掃気ガス入り口、 1010 基板送り出し室、 1020 送り出しロール、 1021、1023 ガイドロール、 1022 巻き取りロール、 1030 ターゲット電極、 1031 バイアス電極。 101,111,121 substrate, 102,122 MWn type layer, 103,123 RFn type layer, 104,114,124 i type layer, 105,115 RFp type layer, 106,116 MWp type layer, 107,117,127 transparent Electrode, 108, 118, 128 current collecting electrode, 112 n-type layer, 125 p-type layer, 131 first RF-i layer, 132 second RF-i layer, 400 deposition apparatus, 401 deposition chamber, 402 vacuum gauge , 403 RF power supply, 404 substrate, 405 heater, 406 waveguide, 407 conductance valve, 408 auxiliary valve, 409 leak valve, 410 bias electrode, 411 gas introduction tube, 412 applicator, 413 dielectric window, 414 sputter power supply, 415 Shutter, 416 Target, 417 Target Shutter , 418 target electrode, 901 substrate, 1001 to 1009 deposition chamber, 1010 substrate delivery chamber, 1011 substrate winding chamber, 1012 separation passage, 1014 source gas inlet, 1015 source gas exhaust port, 1016 RF electrode, 1017 microwave applicator , 1018 lamp heater, 1019 scavenging gas inlet, 1010 substrate feeding chamber, 1020 feeding roll, 1021, 1023 guide roll, 1022 winding roll, 1030 target electrode, 1031 bias electrode.

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素を含有する非単結晶シリコン系半導
体材料を含むp型層、i型層、n型層を基板上に積層し
て構成され、前記i型層は、ゲルマニウム、スズ及び炭
素の内少なくとも一種とアルカリ土類金属とを含有し、
且つマイクロ波プラズマCVD法で形成されてなる光起
電力素子において、前記p型層または/及びn型層は、
マイクロ波プラズマCVD法で形成されたMWドーピン
グ層とRFプラズマCVD法で形成されたRFドーピン
グ層との積層構造によって構成され、前記RFドーピン
グ層は、前記MWドーピング層と前記i型層との間に配
置され、前記i型層に含有されるゲルマニウム、スズま
たは炭素の含有量が、層厚方向になめらかに変化し、且
つ該含有量の最大値が前記i型層の中央の位置より前記
p型層側に位置することを特徴とする光起電力素子。
1. A p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer containing a non-single crystal silicon semiconductor material containing hydrogen are laminated on a substrate, and the i-type layer is germanium, tin, and carbon. Containing at least one of the above and an alkaline earth metal,
In the photovoltaic device formed by the microwave plasma CVD method, the p-type layer and / or the n-type layer is
The RF doping layer has a stacked structure of an MW doping layer formed by a microwave plasma CVD method and an RF doping layer formed by an RF plasma CVD method, and the RF doping layer is between the MW doping layer and the i-type layer. , The content of germanium, tin or carbon contained in the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction, and the maximum value of the content is from the central position of the i-type layer to the p-type. A photovoltaic element characterized in that it is located on the mold layer side.
【請求項2】 前記i型層に含有されるアルカリ土類金
属の含有量は、層厚方向になめらかに変化し、且つ少な
くとも一方の界面近傍で最小とな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 content of the alkaline earth metal contained in the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction and is minimized in the vicinity of at least one of the interfaces. The photovoltaic element described.
【請求項3】 前記アルカリ土類金属は、ベリリウム、
マグネシウム及びカルシウムの内少なくとも一種を含有
す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. The alkaline earth metal is beryllium,
The photovoltaic element according to claim 1 or 2, which contains at least one of magnesium and calcium.
【請求項4】 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とをともに含有す
ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載
の光起電力素子。
4. The light according to claim 1, wherein the i-type layer contains both a valence electron control agent serving as a donor and a valence electron control agent serving as an acceptor. Electromotive force element.
【請求項5】 前記価電子制御剤の含有量は、少なくと
も一方の界面近傍で最大とな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, wherein the content of the valence electron control agent is maximized in the vicinity of at least one interface.
【請求項6】 前記i型層、MWドーピング層及びRF
ドーピング層の内少なくとも1つの層において、前記水
素の含有量が少なくとも一方の界面近傍で最大となるこ
とを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光
起電力素子。
6. The i-type layer, MW doping layer and RF
The photovoltaic element according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of the hydrogen is maximum in the vicinity of at least one interface in at least one of the doping layers.
【請求項7】 前記i型層、MWドーピング層及びRF
ドーピング層の内少なくとも一つ層は、酸素または/及
び窒素原子を含有す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. The i-type layer, MW doping layer and RF
7. The photovoltaic device according to claim 1, wherein at least one of the doping layers contains oxygen and / or nitrogen atoms.
【請求項8】 前記i型層、MWドーピング層及びRF
ドーピング層の内少なくともひとつの層は、フッ素を含
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 i-type layer, MW doping layer and RF
The photovoltaic element according to claim 1, wherein at least one layer of the doping layers contains fluorine.
【請求項9】 前記フッ素の含有量は、少なくとも一方
の界面近傍で最小となることを特徴とする請求項8に記
載の光起電力素子。
9. The photovoltaic element according to claim 8, wherein the content of fluorine is minimum near at least one interface.
【請求項10】 前記MWドーピング層または/及びR
Fドーピング層において、価電子制御剤の含有量が少な
くとも一方の界面近傍で最大となることを特徴とする請
求項1〜9のいずれか1項に記載の光起電力素子。
10. The MW doping layer and / or R
The photovoltaic element according to any one of claims 1 to 9, wherein the content of the valence electron control agent in the F doping layer is maximized in the vicinity of at least one interface.
【請求項11】 前記MWドーピング層または/及びR
Fドーピング層は、アルカリ土類金属を含有することを
特徴とする請求項1〜10のいずれか1項の記載の光起
電力素子。
11. The MW-doped layer and / or R
The photovoltaic element according to any one of claims 1 to 10, wherein the F doping layer contains an alkaline earth metal.
【請求項12】 前記MWドーピング層またはRFドー
ピング層に含有されるアルカリ土類金属の含有量は、層
厚方向になめらかに変化し、且つ少なくとも一方の界面
近傍で最小となることを特徴とする請求項11に記載の
光起電力素子。
12. The content of the alkaline earth metal contained in the MW-doped layer or the RF-doped layer changes smoothly in the layer thickness direction, and becomes the minimum in the vicinity of at least one interface. The photovoltaic element according to claim 11.
【請求項13】 前記アルカリ土類金属は、ベリリウ
ム、マグネシウム及びカルシウムの内少なくとも一種を
含有することを特徴とする請求項11または12に記載
の光起電力素子。
13. The photovoltaic element according to claim 11, wherein the alkaline earth metal contains at least one of beryllium, magnesium and calcium.
【請求項14】 前記i型層と前記RFドーピング層と
の間にRFプラズマCVD法で形成されたi型のRF−
i層を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. An i-type RF-formed by an RF plasma CVD method between the i-type layer and the RF doping layer.
The photovoltaic element according to any one of claims 1 to 13, which has an i layer.
【請求項15】 前記RF−i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とをともに
含有することを特徴とする請求項14に記載の光起電力
素子。
15. The photovoltaic element according to claim 14, wherein the RF-i layer contains both a valence electron control agent serving as a donor and a valence electron control agent serving as an acceptor.
【請求項16】 前記RF−i層に含有される価電子制
御剤の含有量は、少なくとも一方の界面近傍で最大とな
ることを特徴とする請求項15に記載の光起電力素子。
16. The photovoltaic element according to claim 15, wherein the content of the valence electron control agent contained in the RF-i layer is maximum near at least one interface.
【請求項17】 前記RF−i層の水素の含有量は、少
なくとも一方の界面近傍で最大となることを特徴とする
請求項14〜16のいずれか1項に記載の光起電力素
子。
17. The photovoltaic element according to claim 14, wherein the hydrogen content of the RF-i layer is maximized near at least one interface.
【請求項18】 前記RF−i層は、酸素または/及び
窒素原子を含有することを特徴とする請求項14〜17
のいずれか1項に記載の光起電力素子。
18. The RF-i layer contains oxygen or / and nitrogen atoms.
The photovoltaic element according to any one of 1.
【請求項19】 前記RF−i層は、フッ素を含有する
ことを特徴とする請求項14〜18のいずれか1項に記
載の光起電力素子。
19. The photovoltaic element according to claim 14, wherein the RF-i layer contains fluorine.
【請求項20】 前記RF−i層に含有されるフッ素の
含有量は、少なくとも一方の界面近傍で最小となること
を特徴とする請求項19に記載の光起電力素子。
20. The photovoltaic element according to claim 19, wherein the content of fluorine contained in the RF-i layer is minimum near at least one interface.
【請求項21】 前記RF−i層は、アルカリ土類金属
を含有することを特徴とする請求項14〜20のいずれ
か1項に記載の光起電力素子。
21. The photovoltaic element according to claim 14, wherein the RF-i layer contains an alkaline earth metal.
【請求項22】 前記RF−i層に含有されるアルカリ
土類金属の含有量は、層厚方向になめらかに変化し、且
つ少なくとも一方の界面近傍で最小となることを特徴と
する請求項21に記載の光起電力素子。
22. The content of the alkaline earth metal contained in the RF-i layer changes smoothly in the layer thickness direction and is at a minimum in the vicinity of at least one interface. Photovoltaic device according to.
【請求項23】 前記アルカリ土類金属は、ベリリウ
ム、マグネシウム及びカルシウムの内少なくとも一種を
含有することを特徴とする請求項21または22に記載
の光起電力素子。
23. The photovoltaic element according to claim 21, wherein the alkaline earth metal contains at least one of beryllium, magnesium and calcium.
【請求項24】 請求項1〜23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または/及び
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
ることを特徴とする発電システム。
24. The photovoltaic element according to any one of claims 1 to 23, the voltage or / and the current of the photovoltaic element is monitored, and the photovoltaic element to a storage battery and / or an external load. A power generation system comprising a control system for controlling power supply from a power element and a storage battery for storing power from the photovoltaic element and / or supplying power to an external load. .
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