JPH0621490A - Photovoltaic element, manufacture thereof and power generator system using the same - Google Patents

Photovoltaic element, manufacture thereof and power generator system using the same

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JPH0621490A
JPH0621490A JP4196050A JP19605092A JPH0621490A JP H0621490 A JPH0621490 A JP H0621490A JP 4196050 A JP4196050 A JP 4196050A JP 19605092 A JP19605092 A JP 19605092A JP H0621490 A JPH0621490 A JP H0621490A
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type layer
type
gas
solar cell
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Keishi Saito
恵志 斉藤
Toshimitsu Kariya
俊光 狩谷
Koichi Matsuda
高一 松田
Naoto Okada
直人 岡田
Yuzo Koda
勇蔵 幸田
Fukateru Matsuyama
深照 松山
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Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To prevent recombination of photovoltaic carriers, to improve open voltage and carrier range of holes, and to improve the conversion efficiency when irradiating light is weak. CONSTITUTION:A p-type layer 105 formed of a silicon series non-single crystalline semiconductor material, a photoconductive layer (a layer formed of a plurality of i-type layers) and an n-type layer 102 are at least formed in multilayer. The photoconductive layer is formed of a multilayer structure having at least an i-type layer 104 deposited by a microwave plasma CVD method on the side of the layer 105, and an i-type layer 103 deposited by an RF plasma CVD method on the side of the layer 102. The layer 104 disposed by the microwave plasma CVD method contains at least silicon atoms and carbon atoms in such a manner that a position where the band gap is a minimum is at the i-type layer formed to be deviated toward a p-type layer from the center of the i-type layer. And, the layer 103 deposited by the RF plasma CVD method contains at least silicon atoms and has a thickness of 30nm or less.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はシリコン系非単結晶半導
体材料からなるpin型の光起電力素子とその製造方法
並びにそれを用いた発電システムに係わる。特にi型層
中のバンドギャップを変化させたpin型の光起電力素
子に関するものであり、更には該光起電力素子のマイク
ロ波プラズマCVD法による堆積方法に関するものであ
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 silicon-based non-single-crystal semiconductor material, a method of manufacturing the same, and a power generation system using the same. In particular, the present invention relates to a pin-type photovoltaic element in which the bandgap in the i-type layer is changed, and further relates to a deposition method of the photovoltaic element by microwave plasma CVD. In addition, it relates to a power generation system using the photovoltaic element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シリコン系非単結晶半導体材料か
らなるpin構造の光起電力素子において、i層がシリ
コン原子とゲルマニウム原子または炭素原子を含有し、
i型層中で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、以下に示すように様々な提案がなされてい
る。例えば、(1)”Optimum deposit
ion conditions for a−(Si,
Ge):H using a triode−conf
igurated rf glow discharg
e system”,J.A.Bragagnolo,
P.Littlefield,A.Mastrovit
o and G.Storti,Conf.Rec.1
9th IEEE Photovoltaic spe
cilists Conference−1987,p
p.878,(2)”Efficiency impr
ovement in amorphous−SiG
e:H solar cells and its a
pplication to tandem type
solar cells”,S.Yoshida,
S.Yamanaka,M.Konagai and
K.Takahashi,Conf.Rec.19th
IEEE Photovoltaic Specil
ists Conference−1987,pp.1
101,(3)”Stability and ter
restrial application of a
−Si tandem type solar cel
ls”,A.Hiroe,H.yamagishi,
H.Nishio,M.Kondo,and Y.Ta
wada,Conf.Rec.19th IEEEPh
otovoltaic Specilists Con
ference,1987,pp.1111,(4)”
Preparation of high quali
ty a−SiGe:H films and its
application to the high
efficiency triple−junctio
n amorphous solar cells,”
K.Sato,K.Kawabata,S.Teraz
ono,H.Sasaki,M.Deguchi,T.
Itagaki,H.Morikawa,M.Aiga
and K.Fujikawa,Conf.Rec.
20th IEEE PhotovoltaicSpe
cilists Conference,1988 p
p.73,(5)USP4,816,082、(6)U
SP4,471,155、(7)USP4,782,3
76等が報告されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a photovoltaic device having a pin structure made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, the i layer contains a silicon atom and a germanium atom or a carbon atom,
Various proposals have been made as described below for a photovoltaic device in which the band gap is changed in the i-type layer. For example, (1) "Optimum deposit
ion conditions for a- (Si,
Ge): Housing a triode-conf
igurated rf glow discharg
e system ”, JA Braggnolo,
P. Littlefield, A .; Mastrovit
o and G. Storeti, Conf. Rec. 1
9th IEEE Photovoltaic spe
cilists Conference-1987, p.
p. 878, (2) "Efficiency impr
operation in amorphous-SiG
e: H solar cells and it's a
application to tandem type
solar cells ”, S. Yoshida,
S. Yamanaka, M .; Konagai and
K. Takahashi, Conf. Rec. 19th
IEEE Photovoltaic Specil
ists Conference-1987, pp. 1
101, (3) "Stability and ter
restal application of a
-Si tandem type solar cell
ls ", A. Hiroe, H. Yamagashi,
H. Nishio, M .; Kondo, and Y. Ta
wada, Conf. Rec. 19th IEEEPh
autovoltaic Specialists Con
ference, 1987, pp. 1111, (4) "
Preparation of high quali
ty a-SiGe: H films and its
application to the high
efficiency triple-junctio
n amorphous solar cells, ”
K. Sato, K .; Kawabata, S .; Teraz
ono, H.M. Sasaki, M .; Deguchi, T .;
Itagaki, H .; Morikawa, M .; Aiga
and K. Fujikawa, Conf. Rec.
20th IEEE Photovoltaic Spe
cilists Conference, 1988 p.
p. 73, (5) USP 4,816, 082, (6) U
SP4,471,155, (7) USP4,782,3
76 mag has been reported.

【0003】また、バンドギャ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、8)”A n
ovel design for amorphous
Silicon alloy solar cell
s”,S.Guha,J.Yang,A.Pawlik
iewicz,T.Glatfelter,R.Ros
s,and S.R.0vshinsky,Conf.
Rec.20th IEEEPhotovoltaic
Specilists Conference−19
88 pp.79,(7)”Numerical mo
de1ing of multijunction,a
morphous silicon based P−
I−N solar cells”,A.H.Pawl
ikiewicz and S.Guha,Conf.
Rec.20th IEEE Photovoltai
c Specilists Conference−1
988 pp.251,等が報告されている。
A theoretical study on the characteristics of a photovoltaic device having a changed band gap has been made, for example, in 8) "A n.
over design for amorous
Silicon alloy solar cell
s ", S. Guha, J. Yang, A. Pawlik.
iewicz, T .; Glaftelter, R.M. Ros
s, and S.S. R. 0vshinsky, Conf.
Rec. 20th IEE PHOTOVOLTAIC
Speclists Conference-19
88 pp. 79, (7) "Numerical mo
de1ing of multijunction, a
morphous silicon based P-
IN solar cells ", AH Pawl.
ikiewicz and S.K. Guha, Conf.
Rec. 20th IEEE Photovoltai
c Speclists Conference-1
988 pp. 251, etc. have been reported.

【0004】このような従来技術の光起電力素子ではp
/i,n/i界面近傍での光励起キャリアーの再結合を
防止する目的、開放電圧を上げる目的、及び正孔のキャ
リアーレンジを向上させる目的で前記界面にバンドギャ
ップが変化している層を挿入している。
In such a conventional photovoltaic element, p
/ I, n / i Insert a layer with a changed bandgap at the interface for the purpose of preventing recombination of photoexcited carriers near the interface, increasing the open-circuit voltage, and improving the carrier range of holes. is doing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のシリコン原子と
炭素原子を含有しバンドギャップが変化している光起電
力素子は、実用上、より高い性能と信頼性が要求され、
光励起キャリアーの再結合の抑制、開放電圧及び正孔の
キャリアーレンジ関し、更なる向上が望まれている。
A conventional photovoltaic device containing silicon atoms and carbon atoms and having a changed band gap is required to have higher performance and reliability in practical use.
Further improvement in suppression of recombination of photoexcited carriers, open-circuit voltage and carrier range of holes is desired.

【0006】また従来の光起電力素子は、光起電力素子
に照射される照射光が弱い場合に変換効率が低下すると
いう問題点があった。
Further, the conventional photovoltaic element has a problem that the conversion efficiency is lowered when the irradiation light applied to the photovoltaic element is weak.

【0007】更に従来の光起電力素子はi層中に歪があ
り、振動等があるところでアニーリングされると光電変
換効率が低下するという問題点があった。
Further, the conventional photovoltaic element has a problem that the photoelectric conversion efficiency is lowered when it is annealed in the presence of vibration in the i layer because of distortion.

【0008】本発明は上記従来の問題点を解決する光起
電力素子を提供する事を目的とする。即ち、本発明は、
光励起キャリアーの再結合を防止し、開放電圧及び正孔
のキャリアーレンジを向上した光起電力素子を提供する
事を目的とする。
An object of the present invention is to provide a photovoltaic element that solves the above-mentioned conventional problems. That is, the present invention is
It is an object of the present invention to provide a photovoltaic device in which recombination of photoexcited carriers is prevented and an open circuit voltage and a carrier range of holes are improved.

【0009】また、本発明は、光起電力素子に照射され
る照射光が低い場合に変換効率を向上した光起電力素子
を提供する事を目的とする。
It is another object of the present invention to provide a photovoltaic device having improved conversion efficiency when the irradiation light applied to the photovoltaic device is low.

【0010】更に本発明は、長期間振動下でアニーリン
グした場合に光電変換効率が低下しにくい光起電力素子
を提供する事を目的とする。
A further object of the present invention is to provide a photovoltaic device in which the photoelectric conversion efficiency is less likely to decrease when annealed under vibration for a long period of time.

【0011】更に加えて本発明は、温度変化に対して光
電変換効率が変化しにくい光起電力素子を提供すること
を目的とする。
Furthermore, the present invention has an object to provide a photovoltaic element in which the photoelectric conversion efficiency is less likely to change with a change in temperature.

【0012】また、更に本発明は上記目的を達成した光
起電力素子の製造方法を提供する事を目的とする。
A further object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photovoltaic device which achieves the above object.

【0013】また更に加えて、本発明は上記目的を達成
した光起電力素子を利用したシステムを提供する事を目
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.

【0014】[0014]

【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、本発明の目的を達成するために鋭意検討した結
果、本発明の光起電力素子は、シリコン系非単結晶半導
体材料からなるp型層、光導電層(複数のi型層からな
る層)及びn型層を少なくとも積層して構成される光起
電力素子に於いて、前記光導電層は、前記p型層側に位
置するマイクロ波プラズマCVD法により堆積されたi
型層と、前記n型層側に位置するRFプラズマCVD法
により堆積されたi型層とを少なくとも含む積層構造で
あって、前記マイクロ波プラズマCVD法で堆積された
i型層は、少なくともシリコン原子と炭素原子を含有
し、バンドギャップの極小値の位置が該i型層の中央よ
りp型層方向に片寄って形成されたi型層であり、且つ
前記RFプラズマCVD法により堆積されたi型層は少
なくともシリコン原子を含み、層厚が30nm以下であ
ることを特徴とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has solved the problems of the prior art and, as a result of extensive studies to achieve the object of the present invention, the photovoltaic element of the present invention was found to be a silicon-based non-single-crystal semiconductor material. In a photovoltaic element configured by laminating at least a p-type layer, a photoconductive layer (a layer including a plurality of i-type layers) and an n-type layer, the photoconductive layer is on the p-type layer side. I deposited by microwave plasma CVD method located at
A laminated structure including at least a mold layer and an i-type layer located on the n-type layer side and deposited by an RF plasma CVD method, wherein the i-type layer deposited by the microwave plasma CVD method is at least silicon. An i-type layer containing atoms and carbon atoms, which is formed such that the position of the minimum value of the band gap is offset from the center of the i-type layer toward the p-type layer, and is deposited by the RF plasma CVD method. The mold layer is characterized by containing at least silicon atoms and having a layer thickness of 30 nm or less.

【0015】また本発明の光起電力素子の望ましい形態
としては、前記マイクロ波プラズマCVD法により堆積
されるi型層において、p型層方向またはn型層方向の
少なくとも一方に、バンドギャップの最大値を有し、該
バンドギャップ最大値の領域が1以上30nm以下であ
ることを特徴とする。
As a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention, in the i-type layer deposited by the microwave plasma CVD method, the maximum band gap is at least in the p-type layer direction or the n-type layer direction. And a band gap maximum value region is 1 or more and 30 nm or less.

【0016】さらに、前記マイクロ波プラズマCVD法
によるi型層及び/または前記RFプラズマCVD法に
よるi型層中に酸素原子または/及び窒素原子が含有さ
れていることを特徴とする。
Further, the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and / or the i-type layer formed by the RF plasma CVD method contains oxygen atoms and / or nitrogen atoms.

【0017】また、前記マイクロ波プラズマCVD法に
よるi型層に含有される水素含有量がシリコン原子の含
有量に対応して変化していることを特徴とする。
Further, the hydrogen content contained in the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method is changed corresponding to the content of silicon atoms.

【0018】更に本発明の光起電力素子の望ましい形態
としては、前記RFプラズマCVD法により堆積された
i型層中に、周期律表第III族の元素と第V族の元素と
が同時にドープされたことを特徴とする。
Further, as a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention, the group III element and the group V element of the periodic table are simultaneously doped into the i-type layer deposited by the RF plasma CVD method. It is characterized by being done.

【0019】更に加えて、本発明に望ましい光起電力素
子の形態は、前記p型層またはn型層の少なくとも一方
が、周期律表第III族元素または/及び第V族元素を主
構成元素とする層と、価電子制御剤を含みシリコン原子
を主構成元素とする層の積層構造であることを特徴とす
る。ここで、前記周期律表第III族元素または/及び第
V族元素を主構成元素とする層は、1nm以下であるこ
とが望ましい。
In addition, in a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention, at least one of the p-type layer and the n-type layer contains a Group III element and / or a Group V element of the periodic table as main constituent elements. And a layer containing a valence electron control agent and containing silicon atoms as a main constituent element. Here, the layer containing the Group III element and / or the Group V element of the periodic table as a main constituent element is preferably 1 nm or less.

【0020】本発明の光起電力素子の製造方法は、シリ
コン系非単結晶半導体材料からなるp型層、光導電層
(複数のi型層からなる層)及びn型層を少なくとも積
層して構成される光起電力素子の製造方法に於いて、前
記光導電層のp型層側のi型層を、少なくともシリコン
原子含有ガスと炭素原子含有ガスとを含む原料ガスに、
50mTorr以下の圧力で、該原料ガスを100%分
解するに必要なマイクロ波エネルギーより低いマイクロ
波エネルギーと該マイクロ波エネルギーより高いRFエ
ネルギーとを同時に作用させるマイクロ波プラズマCV
D法により、バンドギャップの極小値の位置が該i型層
の中央の位置よりp型層方向に片寄るように形成堆積
し、且つ前記光導電層のn型層側のi型層を、シリコン
原子含有ガスを少なくとも含む原料ガスを用いてRFプ
ラズマCVD法により、2nm/sec以下の堆積速度
で30nm以下形成することを特徴とする。
The photovoltaic element manufacturing method of the present invention comprises stacking at least a p-type layer made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, a photoconductive layer (a layer made of a plurality of i-type layers), and an n-type layer. In the method for manufacturing a photovoltaic element configured, the i-type layer on the p-type layer side of the photoconductive layer is changed to a source gas containing at least a silicon atom-containing gas and a carbon atom-containing gas,
Microwave plasma CV in which microwave energy lower than microwave energy necessary for 100% decomposition of the source gas and RF energy higher than the microwave energy are simultaneously applied at a pressure of 50 mTorr or less.
According to the D method, the minimum bandgap position is formed and deposited so as to be offset in the p-type layer direction from the central position of the i-type layer, and the i-type layer on the n-type layer side of the photoconductive layer is formed of silicon. It is characterized in that it is formed to 30 nm or less at a deposition rate of 2 nm / sec or less by an RF plasma CVD method using a source gas containing at least an atom-containing gas.

【0021】また本発明の光起電力素子の製造方法の望
ましい形態は、前記マイクロ波プラズマCVD法におい
てシリコン原子含有ガスと炭素含有ガスを堆積室から5
m以下の距離のところで混合して堆積することを特徴と
する。
A desirable mode of the method for manufacturing a photovoltaic element according to the present invention is that the silicon atom-containing gas and the carbon-containing gas are added from the deposition chamber in the microwave plasma CVD method.
It is characterized in that they are mixed and deposited at a distance of m or less.

【0022】本発明の光起電力素子を利用した発電シス
テムは、本発明の光起電力素子と、該光起電力素子から
供給される電力を蓄積及び/または外部負荷へ電力を供
給するための蓄電池と、該光起電力素子の電圧及び/ま
たは電流をモニターして、該光起電力素子から前記蓄電
池及び/または前記外部負荷へ供給する電力を制御する
制御システムとから少なくとも構成されることを特徴と
する。
A power generation system utilizing the photovoltaic element of the present invention is for storing the photovoltaic element of the present invention and the electric power supplied from the photovoltaic element and / or supplying the electric power to an external load. At least a storage battery and a control system for monitoring the voltage and / or current of the photovoltaic element to control the power supplied from the photovoltaic element to the storage battery and / or the external load. Characterize.

【0023】[0023]

【作用】以下図面を参照しながら作用と共に構成を詳細
に説明する。
The operation will be described in detail below with reference to the drawings.

【0024】図1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に於いて、本発明の光起電力
素子は光反射層と光反射増加層を有する導電性基板10
1、n型のシリコン系非単結晶半導体層102、RFプ
ラズマCVD法により堆積され、少なくともシリコン原
子を含有する実質的にi型の非結晶単結晶層103(以
後i型層103を「i型Si層」と呼ぶ)と、マイクロ
波プラズマ法により堆積され、少なくともシリコン原子
と炭素原子を含有する実質的にi型の非単結晶半導体層
104とからなる光導電層、p型のシリコン系非単結晶
半導体層105、透明電極106、及び集電電極107
等から構成されている。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of the photovoltaic element of the present invention. Referring to FIG. 1, the photovoltaic device of the present invention is a conductive substrate 10 having a light reflection layer and a light reflection increasing layer.
1, an n-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 102, a substantially i-type non-crystal single-crystal layer 103 that is deposited by an RF plasma CVD method and contains at least silicon atoms (hereinafter, the i-type layer 103 is referred to as "i-type layer 103"). Si layer ”) and a photoconductive layer that is deposited by a microwave plasma method and that is composed of a substantially i-type non-single-crystal semiconductor layer 104 containing at least silicon atoms and carbon atoms. Single crystal semiconductor layer 105, transparent electrode 106, and collector electrode 107
Etc.

【0025】マイクロ波プラズマCVD法によるi型層
に於いて、バンドギャップの最小値はp型層側に片寄っ
ていて、且つマイクロ波プラズマCVD法によるi型層
のp型層側で伝導帯の電界が大きい事によって電子と正
孔の分離が効率よく行われ、p型層とマイクロ波プラズ
マCVD法によるi型層との界面近傍での電子と正孔の
再結合を減少させる事ができる。またマイクロ波プラズ
マCVD法による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事によってマイクロ波プラズ
マCVD法によるi型層とn型層の近傍で光励起された
電子と正孔の再結合を減少させる事ができる。
In the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method, the minimum value of the band gap is offset to the p-type layer side, and the conduction band is formed on the p-type layer side of the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method. Due to the large electric field, electrons and holes are efficiently separated, and recombination of electrons and holes near the interface between the p-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method can be reduced. Further, since the electric field in the valence band increases from the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method toward the n-type layer, electrons excited by the microwave plasma CVD method near the i-type layer and the n-type layer are generated. The recombination of holes can be reduced.

【0026】更に加えてn型層とマイクロ波プラズマC
VD法によるi型層の間に、RFプラズマCVD法によ
り、堆積速度2nm/sec以下で形成したi型層(i
型Si層)を30nm以下挿入することによって、更に
光起電力素子の光電変換効率を向上できるものである。
特に本発明の光起電力素子は、温度変化の大きい環境で
使用した場合に光電変換効率が変化しにくいものとな
る。
In addition, an n-type layer and microwave plasma C
Between the i-type layer formed by the VD method, the i-type layer formed by the RF plasma CVD method at a deposition rate of 2 nm / sec or less (i
It is possible to further improve the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element by inserting a (type Si layer) of 30 nm or less.
In particular, the photovoltaic element of the present invention is less likely to change the photoelectric conversion efficiency when used in an environment where the temperature changes greatly.

【0027】RFプラズマCVD法で堆積したi型の非
単結晶半導体層(i型Si層)は、堆積速度を2nm/
sec以下とし、気相反応が起こりにくい低パワーで堆
積する。その結果、堆積膜のパッキング・デンシティー
が高く、且つ該i型Si層を前記マイクロ波プラズマC
VD法により堆積したi型層と積層した場合に、i型層
間の界面準位が少なくなるものである。
The i-type non-single-crystal semiconductor layer (i-type Si layer) deposited by the RF plasma CVD method has a deposition rate of 2 nm /
It is set to be sec or less, and the vapor phase reaction is less likely to occur, and the deposition is performed with low power. As a result, the packing density of the deposited film is high, and the i-type Si layer is covered with the microwave plasma C.
When laminated with the i-type layer deposited by the VD method, the interface state between the i-type layers is reduced.

【0028】またn型層とi型Si層の界面近傍に於い
て、価電子制御剤をi型Si層の内部よりも多く含有さ
せる事によって、界面近傍特有の構成元素が急激に変化
する事による歪等の内部応力を減少させる事ができ、そ
の結果、界面近傍の欠陥準位を減少させる事ができる。
このことによって光起電力素子の開放電圧及びフィルフ
ァクターを向上させる事ができる。
Further, in the vicinity of the interface between the n-type layer and the i-type Si layer, by containing a larger amount of the valence electron control agent than in the inside of the i-type Si layer, the constituent elements peculiar to the vicinity of the interface are rapidly changed. It is possible to reduce internal stress such as strain due to, and as a result, it is possible to reduce the defect level near the interface.
As a result, the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element can be improved.

【0029】加えてi型Si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同時に含
有させる事によって光劣化に対する耐久性が増加する。
そのメカニズムの詳細は不明であるが、一般に光照射に
よって生成した未結合手がキャリアーの再結合中心にな
り光起電力素子の特性が劣化するものと考えられてい
る。そして本発明の場合、マイクロ波プラズマCVD法
によるi型層内にドナーとなる価電子制御剤とアクセプ
ターとなる価電子制御剤の両方が含有され、それらは1
00%活性化していない。その結果光照射によって未結
合手が生成したとしても、それらが活性化していない価
電子制御剤と反応して未結合手を補償するものと考えら
れる。
In addition, by simultaneously containing a valence electron control agent that serves as a donor and a valence electron control agent that serves as an acceptor inside the i-type Si layer, the durability against photodegradation increases.
Although the details of the mechanism are unknown, it is generally believed that the dangling bonds generated by light irradiation become the recombination centers of carriers and deteriorate the characteristics of the photovoltaic device. Further, in the case of the present invention, both the valence electron control agent that serves as a donor and the valence electron control agent that serves as an acceptor are contained in the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method.
Not activated by 00%. 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.

【0030】また特に光起電力素子に照射される光強度
が弱い場合にも、欠陥準位が価電子制御剤によって補償
されているため光励起された電子と正孔がトラップさせ
る確率が減少する、また前記したように逆バイアス時の
暗電流が少ないために十分な起電力を生じる事ができ
る。その結果光起電力素子への照射光強度が弱い場合に
於いても優れた光電変換効率を示すものである。
Further, even when the light intensity applied to the photovoltaic element is weak, the probability of trapping photoexcited electrons and holes is reduced because the defect level is compensated by the valence electron control agent. Further, as described above, since the dark current during reverse bias is small, sufficient electromotive force can be generated. As a result, excellent photoelectric conversion efficiency is exhibited even when the intensity of light applied to the photovoltaic element is weak.

【0031】加えて、長期間振動下でアニーリングした
場合においても光電変換効率が低下しにくいものであ
る。この詳細なメカニズムは不明であるが、構成元素比
が非常に異なるn型層とi型Si層の界面近傍におい
て、ドナーとなる価電子制御剤とアクセプターとなる価
電子制御剤とが同時に添加されることによって局所的な
柔軟性が増し、長期間の振動によるアニーリングにおい
ても光起電力素子の光電変換効率の低下を抑制する事が
できるものと考えられる。
In addition, the photoelectric conversion efficiency is less likely to decrease even when annealing is performed for a long time under vibration. Although the detailed mechanism is unknown, in the vicinity of the interface between the n-type layer and the i-type Si layer having very different constituent element ratios, a valence electron control agent serving as a donor and a valence electron control agent serving as an acceptor are simultaneously added. It is considered that the local flexibility is thereby increased, and a decrease in photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element can be suppressed even during annealing due to long-term vibration.

【0032】更に、p型層とマイクロ波プラズマCVD
によるi型層の間に、RFプラズマCVD法により、堆
積速度2nm/sec以下でi型層を30nm以下形成
することによって、光起電力素子の光電変換効率を一層
向上することができ、温度変化の大きい環境で使用した
場合でも光電変換効率が変化しにくくなる。
Further, a p-type layer and microwave plasma CVD
By forming an i-type layer of 30 nm or less at a deposition rate of 2 nm / sec or less between the i-type layers by the RF plasma CVD method, it is possible to further improve the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element and to change the temperature. Even when used in a large environment, the photoelectric conversion efficiency is less likely to change.

【0033】本発明では、例えば、p型層を周期律表第
III族元素を主構成元素とする層(以下、周期律表第III
族元素をまたは第V族元素を主構成元素とする層をドー
ピング層Aと呼ぶ)と価電子制御剤を含有しシリコン原
子を主構成元素とする層(以下、ドーピング層Bと呼
ぶ)との積層構造にすることによって、p型層の光透過
率を大きくすることができ、且つp型層の比抵抗を小さ
くすることができる。特にp型層の光導電層と接する側
は、価電子制御剤を含有しシリコンを主構成元素とする
層(ドーピング層B)であるのが好ましいものである。
このように光導電層とp型層とを接続することによって
光導電層とp型層の間の欠陥を減少させることが可能と
なる。
In the present invention, for example, a p-type layer is used as a periodic table element.
Layers containing Group III elements as main constituent elements (hereinafter referred to as Periodic Table III
A layer containing a group element or a group V element as a main constituent element is referred to as a doping layer A) and a layer containing a valence electron control agent and containing silicon atoms as a main constituent element (hereinafter referred to as a doping layer B). With the laminated structure, the light transmittance of the p-type layer can be increased and the specific resistance of the p-type layer can be reduced. In particular, it is preferable that the side of the p-type layer in contact with the photoconductive layer is a layer containing a valence electron control agent and having silicon as a main constituent element (doping layer B).
By connecting the photoconductive layer and the p-type layer in this manner, it becomes possible to reduce defects between the photoconductive layer and the p-type layer.

【0034】p型層を構成する周期率表第III族原子を
主構成元素とする層(ドーピング層A)の層厚としては
0.01から1nmの層厚が最適な範囲である。該周期
律表第III族元素を主構成元素とする層に含有される水
素含有量は5%以下が好ましいものとしてあげられる。
p型層を構成する価電子制御剤を含有しシリコン原子を
主構成元素とする層(ドーピング層B)に含有される価
電子制御剤の含有量は、1500ppm〜10000p
pmが好ましい範囲としてあげられる。
The layer thickness of 0.01 to 1 nm is the optimum range for the layer thickness (doping layer A) of which group III atom is the main constituent element of the periodic table constituting the p-type layer. The content of hydrogen contained in the layer containing a Group III element of the periodic table as a main constituent element is preferably 5% or less.
The content of the valence electron control agent contained in the layer (doping layer B) containing the valence electron control agent constituting the p-type layer and having silicon atoms as the main constituent element is 1500 ppm to 10,000 p
pm is mentioned as a preferable range.

【0035】以上p型層について述べたが、n型層につ
いても同様な積層構造とする事により、上記した効果が
同様に得られる。
The p-type layer has been described above, but the same effects as above can be obtained by using the same laminated structure for the n-type layer.

【0036】次に本発明をバンド図を用いて説明する。Next, the present invention will be described with reference to band diagrams.

【0037】図2−1は本発明の光起電力素子のバンド
ギャップが変化する例の模式的説明図である。この図は
バンドギャップの1/2(Eg/2)を基準にi型層内
のバンドギャップの変化を示している。図に於いて左側
がn型層(不図示)側で、右側がp型層(不図示)側で
ある。図2−1の例はn型層側にRFプラズマCVD法
によるi型層(i型Si層)212を有し、バンドギャ
ップの最小値がマイクロ波プラズマCVD法によるi型
層211内部で、p型層方向にあり、且つバンドギャッ
プの最大値はp型層方向とn型層方向にあるように構成
されているものである。また図2−2図は、図2−1と
同じようにn型層側にi型Si層222を有し、バンド
ギャップの最小値はマイクロ波プラズマCVD法による
i型層221内部で、p型層(不図示)寄りにあるが、
バンドギャップの最大値はp型層方向にあるように構成
されたものである。
FIG. 2-1 is a schematic explanatory view of an example in which the band gap of the photovoltaic element of the present invention changes. This figure shows the change in the bandgap in the i-type layer based on 1/2 (Eg / 2) of the bandgap. In the figure, the left side is the n-type layer (not shown) side, and the right side is the p-type layer (not shown) side. In the example of FIG. 2A, the i-type layer (i-type Si layer) 212 by the RF plasma CVD method is provided on the n-type layer side, and the minimum value of the band gap is inside the i-type layer 211 by the microwave plasma CVD method. In the p-type layer direction, the maximum value of the band gap is in the p-type layer direction and the n-type layer direction. Similarly to FIG. 2A, FIG. 2B has an i-type Si layer 222 on the n-type layer side, and the minimum value of the band gap is p inside the i-type layer 221 formed by the microwave plasma CVD method. It is near the mold layer (not shown),
The maximum value of the band gap is configured to be in the p-type layer direction.

【0038】図3−1から図3−3までは、n型層側に
RFプラズマCVD法によるi型層(i型Si層)と、
p型層側にマイクロ波プラズマCVD法によるバンドギ
ャップ一定のi型層を有し、マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層がバンドギャップ一定のi型層に接する
まで、バンドギャップが減少している光起電力素子の例
である。各図はEg/2を基準にバンドギャップの変化
を描いたものであり、バンド図の左側にn型層(不図
示)及び右側がp型層(不図示)である。
FIGS. 3-1 to 3-3 show an i-type layer (i-type Si layer) formed by RF plasma CVD on the n-type layer side.
The p-type layer has an i-type layer with a constant bandgap formed by the microwave plasma CVD method.
This is an example of a photovoltaic element in which the bandgap is reduced until the i-type layer by the method contacts the i-type layer having a constant bandgap. In each figure, the change in band gap is drawn based on Eg / 2, and the n-type layer (not shown) on the left side and the p-type layer (not shown) on the right side of the band diagram.

【0039】図3−1は、p型層側にマイクロ波プラズ
マCVD法によるバンドギャップの一定なi型層312
及びn型層側にバンドギャプが一定なi型Si層313
があり、バンドギャップがn型層側からi型層312に
向かって減少しているマイクロ波プラズマCVD法によ
るi型層311のある例である。そしてバンドギャップ
の最小値がi型層312とi型層311の界面にあるも
のである。またi型層311とi型層312の間のバン
ドの接合は、バンドが不連続に接続されているものであ
る。このようにバンドギャップが一定な領域を設ける事
によつて光起電力素子の逆バイアス時の欠陥準位を介し
たホッピング伝導による暗電流を極力抑える事ができ、
その結果光起電力素子の開放電圧が増加する。
FIG. 3A shows an i-type layer 312 having a constant band gap formed by microwave plasma CVD on the p-type layer side.
And an i-type Si layer 313 having a constant band gap on the n-type layer side
Is an example of the i-type layer 311 formed by the microwave plasma CVD method in which the band gap decreases from the n-type layer side toward the i-type layer 312. The minimum value of the band gap is at the interface between the i-type layer 312 and the i-type layer 311. Further, the bonding of the band between the i-type layer 311 and the i-type layer 312 is such that the bands are discontinuously connected. By providing a region with a constant band gap in this way, it is possible to suppress dark current due to hopping conduction via the defect level in the reverse bias of the photovoltaic element as much as possible.
As a result, the open circuit voltage of the photovoltaic element increases.

【0040】またバンドギャップが一定のi型Si層3
13の層厚は非常に重要な因子であって、好ましい層厚
の範囲は1から30nmである。バンドギャツプが一定
のi型Si層の層厚が1nmより薄い場合、欠陥準位を
介したホッピング伝導による暗電流を抑える事ができな
くなり、光起電力素子の開放電圧の向上が望めなくなる
ものである。一方、30nmより厚い場合では、バンド
ギャップ一定のi型Si層313とバンドギャップが変
化しているi型層311の界面近傍に光励起された正孔
が蓄積され易くなるため、光励起されたキャリアーの収
集効率が減少する。即ち短絡光電流が減少するものであ
る。
The i-type Si layer 3 having a constant band gap
The layer thickness of 13 is a very important factor and the preferred layer thickness range is 1 to 30 nm. When the layer thickness of the i-type Si layer having a constant band gap is thinner than 1 nm, it is impossible to suppress the dark current due to hopping conduction via the defect level, and it is impossible to expect the open circuit voltage of the photovoltaic element to be improved. is there. On the other hand, when the thickness is thicker than 30 nm, photoexcited holes are likely to be accumulated in the vicinity of the interface between the i-type Si layer 313 having a constant band gap and the i-type layer 311 having a changed bandgap, and thus the photoexcited carriers are easily accumulated. Collection efficiency is reduced. That is, the short circuit photocurrent is reduced.

【0041】図3−2は、n型層側にRFプラズマCV
D法によるバンドギャップ一定のi型Si層323をも
うけ、更にp型層側には図3−1の場合よりも層厚の厚
いマイクロ波プラズマCVD法によるバンドギャップ一
定のi型層322を有し、またマイクロ波プラズマCV
D法によるバンドギャップが変化しているi型層321
は、i型層322に向かってバンドギャップが減少して
いる。
FIG. 3-2 shows RF plasma CV on the n-type layer side.
An i-type Si layer 323 having a constant bandgap formed by the D method is provided, and an i-type layer 322 having a constant bandgap formed by a microwave plasma CVD method having a larger layer thickness than that of FIG. 3A is provided on the p-type layer side. And microwave plasma CV
I-type layer 321 having a changed band gap by D method
Has a band gap decreasing toward the i-type layer 322.

【0042】図3−3は、n型層側のバンドギャプ一定
のi型Si層334及びマイクロ波プラズマCVD法に
よるバンドギャップ一定のi型層333と、n型層方向
からp型層方向に向かってバンドギャップが一方的に減
少しているマイクロ波プラズマCVD法によるi型層3
31と、p型層側のマイクロ波プラズマCVD法による
バンドギャップ一定のi型層332とをもうけた例であ
る。p型層とi型層331の間及びn型層とi型層33
1の間にバンドギャップ一定の領域をもうける事によっ
て、光起電力素子に逆バイアスを印加した場合に、より
一層暗電流が減少し光起電力素子の開放電圧を大きくす
る事ができる。
FIG. 3-3 shows the i-type Si layer 334 having a constant band gap on the n-type layer side, the i-type layer 333 having a constant band gap formed by the microwave plasma CVD method, and the direction from the n-type layer direction to the p-type layer direction. I-type layer 3 by microwave plasma CVD method in which the band gap is unilaterally reduced
31 and an i-type layer 332 having a constant band gap by the microwave plasma CVD method on the p-type layer side. Between p-type layer and i-type layer 331 and between n-type layer and i-type layer 33
By providing a region having a constant band gap between 1 and 1, when a reverse bias is applied to the photovoltaic element, the dark current is further reduced and the open circuit voltage of the photovoltaic element can be increased.

【0043】図3−4から図3−7までは、マイクロ波
プラズマCVD法によるi型層中にバンドギャップの極
小値がある例である。
FIGS. 3-4 to 3-7 show examples in which the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method has a minimum band gap value.

【0044】図3−4に示す光起電力素子の光導電層
は、n型層側の均一バンドギャップのi型Si層344
及びマイクロ波プラズマCVD法による均一バンドギャ
プのi型層343、i型層343と連続的に接続された
内部にバンドギャップの極小値を有するマイクロ波プラ
ズマCVD法で形成したi型層341、及びi型層34
1と連続的に接続された均一バンドギャップのマイクロ
波プラズマCVD法によるi型層342からなってい
る。バンドギャップを連続とする事によってi型層のバ
ンドギャップが変化している領域で光励起された電子と
正孔を効率よくn型層及びp型層にそれぞれ収集する事
ができる。また特にバンドギャップ一定のi型層34
2、343、344が5nm以下と薄い場合にi型層3
41のバンドギャップが急激に変化している領域は、光
起電力素子に逆バイアスを印加した場合の暗電流を減少
させる事ができ、従って光起電力素子の開放電圧を大き
くする事ができる。
The photoconductive layer of the photovoltaic element shown in FIG. 3-4 is an i-type Si layer 344 having a uniform bandgap on the n-type layer side.
And an i-type layer 343 having a uniform band gap formed by the microwave plasma CVD method, an i-type layer 341 formed by the microwave plasma CVD method having a minimum bandgap inside, which is continuously connected to the i-type layer 343, and i Mold layer 34
1 and an i-type layer 342 formed by a microwave plasma CVD method with a uniform band gap, which are continuously connected. By making the bandgap continuous, electrons and holes photoexcited in the region where the bandgap of the i-type layer changes can be efficiently collected in the n-type layer and the p-type layer, respectively. Further, in particular, the i-type layer 34 having a constant band gap
I-type layer 3 when 2, 343, 344 is as thin as 5 nm or less
The region where the bandgap of 41 sharply changes can reduce the dark current when a reverse bias is applied to the photovoltaic element, and thus the open circuit voltage of the photovoltaic element can be increased.

【0045】図3−5の光導電層は、マイクロ波プラズ
マCVD法によるバンドギャップが変化しているi型層
351が、マイクロ波プラズマCVD法によるバンドギ
ャップ一定のi型層353、352と不連続で比較的緩
やかに接続され、n型層に接してバンドギャプ一定のi
型Si層354が設けられた例である。バンドギャップ
一定の領域とバンドギャップが変化している領域でバン
ドギャップが広がる方向で緩やかに接続しているので、
バンドギャップが変化している領域で光励起されたキャ
リアーは効率よくバンドギャップ一定の領域に注入され
る。その結果光励起キャリアーの収集効率は大きくなる
ものである。
In the photoconductive layer of FIG. 3-5, the i-type layer 351 having a changed bandgap formed by the microwave plasma CVD method is different from the i-type layers 353 and 352 having a constant bandgap formed by the microwave plasma CVD method. It is connected continuously and relatively slowly, and it is in contact with the n-type layer and has a constant band gap i.
This is an example in which the type Si layer 354 is provided. Since the region where the band gap is constant and the region where the band gap is changing are connected gently in the direction in which the band gap widens,
The carriers photo-excited in the region where the band gap is changed are efficiently injected into the region where the band gap is constant. As a result, the collection efficiency of photoexcited carriers is increased.

【0046】バンドギャップが一定の領域とバンドギャ
ップが変化している領域とを連続に接続するか不連続に
接続するかは、バンドギャップ一定の領域及びバンドギ
ャップが急激に変化している領域の層厚に依存するもの
である。バンドギャップ一定の領域が5nm以下と薄く
かつバンドギャップが急激に変化している領域の層厚が
10nm以下の場合にはバンドギャップ一定の領域とバ
ンドギャップが変化している領域とが連続して接続され
ている方が、光起電力素子の光電変換効率は大きくな
る。一方バンドギャップ一定の領域の層厚が5nm以上
に厚く、且つバンドギャップが急激に変化している領域
の層厚が10から30nmの場合にはバンドギャップが
一定の領域とバンドギャップが変化している領域とが不
連続に接続している方が光起電力素子の変換効率は向上
するものである。
Whether the region where the bandgap is constant and the region where the bandgap changes are connected continuously or discontinuously depends on whether the region where the bandgap is constant or the region where the bandgap changes abruptly. It depends on the layer thickness. When the layer thickness of the region where the band gap is constant is as thin as 5 nm or less and the band gap is changing rapidly is 10 nm or less, the region where the band gap is constant and the region where the band gap is changing are continuous. The photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element is higher when connected. On the other hand, when the layer thickness in the region where the band gap is constant is thicker than 5 nm and the layer thickness in the region where the band gap changes rapidly is 10 to 30 nm, the band gap changes to the region where the band gap is constant. The conversion efficiency of the photovoltaic element is improved when the region in which it is connected is connected discontinuously.

【0047】図3−6において光導電層は、p型層側の
マイクロ波プラズマCVD法によるi型層362、バン
ドギャップの極小値を有するマイクロ波プラズマCVD
法によるi型層361及びn型層に接してi型Si層3
64からなっている。図3−6は、バンドギャップが一
定の領域とバンドギャップが変化している領域とが2段
階で接続している例である。またバンドギャップが極小
の位置がp型層寄りにある例である。バンドギャップが
極小の位置からバンドギャップを緩やかに広げる段階と
急激に広げる段階とを経てバンドギャップの広い一定の
領域に接続する事によって、バンドギャップが変化して
いる領域で光励起されたキャリアーを効率よく収集でき
るものである。また図3−6に於いてはn型層近傍のi
型層にn型層に向かってバンドギャップが急激に変化し
ている領域を有するものである。
In FIG. 3-6, the photoconductive layer is the i-type layer 362 by the microwave plasma CVD method on the p-type layer side, and the microwave plasma CVD having the minimum value of the band gap.
The i-type Si layer 3 in contact with the i-type layer 361 and the n-type layer
It consists of 64. FIG. 3-6 is an example in which a region where the band gap is constant and a region where the band gap changes are connected in two stages. Further, it is an example in which the position where the band gap is extremely small is near the p-type layer. By connecting to a certain region with a wide band gap through the steps of gradually and rapidly expanding the band gap from the position where the band gap is extremely small, the photo-excited carriers can be efficiently used in the region where the band gap is changing. It can be collected well. Also, in FIG. 3-6, i near the n-type layer
The mold layer has a region in which the band gap changes rapidly toward the n-type layer.

【0048】図3−7に示す光導電層は、n型層に接す
るi型Si層374、マイクロ波プラズマCVD法によ
るバンドギャップ一定なi型層373、バンドギャップ
が最小値を示す領域を内部に有するマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層371、及びマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層372から構成されている。図3
−7は、p型層及びn型層側の両方のi層内にバンドギ
ャップ一定の領域を有し、且つp型層側のバンドギャッ
プ一定の領域にはバンドギャップ変化領域から2段階の
バンドギャップの変化を経て接続され、n型層側のバン
ドギャップ一定の領域には急激なバンドギャップの変化
で接続されている例である。
In the photoconductive layer shown in FIG. 3-7, the i-type Si layer 374 in contact with the n-type layer, the i-type layer 373 having a constant band gap by the microwave plasma CVD method, and the region where the band gap has the minimum value are formed inside. The i-type layer 371 formed by the microwave plasma CVD method and the i-type layer 372 formed by the microwave plasma CVD method. Figure 3
-7 has a region with a constant bandgap in both the i-type layers on the p-type layer and n-type layer sides, and a band with two stages from the bandgap changing region in the region with a constant bandgap on the p-type layer side. In this example, the connection is made after the gap is changed, and the region where the band gap is constant on the n-type layer side is connected by the abrupt change of the band gap.

【0049】上記のようにバンドギャップ一定の領域と
バンドギャップの変化している領域とが構成元素の類似
した状態で接続する事によって内部歪を減少させる事が
できる。その結果長期間振動下でアニーリングしてもi
層内の弱い結合が切断されて欠陥準位が増加して光電気
の変換効率が低下するという現象が生じ難くなり、高い
光電変換効率を維持する事ができるものである。
As described above, the region where the band gap is constant and the region where the band gap changes are connected in the state where the constituent elements are similar to each other, the internal strain can be reduced. As a result, even if it is annealed under vibration for a long time, i
The phenomenon that the weak bond in the layer is broken and the defect level is increased to lower the photoelectric conversion efficiency is less likely to occur, and high photoelectric conversion efficiency can be maintained.

【0050】本発明に於いてシリコン原子と炭素原子を
含有するi型層のバンドギャップ極小のところのバンド
ギャップの好ましい範囲は、照射光のスペクトルにより
種々選択されるものではあるが、1.6〜1.8eVが
望ましいものである。
In the present invention, the preferable range of the band gap at the band gap minimum of the i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms is variously selected according to the spectrum of irradiation light, but is 1.6. ~ 1.8 eV is desirable.

【0051】また本発明のバンドギャップが連続的に変
化している光起電力素子に於いて、価電子帯のテイルス
テイトの傾きは、光起電力素子の特性を左右する重要な
因子であって、バンドギャップの極小値のところのテイ
ルステイトの傾きからバンドギャップ最大のところのテ
イルステイトの傾きまでなめらかに連続していることが
好ましい。
Further, in the photovoltaic element of the present invention in which the band gap is continuously changed, the slope of the tail state of the valence band is an important factor that influences the characteristics of the photovoltaic element. It is preferable that the slope of the tail state at the minimum value of the band gap to the slope of the tail state at the maximum band gap is smoothly continuous.

【0052】以上pin構造の光起電力素子について説
明したが、本発明はpinpin構造(ダブル構造)や
pinpinpin構造(トリプル構造)等のpin構
造を積層した光起電力素子についても適用できることは
言うまでもない。
Although the photovoltaic element having the pin structure has been described above, it goes without saying that the present invention can be applied to a photovoltaic element in which a pin structure such as a pinpin structure (double structure) or a pinpinpin structure (triple structure) is laminated. .

【0053】pin構造を積層した光起電力素子の光入
射側のトップのpin光起電力素子として本発明の光起
電力素子は適したものである。ダブル構造の場合、ボト
ムの光起電力素子としては、i型層としてシリコンを主
構成元素とするpin構造の光起電力素子か、またはi
型層としてシリコンとゲルマニウムを主構成元素とする
pin構造の光起電力素子が適している。さらにトリプ
ル構造の場合、ミドルの光起電力素子としては、i型層
としてシリコンを主構成元素とするpin構造の光起電
力素子か、またはi型層としてシリコンとゲルマニウム
を主構成元素とするpin構造の光起電力素子が適して
いる。トリプル構造のボトムの光起電力素子としては、
i型層としてシリコンとゲルマニウムを主構成元素とす
る光起電力素子が適している。
The photovoltaic element of the present invention is suitable as a top pin photovoltaic element on the light incident side of a photovoltaic element having a laminated pin structure. In the case of the double structure, the bottom photovoltaic element is a pin structure photovoltaic element whose main constituent element is silicon as the i-type layer, or i
A pin structure photovoltaic device having silicon and germanium as main constituent elements is suitable for the mold layer. Furthermore, in the case of the triple structure, the middle photovoltaic element is a pin structure photovoltaic element having silicon as a main constituent element as an i-type layer, or a pin having silicon and germanium as main constituent elements as an i-type layer. A photovoltaic device with a structure is suitable. As the bottom photovoltaic element of triple structure,
A photovoltaic element having silicon and germanium as main constituent elements is suitable for the i-type layer.

【0054】図4は本発明の光起電力素子の堆積膜形成
を行うのに適した製造装置の一例を示す模式的説明図で
ある。該製造装置は、堆積室401、ガス導入管41
1、基板404、加熱ヒーター405、真空計402、
コンダクタンスバルブ407、補助バルブ408、リー
クバルブ409、RF電源403、RF電極410、原
料ガス供給装置2000、マスフローコントローラー2
011〜2017、バルブ2001〜2007、202
1〜2027、圧力調整器2031〜2037、原料ガ
スボンベ2041〜2048等から構成されている。
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing an example of a manufacturing apparatus suitable for forming a deposited film of the photovoltaic element of the present invention. The manufacturing apparatus includes a deposition chamber 401 and a gas introduction pipe 41.
1, substrate 404, heater 405, vacuum gauge 402,
Conductance valve 407, auxiliary valve 408, leak valve 409, RF power source 403, RF electrode 410, source gas supply device 2000, mass flow controller 2
011 to 2017, valves 2001 to 2007, 202
1 to 2027, pressure regulators 2031 to 2037, raw material gas cylinders 2041 to 2048, and the like.

【0055】本発明の堆積方法に於ける堆積メカニズム
の詳細は不明であるが、つぎのように考えられる。
Although the details of the deposition mechanism in the deposition method of the present invention are unknown, it can be considered as follows.

【0056】原料ガスを100%分解するに必要なマイ
クロ波エネルギーより低いマイクロ波エネルギーを前記
原料ガスに作用させ、高いRFエネルギーをマイクロ波
エネルギーと同時に前記原料ガスに作用させることによ
り、堆積膜を形成するに適した活性種を選択できるもの
と考えられる。更に原料ガスを分解するときの堆積室内
の内圧が50mTorr以下の状態にすると、良質な堆
積膜を形成するに適した活性種の平均自由工程が充分に
長くなるため気相反応が極力抑えられると考えられる。
A microwave energy lower than that required for 100% decomposition of the source gas is applied to the source gas, and a high RF energy is applied to the source gas at the same time as the microwave energy to form a deposited film. It is believed that the active species suitable for forming can be selected. Further, if the internal pressure in the deposition chamber when decomposing the source gas is set to 50 mTorr or less, the mean free path of the active species suitable for forming a high-quality deposited film becomes sufficiently long, so that the gas phase reaction is suppressed as much as possible. Conceivable.

【0057】そしてまた堆積室内の内圧が50mTor
r以下の状態でRFエネルギーは、原料ガスの分解にほ
とんど影響を与えず、堆積室内のプラズマと基板の間の
電位を制御しているものと考えられる。即ちマイクロ波
プラズマCVD法の場合、プラズマと基板の間の電位差
は小さいが、RFエネルギーをマイクロ波エネルギーと
同時に投入することによってプラズマと基板の間の電位
差(プラズマ側が+で、基板側が−)を大きくすること
ができる。このようにプラズマ電位が基板に対してプラ
スで高くすることによって、マイクロ波エネルギーで分
解した活性種が基板上に堆積し、同時にプラズマ電位で
加速された+イオンが基板上に衝突し基板表面での緩和
反応が促進され良質な堆積膜が得られるものと考えられ
る。特にこの効果は堆積速度が数nm/sec以上のと
きに効果が顕著になるものである。
And again, the internal pressure in the deposition chamber is 50 mTorr
It is considered that in the state of r or less, the RF energy has almost no effect on the decomposition of the source gas and controls the potential between the plasma and the substrate in the deposition chamber. That is, in the case of the microwave plasma CVD method, the potential difference between the plasma and the substrate is small, but by introducing RF energy at the same time as the microwave energy, the potential difference between the plasma and the substrate (+ on the plasma side and − on the substrate side). Can be large. By thus increasing the plasma potential positively with respect to the substrate, active species decomposed by microwave energy are deposited on the substrate, and at the same time, + ions accelerated by the plasma potential collide on the substrate and collide with the substrate surface. It is considered that the relaxation reaction of is promoted to obtain a good quality deposited film. This effect is particularly remarkable when the deposition rate is several nm / sec or more.

【0058】更にRFはDCと違って周波数が高いため
電離したイオンと電子の分布によってプラズマの電位と
基板の電位の差が決まってくる。すなわちイオンと電子
のシナジティクによって基板とプラズマの電位差が決ま
ってくるものである。従って堆積室内でスパークが起こ
りにくいという効果がある。その結果安定したグロー放
電を10時間以上に及ぶ長時間維持することが可能とな
る。
Furthermore, 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.

【0059】また加えて、バンドギャップを変化させた
層を堆積させる際には、原料ガスの流量及び流量比が経
時的または空間的に変化するため、DCの場合、DC電
圧を経時的または空間的に適宜変化させる必要がある。
ところが本発明の堆積膜形成方法に於いては、原料ガス
の流量及び流量比の経時的または空間的な変化によつて
イオンの割合が変化し、それに対応してRFのセルフバ
イアスが自動的に変化する。その結果RFをバイアス棒
に印加して原料ガス流量及び原料ガス流量比を変えた場
合、DCバイアスの場合と比較して放電が非常に安定す
る。
In addition, when depositing a layer with a changed band gap, since the flow rate and flow rate of the source gas change temporally or spatially, in the case of DC, the DC voltage is changed with time or spatially. Need to be changed appropriately.
However, in the deposited film forming method of the present invention, the ion ratio changes due to the temporal or spatial changes in the flow rate and flow rate of the source gas, and the RF self-bias automatically changes accordingly. Change. As a result, when RF is applied to the bias rod to change the raw material gas flow rate and the raw material gas flow rate ratio, the discharge is much more stable than in the case of DC bias.

【0060】更に加えて本発明の堆積膜形成方法に於い
て、所望のバンドギャップの変化を得るためには、シリ
コン原子含有ガスと炭素原子含有ガスとを堆積室から5
m以下の距離のところで混合することが好ましい。5m
より離れて前記原料ガスを混合すると、所望のバンドギ
ャップ変化に対応してマスフローコントロラーを制御し
ても原料ガスの混合位置が離れているために原料ガスの
変化に遅れや原料ガスの相互拡散が起こり、所望のバン
ドギャップに対してズレが生じる。即ち原料ガスの混合
位置が離れすぎているとバンドギャップの制御性が低下
するものである。
In addition, in the deposited film forming method of the present invention, in order to obtain a desired change in bandgap, a silicon atom-containing gas and a carbon atom-containing gas are supplied from the deposition chamber 5 times.
It is preferable to mix at a distance of m or less. 5m
If the raw material gases are mixed further apart, the raw material gas mixing positions are far apart even if the mass flow controller is controlled in response to the desired band gap change, and therefore the raw material gas delays and the mutual diffusion of the raw material gases is delayed. Occurs, and a shift occurs with respect to a desired band gap. That is, if the mixing position of the raw material gas is too far away, the controllability of the band gap is deteriorated.

【0061】また更に加えてi型層中に含有される水素
含有量を層厚方向に変化させるには、本発明の堆積膜形
成方法において、水素含有量を多くしたいところでバイ
アス棒に印加するRFエネルギーを大きくし、水素含有
量を少なくしたいところでバイアス棒に印加するRFエ
ネルギーを小さくすれば良い。一方、RFエネルギーと
同時にDCエネルギーを印加する場合においては、水素
原子の含有量を多くしたいところでバイアス棒に印加す
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、バイアス棒に印加す
るDC電圧を+極性で小さな電圧を印加すれば良い。
In addition to this, in order to change the hydrogen content contained in the i-type layer in the layer thickness direction, in the deposited film forming method of the present invention, RF is applied to the bias rod where the hydrogen content is desired to be increased. The RF energy applied to the bias rod may be reduced at the point where it is desired to increase the energy and reduce the hydrogen content. On the other hand, in the case of applying DC energy at the same time as RF energy, a DC voltage applied to the bias rod with a large positive polarity may be applied where the hydrogen atom content is desired to be increased, and when the hydrogen content is desired to be decreased. As for the DC voltage applied to the bias rod, a small voltage with positive polarity may be applied.

【0062】次に、本発明の堆積膜形成方法を以下に詳
細に説明する。
Next, the deposited film forming method of the present invention will be described in detail below.

【0063】まず図4の堆積室401内に堆積膜形成用
の基板404を取り付け堆積室内を10-5torr台以
下に充分に排気する。この排気にはターボ分子ポンプが
適しているが、オイル拡散ポンプであってもよい。オイ
ル拡散ポンプの場合はオイルが堆積室に逆拡散しないよ
うに堆積室401の内圧が10-4以下になったらH2
He,Ar,Ne,Kr,Xe等のガスを堆積室内へ導
入するのがよい。堆積室内の排気を充分に行った後、H
2,He,Ar,Ne,Kr,Xe等のガスを、堆積膜
形成用の原料ガスを流したときとほぼ同等の堆積室内圧
になるように堆積室内に導入する。堆積室内の圧力とし
ては、0.5〜50mTorrが最適な範囲である。
First, a substrate 404 for forming a deposited film is attached in the deposition chamber 401 shown in FIG. 4, and the deposition chamber is evacuated to a level of 10.sup.- 5 torr or less. A turbo molecular pump is suitable for this exhaust, but an oil diffusion pump may be used. In the case of an oil diffusion pump, H 2 when the internal pressure of the deposition chamber 401 becomes 10 −4 or less so that oil does not diffuse back into the deposition chamber,
It is preferable to introduce gases such as He, Ar, Ne, Kr and Xe into the deposition chamber. After exhausting the inside of the deposition chamber sufficiently,
Gases such as 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are introduced into the deposition chamber so that the pressure in the deposition chamber is almost the same as when the source gas for forming the deposited film is passed. The optimum pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50 mTorr.

【0064】堆積室内の圧力が安定したら、基板加熱ヒ
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
2,He,Ar,Ne,Kr,Xe等のガスを止め、
堆積膜形成用の原料ガスをガスボンベからマスフローコ
ンートローラーを介して所定の量を堆積室に導入する。
堆積室内ヘ導入される堆積膜形成用の原料ガスの供給量
は、堆積室の体積によって適宜決定されるものである。
一方堆積膜形成用の原料ガスを堆積室に導入した場合の
堆積室内の内圧は、本発明の堆積膜形成方法に於いて非
常に重要な因子であり、最適な堆積室内の内圧は、0.
5〜50mTorrである。
When the pressure in the deposition chamber becomes stable, the substrate heating heater 405 is turned on and the substrate is heated to 100 to 500 ° C.
Heat to. When the temperature of the substrate stabilizes at a predetermined temperature, stop gasses such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe,
A predetermined amount of a raw material gas for forming a deposited film is introduced into a deposition chamber from a gas cylinder via a mass flow contour roller.
The supply amount of the raw material gas for forming the deposited film introduced into the deposition chamber is appropriately determined depending on the volume of the deposition chamber.
On the other hand, the internal pressure in the deposition chamber when the source gas for forming the deposited film is introduced into the deposition chamber is a very important factor in the deposited film forming method of the present invention, and the optimum internal pressure in the deposition chamber is 0.
It is 5 to 50 mTorr.

【0065】また本発明の堆積膜形成方法に於いて、堆
積膜形成用に堆積室内に投入されるマイクロ波エネルギ
ーは、重要な因子である。マイクロ波エネルギーは堆積
室内に導入される原料ガスの流量によって適宜決定され
るものであるが、前記原料ガスを100%分解するに必
要なマイクロ波エネルギーよりも小さいエネルギーであ
って、好ましい範囲としては、0.005〜1W/cm
3である。マイクロ波エネルギーの好ましい周波数の範
囲としては0.5〜10GHzが挙げられる。特に2.
45GHz付近の周波数が適している。また本発明の堆
積膜形成方法によって再現性のある堆積膜を形成するた
め、及び数時間から数十時間にわたって堆積膜を形成す
るためにはマイクロ波エネルギーの周波数の安定性が非
常に重要である。周波数の変動は±2%の範囲であるこ
とが好ましいものである。さらにマイクロ波のリップル
も±2%が好ましい範囲である。
In the deposited film forming method of the present invention, the microwave energy input into the deposition chamber for forming the deposited film is an important factor. The microwave energy is appropriately determined depending on the flow rate of the raw material gas introduced into the deposition chamber, but is smaller than the microwave energy required for 100% decomposition of the raw material gas, and a preferable range is as follows. , 0.005-1 W / cm
Is 3 . A preferable frequency range of microwave energy is 0.5 to 10 GHz. Especially 2.
A frequency around 45 GHz is suitable. Further, in order to form a deposited film with reproducibility by the deposited film forming method of the present invention and to form a deposited film over several hours to several tens of hours, frequency stability of microwave energy is very important. . The fluctuation of the frequency is preferably within ± 2%. Further, the ripple of the microwave is preferably within ± 2%.

【0066】更に本発明の堆積膜形成方法に於いて堆積
室内にマイクロ波エネルギーと同時に投入されるRFエ
ネルギーは、マイクロ波エネルギーとの組み合わせに於
いて非常に重要な因子であり、RFエネルギーの好まし
い範囲としては、0.01〜2W/cm3である。RF
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R
F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。
Further, in the method of forming a deposited film of the present invention, the RF energy which is introduced into the deposition chamber at the same time as the microwave energy is a very important factor in combination with the microwave energy, and the RF energy is preferable. The range is 0.01 to 2 W / cm 3 . RF
1 to 100 MHz can be mentioned as a preferable frequency range. Particularly, 13.56 MHz is optimum. Also R
The fluctuation of the frequency of F is within ± 2%, and a smooth waveform is preferable.

【0067】RFエネルギーの供給は、RFエネルギー
供給用のバイアス棒の面積とアースの面積との面積比に
よって適宜選択されるものではあるが、特にRFエネル
ギー供給用のバイアス棒の面積がアースの面積よりも狭
い場合、RFエネルギー供給用の電源側のセルフバイア
ス(DC成分)をアースする方が好ましい。また、RF
エネルギー供給用の電源側のセルフバイアス(DC成
分)をアースしない場合は、RFエネルギー供給用のバ
イアス棒の面積をプラズマが接するアースの面積よりも
大きくするのが好ましい。
The supply of RF energy is appropriately selected according to the area ratio of the area of the bias rod for supplying RF energy and the area of ground, and the area of the bias rod for supplying RF energy is the area of ground. If it is narrower than this, it is preferable to ground the self-bias (DC component) on the power supply side for RF energy supply. Also, RF
When the self-bias (DC component) on the power supply side for energy supply is not grounded, it is preferable to make the area of the bias rod for RF energy supply larger than the area of the ground in contact with the plasma.

【0068】このようなマイクロ波エネルギーを導波部
412から誘電体窓413を介して堆積室に導入し、同
時にRFエネルギーをバイアス電源403からバイアス
棒(RF電極)410を介して堆積室に導入する。この
状態で所望の時間原料ガスを分解し前記基板上に所望の
層厚の堆積膜を形成する。その後マイクロ波エネルギー
およびRFエネルギーの投入を止め、堆積室内を排気
し、H2,He,Ar,Ne,Kr,Xe等のガスで充
分パージした後、堆積した非単結晶半導体膜を堆積室か
ら取り出す。
Such microwave energy is introduced into the deposition chamber from the waveguide section 412 through the dielectric window 413, and at the same time, RF energy is introduced into the deposition chamber from the bias power source 403 through the bias rod (RF electrode) 410. To do. In this state, the raw material gas is decomposed for a desired time to form a deposited film having a desired layer thickness on the substrate. After that, the input of microwave energy and RF energy is stopped, the deposition chamber is evacuated, and purged sufficiently with a gas such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe, and then the deposited non-single-crystal semiconductor film is removed from the deposition chamber. Take it out.

【0069】また前記RFエネルギーに加えて、前記バ
イアス棒(RF電極)410にDC電圧を印加しても良
い。DC電圧の極性としては前記バイアス棒がプラスに
なるように電圧を印加するのが好ましい方向である。そ
してDC電圧の好ましい範囲としては、10から300
Vである。
In addition to the RF energy, a DC voltage may be applied to the bias rod (RF electrode) 410. Regarding the polarity of the DC voltage, it is preferable to apply the voltage so that the bias rod becomes positive. And the preferable range of the DC voltage is 10 to 300
V.

【0070】以上のような本発明のi型層の堆積膜形成
に用いられるシリコン原子または炭素原子を含有しガス
化し得る化合物としては、次のものが適している。
The following compounds are suitable as the compound containing a silicon atom or a carbon atom and capable of being gasified, which is used for forming the deposited film of the i-type layer of the present invention as described above.

【0071】例えば、シリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、SiH4、Si26,SiF4,S
iFH3,SiF22,SiF3H,Si38,Si
4,SiHD3,SiH22,SiH3D,SiFD3
SiF22,SiD3H,Si233等が挙げられる。
For example, as a gasifiable compound containing silicon atoms, SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , S
iFH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , Si
D 4 , SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiFD 3 ,
SiF 2 D 2, SiD 3 H , etc. Si 2 D 3 H 3, and the like.

【0072】具体的に炭素原子を含有しガス化し得る化
合物としては、CH4,CD4,Cn2n+2(nは整
数),Cn2n(nは整数),C22,C66,CO2
CO等が挙げられる。
Specific examples of the compound containing a carbon atom and capable of being gasified include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6 H 6 , CO 2 ,
CO etc. are mentioned.

【0073】また以上の化合物をH2,He,Ne,A
r,Xe,Kr等のガスで適宣希釈して堆積室に導入し
ても良い。
Further, the above compounds were used as H 2 , He, Ne and A.
It may be appropriately diluted with a gas such as r, Xe or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0074】本発明の光起電力素子のRFプラズマCV
D法によるi型層(i型Si層)の堆積には、図4に示
すマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜形成装置を
利用することができるものである。図4に示すマイクロ
波プラズマCVD法による堆積膜形成装置を利用してR
FプラズマCVD法による堆積膜を形成する場合には、
マイクロ波エネルギーを供給しないで、RFエネルギー
のみで堆積膜形成用の原料ガスを分解して堆積膜を形成
すれば良い。
RF Plasma CV of Photovoltaic Device of the Present Invention
For depositing the i-type layer (i-type Si layer) by the D method, the deposition film forming apparatus by the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4 can be used. Using the deposition film forming apparatus by the microwave plasma CVD method shown in FIG.
When forming a deposited film by the F plasma CVD method,
Instead of supplying microwave energy, the raw material gas for forming the deposited film may be decomposed only by the RF energy to form the deposited film.

【0075】本発明の光起電力素子のn/i界面に挿入
されるRFプラズマCVD法によるi型層(i型Si
層)は、以下のようにして堆積される。まずn型層まで
堆積した基板を堆積室401のヒーター405上に基板
404として取り付ける。堆積室401の扉を閉じ堆積
室内を10-3Torr台になるまで引き上げる。H2
He,Ne,Ar,Xe,Kr等の基板加熱用ガスをR
FプラズマCVDを行うときと同等な流量及び圧力で流
す。同時に、基板加熱ヒーター405のスイッチを入
れ、所望の基板温度に成るように加熱ヒーター405の
温度をセットする。基板温度が所望の温度になったなら
ば、基板加熱用ガスを止め所望の堆積膜形成用の原料ガ
スを原料ガス供給装置2000から補助バルブ408と
ガス導入管411を介して堆積室401内に導入する。
The i-type layer (i-type Si) which is inserted into the n / i interface of the photovoltaic element of the present invention by the RF plasma CVD method.
Layers) are deposited as follows. First, the substrate on which the n-type layer is deposited is attached as the substrate 404 on the heater 405 in the deposition chamber 401. The door of the deposition chamber 401 is closed, and the deposition chamber is pulled up to the level of 10 −3 Torr. H 2 ,
Substrate heating gas such as He, Ne, Ar, Xe, Kr is R
Flow at the same flow rate and pressure as when performing F plasma CVD. At the same time, the substrate heating heater 405 is turned on, and the temperature of the heating heater 405 is set so that the desired substrate temperature is reached. When the substrate temperature reaches the desired temperature, the substrate heating gas is stopped and the desired source gas for forming the deposited film is supplied from the source gas supply device 2000 into the deposition chamber 401 via the auxiliary valve 408 and the gas introduction pipe 411. Introduce.

【0076】堆積室の内圧が原料ガスによって所望の内
圧になって安定した後、RF電源から所望のRFエネル
ギーを不図示のマッチングボックスを介してRF電極4
10に導入する。そしてプラズマを生起し所望の堆積時
間堆積を持続する。所望の堆積時間堆積した後、RFエ
ネルギーの供給を止め、基板加熱用のヒーターを切り、
堆積膜形成用の原料ガスを止め、堆積室内を充分にパー
ジする。基板温度が室温程度に下がった後、基板を堆積
室から取り出すし、次のマイクロ波プラズマCVD法の
ステップに進む。
After the internal pressure of the deposition chamber has been stabilized to a desired internal pressure by the source gas, the desired RF energy from the RF power source is passed through the matching box (not shown) to the RF electrode 4.
Introduce to 10. Then, plasma is generated to continue the deposition for a desired deposition time. After deposition for the desired deposition time, stop supplying RF energy, turn off the heater for heating the substrate,
The raw material gas for forming the deposited film is stopped and the deposition chamber is sufficiently purged. After the substrate temperature has dropped to about room temperature, the substrate is taken out of the deposition chamber and the process proceeds to the next microwave plasma CVD method step.

【0077】該RFプラズマCVD法でi型Si層を堆
積する場合、堆積室内の基板温度は、100〜350
℃、内圧は、0.1〜10Torr、RFパワーは、
0.01〜5.0W/cm2、堆積速度は、0.01〜
2nm/secが最適条件として挙げられる。
When the i-type Si layer is deposited by the RF plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350.
℃, internal pressure 0.1 to 10 Torr, RF power,
0.01-5.0 W / cm 2 , the deposition rate is 0.01-
The optimum condition is 2 nm / sec.

【0078】RFの周波数としては1MHz〜100M
HZが適した範囲であり、特に13.56MHz近傍の
周波数が最適である。更にRF法においてはRFの周波
数の安定性も非常に大切な因子であって、好ましくは±
2%以内である。RFパワーのリップルは5%以下であ
るのが好ましいものである。
The RF frequency is 1 MHz to 100 M
HZ is a suitable range, and particularly a frequency near 13.56 MHz is optimum. Further, in the RF method, the stability of the RF frequency is also a very important factor, and preferably ±
Within 2%. The RF power ripple is preferably 5% or less.

【0079】本発明に於いて、価電子制御するためにi
型Si層に導入される価電子制御剤としては周期率表第
III族原及び第V族原子が挙げられる。第III族原子導入
用の出発物質として有効に使用されるものとして、具体
的にはホウ素原子導入用としては、B26,B410
59,B511,B610,B612,B614等の水素
化ホウ素、BF3,BCl3,等のハロゲン化ホウ素等を
挙げることができる。このほかにAlCl3,GaC
3,InCl3,TlCl3等も挙げることができる。
In the present invention, in order to control valence electrons, i
As the valence electron control agent introduced into the Si type Si layer,
Group III atoms and Group V atoms are included. As a material effectively used as a starting material for introducing a Group III atom, specifically, for introducing a boron atom, B 2 H 6 , B 4 H 10 ,
B 5 H 9, B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 12, B 6 H 14 , etc. borohydride, BF 3, BCl 3, and halogenated boron such as equal. In addition to this, AlCl 3 , GaC
l 3 , InCl 3 , TlCl 3 and the like can also be mentioned.

【0080】また、第V族原子導入用の出発物質として
有効に使用されるのは、具体的には燐原子導入用として
はPH3,P24等の水素化燐、PH4I,PF3,P
5,PCl3,PCl5,PBr3,PBr5,PI3等の
ハロゲン化燐が挙げられる。このほかAsH3,As
3,AsCl3,ASBr3,ASF5,SbH3,Sb
3,SbF5,SbCl3,SbCl5,BiH3,Bi
Cl3,BiBr3等も挙げることができる。
Further, what is effectively used as a starting material for introducing a Group V atom is, specifically, for introducing a phosphorus atom, phosphorus hydride such as PH 3 , P 2 H 4 or the like, PH 4 I, PF 3 , P
Phosphorus halides such as F 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 and PI 3 can be mentioned. In addition, AsH 3 , As
F 3, AsCl 3, ASBr 3 , ASF 5, SbH 3, Sb
F 3 , SbF 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 , Bi
Other examples include Cl 3 and BiBr 3 .

【0081】また以上の化合物をH2,He,Ne,A
r,Xe,Kr等のガスで適宣希釈して堆積室に導入し
ても良い。
Further, the above compounds were used as H 2 , He, Ne and A.
It may be appropriately diluted with a gas such as r, Xe or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0082】i型Si層に本発明の目的を達成するため
に導入される周期率表第III族原子及び第V族原子の導
入量は1000ppm以下が好ましい範囲として挙げら
れる。また本発明の目的を達成するために周期率表第II
I族原子と第V族原子を同時に補償するように添加する
のが好ましいものである。
A preferable range of the introduction amount of the group III atom and the group V atom of the periodic table introduced into the i-type Si layer for achieving the object of the present invention is 1000 ppm or less. In order to achieve the object of the present invention, the periodic table II
It is preferable to add so that the group I atom and the group V atom are simultaneously compensated.

【0083】本発明のマイクロ波プラズマCVD法によ
るi型層及びRFプラズマ法によるi型Si層に窒素原
子または酸素原子導入用の出発物質として有効に使用さ
れるガスとして、例えば窒素原子導入ガスとしては、N
2,NH3,ND3,NO,NO2,N2O等が挙げられ
る。また、酸素原子導入ガスとしては、O2,CO,C
2,NO,NO2,N2O,CH3CH2OH,CH3OH
等が挙げられる。
As a gas effectively used as a starting material for introducing nitrogen atoms or oxygen atoms into the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and the i-type Si layer formed by the RF plasma method, for example, as a nitrogen atom introduction gas. Is N
2 , NH 3 , ND 3 , NO, NO 2 , N 2 O and the like can be mentioned. Further, as the oxygen atom introduction gas, O 2 , CO, C
O 2 , NO, NO 2 , N 2 O, CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH
Etc.

【0084】本発明において更に好ましい堆積装置とし
てはマイクロ波プラズマCVD装置とRFプラズマCV
D装置とを連続的に接続した装置が好ましいものであ
る。マイクロ波プラズマCVD法による堆積室とRFプ
ラズマCVD法による堆積室はゲートで分離されている
のが好ましいものである。該ゲートとしては機械的なゲ
ートバルブやガスゲート等が適しているものである。
In the present invention, more preferable deposition apparatus is a microwave plasma CVD apparatus and an RF plasma CV.
A device in which the D device is continuously connected is preferable. The deposition chamber by the microwave plasma CVD method and the deposition chamber by the RF plasma CVD method are preferably separated by a gate. As the gate, a mechanical gate valve, a gas gate or the like is suitable.

【0085】p型層またはn型層を積層構造とする場
合、非単結晶半導体層の導電型をpまたはn型に制御す
るために導入される周期率表第III族元素または/及び
第V族元素の導入量は、500ppm〜10%が好まし
い範囲として挙げられる。
When the p-type layer or the n-type layer has a laminated structure, the periodic table introduced in order to control the conductivity type of the non-single-crystal semiconductor layer to be the p-type or the n-type, Group III element and / or V-group. The introduction amount of the group element is preferably 500 ppm to 10%.

【0086】本発明においては、p型層またはn型層を
積層構造とする場合、即ち、周期率表第III族元素また
は/及び第V族元素を主構成元素とする層(ドーピング
層A)と、価電子制御剤を含有しシリコン原子を主構成
元素とする層(ドービング層B)との積層構造からなる
p型層またはn型層は、前記マイクロ波プラズマCVD
装置または前記RFプラズマCVD装置を使用して行う
ことができる。
In the present invention, when the p-type layer or the n-type layer has a laminated structure, that is, the layer containing the group III element or / and the group V element of the periodic table as a main constituent element (doping layer A) And a p-type layer or an n-type layer having a laminated structure of a layer containing a valence electron control agent and containing silicon atoms as a main constituent element (doving layer B) is the microwave plasma CVD.
The apparatus or the RF plasma CVD apparatus can be used.

【0087】ドービング層Aは、前記した周期率表第II
I族元素または/及び第V族元素を含有するガスを原料
ガスとして用い、前記マイクロ波プラズマCVD法また
は前記RFプラズマCVD法で堆積するのが好ましいも
のである。特にドーピング層Aの水素含有量を減少させ
るためには、できるだけ高いパワーで原料ガスを分解し
て堆積するのが好ましいものである。
The doving layer A is formed of the above-mentioned periodic table II.
It is preferable that a gas containing a group I element and / or a group V element is used as a source gas and deposited by the microwave plasma CVD method or the RF plasma CVD method. In particular, in order to reduce the hydrogen content of the doping layer A, it is preferable to decompose and deposit the source gas with as high a power as possible.

【0088】ドーピング層Bも、価電子制御剤として周
期率表第III族元素および/または第V族元素をシリコ
ン原子含有ガスと混合して前記マイクロ波プラズマCV
D法または前記RFプラズマCVD法で堆積するのが好
ましいものである。
Also in the doping layer B, the microwave plasma CV is prepared by mixing a group III element and / or a group V element of the periodic table as a valence electron control agent with a silicon atom-containing gas.
It is preferable to deposit by the D method or the RF plasma CVD method.

【0089】一方結晶相を含むドーピング層Bを、マイ
クロ波プラズマCVD法で堆積する場合、RFエネルギ
ーはマイクロ波エネルギーよりも小さくし、マイクロ波
エネルギーは比較的大きくすることが好ましい。好まし
いマイクロ波エネルギーは0.1〜1.5W/cm3
ある。更に結晶粒径を大きくするためには水素希釈を行
うのが好ましく、水素ガスによる原料ガスの希釈率は
0.01〜10%が好ましい範囲である。
On the other hand, when the doping layer B containing the crystal phase is deposited by the microwave plasma CVD method, it is preferable that the RF energy is smaller than the microwave energy and the microwave energy is relatively large. The preferred microwave energy is 0.1 to 1.5 W / cm 3 . Further, in order to increase the crystal grain size, it is preferable to dilute with hydrogen, and the dilution ratio of the source gas with hydrogen gas is preferably in the range of 0.01 to 10%.

【0090】また結晶相を含むドービング層Bを、RF
プラズマCVD法で堆積する場合、前記シリコン原子含
有ガスを、水素ガス(H2、D2)で0.01〜10%に
希釈して、RFパワーは1〜10W/cm2とするのが
好ましい条件である。
Further, the dobbing layer B containing the crystal phase is formed by RF.
When depositing by the plasma CVD method, it is preferable that the silicon atom-containing gas is diluted to 0.01 to 10% with hydrogen gas (H 2 , D 2 ) and the RF power is set to 1 to 10 W / cm 2. It is a condition.

【0091】本発明の光起電力素子のp型層または/及
びn型層をドーピング層Aとドーピング層Bとの積層で
構成する場合、ドーピング層Bから始まってドーピング
層Bで終わるのが好ましいものである。たとえばBA
B,BABAB,BABABAB,BABABABAB
等の構成が好ましいものである。
When the p-type layer and / or the n-type layer of the photovoltaic element of the present invention is formed by stacking the doping layer A and the doping layer B, it is preferable to start from the doping layer B and end with the doping layer B. It is a thing. BA for example
B, BABAB, BABABAB, BABABABAB
The configuration such as is preferable.

【0092】特に透明電極と積層構造からなるp型層ま
たは/及びn型層が接する場合ドーピング層Bと透明電
極が接している場合の方が、透明電極を構成する酸化イ
ンジウムまたは酸化スズヘの周期率表第III族元素及び
/または第V族元素の拡散を防止でき、光起電力素子の
光電気変換効率の経時的な低下を減少させることができ
る。
Particularly when the transparent electrode and the p-type layer and / or the n-type layer having a laminated structure are in contact with each other, the period of indium oxide or tin oxide forming the transparent electrode is better when the doping layer B and the transparent electrode are in contact with each other. It is possible to prevent the diffusion of the group III element and / or the group V element of the index table and reduce the decrease over time in the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element.

【0093】次に本発明の光起電力素子の構成を更に詳
細に述べる。
Next, the structure of the photovoltaic element of the present invention will be described in more detail.

【0094】(導電性基板)導電性基板は、導電性材料
であってもよく、絶縁性材料または導電性材料で支持体
を形成し、その上に導電性処理をしたものであっても良
い。導電性支持体としては、例えば、NiCr,ステン
レス、Al,Cr,Mo,Au,Nb,Ta,V,T
i,Pt,Pb,Sn等の金属、またはこれらの合金が
挙げられる。
(Conductive Substrate) The conductive substrate may be a conductive material, or a support formed of an insulating material or a conductive material and subjected to a conductive treatment thereon. . Examples of the conductive support include NiCr, stainless steel, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V and T.
Examples include metals such as i, Pt, Pb, and Sn, or alloys thereof.

【0095】電気絶縁性支持体としては、ポリエステ
ル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセ
テート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフ
ィルム、またはシート、あるいはガラス、セラミック
ス、紙などが挙げられる。これらの電気絶縁性支持体
は、好適には少なくともその一方の表面を導電処理し、
該導電処理された表面側に光起電力層を設けるのが望ま
しい。
As the electrically insulating support, a film or sheet of synthetic resin such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene and polyamide, or glass, ceramics, paper, etc. Is mentioned. These electrically insulating supports preferably have at least one surface thereof subjected to a conductive treatment,
It is desirable to provide a photovoltaic layer on the surface side that has been subjected to the conductive treatment.

【0096】たとえばガラスであれば、その表面に、N
iCr,Al,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,T
i,Pt,Pb,In23,ITO(In23+SnO
2)等から成る薄膜を設けることによって導電性を付与
し、或いはポリエステルフイルム等の合成樹脂フィルム
であれば、NiCr,Al,Ag,Pb,Zn,Ni,
Au,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,Tl,Pt
等の金属薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリ
ング等でその表面に設け、または前記金属でその表面を
ラミネート処理して、その表面に導電性を付与する。支
持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面のシート状であ
ることができる。その厚さは所望通りの光起電力素子を
形成し得るように適宜決定されるが、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、取扱い上、及び機
械的強度等の点から、通常は10μm以上とされる。
For example, in the case of glass, N
iCr, Al, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, T
i, Pt, Pb, In 2 O 3 , ITO (In 2 O 3 + SnO
2 ) Conductivity is provided by providing a thin film made of, for example, NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, Ni, if it is a synthetic resin film such as polyester film.
Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Tl, Pt
A metal thin film such as is provided on the surface by vacuum vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, or the like, or the surface is laminated with the metal to impart conductivity to the surface. The shape of the support may be a sheet having a smooth surface or an uneven surface. The thickness is appropriately determined so that a desired photovoltaic element can be formed, but when flexibility as a photovoltaic element is required, a range in which 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 production, handling and mechanical strength of the support.

【0097】(光反射層)光反射層としては、Ag,A
l,Cu,AlSi等の可視光から近赤外で反射率の高
い金属が適している。これらの金属は、抵抗加熱真空蒸
着法、電子ビーム真空蒸着法、共蒸着及びスパッタリン
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。これらの金属をテクスチ
ャー化するためにはこれらの金属の堆積時の基板温度を
200℃以上とすれば良い。
(Light Reflecting Layer) As the light reflecting layer, Ag, A
A metal having a high reflectance from visible light to near infrared is suitable such as l, Cu, AlSi. These metals are suitably formed by a resistance heating vacuum evaporation method, an electron beam vacuum evaporation method, a co-evaporation 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 these metals, the substrate temperature at the time of depositing these metals should be 200 ° C. or higher.

【0098】(反射増加層)反射増加層としてはZn
O,SnO2,In23,ITO,TiO2,CdO,C
2SnO4,Bi23,MoO3,NaxWO3等が最適
なものとして挙げられる。
(Reflection increasing layer) Zn was used as the reflection increasing layer.
O, SnO 2 , In 2 O 3 , ITO, TiO 2 , CdO, C
The optimum ones are d 2 SnO 4 , Bi 2 O 3 , MoO 3 , Na x WO 3 .

【0099】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、ディップ法等が適した方法として挙げられる。
Suitable methods for depositing the reflection-increasing layer include vacuum evaporation method, sputtering method, CVD method, spray method, spin-on method, dip method and the like.

【0100】また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って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。更に反射増加層をテクスチャー化するために
は、該反射増加層を堆積する場合の基板温度を300℃
以上に上げるのが好ましいものである。
As for 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.
The preferable layer thickness range is 50 nm to 10 μm. To further texture the reflection enhancing layer, the substrate temperature when depositing the reflection enhancing layer is 300 ° C.
It is preferable to increase the above.

【0101】(p型層またはn型層:第2、第1の導電
型層)p型層またはn型層は、光起電力素子の特性を左
右する重要な層である。
(P-type layer or n-type layer: second and first conductivity type layers) The p-type layer or the n-type layer is an important layer that influences the characteristics of the photovoltaic element.

【0102】p型層またはn型層の非晶質材料(a−と
表示する)(微結晶材料(μc−と表示する)も非晶質
材料の範ちゅうに含める)としては、例えばa−Si:
H,a−Si:HX,a−SiC:H,a−SiC:H
X,a−SiGe:H,a−SiGeC:H,a−Si
O:H,a−SiN:H,a−SiON:HX,a−S
iOCN:HX,μc−Si:H,μc−SiC:H,
μc−Si:HX,μc−SiC:HX,μc−SiG
e:H,μc−SiO:H,μc−SiGeC:H,μ
c−SiN:H,μc−SiON:HX,μc−SiO
CN:HX,等にp型の価電子制御剤(周期率表第III
族原子B,Al,Ga,In,Tl)やn型の価電子制
御剤(周期率表第V族原子P,As,Sb,Bi)を高
濃度に添加した材料が挙げられ、多結晶材料(poly
−と表示する)としては、例えばpoly−Si:H,
poly−Si:HX,poly−SiC:H,pol
y−SiC:HX,poly−SiGe:H,poly
−Si,poly−SiC,poly−SiGe,等に
p型の価電子制御剤(周期率表第III族原子B,Al,
Ga,In,Tl)やn型の価電子制御剤(周期率表第
V族原子P,As,Sb,Bi)を高濃度に添加した材
料が挙げられる。
Examples of the amorphous material (denoted as a-) of the p-type layer or the n-type layer (a microcrystalline material (denoted as μc-) is also included in the category of amorphous materials) are, for example, a- Si:
H, a-Si: HX, a-SiC: H, a-SiC: H
X, a-SiGe: H, a-SiGeC: H, a-Si
O: H, a-SiN: H, a-SiON: HX, a-S
iOCN: HX, μc-Si: H, μc-SiC: H,
μc-Si: HX, μc-SiC: HX, μc-SiG
e: H, μc-SiO: H, μc-SiGeC: H, μ
c-SiN: H, μc-SiON: HX, μc-SiO
CN: HX, etc. p-type valence electron control agent (Periodic Table III
Examples include a material in which a group atom B, Al, Ga, In, Tl) or an n-type valence electron control agent (group V atom P, As, Sb, Bi in the periodic table) is added at a high concentration. (Poly
Is displayed), for example, poly-Si: H,
poly-Si: HX, poly-SiC: H, pol
y-SiC: HX, poly-SiGe: H, poly
-Si, poly-SiC, poly-SiGe, etc., a p-type valence electron control agent (group III atom B, Al,
Ga, In, Tl) and n-type valence electron control agents (group V atoms P, As, Sb, Bi of the periodic table) are added at high concentrations.

【0103】特に光入射側のp型層またはn型層には、
光吸収の少ない結晶性の半導体層かバンドギァップの広
い非晶質半導体層が適している。
Particularly in the p-type layer or the n-type layer on the light incident side,
A crystalline semiconductor layer with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable.

【0104】p型層への周期率表第III族原子の添加量
及びn型層への周期率表第V族原子の添加量は0.1〜
50at%が最適量として挙げられる。
The amount of Group III atoms added to the p-type layer and the amount of Group V atoms added to the n-type layer are 0.1 to 0.1%.
The optimum amount is 50 at%.

【0105】またp型層またはn型層に含有される水素
原子(H,D)またはハロゲン原子はp型層またはn型
層の未結合手を補償する働きをし、p型層またはn型層
のドーピング効率を向上させるものである。p型層また
はn型層ヘ添加される水素原子またはハロゲン原子は
0.1〜40at%が最適量として挙げられる。特にp
型層またはn型層が結晶性の場合、水素原子またはハロ
ゲン原子は0.1〜8at%が最適量として挙げられ
る。更にp型層/i型層、n型層/i型層の各界面側で
水素原子または/及びハロゲン原子の含有量が多く分布
しているものが好ましい分布形態として挙げられ、該界
面近傍での水素原子または/及びハロゲン原子の含有量
はバルク内の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範
囲として挙げられる。このようにp型層/i型層、n型
層/i型層の各界面近傍で水素原子またはハロゲン原子
の含有量を多くすることによって該界面近傍の欠陥準位
や機械的歪を減少させることができ、本発明の光起電力
素子の光起電力や光電流を増加させることができる。
Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the p-type layer or the n-type layer serve to compensate dangling bonds in the p-type layer or the n-type layer, It improves the doping efficiency of the layer. The optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p-type layer or the n-type layer is 0.1 to 40 at%. Especially p
When the type layer or the n-type layer is crystalline, the optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms is 0.1 to 8 at%. Further, a preferable distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed on the interface side of each of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is preferably in the range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. Thus, by increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms in the vicinity of each interface of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, the defect level and mechanical strain near the interface are reduced. It is possible to increase the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention.

【0106】光起電力素子のp型層及びn型層の電気特
性としては活性化エネルギーが0.2eV以下のものが
好ましく、0.1eV以下のものが最適である。また比
抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以
下が最適である。さらにp型層及びn型層の層厚は1〜
50nmが好ましく、3〜10nmが最適である。
Regarding the electrical characteristics of the p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element, the activation energy is preferably 0.2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Furthermore, the layer thickness of the p-type layer and the n-type layer is 1 to
50 nm is preferable and 3 to 10 nm is optimum.

【0107】光起電力素子のp型層またはn型層の堆積
に適した原料ガスとしては、シリコン原子を含有したガ
ス化し得る化合物、ゲルマニウム原子を含有したガス化
し得る化合物、炭素原子を含有したガス化し得る化合物
等、及び該化合物の混合ガスを挙げることができる。
As a source gas suitable for depositing the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic element, a gasifiable compound containing a silicon atom, a gasifiable compound containing a germanium atom, or a carbon atom was contained. Examples thereof include compounds that can be gasified, and mixed gases of the compounds.

【0108】具体的にシリコン原子を含有するガス化し
得る化合物としては、例えばSiH4、Si26,Si
4,SiFH3,SiF22,SiF3H,Si38
SiD4,SiHD3,SiH22,SiH3D,SiF
3,SiF22,SiD3H,Si233等が挙げら
れる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a silicon atom include SiH 4 , Si 2 H 6 and Si.
F 4 , SiFH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 ,
SiD 4 , SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiF
D 3, SiF 2 D 2, SiD 3 H, etc. Si 2 D 3 H 3, and the like.

【0109】具体的にゲルマニウム原子を含有するガス
化し得る化合物としては、GeH4,GeD4,Ge
4,GeFH3,GeF22,GeF3H,GeHD3
GeH22,GeH3D,GeH6,GeD6等が挙げら
れる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , and Ge.
F 4 , GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 ,
GeH 2 D 2, GeH 3 D , GeH 6, GeD 6 , and the like.

【0110】具体的に炭素原子を含有するガス化し得る
化合物としてはCH4,CD4,Cn2n+2(nは整
数),Cn2n(nは整数),C22,C66,CO2
CO等が挙げられる。
Specific examples of the gasifiable compound containing a carbon atom include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6 H 6 , CO 2 ,
CO etc. are mentioned.

【0111】価電子制御するためにp型層またはn型層
に導入される物質としては周期率表第III族原及び第V
族原子が挙げられる。
The substances introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling the valence electrons are the periodic table group III source and group V source.
Group atoms can be mentioned.

【0112】第III族原子導入用の出発物質として有効
に使用されるものとして、具体的にはホウ素原子導入用
としては、B26,B410,B59,B511,B6
10,B612,B614等の水素化ホウ素、BF3,BC
3,等のハロゲン化ホウ素等を挙げることができる。
このほかにAlCl3,GaCl3,InCl3,TlC
3等も挙げることができる。特にB26,BF3が適し
ている。
As a starting material effectively used for introducing a group III atom, specifically, for introducing a boron atom, B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , B 5 H 11 , B 6 H
10 , B 6 H 12 , B 6 H 14, etc. borohydrides, BF 3 , BC
Examples thereof include boron halides such as l 3 and the like.
In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 , TlC
Examples include l 3 and the like. B 2 H 6 and BF 3 are particularly suitable.

【0113】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、具体的には燐原子導入用としてはPH
3,P24等の水素化燐、PH4I,PF3,PF5,PC
3,PCl5,PBr3,PBr5,PI3等のハロゲン
化燐が挙げられる。このほかAsH3,AsF3,AsC
3,ASBr3,ASF5,SbH3,SbF3,Sb
5,SbCl3,SbCl5,BiH3,BiCl3,B
iBr3等も挙げることができる。特にPH3,PF3
適している。
What is effectively used as a starting material for introducing a group V atom is specifically PH for introducing a phosphorus atom.
3 , Phosphorus hydride such as P 2 H 4 , PH 4 I, PF 3 , PF 5 , PC
Examples thereof include phosphorus halides such as l 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , and PI 3 . In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsC
l 3 , ASBr 3 , ASF 5 , SbH 3 , SbF 3 , Sb
F 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 , BiCl 3 , B
iBr 3 etc. can also be mentioned. Particularly, PH 3 and PF 3 are suitable.

【0114】また前記ガス化し得る化合物をH2,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。
In addition, the gasifiable compound is replaced by H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.

【0115】光起電力素子に適したp型層またはn型層
の堆積方法は、RFプラズマCVD法とマイクロ波プラ
ズマCVD法である。
The p-type layer or the n-type layer deposition method suitable for the photovoltaic device is the RF plasma CVD method and the microwave plasma CVD method.

【0116】特にRFプラズマCVD法で堆積する場
合、容量結合型のRFプラズマCVD法が適している。
RFプラズマCVD法でp型層またはn型層を堆積する
場合、堆積室内の基板温度は、100〜350℃、内圧
は、0.1〜10torr、RFパワーは、0.01〜
5.0W/cm2、堆積速度は、0.1〜30A/se
cが最適条件として挙げられる。
Particularly when the deposition is performed by the RF plasma CVD method, the capacitive coupling type RF plasma CVD method is suitable.
When the p-type layer or the n-type layer is deposited by the RF plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 torr, and the RF power is 0.01 to.
5.0 W / cm 2 , deposition rate is 0.1-30 A / se
c is mentioned as an optimal condition.

【0117】特に微結晶半導体やa−SiC:H等の光
吸収の少ないかバンドギァプの広い層を堆積する場合は
水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、RFパワ
ーは比較的高いパワーを導入するのが好ましいものであ
る。RFの周波数としては1MHz〜100MHzが適
した範囲であり、特に13.56MHz近傍の周波数が
最適である。
In particular, when depositing a layer having a small band of light absorption or a wide band gap, such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted with hydrogen gas 2 to 100 times, and the RF power is relatively high. Is preferably introduced. The suitable range of the RF frequency is 1 MHz to 100 MHz, and a frequency near 13.56 MHz is particularly suitable.

【0118】p型層またはn型層をマイクロ波プラズマ
CVD法で堆積する場合、マイクロ波プラズマCVD装
置は、堆積室に誘電体窓(アルミナセラミックス等)を
介して導波管でマイクロ波を導入する方法が適してい
る。
When the p-type layer or the n-type layer is deposited by the microwave plasma CVD method, the microwave plasma CVD apparatus introduces microwaves into the deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics or the like) by a waveguide. The method of doing is suitable.

【0119】マイクロ波プラズマCVD法でp型層また
はn型層を堆積するには、本発明の堆積膜形成方法も適
した堆積方法であるが、更に広い堆積条件で光起電力素
子に適用可能な堆積膜を形成することができる。
The deposition film forming method of the present invention is also a suitable deposition method for depositing a p-type layer or an n-type layer by the microwave plasma CVD method, but it can be applied to a photovoltaic element under wider deposition conditions. It is possible to form various deposited films.

【0120】本発明の方法以外でp型層またはn型層を
マイクロ波プラズマCVD法で、堆積する場合、堆積室
内の基板温度は100〜400℃、内圧は0.5〜30
mTorr、マイクロ波パワーは0.01〜1W/cm
3マイクロ波の周波数は0.5〜10GHzが好ましい
範囲として挙げられる。
When a p-type layer or an n-type layer is deposited by a microwave plasma CVD method other than the method of the present invention, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30.
mTorr, microwave power 0.01 to 1 W / cm
The frequency of 3 microwaves is preferably 0.5 to 10 GHz.

【0121】特に微結晶半導体やa−SiC:H等の光
吸収の少ないかバンドギャップの広い層を堆積する場合
は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希釈し、マイク
ロ波パワーは比較的高いパワーを導入するのが好ましい
ものである。
In particular, when depositing a layer having a small band of light absorption or a wide bandgap such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and the microwave power is relatively high. It is preferable to introduce high power.

【0122】(マイクロ波プラズマCVD法によるi型
層)光起電力素子に於いて、i型層は照射光に対してキ
ャリアを発生輸送する重要な層である。
(I-Type Layer by Microwave Plasma CVD Method) In the photovoltaic device, the i-type layer is an important layer for generating and transporting carriers with respect to irradiation light.

【0123】i型層としては、僅かp型、僅かn型の層
も使用できるものである本発明の光起電力素子のi型層
としては、シリコン原子と炭素原子とを含有してi型層
の層厚方向にバンドギャップがなめらかに変化し、バン
ドギャップの極小値がi型層の中央の位置よりp型層と
i型層の界面方向に片寄っている。該i型層中には、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
御剤とが同時にドービングされているものがより適した
ものである。
As the i-type layer, it is possible to use only p-type and slightly n-type layers. The i-type layer of the photovoltaic device of the present invention contains i-type silicon atoms and carbon atoms. The bandgap changes smoothly in the layer thickness direction, and the minimum value of the bandgap deviates from the central position of the i-type layer toward the interface between the p-type layer and the i-type layer. In the i-type layer, a material in which a valence electron control agent that serves as a donor and a valence electron control agent that serves as an acceptor are simultaneously doped is more suitable.

【0124】i型層に含有される水素原子(H,D)ま
たはハロゲン原子(X)は、i型層の未結合手を補償す
る働きをし、i型層でのキァリアの移動度と寿命の積を
向上させるものである。またp型層/i型層、n型層/
i型層の各界面の界面準位を補償する働きをし、光起電
力素子の光起電力、光電流そして光応答性を向上させる
効果のあるものである。i型層に含有される水素原子ま
たは/及びハロゲン原子は1〜40at%が最適な含有
量として挙げられる。
The hydrogen atom (H, D) or the halogen atom (X) contained in the i-type layer serves to compensate dangling bonds in the i-type layer, and the mobility and life of the carrier in the i-type layer. To improve the product of P-type layer / i-type layer, n-type layer /
It has a function of compensating for the interface state of each interface of the i-type layer, and has an effect of improving the photovoltaic power, the photocurrent and the photoresponsiveness of the photovoltaic device. The optimum content of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to 40 at%.

【0125】特に、p型層/i型層、i型層/i型Si
層の各界面側で水素原子または/及びハロゲン原子の含
有量が多く分布しているものが好ましい分布形態として
挙げられ、該界面近傍での水素原子または/及びハロゲ
ン原子の含有量はバルク内の含有量の1.1〜2倍の範
囲が好ましい範囲として挙げられる。更にシリコン原子
の含有量の増減方向とは反対方向に水素原子または/及
びハロゲン原子の含有量が変化していることが好ましい
ものである。シリコン原子の含有量が最大のところでの
水素原子または/ハロゲン原子の含有量は1〜10at
%が好ましい範囲で、水素原子または/及びハロゲン原
子の含有量の最大の領域の0.3〜0.8倍が好ましい
範囲である。
Particularly, p-type layer / i-type layer, i-type layer / i-type Si
A preferred distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed on each interface side of the layer, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms near the interface is A preferable range is 1.1 to 2 times the content. Further, it is preferable that the hydrogen atom content and / or the halogen atom content is changed in the opposite direction to the increase / decrease direction of the silicon atom content. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms at the maximum content of silicon atoms is 1 to 10 at
% Is a preferable range and 0.3 to 0.8 times the maximum region of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is a preferable range.

【0126】水素原子または/及びハロゲン原子の含有
量は、シリコン原子の含有量の変化の方向と反対方向に
変化させる、即ちバンドギャップに対応して、バンドギ
ャップの狭いところで水素原子または/及びハロゲン原
子の含有量が少なくなっているものである。メカニズム
の詳細については不明ではあるが、本発明の堆積膜形成
方法によればシリコン原子と炭素原子を含有する合金系
半導体の堆積に於いて、シリコン原子と炭素原子のイオ
ン化率の違いによってそれぞれの原子が獲得するエネル
ギーに差が生じ、その結果合金系半導体において水素含
有量または/ハロゲン含有量が少なくても十分に緩和が
進み良質な合金系半導体が堆積できるものと考えられ
る。
The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed in the direction opposite to the direction of the change of the content of silicon atoms, that is, in accordance with the band gap, hydrogen atoms and / or halogens are provided in a narrow band gap. The atomic content is low. Although the details of the mechanism are unknown, according to the deposited film forming method of the present invention, in the deposition of the alloy-based semiconductor containing silicon atoms and carbon atoms, there are differences in the ionization rates of silicon atoms and carbon atoms. It is considered that there is a difference in energy acquired by the atoms, and as a result, even if the hydrogen-containing content and / or the halogen-containing content in the alloy-based semiconductor is small, the relaxation is sufficiently advanced and a good-quality alloy-based semiconductor can be deposited.

【0127】加えてシリコン原子と炭素原子とを含有す
るi型層に酸素及び/または窒素を100ppm以下の
微量添加することによって、光起電力素子の長期にわた
る振動によるアニーリングに対して耐久性が良くなるも
のである。その原因については詳細は不明であるが、シ
リコン原子と炭素原子との構成比が層厚方向に連続的に
変化しているためシリコン原子と炭素原子とが一定の割
合で混合されている場合よりも残留歪が多くなる傾向に
なるものと考えられる。このような系に酸素原子または
/及び窒素原子を添加することによって構造的な歪を減
少させることができ、その結果、光起電力素子の長期に
わたる振動によるアニーリングに対して耐久性が良くな
るものと考えられる。酸素原子または/及び窒素原子の
層厚方向での分布としては炭素原子の含有量に対応して
増減している分布が好ましいものである。この分布は水
素原子または/及びハロゲン原子の分布とは対応した分
布であるが、構造的な歪を取り除く効果と未結合手を減
少させる効果とのかねあいでこのような分布が好ましい
ものと考えられる。
In addition, by adding a trace amount of oxygen and / or nitrogen of 100 ppm or less to the i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms, the photovoltaic element has good durability against annealing due to long-term vibration. It will be. The reason for this is unknown in detail, but since the composition ratio of silicon atoms and carbon atoms changes continuously in the layer thickness direction, it is better than when silicon atoms and carbon atoms are mixed at a constant ratio. It is considered that the residual strain tends to increase. By adding oxygen atoms and / or nitrogen atoms to such a system, structural strain can be reduced, and as a result, durability of the photovoltaic element against annealing due to long-term vibration is improved. it is conceivable that. As the distribution of oxygen atoms and / or nitrogen atoms in the layer thickness direction, a distribution that increases or decreases according to the content of carbon atoms is preferable. This distribution is a distribution corresponding to the distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms, but it is considered that such distribution is preferable because of the effect of removing structural strain and the effect of reducing dangling bonds. .

【0128】更にこのような水素原子(または/及びハ
ロゲン原子)及び酸素原子(または/及び窒素原子)を
分布させることによって価電子帯及び伝導帯のテイルス
テイトがなめらかに連続的に接続されるものである。
Further, by distributing such hydrogen atoms (or / and halogen atoms) and oxygen atoms (or / and nitrogen atoms), the tail states of the valence band and the conduction band are smoothly and continuously connected. Is.

【0129】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
i型層のバンドギャップに大きく依存するが0.05〜
1.0μmが最適な層厚として挙げられる。
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 the bandgap of the i-type layer, but is 0.05-.
The optimum layer thickness is 1.0 μm.

【0130】本発明の堆積膜形成方法によるシリコン原
子と炭素原子を含有するi型層は、堆積速度を2.5n
m/sec以上に上げても価電子帯側のテイルステイト
が少ないものであって、テイルステイトの傾きは60m
eV以下であり、且つ電子スピン共鳴(esr)による
未結合手の密度は1017/cm3以下である。
The i-type layer containing silicon atoms and carbon atoms according to the deposited film forming method of the present invention has a deposition rate of 2.5 n.
Even if it is increased to m / sec or more, the tail state on the side of the valence band is small, and the tilt of the tail state is 60 m.
It is eV or less, and the density of dangling bonds by electron spin resonance (esr) is 10 17 / cm 3 or less.

【0131】またi型層のバンドギァップはp型層/i
型層、n型層/i型層の各界面側で広くなるように設計
すことが好ましいものである。このように設計すること
によって、光起電力素子の光起電力、光電流を大きくす
ることができ、更に長時間使用した場合の光劣化等を防
止することができる。
The band gap of the i-type layer is p-type layer / i
It is preferable to design so as to be wide on each interface side of the mold layer and the n-type layer / i-type layer. By designing in this way, the photovoltaic power and photocurrent of the photovoltaic element can be increased, and photodegradation and the like when used for a long time can be prevented.

【0132】(RFプラズマCVD法によるi型層:i
型Si層)RFプラズマCVD法によるi型層は、2n
m/sec以下の堆積速度で堆積したものであって、堆
積膜中に含有される水素原子及び/またはハロゲン原子
の含有量は1〜40at%の範囲が好ましいものであ
る。水素原子及び/またはハロゲン原子の結合状態はシ
リコン原子に水素原子1個結合した状態またはハロゲン
原子1個が結合した状態が好ましいものである。シリコ
ン原子に水素原子が1個結合した状態を表す赤外吸収ス
ペクトルの2000cm-1ピークの半値幅をピーク高さ
で割った値が、マイクロ波プラズマCVD法によるi型
層の2000cm-1のピークの半値幅をピーク高さで割
った値より大きくなっているものが好ましいものであ
る。
(I-type layer formed by RF plasma CVD method: i
Type Si layer) i-type layer formed by RF plasma CVD is 2n
It is deposited at a deposition rate of m / sec or less, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the deposited film is preferably in the range of 1 to 40 at%. The bonding state of hydrogen atoms and / or halogen atoms is preferably a state in which one hydrogen atom is bonded to a silicon atom or a state in which one halogen atom is bonded. The value obtained by dividing the full width at half maximum of the 2000 cm -1 peak in the infrared absorption spectrum showing the state where one hydrogen atom is bonded to the silicon atom by the peak height is the peak at 2000 cm -1 of the i-type layer by the microwave plasma CVD method It is preferable that the width is larger than the value obtained by dividing the half-value width of 1 by the peak height.

【0133】(透明電極)透明電極はインジウム酸化
物、インジウムースズ酸化物の透明電極が適したもので
ある。
(Transparent Electrode) As the transparent electrode, indium oxide and indium-tin oxide transparent electrodes are suitable.

【0134】透明電極は以下のようにして堆積される。
透明電極の堆積にはスパッタリング法と真空蒸着法が最
適な堆積方法である。
The transparent electrode is deposited as follows.
The sputtering method and the vacuum evaporation method are the most suitable deposition methods for depositing the transparent electrode.

【0135】マグネトロンスパッタリング装置におい
て、インジウム酸化物から成る透明電極を基板上に堆積
する場合、ターゲットは金属インジウム(In)やイン
ジウム酸化物(In23)等のターゲットが用いられ
る。また、インジウムースズ酸化物から成る透明電極を
基板上に堆積する場合、ターゲツトは金属スズ(S
n)、金属インジウムまたは金属スズと金属インジウム
の合金、スズ酸化物、インジウム酸化物、インジウムー
スズ酸化物等のターゲットを適宜組み合わせて用いられ
る。
In a magnetron sputtering apparatus, when a transparent electrode made of indium oxide is deposited on a substrate, a target made of metal indium (In) or indium oxide (In 2 O 3 ) is used. When a transparent electrode made of indium tin oxide is deposited on the substrate, the target is metallic tin (S
n), metallic indium or an alloy of metallic tin and metallic indium, tin oxide, indium oxide, indium-tin oxide, etc. are appropriately combined and used.

【0136】スパッタリング法で堆積する場合、基板温
度は重要な因子であって、25℃〜600℃が好ましい
範囲として挙げられる。スパッタリング用のガスとし
て、アルゴンガス(Ar),ネオンガス(Ne)、キセ
ノンガス(Xe),ヘリウムガス(He)等の不活性ガ
スが挙げられ、特にArガスが最適なものである。また
前記不活性ガスに酸素ガス(O2)を必要に応じて添加
することが好ましいものである。特に金属をターゲット
にしている場合、酸素ガス(O2)は必須のものであ
る。
When depositing by the sputtering method, the substrate temperature is an important factor, and 25 ° C. to 600 ° C. is mentioned as a preferable range. Examples of the gas for sputtering include inert gases such as argon gas (Ar), neon gas (Ne), xenon gas (Xe), and helium gas (He), and Ar gas is most suitable. Further, it is preferable to add oxygen gas (O 2 ) to the inert gas as needed. Especially when a metal is used as a target, oxygen gas (O 2 ) is essential.

【0137】更に、前記不活性ガス等によってターゲッ
トをスパッタリングする場合、放電空間の圧力は効果的
にスパッタリングを行うために、0.1〜50mTor
rが好ましい範囲として挙げられる。
Further, when the target is sputtered with the above-mentioned inert gas or the like, the pressure of the discharge space is 0.1 to 50 mTorr in order to perform the sputtering effectively.
r is mentioned as a preferable range.

【0138】また、電源としてはDC電源やRF電源が
適したものとして挙げられる。スパッタリング時の電力
としては10〜1000Wが適した範囲である。
As the power source, a DC power source and an RF power source are suitable. A suitable power range for the sputtering is 10 to 1000 W.

【0139】透明電極の堆積速度は、放電空間内の圧力
や放電電力に依存し、最適な堆積速度としては、0.0
1〜10nm/secの範囲である。透明電極の層厚
は、反射防止膜の条件を満たすような条件に堆積するの
が好ましいものである。具体的な該透明電極の層厚とし
ては50〜300nmが好ましい範囲として挙げられ
る。
The deposition rate of the transparent electrode depends on the pressure in the discharge space and the discharge power, and the optimum deposition rate is 0.0
It is in the range of 1 to 10 nm / sec. The layer thickness of the transparent electrode is preferably deposited under conditions that satisfy the conditions of the antireflection film. As a specific layer thickness of the transparent electrode, 50 to 300 nm is mentioned as a preferable range.

【0140】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、
インジウムー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。
Suitable vapor deposition sources for depositing transparent electrodes in the vacuum vapor deposition method include metal tin, metal indium, and
An indium-tin alloy is mentioned. Moreover, the range of 25 ° C. to 600 ° C. is a suitable range for the substrate temperature when depositing the transparent electrode.

【0141】更に、透明電極を堆積するとき、堆積室を
10-6torr台以下に減圧した後に酸素ガス(O2
を5x10-5torr〜9x10-4torrの範囲で堆
積室に導入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。
Further, when the transparent electrode is deposited, the deposition chamber is depressurized to the level of 10 −6 torr or less and then oxygen gas (O 2 ) is added.
Is required to be introduced into the deposition chamber in the range 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.

【0142】また、前記真空度でRF電力を導入してプ
ラズマを発生させて、該プラズマを介して蒸着を行って
も良い。上記条件による透明電極の好ましい堆積速度の
範囲としては、0.01〜10nm/secである。堆
積速度が0.01nm/sec未満であると生産性が低
下し、10nm/secより大きくなると粗い膜となり
透過率、導電率や密着性が低下する。
Further, RF power may be introduced at the above vacuum level to generate plasma, and vapor deposition may be performed through the plasma. The preferable range of the deposition rate of the transparent electrode under the above conditions is 0.01 to 10 nm / sec. If the deposition rate is less than 0.01 nm / sec, the productivity will be reduced, and if it is more than 10 nm / sec, a rough film will be formed and the transmittance, the conductivity and the adhesion will be reduced.

【0143】次に、本発明の発電システムを説明する。
本発明の発電システムは、前述した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
ーしながら、光起電力素子から蓄電池及び/または外部
負荷へ供給する電力を制御する制御システム、及び前記
光起電力素子から供給される電力を蓄積及び/または外
部負荷へ供給するための蓄電池から構成されていること
を特徴としている。
Next, the power generation system of the present invention will be described.
The power generation system of the present invention includes the above-described photovoltaic element of the present invention and the power supplied from the photovoltaic element to a storage battery and / or an external load while monitoring the voltage and / or current of the photovoltaic element. It is characterized by comprising a control system for controlling, and a storage battery for storing and / or supplying the power supplied from the photovoltaic element to an external load.

【0144】図18は本発明の電力供給システムの一例
であって、光起電力素子を利用した充電、および電力供
給用基本回路である。該回路は本発明の光起電力素子を
太陽電池モジュールとし、逆流防止用ダイオード(C
D)、電圧をモニターし電圧を制御する電圧制御回路
(定電圧回路)、蓄電池、負荷等から構成されている。
逆流防止用ダイオードとしては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、鉛蓄電
池、フライホイールエネルギー貯蔵ユニット等が挙げら
れる。
FIG. 18 shows an example of the power supply system of the present invention, which is a basic circuit for charging and power supply using a photovoltaic element. In this circuit, the photovoltaic element of the present invention is used as a solar cell module and a backflow prevention diode (C
D), a voltage control circuit (constant voltage circuit) that monitors the voltage and controls the voltage, a storage battery, a load, and the like.
A silicon diode, a Schottky diode, or the like is suitable as the backflow prevention diode. As a storage battery,
Examples include nickel-cadmium batteries, rechargeable silver oxide batteries, lead-acid batteries, flywheel energy storage units.

【0145】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 cell until the battery is fully charged, but when the battery is fully charged, the charging current is stopped by the charging control IC.

【0146】このような光起電力を利用した太陽電池シ
ステムは、自動車用のバッテリー充電システム、船用バ
ッテリー充電システム、街灯点灯システム、排気システ
ム等の電源として使用可能である。
The solar cell system utilizing such photovoltaic power can be used as a power source for a battery charging system for automobiles, a battery charging system for ships, a streetlight lighting system, an exhaust system and the like.

【0147】以上のように本発明の光起電力素子を太陽
電池として使用した電源システムは、長期間安定して使
用でき、且つ太陽電池に照射される照射光が変動する場
合に於いても光起電力素子として充分に機能することか
ら、優れた安定性を示すものである。
As described above, the power supply system using the photovoltaic device of the present invention as a solar cell can be used stably for a long period of time, and even when the irradiation light applied to the solar cell fluctuates. Since it sufficiently functions as an electromotive force element, it exhibits excellent stability.

【0148】[0148]

【実施例】以下、本発明の非単結晶炭化シリコン太陽電
池の作製によって本発明の効果を詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
EXAMPLES The effects of the present invention will be described in detail below by the production of the non-single-crystal silicon carbide solar cell of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

【0149】《実施例1》まず、基板の作製を行った。
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
グ法を用いて室温でステンレス基板表面上に層厚0.3
μmのAg(銀)の反射層とその上に350℃で層厚
1.0μmのZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を作製し
た。
Example 1 First, a substrate was manufactured.
A 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried. Layer thickness 0.3 on the surface of stainless steel substrate at room temperature using the sputtering method.
A reflection layer of Ag (silver) having a thickness of 1.0 μm and a reflection enhancement layer of ZnO (zinc oxide) having a layer thickness of 1.0 μm at 350 ° C. were formed on the reflection layer.

【0150】次に、図4に示す原料ガス供給装置200
0と堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた
製造装置により、反射増加層上に半導体層を作製した。
図中の2041〜2047のガスボンベには、本発明の
光起電力素子を作製するための原料ガスが密封されてお
り、2041はSiH4ガス(純度99.999%)ボ
ンベ、2042はCH4ガス(純度99.9999%)
ボンベ、2043はH2ガス(純度99.9999%)
ボンベ、2044はH2ガスで100ppmに希釈した
PH3ガス(純度99.99%、以下「PH3/H2」と
記する)ボンベ、2045はH2ガスで100ppmに
希釈されたB26ガス(純度99.99%、以下「B2
6/H2」と略記する)ボンベ、2046はH2ガスで
1%に希釈されたNH3ガス(純度99.9999%、
以下「NH3/H2」と略記する)ボンベ、2047はH
eガスで1%に希釈されたO2ガス(純度99.999
9%、以下「O2/He」と略記する)ボンベである。
予め、ガスボンベ2041〜2047を取り付ける際
に、各々のガスを、バルブ2021〜2027までのガ
ス配管内に導入し、圧力調整器2031〜2037によ
り各ガス圧力を2kg/cm2に調整した。尚、SiH4
ガスとCH4ガスは、堆積室から0.5mのところで混
合した。
Next, the source gas supply device 200 shown in FIG.
0 and a deposition apparatus 400 using a glow discharge decomposition method to manufacture a semiconductor layer on the reflection increasing layer.
In the gas cylinders 2041 to 2047 in the figure, raw material gases for producing the photovoltaic element of the present invention are sealed, 2041 is a SiH 4 gas (purity 99.999%) cylinder, and 2042 is a CH 4 gas. (Purity 99.9999%)
Cylinder 2043 is H 2 gas (purity 99.9999%)
Cylinder, 2044 is PH 3 gas diluted to 100 ppm with H 2 gas (purity 99.99%, hereinafter referred to as “PH 3 / H 2 ”) cylinder, 2045 is B 2 H diluted to 100 ppm with H 2 gas. 6 gases (purity 99.99%, hereinafter "B 2
H 6 / H 2 "and abbreviated) bomb, 2046 NH 3 gas (99.9999% purity diluted to 1% with H 2 gas,
Hereinafter, abbreviated as "NH 3 / H 2 ") cylinder, 2047 is H
O 2 gas diluted to 1% with e gas (purity 99.999
9%, hereinafter abbreviated as "O 2 / He") cylinder.
When attaching the gas cylinders 2041 to 2047 in advance, the respective gases were introduced into the gas pipes up to the valves 2021 to 2027, and the pressure of each gas was adjusted to 2 kg / cm 2 by the pressure adjusters 2031 to 2037. SiH 4
The gas and CH 4 gas were mixed 0.5 m from the deposition chamber.

【0151】次に、反射層と反射増加層が形成されてい
る基板404の裏面を加熱ヒーター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、不図示の真空ポンプに
より堆積室401内を真空排気し、真空計402の読み
が約l×10-4Torrになった時点でバルブ2001
〜2007、補助バルブ408を開けて、ガス配管内部
を真空排気し、再び真空計402の読みが約1×10-4
Torrになった時点でバルブ2001〜2007を閉
じ、2031〜2037を徐々に開けて、各々のガスを
マスフローコントローラー2011〜2017内に導入
した。
Next, the back surface of the substrate 404 on which the reflection layer and the reflection increasing layer are formed is brought into close contact with the heater 405,
When the leak valve 409 of the deposition chamber 401 is closed, the conductance valve 407 is fully opened, the inside of the deposition chamber 401 is evacuated by a vacuum pump (not shown), and when the reading of the vacuum gauge 402 becomes about 1 × 10 −4 Torr. With valve 2001
~ 2007, the auxiliary valve 408 is opened, the inside of the gas pipe is evacuated, and the reading of the vacuum gauge 402 is again about 1 × 10 -4.
At Torr, the valves 2001 to 2007 were closed, 2031 to 2037 were gradually opened, and each gas was introduced into the mass flow controllers 2011 to 2017.

【0152】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板404上に、n型層、i型Si層、i型層、p
型層の半導体層の作製を行なった。
After the preparation for film formation is completed as described above, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer and a p-type layer are formed on the substrate 404.
The semiconductor layer of the mold layer was manufactured.

【0153】n型層を作製するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるように真空計402を見ながらコンダクタンス
バルブで調整し、基板404の温度が350℃になるよ
うに加熱ヒーター405を設定した。基板が十分加熱さ
れたところで、さらにバルブ2001、2004を徐々
に開いて、SiH4ガス、PH3/H2ガスを堆積室40
1内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が2sc
cm、H2ガス流量が100sccm、PH3/H2ガス
流量が20sccmとなるように各々のマスフローコン
トローラー2011、2013、2014で調整した。
堆積室401内の圧力は、1.0Torrとなるように
真空計402を見ながらコンダクタンスバルブ407の
開口を調整した。シャッター415が閉じられているこ
とを確認し、RF電源の電力を0.007W/cm3
設定し、RF電極410にRF電力を導入し、グロー放
電を生起させ、シャッターを開け、基板404上にn型
層の作製を開始し、層厚20nmのn型層を作製したと
ころでシャッターを閉じ、RF電源を切って、グロー放
電を止め、n型層の形成を終えた。バルブ2001、2
004を閉じて、堆積室401内へのSiH4ガス、P
3/H2ガスの流入を止め、5分間、堆積室401内へ
2ガスを流し続けたのち、流出バルブ2003を閉
じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気した。
To form the n-type layer, the auxiliary valve 40
8. The valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the gas introduction pipe 411, the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate is 50 sccm, and the pressure in the deposition chamber is set to 1 .0 Tor
The conductance valve was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so as to be r, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 became 350 ° C. When the substrate is sufficiently heated, the valves 2001 and 2004 are gradually opened to add SiH 4 gas and PH 3 / H 2 gas to the deposition chamber 40.
It was made to flow into 1. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 2 sc
cm, H 2 gas flow rate was 100 sccm, and PH 3 / H 2 gas flow rate was adjusted to 20 sccm by mass flow controllers 2011, 2013, and 2014, respectively.
The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber 401 was 1.0 Torr. After confirming that the shutter 415 is closed, the power of the RF power source is set to 0.007 W / cm 3 , RF power is introduced to the RF electrode 410 to cause glow discharge, the shutter is opened, and the substrate 404 is placed. Then, the production of the n-type layer was started, and when the n-type layer having a layer thickness of 20 nm was produced, the shutter was closed, the RF power was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the n-type layer was completed. Valves 2001, 2
004 is closed, and SiH 4 gas into the deposition chamber 401, P
Stopping the flow of H 3 / H 2 gas for 5 minutes, after which continued to flow H 2 gas into the deposition chamber 401, closing the outflow valves 2003, it was evacuated deposition chamber 401 and the gas pipes.

【0154】次に、i型Si層を作製するには、バルブ
2003を徐々に閉けて、H2ガスを堆積室401内に
導入し、H2ガス流量が50sccmになるようにマス
フローコントローラー2013で調節した。堆積室内の
圧力が1.5Torrになるように真空計402を見な
がらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温度
が250℃になるように加熱ヒーター405を設定し、
基板が十分加熱されたところでさらにバルブ2001を
徐々に開いて、SiH4ガスを堆積室401内に流入さ
せた。この時、SiH4ガス流量が2sccm、H2ガス
流量が100sccmとなるように各々のマスフローコ
ントローラーで調整した。堆積室401内の圧力は、
1.5Torrとなるように真空計402を見ながらコ
ンダクタンスバルブ407の開口を調整した。RF電源
を0.007W/cm3に設定してRF電力を導入し、
放電空間406にグロー放電を生起させた。シャッター
415を開け、0.1nm/secの堆積速度で、n型
層上にi型Si層の形成を開始した。
Next, in order to form the i-type Si layer, the valve 2003 is gradually closed, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 is operated so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. Adjusted with. Adjust the conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber becomes 1.5 Torr, and set the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 becomes 250 ° C.
When the substrate was sufficiently heated, the valve 2001 was gradually opened to allow SiH 4 gas to flow into the deposition chamber 401. At this time, the SiH 4 gas flow rate was adjusted to 2 sccm and the H 2 gas flow rate was adjusted to 100 sccm by each mass flow controller. The pressure in the deposition chamber 401 is
The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so as to be 1.5 Torr. RF power is set to 0.007 W / cm 3 and RF power is introduced,
Glow discharge was generated in the discharge space 406. The shutter 415 was opened, and the formation of the i-type Si layer on the n-type layer was started at a deposition rate of 0.1 nm / sec.

【0155】層厚20nmのi型Si層を作製したとこ
ろでシャッターを閉じ、RF電源を切り、グロー放電を
止めてi型Si層の形成を終えた。バルブ2001を閉
じて、堆積室401内ヘのSiH4ガスの流入を止め、
5分間、堆積室401内へH2ガスを流し続けたのち、
バルブ2003を閉じ、堆積室401内及びガス配管内
を真空排気した。
When the i-type Si layer having a layer thickness of 20 nm was produced, the shutter was closed, the RF power source was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the i-type Si layer was completed. The valve 2001 is closed to stop the inflow of SiH 4 gas into the deposition chamber 401,
After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes,
The valve 2003 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0156】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内に導入
し、H2ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室内の圧
力が0.01Torrになるように真空計402を見な
がらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温度
が350℃になるように加熱ヒーター405を設定し、
基板が十分加熱されたところでさらにバルブ2001、
2002を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4ガスを堆
積室401内に流入させた。この時、SiH4ガス流量
が100sccm、CH4ガス流量30sccm、H2
ス流量が300sccmとなるように各々のマスフロー
コントローラーで調整した。堆積室401内の圧力は、
0.01Torrとなるように真空計402を見ながら
コンダクタンスバルブ407の開口を調整した。次に、
RF電源403の電力を0.40W/cm3に設定し、
RF電極410に印加した。その後、不図示のμW電源
の電力を0.20W/cm3に設定し、誘電体窓413
を通して堆積室401内にμW電力を導入し、グロー放
電を生起させ、シャッターを開け、i型Siにi型層の
作製を開始した。マスフローコントローラーに接続され
たコンピューターを用い、図5に示した流量変化パター
ンに従ってSiH4ガス、CH4ガスの流量を変化させ、
層厚300nmのi型層を作製したところで、シャッタ
ーを閉じ、μW電源を切ってグロー放電を止め、続い
て、RF電源403を切り、i型層の作製を終えた。バ
ルブ2001、2002を閉じて、堆積室401内への
SiH4ガス、CH4ガスの流入を止め、5分間、堆積室
401内へH2ガスを流し続けたのち、バルブ2003
を閉じて堆積室401内およびガス配管内を真空排気し
た。
Next, to prepare the i-type layer, the valve 20 was used.
03 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 300 sccm. Adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber is 0.01 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 becomes 350 ° C.
When the substrate is sufficiently heated, the valve 2001,
2002 was gradually opened, and SiH 4 gas and CH 4 gas were caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, the mass flow controllers were adjusted so that the SiH 4 gas flow rate was 100 sccm, the CH 4 gas flow rate was 30 sccm, and the H 2 gas flow rate was 300 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is
The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so as to be 0.01 Torr. next,
Set the power of the RF power source 403 to 0.40 W / cm 3 ,
It was applied to the RF electrode 410. After that, the power of the μW power source (not shown) is set to 0.20 W / cm 3 , and the dielectric window 413 is set.
ΜW electric power was introduced into the deposition chamber 401 to generate glow discharge, the shutter was opened, and the production of the i-type layer on the i-type Si was started. Using a computer connected to the mass flow controller, change the flow rates of SiH 4 gas and CH 4 gas according to the flow rate change pattern shown in FIG.
When the i-type layer having a layer thickness of 300 nm was prepared, the shutter was closed, the μW power supply was turned off to stop the glow discharge, and then the RF power supply 403 was turned off to complete the production of the i-type layer. The valves 2001 and 2002 are closed to stop the inflow of SiH 4 gas and CH 4 gas into the deposition chamber 401, and H 2 gas is continuously flowed into the deposition chamber 401 for 5 minutes, and then the valve 2003.
Was closed and the inside of the deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0157】p型層を作製するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内に導入し、H2
ガス流量が50sccmになるようにマスフローコント
ローラー2013で調節した。堆積室内の圧力が2.0
Torrになるように真空計402を見ながらコンダク
タンスバルブで調整し、基板404の温度が200℃に
なるように加熟ヒーター405を設定し、基板が十分加
熱されたところでさらにバルブ2001、2002、2
005を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4ガス、B2
6/H2ガスを堆積室401内に流入させた。この時、
SiH4ガス流量が1sccm、CH4ガス流量が0.5
sccm、H2ガス流量が100sccm、B26/H2
ガス流量が100sccmとなるように各々のマスフロ
ーコントローラーで調整した。堆積室401内の圧力
は、2.0Torrになるように真空計402を見なが
らコンダクタンスバルブ407の開口を調整した。
[0157] To produce a p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, introducing H 2 gas into the deposition chamber 401, H 2
The mass flow controller 2013 adjusted the gas flow rate to 50 sccm. The pressure in the deposition chamber is 2.0
While adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so as to be Torr, the aging heater 405 is set so that the temperature of the substrate 404 becomes 200 ° C., and when the substrate is sufficiently heated, valves 2001, 2002 and 2 are added.
Gradually open 005, SiH 4 gas, CH 4 gas, B 2
H 6 / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time,
SiH 4 gas flow rate is 1 sccm, CH 4 gas flow rate is 0.5
sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, B 2 H 6 / H 2
Each mass flow controller adjusted the gas flow rate to 100 sccm. The pressure inside the deposition chamber 401 was adjusted to 2.0 Torr by adjusting the opening of the conductance valve 407 while watching the vacuum gauge 402.

【0158】RF電源を0.20W/cm3に設定し、
RF電力を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター
415を開け、i型層上にp型層の形成を開始した。層
厚10nmのp型層を作製したところでシャッターを閉
じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、p型層の形成
を終えた。バルブ2001、2002、2005を閉じ
て、堆積室401内ヘのSiH4ガス、CH4ガス、B2
6/H2ガスの流入を止め、5分間、堆積室401内へ
2ガスを流し続けたのち、バルブ2003を閉じ、堆
積室401内およびガス配管内を真空排気した。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。
The RF power source was set to 0.20 W / cm 3 ,
RF power was introduced to cause glow discharge, the shutter 415 was opened, and formation of the p-type layer on the i-type layer was started. When the p-type layer having a layer thickness of 10 nm was produced, the shutter was closed, the RF power source was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the p-type layer was completed. The valves 2001, 2002 and 2005 are closed, and SiH 4 gas, CH 4 gas, B 2 in the deposition chamber 401 are closed.
Stopping the flow of H 6 / H 2 gas for 5 minutes, after which continued to flow H 2 gas into the deposition chamber 401, closing the valve 2003 was evacuated deposition chamber 401 and the gas pipes. The auxiliary valve 408 was closed and the leak valve 409 was opened to leak the deposition chamber 401.

【0159】次に、p型層上に、透明電極として、層厚
80nmのITO(In23+SnO2)を通常の真空
蒸着法で蒸着した。次に透明電極上にクロム(Cr)か
らなる層厚10μmの集電電極を通常の真空蒸着法で蒸
着した。
Next, ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) having a layer thickness of 80 nm was vapor-deposited as a transparent electrode on the p-type layer by a usual vacuum vapor deposition method. Next, a current collecting electrode made of chromium (Cr) and having a layer thickness of 10 μm was deposited on the transparent electrode by a usual vacuum deposition method.

【0160】以上で非単結晶炭化シリコン太陽電池の作
製を終えた。この太陽電池を(SC実1)と呼ぶこと
し、n型層、i型Si層、i型層、p型層の作製条件を
表1に示す。
Thus, the production of the non-single-crystal silicon carbide solar cell was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex 1), and Table 1 shows conditions for forming the n-type layer, the i-type Si layer, the i-type layer, and the p-type layer.

【0161】<比較例1−1>i型層を形成する際に、
SiH4ガス流量及びCH4ガス流量を、図6に示す流量
パターンに従って各々のマスフローコントローラーで調
整した以外は、実施例1と同じ条件、同じ手順で、基板
上に、反射層、反射増加層、n型層、i型Si層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比1−1)と呼ぶこと
にする。
Comparative Example 1-1 When forming the i-type layer,
Except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate pattern shown in FIG. 6, under the same conditions and the same procedure as in Example 1, the reflection layer, the reflection increasing layer, and the reflection layer were formed on the substrate. A solar cell was produced by forming an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode. This solar cell will be referred to as (SC ratio 1-1).

【0162】<比較例1−2>i型層を形成する際に、
μW電力を0.5W/cm3にする以外は、実施例1と
同じ条件、同じ手順で、基板上に、反射層、反射増加
層、n型層、i型Si層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比1−2)と呼ぶことにする。
Comparative Example 1-2 When forming the i-type layer,
A reflective layer, a reflection-increasing layer, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, and p were formed on a substrate under the same conditions and the same procedure as in Example 1 except that the μW power was 0.5 W / cm 3. Mold layer, transparent electrode,
A collector electrode was formed to produce a solar cell. This solar cell will be called (SC ratio 1-2).

【0163】<比較例1−3>i型層を形成する際に、
RF電力を0.15W/cm3にする以外は、実施例1
と同じ条件、同じ手順で、基板上に、反射層、反射増加
層、n型層、i型Si層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比1−3)と呼ぶことにする。
Comparative Example 1-3 When forming the i-type layer,
Example 1 except that the RF power was 0.15 W / cm 3.
Under the same conditions and the same procedure as above, on the substrate, a reflection layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode,
A collector electrode was formed to produce a solar cell. This solar cell will be called (SC ratio 1-3).

【0164】<比較例1−4>i型層を形成する際に、
μW電力を0.5W/cm3、RF電力を0.55W/
cm3にする以外は、実施例1と同じ条件、同じ手順
で、基板上に、反射層、反射増加層、n型層、i型Si
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比1−4)と
呼ぶことにする。
Comparative Example 1-4 When forming the i-type layer,
μW power 0.5 W / cm 3 , RF power 0.55 W /
The same conditions and the same procedure as in Example 1 except that the thickness was changed to cm 3 , and the reflective layer, the reflection increasing layer, the n-type layer, and the i-type Si were formed on the substrate.
A layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell will be referred to as (SC ratio 1-4).

【0165】<比較例1−5>i型層を形成する際に、
内圧を0.08Torrにする以外は、実施例1と同じ
条件、同じ手順で、基板上に、反射層、反射増加層、n
型層、i型Si層、i型層、p型層、透明電極、集電電
極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池を(S
C比1−5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 1-5> When forming the i-type layer,
Except that the internal pressure is 0.08 Torr, a reflective layer, a reflective increasing layer, and
A mold layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell (S
C ratio 1-5).

【0166】<比較例1−6>i型Si層を形成する
際、堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例1
と同じ条件、同じ手順で、基板上に、反射層、反射増加
層、n型層、i型Si層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比1−6)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 1-6> Example 1 was repeated except that the deposition rate was set to 3 nm / sec when the i-type Si layer was formed.
Under the same conditions and the same procedure as above, on the substrate, a reflection layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode,
A collector electrode was formed to produce a solar cell. This solar cell will be referred to as (SC ratio 1-6).

【0167】<比較例1−7>i型Si層を形成する
際、層厚を40nmにする以外は、実施例1と同じ条
件、同じ手順で、基板上に、反射層、反射増加層、n型
層、i型Si層、i型層、p型層、透明電極、集電電極
を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC
比1−7)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 1-7> When the i-type Si layer was formed, a reflective layer, a reflection increasing layer, and a reflective layer were formed on the substrate under the same conditions and the same procedure as in Example 1, except that the layer thickness was 40 nm. A solar cell was produced by forming an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode. This solar cell (SC
The ratio 1-7) will be called.

【0168】作製した太陽電池(SC実1)及び(SC
比1−1)〜(SC比1−7)の初期光電変換効率(光
起電力/入射光電力)及び耐久特性の評価を行なった。
初期光電変換効率は、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
特性を測定して求めた。
The manufactured solar cells (SC Ex 1) and (SC
The initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident optical power) and durability characteristics of the ratios 1-1) to (SC ratio 1-7) were evaluated.
As for the initial photoelectric conversion efficiency, the solar cell manufactured was AM-1.
5 (100 mW / cm 2 ) under irradiation of light, VI
The characteristics were measured and determined.

【0169】測定の結果、(SC実1)の太陽電池に対
して、(SC比1−1)〜(SC比1−7)の初期光電
変換効率は以下のようになった。
As a result of the measurement, the initial photoelectric conversion efficiencies of (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7) for the (SC Ex 1) solar cell were as follows.

【0170】 (SC比1−1) 0.88倍 (SC比1−2) 0.63倍 (SC比1−3) 0.80倍 (SC比1−4) 0.65倍 (SC比1−5) 0.77倍 (SC比1−6) 0.70倍 (SC比1−7) 0.82倍 耐久特性の評価は、作製した太陽電池を、湿度70%、
温度60℃の暗所に設置し、3600rpmで振幅1m
mの振動を24時間加えた後の、AM1.5(100m
W/cm2)照射下での光電変換効率の低下(耐久試験
後の光電変換効率/初期光電変換効率)を求めることに
より行った。
(SC ratio 1-1) 0.88 times (SC ratio 1-2) 0.63 times (SC ratio 1-3) 0.80 times (SC ratio 1-4) 0.65 times (SC ratio 1-5) 0.77 times (SC ratio 1-6) 0.70 times (SC ratio 1-7) 0.82 times The durability characteristics of the manufactured solar cell were 70% humidity,
Installed in a dark place with a temperature of 60 ° C, amplitude 1m at 3600 rpm
AM1.5 (100 m after applying vibration of m for 24 hours
It was carried out by determining the decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation with W / cm 2 ) (photoelectric conversion efficiency after durability test / initial photoelectric conversion efficiency).

【0171】測定の結果、(SC実1)の太陽電池に対
して、(SC比1ー1)〜(SC比1−7)の光電変換
効率の低下は以下のようになった。
As a result of the measurement, the decrease in photoelectric conversion efficiency of (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7) was as follows for the solar cell of (SC Ex 1).

【0172】 (SC比1−1) 0.89倍 (SC比1−2) 0.81倍 (SC比1−3) 0.72倍 (SC比1−4) 0.80倍 (SC比1−5) 0.72倍 (SC比1−6) 0.73倍 (SC比1−7) 0.83倍 次に、ステンレス基板と、バリウム硼硅酸ガラス(コー
ニング(株)製7059)基板を用い、SiH4ガス流
量及びCH4ガス流量を、表2に示す値とした以外は、
実施例1のi型層と同様の作製条件で、基板上に、i型
層を1μm作成して物性測定用サンプルを作製した。こ
れらのサンプルを(SP1−1)〜(SP1−7)と呼
ぶことにする。
(SC ratio 1-1) 0.89 times (SC ratio 1-2) 0.81 times (SC ratio 1-3) 0.72 times (SC ratio 1-4) 0.80 times (SC ratio 1-5) 0.72 times (SC ratio 1-6) 0.73 times (SC ratio 1-7) 0.83 times Next, a stainless steel substrate and barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Corp.) Except that the substrate was used and the SiH 4 gas flow rate and CH 4 gas flow rate were set to the values shown in Table 2,
Under the same manufacturing conditions as the i-type layer of Example 1, an i-type layer having a thickness of 1 μm was formed on the substrate to prepare a sample for measuring physical properties. These samples will be referred to as (SP1-1) to (SP1-7).

【0173】作製した物性測定用サンプルのバンドギャ
ップ(Eg)と組成の分析を行い、Si(シリコン)原
子とC(炭素)原子の組成比と、バンドギャップの関係
を求めた。バンドギヤツプと組成分析の結果を表2と図
7に示す。
The bandgap (Eg) and composition of the produced sample for measuring physical properties were analyzed to find the relationship between the composition ratio of Si (silicon) atoms and C (carbon) atoms and the bandgap. The results of the band gap and composition analysis are shown in Table 2 and FIG.

【0174】ここで、バンドギヤップの測定は、i型層
を作製したガラス基板を、分光光度計(日立製作所製3
30型)に設置し、i型層の吸収係数の波長依存性を測
定し、「アモルファス太陽電池」(高橋清、小長井誠共
著(株)昭晃堂)のp109に記載の方法により、i型
層のバンドギャップを求めた。組成分析は、i型層を作
製したステンレス基板を、オージェ電子分光分析装置
(日本電子製JAMP−3)に設置して、Si原子とC
原子の組成比を測定した。
Here, the bandgap was measured by measuring the glass substrate on which the i-type layer was prepared with a spectrophotometer (3 manufactured by Hitachi Ltd.).
30 type), the wavelength dependence of the absorption coefficient of the i type layer was measured, and the i type was measured by the method described in p109 of "amorphous solar cell" (Kiyo Takahashi, Seikyo Konagai Co., Ltd.). The band gap of the layer was determined. For composition analysis, a stainless steel substrate having an i-type layer was placed on an Auger electron spectroscopy analyzer (JAMP-3 manufactured by JEOL Ltd.) to analyze Si atoms and C
The composition ratio of atoms was measured.

【0175】また、バリウム硼珪酸ガラス基板を用い、
実施例1のi型Si層と同じ作製条件で、基板上に、i
型Si層を1μm形成してバンドギャップ測定用サンプ
ルを作製した。このサンプルを(SP1−8)と呼ぶこ
とにする。上述した測定方法により作製したサンプルの
バンドギャップを求めたところ、1.75eVであっ
た。
Further, using a barium borosilicate glass substrate,
Under the same manufacturing conditions as the i-type Si layer of Example 1, i
A type Si layer was formed to a thickness of 1 μm to prepare a band gap measurement sample. This sample is called (SP1-8). The band gap of the sample manufactured by the above-described measurement method was 1.75 eV.

【0176】次に、作製した太陽電池(SC実1)、
(SC比1−1)〜(SC比1−7)のi型層における
Si原子とC原子の層厚方向の組成分析を、前記組成分
析と同様な方法で行った。
Next, the manufactured solar cell (SC Ex 1),
The composition analysis in the layer thickness direction of Si atoms and C atoms in the i-type layer of (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7) was performed by the same method as the above composition analysis.

【0177】(SP1−1)〜(SP1−7)、(SP
1−8)により求めたSi原子とC原子の組成比とバン
ドギャップの関係から、i型層とi型Si層の層厚方向
のバンドギャップの変化を求めた。その結果を図8に示
す。図8から分かる通り、(SC実1)、(SC比1−
2)〜(SC比1−7)の太陽電池では、バンドギャッ
プの極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/i界面
方向に片寄っており、(SC比1−1)の太陽電池で
は、バンドギャップの極小値の位置がi型層の中央の位
置よりn/i界面方向に片寄っていることが分かった。
(SP1-1) to (SP1-7), (SP
From the relationship between the composition ratio of Si atoms and C atoms and the band gap obtained in 1-8), the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer and the i-type Si layer was obtained. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, (SC actual 1), (SC ratio 1-
In the solar cells of 2) to (SC ratio 1-7), the position of the minimum value of the band gap is offset from the central position of the i-type layer toward the p / i interface, and the solar cell of (SC ratio 1-1) In the battery, it was found that the position of the minimum value of the band gap is offset in the n / i interface direction from the position of the center of the i-type layer.

【0178】以上、(SC実1)、(SC比1−1)〜
(SC比1−7)の層厚方向に対するバンドギャップの
変化は、堆積室内に流入させる、Siを含む原料ガス
(この場合にはSiH4ガス)とCを含む原料ガス(こ
の場合にはCH4)の比に依存することが分かった。
As described above, (SC Ex 1), (SC Ratio 1-1) to
The change in the band gap with respect to the layer thickness direction (SC ratio 1-7) is caused by the source gas containing Si (SiH 4 gas in this case) and the source gas containing C (CH in this case) that are introduced into the deposition chamber. It was found that it depends on the ratio of 4 ).

【0179】<比較例1−8>実施例1でi型層を形成
する際に導入するμW電力とRF電力をいろいろと変
え、他の条件は実施例1と同じにして、非単結晶炭化シ
リコン太陽電池を幾つか作製した。
<Comparative Example 1-8> The non-single crystal carbonization was performed under the same conditions as in Example 1 except that the μW power and the RF power introduced when forming the i-type layer in Example 1 were variously changed. Several silicon solar cells were produced.

【0180】図9はμW電力と堆積速度の関係を示すグ
ラフである。堆積速度はRF電力に依存せず、μW電力
が0.32W/cm3以上では一定となり、この電力で
原料ガスであるSiH4ガスとCH4ガスが100%分解
されていることが分かった。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between μW power and deposition rate. It was found that the deposition rate did not depend on the RF power, and became constant when the μW power was 0.32 W / cm 3 or more, and the SiH 4 gas and the CH 4 gas that were the raw material gases were 100% decomposed by this power.

【0181】また、作製した太陽電池にAM1.5(1
00mW/cm2)光を照射して、初期光電変換効率を
測定した結果を図10に示す。この図中の曲線は実施例
1の初期光電変換効率を1とした場合の各太陽電池の初
期光電変換効率の割合を示すための包絡線である。図か
ら分かるように、μW電力がSiH4ガスおよびCH4
スを100%分解するμW電力(0.32W/cm3
以下で、かつRF電力がμW電力より大きいとき初期光
電変換効率は大幅に向上することが分かった。
In addition, AM1.5 (1
FIG. 10 shows the result of measuring the initial photoelectric conversion efficiency by irradiating with light of 00 mW / cm 2 ). The curve in this figure is an envelope for showing the ratio of the initial photoelectric conversion efficiency of each solar cell when the initial photoelectric conversion efficiency of Example 1 is 1. As can be seen from the figure, μW power decomposes SiH 4 gas and CH 4 gas by 100% μW power (0.32 W / cm 3 ).
It has been found below that when the RF power is greater than the μW power, the initial photoelectric conversion efficiency is significantly improved.

【0182】<比較例1−9>実施例1でi型層を形成
する際、堆積室401に導入するガスの流量をSiH4
ガスを50sccm、CH4ガスを10sccmに変更
し、H2ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろい
ろ変えて非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか作製し
た。他の条件は実施例1と同じにした。
<Comparative Example 1-9> When the i-type layer is formed in Example 1, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is set to SiH 4
Gas was changed to 50 sccm, CH 4 gas was changed to 10 sccm, H 2 gas was not introduced, and μW electric power and RF electric power were variously changed to manufacture some non-single-crystal silicon carbide solar cells. The other conditions were the same as in Example 1.

【0183】堆積速度とμW電力、RF電力の関係を調
べたところ、比較例1−8と同様に堆積速度はRF電力
に依存せず、μW電力が0.18W/cm3以上では一
定となり、このμW電力で、原料ガスであるSiH4
ス及びCH4ガスが100%分解されていることが分か
った。また、AM1.5光を照射したときの太陽電池の
初期光電変換効率を測定したところ、図10と同様な傾
向を示す結果となった。すなわち、μW電力がSiH4
ガスおよびCH4ガスを100%分解するμW電力
(0.18W/cm3)以下で、かつRF電力がμW電
力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上するこ
とが分かった。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and the RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power as in Comparative Example 1-8 and became constant when the μW power was 0.18 W / cm 3 or more. It was found that the source gas SiH 4 gas and CH 4 gas were completely decomposed by this μW power. Further, when the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, the μW power is SiH 4
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency is significantly improved when the power of the gas and the CH 4 gas is decomposed by 100% or less and the RF power is higher than the μW power (0.18 W / cm 3 ).

【0184】<比較例1−10>実施例1でi型層を形
成する際、堆積室401に導入するガスの流量をSiH
4ガス200sccm、CH4ガス50sccm、H2
ス500sccmに変更し、さらに基板温度が300℃
になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW電力と
RF電力をいろいろ変えて非単結晶炭化シリコン太陽電
池を幾つか作製した。他の条件は実施例1と同じにし
た。
<Comparative Example 1-10> When the i-type layer is formed in Example 1, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is set to SiH.
4 gas 200sccm, CH 4 gas 50sccm, H 2 gas 500sccm, and substrate temperature 300 ° C.
The heating heater settings were changed so that the μW electric power and the RF electric power were changed variously, and several non-single-crystal silicon carbide solar cells were produced. The other conditions were the same as in Example 1.

【0185】堆積速度とμW電力、RF電力との関係を
調ベたところ、比較例1−8と同様に堆積速度はRF電
力には依存せず、μW電力が0.65W/cm3以上で
一定で、この電力で原料ガスであるSiH4ガスおよび
CH4ガスが100%分解されていることが分かった。
AM1.5光を照射したときの太陽電池の初期光電変換
効率を測定したところ、図10と同様な傾向を示す結果
となった。
When the relationship between the deposition rate and the μW power and RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power as in Comparative Example 1-8, and when the μW power was 0.65 W / cm 3 or more. It was found that the SiH 4 gas and the CH 4 gas, which are the raw material gases, were completely decomposed by this electric power at a constant rate.
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG.

【0186】すなわち、μW電力がSiH4ガスを10
0%分解するμW電力(0.65W/cm3)以下で、
かつRF電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効
率は大幅に向上することが分かった。
That is, the power of μW is 10 times that of SiH 4 gas.
At μW power (0.65 W / cm 3 ) or less for 0% decomposition,
It was also found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the RF power was higher than the μW power.

【0187】<比較例1−11>実施例1でi型層を形
成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから200m
Torrまでいろいろ変え、他の条件は実施例1と同じ
にして、非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか作製し
た。
Comparative Example 1-11 When the i-type layer is formed in Example 1, the pressure inside the deposition chamber is 3 mTorr to 200 m.
Various non-single-crystal silicon carbide solar cells were manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the conditions were changed to Torr.

【0188】AM1.5光を照射したときの太陽電池の
初期光電変換効率を測定したところ、図11のような結
果となり、圧力が50mTorr以上では大幅に初期光
電変換効率が減少することが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the results shown in FIG. 11 were obtained, and it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced when the pressure was 50 mTorr or more. .

【0189】<比較例1−12>実施例1でi型Si層
を形成する際、原料ガスであるSiH4ガスの流量と導
入するRF電力をいろいろと変え、i型Si層の堆積速
度を変えた非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか作製
した。SiH4ガスの流量とRF電力以外の条件は実施
例1と同じにした。
<Comparative Example 1-12> When the i-type Si layer was formed in Example 1, the deposition rate of the i-type Si layer was changed by changing the flow rate of the raw material gas SiH 4 gas and the RF power to be introduced. Several different non-single crystal silicon carbide solar cells were prepared. The conditions other than the flow rate of SiH 4 gas and RF power were the same as in Example 1.

【0190】AM1.5の光を照射したときの太陽電池
の初期光電変換効率を測定したところ、堆積速度が2n
m/sec以上では大幅に初期光電変換効率が減少して
いることが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light of AM1.5 was measured, the deposition rate was 2n.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced at m / sec or more.

【0191】<比較例1−13>実施例1でi型Si層
を形成する際、i型Si層の層厚を変えた非単結晶炭化
シリコン太陽電池を幾つか作製した。i型Si層の層厚
以外の条件は実施例1と同じにした。
<Comparative Example 1-13> When forming the i-type Si layer in Example 1, several non-single-crystal silicon carbide solar cells having different i-type Si layer thicknesses were produced. The conditions other than the layer thickness of the i-type Si layer were the same as in Example 1.

【0192】AM1.5の光を照射したときの太陽電池
の初期光電変換効率を測定したところ、i型Si層の層
厚が30nm以上では大幅に初期光電変換効率が減少し
ていることが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced when the layer thickness of the i-type Si layer was 30 nm or more. It was

【0193】以上、<比較例1−1>〜<比較例1−1
3>から明らかなように、本実施例の太陽電池(SC実
1)は、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1
−7)よりもさらに優れた特性を有することが判明し、
50mTorr以下の圧力では原料ガス流量、基板温度
などの作製条件に依存せず、優れた特性が得られること
が実証された。
As described above, <Comparative Example 1-1> to <Comparative Example 1-1>
As is clear from 3>, the solar cell of this example (SC Ex 1) is the conventional solar cell (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1).
It has been found that it has even better characteristics than -7),
It has been proved that at a pressure of 50 mTorr or less, excellent characteristics can be obtained without depending on manufacturing conditions such as a raw material gas flow rate and a substrate temperature.

【0194】《実施例2》実施例1と同様にして、バン
ドギャップ(Eg)の極小値の層厚方向に対する位置、
極小値の大きさ、およびパターンを変えた太陽電池を幾
つか作製し、その初期光電変換効率および耐久特性を実
施例1と同様な方法で調べた。このときi型層のSiH
4ガス流量とCH4ガス流量の変化パターン以外は実施例
1と同じとした。
Example 2 Similar to Example 1, the position of the minimum value of the band gap (Eg) in the layer thickness direction,
Several solar cells having different minimum values and different patterns were prepared, and their initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were examined by the same method as in Example 1. At this time, SiH of the i-type layer
4 except changing pattern of gas flow rate and CH 4 gas flow rate was the same as in Example 1.

【0195】図12にSiH4ガス流量とCH4ガス流量
の変化パターンを変えたとさの太陽電池の層厚方向に対
するバンド図を示す。(SC実2−1)〜(SC実2−
5)はバンドギャップの極小値の層厚方向に対する位置
を変えたもので、(SC実2−1)から(SC実2−
5)に移るに従って、極小値の位置をp/i界面からn
/i界面に向かって変化させたものである。(SC実2
−5)、(SC実2−6)は(SC実2−1)のバンド
ギァップの極小値の大きさを変化させたものである。
(SC実2−8)〜(SC−実2−10)は、バンドギ
ャップの変化パターンを変えたものである。
FIG. 12 shows a band diagram in the layer thickness direction of the solar cell when the change patterns of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are changed. (SC Ex 2-1) to (SC Ex 2-
In 5), the position of the minimum value of the band gap in the layer thickness direction is changed, and from (SC Ex 2-1) to (SC Ex 2-
As it moves to 5), the position of the minimum value is moved from the p / i interface to n.
/ I interface. (SC Ex 2
-5) and (SC Ex 2-6) are obtained by changing the size of the minimum value of the band gap of (SC Ex 2-1).
(SC Ex 2-8) to (SC-Ex 2-10) are different band gap change patterns.

【0196】作製したこれらの太陽電池の初期光電変換
効率および耐久特性を調ベた結果を表3に示す。表の値
は、(SC実2−1)を基準に規格化したものである。
これらの結果から分かるように、バンドギャップの極小
値の大きさ、変化パタ−ンによらず、i型層のバンドギ
ャップが層厚方向になめらかに変化し、バンドギャップ
の極小値の位置がi型層の中央の位置よりp/i界面方
向に片寄っている本発明の太陽電池のほうが優れている
ことが分かった。
Table 3 shows the results obtained by examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these solar cells produced. The values in the table are standardized based on (SC Ex 2-1).
As can be seen from these results, the band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction regardless of the magnitude of the minimum value of the band gap and the change pattern, and the position of the minimum value of the band gap is i. It was found that the solar cell of the present invention, which is offset from the central position of the mold layer in the p / i interface direction, is superior.

【0197】《実施例3》i型Si層にドナーとなる価
電子制御剤としてB(ホウ素)が含有されている太陽電
池を作製した。i型Si層を形成する際、SiH4
ス、H2ガスの他に、B26/H2ガスを0.2sccm
流す以外は、実施例1と同じ条件、同じ方法、同じ手順
で、図1の太陽電池を作製した。
Example 3 A solar cell was produced in which B (boron) was contained in the i-type Si layer as a valence electron control agent serving as a donor. When forming the i-type Si layer, B 2 H 6 / H 2 gas is added at 0.2 sccm in addition to SiH 4 gas and H 2 gas.
The solar cell of FIG. 1 was produced under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 except that the solar cell was supplied.

【0198】作製した太陽電池(SC実3)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久特性を有することが分かった。
The prepared solar cell (SC Ex 3) was similar to (SC Ex 1) in the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC Ex).
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratio 1-7).

【0199】《実施例4》n型層とp型層の積層順序を
逆にした太陽電池を作製した。表4にp型層、i型層、
i型Si層、n型層の層形成条件を記す。i型Si層の
堆積速度は0.1nm/secとした。i型層を形成す
る際、SiH4ガス流量とCH4ガス流量は図6のパター
ンのように変化させ、p/i界面よりにバンドギャップ
の極小値がくるようにした。半導体層以外の層、および
基板は実施例1と同じ条件、同じ方法を用いて作製し
た。
Example 4 A solar cell was manufactured in which the stacking order of the n-type layer and the p-type layer was reversed. Table 4 shows the p-type layer, i-type layer,
The layer forming conditions for the i-type Si layer and the n-type layer will be described. The deposition rate of the i-type Si layer was 0.1 nm / sec. At the time of forming the i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed as shown in the pattern of FIG. 6 so that the minimum value of the bandgap comes from the p / i interface. The layers other than the semiconductor layer and the substrate were manufactured under the same conditions and the same method as in Example 1.

【0200】作製した太陽電池(SC実4)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久特性を有することが分かった。
The produced solar cell (SC Ex 4) was similar to (SC Ex 1) in the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC Ex).
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratio 1-7).

【0201】《実施例5》p/i界面側にi型層のバン
ドギャップの最大値を有する領域があり、その領域の厚
さが20nmである非単結晶炭化シリコン太陽電池を作
製した。
Example 5 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a region having the maximum bandgap of the i-type layer on the p / i interface side and having a region thickness of 20 nm was produced.

【0202】図13−1にi型層の流量変化パターンを
示す。i型層以外は実施例1と同じ条件、同じ方法を用
いて作製した。次に、太陽電池の組成分析を実施例1と
同様な方法で行い、図7をもとにi型層の層厚方向のバ
ンドギャップの変化を求めたところ、図13−2のよう
な結果となった。
FIG. 13-1 shows the flow rate change pattern of the i-type layer. Except for the i-type layer, the same conditions and methods as in Example 1 were used. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 1, and the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was determined based on FIG. 7. The results shown in FIG. 13-2 were obtained. Became.

【0203】作製した太陽電池(SC実5)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率及び耐
久特性を有することが分かった。
The prepared solar cell (SC Ex 5) is similar to (SC Ex 1) in the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC Ex).
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratio 1-7).

【0204】<比較例5>i型層のp/i界面側にバン
ドギャップの最大値を有する領域があり、その領域の厚
さをいろいろと変えた非単結晶炭化シリコン太陽電池を
いくつか作製した。領域の厚さ以外は実施例5と同じ条
件、同じ方法を用いて作製した。
Comparative Example 5 Some non-single-crystal silicon carbide solar cells having a region having the maximum bandgap on the p / i interface side of the i-type layer and varying the thickness of the region were manufactured. did. Except for the thickness of the region, the same conditions and methods as in Example 5 were used.

【0205】作製した太陽電池の初期光電変換効率およ
び耐久特性を測定したところ、領域の厚さが1nm以上
30nm以下では、実施例1の太陽電池(SC実1)よ
りもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特性が得
られた。
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the solar cell produced were measured, when the region thickness was 1 nm or more and 30 nm or less, the initial photoelectric conversion was better than that of the solar cell of Example 1 (SC Ex 1). Efficiency and durability characteristics were obtained.

【0206】《実施例6》n/i界面近傍にi型層のバ
ンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域の
厚さが15nmである非単結晶炭化シリコン太陽電池を
作製した。図13一3にi型層の流量変化パターンを示
す。i型層以外は実施例1と同じ条件、同じ方法を用い
て作製した。次に、太陽電池の組成分析を実施例1と同
様な方法で行い、図7をもとにi型層の層厚方向のバン
ドギャップの変化を調べたところ、図13−4のような
結果となった。
Example 6 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a region having the maximum bandgap of the i-type layer near the n / i interface and having a thickness of 15 nm was produced. FIG. 13-13 shows the flow rate change pattern of the i-type layer. Except for the i-type layer, the same conditions and methods as in Example 1 were used. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 1, and the change in the band gap of the i-type layer in the layer thickness direction was examined based on FIG. 7. The results shown in FIG. 13-4 were obtained. Became.

【0207】作製した太陽電池(SC実6)は(SC実
1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC
比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および
耐久特性を有することが分かった。
The prepared solar cell (SC Ex 6) is similar to (SC Ex 1) in the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC Ex).
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratio 1-7).

【0208】<比較例6>i型層のn/i界面近傍にバ
ンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域の
厚さをいろいろと変えた非単結晶炭化シリコン太陽電池
をいくつか作製した。領域の厚さ以外は実施例6と同じ
条件、同じ方法を用いて作製した。
<Comparative Example 6> A region having a maximum bandgap value was formed in the vicinity of the n / i interface of the i-type layer, and several non-single-crystal silicon carbide solar cells having various thicknesses were prepared. did. It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 6 except for the thickness of the region.

【0209】作製した太陽電池の初期光電,変換効率お
よび耐久特性を測定したところ、領域の厚さが1nm以
上、30nm以下では実施例1の太陽電池(SC実1)
よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特性が
得られた。
When the initial photoelectric conversion, conversion efficiency, and durability characteristics of the manufactured solar cell were measured, the solar cell of Example 1 (SC Ex 1) was observed when the region thickness was 1 nm or more and 30 nm or less.
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were obtained.

【0210】《実施例7》i型層を形成する際、μW電
力を第14図に示したように変化させる以外は実施例1
と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製された
太陽電池(SC実7)のi型層の層厚は340nmであ
り、(SC実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−
1)〜(SC比1−7)よりもさらに良好な初期光電変
換効率および耐久特性を有することが分かった。
Example 7 Example 1 was repeated except that the μW electric power was changed as shown in FIG. 14 when forming the i-type layer.
Same conditions, same method, same procedure were used. The i-type layer of the manufactured solar cell (SC Ex 7) had a layer thickness of 340 nm, and similar to (SC Ex 1), the conventional solar cell (SC ratio 1-
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 1) to (SC ratio 1-7).

【0211】《実施例8》i型層に酸素原子が含有され
ている非単結晶炭化シリコン太陽電池を作製した。i型
層を形成する際、実施例1で流すガスの他に、O2/H
eガスを10sccm、堆積室401内に導入する以外
は実施例1と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。
作製した太陽電池(SC実8)は(SC実1)と同様、
従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−7)よ
りもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有
することが分かった。
Example 8 A non-single crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was produced. When forming the i-type layer, in addition to the gas flowing in Example 1, O 2 / H
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used except that e gas was introduced into the deposition chamber 401 at 10 sccm.
The produced solar cell (SC Ex 8) is the same as (SC Ex 1)
It was found that the solar cells had better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7).

【0212】また、i型層中の酸素原子の含有量を2次
イオン質量分析装置(SIMS)で調べたところ、ほぼ
均一に含有され、2×1019(個/cm3)であること
が分かった。
Further, when the content of oxygen atoms in the i-type layer was examined by a secondary ion mass spectrometer (SIMS), it was found that they were almost uniformly contained and 2 × 10 19 (pieces / cm 3 ). Do you get it.

【0213】《実施例9》i型層に窒素原子が含有され
ている非単結晶炭化シリコン太陽電池を作製した。i型
層を形成する際、実施例1で流すガスの他に、NH3
2ガスを5sccm、堆積室401内に導入する以外
は実施例1と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。
作製した太陽電池(SC実9)は(SC実1)と同様、
従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1−7)よ
りもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有
することが分かった。
Example 9 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a nitrogen atom in the i-type layer was produced. When forming the i-type layer, in addition to the gas flowing in Example 1, NH 3 /
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 1 were used except that H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401 at 5 sccm.
The produced solar cell (SC Ex 9) is the same as (SC Ex 1)
It was found that the solar cells had better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1-7).

【0214】また、i型層中の窒素原子の含有量をSI
MSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、3×1017
(個/cm3)であることが分かった。
Further, the content of nitrogen atoms in the i-type layer is adjusted to SI
When examined by MS, it was found that the content was almost uniform and 3 × 10 17
It was found to be (pieces / cm 3 ).

【0215】《実施例10》i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている非単結晶炭化シリコン太陽電池
を作製した。i型層を形成する際、実施例1で流すガス
の他に、O2/Heガスを5sccm、NH3/H2ガス
を5sccm、堆積室401内に導入する以外は実施例
1と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。
Example 10 A non-single crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms and nitrogen atoms was produced. When the i-type layer is formed, the same conditions as in Example 1 except that O 2 / He gas is 5 sccm, NH 3 / H 2 gas is 5 sccm, and is introduced into the deposition chamber 401 in addition to the gas flowing in Example 1. , Same method, same procedure.

【0216】作製した太陽電池(SC実10)は(SC
実1)と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(S
C比1−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率およ
び耐久特性を有することが分かった。また、i型層中の
酸素原子と窒素原子の含有量をSIMSで調べたとこ
ろ、ほぼ均一に含有され、それぞれ、1×1019(個/
cm3)、3×1017(個/cm3)であることが分かっ
た。
The prepared solar cell (SC Ex 10) was
Like the actual 1), the conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (S
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of C ratio 1-7). Moreover, when the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer were examined by SIMS, they were found to be contained almost uniformly, and each was 1 × 10 19 (pieces /
It was found to be 3 cm 3 ), 3 × 10 17 (pieces / cm 3 ).

【0217】《実施例11》i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している非単結晶炭化シリコ
ン太陽電池を作製した。O2/HeガスボンベをSiF4
ガス(純度99.999%)ボンベに交換し、i型層を
形成する際、図15−1の流量パターンに従って、Si
4ガス、CH4ガス、SiF4ガスの流量を変化させ
た。実施例1と同様な方法によってこの太陽電池(SC
実11)の層厚方向のバンドギャップの変化を求めた。
それを図15−2に示す。さらにSIMSを用いて水素
原子とシリコン原子の含有量の層厚方向分析を行った。
その結果、図15−3に示すように、水素原子はシリコ
ン原子に対応した層厚方向分布をなしていることが分か
った。
Example 11 A non-single-crystal silicon carbide solar cell in which the hydrogen content of the i-type layer was changed according to the silicon content was produced. O 2 / He gas cylinder with SiF 4
When replacing the gas (purity 99.999%) cylinder and forming the i-type layer, according to the flow rate pattern of FIG.
The flow rates of H 4 gas, CH 4 gas, and SiF 4 gas were changed. This solar cell (SC
The change in the band gap in the layer thickness direction of Ex 11) was obtained.
It is shown in FIG. 15-2. Further, SIMS was used to analyze the content of hydrogen atoms and silicon atoms in the layer thickness direction.
As a result, as shown in FIG. 15-3, it was found that hydrogen atoms have a layer thickness direction distribution corresponding to silicon atoms.

【0218】この太陽電池(SC実11)の初期光電変
換効率と耐久特性を求めたところ、実施例1の太陽電池
と同様、従来の太陽電池(SC比1−1)〜(SC比1
−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
特性を有することが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of this solar cell (SC Ex 11) were obtained, similar to the solar cell of Example 1, conventional solar cells (SC ratio 1-1) to (SC ratio 1) were obtained.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of -7).

【0219】《実施例12》図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の非単結晶
炭化シリコン太陽電池の半導体層を形成する際、シリコ
ン原子含有ガス(SiH4ガス)と炭素原子含有ガス
(CH4ガス)の混合を堆積室から1mの距離とした以
外は実施例1と同じ方法、同じ手順で非単結晶炭化シリ
コン太陽電池(SC実12)を作製した。
Example 12 When a semiconductor layer of the non-single crystal silicon carbide solar cell of FIG. 1 is formed by the manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4, a silicon atom-containing gas (SiH 4 gas) is used. ) And a carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 1 m from the deposition chamber to manufacture a non-single-crystal silicon carbide solar cell (SC Ex 12) by the same method and the same procedure as in Example 1.

【0220】作製した太陽電池(SC実12)は(SC
実1)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久
特性を有することが分かった。
The manufactured solar cell (SC Ex 12) has (SC
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of Ex 1).

【0221】《実施例13》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、非単結
晶炭化シリコン半導体層を有する、図16に示すタンデ
ム型太陽電池を作製した。まず、基板の作製を行った。
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。
Example 13 A tandem solar cell having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer shown in FIG. 16 was manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention. . First, a substrate was manufactured.
As in Example 1, a 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried.

【0222】スパッタリング法を用いて、ステンレス基
板表面上に0.3μmのAg(銀)の反射層を形成し
た。この際、基板温度を350℃に設定し、基板表面を
凹凸(テクスチャー化)にした。その上に基板温度35
0℃で1.0μmのZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を
形成した。
A 0.3 μm Ag (silver) reflective layer was formed on the surface of the stainless steel substrate by the sputtering method. At this time, the substrate temperature was set to 350 ° C., and the substrate surface was made uneven (textured). Substrate temperature 35
A ZnO (zinc oxide) reflection enhancing layer of 1.0 μm was formed at 0 ° C.

【0223】まず、実施例1と同様な方法、手順により
成膜の準備を終えた。実施例1と同様な手順、同様な方
法で基板上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型
層、第1のp型層、第2のn型層、i型Si層、第2の
i型層、第2のp型層を順次形成した。第2のi型層を
形成する際、図5のような流量変化パターンに従ってS
iH4ガス流量、CH4ガス流量を変化させ、i型Si層
を形成する際、0.15nm/secの堆積速度で形成
させた。
First, preparation for film formation was completed by the same method and procedure as in Example 1. The first n-type layer is formed on the substrate by the same procedure and the same method as in Example 1, and the first i-type layer, the first p-type layer, the second n-type layer, and the i-type Si are further formed. A layer, a second i-type layer, and a second p-type layer were sequentially formed. When forming the second i-type layer, S is formed according to the flow rate change pattern as shown in FIG.
The iH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed to form the i-type Si layer at a deposition rate of 0.15 nm / sec.

【0224】次に、実施例1と同様に、第2のp型層上
に、透明電極として層厚80nmのITO(In23
SnO2)を、続いて集電電極として層厚10μmのク
ロム(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。以上でマ
イクロ波プラズマCVD法を用いたタンデム型太陽電池
の作製を終えた。
Next, as in Example 1, ITO (In 2 O 3 +) having a layer thickness of 80 nm was formed as a transparent electrode on the second p-type layer.
SnO 2 ), and then chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm was vapor-deposited by a usual vacuum vapor-deposition method as a collector electrode. Thus, the production of the tandem solar cell using the microwave plasma CVD method is completed.

【0225】この太陽電池を(SC実13)と呼ぶこと
し、各半導体層の作製条件を表5に記す。
This solar cell is referred to as (SC Ex 13), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 5.

【0226】<比較例13−1>図16の第2のi型層
を形成する際、図6の流量変化パターンに従って、Si
4ガス流量、CH4ガス流量を変化させる以外は実施例
13と同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比13−1)と呼ぶこ
とにする。
<Comparative Example 13-1> When the second i-type layer of FIG. 16 is formed, Si is formed in accordance with the flow rate change pattern of FIG.
A tandem solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 13 except that the H 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed. This solar cell will be called (SC ratio 13-1).

【0227】<比較例13−2>図16の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3にする以外
は実施例13と同様な方法、同様な手順でタンデム型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比13−2)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 13-2> In forming the second i-type layer shown in FIG. 16, the tandem method and the procedure are the same as those of Example 13 except that the μW power is set to 0.5 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 13-2)
I will call it.

【0228】<比較例13−3>図16の第2のi型層
を形成する際、RF電力を0.15W/cm3にする以
外は実施例13と同様な方法、同様な手順でタンデム型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比13−
3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 13-3> In forming the second i-type layer shown in FIG. 16, the tandem method and tandem were the same as those of Example 13 except that the RF power was 0.15 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 13-
3).

【0229】<比較例13−4>図16の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3、RF電力
を0.2W/cm3にする以外は実施例13と同様な方
法、同様な手順でタンデム型太陽電池を作製した。この
太陽電池を(SC比13−4)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 13-4> Example 13 was repeated except that when the second i-type layer shown in FIG. 16 was formed, the μW power was 0.5 W / cm 3 and the RF power was 0.2 W / cm 3. A tandem solar cell was produced by the same method and the same procedure. This solar cell will be referred to as (SC ratio 13-4).

【0230】<比較例13−5>図16の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.1Torrに
する以外は実施例13と同様な方法、同様な手順でタン
デム型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比1
3−5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 13-5> A tandem method and a procedure similar to those of Example 13 were applied except that the pressure in the deposition chamber 401 was set to 0.1 Torr when the second i-type layer shown in FIG. 16 was formed. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 1
3-5).

【0231】<比較例13−6>図16のi型Si層を
形成する際、堆積速度を3nm/secにする以外は実
施例13と同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電
池を作製した。この太陽電池を(SC比13一6)と呼
ぶことにする。
<Comparative Example 13-6> A tandem solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 13 except that the deposition rate was 3 nm / sec when the i-type Si layer shown in FIG. 16 was formed. did. This solar cell will be referred to as (SC ratio 1316).

【0232】<比較例13−7>図16のi型Si層を
形成する際、層厚を40nmにする以外は実施例13と
同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比13一7)と呼ぶことにす
る。
<Comparative Example 13-7> A tandem solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 13, except that the thickness of the i-type Si layer shown in FIG. 16 was 40 nm. This solar cell is called (SC ratio 1317).

【0233】作製したこれらのタンデム型太陽電池の初
期光電変換効率と耐久特性を実施例1と同様な方法で測
定したところ、(SC実13)は従来のタンデム型太陽
電池(SC比13−1)〜(SC比13−7)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these tandem solar cells produced were measured in the same manner as in Example 1. ) To (SC ratio 13-7), the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were found to be better.

【0234】《実施例14》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、非単結
晶炭化シリコン半導体層を有する、図17のトリプル型
太陽電池を作製した。まず、基板の作製を行った。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。
実施例13と同様にスパッタリング法を用い、ステンレ
ス基板表面上に、基板温度350℃で0.3μmのAg
(銀)の反射層を形成し、基板表面を凹凸(テクスチャ
ー化)にした。その上に基板温度350℃で1.0μm
のZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を形成した。
Example 14 Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, the triple type solar cell of FIG. 17 having a non-single crystal silicon carbide semiconductor layer was manufactured. First, a substrate was manufactured. As in Example 1, a 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried.
Using a sputtering method as in Example 13, Ag of 0.3 μm was formed on the surface of the stainless steel substrate at a substrate temperature of 350 ° C.
A (silver) reflective layer was formed to make the surface of the substrate uneven (textured). On top of that, at a substrate temperature of 350 ° C, 1.0 μm
ZnO (zinc oxide) reflection enhancing layer was formed.

【0235】まず、NH3/H2ガスボンベの代わりにG
eH4ガス(純度99.999%)ボンベを接続し、実
施例1と同様な方法、手順により成膜の準備を終えた。
実施例1と同様な手順、同様な方法で基板上に第1のn
型層を形成し、さらに第1のi型層、第1のp型層、第
2のn型層、第2のi型層、第2のp型層、第3のn型
層、i型Si層、第3のi型層、第3のp型層を順次形
成した。第3のi型層を形成する際、図5のような流量
変化パターンに従ってSiH4ガス流量、CH4ガス流量
を変化させ、またi型Si層は、0.15nm/sec
の堆積速度で形成した。
First, in place of the NH 3 / H 2 gas cylinder, G
An eH 4 gas (purity 99.999%) cylinder was connected, and the preparation for film formation was completed by the same method and procedure as in Example 1.
A first n-th layer is formed on the substrate by the same procedure and method as in the first embodiment.
A first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, a second i-type layer, a second p-type layer, a third n-type layer, i. A type Si layer, a third i-type layer, and a third p-type layer were sequentially formed. When forming the third i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are changed according to the flow rate change pattern as shown in FIG. 5, and the i-type Si layer has a flow rate of 0.15 nm / sec.
Formed at a deposition rate of.

【0236】次に、実施例1と同様にして、第3のp型
層上に、透明電極として層厚80nmのITO(In2
3+SnO2)を、続いて集電電極として層厚10μm
のクロム(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。以上
でマイクロ波プラズマCVD法を用いたトリプル型太陽
電池の作製を終えた。
Then, in the same manner as in Example 1, ITO (In 2) having a layer thickness of 80 nm was formed as a transparent electrode on the third p-type layer.
O 3 + SnO 2 ) followed by a collector electrode having a layer thickness of 10 μm
Chromium (Cr) was deposited by a normal vacuum deposition method. As described above, the production of the triple solar cell using the microwave plasma CVD method is completed.

【0237】この太陽電池を(SC実14)と呼ぶこと
し、各半導体層の作製条件を表6に記す。
This solar cell is referred to as (SC Ex 14), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 6.

【0238】<比較例14−1>図17の第3のi型層
を形成する際、図6の流量変化パターンに従って、Si
4ガス流量、CH4ガス流量を変化させる以外は実施例
14と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比14−1)と呼ぶこ
とにする。
<Comparative Example 14-1> When the third i-type layer of FIG. 17 is formed, Si is formed in accordance with the flow rate change pattern of FIG.
A triple type solar cell was produced by the same method and the same procedure as in Example 14 except that the H 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed. This solar cell will be called (SC ratio 14-1).

【0239】<比較例14−2>図17の第3のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3にする以外
は実施例14と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比14−2)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 14-2> When the third i-type layer shown in FIG. 17 was formed, a triplet was formed in the same manner as in Example 14 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 14-2)
I will call it.

【0240】<比較例14−3>図17の第3のi型層
を形成する際、RF電力を0.15W/cm3にする以
外は実施例14と同様な方法、同様な手順でトリプル型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比14−
3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 14-3> When the third i-type layer shown in FIG. 17 was formed, a triplet was prepared in the same manner as in Example 14 except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 14-
3).

【0241】<比較例14−4>図17の第3のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3、RF電力
を0.55W/cm3にする以外は実施例14と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比14−4)と呼ぶことにする。
[0241] <Comparative Example 14-4> forming the third i-type layer in FIG. 17, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 14 A triple type solar cell was manufactured by the same method and the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 14-4).

【0242】<比較例14−5>図17の第3のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例14と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
14−5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 14-5> When the third i-type layer shown in FIG. 17 is formed, the pressure in the deposition chamber 401 is set to 0.08 Torr.
A triple type solar cell was manufactured by the same method and procedure as in Example 14 except that the above was used. This solar cell is called (SC ratio 14-5).

【0243】<比較例14−6>図17のi型Si層を
形成する際、堆積速度を3nm/secにする以外は実
施例14と同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電
池を作製した。この太陽電池を(SC比14−6)と呼
ぶことにする。
<Comparative Example 14-6> A tandem solar cell was manufactured by the same method and procedure as in Example 14 except that the deposition rate was 3 nm / sec when the i-type Si layer shown in FIG. 17 was formed. did. This solar cell is called (SC ratio 14-6).

【0244】<比較例14−7>図17のi型Si層を
形成する際、層厚を40nmにする以外は実施例14と
同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比14−7>と呼ぶことにす
る。
Comparative Example 14-7 A triple solar cell was manufactured by the same method and procedure as in Example 14, except that the i-type Si layer shown in FIG. 17 was formed with a layer thickness of 40 nm. This solar cell will be called (SC ratio 14-7>).

【0245】作製したこれらのトリプル型太陽電池の初
期光電変換効率と耐久特性を実施例1と同様な方法で測
定したところ、(SC実14)は従来のトリプル型太陽
電池(SC比14−1)〜(SC比14−7)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these produced triple type solar cells were measured by the same method as in Example 1. As a result, (SC Ex. 14) was the same as the conventional triple type solar cell (SC ratio 14-1). ) To (SC ratio 14-7), the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better.

【0246】《実施例15》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、図17
のトリプル型太陽電池を作製し、モジュール化し、発電
システムに応用した。実施例14と同じ条件、同じ方
法、同じ手順で50×50mm2のトリプル型太陽電池
(SC実14)を65個作製した。厚さ5.0mmのア
ルミニウム板上にEVA(エチレンビニルアセテート)
からなる接着材シートを乗せ、その上にナイロンシート
を乗せ、さらにその上に作製した太陽電池を配列し、直
列化および並列化を行った。
Example 15 Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 which uses the microwave plasma CVD method of the present invention, FIG.
We produced a triple-type solar cell of, made it into a module, and applied it to a power generation system. 65 triple-type solar cells (SC Ex 14) of 50 × 50 mm 2 were prepared under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 14. EVA (ethylene vinyl acetate) on a 5.0 mm thick aluminum plate
An adhesive sheet made of was placed on top of this, a nylon sheet was placed on top of it, and the solar cells prepared on top of that were arranged, and serialization and parallelization were performed.

【0247】その上にEVAの接着材シートを乗せ、さ
らにその上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネー
トしてモジュール化した。このモジュールを(MJ実1
5)と呼ぶことにする。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た。
An EVA adhesive sheet was placed thereon, and a fluororesin sheet was further placed thereon, and vacuum laminated to form a module. This module (MJ real 1
5). The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured by the same method as in Example 1.

【0248】作製したモジュールを図18に示す発電シ
ステムの回路に接続した。負荷には夜間点灯する外灯を
使用した。システム全体は蓄電池、及びモジュールの電
力によって稼働し、モジュールは最も太陽光を集光でき
る角度に設置した。1年経過後の光電変換効率を測定
し、光劣化率(1年後の光電変換効率/初期光電変換効
率)を求めた。
The manufactured module was connected to the circuit of the power generation system shown in FIG. An external light that lights at night was used as the load. The whole system was operated by the storage battery and the power of the module, and the module was installed at the angle that could collect the most sunlight. The photoelectric conversion efficiency after one year was measured, and the photodegradation rate (photoelectric conversion efficiency after one year / initial photoelectric conversion efficiency) was obtained.

【0249】<比較例15−1>従来のトリプル型太陽
電池(SC比14−X)(X:1〜7)を各々65個作
製し、実施例15と同様にモジュール化した。このモジ
ュールを(MJ比15−X)と呼ぶことにする。実施例
15と同じ条件、同じ方法、同じ手順で初期光電変換効
率と1年経過後の光電変換効率を測定し、光劣化率を求
めた。(MJ比15−X)の光劣化率は、(MJ実1
5)に対して次のような結果となった。
Comparative Example 15-1 Sixty-five conventional triple solar cells (SC ratio 14-X) (X: 1 to 7) were prepared and modularized in the same manner as in Example 15. This module is called (MJ ratio 15-X). The initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after one year passed were measured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 15, and the photodegradation rate was obtained. The optical deterioration rate of (MJ ratio 15-X) is (MJ actual 1
The results are as follows for 5).

【0250】 以上の結果より本実施例の太陽電池モジュールのほうが
従来の太陽電池モジュールよりも優れた耐光劣化特性を
有していることが分かった。
[0250] From the above results, it was found that the solar cell module of this example has a better light deterioration resistance property than the conventional solar cell module.

【0251】《実施例16》実施例14と同様な方法
で、太陽電池を作製する際、p/i界面にRFプラズマ
CVD法を用いて、第2のi型Si層を有する図19の
トリプル型太陽電池を作製した。実施例14と同様な方
法で基板上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型
層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2
のp型層、第3のn型層、第1のi型Si層、第3のi
型層、第2のi型Si層、第3のp型層を順次形成し
た。第3のi型層を形成する際、図13−1のような流
量変化パターンに従ってSiH4ガス流量、CH4ガス流
量を変化させた。第1のi型Si層、および第2のi型
Si層を形成する際、堆積速度が0.15nm/sec
となるようにした。
Example 16 When a solar cell was manufactured in the same manner as in Example 14, the triple plasma shown in FIG. 19 having a second i-type Si layer was formed at the p / i interface by using the RF plasma CVD method. Type solar cell was produced. A first n-type layer was formed on the substrate by the same method as in Example 14, and further a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, a second i-type layer, Second
P-type layer, third n-type layer, first i-type Si layer, third i-type layer
The mold layer, the second i-type Si layer, and the third p-type layer were sequentially formed. When forming the third i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed according to the flow rate change pattern as shown in FIG. 13-1. When forming the first i-type Si layer and the second i-type Si layer, the deposition rate is 0.15 nm / sec.
So that

【0252】次に、実施例1と同様に第3のp型層上
に、透明電極として層厚80nmのITO(In23
SnO2)と、集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。以上でマイク
ロ波プラズマCVD法を用いたトリプル型太陽電池の作
製を終えた。この太陽電池を(SC実16)と呼ぶこと
し、各半導体層の作製条件を表7に記す。
Then, similarly to Example 1, ITO (In 2 O 3 +) having a layer thickness of 80 nm was formed as a transparent electrode on the third p-type layer.
SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a collector electrode were deposited by a normal vacuum deposition method. As described above, the production of the triple solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell is called (SC Ex 16), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 7.

【0253】作製した図19のトリプル型太陽電池の初
期光電変換効率と耐久特性を実施例1と同様な方法で測
定したところ、(SC実16)は従来のトリプル型太陽
電池(SC比14−1)〜(SC比14−7)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the produced triple solar cell of FIG. 19 were measured by the same method as in Example 1, (SC Ex 16) showed that the conventional triple solar cell (SC ratio 14- It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 1) to (SC ratio 14-7).

【0254】《実施例17》実施例16と同様な方法
で、図19の太陽電池を作製する際、n/i界面に形成
されるi型Si層(第1のi型Si層)よりも、p/i
界面に形成されるi型Si層(第2のi型Si層)の方
が層厚が厚い、図19のトリプル型太陽電池を作製し
た。
Example 17 When the solar cell of FIG. 19 is manufactured in the same manner as in Example 16, the i-type Si layer (first i-type Si layer) formed at the n / i interface is not used. , P / i
The triple type solar cell of FIG. 19 in which the i-type Si layer (second i-type Si layer) formed at the interface has a larger layer thickness was produced.

【0255】第2のi型Si層の層厚を20nmした以
外は、実施例16と同様な方法、手順、条件で基板上に
第1のn型層を形成し、さらに第1のi型層、第1のp
型層、第2のn型層、第2のi型層、第2のp型層、第
3のn型層、第1のi型Si層、第3のi型層、第2の
i型Si層、第3のp型層を順次形成した。
A first n-type layer was formed on the substrate by the same method, procedure and conditions as in Example 16 except that the thickness of the second i-type Si layer was 20 nm, and the first i-type layer was formed. Layer, first p
Type layer, second n-type layer, second i-type layer, second p-type layer, third n-type layer, first i-type Si layer, third i-type layer, second i-type layer A type Si layer and a third p-type layer were sequentially formed.

【0256】次に、実施例1と同様に第3のp型層上
に、透明電極として層厚80nmのITO(In23
SnO2)と、集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。以上でマイク
ロ波プラズマCVD法を用いたトリプル型太陽電池の作
製を終えた。この太陽電池を(SC実17)と呼ぶこと
にする。
Then, as in Example 1, ITO (In 2 O 3 +) having a layer thickness of 80 nm was formed as a transparent electrode on the third p-type layer.
SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a collector electrode were deposited by a normal vacuum deposition method. As described above, the production of the triple solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell will be called (SC Ex 17).

【0257】作製した図19のトリプル型太陽電池の初
期光電変換効率と耐久特性を実施例16と同様な方法で
測定したところ、(SC実17)は(SC実16)のト
リプル型太陽電池よりもさらに良好な初期光電変換効率
および耐久特性を有することが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the produced triple-type solar cell of FIG. 19 were measured by the same method as in Example 16. As a result, (SC Ex. 17) was obtained from the triple solar cell of (SC Ex. 16). It has been found that also has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics.

【0258】《実施例18》本実施例では、p型層を積
層構造とした図1の太陽電池を作製した。
Example 18 In this example, the solar cell of FIG. 1 having a laminated structure of p-type layers was produced.

【0259】まず、基板の作製を行った。50×50m
2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
室温でステンレス基板表面上に層厚0.3μmのAg
(銀)の反射層とその上に350℃で層厚1.0μmの
ZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を作製した。
First, a substrate was manufactured. 50 × 50m
The m 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried. Ag with a layer thickness of 0.3 μm on a stainless steel substrate surface at room temperature using a sputtering method.
A reflection layer of (silver) and a reflection-increasing layer of ZnO (zinc oxide) having a layer thickness of 1.0 μm at 350 ° C. were formed on the reflection layer.

【0260】次に、図4に示す原料ガス供給装置200
0と堆積装置400からなるグロー放電分解法を用いた
製造装置により、反射増加層上に半導体層を作製した。
Next, the source gas supply device 200 shown in FIG.
0 and a deposition apparatus 400 using a glow discharge decomposition method to manufacture a semiconductor layer on the reflection increasing layer.

【0261】実施例1と同様にして成膜の準備が完了し
た後、基板404上に、n型層、i型Si層、i型層、
p型層の半導体層の作製を行なった。尚、SiH4ガス
とCH4ガスは、堆積室から mのところで混合した。
After preparation for film formation was completed in the same manner as in Example 1, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, and
A p-type semiconductor layer was manufactured. The SiH 4 gas and the CH 4 gas were mixed at a position m from the deposition chamber.

【0262】n型層を作製するには、補助バルブ40
8、バルブ2003を徐々に開けて、H2ガスをガス導
入管411を通じて堆積室401内に導入し、H2ガス
流量が50sccmになるようにマスフローコントロー
ラー2013を設定し、堆積室内の圧力が1.0Tor
rになるように真空計402を見ながらコンダクタンス
バルブで調整し、基板404の温度が350℃になるよ
うに加熱ヒーター405を設定した。基板が十分加熱さ
れたところで、さらにバルブ2001、2004を徐々
に開いて、SiH4ガス、PH3/H2ガスを堆積室40
1内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が2sc
cm、H2ガス流量が100sccm、PH3/H2ガス
流量が20sccmとなるように各々のマスフローコン
トローラー2011、2013、2014で調整した。
堆積室401内の圧力は、1.0Torrとなるように
真空計402を見ながらコンダクタンスバルブ407の
開口を調整した。シャッター415が閉じられているこ
とを確認し、RF電源の電力を0.007W/cm3
設定し、RF電極410にRF電力を導入し、グロー放
電を生起させた。シャッターを開け、基板404上にn
型層の作製を開始し、層厚20nmのn型層を作製した
ところでシャッターを閉じ、RF電源を切って、グロー
放電を止め、n型層の形成を終えた。バルブ2001、
2004を閉じて、堆積室401内ヘのSiH4ガス、
PH3/H2ガスの流入を止め、5分間、堆積室401内
へH2ガスを流し続けたのち、流出バルブ2003を閉
じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気した。
To prepare the n-type layer, the auxiliary valve 40
8. The valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401 through the gas introduction pipe 411, the mass flow controller 2013 is set so that the H 2 gas flow rate is 50 sccm, and the pressure in the deposition chamber is set to 1 .0 Tor
The conductance valve was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so as to be r, and the heater 405 was set so that the temperature of the substrate 404 became 350 ° C. When the substrate is sufficiently heated, the valves 2001 and 2004 are gradually opened to add SiH 4 gas and PH 3 / H 2 gas to the deposition chamber 40.
It was made to flow into 1. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 2 sc
cm, H 2 gas flow rate was 100 sccm, and PH 3 / H 2 gas flow rate was adjusted to 20 sccm by mass flow controllers 2011, 2013, and 2014, respectively.
The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber 401 was 1.0 Torr. After confirming that the shutter 415 was closed, the power of the RF power source was set to 0.007 W / cm 3 , and the RF power was introduced to the RF electrode 410 to cause glow discharge. Open the shutter and press n on the substrate 404.
The formation of the mold layer was started, and when the n-type layer having a layer thickness of 20 nm was prepared, the shutter was closed, the RF power was turned off, the glow discharge was stopped, and the formation of the n-type layer was completed. Valve 2001,
2004 is closed and SiH 4 gas in the deposition chamber 401 is
Stopping the flow of PH 3 / H 2 gas for 5 minutes, after which continued to flow H 2 gas into the deposition chamber 401, closing the outflow valves 2003, it was evacuated deposition chamber 401 and the gas pipes.

【0263】次に、i型Si層を作製するには、バルブ
2003を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内に
導入し、H2ガス流量が50sccmになるようにマス
フローコントローラー2013で調節した。堆積室内の
圧力が1.5Torrになるように真空計402を見な
がらコンダクタンスバルブで調整した。基板404の温
度が250℃になるように加熱ヒーター405を設定
し、基板が十分加熱されたところでさらにバルブ200
1を徐々に開いて、SiH4ガスを堆積室401内に流
入させた。この時、SiH4ガス流量が2sccm、H2
ガス流量が100sccmとなるように各々のマスフロ
ーコントローラーで調整した。
Next, to form an i-type Si layer, the valve 2003 is gradually opened, H 2 gas is introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 is used so that the H 2 gas flow rate becomes 50 sccm. I adjusted. The conductance valve was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber was 1.5 Torr. The heater 405 is set so that the temperature of the substrate 404 becomes 250 ° C., and when the substrate is sufficiently heated, the valve 200 is further added.
1 was gradually opened, and SiH 4 gas was caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 2 sccm, H 2
Each mass flow controller adjusted the gas flow rate to 100 sccm.

【0264】堆積室401内の圧力は、1.5Torr
となるように真空計402を見ながらコンダクタンスバ
ルブ407の開口を調整した。RF電源を0.007W
/cm3に設定し、RF電力を導入し、グロー放電を生
起させ、シャッター415を開け、0.1nm/sec
の堆積速度で、n型層上にi型Si層の形成を開始し
た。層厚20nmのi型Si層を作製したところでシャ
ッターを閉じ、RF電源を切り、グロー放電を止め、i
型Si層の形成を終えた。バルブ2001を閉じて、堆
積室401内へのSiH4ガスの流入を止め、5分間、
堆積室401内へH2ガスを流し続けたのち、バルブ2
003を閉じ、堆積室401内及びガス配管内を真空排
気した。
The pressure in the deposition chamber 401 is 1.5 Torr.
The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so that RF power supply 0.007W
/ Cm 3 , set RF power, introduce glow discharge, open shutter 415, 0.1 nm / sec
The formation of the i-type Si layer on the n-type layer was started at the deposition rate of. When the i-type Si layer having a layer thickness of 20 nm was prepared, the shutter was closed, the RF power was turned off, the glow discharge was stopped, and the i
The formation of the mold Si layer was completed. The valve 2001 is closed to stop the flow of SiH 4 gas into the deposition chamber 401 for 5 minutes.
After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 401, the valve 2
003 was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0265】次に、i型層を作製するには、バルブ20
03を徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内に導入
し、H2ガス流量が300sccmになるようにマスフ
ローコントローラー2013で調節した。堆積室内の圧
力が0.01Torrになるように真空計402を見な
がらコンダクタンスバルブで調整し、基板404の温度
が350℃になるように加熱ヒーター405を設定し、
基板が十分加熱されたところでさらにバルブ2001、
2002を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4ガスを堆
積室401内に流入させた。この時、SiH4ガス流量
が100sccm、CH4ガス流量30sccm、H2
ス流量が300sccmとなるように各々のマスフロー
コントローラーで調整した。堆積室401内の圧力は、
0.01Torrとなるように真空計402を見ながら
コンダクタンスバルブ407の開口を調整した。次に、
RF電源403の電力を0.40W/cm3に設定し、
RF電極410に印加した。その後、不図示のμW電源
の電力を0.20W/cm3に設定し、誘電体窓413
を通して堆積室401内にμW電力を導入し、グロー放
電を生起させ、シャッターを閉け、i型Si層上にi型
層の作製を開始した。マスフローコントローラーに接続
されたコンピューターを用い、図5に示した流量変化パ
ターンに従ってSiH4ガス、CH4ガスの流量を変化さ
せ、層厚300nmのi型層を作製したところで、シャ
ッターを閉じ、μW電源を切ってグロー放電を止め、R
F電源403を切り、i型層の作製を終えた。バルブ2
001、2002を閉じて、堆積室401内へのSiH
4ガス、CH4ガスの流入を止め、5分間、堆積室401
内へH2ガスを流し続けた後、バルブ2003を閉じ、
堆積室401内およびガス配管内を真空排気した。
Next, to prepare the i-type layer, the valve 20 was used.
03 was gradually opened, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 401, and the mass flow controller 2013 adjusted the H 2 gas flow rate to 300 sccm. Adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber is 0.01 Torr, and setting the heater 405 so that the temperature of the substrate 404 becomes 350 ° C.
When the substrate is sufficiently heated, the valve 2001,
2002 was gradually opened, and SiH 4 gas and CH 4 gas were caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, the mass flow controllers were adjusted so that the SiH 4 gas flow rate was 100 sccm, the CH 4 gas flow rate was 30 sccm, and the H 2 gas flow rate was 300 sccm. The pressure in the deposition chamber 401 is
The opening of the conductance valve 407 was adjusted while observing the vacuum gauge 402 so as to be 0.01 Torr. next,
Set the power of the RF power source 403 to 0.40 W / cm 3 ,
It was applied to the RF electrode 410. After that, the power of the μW power source (not shown) is set to 0.20 W / cm 3 , and the dielectric window 413 is set.
ΜW electric power was introduced into the deposition chamber 401 to generate glow discharge, the shutter was closed, and the production of the i-type layer on the i-type Si layer was started. Using the computer connected to the mass flow controller, the flow rate of SiH 4 gas and CH 4 gas was changed according to the flow rate change pattern shown in FIG. 5, and when the i-type layer with a layer thickness of 300 nm was produced, the shutter was closed and the μW power supply To turn off the glow discharge,
The F power supply 403 was turned off, and the production of the i-type layer was completed. Valve 2
001 and 2002 are closed, and SiH enters the deposition chamber 401.
Stop the inflow of 4 gas and CH 4 gas for 5 minutes, deposition chamber 401
After continuing to flow H 2 gas into the inside, close the valve 2003,
The deposition chamber 401 and the gas pipe were evacuated.

【0266】p型層を作製するには、バルブ2003を
徐々に開けて、H2ガスを堆積室401内に導入し、H2
ガス流量が300sccmになるようにマスフローコン
トローラー2013で調節した。堆積室内の圧力が0.
01Torrになるように真空計402を見ながらコン
ダクタンスバルブで調整した。基板404の温度が20
0℃になるように加熱ヒーター405を設定し、基板が
十分加熱されたところでさらにバルブ2001、200
2、2005を徐々に開いて、SiH4ガス、CH4
ス、H2ガス、B26/H2ガスを堆積室401内に流入
させた。この時、SiH4ガス流量が10sccm、C
4ガス流量が5sccm、H2ガス流量が300scc
m、B26/H2ガス流量が10sccmとなるように
各々のマスフローコントローラーで調整した。堆積室4
01内の圧力は、0.02Torrとなるように真空計
402を見ながらコンダクタンスバルブ407の開口を
調整した。μW電源の電力を0.30W/cm3に設定
し、誘電体窓413を通して堆積室401内にμW電力
を導入し、グロー放電を生起させ、シャッター415を
開け、i型層上にライトドープ層(この層をB層と呼ぶ
ことにする)の形成を開始した。層厚約3nmのB層を
作製したところでシャッターを閉じ、μW電源を切り、
グロー放電を止めた。バルブ2001、2002、20
05を閉じて、堆積室401内ヘのSiH4ガス、CH4
ガス、B26/H2ガスの流入を止め、5分間、堆積室
401内へH2ガスを流し続けたのち、バルブ2003
を閉じ、堆積室401内およびガス配管内を真空排気し
た。
[0266] To produce a p-type layer, the valve 2003 was gradually opened, introducing H 2 gas into the deposition chamber 401, H 2
The mass flow controller 2013 adjusted the gas flow rate to 300 sccm. The pressure in the deposition chamber is 0.
It was adjusted with a conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so as to be 01 Torr. The temperature of the substrate 404 is 20
The heater 405 is set to 0 ° C., and when the substrate is sufficiently heated, the valves 2001 and 200 are further added.
2, 2005 was gradually opened, and SiH 4 gas, CH 4 gas, H 2 gas, and B 2 H 6 / H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 401. At this time, SiH 4 gas flow rate is 10 sccm, C
H 4 gas flow rate is 5 sccm, H 2 gas flow rate is 300 sccc
m and B 2 H 6 / H 2 gas flow rate was adjusted to 10 sccm by each mass flow controller. Deposition chamber 4
The pressure inside 01 was adjusted to 0.02 Torr by adjusting the opening of the conductance valve 407 while watching the vacuum gauge 402. The power of the μW power source was set to 0.30 W / cm 3 , and μW power was introduced into the deposition chamber 401 through the dielectric window 413 to cause glow discharge, the shutter 415 was opened, and the light-doped layer was formed on the i-type layer. The formation of this layer (referred to as layer B) was started. When the B layer having a layer thickness of about 3 nm was prepared, the shutter was closed and the μW power was turned off.
The glow discharge was stopped. Valves 2001, 2002, 20
05 is closed, and SiH 4 gas and CH 4 are introduced into the deposition chamber 401.
The flow of the gas, B 2 H 6 / H 2 gas was stopped, and the H 2 gas was continuously flowed into the deposition chamber 401 for 5 minutes, and then the valve 2003
Was closed, and the inside of the deposition chamber 401 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0267】次にバルブ2005を徐々に開けて、堆積
室401内にB26/H2ガスを流入させ、流量が10
00sccmになるようにマスローコントローラーで調
整した。堆積室内の圧力が0.02Torrになるよう
に真空計402を見ながらコンダクタンスバルブで調整
し、μW電源の電力を0.20W/cm3に設定し、誘
電体窓413を通して堆積室401内にμW電力を導入
し、グロー放電を生起させ、シャッター415を開け、
B層上にホウ素(B)の層(この層をA層と呼ぶことに
する)の形成を開始した。6秒間経過したところでシャ
ッターを閉じ、μW電源を切り、グロー放電を止めた。
バルブ2005を閉じて、堆積室401内へのB26
2ガスの流入を止め、5分間、堆積室401内へH2
スを流し続けたのち、バルブ2003を閉じ、堆積室4
01内およびガス配管内を真空排気した。
Next, the valve 2005 is gradually opened to allow the B 2 H 6 / H 2 gas to flow into the deposition chamber 401 at a flow rate of 10
It was adjusted with the Maslow controller so that it would be 00 sccm. Adjusting the conductance valve while watching the vacuum gauge 402 so that the pressure in the deposition chamber is 0.02 Torr, the power of the μW power source is set to 0.20 W / cm 3 , and the μW power is fed into the deposition chamber 401 through the dielectric window 413. Introduce electric power, cause glow discharge, open the shutter 415,
The formation of a layer of boron (B) (which layer will be referred to as A layer) was started on the B layer. After 6 seconds, the shutter was closed, the μW power supply was turned off, and the glow discharge was stopped.
The valve 2005 is closed and B 2 H 6 /
Stopping the flow of H 2 gas for 5 minutes, after which continued to flow H 2 gas into the deposition chamber 401, closing the valve 2003, the deposition chamber 4
The inside of 01 and the inside of the gas pipe were evacuated.

【0268】次に上記した方法と同じ方法、同じ手順、
同じ条件でA層上に更にB層,A層、B層を順次形成
し、層厚約10nmのp型層の形成を終えた。
Then, the same method, the same procedure as the above-mentioned method,
Under the same conditions, a B layer, an A layer, and a B layer were sequentially formed on the A layer, and the formation of a p-type layer having a layer thickness of about 10 nm was completed.

【0269】補助バルブ408を閉じ、リークバルブ4
09を開けて、堆積室401をリークした。
The auxiliary valve 408 is closed and the leak valve 4
09 was opened, and the deposition chamber 401 was leaked.

【0270】次に、p型層上に、透明電極として層厚8
0nmのITO(In23+Sn0 2)及び集電電極と
して層厚10μmのクロム(Cr)を通常の真空蒸着法
で蒸着した。
Next, on the p-type layer, a layer thickness of 8 was formed as a transparent electrode.
0 nm ITO (In2O3+ Sn0 2) And a collector electrode
Then, chromium (Cr) with a layer thickness of 10 μm is formed by a normal vacuum deposition method.
It was deposited at.

【0271】以上で非単結晶炭化シリコン太陽電池の作
製を終えた。この太陽電池を(SC実18)と呼ぶこと
し、n型層、i型Si層、i型層、p型層の作製条件を
表8に示す。
Thus, the production of the non-single crystal silicon carbide solar cell was completed. This solar cell is referred to as (SC Ex 18), and Table 8 shows the conditions for forming the n-type layer, the i-type Si layer, the i-type layer, and the p-type layer.

【0272】<比較例18−1>i型層を形成する際
に、SiH4ガス流量及びCH4ガス流量を、図6に示す
流量パターンに従って各々のマスフローコントローラー
で調整した以外は、実施例18と同じ条件、同じ手順
で、基板上に、反射層、反射増加層、n型層、i型Si
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成して太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比18−1)
と呼ぶことにする。
Comparative Example 18-1 Example 18 was repeated except that the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were adjusted by the respective mass flow controllers according to the flow rate pattern shown in FIG. 6 when forming the i-type layer. Under the same conditions and the same procedure as above, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, and an i-type Si were formed on the substrate
A layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed to produce a solar cell. This solar cell (SC ratio 18-1)
I will call it.

【0273】<比較例18−2>i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3にする以外は、実施例
18と同じ条件、同じ手順で、基板上に、反射層、反射
増加層、n型層、i型Si層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を形成して太陽電池を作製した。この太陽
電池を(SC比18−2)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 18-2> When a i-type layer was formed, the reflective layer was formed on the substrate under the same conditions and the same procedure as in Example 18, except that the μW power was 0.5 W / cm 3. A reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed to fabricate a solar cell. This solar cell will be referred to as (SC ratio 18-2).

【0274】<比較例18−3>i型層を形成する際
に、RF電力を0.15W/cm3にする以外は、実施
例18と同じ条件、同じ手順で、基板上に、反射層、反
射増加層、n型層、i型Si層、i型層、p型層、透明
電極、集電電極を形成して太陽電池を作製した。この太
陽電池を(SC比18−3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 18-3> A reflective layer was formed on a substrate under the same conditions and the same procedure as in Example 18, except that the RF power was 0.15 W / cm 3 when forming the i-type layer. A reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed to fabricate a solar cell. This solar cell will be called (SC ratio 18-3).

【0275】<比較例18−4>i型層を形成する際
に、μW電力を0.5W/cm3、RF電力を0.55
W/cm3にする以外は、実施例18と同じ条件、同じ
手順で、基板上に、反射層、反射増加層、n型層、i型
Si層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成し
て太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比18−
4)と呼ぶことにする。
Comparative Example 18-4 When forming the i-type layer, μW power was 0.5 W / cm 3 , and RF power was 0.55.
A reflective layer, a reflection-increasing layer, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, and a transparent electrode were formed on the substrate under the same conditions and the same procedure as in Example 18 except that W / cm 3 was used. Then, a collector electrode was formed to produce a solar cell. This solar cell (SC ratio 18-
4).

【0276】<比較例18−5>i型層を形成する際
に、内圧を0.08Torrにする以外は、実施例18
と同じ条件、同じ手順で、基板上に、反射層、反射増加
層、n型層、i型Si層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池
を(SC比18−5)と呼ぶことにする。
Comparative Example 18-5 Example 18 was repeated except that the internal pressure was set to 0.08 Torr when forming the i-type layer.
Under the same conditions and the same procedure as above, on the substrate, a reflection layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode,
A collector electrode was formed to produce a solar cell. This solar cell will be called (SC ratio 18-5).

【0277】<比較例18−6>i型Si層を形成する
際、堆積速度を3nm/secにする以外は、実施例1
8と同じ条件、同じ手順で、基板上に、反射層、反射増
加層、n型層、i型Si層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を形成して太陽電池を作製した。この太陽
電池を(SC比18−6)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 18-6> Example 1 was repeated except that the deposition rate was set to 3 nm / sec when the i-type Si layer was formed.
A solar cell is formed by forming a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate under the same conditions and the same procedure as in 8. It was made. This solar cell will be called (SC ratio 18-6).

【0278】<比較例18−7>i型Si層を形成する
際、層厚を40nmにする以外は、実施例18と同じ条
件、同じ手順で、基板上に、反射層、反射増加層、n型
層、i型Si層、i型層、p型層、透明電極、集電電極
を形成して太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC
比18−7)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 18-7> When the i-type Si layer was formed, a reflective layer, a reflection increasing layer, and a reflective layer were formed on the substrate under the same conditions and the same procedure as in Example 18, except that the layer thickness was 40 nm. A solar cell was produced by forming an n-type layer, an i-type Si layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode. This solar cell (SC
Ratio 18-7).

【0279】作製した太陽電池(SC実18)及び(S
C比18−1)〜(SC比18−7)の初期光電変換効
率(光起電力/入射光電力)及び耐久特性の測定を行な
った。初期光電変換効率は、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特性を測定して求めた。
The manufactured solar cells (SC Ex 18) and (S
The initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident light power) and durability characteristics of C ratio 18-1) to (SC ratio 18-7) were measured. The initial photoelectric conversion efficiency is
Installed under -1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation,
The VI characteristic was measured and determined.

【0280】測定の結果、本実施例の太陽電池(SC実
18)は、実施例1の太陽電池(SC実1)に比べ、初
期光電変換効率が1.011倍向上することが分かっ
た。
As a result of the measurement, it was found that the solar cell of this example (SC Ex 18) had an initial photoelectric conversion efficiency improved by 1.011 times as compared with the solar cell of Example 1 (SC Ex 1).

【0281】また、(SC実18)の太陽電池に対し
て、(SC比18−1)〜(SC比18−7)の電期光
電変換効率は以下のようになった。
For the solar cell of (SC Ex 18), the photoelectric conversion efficiencies of (SC ratio 18-1) to (SC ratio 18-7) were as follows.

【0282】 (SC比18−1) 0.78倍 (SC比18−2) 0.63倍 (SC比18−3) 0.80倍 (SC比18−4) 0.65倍 (SC比18−5) 0.77倍 (SC比18−6) 0.82倍 (SC比18−7) 0.86倍 耐久特性の測定は、作製した太陽電池を、湿度70%、
温度60℃の暗所に設置し、3600rpmで振幅1m
mの振動を24時間加えた後の、AM1.5(100m
W/cm2)照射下での光電変換効率の低下(耐久試験
後の光電変換効率/初期光電変換効率)により行った。
(SC ratio 18-1) 0.78 times (SC ratio 18-2) 0.63 times (SC ratio 18-3) 0.80 times (SC ratio 18-4) 0.65 times (SC ratio 18-5) 0.77 times (SC ratio 18-6) 0.82 times (SC ratio 18-7) 0.86 times The durability characteristics were measured by measuring the prepared solar cell at a humidity of 70%,
Installed in a dark place with a temperature of 60 ° C, amplitude 1m at 3600 rpm
AM1.5 (100 m after applying vibration of m for 24 hours
W / cm 2 ) The decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after durability test / initial photoelectric conversion efficiency) was performed.

【0283】測定の結果、本実施例の太陽電池(SC実
18)は、実施例1の太陽電池(SC実1)に比べ、耐
久特性が1.012倍向上することが分かった。
As a result of the measurement, it was found that the solar cell of this example (SC Ex. 18) was improved in durability by 1.012 times as compared with the solar cell of Example 1 (SC Ex. 1).

【0284】また、(SC実18)の太陽電池に対し
て、(SC比18−1)〜(SC比18−7)の光電変
換効率の低下は以下のようになった。
For the (SC Ex 18) solar cell, the decrease in photoelectric conversion efficiency for (SC ratio 18-1) to (SC ratio 18-7) was as follows.

【0285】 (SC比18−1) 0.79倍 (SC比18−2) 0.71倍 (SC比18−3) 0.78倍 (SC比18−4) 0.70倍 (SC比18−5) 0.72倍 (SC比18−6) 0.83倍 (SC比18−7) 0.89倍 次に、シリコン基板(111)上に、p型層を形成し、
その断面TEM(透過型電子顕微鏡)像を観察した。A
層の堆積時間を12秒にする以外は実施例18と同様な
方法、手順でシリコン基板上にp型層を作製した。作製
した試料を断面方向に切断し、p型層中のA層とB層の
積層の様子を観察したところ、図20のように層厚約1
nmのA層と層厚約3nmのB層が交互に積層されてい
ることが分かった。
(SC ratio 18-1) 0.79 times (SC ratio 18-2) 0.71 times (SC ratio 18-3) 0.78 times (SC ratio 18-4) 0.70 times (SC ratio 18-5) 0.72 times (SC ratio 18-6) 0.83 times (SC ratio 18-7) 0.89 times Next, a p-type layer is formed on the silicon substrate (111),
The cross-sectional TEM (transmission electron microscope) image was observed. A
A p-type layer was formed on a silicon substrate by the same method and procedure as in Example 18, except that the layer deposition time was 12 seconds. When the produced sample was cut in the cross-sectional direction and the state of lamination of the A layer and the B layer in the p-type layer was observed, the layer thickness was about 1 as shown in FIG.
It was found that the A layer having a thickness of 3 nm and the B layer having a thickness of about 3 nm were alternately laminated.

【0286】<比較例18−8>実施例18でi型層を
形成する際に導入するμW電力とRF電力をいろいろと
変え、他の条件は実施例18と同じにして、非単結晶炭
化シリコン太陽電池を幾つか作製した。堆積速度はRF
電力に依存せず、μW電力が0.32W/cm3以上で
は一定となり、この電力で原料ガスであるSiH4ガス
とCH4ガスが100%分解されていることが分かっ
た。
Comparative Example 18-8 A non-single crystal carbonization was carried out under the same conditions as in Example 18 except that the μW power and RF power introduced when forming the i-type layer in Example 18 were variously changed. Several silicon solar cells were produced. RF deposition rate
It was found that the μW power became constant at 0.32 W / cm 3 or more without depending on the power, and the SiH 4 gas and the CH 4 gas that were the raw material gases were 100% decomposed by this power.

【0287】AM1.5(100mW/cm2)光を照
射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測定したと
ころ、μW電力がSiH4ガスおよびCH4ガスを100
%分解するμW電力(0.32W/cm3)以下で、か
つRF電力がμW電力より大きいとき初期光電変換効率
は大幅に向上していることが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light was measured, the μW power was 100% for SiH 4 gas and CH 4 gas.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the μW power (% 0.32 W / cm 3 ) for% decomposition and the RF power was higher than the μW power.

【0288】<比較例18−9>実施例18でi型層を
形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をSi
4ガス50sccm、CH4ガス10sccmに変更
し、H2ガスは導入せず、μW電力とRF電力をいろい
ろ変えて非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか作製し
た。他の条件は実施例18と同じにした。堆積速度とμ
W電力、RF電力の関係を調べたところ、比較例18−
8と同様に堆積速度はRF電力に依存せず、μw電力が
0.18W/cm3以上では一定で、このμW電力で、
原料ガスであるSiH4ガスおよびCH4ガスが100%
分解されていることが分かった。
<Comparative Example 18-9> When the i-type layer is formed in Example 18, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is set to Si.
H 4 gas was changed to 50 sccm and CH 4 gas was changed to 10 sccm, H 2 gas was not introduced, and μW electric power and RF electric power were variously changed to manufacture some non-single-crystal silicon carbide solar cells. Other conditions were the same as in Example 18. Deposition rate and μ
When the relationship between W power and RF power was examined, Comparative Example 18-
Similar to 8, the deposition rate does not depend on the RF power, and is constant when the μw power is 0.18 W / cm 3 or more, and at this μW power,
100% of SiH 4 gas and CH 4 gas which are raw material gases
It turned out to be disassembled.

【0289】AM1.5光を照射したときの太陽電池の
初期光電変換効率を測定したところ、図10と同様な傾
向を示す結果となった。すなわち、μW電力がSiH4
ガスおよびCH4ガスを100%分解するμW電力
(0.18W/cm3)以下で、かつRF電力がμW電
力より大きいとき初期光電変換効率は大幅に向上してい
ることが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the result showed the same tendency as in FIG. That is, the μW power is SiH 4
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the power of the gas and the CH 4 gas was 100% decomposed at μW power (0.18 W / cm 3 ) or less and the RF power was higher than the μW power.

【0290】<比較例18−10>実施例18でi型層
を形成する際、堆積室401に導入するガスの流量をS
iH4ガス200sccm、CH4ガス50sccm、H
2ガス500sccmに変更し、さらに基板温度が30
0℃になるように加熱ヒーターの設定を変更してμW電
力とRF電力をいろいろ変えて非単結晶炭化シリコン太
陽電池を幾つか作製した。他の条件は実施例18と同じ
にした。堆積速度とμW電力、RF電力との関係を調ベ
たところ、比較例18−8と同様に堆積速度はRF電力
には依存せず、μW電力が0.65W/cm3以上で一
定で、この電力で原料ガスであるSiH4ガス及びCH4
ガスが100%分解されていることが分かった。AM
1.5光を照 したときの太陽電池の初期光電変換効率
を測定したところ、図10と同様な傾向を示し、μW電
力がSiH4ガスを100%分解するμW電力(0.6
5W/cm3)以下かつRF電力がμW電力より大きい
とき、初期光電変換効率は大幅に向上していることが分
かった。
<Comparative Example 18-10> When the i-type layer is formed in Example 18, the flow rate of the gas introduced into the deposition chamber 401 is S.
iH 4 gas 200 sccm, CH 4 gas 50 sccm, H
Change to 2 gas 500sccm, and the substrate temperature is 30
Several non-single crystal silicon carbide solar cells were prepared by changing the setting of the heater so that the temperature was 0 ° C. and variously changing the μW power and the RF power. Other conditions were the same as in Example 18. When the relationship between the deposition rate, the μW power, and the RF power was examined, the deposition rate did not depend on the RF power as in Comparative Example 18-8, and the μW power was constant at 0.65 W / cm 3 or more, With this electric power, SiH 4 gas and CH 4 which are raw material gases
It was found that the gas was 100% decomposed. AM
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with 1.5 light was measured, it showed the same tendency as in FIG. 10, and the μW power decomposed 100% of SiH 4 gas.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly improved when the RF power was 5 W / cm 3 ) or less and the RF power was higher than the μW power.

【0291】<比較例18−11>実施例18でi型層
を形成する際、堆積室内の圧力を3mTorrから20
0mTorrまでいろいろ変え、他の条件は実施例18
と同じにして、非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか
作製した。
<Comparative Example 18-11> When the i-type layer was formed in Example 18, the pressure in the deposition chamber was changed from 3 mTorr to 20.
Various changes were made up to 0 mTorr, and other conditions were in Example 18.
Several non-single crystal silicon carbide solar cells were prepared in the same manner as in.

【0292】AM1.5光を照射したときの太陽電池の
初期光電変換効率を測定したところ、圧力が50mTo
rr以上では大幅に初期光電変換効率が減少しているこ
とが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with AM1.5 light was measured, the pressure was 50 mTo
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced above rr.

【0293】<比較例18−12>実施例18でi型S
i層を形成する際、原料ガスであるSiH4ガスの流量
と導入するRF電力をいろいろと変え、i型Si層の堆
積速度を変えた非単結晶炭化シリコン太陽電池を幾つか
作製した。SiH4ガスの流量とRF電力以外の条件は
実施例18と同じにした。
<Comparative Example 18-12> In Example 18, the i-type S was used.
When forming the i layer, several non-single-crystal silicon carbide solar cells were manufactured in which the flow rate of the SiH 4 gas as the source gas and the RF power to be introduced were variously changed to change the deposition rate of the i-type Si layer. The conditions other than the flow rate of SiH 4 gas and RF power were the same as in Example 18.

【0294】AM1.5の光を照射したときの太陽電池
の初期光電変換効率を測定したところ、堆積速度が2n
m/sec以上では大幅に初期光電変換効率が減少する
ことが分かった。
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light of AM1.5 was measured, the deposition rate was 2n.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced at m / sec or more.

【0295】<比較例18−13>実施例18でi型S
i層を形成する際、i型Si層の層厚を変えた非単結晶
炭化シリコン太腸電池を幾つか作製した。i型Si層の
層厚以外の条件は実施例18と同じにした。AM1.5
の光を照射したときの太陽電池の初期光電変換効率を測
定したところ、i型Si層の層厚が30nm以上では大
幅に初期光電変換効率が減少していることが分かった。
<Comparative Example 18-13> In Example 18, the i-type S was used.
When forming the i layer, some non-single-crystal silicon carbide intestine batteries having different thicknesses of the i-type Si layer were manufactured. The conditions other than the layer thickness of the i-type Si layer were the same as in Example 18. AM1.5
When the initial photoelectric conversion efficiency of the solar cell when irradiated with light was measured, it was found that the initial photoelectric conversion efficiency was significantly reduced when the layer thickness of the i-type Si layer was 30 nm or more.

【0296】以上、<比較例18−1>〜<比較例18
−13>から明らかなように本発明の太陽電池(SC実
18)が、従来の太陽電池(SC比18−1)〜(SC
比18−7)よりもさらに優れた特性を有することが判
明し、50mTorr以下の圧力では、原料ガス流量、
基板温度などの作製条件に依存せず優れた特性が得られ
ることが実証された。
As described above, <Comparative example 18-1> to <Comparative example 18>
As is clear from -13>, the solar cell of the present invention (SC Ex 18) is the same as the conventional solar cells (SC ratio 18-1) to (SC).
It has been found that the characteristics are further superior to those of the ratio 18-7), and at a pressure of 50 mTorr or less, the raw material gas flow rate,
It was demonstrated that excellent characteristics can be obtained regardless of the manufacturing conditions such as the substrate temperature.

【0297】《実施例19》実施例18においてバンド
ギャップ(Eg)の極小値の層厚方向に対する位置、極
小値の大きさ、およびパターンを変えて太陽電池を幾つ
か作製し、その初期光電変換効率および耐久特性を実施
例18と同様な方法で調ベた。このときi型層のSiH
4ガス流量とCH4ガス流量の変化パターン以外は実施例
18と同じにした。SiH4ガス流量とCH4ガス流量の
変化パターンを変えて図12に示したバンド図の太陽電
池を作製した。
Example 19 Several solar cells were prepared by changing the position of the minimum value of the band gap (Eg) in the layer thickness direction, the size of the minimum value, and the pattern in Example 18, and the initial photoelectric conversion thereof was performed. The efficiency and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 18. At this time, SiH of the i-type layer
4 except changing pattern of gas flow rate and CH 4 gas flow rate was the same as in Example 18. The solar cell having the band diagram shown in FIG. 12 was manufactured by changing the change patterns of the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate.

【0298】作製したこれらの太陽電池の初期光電変換
効率および耐久特性を調べた結果を表9に示す。表で、
個々の値は、(SC実19−1)の値を基準として規格
化したものである。これらの結果から分かるように、バ
ンドギャップの極小値の大きさ、変化パターンによら
ず、i型層のバンドギャップが層厚方向になめらかに変
化し、バンドギャップの極小値の位置がi型層の中央の
位置よりp/i界面方向に片寄っている本発明の太陽電
池のほうが優れていることが分かった。
Table 9 shows the results of examining the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of these solar cells produced. In the table,
Each value is standardized based on the value of (SC Ex 19-1). As can be seen from these results, the band gap of the i-type layer changes smoothly in the layer thickness direction regardless of the size of the minimum value of the band gap and the change pattern, and the position of the minimum value of the band gap is located in the i-type layer. It was found that the solar cell of the present invention, which is deviated in the p / i interface direction from the center position, is superior.

【0299】《実施例20》A層を水銀増感光CVD法
で形成した太陽電池を作製した。図4の製造装置にφ1
00mm、厚さ10mmの石英ガラス窓と低圧水銀ラン
プを取り付け、石英ガラス窓を通して低圧水銀ランプの
光が堆積室内に入射するようにした。また石英ガラス窓
には堆積物が付着しないように、窓を覆うシャッター
(窓シャッターと呼ぶ)を、堆積室内部に取り付けてお
いた。さらに入口、出口にバルブの付いた容器(図4の
2048)に水銀(純度99.999%)を詰めた。容
器をバルブ2005とマスフローコントローラー201
5の間に取り付け、B26/H2ガスでバブリングする
ことにより、堆積室内にB26/H2ガスとともに気化
した水銀を導入できるようにした。
Example 20 A solar cell in which the layer A was formed by the mercury-sensitized CVD method was produced. Φ1 in the manufacturing equipment of FIG.
A quartz glass window of 00 mm and a thickness of 10 mm and a low-pressure mercury lamp were attached, and the light of the low-pressure mercury lamp was made incident on the deposition chamber through the quartz glass window. In addition, a shutter (referred to as a window shutter) that covers the quartz glass window is installed inside the deposition chamber so that deposits do not adhere to the quartz glass window. Further, mercury (purity 99.999%) was filled in a container (2048 in FIG. 4) having a valve at the inlet and the outlet. The container is a valve 2005 and a mass flow controller 201.
5 mounted between, by bubbling with B 2 H 6 / H 2 gas, and to be able to introduce the vaporized mercury with B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber.

【0300】A層を形成する際、B26/H2ガスの流
量を1000sccm、堆積室内に流入させ、圧力を
1.0Torrにし、予めシャッター415は開けてお
き、低圧水銀ランプを点灯し、60秒間、窓シャッター
を開け、B層上にA層を形成した。これ以外は、実施例
18と同じ条件、同じ方法、同じ手順で、図1の太陽電
池を作製した。
When forming the layer A, the flow rate of the B 2 H 6 / H 2 gas was set to 1000 sccm, flown into the deposition chamber, the pressure was set to 1.0 Torr, the shutter 415 was opened beforehand, and the low-pressure mercury lamp was turned on. The window shutter was opened for 60 seconds to form the A layer on the B layer. Other than this, the solar cell of FIG. 1 was produced under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 18.

【0301】作製した太陽電池(SC実20)は(SC
実18)と同様、従来の太陽電池(SC比18−1)〜
(SC比18−7)よりもさらに良好な初期光電変換効
率および耐久特性を有することが分かった。
The manufactured solar cell (SC Ex 20) is (SC
Similar to the actual 18), conventional solar cells (SC ratio 18-1) ~
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of (SC ratio 18-7).

【0302】《実施例21》n型層とp型層の積層順序
を逆にした太陽電池を作製した。表10にp型層、i型
層、i型Si層、n型層の層形成条件を示す。i型Si
層の堆積速度は0.1nm/secとした。i型層を形
成する際、SiH4ガス流量とCH4ガス流量は図6のパ
ターンのように変化させ、p/i界面よりにバンドギャ
ップの極小値がくるようにし、n型層は実施例18と同
様にして、PH3/H2ガスを用いて積層構造にした。半
導体層以外の層、および基板は実施例18と同じ条件、
同じ方法を用いて作製した。作製した太陽電池(SC実
21)は(SC実18)と同様、従来の太陽電池(SC
比18−1)〜(SC比18−7)よりもさらに良好な
初期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
Example 21 A solar cell was manufactured in which the stacking order of the n-type layer and the p-type layer was reversed. Table 10 shows layer forming conditions for the p-type layer, i-type layer, i-type Si layer, and n-type layer. i type Si
The layer deposition rate was 0.1 nm / sec. When forming the i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are changed as shown in the pattern of FIG. 6 so that the minimum value of the band gap comes from the p / i interface. In the same manner as in 18, a PH 3 / H 2 gas was used to form a laminated structure. The layers other than the semiconductor layer and the substrate were under the same conditions as in Example 18,
Made using the same method. The prepared solar cell (SC Ex 21) is the same as the conventional solar cell (SC Ex 18).
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratios 18-1) to (SC ratio 18-7).

【0303】《実施例22》p/i界面側にi型層のバ
ンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域の
厚さが20nmである非単結晶炭化シリコン太陽電池を
作製した。
Example 22 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a region having the maximum bandgap of the i-type layer on the p / i interface side and having a region thickness of 20 nm was produced.

【0304】i型層の流量変化パターンを図13−1の
パターンに変えた以外は実施例18と同じ条件、同じ方
法を用いて作製した。次に、太陽電池の組成分析を実施
例18と同様な方法で行い、図7をもとにi型層の層厚
方向のバンドギャップの変化を調べたところ、図13−
2のような結果となった。作製した太陽電池(SC実2
2)は(SC実18)と同様、従来の太陽電池(SC比
18−1)〜(SC比18−7)よりもさらに良好な初
期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 18, except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed to the pattern of FIG. 13-1. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 18, and the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer was examined based on FIG.
The result is 2. Fabricated solar cell (SC Ex 2
It was found that 2) has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 18-1) to (SC ratio 18-7), like (SC Ex 18).

【0305】<比較例22>p/i界面側にi型層のバ
ンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域の
厚さをいろいろと変えた非単結晶炭化シリコン太陽電池
をいくつか作製した。領域の厚さ以外は実施例22と同
じ条件、同じ方法を用いて作製した。
<Comparative Example 22> Some non-single-crystal silicon carbide solar cells were prepared in which there was a region having the maximum bandgap of the i-type layer on the p / i interface side, and the thickness of the region was variously changed. did. Except for the thickness of the region, the same conditions and methods as in Example 22 were used.

【0306】作製した太陽電池の初期光電変換効率及び
耐久特性を測定したところ、領域の厚さが1nm以上、
30nm以下では、実施例18の太陽電池(SC実1
8)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性が得られた。
When the initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of the manufactured solar cell were measured, the region thickness was 1 nm or more,
At 30 nm or less, the solar cell of Example 18 (SC Ex 1
Even better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than 8) were obtained.

【0307】《実施例23》n/i界面近傍にi型層の
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さが15nmである非単結晶炭化シリコン太陽電池
を作製した。
Example 23 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a region having the maximum bandgap of the i-type layer near the n / i interface and having a thickness of 15 nm was produced.

【0308】i型層の流量変化パターンを図13−3の
パターンに変えた以外は実施例18と同じ条件、同じ方
法を用いて作製した。次に、太陽電池の組成分析を実施
例18と同様な方法で行い、図7をもとにi型層の層厚
方向のバンドギャップの変化を調ベたところ、図13−
4のような結果となった。作製した太陽電池(SC実2
3)は(SC実18)と同様、従来の太陽電池(SC比
18−1)〜(SC比18−7)よりもさらに良好な初
期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 18, except that the flow rate change pattern of the i-type layer was changed to the pattern of FIG. 13-3. Next, the composition analysis of the solar cell was performed in the same manner as in Example 18, and the change in the band gap of the i-type layer in the layer thickness direction was measured based on FIG.
The result is 4. Fabricated solar cell (SC Ex 2
It was found that 3) had better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 18-1) to (SC ratio 18-7), like (SC Ex 18).

【0309】<比較例23>n/i界面近傍にi型層の
バンドギャップの最大値を有する領域があり、その領域
の厚さをいろいろと変えた非単結晶炭化シリコン太陽電
池をいくつか作製した。領域の厚さ以外は実施例23と
同じ条件、同じ方法を用いて作製した。作製した太陽電
池の初期光電変換効率および耐久特性を測定したとこ
ろ、領域の厚さが1nm以上、30nm以下では実施例
18の太陽電池(SC実18)よりもさらに良好な初期
光電変換効率および耐久特性が得られた。
<Comparative Example 23> Several non-single-crystal silicon carbide solar cells were produced in which there was a region having the maximum bandgap of the i-type layer near the n / i interface, and the thickness of the region was variously changed. did. It was manufactured using the same conditions and the same method as in Example 23 except for the thickness of the region. When the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the manufactured solar cell were measured, the initial photoelectric conversion efficiency and durability were better than those of the solar cell of Example 18 (SC Ex 18) when the region thickness was 1 nm or more and 30 nm or less. The characteristics were obtained.

【0310】《実施例24》p型層を形成する際、トリ
エチルボロン(B(C253、以下TEBと略記す
る)を用いた太陽電池を作製した。
Example 24 A solar cell using triethylboron (B (C 2 H 5 ) 3 , hereinafter abbreviated as TEB) was prepared when forming a p-type layer.

【0311】常温、常圧で液体のTEB(純度99.9
9%)を入口、出口にバルブの付いた液体ボンベ(図4
の2048)に詰めた。ボンベを原料ガス供給装置に取
り付け、H2ガスでバブリングすることにより、堆積室
内にH2ガスとともに気化したTEBを導入できるよう
にした。
Liquid TEB (purity 99.9 at room temperature and pressure)
Liquid cylinder with valve at inlet and outlet (Fig. 4)
2048). Attach the cylinder to the source gas supply unit, by bubbling with H 2 gas, and to be able to introduce the TEB vaporized with H 2 gas into the deposition chamber.

【0312】B層を形成する際、B26/H2ガスの代
わりにTEB/H2ガスを10sccm、堆積室内に流
入させる以外は実施例18と同じ条件、手順でi型層上
にB層を形成し、5分間、H2ガスを堆積室内に流入さ
せた後に、堆積室内を真空排気した。A層は、B26
2ガスの代わりにTEB/H2ガスを1000scc
m、堆積室内に流入させる以外は実施例18と同じ条
件、手順でB層上にA層を形成し、5分間、H2ガスを
堆積室内に流入させた後に、堆積室内を真空排気した。
When forming the B layer, the TEB / H 2 gas was introduced at 10 sccm instead of the B 2 H 6 / H 2 gas into the deposition chamber under the same conditions and procedures as in Example 18 to form a layer on the i-type layer. The B layer was formed, H 2 gas was introduced into the deposition chamber for 5 minutes, and then the deposition chamber was evacuated. Layer A is B 2 H 6 /
1000scc the TEB / H 2 gas instead of H 2 gas
m, the A layer was formed on the B layer under the same conditions and procedures as in Example 18 except that the gas was introduced into the deposition chamber, H 2 gas was introduced into the deposition chamber for 5 minutes, and then the deposition chamber was evacuated.

【0313】更に、同様にしてA層上にB層,A層、B
層を形成した後、堆積室内を真空排気した。
Further, in the same manner, B layer, A layer, B
After forming the layer, the deposition chamber was evacuated.

【0314】p型層以外は実施例18と同じ条件、方
法、手順で作製した。作製された太陽電池(SC実2
4)は(SC実18)と同様、従来の太陽電池(SC比
18−1)〜(SC比18−7)よりもさらに良好な初
期光電変換効率および耐久特性を有することが分かっ
た。
Except for the p-type layer, the same conditions, methods and procedures as in Example 18 were used. Fabricated solar cell (SC Ex 2
It was found that 4) had better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than the conventional solar cells (SC ratio 18-1) to (SC ratio 18-7), like (SC Ex 18).

【0315】《実施例25》i型層に酸素原子が含有さ
れている非単結晶炭化シリコン太陽電池を作製した。i
型層を形成する際、実施例18で流すガスの他に、O2
/Heガスを10sccm、堆積室401内に導入する
以外は実施例18と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用
いた。作製した太陽電池(SC実25)は(SC実1
8)と同様、従来の太陽電池(SC比18−1)〜(S
C比18−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率お
よび耐久特性を有することが分かった。
Example 25 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms was produced. i
In forming the mold layer, in addition to the gas flowing in Example 18, O 2
The same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 18 were used except that / He gas was introduced into the deposition chamber 401 at 10 sccm. The manufactured solar cell (SC Ex 25) is (SC Ex 1
Similar to 8), the conventional solar cells (SC ratio 18-1) to (S
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the C ratio 18-7).

【0316】また、i型層中の酸素原子の含有量を2次
イオン質量分析装置(SIMS)で調ベたところ、ほぼ
均一に含有され、2×1019(個/cm3)であること
が分かつた。
Further, when the content of oxygen atoms in the i-type layer was measured by a secondary ion mass spectrometer (SIMS), it was found to be almost uniform and 2 × 10 19 (pieces / cm 3 ). I understand.

【0317】《実施例26》i型層に窒素原子が含有さ
れている非単結晶炭化シリコン太陽電池を作製した。
Example 26 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having a nitrogen atom in the i-type layer was produced.

【0318】i型層を形成する際、実施例18で流すガ
スの他に、NH3/H2ガスを5sccm、堆積室401
内に導入する以外は実施例18と同じ条件、同じ方法、
同じ手順を用いた。作製した太陽電池(SC実26)は
(SC実18)と同様、従来の太陽電池(SC比18−
1)〜(SC比18−7)よりもさらに良好な初期光電
変換効率および耐久特性を有することが分かった。ま
た、i型層中の窒素原子の含有量をSIMSで調ベたと
ころ、ほぼ均一に含有され、3×1017(個/cm3
であることが分かった。
When forming the i-type layer, NH 3 / H 2 gas was added at 5 sccm in the deposition chamber 401 in addition to the gas flowing in Example 18.
The same conditions and methods as in Example 18, except that
The same procedure was used. The prepared solar cell (SC Ex. 26) is similar to the conventional solar cell (SC Ex.
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 1) to (SC ratio 18-7). Moreover, when the content of nitrogen atoms in the i-type layer was measured by SIMS, it was found that the i-type layer was found to contain almost uniformly 3 × 10 17 (pieces / cm 3 ).
It turned out that

【0319】《実施例27》i型層に酸素原子および窒
素原子が含有されている非単結晶炭化シリコン太陽電池
を作製した。i型層を形成する際、実施例18で流すガ
スの他に、O2/Heガスを5sccm、NH3/H2
スを5sccm、堆積室401内に導入する以外は実施
例18と同じ条件、同じ方法、同じ手順を用いた。作製
した太陽電池(SC実27)は(SC実18)と同様、
従来の太陽電池(SC比18−1)〜(SC比18−
7)よりもさらに良好な初期光電変換効率および耐久特
性を有することが分かった。
Example 27 A non-single-crystal silicon carbide solar cell having an i-type layer containing oxygen atoms and nitrogen atoms was produced. When forming the i-type layer, the same conditions as in Example 18 were used, except that O 2 / He gas was 5 sccm, NH 3 / H 2 gas was 5 sccm, and gas was introduced into the deposition chamber 401 in addition to the gas flowing in Example 18. , Same method, same procedure. The manufactured solar cell (SC Ex 27) is the same as (SC Ex 18)
Conventional solar cells (SC ratio 18-1) to (SC ratio 18-
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 7).

【0320】また、i型層中の酸素原子と窒素原子の含
有量をSIMSで調べたところ、ほぼ均一に含有され、
それぞれ、1×1019(個/cm3)、3×1017(個
/cm3)であることが分かった。
Further, when the contents of oxygen atoms and nitrogen atoms in the i-type layer were examined by SIMS, they were found to be almost uniformly contained.
It was found that they were 1 × 10 19 (pieces / cm 3 ) and 3 × 10 17 (pieces / cm 3 ), respectively.

【0321】《実施例28》i型層の水素含有量がシリ
コン含有量に対応して変化している非単結晶炭化シリコ
ン太陽電池を作製した。O2/HeガスボンベをSiF4
ガス(純度99.999%)ボンベに交換し、i型層を
形成する際、図15−1の流量パターンに従って、Si
4ガス、CH4ガス、SiF4ガスの流量を変化させ
た。実施例18と同様な方法によってこの太陽電池(S
C実28)の層厚方向のバンドギャップの変化を求めた
ところ、図15−2と同様な結果が得られた。
Example 28 A non-single-crystal silicon carbide solar cell in which the hydrogen content of the i-type layer was changed according to the silicon content was produced. O 2 / He gas cylinder with SiF 4
When replacing the gas (purity 99.999%) cylinder and forming the i-type layer, according to the flow rate pattern of FIG.
The flow rates of H 4 gas, CH 4 gas, and SiF 4 gas were changed. This solar cell (S
When the change of the band gap in the layer thickness direction of C ex. 28) was obtained, the same result as in FIG. 15-2 was obtained.

【0322】さらにSIMSを用いて水素原子とシリコ
ン原子の含有量の層厚方向分析を行った。その結果、図
15−3と同様に、水素原子の含有量はシリコン原子の
含有量に対応した層厚方向分布をなしていることが分か
った。
Further, the contents of hydrogen atoms and silicon atoms were analyzed in the layer thickness direction using SIMS. As a result, it was found that the content of hydrogen atoms has a distribution in the layer thickness direction corresponding to the content of silicon atoms, as in FIG. 15-3.

【0323】この太陽電池(SC実28)の初期光電変
換効率と耐久特性を求めたところ、実施例18の太陽電
池と同様、従来の太陽電池(SC比18−1)〜(SC
比18−7)よりもさらに良好な初期光電変換効率およ
び耐久特性を有することが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability of this solar cell (SC Ex 28) were determined. As with the solar cell of Example 18, conventional solar cells (SC ratio 18-1) to (SC ratio)
It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of the ratio 18-7).

【0324】《実施例29》図4に示すマイクロ波プラ
ズマCVD法を用いた製造装置により、図1の非単結晶
炭化シリコン太陽電池の半導体層を形成する際、シリコ
ン原子含有ガス(SiH4ガス)と炭素原子含有ガス
(CH4ガス)を堆積室から5mの距離のところで混合
させる以外は実施例18と同じ方法、同じ手順で非単結
晶炭化シリコン太陽電池(SC実29)を作製した。作
製した太陽電池(SC実29)は(SC実18)よりも
さらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有する
ことが分かった。
Example 29 When a semiconductor layer of the non-single crystal silicon carbide solar cell of FIG. 1 is formed by the manufacturing apparatus using the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4, a silicon atom-containing gas (SiH 4 gas) is used. ) And a carbon atom-containing gas (CH 4 gas) were mixed at a distance of 5 m from the deposition chamber, and a non-single-crystal silicon carbide solar cell (SC Ex 29) was produced by the same method and the same procedure as in Example 18. It was found that the manufactured solar cell (SC Ex 29) had better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics than (SC Ex 18).

【0325】《実施例30》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、非単結
晶炭化シリコン半導体層を有する、図16のタンデム型
太陽電池を作製した。
Example 30 The tandem solar cell of FIG. 16 having a non-single-crystal silicon carbide semiconductor layer was produced using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention.

【0326】まず、基板の作製を行った。実施例18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0.3μ
mのAg(銀)の反射層を形成した。この際、基板温度
を350℃に設定し、基板表面を凹凸(テクスチャー
化)にした。その上に基板温度350℃で1.0μmの
ZnO(酸化亜鉛)の反射増加層を形成した。
First, a substrate was manufactured. As in Example 18, a 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried. 0.3μ on the surface of stainless steel substrate using the sputtering method
A reflective layer of Ag (silver) of m was formed. At this time, the substrate temperature was set to 350 ° C., and the substrate surface was made uneven (textured). A ZnO (zinc oxide) reflection-increasing layer of 1.0 μm was formed thereon at a substrate temperature of 350 ° C.

【0327】次に、実施例18と同様な手順、同様な方
法で基板上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型
層、第1のp型層、第2のn型層、i型Si層、第2の
i型層、第2のp型層を順次形成した。第2のi型層を
形成する際、図5のような流量変化パターンに従ってS
iH4ガス流量、CH4ガス流量を変化させ、i型Si層
は0.15nm/secの堆積速度で形成し、さらに第
2のp型層は実施例18と同様な積層構造にした。
Next, the first n-type layer is formed on the substrate by the same procedure and the same method as in Example 18, and the first i-type layer, the first p-type layer and the second n-type layer are formed. The mold layer, the i-type Si layer, the second i-type layer, and the second p-type layer were sequentially formed. When forming the second i-type layer, S is formed according to the flow rate change pattern as shown in FIG.
The iH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed, the i-type Si layer was formed at a deposition rate of 0.15 nm / sec, and the second p-type layer had the same laminated structure as in Example 18.

【0328】次に、実施例18と同様に第2のp型層上
に、透明電極として、層厚80nmのITO(In23
+SnO2)及び集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。
Next, as in Example 18, ITO (In 2 O 3) having a layer thickness of 80 nm was formed as a transparent electrode on the second p-type layer.
+ SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a collector electrode were deposited by a normal vacuum deposition method.

【0329】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たタンデム型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実30)と呼ぶことし、各半導体層の作製条件を
表11に記す。
Thus, the production of the tandem solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell is called (SC Ex 30), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 11.

【0330】<比較例30−1>図16の第2のi型層
を形成する際、図6の流量変化パターンに従って、Si
4ガス流量、CH4ガス流量を変化させる以外は実施例
30と同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比30−1)と呼ぶこ
とにする。
<Comparative Example 30-1> When forming the second i-type layer of FIG. 16, Si was formed in accordance with the flow rate change pattern of FIG.
A tandem solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 30, except that the H 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed. This solar cell will be called (SC ratio 30-1).

【0331】<比較例30−2>図16の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3にする以外
は実施例30と同様な方法、同様な手順でタンデム型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比30−2)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 30-2> In forming the second i-type layer shown in FIG. 16, the tandem was performed in the same manner as in Example 30 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 30-2)
I will call it.

【0332】<比較例30−3>図16の第2のi型層
を形成する際、RF電力を0.15W/cm3にする以
外は実施例30と同様な方法、同様な手順でタンデム型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比30−
3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 30-3> A tandem method and a procedure similar to those of Example 30 were applied, except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3 when the second i-type layer shown in FIG. 16 was formed. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 30-
3).

【0333】<比較例30−4>図16の第2のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3、RF電力
を0.55W/cm3にする以外は実施例30と同様な
方法、同様な手順でタンデム型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比30−4)と呼ぶことにする。
[0333] <Comparative Example 30-4> when forming the second i-type layer in FIG. 16, except that the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 30 A tandem solar cell was produced by the same method and the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 30-4).

【0334】<比較例30−5>図16の第2のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.1Torrに
する以外は実施例30と同様な方法、同様な手順でタン
デム型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比3
0−5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 30-5> A tandem method and a procedure similar to those of Example 30 were applied except that the pressure in the deposition chamber 401 was set to 0.1 Torr when the second i-type layer shown in FIG. 16 was formed. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 3
0-5).

【0335】<比較例30−6>図16のi型Si層を
形成する際、堆積速度を3nm/secにする以外は実
施例30と同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電
池を作製した。この太陽電池を(SC比30−6)と呼
ぶことにする。
<Comparative Example 30-6> A tandem solar cell was manufactured by the same method and procedure as in Example 30, except that the deposition rate was 3 nm / sec when the i-type Si layer in FIG. 16 was formed. did. This solar cell is called (SC ratio 30-6).

【0336】<比較例30−7>図16のi型Si層を
形成する際、層厚を40nmにする以外は実施例30と
同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比30−7)と呼ぶことにす
る。
Comparative Example 30-7 A tandem solar cell was manufactured by the same method and procedure as in Example 30, except that the i-type Si layer shown in FIG. 16 was formed with a layer thickness of 40 nm. This solar cell is called (SC ratio 30-7).

【0337】作製したこれらのタンデム型太陽電池の初
期光電変換効率と耐久特性を実施例18と同様な方法で
測定したところ、(SC実30)は従来のタンデム型太
陽電池(SC比30−1)〜(SC比30−7)よりも
さらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有する
ことが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency and the durability characteristics of the produced tandem solar cells were measured in the same manner as in Example 18. (SC Ex 30) shows that the conventional tandem solar cell (SC ratio 30-1 ) To (SC ratio 30-7), the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were found to be better.

【0338】《実施例31》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、非単結
晶炭化シリコン半導体層を有する、図17のトリプル型
太陽電池を作製した。
Example 31 Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, the triple solar cell of FIG. 17 having a non-single crystal silicon carbide semiconductor layer was manufactured.

【0339】まず、基板の作製を行った。実施例18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。実施例
30と同様にスパッタリング法を用い、ステンレス基板
表面上に、基板温度350℃で0.3μmのAg(銀)
の反射層を形成し、基板表面を凹凸(テクスチャー化)
にした。その上に基板温度350℃で1.0μmのZn
O(酸化亜鉛)の反射増加層を形成した。
First, a substrate was manufactured. As in Example 18, a 50 × 50 mm 2 stainless steel substrate was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol and dried. Using the same sputtering method as in Example 30, 0.3 μm Ag (silver) was formed on the surface of the stainless steel substrate at a substrate temperature of 350 ° C.
Reflective layer is formed, and the substrate surface is uneven (textured)
I chose On top of that, 1.0 μm of Zn
A reflection enhancing layer of O (zinc oxide) was formed.

【0340】次に、NH3/H2ガスボンベの代わりにG
eH4ガス(純度99.999%)ボンベを接続し、実
施例18と同様な方法、手順により成膜の準備を終え
た。実施例18と同様な手順、同様な方法で基板上に第
1のn型層を形成し、さらに第1のi型層、第1のp型
層、第2のn型層、第2のi型層、第2のp型層、第3
のn型層、i型Si層、第3のi型層、第3のp型層を
順次形成した。
Next, in place of the NH 3 / H 2 gas cylinder, G
An eH 4 gas (purity 99.999%) cylinder was connected, and the preparation for film formation was completed by the same method and procedure as in Example 18. The first n-type layer was formed on the substrate by the same procedure and the same method as in Example 18, and the first i-type layer, the first p-type layer, the second n-type layer, and the second n-type layer were formed. i-type layer, second p-type layer, third
The n-type layer, the i-type Si layer, the third i-type layer, and the third p-type layer were sequentially formed.

【0341】第3のi型層を形成する際、図5のような
流量変化パターンに従ってSiH4ガス流量、CH4ガス
流量を変化させ、i型Si層を形成する際、0.15n
m/secの堆積速度で形成し、さらに第2のp型層、
第3のp型層は実施例18と同様に積層構造にした。
When forming the third i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate are changed in accordance with the flow rate change pattern as shown in FIG. 5 to form 0.15 n when forming the i-type Si layer.
formed with a deposition rate of m / sec, and further with a second p-type layer,
The third p-type layer had a laminated structure as in Example 18.

【0342】次に、実施例18と同様に、第3のp型層
上に、透明電極として、層厚80nmのITO(In2
3+SnO2)及び集電電極として層厚10μmのクロ
ム(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。
Then, as in Example 18, ITO (In 2) having a layer thickness of 80 nm was formed as a transparent electrode on the third p-type layer.
O 3 + SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a collecting electrode were deposited by a normal vacuum deposition method.

【0343】以上でマイクロ波プラズマCVD法を用い
たトリプル型太陽電池の作製を終えた。この太陽電池を
(SC実31)と呼ぶことし、各半導体層の作製条件を
表12に示す。
As described above, the production of the triple type solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell is referred to as (SC Ex 31), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 12.

【0344】<比較例31−1>図17の第3のi型層
を形成する際、図6の流量変化パターンに従って、Si
4ガス流量、CH4ガス流量を変化させる以外は実施例
31と同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を
作製した。この太陽電池を(SC比31−1)と呼ぶこ
とにする。
<Comparative Example 31-1> When the third i-type layer of FIG. 17 is formed, Si is formed according to the flow rate change pattern of FIG.
A triple type solar cell was produced by the same method and procedure as in Example 31, except that the H 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed. This solar cell will be called (SC ratio 31-1).

【0345】<比較例31−2>図17の第3のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3にする以外
は実施例31と同様な方法、同様な手順でトリプル型太
陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比31−2)
と呼ぶことにする。
<Comparative Example 31-2> When the third i-type layer shown in FIG. 17 was formed, a triplet was formed in the same manner as in Example 31 except that the μW power was changed to 0.5 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 31-2)
I will call it.

【0346】<比較例31−3>図17の第3のi型層
を形成する際、RF電力を0.15W/cm3にする以
外は実施例31と同様な方法、同様な手順でトリプル型
太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比31−
3)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 31-3> When the third i-type layer shown in FIG. 17 was formed, a triplet was formed in the same manner as in Example 31 except that the RF power was set to 0.15 W / cm 3. Type solar cell was produced. This solar cell (SC ratio 31-
3).

【0347】<比較例31−4>図17の第3のi型層
を形成する際、μW電力を0.5W/cm3、RF電力
を0.55W/cm3にする以外は実施例31と同様な
方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製した。こ
の太陽電池を(SC比31−4)と呼ぶことにする。
[0347] <Comparative Example 31-4> 3 at the time of forming the i-type layer, except for the μW power 0.5 W / cm 3, the RF power to 0.55 W / cm 3 Example 31 17 A triple type solar cell was manufactured by the same method and the same procedure. This solar cell will be called (SC ratio 31-4).

【0348】<比較例31−5>図17の第3のi型層
を形成する際、堆積室401の圧力を0.08Torr
にする以外は実施例31と同様な方法、同様な手順でト
リプル型太陽電池を作製した。この太陽電池を(SC比
31−5)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 31-5> When the third i-type layer shown in FIG. 17 is formed, the pressure in the deposition chamber 401 is set to 0.08 Torr.
A triple type solar cell was manufactured by the same method and the same procedure as in Example 31, except that This solar cell is called (SC ratio 31-5).

【0349】<比較例31−6>図17のi型Si層を
形成する際、堆積速度を3nm/secにする以外は実
施例31と同様な方法、同様な手順でタンデム型太陽電
池を作製した。この太陽電池を(SC比31−6)と呼
ぶことにする。
<Comparative Example 31-6> A tandem solar cell was manufactured by the same method and procedure as in Example 31, except that the deposition rate was 3 nm / sec when the i-type Si layer in FIG. 17 was formed. did. This solar cell will be called (SC ratio 31-6).

【0350】く比較例31−7>図17のi型Si層を
形成する際、層厚を40nmにする以外は実施例31と
同様な方法、同様な手順でトリプル型太陽電池を作製し
た。この太陽電池を(SC比31−7>と呼ぶことにす
る。
Comparative Example 31-7> When forming the i-type Si layer of FIG. 17, a triple type solar cell was manufactured by the same method and procedure as in Example 31, except that the layer thickness was 40 nm. This solar cell will be called (SC ratio 31-7>).

【0351】作製したこれらのトリプル型太陽電池の初
期光電変換効率と耐久特性を実施例18と同様な方法で
測定したところ、(SC実31)は従来のトリプル型太
陽電池(SC比31−1)〜(SC比31−7)よりも
さらに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有する
ことが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability of these produced triple solar cells were measured by the same method as in Example 18. (SC Ex 31) shows that the conventional triple solar cells (SC ratio 31-1 ) To (SC ratio 31-7), the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better.

【0352】《実施例32》本発明のマイクロ波プラズ
マCVD法を用いた図4の製造装置を使用して、図17
のトリプル型太陽電池を作製し、モジュール化し、発電
システムに応用した。
Example 32 Using the manufacturing apparatus of FIG. 4 using the microwave plasma CVD method of the present invention, FIG.
We produced a triple-type solar cell of, made it into a module, and applied it to a power generation system.

【0353】実施例31と同じ条件、同じ方法、同じ手
順で50×50mm2のトリプル型太陽電池(SC実3
1)を65個作製した。厚さ5.0mmのアルミニウム
板上にEVA(エチレンビニルアセテート)からなる接
着材シ−トを乗せ、その上にナイロンシートを乗せ、さ
らにその上に作製した太陽電池を配列し、直列化及び並
列化を行った。その上にEVAの接着材シートを乗せ、
さらにその上にフッ素樹脂シートを乗せて、真空ラミネ
ートし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18と同様な方法で測定した。
A triple solar cell of 50 × 50 mm 2 (SC Ex 3
65 pieces of 1) were produced. An adhesive sheet made of EVA (ethylene vinyl acetate) is placed on a 5.0 mm thick aluminum plate, a nylon sheet is placed on the sheet, and the solar cells fabricated on the sheet are arranged in series and parallel. Was made. Put the EVA adhesive sheet on it,
Further, a fluororesin sheet was placed thereon, and vacuum laminated to form a module. The initial photoelectric conversion efficiency of the manufactured module was measured by the same method as in Example 18.

【0354】作製したモジュールを図18の発電システ
ムを示す回路に接続した。負荷には夜間点灯する外灯を
用いた。システム全体は蓄電池、及びモジュールの電力
によって稼働し、モジュールは最も太陽光を集光できる
角度に設置した。1年経過後の光電変換効率を測定し、
光劣化率(1年後の光電変換効率/初期光電変換効率)
を求めた。このモジュールを(MJ実32)と呼ぶこと
にする。
The manufactured module was connected to the circuit showing the power generation system in FIG. An external light that lights at night was used as the load. The whole system was operated by the storage battery and the power of the module, and the module was installed at the angle that could collect the most sunlight. Measure the photoelectric conversion efficiency after one year,
Photodegradation rate (photoelectric conversion efficiency after 1 year / initial photoelectric conversion efficiency)
I asked. This module will be called (MJ real 32).

【0355】<比較例32−1>従来のトリプル型太陽
電池(SC比31−X)(X:1〜7)を比較例31−
Xと同じ条件、同じ方法、同じ手順で65個作製し、実
施例32と同様にモジュール化した。このモジユールを
(MJ比32ーX)と呼ぶことにする。
<Comparative Example 32-1> A conventional triple solar cell (SC ratio 31-X) (X: 1 to 7) was used as a comparative example 31-.
Sixty-five pieces were prepared under the same conditions, the same method, and the same procedure as X, and were modularized in the same manner as in Example 32. This module will be called (MJ ratio 32-X).

【0356】実施例32と同じ条件、同じ方法、同じ手
順で初期光電変換効率と1年経過後の光電変換効率を測
定し、光劣化率を求めた。
The initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after one year were measured under the same conditions, the same method, and the same procedure as in Example 32, and the photodegradation rate was obtained.

【0357】その結果、(MJ比32−X)の光劣化率
は(MJ実32)に対して次のような結果となった。
As a result, the photodegradation rate of (MJ ratio 32-X) was as follows with respect to (MJ actual 32).

【0358】 以上の結果より本発明の太陽電池モジュールのほうが従
来の太陽電池モジュールよりもさらに優れた光劣化特性
を有していることが分かった。
[0358] From the above results, it was found that the solar cell module of the present invention has more excellent photodegradation characteristics than the conventional solar cell module.

【0359】《実施例33》実施例31と同様な方法
で、太陽電池を作製する際、p/i界面にRFプラズマ
CVD法を用いて、第2のi型Si層を有する図19の
トリプル型太陽電池を作製した。実施例31と同様な方
法で基板上に第1のn型層を形成し、さらに第1のi型
層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2
のp型層、第3のn型層、第1のi型Si層、第3のi
型層、第2のi型Si層、第3のp型層を順次形成し
た。第3のi型層を形成する際、図13−1のような流
量変化パターンに従ってSiH4ガス流量、CH4ガス流
量を変化させた。第1のi型Si層、および第2のi型
Si層を形成する際、堆積速度が0.15nm/sec
となるようにした。
Example 33 When a solar cell was manufactured by the same method as in Example 31, the RF plasma CVD method was used at the p / i interface to form the triple of FIG. 19 having the second i-type Si layer. Type solar cell was produced. A first n-type layer was formed on the substrate in the same manner as in Example 31, and further, a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, a second i-type layer, Second
P-type layer, third n-type layer, first i-type Si layer, third i-type layer
The mold layer, the second i-type Si layer, and the third p-type layer were sequentially formed. When forming the third i-type layer, the SiH 4 gas flow rate and the CH 4 gas flow rate were changed according to the flow rate change pattern as shown in FIG. 13-1. When forming the first i-type Si layer and the second i-type Si layer, the deposition rate is 0.15 nm / sec.
So that

【0360】次に、実施例18と同様に第3のp型層上
に、透明電極として層厚80nmのITO(In23
SnO2)と、集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。以上でマイク
ロ波プラズマCVD法を用いたトリプル型太陽電池の作
製を終えた。この太陽電池を(SC実33)と呼ぶこと
し、各半導体層の作製条件を表13に記す。
Then, in the same manner as in Example 18, ITO (In 2 O 3 +) having a layer thickness of 80 nm was formed as a transparent electrode on the third p-type layer.
SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a collector electrode were deposited by a normal vacuum deposition method. As described above, the production of the triple solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell is called (SC Ex 33), and the manufacturing conditions of each semiconductor layer are shown in Table 13.

【0361】作製した図19のトリプル型太陽電池の初
期光電変換効率と耐久特性を実施例1と同様な方法で測
定したところ、(SC実33)は従来のトリプル型太陽
電池(SC比31−1)〜(SC比31−7)よりもさ
らに良好な初期光電変換効率および耐久特性を有するこ
とが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the produced triple solar cell of FIG. 19 were measured by the same method as in Example 1. As a result, (SC Ex 33) shows that the conventional triple solar cell (SC ratio 31- It was found that the initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics were better than those of 1) to (SC ratio 31-7).

【0362】《実施例34》実施例33と同様な方法
で、図19の太陽電池を作製する際、n/i界面に形成
されるi型Si層(第1のi型Si層)よりも、p/i
界面に形成されるi型Si層(第2のi型Si層)の方
が層厚が厚いトリプル型太陽電池を作製した。
Example 34 When the solar cell of FIG. 19 is manufactured in the same manner as in Example 33, it is more preferable than the i-type Si layer (first i-type Si layer) formed at the n / i interface. , P / i
A triple solar cell in which the i-type Si layer (second i-type Si layer) formed at the interface was thicker was manufactured.

【0363】第2のi型Si層の層厚を20nmした以
外は、実施例33と同様な方法、手順、条件で基板上に
第1のn型層を形成し、さらに第1のi型層、第1のp
型層、第2のn型層、第2のi型層、第2のp型層、第
3のn型層、第1のi型Si層、第3のi型層、第2の
i型Si層、第3のp型層を順次形成した。
A first n-type layer was formed on the substrate by the same method, procedure and conditions as in Example 33 except that the thickness of the second i-type Si layer was 20 nm. Layer, first p
Type layer, second n-type layer, second i-type layer, second p-type layer, third n-type layer, first i-type Si layer, third i-type layer, second i-type layer A type Si layer and a third p-type layer were sequentially formed.

【0364】次に、実施例18と同様に第3のp型層上
に、透明電極として層厚80nmのITO(In23
SnO2)と、集電電極として層厚10μmのクロム
(Cr)を通常の真空蒸着法で蒸着した。以上でマイク
ロ波プラズマCVD法を用いたトリプル型太陽電池の作
製を終えた。この太陽電池を(SC実34)と呼ぶこと
にする。
Next, as in Example 18, ITO (In 2 O 3 +) having a layer thickness of 80 nm was formed as a transparent electrode on the third p-type layer.
SnO 2 ) and chromium (Cr) having a layer thickness of 10 μm as a collector electrode were deposited by a normal vacuum deposition method. As described above, the production of the triple solar cell using the microwave plasma CVD method is completed. This solar cell will be called (SC Ex 34).

【0365】作製した図19のトリプル型太陽電池の初
期光電変換効率と耐久特性を実施例33と同様な方法で
測定したところ、(SC実34)は(SC実33)のト
リプル型太陽電池よりもさらに良好な初期光電変換効率
および耐久特性を有することが分かった。
The initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics of the produced triple type solar cell of FIG. 19 were measured by the same method as in Example 33. As a result, (SC Ex. 34) was obtained from the triple type solar cell of (SC Ex. 33). It has been found that also has a better initial photoelectric conversion efficiency and durability characteristics.

【0366】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 element of the present invention was exhibited regardless of the element structure, element material, and element manufacturing conditions.

【0367】[0367]

【発明の効果】以上説明したように本発明の光起電力素
子は、光励起キャリアーの再結合を防止し、開放電圧及
び正孔のキャリアーレンジを向上し、光電変換効率が向
上する。
As described above, the photovoltaic device of the present invention prevents recombination of photoexcited carriers, improves the open circuit voltage and the carrier range of holes, and improves the photoelectric conversion efficiency.

【0368】また本発明の光起電力素子は照射光の弱い
場合に変換効率が向上する。そして本発明の光起電力素
子は、長期間振動下でアニーリングした場合に光電変換
効率が低下しにくいものである。
Further, the photovoltaic element of the present invention has improved conversion efficiency when the irradiation light is weak. Further, the photovoltaic element of the present invention is less likely to lower the photoelectric conversion efficiency when annealed under vibration for a long period of time.

【0369】更に本発明の光起電力素子の製造方法によ
れば、上記効果を有する光起電力素子を収率良く形成で
きるものである。
Further, according to the method for manufacturing a photovoltaic element of the present invention, a photovoltaic element having the above effect can be formed with a high yield.

【0370】また更に加えて、本発明の光起電力素子を
利用した発電システムは、照射光の弱い場合に於いても
優れた電気供給能力を示すものである。
Furthermore, the power generation system using the photovoltaic element of the present invention exhibits excellent electricity supply capability even when the irradiation light is weak.

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【表4】 [Table 4]

【表5】 [Table 5]

【表6】 [Table 6]

【表7】 [Table 7]

【表8】 [Table 8]

【表9】 [Table 9]

【表10】 [Table 10]

【表11】 [Table 11]

【表12】 [Table 12]

【表13】 [Table 13]

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

【図1】本発明の光起電力素子の層構成を示す概略断面
図。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a layer structure of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子における光導電層のバン
ド図。
FIG. 2 is a band diagram of a photoconductive layer in the photovoltaic device of the present invention.

【図3】本発明の光起電力素子における光導電層のバン
ド図。
FIG. 3 is a band diagram of a photoconductive layer in the photovoltaic device of the present invention.

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

【図5】i型層形成時のSiH4、CH4ガス流量パター
ンを示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing SiH 4 and CH 4 gas flow rate patterns when forming an i-type layer.

【図6】i型層形成時のSiH4、CH4ガス流量パター
ンを示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing a SiH 4 and CH 4 gas flow rate pattern when forming an i-type layer.

【図7】Si原子、C原子の組成比とバンドギャップの
関係を示す相関図。
FIG. 7 is a correlation diagram showing the relationship between the composition ratio of Si atoms and C atoms and the band gap.

【図8】バンドギャップの層厚方向の変化を示す概念
図。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing changes in the band gap in the layer thickness direction.

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

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

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

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

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

【図14】μW電力の時間変化パターンを示すグラフ。FIG. 14 is a graph showing a temporal change pattern of μW power.

【図15】水素原子を分布させた場合の(1)流量図、
(2)バンドギャップ及び(3)含有量を示すグラフ。
FIG. 15 is a flow chart (1) when hydrogen atoms are distributed,
The graph which shows (2) band gap and (3) content.

【図16】タンデム型太陽電池の層構成を示す概略断面
図。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the layer structure of a tandem solar cell.

【図17】トリプル型太陽電池の層構成を示す概略断面
図。
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the layer structure of a triple solar cell.

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

【図19】トリプル型太陽電池の他の構成例を示す概略
断面図。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing another configuration example of a triple solar cell.

【図20】p型層の断面TEM像を示す模式図。FIG. 20 is a schematic diagram showing a cross-sectional TEM image of a p-type layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 導電性基板 102 n型層 103 RFプラズマCVD法により堆積されたi型層
(i型Si層) 104 マイクロ波プラズマ法により堆積されたi型層 105 p型層 106 透明電極 107 集電電極 211,221,311,321,331,341,3
51,361,371マイクロ波プラズマCVD法によ
るi型層 312,322,332,33,342,343,35
2,353,362,372,373 バンドギャップ
が一定なマイクロ波プラズマCVD法によるi型層 212,222,313,323,334,344,3
54,364,374RFプラズマCVD法によるi型
層(i型Si層) 400 堆積装置 401 堆積室 402 真空計 403 RF電源 404 基板 405 加熱ヒーター 407 コンダクタンスバルブ 408 補助バルブ 409 リークバルブ 410 RF電極 411 ガス導入管411 412 導波口 413 誘電体窓 2000 原料ガス供給装置 2001〜2007、2021〜2027 バルブ 2011〜2017 マスフローコントローラー 2031〜2037 圧力調整器 2041〜2047,2048 原料ガスボンベ
101 conductive substrate 102 n-type layer 103 i-type layer (i-type Si layer) deposited by RF plasma CVD method 104 i-type layer deposited by microwave plasma method 105 p-type layer 106 transparent electrode 107 current collecting electrode 211 , 221, 311, 321, 331, 341, 3
51,361,371 i-type layer by microwave plasma CVD method 312,322,332,33,342,343,35
2,353,362,372,373 i-type layer by microwave plasma CVD method with a constant band gap 212,222,313,323,334,344,3
54, 364, 374 i-type layer (i-type Si layer) by RF plasma CVD method 400 deposition apparatus 401 deposition chamber 402 vacuum gauge 403 RF power supply 404 substrate 405 heating heater 407 conductance valve 408 auxiliary valve 409 leak valve 410 RF electrode 411 gas introduction Tube 411 412 Waveguide 413 Dielectric window 2000 Raw material gas supply device 2001-2007, 2021-2027 Valve 2011-2017 Mass flow controller 2031-2037 Pressure regulator 2041-2047, 2048 Raw material gas cylinder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 直人 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 幸田 勇蔵 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 松山 深照 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Naoto Okada 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yuzo Koda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Co., Ltd. (72) Inventor Fukateru Matsuyama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン系非単結晶半導体材料からなる
p型層、光導電層(複数のi型層からなる層)及びn型
層を少なくとも積層して構成される光起電力素子に於い
て、前記光導電層は、前記p型層側に位置するマイクロ
波プラズマCVD法により堆積されたi型層と、前記n
型層側に位置するRFプラズマCVD法により堆積され
たi型層とを少なくとも含む積層構造であって、前記マ
イクロ波プラズマCVD法で堆積されたi型層は、少な
くともシリコン原子と炭素原子を含有し、バンドギャッ
プの極小値の位置が該i型層の中央よりp型層方向に片
寄って形成されたi型層であり、且つ前記RFプラズマ
CVD法により堆積されたi型層は、少なくともシリコ
ン原子を含み、層厚が30nm以下であることを特徴と
する光起電力素子。
1. A photovoltaic element comprising at least a p-type layer made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, a photoconductive layer (a layer made of a plurality of i-type layers), and an n-type layer. The photoconductive layer includes an i-type layer deposited on the p-type layer side by a microwave plasma CVD method and the n-type layer.
A laminated structure including at least an i-type layer deposited on the die layer side by an RF plasma CVD method, wherein the i-type layer deposited by the microwave plasma CVD method contains at least silicon atoms and carbon atoms. However, the position of the minimum value of the band gap is an i-type layer formed deviating from the center of the i-type layer in the p-type layer direction, and the i-type layer deposited by the RF plasma CVD method is at least silicon. A photovoltaic element comprising atoms and having a layer thickness of 30 nm or less.
【請求項2】 前記マイクロ波プラズマCVD法により
堆積されたi型層において、該i型層の中心からp型層
方向またはn型層方向の少なくとも一方に、バンドギャ
ップの最大値を有し、該バンドギャップの最大値の領域
が1以上30nm以下であ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 i-type layer deposited by the microwave plasma CVD method has a maximum bandgap value in at least one of a p-type layer direction and an n-type layer direction from the center of the i-type layer, The region of the maximum value of the band gap is 1 or more and 30 nm or less.
Photovoltaic device according to.
【請求項3】 前記マイクロ波プラズマCVD法による
i型層及び/または前記RFプラズマCVD法によるi
型層中に酸素原子または/及び窒素原子が含有されてい
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. An i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and / or an i-type layer formed by the RF plasma CVD method
The photovoltaic element according to claim 1 or 2, wherein the mold layer contains oxygen atoms and / or nitrogen atoms.
【請求項4】 前記マイクロ波プラズマCVD法による
i型層に含有される水素含有量がシリコン原子の含有量
に対応して変化している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 hydrogen content contained in the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method changes according to the content of silicon atoms.
The photovoltaic element according to any one of 1.
【請求項5】 前記RFプラズマCVD法により堆積さ
れたi型層中に、周期律表第III族の元素と第V族の元
素とが同時にドープされたことを特徴とする請求項1〜
4のいずれか1項に記載の光起電力素子。
5. The i-type layer deposited by the RF plasma CVD method is simultaneously doped with an element of Group III and an element of Group V of the periodic table.
4. The photovoltaic element according to any one of 4 above.
【請求項6】 前記p型層と前記マイクロ波プラズマC
VD法によるi型層との間にRFプラズマCVD法によ
るi型層を設けられた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 p-type layer and the microwave plasma C
The photovoltaic element according to claim 1, wherein an i-type layer formed by an RF plasma CVD method is provided between the photovoltaic element and the i-type layer formed by the VD method.
【請求項7】 前記p型層またはn型層の少なくとも一
方が、周期律表第III族元素または/及び第V族元素を
主構成元素とする層と、価電子制御剤を含みシリコン原
子を主構成元素とする層との積層構造であることを特徴
とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光起電力素
子。
7. A layer in which at least one of the p-type layer and the n-type layer contains a Group III element and / or a Group V element of the periodic table as main constituent elements, and a silicon atom containing a valence electron control agent. The photovoltaic element according to any one of claims 1 to 6, which has a laminated structure with a layer serving as a main constituent element.
【請求項8】 周期律表第III族元素または/及び第V
族元素を主構成元素とする層の層厚は、1nm以下であ
ることを特徴とする請求項7記載の光起電力素子。
8. A group III element of the periodic table or / and a group V element.
The photovoltaic element according to claim 7, wherein the layer having a group element as a main constituent element has a layer thickness of 1 nm or less.
【請求項9】 シリコン系非単結晶半導体材料からなる
p型層、光導電層(複数のi型層からなる層)及びn型
層を少なくとも積層して構成される光起電力素子の製造
方法に於いて、前記光導電層のp型層側のi型層を、少
なくともシリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスとを
含む原料ガスに、50mTorr以下の圧力で、該原料
ガスを100%分解するに必要なマイクロ波エネルギー
より低いマイクロ波エネルギーと該マイクロ波エネルギ
ーより高いRFエネルギーとを同時に作用させるマイク
ロ波プラズマCVD法により、バンドギャップの極小値
の位置が該i型層の中央の位置よりp型層方向に片寄る
ように形成堆積し、且つ前記n型層側のi型層を、シリ
コン原子含有ガスを少なくとも含む原料ガスを用いてR
FプラズマCVD法により、2nm/sec以下の堆積
速度で30nm以下形成することを特徴とする光起電力
素子の製造方法。
9. A method of manufacturing a photovoltaic element, which is configured by laminating at least a p-type layer made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, a photoconductive layer (a layer made of a plurality of i-type layers), and an n-type layer. In the above, the i-type layer on the p-type layer side of the photoconductive layer is decomposed by 100% into a raw material gas containing at least a silicon atom-containing gas and a carbon atom-containing gas at a pressure of 50 mTorr or less. The microwave plasma CVD method in which the microwave energy lower than the microwave energy required for the above and the RF energy higher than the microwave energy are simultaneously actuated, and the position of the minimum value of the band gap is higher than the position of the center of the i-type layer by p. The i-type layer on the n-type layer side is formed and deposited so as to be offset in the direction of the die layer by using a source gas containing at least a silicon atom-containing gas as R
A method of manufacturing a photovoltaic element, characterized in that it is formed by an F plasma CVD method at a deposition rate of 2 nm / sec or less and 30 nm or less.
【請求項10】 前記マイクロ波プラズマCVD法にお
いてシリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスを堆積室
から5m以下の距離のところで混合することを特徴とす
る請求項9記載の光起電力素子の製造方法。
10. The method of manufacturing a photovoltaic element according to claim 9, wherein the silicon atom-containing gas and the carbon atom-containing gas are mixed at a distance of 5 m or less from the deposition chamber in the microwave plasma CVD method. .
【請求項11】 請求項1〜8のいずれか1項に記載の
光起電力素子と、該光起電力素子から供給される電力を
蓄積及び/または外部負荷へ電力を供給するための蓄電
池と、該光起電力素子の電圧及び/または電流をモニタ
ーして、該光起電力素子から前記蓄電池及び/または前
記外部負荷へ供給する電力を制御する制御システムとか
ら少なくとも構成されることを特徴とする発電システ
ム。
11. A photovoltaic element according to any one of claims 1 to 8, and a storage battery for accumulating the electric power supplied from the photovoltaic element and / or supplying the electric power to an external load. And a control system for monitoring the voltage and / or current of the photovoltaic element and controlling the power supplied from the photovoltaic element to the storage battery and / or the external load. Power generation system.
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US20210296521A1 (en) * 2021-02-26 2021-09-23 Sri Satya Acqusitions LLC Solar electricity generation system and method
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