JPH0621491A - 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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JPH0621491A
JPH0621491A JP4196051A JP19605192A JPH0621491A JP H0621491 A JPH0621491 A JP H0621491A JP 4196051 A JP4196051 A JP 4196051A JP 19605192 A JP19605192 A JP 19605192A JP H0621491 A JPH0621491 A JP H0621491A
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恵志 斉藤
Tatsuyuki Aoike
達行 青池
Masahiko Tonogaki
雅彦 殿垣
Mitsuyuki Niwa
光行 丹羽
Masafumi Sano
政史 佐野
Susumu Hayashi
享 林
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Abstract

PURPOSE:To provide a photovoltaic element which prevents recombination of photovoltaic carriers and improves open voltage and carrier range holes, a method for manufacturing the same and a power generator system using the same. CONSTITUTION:A photovoltaic element has a p-type layer 104, a photoconductive layer (a layer formed of a plurality of i-type layers) and an n-type layer 102 which are formed in multilayer. The photoconductive layer has a multilayer structure having an i-type layer 103 deposited by a muWPCVD method on the side of the p-type layer, and an i-type layer 109 deposited by an RFPCVD method on the side of the n-type layer. The i-type layer 103 contains Si atoms and Ge atoms in such a manner that the position where the band gas is a minimum is in the i-type layer deviated toward the p-type layer from the center of the i-type layer. The i-type layer 109 contains Si atoms and a thickness of 30nm or less in such a manner that the least one of the p-type and n-type layers has a multilayer structure of a layer containing group III or V element as a main constituent element and a layer containing a valence control agent and Si atoms as main constituent element.

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 deposition co
nditions for a−(Si,Ge):H
using a triode−configurat
ed rf glow discharge syst
em”,J.A.Bragagnolo,P.Litt
lefield,A.Mastrovito and
G.Storti,Conf.Rec.19th IE
EE Photovoltaic specilist
s Conference−1987,pp.878,
(2)”Efficiency improvemen
t in amorphous−SiGe:H sol
ar cells and its applicat
ion to tandem type solar
cells”,S.Yoshida,S.Yamana
ka,M.Konagai and K.Takaha
shi,Conf.Rec.19th IEEE Ph
otovoltaic Specilists Con
ference−1987,pp.1101,(3)”
Stability and terrestrial
application of a−Si tand
em type solar cells”,A.Hi
roe,H.yamagishi,H.Nishio,
M.Kondo,and Y.Tawada,Con
f.Rec.19th IEEEPhotovolta
ic Specilists Conference,
1987,pp.1111,(4)”Preparat
ion of high quality a−SiG
e:H films and its applica
tion to the high efficien
cy triple−junction amorph
ous solar cells,”K.Sato,
K.Kawabata,S.Terazono,H.S
asaki,M.Deguchi,T.Itagak
i,H.Morikawa,M.Aiga and
K.Fujikawa,Conf.Rec.20th
IEEE PhotovoltaicSpecilis
ts Conference,1988 pp.73,
(5)USP4,816,082、(6)USP4,4
71,155、(7)USP4,782,376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 silicon atoms and germanium atoms, and the band gap in the i-type layer is changed. Various proposals have been made for electromotive force elements as described below. For example,
(1) "Optimum position co
conditions for a- (Si, Ge): H
using a triode-configurat
ed rf glow discharge system
em ", JA Bragagno, P. Litt.
lefield, A .; Mastrovit and
G. Storeti, Conf. Rec. 19th IE
EE Photovoltaic specialty
s Conference-1987, pp. 878,
(2) "Efficiency improvmen
t in amorphous-SiGe: H sol
ar cells and it's apply
ion to tandem type solar
cells ", S. Yoshida, S. Yamana
ka, M .; Konagai and K.K. Takaha
shi, Conf. Rec. 19th IEEE Ph
autovoltaic Specialists Con
ference-1987, pp. 1101, (3) "
Stability and terrestrial
application of a-Si tand
em type solar cells ", A. Hi
roe, H .; Yamagishi, H .; Nishio,
M. Kondo, and Y. Tawada, Con
f. Rec. 19th IEE PHOTOVOLTA
ic Specialists Conference,
1987, pp. 1111, (4) "Preparat
ion of high quality a-SiG
e: H films and it's applica
toion to the high efficiency
cy triple-junction amorph
ous solar cells, “K. Sato,
K. Kawabata, S .; Terazono, H .; S
asaki, M .; Deguchi, T .; Itagak
i, H. Morikawa, M .; Aiga and
K. Fujikawa, Conf. Rec. 20th
IEEE Photovoltaic Specilis
ts Conference, 1988 pp. 73,
(5) USP 4,816,082, (6) USP 4,4
71,155, (7) USP 4,782,376, etc. have been reported.

【0003】また、バンドギャップが変化している光起
電力素子の特性の理論的な研究は、例えば、(8)”A
novel design for amorpho
us Silicon alloy solar ce
lls”,S.Guha,J.Yang,A.Pawl
ikiewicz,T.Glatfelter,R.R
oss,and S.R.0vshinsky,Con
f.Rec.20th IEEE Photovolt
aic Specilists Conference
−1988 pp.79,(9)”Numerical
mode1ing of multijunctio
n,amorphous silicon based
P−I−N solar cells”,A.H.P
awlikiewicz and S.Guha,Co
nf.Rec.20th IEEE Photovol
taic Specilists Conferenc
e−1988 pp.251,等が報告されている。
A theoretical study of the characteristics of a photovoltaic element with a changed bandgap has been carried out, for example, in (8) "A.
novel design for amorpho
us Silicon alloy solar ce
lls ", S. Guha, J. Yang, A. Pawl.
ikiewicz, T .; Glaftelter, R.M. R
oss, and S.S. R. 0vshinsky, Con
f. Rec. 20th IEEE Photovolt
aic Specialists Conference
-1988 pp. 79, (9) "Numerical
mode1ing of multijunctio
n, amorphous silicon based
P-I-N solar cells ", A.H.P.
awlikiewicz and S.A. Guha, Co
nf. Rec. 20th IEEE Photovol
taic Specialists Conference
e-1988 pp. 251, etc. have been reported.

【0004】このような従来技術の光起電力素子ではp
/i,n/i界面近傍での光励起キャリアーの再結合を
防止する目的、開放電圧を上げる目的、及び正孔のキャ
リアーレンジを向上させる目的で前記界面にバンドギャ
ップが変化している層を挿入している。
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
ゲルマニウム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 element containing silicon atoms and germanium atoms and having a changed band gap is required to have higher performance and reliability in practical use, and recombination of photoexcited carriers is required. It is desired to further improve the suppression of charge generation, the open circuit voltage and the carrier range of holes.

【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ゲルマニウム原子
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
以下であり、且つ前記p型層とn型層の内少なくとも一
方が周期律表第III族元素または第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。
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 an atom and a germanium atom, and the position of the minimum value of the band gap is deviated from the center of the i-type layer toward the p-type layer, and the i-type layer is deposited by the RF plasma CVD method.
The mold layer contains at least silicon atoms and has a layer thickness of 30 nm.
And a layer in which at least one of the p-type layer and the n-type layer is a main constituent element of a Group III element or a Group V element of the periodic table, and a valence electron control agent is contained, and a silicon atom is a main constituent element. And a layered structure of

【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
されたi型層中に、ドナーとなる価電子制御剤とアクセ
プターとなる価電子制御剤とが同時にドープされたこと
を特徴とする。これらの価電子制御剤は、周期律表第II
I族の元素または第V族の元素であり、前記マイクロ波
プラズマCVD法によるi型層中で分布しているのを特
徴とする。
Further, as a desirable mode of the photovoltaic element of the present invention, a valence electron control agent serving as a donor and a valence electron control agent serving as an acceptor are contained in the i-type layer deposited by the microwave plasma CVD method. It is characterized by being doped at the same time. These valence electron control agents are listed in Periodic Table II.
The element is a group I element or a group V element, and is characterized by being distributed in the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method.

【0016】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.

【0017】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.

【0018】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, it is characterized in that the hydrogen content contained in the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method changes corresponding to the content of silicon atoms.

【0019】特に、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 particular, the group III element of the periodic table or /
Also, it is desirable that the layer containing a Group V element as a main constituent element has a thickness of 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
原子含有ガスとゲルマニウム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1
00%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以下形成し、且つ前記p型層とn型層
の内少なくとも一方が周期律表第III族元素または第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に形成する
ことを特徴とする。また、前記光導電層のp型層側のi
型層を形成時に、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とを同時にドープする事が好ま
しい。
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 device, the i-type layer on the p-type layer side of the photoconductive layer is exposed to a source gas containing at least a silicon atom-containing gas and a germanium atom-containing gas at a pressure of 50 mTorr or less. Then, change the source gas to 1
The microwave plasma CVD method in which the microwave energy lower than the microwave energy required to decompose it by 00% and the RF energy higher than the microwave energy are simultaneously acted on, the position of the minimum value of the band gap is at the center of the i-type layer. Of the i-type layer on the side of the n-type layer of the photoconductive layer by RF plasma CVD using a source gas containing at least a silicon atom-containing gas by 2 nm. 30 nm or less at a deposition rate of 1 / sec or less, and at least one of the p-type layer and the n-type layer is a Group III element or V group in the periodic table.
It is characterized in that it is formed in a laminated structure of a layer containing a group element as a main constituent element and a layer containing a valence electron control agent and containing silicon atoms as a main constituent element. Further, i on the p-type layer side of the photoconductive layer
At the time of forming the mold layer, it is preferable to simultaneously dope the valence electron control agent serving as a donor and the valence electron control agent serving as an acceptor.

【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ゲルマニウム含有ガスを堆積
室から5m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 of the present invention is to deposit a mixture of a silicon atom-containing gas and a germanium-containing gas at a distance of 5 m or less from a deposition chamber in the microwave plasma CVD method. Is characterized by.

【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。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101、n型のシ
リコン系非単結晶半導体層102、RFプラズマCVD
法によるi型層109、少なくともシリコン原子とゲル
マニウム原子とを含有するマイクロ波プラズマ法による
実質的にi型の非単結晶半導体層103、RFプラズマ
CVD法によるi型層108、価電子制御剤を主構成元
素とする層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p型のシリコン系非単結晶半導体層10
4、透明電極105、及び集電電極106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. The photovoltaic device of the present invention includes a conductive substrate 101 having a light reflection layer and a light reflection increasing layer, an n-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 102, and RF plasma CVD.
A substantially i-type non-single-crystal semiconductor layer 103 by a microwave plasma method containing at least silicon atoms and germanium atoms, an i-type layer 108 by an RF plasma CVD method, and a valence electron control agent. P-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 10 containing a layer containing a main constituent element and a valence electron control agent and containing silicon atoms as a main constituent element
4, a transparent electrode 105, a collector electrode 106 and the like.

【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 to the n-type layer by the microwave plasma CVD method, recombination of electrons and holes photoexcited in the vicinity of the n-type layer can be reduced. it can.

【0026】更に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層中にドナーとなる価電子制御剤とアクセプターと
なる価電子制御剤とを同時に添加する事によって電子と
正孔のキャリアーレンジを長くする事ができる。特にバ
ンドギャップが最小値のところで価電子制御剤を比較的
多く含有させる事によって電子と正孔のキャリアーレン
ジを効果的に長くする事ができる。その結果、p型層と
マイクロ波プラズマCVD法によるi型層の界面近傍の
高電界及びn型層と近傍の高電界を更に有効に利用する
事ができてマイクロ波プラズマCVD法によるi型層中
で光励起された電子と正孔の収集効率を格段に向上させ
る事ができる。
Further, the carrier range of electrons and holes can be lengthened by simultaneously adding a valence electron control agent as a donor and a valence electron control agent as an acceptor into the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method. it can. In particular, the carrier range of electrons and holes can be effectively lengthened by containing a relatively large amount of the valence electron control agent at the minimum band gap. As a result, the high electric field in the vicinity of the interface between the p-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and the high electric field in the vicinity of the n-type layer can be used more effectively. The collection efficiency of electrons and holes photoexcited therein can be markedly improved.

【0027】またp型層とマイクロ波プラズマCVD法
によるi型層の界面近傍、及びn型層とマイクロ波プラ
ズマCVD法によるi型層の界面近傍に於いて、欠陥準
位(いわゆるD-,D+)が価電子制御剤で補償される事
によって欠陥準位を介したホッピング伝導による暗電流
(逆バイアス時)が減少する。特に界面近傍に於いて
は、価電子制御剤をマイクロ波プラズマCVD法による
i型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 p-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method, and in the vicinity of the interface between the n-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method, defect levels (so-called D , Since D + ) is compensated by the valence electron control agent, the dark current (during reverse bias) due to hopping conduction through the defect level is reduced. Especially in the vicinity of the interface, by containing a valence electron control agent in a larger amount than the inside of the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method, internal stress such as strain due to a sudden change in the constituent elements peculiar to the interface Can be reduced, and as a result, the defect level near the interface can be reduced. As a result, the open circuit voltage and fill factor of the photovoltaic element can be improved.

【0028】加えてi型層内部にドナーとなる価電子制
御剤とアクセプターとなる価電子制御剤を同時に含有さ
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100
%活性化していない。その結果光照射によって未結合手
が生成したとしても、それらが活性化していない価電子
制御剤と反応して未結合手を補償するものと考えられ
る。
In addition, by simultaneously containing a valence electron control agent serving as a donor and a valence electron control agent serving as an acceptor inside the i-type layer, durability against photodegradation is increased. Although the details of the mechanism are unknown, it is generally believed that the dangling bonds generated by light irradiation become the recombination centers of carriers and deteriorate the characteristics of the photovoltaic device.
And in the case of the present invention, both the valence electron control agent which becomes a donor and the valence electron control agent which becomes an acceptor are contained in the i-type layer by a microwave plasma CVD method, and these are 100
% Not activated. As a result, even if dangling bonds are generated by light irradiation, it is considered that they react with the unactivated valence electron control agent to compensate dangling bonds.

【0029】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になる。
したがって、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 intensity of light applied to the photovoltaic element is low, 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, a sufficient electromotive force is generated.
Therefore, it exhibits excellent photoelectric conversion efficiency even when the intensity of light applied to the photovoltaic element is weak.

【0030】加えて本発明の光起電力素子は、長期間振
動下でアニーリングした場合においても光電変換効率が
低下しにくいものである。この詳細なメカニズムは不明
であるが、従来の光起電力素子の光電変換効率の低下は
次のように考えられる。即ち、バンドギャップを連続的
に変えるためには、構成元素も変化させて光起電力素子
を形成する。そのため光起電力素子内部に歪が蓄積さ
れ、光起電力素子内部に弱い結合が多く存在する事にな
る。そして振動によってマイクロ波プラズマCVD法に
よるi型の非単結晶半導体中の弱い結合が切れて未結合
手が形成される結果、光電変換効率が低下すると考えら
れる。一方、本発明の場合、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。この
他に、活性化していないドナーやアクセプターは主に3
配位するため局所的な柔軟性が増すことが考えられる。
その結果、長期間振動下でアニーリングしても光電変換
効率が低下しにくいものと考えられる。しかし活性化し
ていないドナーやアクセプターは欠陥を形成するのであ
る量以下にしなければならない。従って活性化していな
いドナーやアクセプターの好ましい量は0.1〜100
ppmである。
In addition, the photovoltaic element of the present invention is less likely to lower the photoelectric conversion efficiency even when it is annealed under vibration for a long period of time. Although the detailed mechanism of this is not clear, the decrease in photoelectric conversion efficiency of the conventional photovoltaic device is considered as follows. That is, in order to continuously change the band gap, the constituent elements are also changed to form the photovoltaic element. Therefore, strain is accumulated inside the photovoltaic element, and many weak couplings exist inside the photovoltaic element. It is considered that, as a result of the vibration, weak bonds in the i-type non-single-crystal semiconductor by the microwave plasma CVD method are broken and dangling bonds are formed, so that photoelectric conversion efficiency is lowered. On the other hand, in the case of the present invention, a valence electron control agent serving as a donor and a valence electron control agent serving as an acceptor are simultaneously added, whereby local flexibility is increased, and the photovoltaic element can be annealed by long-term vibration. It is considered that the decrease in the photoelectric conversion efficiency can be suppressed. In addition to this, the number of non-activated donors and acceptors is 3
It is considered that the coordination increases local flexibility.
As a result, it is considered that the photoelectric conversion efficiency is unlikely to decrease even if it is annealed under vibration for a long period of time. However, the amount of unactivated donor or acceptor that forms defects is not more than a certain amount. Therefore, the preferable amount of the non-activated donor or acceptor is 0.1 to 100.
It is ppm.

【0031】更に加えてp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型層を3
0nm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, a p-type layer and microwave plasma C
Between the i-type layers formed by the VD method, 3 i-type layers formed by the RF plasma CVD method at a deposition rate of 2 nm / sec or less are formed.
By inserting 0 nm or less, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element can be further improved. 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.

【0032】RFプラズマCVD法で堆積したi型の非
単結晶半導体層は、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型層を前記マイクロ波プラズマCVD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。特にマイクロ波プラズマ法により堆
積膜を5nm/sec以上の速度で堆積した場合、マイ
クロ波プラズマを停止した後に、マイクロ波プラズマC
VD法によるi型層の表面近傍は十分に緩和していない
ため表面準位が非常に多くなっている。このようなi型
層の表面にRFプラズマ法によって堆積速度の遅い堆積
膜を形成すると、堆積膜の形成と同時に起こる水素原子
の拡散によるアニーリングによって減少させることがで
きるものと考えられる。
The i-type non-single-crystal semiconductor layer deposited by the RF plasma CVD method has a deposition rate of 2 nm / sec or less, and is deposited with low power in which vapor phase reaction does not easily occur. As a result, the packing density of the deposited film is high, and when the i-type layer is laminated with the i-type layer deposited by the microwave plasma CVD method, the interface state between the i-type layers is reduced. Particularly, when the deposited film is deposited at a rate of 5 nm / sec or more by the microwave plasma method, the microwave plasma C is stopped and then the microwave plasma C
Since the vicinity of the surface of the i-type layer formed by the VD method is not relaxed sufficiently, the surface level is extremely large. It is considered that when a deposited film having a slow deposition rate is formed on the surface of such an i-type layer by the RF plasma method, it can be reduced by annealing due to diffusion of hydrogen atoms which occurs at the same time as the formation of the deposited film.

【0033】更に加えてn型層とマイクロ波プラズマC
VD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。
In addition, an n-type layer and microwave plasma C
By forming the i-type layer of 30 nm or less at a deposition rate of 2 nm / sec or less between the VD i-type layers by the RF plasma CVD method, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element can be further improved, and the temperature can be improved. Even when used in an environment where there is a large change, the photoelectric conversion efficiency is less likely to change.

【0034】マイクロ波プラズマCVD法の堆積におい
ては、RFプラズマCVD法と比較してイオンの運動エ
ネルギーが大きいため、下部の半導体層にダメージを与
えることが考えられる。従って、下部の半導体層はイオ
ンダメージに対して耐性がある半導体層を用いる必要が
あり、更にはマイクロ波プラズマCVD法で堆積する堆
積膜は半導体膜として良質であるとともに堆積条件が下
部の半導体層に対してダメージを与えにくい条件で堆積
することが必要である。本発明の光起電力素子の堆積条
件は、この目的を達成するのに適したものである。
In the deposition by the microwave plasma CVD method, since the kinetic energy of ions is larger than that in the RF plasma CVD method, it is considered that the lower semiconductor layer is damaged. Therefore, it is necessary to use a semiconductor layer having resistance to ion damage as the lower semiconductor layer. Further, the deposited film deposited by the microwave plasma CVD method is a good semiconductor film and the deposition conditions are lower. It is necessary to deposit under conditions that are less likely to damage the. The deposition conditions for the photovoltaic device of the present invention are suitable to achieve this end.

【0035】その結果、n型層とi型層の界面の界面準
位の少ない光起電力素子を形成でき、素子の開放電圧及
び短絡電流等が向上する。
As a result, it is possible to form a photovoltaic device having a small interface state at the interface between the n-type layer and the i-type layer, and to improve the open circuit voltage and short-circuit current of the device.

【0036】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.

【0037】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 the group III atom of the periodic table is the main constituent element 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.

【0038】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。
Although the p-type layer has been described above, the above-described effects can be similarly obtained by using the same laminated structure for the n-type layer.

【0039】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.

【0040】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p型層(不図示)側で、右側がn型層(不図示)側で
ある。図2−1の例はバンドギャップの最小値がp型層
の近くにあり、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。i型層211及びi型層212はマイクロ波プラズ
マCVD法により堆積した層であり、i型層213はR
FプラズマCVD法により堆積した非単結晶シリコン層
である。i型層211とi型層213の接合部はバンド
ギャップがほぼ等しくなるようにi型層211とi型層
213の水素含有量を調節したものである。
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 p-type layer (not shown) side, and the right side is the n-type layer (not shown) side. In the example of FIG. 2A, the minimum value of the band gap is near the p-type layer, and the maximum value of the band gap is in the p-type layer direction and the n-type layer direction. The i-type layer 211 and the i-type layer 212 are layers deposited by a microwave plasma CVD method, and the i-type layer 213 is R
It is a non-single crystal silicon layer deposited by the F plasma CVD method. At the junction between the i-type layer 211 and the i-type layer 213, the hydrogen contents of the i-type layer 211 and the i-type layer 213 are adjusted so that the band gaps are almost equal.

【0041】また図2−2図は、図2−1と同様のバン
ドギャップの変化の模式的説明図である。図2−2に於
いては、図2−1と同じように、バンドギャップの最小
値は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型層に接してあるように構成されたものであ
る。i型層221及びi型層222はマイクロ波プラズ
マCVD法により堆積した層であり、i型層223はR
FプラズマCVD法により堆積した非単結晶シリコン層
である。i型層221とi型層223のバンドギャップ
は不連続に接続されている。図2−2のバンドギャップ
構成にすることにより特に開放電圧をあげることが可能
となる。
FIG. 2-2 is a schematic explanatory view of changes in bandgap similar to FIG. 2-1. In FIG. 2B, as in FIG. 2A, the minimum value of the bandgap is closer to the p-type layer (not shown), but the maximum value of the bandgap is in contact with the p-type layer. It is composed of. The i-type layer 221 and the i-type layer 222 are layers deposited by a microwave plasma CVD method, and the i-type layer 223 is R
It is a non-single crystal silicon layer deposited by the F plasma CVD method. The band gaps of the i-type layer 221 and the i-type layer 223 are discontinuously connected. The bandgap configuration of FIG. 2-2 makes it possible to raise the open circuit voltage in particular.

【0042】図3−1から図3−3までは、n型層とマ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層との間及びp型
層とマイクロ波プラズマCVD法によるi型層との間に
RFプラズマCVD法によるi型層を有する光起電力素
子のバンドギャップ変化を示す模式的説明図である。各
図はEg/2を基準にバンドギャップの変化を描いたも
のであり、バンド図の右側にn型層(不図示)及び左側
がp型層(不図示)である。
FIGS. 3-1 to 3-3 show RF between the n-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and between the p-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method. It is a schematic explanatory view showing a band gap change of a photovoltaic device having an i-type layer by a plasma CVD method. In each figure, the change in bandgap is drawn based on Eg / 2, and an n-type layer (not shown) is on the right side of the band diagram and a p-type layer (not shown) is on the left side.

【0043】図3−1は、p型層側のi型層中にRFプ
ラズマCVD法によるi型層312があり、マイクロ波
プラズマCVD法によるバンドギャップがn型層側から
p型層側に向かって減少しているi型層311があり、
n型層近傍にRFプラズマCVD法によるi型層313
とがある例である。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、
不連続に接続されているものである。このようにRFプ
ラズマCVD法によるi型層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 the i-type layer 312 formed by the RF plasma CVD method in the i-type layer on the p-type layer side, and the band gap by the microwave plasma CVD method is changed from the n-type layer side to the p-type layer side. There is a decreasing i-type layer 311,
An i-type layer 313 formed by RF plasma CVD near the n-type layer
Is an example. And the minimum value of the band gap is i
It is located at the interface between the mold layer 312 and the i-type layer 311. Further, the band joining between the i-type layer 311 and the i-type layer 312 is
They are connected discontinuously. By thus providing the i-type layer by the RF plasma CVD method, it is possible to suppress dark current due to hopping conduction via the defect level of the photovoltaic device during reverse bias as much as possible, and as a result, the photovoltaic device is obtained. The open circuit voltage of is increased.

【0044】またRFプラズマCVD法によるi型層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。バンドギャップ一定な
i型層の層厚が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、i型層31
3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 layer 3 formed by the RF plasma CVD method
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 layer having a constant band gap is smaller 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. On the other hand, when the thickness is thicker than 30 nm, the i-type layer 31
3, the photoexcited holes are likely to be accumulated in the vicinity of the interface of the i-type layer 311 whose bandgap is changed from that of No. 3, and thus the collection efficiency of photoexcited carriers is reduced. That is, the short circuit photocurrent is reduced.

【0045】図3−2は、p型層とマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層321の間にRFプラズマCVD
法によるバンドギャップ一定のi型層322をもうけ、
またn型層とマイクロ波プラズマCVD法によるi型層
の間には、バンドギャップがi型層321と等しくなっ
ているRFプラズマCVD法によるi型層323を設け
た例である。
FIG. 3-2 shows RF plasma CVD between the p-type layer and the i-type layer 321 formed by the microwave plasma CVD method.
An i-type layer 322 having a constant band gap by
Further, an i-type layer 323 formed by the RF plasma CVD method having a band gap equal to that of the i-type layer 321 is provided between the n-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method.

【0046】図3−3は、p型層とマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層331の間及びn型層とi型層3
31の間にのバンドギャップ一定のRFプラズマCVD
法によるi型層332、333を設けた例である。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は大きくなる。
FIG. 3-3 shows between the p-type layer and the i-type layer 331 formed by the microwave plasma CVD method and between the n-type layer and the i-type layer 3.
RF plasma CVD with constant band gap between 31
This is an example in which i-type layers 332 and 333 are provided by the method. When a reverse bias is applied to the photovoltaic element, the dark current is further reduced and the open circuit voltage of the photovoltaic element is increased.

【0047】図3−4から図3−7までは、p型層とマ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層の間及びn型層
とマイクロ波プラズマCVD法によるi型層の間にRF
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、且つマイクロ波プラズマCVD法によるi型層の
p型層またはn型層方向にバンドギャップが急激に変化
している領域を有する光起電力素子の例である。
3-4 to 3-7 show RF between the p-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and between the n-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method.
Photovoltaic having an i-type layer having a constant bandgap formed by plasma CVD method and having a region where the bandgap is rapidly changed toward the p-type layer or the n-type layer of the i-type layer formed by microwave plasma CVD method It is an example of an element.

【0048】図3−4は、p型層とマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層341の間及びn型層とi型層3
41の間にRFプラズマCVD法によるバンドギャップ
一定のi型層342、343を有し、またバンドギャッ
プが変化しているi型層341はバンドギャップ最小の
位置がp型層側に片寄っており、i型層341のバンド
ギャップとi型層342、343のバンドギャップが連
続に接続された例である。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342、343が5nm以下と薄い場合
にi型層341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。
FIG. 3-4 shows the space between the p-type layer and the i-type layer 341 formed by the microwave plasma CVD method, and the n-type layer and the i-type layer 3.
41, i-type layers 342 and 343 having a constant band gap formed by the RF plasma CVD method are provided, and the i-type layer 341 having a changed band gap has the minimum band gap position deviated to the p-type layer side. , I-type layer 341 and i-type layers 342 and 343 are connected continuously. 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. In particular, when the i-type layers 342 and 343 having a constant band gap are as thin as 5 nm or less, the band gap of the i-type layer 341 is abruptly changed in the dark current when a reverse bias is applied to the photovoltaic element. Can be reduced, and therefore the open circuit voltage of the photovoltaic element can be increased.

【0049】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、RF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
接続された例である。しかし、バンドギャップ一定のi
型層352、353とバンドギャップが変化しているi
型層351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i型層
351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i型層352、353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 shown in FIG. 3-5, the i-type layer 351 having a changed band gap formed by the microwave plasma CVD method is discontinuous with the i-type layers 353 and 352 having a constant band gap formed by the RF plasma CVD method. In this example, the connection is relatively loose. However, i with a constant band gap
I in which the band gap changes with the mold layers 352, 353
Since the type layers 351 are gently connected in the direction in which the bandgap is widened, carriers photo-excited in the i-type layers 351 having a changed bandgap are efficiently injected into the i-type layers 352 and 353 having a constant bandgap. It As a result, the collection efficiency of photoexcited carriers is increased.

【0050】バンドギャップが一定のi型層とバンドギ
ャップが変化しているi型層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i型層及びバ
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i型層が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
i型層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i型層の層厚が
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 i-type layer having a constant bandgap and the i-type layer having a changed bandgap are connected continuously or discontinuously depends on whether the i-type layer having a constant bandgap and the bandgap rapidly. It depends on the layer thickness of the changing region. When the layer thickness of the region where the i-type layer with a constant band gap is as thin as 5 nm or less and the band gap changes abruptly is 10 nm or less, the i-type layer with a constant band gap and the region where the band gap changes are The photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element is higher when the cells are connected in series. On the other hand, when the layer thickness of the i-type layer having a constant band gap is 5 nm or more and the layer thickness in the region where the band gap changes rapidly is 10 to 30 nm, the band gap changes with the region where the band gap is constant. The conversion efficiency of the photovoltaic element is improved when it is discontinuously connected to the region where the current is applied.

【0051】図3−6は、バンドギャップが一定のi型
層362とバンドギャップが変化しているi型層361
とが2段階で接続された例である。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i
型層362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i型層3
63に向かってバンドギャップが急激に変化しているi
型層361を有するものである。
FIGS. 3-6 show an i-type layer 362 having a constant bandgap and an i-type layer 361 having a different bandgap.
In this example, and are connected in two stages. From the position where the band gap is minimum, the band gap is gradually widened and the band gap is rapidly widened.
By connecting to the mold layer 362, it is possible to efficiently collect the photo-excited carriers in the region where the band gap is changed. Further, in FIG. 3-6, the i-type layer 3
The band gap changes sharply toward 63 i
It has a mold layer 361.

【0052】図3−7は、マイクロ波プラズマCVD法
による型層371、i型層371とp型層及びn型層の
間にRFプラズマCVD法によるi型層373、374
を有する光起電力素子であるが。図3−7は特にi型層
374とi型層371の間に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372を有するも
のである。i型層372とi型層371とは2段階のバ
ンドギャップの変化を経て接続されている例である。
FIG. 3-7 shows a mold layer 371 formed by the microwave plasma CVD method, and the i-type layers 373 and 374 formed by the RF plasma CVD method between the i-type layer 371 and the p-type layer and the n-type layer.
Although it is a photovoltaic element having. 3-7 shows microwave plasma CVD between the i-type layer 374 and the i-type layer 371.
The i-type layer 372 having a constant band gap is formed by the method. In this example, the i-type layer 372 and the i-type layer 371 are connected to each other through a two-step change in band gap.

【0053】上記のようにバンドギャップ一定のi型層
とバンドギャップの変化しているi型層とが構成元素の
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型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 i-type layer having a constant band gap and the i-type layer having a changed band gap are connected in a state where the constituent elements are similar to each other, whereby the internal strain can be reduced. As a result, even if it is annealed under vibration for a long period of time, the weak bond in the i-type layer is broken, the defect level is increased, and the photoelectric conversion efficiency is less likely to decrease, so that high photoelectric conversion efficiency is maintained. It is something you can do.

【0054】また、価電子制御剤をi型層に含有させる
ことによって、i型層中のキャリアーレンジを大きくな
り、キャリアーの収集効率を大きくすることができる。
特に価電子制御剤をバンドギャップに対応させてバンド
ギャップの狭いところで多く広いところで少なくするこ
とによって更に光励起キャリアーの収集効率を大きくす
ることができる。更にバンドギャップ一定のi型層でp
型層及びn型層側で価電子制御剤をバンドギャップ最小
のところよりも多くさせることによって、p/i界面及
びn/i界面近傍での光励起キャリアーの再結合を防止
することができ、光起電力素子の光電変換効率を向上さ
せることができる。
By incorporating a valence electron control agent into the i-type layer, the carrier range in the i-type layer can be increased and the carrier collection efficiency can be increased.
In particular, the collection efficiency of the photoexcited carriers can be further increased by increasing the amount of the valence electron control agent corresponding to the band gap and decreasing the amount in the wide band gap. In addition, the i-type layer with a constant band gap is p
By increasing the amount of the valence electron control agent on the side of the n-type layer and that on the n-type layer side, recombination of photoexcited carriers in the vicinity of the p / i interface and the n / i interface can be prevented. The photoelectric conversion efficiency of the electromotive force element can be improved.

【0055】本発明に於いてシリコン原子とゲルマニウ
ム原子を含有する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、1.1〜1.
6eV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 germanium atoms is variously selected according to the spectrum of irradiation light, but 1.1 ~ 1.
6 eV is desirable.

【0056】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。
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.

【0057】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 also 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. .

【0058】図4−1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1001、誘電体窓1
002、ガス導入管1003、基板1004、加熱ヒー
ター1005、真空計1006、コンダクタンスバルブ
1007、補助バルブ1008、リークバルブ100
9、導波部1010、バイアス電源1011、バイアス
棒1012、シャッター1013、原料ガス供給装置1
020、マスフローコントローラー1021〜102
9、ガス導入バルブ1031〜1039、原料ガスボン
ベのバルブ1051〜1059、圧力調整器1061〜
1069、原料ガスボンベ1071〜1079等から構
成されている。図4−1の製造装置を用いてマイクロ波
プラズマ法によるi型層の形成方法を以下に説明する。
FIG. 4-1 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 1001, a dielectric window 1
002, gas introduction pipe 1003, substrate 1004, heater 1005, vacuum gauge 1006, conductance valve 1007, auxiliary valve 1008, leak valve 100
9, waveguide 1010, bias power supply 1011, bias rod 1012, shutter 1013, source gas supply device 1
020, mass flow controllers 1021 to 102
9, gas introduction valves 1031 to 1039, raw material gas cylinder valves 1051 to 1059, pressure regulator 1061
1069, raw material gas cylinders 1071 to 1079 and the like. A method of forming an i-type layer by the microwave plasma method using the manufacturing apparatus of FIG. 4-1 will be described below.

【0059】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.

【0060】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、マイクロ波エネルギーより高いR
Fエネルギーを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。
Microwave energy lower than the microwave energy required for 100% decomposition of the raw material gas is applied to the raw material gas, and R higher than the microwave energy is applied.
It is considered that the active species suitable for forming the deposited film can be selected by simultaneously acting the F energy on the source gas. 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.

【0061】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。
Further, 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.

【0062】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。
Further, since RF has a high frequency unlike DC, the difference between the potential of plasma and the potential of the substrate 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.

【0063】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, since the flow rate and flow rate of the source gas change temporally or spatially when depositing a layer with a changed band gap, 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.

【0064】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ゲルマニウム原子含有ガスとを堆積
室から5m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 band gap, a silicon atom-containing gas and a germanium atom-containing gas are mixed at a distance of 5 m or less from the deposition chamber. Preferably. When the raw material gases are mixed at a distance of more than 5 m, the raw material gas mixing positions are far apart even if the mass flow controller is controlled in response to a desired band gap change, and therefore the raw material gas delays or the mutual change of the raw material gases is prevented. Diffusion occurs, causing a shift with respect to the desired band gap. That is, if the mixing position of the raw material gas is too far away, the controllability of the band gap is deteriorated.

【0065】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 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.

【0066】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.

【0067】まず図4−1の堆積室1001内に堆積膜
形成用の基板1004を取り付け堆積室内を10-5to
rr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1001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、H2,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。
[0067] First, the deposition chamber fitted with a substrate 1004 for forming the deposited film into the deposition chamber 1001 of FIG. 4-1 10 -5-to
Exhaust below the rr level. 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, gases such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are introduced into the deposition chamber when the internal pressure of the deposition chamber 1001 becomes 10 −4 or less so that oil does not diffuse back into the deposition chamber. Is good. After evacuation of the deposition chamber sufficiently, H 2, He, Ar, Ne, Kr, a gas such as Xe, to be approximately equal to the deposition chamber internal pressure upon applying the raw material gas for forming the deposited film Introduce into the deposition chamber. The optimum pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50 mTorr.

【0068】堆積室内の圧力が安定したら、基板加熱ヒ
ーター1005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H
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
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 1005 is turned on and the substrate is heated to 100 to 500.
Heat to ℃. When the temperature of the substrate stabilizes at the specified temperature, H
Gases such as 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are stopped, and a predetermined amount of raw material gas for forming a deposited film is introduced into the deposition chamber from a gas cylinder through a mass flow controller. The supply amount of the source gas for forming the deposited film introduced into the deposition chamber is
It is appropriately determined according to 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. 5-
It is 50 mTorr.

【0069】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、0.02〜1W/cm3
である。マイクロ波エネルギーの好ましい周波数の範囲
としては0.5〜10GHzが挙げられる。特に2.4
5GHz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。
Further, in the deposited film forming method of the present invention, 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. , 0.02-1 W / cm 3
Is. A preferable frequency range of microwave energy is 0.5 to 10 GHz. Especially 2.4
A frequency around 5 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%.

【0070】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、0.04〜2W/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 0.04 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.

【0071】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 the RF energy is appropriately selected according to the area ratio of the area of the bias rod for supplying the RF energy and the area of the ground. Particularly, the area of the bias rod for supplying the RF energy is the area of the 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.

【0072】このようなマイクロ波エネルギーを導波部
1010から誘電体窓1002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1011から
バイアス棒1012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、
2,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 1010 through the dielectric window 1002, and at the same time, RF energy is introduced into the deposition chamber from the bias power source 1011 through the bias rod 1012. 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, stop the input of microwave energy and RF energy, exhaust the deposition chamber,
After sufficiently purging with a gas such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe, the deposited non-single-crystal semiconductor film is taken out from the deposition chamber.

【0073】また前記RFエネルギーに加えて、前記バ
イアス棒1012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300Vである。
In addition to the RF energy, a DC voltage may be applied to the bias rod 1012. 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 300V.

【0074】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ゲルマニウム原子を含
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 silicon atoms or germanium atoms 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.

【0075】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 the 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.

【0076】具体的にゲルマニウム原子を含有しガス化
し得る化合物としては、GeH4,GeD4,GeF4
GeFH3,GeF22,GeF3H,GeHD3,Ge
22,GeH3D,Ge26,Ge26等が挙げられ
る。
Specific examples of the compound containing a germanium atom and capable of being gasified include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 ,
GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , Ge
H 2 D 2, GeH 3 D , Ge 2 H 6, Ge 2 D 6 , and the like.

【0077】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.

【0078】本発明に於いて、非単結晶半導体層の価電
子制御するために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,B
410,B59,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
GaCl3,InCl3,TlCl3等も挙げることがで
きる。
In the present invention, as the valence electron control agent introduced for controlling the valence electrons of the non-single crystal semiconductor layer, there are group III atoms and group V atoms of the periodic table. 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
And borohydrides such as BF 3 , BCl 3 , and the like. In addition to this, AlCl 3 ,
GaCl 3 , InCl 3 , TlCl 3 and the like can also be mentioned.

【0079】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, as the starting material for introducing the group V atom, 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 .

【0080】非単結晶半導体層のi型層に導入される周
期率表第III族原子及び第V族原子の導入量は1000
ppm以下が好ましい範囲として挙げられる。また周期
率表第III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。
Periodic table introduced into the i-type layer of the non-single-crystal semiconductor layer. The introduced amount of group III atoms and group V atoms is 1000.
A preferable range is ppm or less. Further, it is preferable to add them so that the group III atom and the group V atom of the periodic table are simultaneously compensated.

【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。希釈するのに最適なガスとしては、H2,H
eが挙げられる。
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. The most suitable gas for dilution is H 2 , H
e.

【0082】図4−2は、本発明の光起電力素子のRF
プラズマCVD法によるi型層の堆積に適した堆積膜形
成装置の一例を示す模式的説明図である。該堆積膜形成
装置装置は、RFグロー放電法による成膜装置110
0、堆積室1101、カソード1102、ガス導入管1
103、基板1104、加熱ヒーター1105、真空計
1106、コンダクタンスバルブ1107、コンダクタ
ンスバルブの後のメカニカルブースターポンプ(不図
示)、補助バルブ1108、リークバルブ1109、R
F電源1111、RFマッチングボックス1112、原
料ガス供給装置1020、マスフローコントローラー1
021〜1029、ガス導入バルブ1031〜103
9、原料ガスボンベのバルブ1051〜1059、圧力
調整器1061〜1069、原料ガスボンベ1071〜
1079等から構成されている。
FIG. 4-2 shows the RF of the photovoltaic element of the present invention.
It is a schematic explanatory view showing an example of a deposited film forming apparatus suitable for depositing an i-type layer by a plasma CVD method. The deposited film forming apparatus is a film forming apparatus 110 based on the RF glow discharge method.
0, deposition chamber 1101, cathode 1102, gas introduction pipe 1
103, substrate 1104, heater 1105, vacuum gauge 1106, conductance valve 1107, mechanical booster pump (not shown) after the conductance valve, auxiliary valve 1108, leak valve 1109, R
F power supply 1111, RF matching box 1112, raw material gas supply device 1020, mass flow controller 1
021 to 1029, gas introduction valves 1031 to 103
9, valves 1051 to 1059 of source gas cylinders, pressure regulators 1061 to 1069, source gas cylinders 1071
It is composed of 1079 and the like.

【0083】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型層は、以下のよ
うにして堆積される。
The i-type layer by the RF plasma CVD method inserted at the n / i interface of the photovoltaic device of the present invention is deposited as follows.

【0084】まずn型層まで堆積した基板を堆積室11
01のヒーター1105上に基板1104として取り付
ける。堆積室1101の扉を閉じ堆積室内を10-3To
rr台になるまで引き上げる。H2,He,Ne,A
r,Xe,Kr等の基板加熱用ガスをRFプラズマCV
D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1105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1105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1020から補助バルブ1108とガス導入管
1103を介して堆積室1101内に導入する。
First, the substrate on which the n-type layer is deposited is placed in the deposition chamber 11
No. 01 heater 1105 is mounted as a substrate 1104. The door of the deposition chamber 1101 is closed and the inside of the deposition chamber is 10 -3 To
Pull up until it reaches the rr level. H 2 , He, Ne, A
RF plasma CV using a substrate heating gas such as r, Xe, or Kr
Flow at the same flow rate and pressure as when performing D. At the same time, the substrate heating heater 1105 is turned on, and the temperature of the heating heater 1105 is set so as to reach a desired substrate temperature. When the substrate temperature reaches a 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 1020 into the deposition chamber 1101 via the auxiliary valve 1108 and the gas introduction pipe 1103. Introduce.

【0085】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
ギーをマッチングボックス1112を介してカソード電
極1102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CV
D法のステップに進む。
After the internal pressure of the deposition chamber becomes a desired internal pressure by the source gas and becomes stable, a desired RF energy is introduced from the RF power source into the cathode electrode 1102 through the matching box 1112. Then, plasma is generated to continue the deposition for a desired deposition time. After the desired deposition time,
The supply of RF energy is stopped, the heater for heating the substrate is turned off, 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 next microwave plasma CV is performed.
Proceed to step D.

【0086】該RFプラズマCVD法でi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/cm3、堆積速度は、0.01〜2nm/
secが最適条件として挙げられる。
When depositing an i-type layer 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.
~ 5.0 W / cm 3 , deposition rate is 0.01-2 nm /
sec is the optimum condition.

【0087】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 frequency of RF 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.

【0088】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、N2
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,CO2,N
O,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 layer formed by the RF plasma method, for example, a nitrogen atom-introduced gas is used. , N 2 ,
NH 3, ND 3, NO, NO 2, N 2 O , and the like. Further, as the oxygen atom introduction gas, O 2 , CO, CO 2 , N
O, NO 2, N 2 O , CH 3 CH 2 OH, CH 3 OH , and the like.

【0089】本発明の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CVD装置とを連続的に
接続した装置がより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。
As the deposition apparatus of the present invention, an apparatus in which a microwave plasma CVD apparatus and an RF plasma CVD apparatus are continuously connected is more 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.

【0090】本発明において、p型層またはn型層を積
層構造とする場合、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, a layer containing a group III element or / and a group V element as a main constituent element in the periodic table (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 apparatus or the RF plasma CVD apparatus. Can be done using.

【0091】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 dobbing layer A is the same as the 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.

【0092】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.

【0093】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%.

【0094】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.

【0095】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.

【0096】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。
Especially 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 is in contact with the transparent electrode. 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.

【0097】次に本発明の光起電力素子の構成を更に詳
細に述べる。 (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,Ti,Pt,P
b,Sn等の金属、またはこれらの合金が挙げられる。
Next, the structure of the photovoltaic element of the present invention will be described in more detail. (Conductive Substrate) The conductive substrate may be a conductive material, or may be one in which a support is formed of an insulating material or a conductive material and then a conductive treatment is performed thereon. As the conductive support, for example, NiCr, stainless steel, Al,
Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, P
Examples include metals such as b and Sn, or alloys thereof.

【0098】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.

【0099】たとえばガラスであれば、その表面に、N
iCr,Al,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,T
i,Pt,Pb,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。 (光反射層)光反射層としては、Ag,Al,Cu,A
lSi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。 (反射増加層)反射増加層としてはZnO,SnO2
In23,ITO,TiO2,CdO,Cd2SnO4
Bi23,MoO3,NaxWO3等が最適なものとして
挙げられる。
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. (Light reflection layer) As the light reflection layer, Ag, Al, Cu, A
A metal having a high reflectance from visible light to near infrared is suitable such as 1Si. 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. (Reflection increasing layer) As the reflection increasing layer, ZnO, SnO 2 ,
In 2 O 3 , ITO, TiO 2 , CdO, Cd 2 SnO 4 ,
Bi 2 O 3 , MoO 3 , Na x WO 3 and the like are most suitable.

【0100】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.

【0101】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。 (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。
Regarding 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. (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,Ge26,Ge26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 , Ge 2 H 6, Ge 2 D 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、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 small light absorption or a wide bandgap such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted with hydrogen gas to 2 to 100 times, and the RF power is relatively high. It is preferable to introduce power. 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。 (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。
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. (I-Type Layer by Microwave Plasma CVD Method) In a photovoltaic device, the i-type layer is an important layer for generating and transporting carriers with respect to irradiation light.

【0122】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、シリコン原子とゲルマニウム原子とを含有し
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 n-type layers. The i-type layer of the photovoltaic device of the present invention contains i-type silicon atoms and germanium atoms. The band gap changes smoothly in the layer thickness direction, and the minimum value of the band gap is offset 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.

【0123】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%.

【0124】特に、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。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小のところでの水素
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。
In particular, a preferable distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed on each interface side 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 near the interface is preferably in the range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. 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 minimum content of silicon atoms is preferably in the range of 1 to 10 at%, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is 0.3 to 0. Eight times is the preferred range.

【0125】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ゲルマニウム原子を含有す
る合金系半導体の堆積に於いて、シリコン原子とゲルマ
ニウム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 halogen atoms are formed 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 an alloy-based semiconductor containing a silicon atom and a germanium atom, due to the difference in the ionization rates of the silicon atom and the germanium atom, It is considered that there is a difference in the energy acquired by the atoms, and as a result, even if the hydrogen content and / or the halogen content in the alloy-based semiconductor is low, the relaxation is sufficiently advanced and a good-quality alloy-based semiconductor can be deposited.

【0126】加えてシリコン原子とゲルマニウム原子と
を含有するi型層に酸素及び/または窒素を100pp
m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、シリコン原子とゲルマニウム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ゲル
マニウム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ゲ
ルマニウム原子の含有量に対応して増減している分布が
好ましいものである。この分布は水素原子または/及び
ハロゲン原子の分布とは反対の分布であるが、構造的な
歪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, 100 pp of oxygen and / or nitrogen is added to the i-type layer containing silicon atoms and germanium atoms.
Addition of a small amount of m or less improves the durability against annealing due to long-term vibration of the photovoltaic element. The details of the cause are unknown, but since the composition ratio of silicon atoms and germanium atoms continuously changes in the layer thickness direction, it is better than when silicon atoms and germanium 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 germanium atoms is preferable. This distribution is the opposite of the distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms, but it is considered that such distribution is preferable because of the effect of removing structural strain and the effect of reducing dangling bonds. .

【0127】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。
Furthermore, by distributing such hydrogen atoms (or / and halogen atoms) and oxygen atoms (or / and nitrogen atoms), the tail states of the valence band and the conduction band are smoothly and continuously connected. Is.

【0128】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.

【0129】本発明の堆積膜形成方法によるシリコン原
子とゲルマニウム原子を含有するi型層は、堆積速度を
5nm/sec以上に上げても価電子帯側のテイルステ
イトが少ないものであって、テイルステイトの傾きは6
0meV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 germanium atoms according to the deposited film forming method of the present invention has a small tail state on the valence band side even if the deposition rate is increased to 5 nm / sec or more. The inclination of the state is 6
It is 0 meV or less, and the density of dangling bonds by electron spin resonance (esr) is 10 17 / cm 3 or less.

【0130】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。 (RFプラズマCVD法によるi型層)RFプラズマC
VD法によるi型層は、2nm/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
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。 (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。
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. (I-type layer by RF plasma CVD method) RF plasma C
The i-type layer formed by the VD method is deposited at a deposition rate of 2 nm / sec or less, and the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the deposited film is 1 to 40 at%.
The range of is preferable. 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. (Transparent Electrode) As the transparent electrode, a transparent electrode made of indium oxide or indium oxide is suitable.

【0131】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.

【0132】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.

【0133】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 a preferable range is 25 ° C to 600 ° C. 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.

【0134】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 in the discharge space is 0.1 to 50 mTorr in order to perform the sputtering effectively.
r is mentioned as a preferable range.

【0135】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.

【0136】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.

【0137】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,
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.

【0138】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 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.

【0139】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-mentioned degree of vacuum 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.

【0140】次に、本発明の発電システムを説明する。Next, the power generation system of the present invention will be described.

【0141】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。
The power generation system of the present invention supplies the above-described photovoltaic element of the present invention and the voltage and / or current of the photovoltaic element to the storage element and / or the external load from the photovoltaic element. And a storage battery for storing and / or supplying the power supplied from the photovoltaic element to an external load.

【0142】図9−1は本発明の電力供給システムの一
例であって、光起電力素子のみを電源とする場合の基本
回路であるが、該電力供給システムは、太陽電池として
本発明の光起電力素子9001、該光起電力素子の電圧
制御用のダイオード9002、蓄電池としての働き及び
電圧安定化用のコンデンサー9003、及び負荷900
4から構成されている。
FIG. 9-1 is an example of the power supply system of the present invention, which is a basic circuit when only the photovoltaic element is used as a power source. An electromotive element 9001, a diode 9002 for controlling the voltage of the photovoltaic element, a capacitor 9003 for functioning as a storage battery and stabilizing the voltage, and a load 900.
It is composed of 4.

【0143】図9−2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9101
とし、逆流防止用ダイオード9102、電圧をモニター
し電圧を制御する電圧制御回路9103、二次電池91
04、負荷9105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。二次電池としては、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。図
9−3は電圧制御回路9103の一例を示す。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。
FIG. 9-2 is an example of the power supply system of the present invention, which is a basic charging circuit using a photovoltaic element. The circuit uses the photovoltaic device of the present invention as a solar cell 9101.
A backflow prevention diode 9102, a voltage control circuit 9103 for monitoring the voltage and controlling the voltage, and a secondary battery 91.
04, a load 9105, and the like. A silicon diode, a Schottky diode, or the like is suitable as the backflow prevention diode. Examples of the secondary battery include a nickel cadmium battery, a rechargeable silver oxide battery, a lead storage battery, a flywheel energy storage unit and the like. FIG. 9C shows an example of the voltage control circuit 9103. 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.

【0144】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.

【0145】また、図9−4は、太陽電池とディーゼル
発電とのハイブリット式の電源システムのブロック図で
ある。該発電システムはディーゼル発電機9401、太
陽電池9402、整流器9403、充放電制御装置94
04、蓄電池9405、直流交流変換装置9406、切
り替え器9407、交流負荷9408等から構成されて
いる。
FIG. 9-4 is a block diagram of a hybrid type power supply system of solar cells and diesel power generation. The power generation system includes a diesel generator 9401, a solar cell 9402, a rectifier 9403, a charge / discharge control device 94.
04, a storage battery 9405, a DC / AC converter 9406, a switch 9407, an AC load 9408, and the like.

【0146】更に、図9−5は商用電源バックアップ式
太陽電池電源システムのブロック図である。該電源シス
テムは太陽電池9501、充放電制御装置9502、蓄
電池9503、直流交流変換装置9504、商用電源9
505、無瞬断切り替え器9506、負荷9507等か
ら構成されている。
Further, FIG. 9-5 is a block diagram of a commercial power source backup type solar cell power source system. The power supply system includes a solar cell 9501, a charge / discharge control device 9502, a storage battery 9503, a DC / AC converter 9504, a commercial power supply 9
505, a hitless switch 9506, a load 9507, and the like.

【0147】また更に加えて、図9−6商用電源完全連
系式太陽電池電源システムのブロック図である。該電源
システムは太陽電池9601、直流交流変換装置960
2、商用電源9603、負荷9604、逆潮流9605
等から構成されている。
Furthermore, in addition to the above, FIG. 9-6 is a block diagram of a complete commercial power source interconnection type solar cell power source system. The power supply system includes a solar cell 9601, a DC / AC converter 960.
2, commercial power source 9603, load 9604, reverse power flow 9605
Etc.

【0148】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 element of the present invention as a solar cell can be used stably for a long period of time, and even when the irradiation light applied to the solar cell varies. Since it sufficiently functions as an electromotive force element, it exhibits excellent stability.

【0149】[0149]

【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

【0150】(実施例1)図4−1に示す原料ガス供給
装置1020と堆積装置1000からなるマイクロ波プ
ラズマCVD法による製造装置及び図4−2に示す原料
ガス供給装置1020と堆積装置1100からなるRF
プラズマCVD法による製造装置により、本発明の光起
電力素子を作製した。
(Example 1) From the source gas supply apparatus 1020 and the deposition apparatus 1100 shown in FIG. 4A and the source apparatus 1020 and the deposition apparatus 1100 shown in FIG. RF
The photovoltaic element of the present invention was produced by the production apparatus using the plasma CVD method.

【0151】図中の1071〜1079のガスボンベに
は、本発明のシリコン系非単結晶半導体材料からなるp
型層、i型層及びn型層を作製するための原料ガスが密
封されており、1071はSiH4ガスボンベ、107
2はH2ガスボンベ、1073はH2ガスで10%に希釈
されたB26ガス(以下「B26(10%)/H2」と
略記する)ボンベ、1074はH2ガスで1%に希釈さ
れたPH3ガス(以下「PH3(1%)/H2」と略記す
る)ボンベ、1075はSi26ガスボンベ、1076
はGeH4ガスボンベ、1077はH2ガスで2000p
pmに希釈されたBF3ガス(以下「BF3/H2」と略
記する)ボンベ、1078はH2ガスで2000ppm
に希釈されたPH3ガス(以下「PH3(2000pp
m)/H2」と略記する)ボンベ、1079はHeガス
で1%に希釈されたNOガス(以下「NO/He」と略
記する)ボンベである。また、あらかじめ、ガスボンベ
1071〜1079を取り付ける際に、各々のガスを、
バルブ1051〜1059から流入バルブ1031〜1
039のガス配管内に導入してある。
In the gas cylinders 1071 to 1079 in the figure, p made of the silicon-based non-single-crystal semiconductor material of the present invention is used.
A source gas for forming the mold layer, the i-type layer and the n-type layer is sealed, and 1071 is a SiH 4 gas cylinder, 107
2 is an H 2 gas cylinder, 1073 is a B 2 H 6 gas diluted with H 2 gas to 10% (hereinafter abbreviated as “B 2 H 6 (10%) / H 2 ”) cylinder, and 1074 is H 2 gas. PH 3 gas diluted to 1% (hereinafter abbreviated as “PH 3 (1%) / H 2 ”) cylinder, 1075 is Si 2 H 6 gas cylinder, 1076
Is a GeH 4 gas cylinder and 1077 is H 2 gas at 2000 p
BF 3 gas diluted with pm (hereinafter abbreviated as “BF 3 / H 2 ”) cylinder, 1078 is H 2 gas of 2000 ppm
PH 3 gas diluted to (hereinafter “PH 3 (2000 pp
m) / H 2 "and abbreviated) bomb, 1079 NO gas (hereinafter abbreviated as" NO / He "that has been diluted to 1% with He gas) is cylinder. In addition, when attaching the gas cylinders 1071 to 1079 in advance,
Inflow valves 1031 to 1 from valves 1051 to 1059
It is introduced into the 039 gas pipe.

【0152】図中1004及び1104は基板であり、
50mm角、厚さ1mmのステンレス(SUS430B
A)製で、表面に鏡面加工を施して、スパッタリング法
により、反射層としてテクスチャー化した銀(Ag)薄
膜を100nm、更に、反射増加層として酸化亜鉛(Z
nO)薄膜を1μm蒸着してある。
In the figure, 1004 and 1104 are substrates,
50 mm square, 1 mm thick stainless steel (SUS430B
A), the surface of which is mirror-finished, and a sputtering method is used to form a textured silver (Ag) thin film as a reflection layer of 100 nm, and a reflection-increasing layer of zinc oxide (Z).
The nO) thin film is vapor-deposited by 1 μm.

【0153】まず、ガスボンベ1071よりSiH4
ス、ガスボンベ1072よりH2ガス、ガスボンベ10
73よりB26/H2ガス、ガスボンベ1074よりP
3(1%)/H2ガス、ガスボンベ1075よりSi2
6ガス、ガスボンベ1076よりGeH4ガス、ガスボ
ンベ1077よりBF3/H2、ガスボンベ1078より
PH3(2000ppm)/H2、ガスボンベ1079よ
りNO/Heを、バルブ1051〜1059を開けて導
入し、圧力調整器1061〜1069により各ガス圧力
を約2kg/cm2に調整した。
First, SiH 4 gas from the gas cylinder 1071, H 2 gas from the gas cylinder 1072, and gas cylinder 10
73 from B 2 H 6 / H 2 gas, gas cylinder 1074 from P
H 3 (1%) / H 2 gas, Si 2 from gas cylinder 1075
H 6 gas, GeH 4 gas from the gas cylinder 1076, BF 3 / H 2 from the gas cylinder 1077, PH 3 (2000 ppm) / H 2 from the gas cylinder 1078, NO / He from the gas cylinder 1079 are introduced by opening valves 1051 to 1059, Each gas pressure was adjusted to about 2 kg / cm 2 by the pressure adjusters 1061 to 1069.

【0154】次に、流入バルブ1031〜1039、堆
積室1001及び1101のリークバルブ1009及び
1109が閉じられていることを確認し、また、流出バ
ルブ1041〜1049、補助バルブ1008及び11
08が開かれていることを確認して、コンダクタンス
(バタフライ型)バルブ1007及び1107を全開に
して、不図示の真空ポンプにより堆積室1001、11
01及びガス配管内を排気し、真空計1006及び11
06の読みが約1×10-4Torrになった時点で補助
バルブ1008及び1108、流出バルブ1041〜1
049を閉じた。次に、流入バルブ1031〜1039
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1021〜1029内に導入した。
Next, it is confirmed that the inflow valves 1031 to 1039, the leak valves 1009 and 1109 of the deposition chambers 1001 and 1101 are closed, and the outflow valves 1041 to 1049 and the auxiliary valves 1008 and 11 are closed.
After confirming that 08 is opened, the conductance (butterfly type) valves 1007 and 1107 are fully opened, and the deposition chambers 1001 and 11 are opened by a vacuum pump (not shown).
01 and the gas pipe are evacuated, and vacuum gauges 1006 and 11
When the reading of 06 becomes about 1 × 10 −4 Torr, auxiliary valves 1008 and 1108, outflow valves 1041 to 1
049 was closed. Next, inflow valves 1031 to 1039
Was gradually opened and each gas was introduced into the mass flow controllers 1021 to 1029.

【0155】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板上に、n型層、RFプラズマCVD法及びマイ
クロ波プラズマCVD法によるi型層およびp型層の成
膜を行なった。
After the preparation for film formation was completed as described above, an n-type layer, an i-type layer and a p-type layer were formed on the substrate by the RF plasma CVD method and the microwave plasma CVD method.

【0156】n型層を作製するには、基板1004を加
熱ヒーター1005により350℃に加熱し、流出バル
ブ1041、1044及び補助バルブ1008を徐々に
開いて、SiH4ガス、PH3(1%)/H2ガスをガス
導入管1003を通じて堆積室1001内に流入させ
た。この時、SiH4ガス流量が50sccm、PH
3(1%)/H2ガス流量が200sccmとなるように
各々のマスフローコントローラー1021、1024で
調整した。堆積室1001内の圧力は、10mTorr
となるように真空計1006を見ながらコンダクタンス
バルブ1007の開口を調整した。
To form the n-type layer, the substrate 1004 is heated to 350 ° C. by the heater 1005, the outflow valves 1041 and 1044 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened, and SiH 4 gas and PH 3 (1%) are added. / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 50 sccm, PH
The mass flow controllers 1021 and 1024 were adjusted so that the flow rate of 3 (1%) / H 2 gas was 200 sccm. The pressure in the deposition chamber 1001 is 10 mTorr
The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while observing the vacuum gauge 1006 so that

【0157】その後、シャッター1013を閉じて、バ
イアス電源1011の直流(以下「DC」と略記する)
バイアスを50Vに設定して、バイアス棒1012に印
加し、続けて、不図示のマイクロ波電源の電力を130
mW/cm3に設定し、不図示の導波管、導波部101
0及び誘電体窓1002を通じて堆積室1001内にマ
イクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生起さ
せ、シャッター1013を開けて、基板1004上にn
型層の作製を開始し、層厚10nmのn型層を作製し
た。その後シャッター1013を閉じて、マイクロ波グ
ロー放電を止め、流出バルブ1041、1044及び補
助バルブ1008を閉じて、堆積室1001内ヘのガス
流入を止め、n型層の作製を終えた。
After that, the shutter 1013 is closed and the direct current (hereinafter abbreviated as "DC") of the bias power source 1011 is set.
The bias is set to 50 V and applied to the bias rod 1012, and then the power of the microwave power source (not shown) is set to 130 V.
mW / cm 3 is set, and the waveguide and the waveguide section 101 (not shown) are set.
0 and the dielectric window 1002, microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 to generate microwave glow discharge, the shutter 1013 is opened, and n is formed on the substrate 1004.
The production of the mold layer was started, and an n-type layer having a layer thickness of 10 nm was prepared. After that, the shutter 1013 was closed to stop the microwave glow discharge, the outflow valves 1041 and 1044 and the auxiliary valve 1008 were closed to stop the gas inflow into the deposition chamber 1001, and the n-type layer production was completed.

【0158】次に、基板1004を堆積室1001より
取りだし、図4−2に示すRFプラズマCVD法による
堆積装置1100の堆積室1101に設置し、RFプラ
ズマCVD法によるi型層を作製した。
Next, the substrate 1004 was taken out of the deposition chamber 1001 and placed in the deposition chamber 1101 of the deposition apparatus 1100 by the RF plasma CVD method shown in FIG. 4-2 to form an i-type layer by the RF plasma CVD method.

【0159】RFプラズマCVD法によるi型層を作製
するには、基板1104を加熱ヒーター1105により
350℃に加熱し、流出バルブ1041、1042及び
補助バルブ1108を徐々に開いて、SiH4ガス、H2
ガスをガス導入管1103を通じて堆積室1101内に
流入させた。この時、SiH4ガス流量が8sccm、
2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1021、1022で調整した。
堆積室1101内の圧力は、0.5Torrとなるよう
に真空計1106を見ながらコンダクタンスバルブ11
07の開口を調整した。
To form the i-type layer by the RF plasma CVD method, the substrate 1104 is heated to 350 ° C. by the heater 1105, the outflow valves 1041 and 1042 and the auxiliary valve 1108 are gradually opened, and SiH 4 gas and H are added. 2
Gas was introduced into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 8 sccm,
The mass flow controllers 1021 and 1022 were adjusted so that the H 2 gas flow rate was 100 sccm.
The conductance valve 11 is adjusted while observing the vacuum gauge 1106 so that the pressure in the deposition chamber 1101 becomes 0.5 Torr.
The aperture of 07 was adjusted.

【0160】その後、RF電源1111の電力を120
mW/cm2に設定し、RFマッチングボックス111
2を通じてカソード1102にRF電力を導入し、RF
グロー放電を生起させ、n型層上にRFプラズマCVD
法によるi型層の形成を開始し、層厚10nmのi型層
を形成したところでRFグロー放電を止め、流出バルブ
1041、1042及び補助バルブ1108を閉じて、
堆積室1101内へのガス流入を止め、RFプラズマC
VD法によるi型層の形成を終えた。
After that, the power of the RF power supply 1111 is set to 120.
RF matching box 111 set to mW / cm 2.
RF power is introduced to the cathode 1102 through the RF
RF plasma CVD on n-type layer by generating glow discharge
The formation of the i-type layer by the method is started, and when the i-type layer having a layer thickness of 10 nm is formed, the RF glow discharge is stopped, and the outflow valves 1041 and 1042 and the auxiliary valve 1108 are closed,
The gas flow into the deposition chamber 1101 is stopped and the RF plasma C
The formation of the i-type layer by the VD method is completed.

【0161】次に、基板1104を堆積室1101より
取りだし、図4−1に示すマイクロ波プラズマCVD法
による堆積装置1000の堆積室1001に設置し、マ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層作製した。マイ
クロ波プラズマCVD法によるi型層を作製するには、
基板1004を加熱ヒーター1005により350℃に
加熱し、流出バルブ1041、1042、1046及び
補助バルブ1008を徐々に開いて、SiH4ガス、H2
ガス、GeH4ガスをガス導入管1003を通じて堆積
室1001内に流入させた。この時、SiH4ガス流量
が200sccm、H2ガス流量が500sccm、G
eH4ガス流量が1sccmとなるように各々のマスフ
ローコントローラー1021、1022、1046で調
整した。堆積室1001内の圧力は、表2に示す値とな
るように真空計1006を見ながらコンダクタンスバル
ブ1007の開口を調整した。
Next, the substrate 1104 was taken out from the deposition chamber 1101 and placed in the deposition chamber 1001 of the deposition apparatus 1000 by the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4-1 to form an i-type layer by the microwave plasma CVD method. To produce an i-type layer by the microwave plasma CVD method,
The substrate 1004 is heated to 350 ° C. by the heater 1005, the outflow valves 1041, 1042, 1046 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened, and SiH 4 gas and H 2 gas are added.
Gas and GeH 4 gas were caused to flow into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 200 sccm, the H 2 gas flow rate is 500 sccm, and G
The mass flow controllers 1021, 1022, and 1046 were adjusted so that the eH 4 gas flow rate was 1 sccm. The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while observing the vacuum gauge 1006 so that the pressure in the deposition chamber 1001 became the value shown in Table 2.

【0162】次に、シャッター1013を閉じ、不図示
のマイクロ波電源の電力を170mW/cm3に設定
し、不図示の導波管、導波部1010及び誘電体窓10
02を通じて堆積室1001内にマイクロ波電力を導入
し、マイクロ波グロー放電を生起させ、バイアス電源1
011の高周波(以下「RF」と略記する)バイアスを
350mW/cm3に、DCバイアスをRFカット用の
コイルを介して0Vにそれぞれ設定して、バイアス棒1
012に印加した。その後、シャッター1013を開け
て、RFプラズマCVD法によるi型層上にマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層の作製を開始し、同時
に、SiH4ガス流量及びGeH4ガス流量を、図5
(1)に示す流量パターンに従ってマスフローコントロ
ーラー1021、1026で調整し、層厚300nmの
i型層を作製したところで、シャッター1013を閉
じ、バイアス電源1011の出力を切り、マイクロ波グ
ロー放電を止め、流出バルブ1041、1042、10
46及び補助バルブ1008を閉じて、堆積室1001
内ヘのガス流入を止めた。
Next, the shutter 1013 is closed, the power of the microwave power source (not shown) is set to 170 mW / cm 3 , and the waveguide, the waveguide portion 1010 and the dielectric window 10 (not shown) are set.
The microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through 02 to generate microwave glow discharge, and the bias power source 1
A high frequency (abbreviated as “RF” hereinafter) 011 bias was set to 350 mW / cm 3 and a DC bias was set to 0 V through a coil for RF cutting, and the bias rod 1
012 was applied. After that, the shutter 1013 is opened to start the production of the i-type layer by the microwave plasma CVD method on the i-type layer by the RF plasma CVD method, and at the same time, the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate are changed as shown in FIG.
After adjusting the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow rate pattern shown in (1) to produce an i-type layer having a layer thickness of 300 nm, the shutter 1013 is closed, the output of the bias power supply 1011 is cut off, the microwave glow discharge is stopped, and the outflow occurs. Valves 1041, 1042, 10
46 and the auxiliary valve 1008 are closed and the deposition chamber 1001 is closed.
The gas flow to the inside was stopped.

【0163】次に、ド−ピング層Aとドーピング層Bを
積層したp型層を作製した。
Next, a p-type layer in which the doping layer A and the doping layer B were laminated was prepared.

【0164】ドーピング層B1を作製するには、基板1
004を加熱ヒーター1005により300℃に加熱
し、流出バルブ1041、1042、1047及び補助
バルブ1008を徐々に開いて、SiH4ガス、H2
ス、BF3/H2ガスをガス導入管1003を通じて堆積
室1001内に流入させた。この時、SiH4ガス流量
が1sccm、H2ガス流量が300sccm、BF3
2ガス流量が2sccmとなるように各々のマスフロ
ーコントローラー1021、1022、1027で調整
した。堆積室1001内の圧力は、25mTorrとな
るように真空計1006を見ながらコンダクタンスバル
ブ1007の開口を調整した。
To prepare the doped layer B1, the substrate 1
004 is heated to 300 ° C. by the heater 1005, the outflow valves 1041, 1042, 1047 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened to deposit SiH 4 gas, H 2 gas, and BF 3 / H 2 gas through the gas introduction pipe 1003. It was made to flow into the chamber 1001. At this time, the SiH 4 gas flow rate was 1 sccm, the H 2 gas flow rate was 300 sccm, and BF 3 /
The mass flow controllers 1021, 1022, and 1027 were adjusted so that the H 2 gas flow rate was 2 sccm. The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while observing the vacuum gauge 1006 so that the pressure in the deposition chamber 1001 was 25 mTorr.

【0165】その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
50mW/cm3に設定し、不図示の導波管、導波部1
010及び誘電体窓1002を通じて堆積室1001内
にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生
起させ、シャッター1013を開け、マイクロ波ブラズ
マCVD法によるi型層上にドーピング層B1の作製を
開始し、層厚0.5nmのドーピング層B1を作製した
ところでシャッター1013を閉じ、マイクロ波グロー
放電を止め、流出バルブ1041、1042、1047
及び補助バルブ1008を閉じて、堆積室1001内へ
のガス流入を止めた。
After that, the power of the microwave power source (not shown) is set to 50 mW / cm 3 , and the waveguide and the waveguide section 1 (not shown) are set.
Microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through 010 and the dielectric window 1002 to generate microwave glow discharge, the shutter 1013 is opened, and the production of the doping layer B1 on the i-type layer by the microwave plasma CVD method is started. Then, when the doping layer B1 having a layer thickness of 0.5 nm is produced, the shutter 1013 is closed to stop the microwave glow discharge, and the outflow valves 1041, 1042, and 1047.
The auxiliary valve 1008 was closed to stop the gas flow into the deposition chamber 1001.

【0166】次に、ドーピング層Aを作製するには、基
板1004を加熱ヒーター1005により300℃に加
熱し、流出バルブ1043及び補助バルブ1008を徐
々に開いて、B26(10%)/H2ガスをガス導入管
1003を通じて堆積室1001内に流入させた。この
時、B26/H2ガス流量が100sccmとなるよう
にマスフローコントローラー1023で調整した。堆積
室1001内の圧力は、30mTorrとなるように真
空計1006を見ながらコンダクタンスバルブ1007
の開口を調整した。
Next, in order to form the doping layer A, the substrate 1004 is heated to 300 ° C. by the heater 1005, the outflow valve 1043 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened, and B 2 H 6 (10%) / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, the mass flow controller 1023 adjusted the B 2 H 6 / H 2 gas flow rate to 100 sccm. The pressure inside the deposition chamber 1001 is adjusted to 30 mTorr while observing the vacuum gauge 1006 and the conductance valve 1007.
Adjusted the opening.

【0167】その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
50mW/cm3に設定し、不図示の導波管、導波部1
010及び誘電体窓1002を通じて堆積室1001内
にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生
起させ、シャッター1013を開け、ドーピング層B1
上にドーピング層Aの作製を開始し、層厚0.3nmの
ドーピング層Aを作製したところでシャッター1013
を閉じ、マイクロ波グロー放電を止め、流出バルブ10
43及び補助バルブ1008を閉じて、堆積室1001
内へのガス流入を止めた。
After that, the power of the microwave power source (not shown) is set to 50 mW / cm 3 , and the waveguide and the waveguide section 1 (not shown) are set.
Microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through 010 and the dielectric window 1002 to generate microwave glow discharge, the shutter 1013 is opened, and the doping layer B1 is formed.
When the fabrication of the doping layer A is started and the doping layer A having a layer thickness of 0.3 nm is produced, the shutter 1013 is formed.
To close the microwave glow discharge and shut off the outflow valve 10.
43 and the auxiliary valve 1008 are closed, and the deposition chamber 1001
The gas inflow was stopped.

【0168】次に、層厚を10nmとした以外は、前述
のドーピング層B1と同じ作製条件で、ドーピング層A
上にドーピング層B2を作製した。それぞれの層を作製
する際に、必要なガス以外の流出バルブ1041〜10
49は完全に閉じられていることは云うまでもなく、ま
た、それぞれのガスが堆積室1001及び1101内、
流出バルブ1041〜1049から堆積室1001及び
1101に至る配管内に残留することを避けるために、
流出バルブ1041〜1049を閉じ、補助バルブ10
08及び1108を開き、さらにコンダクタンスバルブ
1007及び1107を全開にして、系内を一旦高真空
に排気する操作を必要に応じて行う。
Next, except that the layer thickness is 10 nm, the doping layer A is formed under the same manufacturing conditions as the above-mentioned doping layer B1.
A doping layer B2 was formed on top. When producing each layer, outflow valves 1041-10 other than required gas
Needless to say, 49 is completely closed, and the gas in each of the deposition chambers 1001 and 1101,
In order to avoid remaining in the pipes from the outflow valves 1041 to 1049 to the deposition chambers 1001 and 1101,
The outflow valves 1041 to 1049 are closed, and the auxiliary valve 10
08 and 1108 are opened, the conductance valves 1007 and 1107 are fully opened, and the system is temporarily evacuated to a high vacuum, if necessary.

【0169】次に、p型層上に、透明電極として、IT
0(In23+Sn02)薄膜を70nm、更に集電電
極として、アルミニウム(Al)薄膜を2μm真空蒸着
し、光起電力素子を作製した(素子No実1−1〜7、
比1−1)。
Next, as a transparent electrode, IT was formed on the p-type layer.
A 0 (In 2 0 3 + SnO 2 ) thin film having a thickness of 70 nm and an aluminum (Al) thin film having a thickness of 2 μm as a collector electrode were vacuum-deposited to produce a photovoltaic element (element Nos. 1-1 to 7,
Ratio 1-1).

【0170】以上の、光起電力素子の作製条件を表1に
示す。実施例1(素子No.実1−1〜7)及び比較例
1(素子No.比1−1)で作製した光起電力素子の初
期特性、低照度特性及び耐久特性の測定を行なった。
Table 1 shows the manufacturing conditions of the above photovoltaic element. The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the photovoltaic elements manufactured in Example 1 (element No. Ex 1-1 to 7) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1-1) were measured.

【0171】初期特性の測定は、実施例1−1〜7(素
子No実1−1〜7)及び比較例1(素子No比1−
1)で作製した光起電力素子を、AM−1.5(100
mW/cm2)光照射下に設置して、V−I特性を測定
することにより得られる、開放電圧及び曲線因子により
行った。測定の結果を表2に示す。
The initial characteristics were measured in Examples 1-1 to 7 (element No. 1-1 to 7) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1-).
The photovoltaic element produced in 1) was replaced with AM-1.5 (100
mW / cm 2 ) It was placed under irradiation with light and measured by the open circuit voltage and fill factor obtained by measuring the VI characteristic. The measurement results are shown in Table 2.

【0172】低照度特性の測定は、実施例1(素子No
実1−1〜7)及び比較例1(素子No比1−1)で作
製した光起電力素子を、AM−1.5(10mW/cm
2)光照射下に設置して、V−I特性を測定することに
より得られる、光電変換効率により行った。測定の結果
を表2に示す。
The measurement of the low illuminance characteristic was carried out in Example 1 (element No.
Examples 1-1 to 7) and Comparative Example 1 (element No. 1-1) were used for AM-1.5 (10 mW / cm).
2 ) The photoelectric conversion efficiency, which was obtained by measuring the VI characteristics by placing the device under light irradiation, was used. The measurement results are shown in Table 2.

【0173】耐久特性の測定は、実施例1(素子No実
1−1〜7)及び比較例1(素子No比1−1)で作製
した光起電力素子を、湿度70%、温度60℃の暗所に
設置し、3600rpmで1mmの振動を48時間加え
た後の、光電変換効率により行った。測定の結果を表2
に示す。
The durability characteristics were measured by measuring the photovoltaic elements manufactured in Example 1 (element No. 1-1 to 7) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1-1) at a humidity of 70% and a temperature of 60 ° C. It was placed in a dark place, and was subjected to photoelectric conversion efficiency after applying a vibration of 1 mm at 3600 rpm for 48 hours. Table 2 shows the measurement results
Shown in.

【0174】表2から分かる通り、マイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層を堆積室1001内の圧力が50
mTorr以下で作製することにより、優れた特性の光
起電力素子を得られることが判明した。
As can be seen from Table 2, the pressure inside the deposition chamber 1001 is 50 when the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method is used.
It has been found that a photovoltaic device having excellent characteristics can be obtained by manufacturing the device with mTorr or less.

【0175】次に、バリウム硼珪酸ガラス(コーニング
(株)製7059)基板を用い、SiH4ガス流量、G
eH4ガス流量及びマイクロ波電源の電力を表3に示す
値とした以外は、上述の素子No実1−5のマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層と同じ作製条件で、シャ
ッター1013を2分間開けて、基板上にマイクロ波プ
ラズマCVD法によるi型層を作製して原料ガス分解効
率測定用サンプルを作製した(サンプルNo1−1〜
5)。
Next, using a barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Inc.) substrate, SiH 4 gas flow rate, G
Except that the eH 4 gas flow rate and the power of the microwave power source were set to the values shown in Table 3, the shutter 1013 was kept for 2 minutes under the same manufacturing conditions as the i-type layer of the above-mentioned element No. 1-5 by the microwave plasma CVD method. After opening, an i-type layer was formed on the substrate by the microwave plasma CVD method to prepare a sample for measuring the raw material gas decomposition efficiency (Sample No. 1-1 to No. 1).
5).

【0176】作製した原料ガス分解効率測定用サンプル
の層厚を、層厚測定器(TENCOR INSTRUM
ENTS製alpha−step100)で測定し、層
厚により原料ガスの分解効率を求めた。その結果を表3
に示す。
The layer thickness of the produced sample for measuring the decomposition efficiency of the source gas was measured by the layer thickness measuring device (TENCOR INSTRUUM).
The decomposition efficiency of the raw material gas was determined from the layer thickness by measuring with an ENTS alpha-step 100). The results are shown in Table 3.
Shown in.

【0177】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、マイクロ波電源の電力を表4に
示す値とした以外は、上述の素子No実1−5の光起電
力素子と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電
層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作
製して光起電力素子を作製した(素子No実1−8〜1
0及び比1−2〜3)。
Next, when the i-type layer was formed by the microwave plasma CVD method, except that the power of the microwave power source was set to the values shown in Table 4, the above-mentioned photovoltaic elements No. 1-5 were used. Under the same production conditions as above, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced on a substrate to produce a photovoltaic element (element No. 1-8 to 1
0 and ratios 1-2-3).

【0178】作製した光起電力素子(素子No実1−8
〜10及び比1−2〜3)を上述の素子No1−5の光
起電力素子と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定した。測定の結果を、表4に示す。表4
から分かる通り、原料ガスを100%分解するのに必要
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
で原料ガスを分解することにより、優れた特性の光起電
力素子が得られることが判明した。
The produced photovoltaic element (element No. 1-8)
10 and ratios 1-2 to 3) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in the photovoltaic element No. 1-5 described above. The measurement results are shown in Table 4. Table 4
As can be seen from the above, it was found that by decomposing the raw material gas with microwave energy lower than the microwave energy required for 100% decomposition of the raw material gas, a photovoltaic element having excellent characteristics can be obtained.

【0179】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、RFバイアスを表5に示す値と
した以外は、上述の素子No実1−5の光起電力素子と
同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No実1−11〜14及び
比1−4)。
Next, when the i-type layer was formed by the microwave plasma CVD method, the same production as that of the above-described element No. Ex 1-5 except that the RF bias was set to the value shown in Table 5. Under the conditions, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed on the substrate to prepare a photovoltaic element (Element No. 1-11). -14 and ratios 1-4).

【0180】作製した光起電力素子(素子No実1−1
1〜14及び比1−4)を上述の光起電力素子と同様な
方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を測定し
た。測定の結果、表5に示す。表5から分る通り、マイ
クロ波エネルギーより高いRFエネルギーを原料ガスに
作用させることにより、優れた特性の光起電力素子が得
られることが判明した。
The produced photovoltaic element (element No. 1-1
1-14 and the ratio 1-4) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in the above photovoltaic device. The measurement results are shown in Table 5. As can be seen from Table 5, it was found that by applying RF energy higher than microwave energy to the source gas, a photovoltaic element having excellent characteristics can be obtained.

【0181】次に、ステンレス基板と、バリウム硼珪酸
ガラス(コーニング(株)製7059)基板を用い、S
iH4ガス流量及びGeH4ガス流量を、表6に示す値と
した以外は、上述の素子No実1−5のマイクロ波プラ
ズマCVD法によるi型層と同じ作製条件で、基板上
に、i型層を1μm作製して物性測定用サンプルを作製
した(サンプルNo1−6〜10)。
Next, using a stainless steel substrate and a barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Inc.) substrate, S
iH 4 gas flow rate and GeH 4 gas flow rate were set to the values shown in Table 6, under the same manufacturing conditions as the i-type layer by the microwave plasma CVD method of the above-mentioned element No. 1-5, i-type layer on the substrate, i A mold layer having a thickness of 1 μm was prepared to prepare samples for measuring physical properties (Sample Nos. 1-6 to 10).

【0182】更に、バリウム硼珪酸ガラス(コーニング
(株)製7059)基板を用い、上述の素子No1−5
のRFプラズマCVD法によるi型層と同じ作製条件
で、基板上に、i型層を1μm作製して物性測定用サン
プルを作製した(サンプルNo1−11)。
Further, using a barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Inc.) substrate, the above-mentioned element No. 1-5 was used.
An i-type layer having a thickness of 1 μm was formed on the substrate under the same conditions as those for forming the i-type layer by the RF plasma CVD method described above to prepare a sample for measuring physical properties (Sample No. 1-11).

【0183】作製した物性測定用サンプルのバンドギャ
ップと組成の分析を行い、Si原子とGe原子の組成比
と、バンドギャップの関係を求めた。バンドギャップと
組成分析の結果を表6に示す。ここで、バンドギャップ
の測定は、i型層を作製したガラス基板を、分光光度計
(日立製作所製330型)に設置し、i型層の吸収係数
の波長依存性を測定し、アモルファス太陽電池(高橋
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。また、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Ge原子の組成比を測定した。
The bandgap and composition of the prepared sample for measuring physical properties were analyzed to find the relationship between the bandgap and the composition ratio of Si atoms and Ge atoms. The band gap and the result of composition analysis are shown in Table 6. Here, the bandgap is measured by setting a glass substrate on which an i-type layer is prepared in a spectrophotometer (type 330 manufactured by Hitachi, Ltd.), measuring the wavelength dependence of the absorption coefficient of the i-type layer, and measuring the amorphous solar cell. The band gap of the i-type layer was determined by the method described in p109 of “Kiyo Takahashi and Seiko Konagai” (Shokodou Co., Ltd.). In the composition analysis, the stainless steel substrate on which the i-type layer was formed was placed in an Auger electron spectroscopy analyzer (JAMP-3 manufactured by JEOL Ltd.), and the composition ratio of Si atom and Ge atom was measured.

【0184】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、SiH4ガス流量及びGeH4
ス流量を、図5(2)に示す流量パターンに従ってマス
フローコントロ一ラー1021、1026で調整した以
外は、上述の素子No実1−5と同じ作製条件で、基板
上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、
透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No比1−5)。
Next, when the i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method, the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate are set by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow rate pattern shown in FIG. 5 (2). Except for the adjustment, the reflective layer, the transparent conductive layer, the n-type layer, the i-type layer, the p-type layer, and
A transparent electrode and a collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. ratio 1-5).

【0185】作製した素子No比1−5の光起電力素子
を、素子No実1−5と同様な方法で初期特性、低照度
特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、素子No比
1−5の光起電力素子に対して、素子No実1−5の光
起電力素子は、初期特性の開放電圧が1.02倍、曲線
因子が1.03倍、低照度特性の光電変換効率が1.0
7倍、耐久特性の光電変換効率の低下が1.08倍優れ
ていた。
The produced photovoltaic element having the element No. ratio 1-5 was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in the element No. Ex 1-5. As a result of the measurement, the open-circuit voltage of the initial characteristics is 1.02 times and the fill factor is 1.03 times in the photovoltaic elements of element Nos. 1-5 compared to the photovoltaic elements of element No. 1-5. , Photoelectric conversion efficiency of low illuminance characteristics is 1.0
7 times, and the decrease in photoelectric conversion efficiency of durability characteristics was 1.08 times as excellent.

【0186】次に、素子No実1−5及び素子No比1
−5の光起電力素子のマイクロ波プラズマCVD法によ
るi型層におけるSi原子とGe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おこなった。そし
て、前述したサンプルNo1−6〜10により求めたS
i原子とGe原子の組成比とバンドギャップの関係よ
り、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層の層厚方
向のバンドギャップの変化を求めた。その結果を図6に
示す。図6から分かるとおり、素子No実1−5の光起
電力素子では、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型層とi型層の界面方向に片寄って
おり、素子No比1−5の光起電力素子では、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型層
とi型層の界面方向に片寄っていることが分った。
Next, element No. 1-5 and element No. 1
The composition analysis of Si atoms and Ge atoms in the layer thickness direction of the i-type layer of the photovoltaic device of No. -5 by the microwave plasma CVD method was performed by the same method as the composition analysis. Then, S obtained by the above-mentioned sample Nos. 1-6 to 10
From the relationship between the composition ratio of i atoms and Ge atoms and the bandgap, the change in the bandgap of the i-type layer in the layer thickness direction by the microwave plasma CVD method was obtained. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 6, in the photovoltaic devices of Device Nos. 1-5, the position of the minimum value of the band gap is offset from the center position of the i-type layer toward the interface between the p-type layer and the i-type layer, In the photovoltaic element with the element No. ratio 1-5, it was found that the position of the minimum value of the band gap is offset from the central position of the i-type layer toward the interface between the n-type layer and the i-type layer.

【0187】RFプラズマCVD法によるi型層を作製
する際に、SiH4ガス流量及びRF放電電力を表7の
値とした以外は、素子No実1−5と同じ作製条件で、
基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型
層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製
した。(素子No実1−15〜19、素子No比1−
6)作製した光起電力素子(素子No実1−15〜1
9、素子No比1−6)を素子No実1−5と同様な方
法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を測定した。
その結果を表7に示す。
When the i-type layer was formed by the RF plasma CVD method, the SiH 4 gas flow rate and the RF discharge power were set to the values shown in Table 7, under the same manufacturing conditions as those of the element No. 1-5.
On the substrate, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were prepared to prepare a photovoltaic element. (Element No. 1 to 15-19, element No. ratio 1-
6) The produced photovoltaic element (element No. 1-15-1)
9, the element No. ratio 1-6) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Element No. Ex 1-5.
The results are shown in Table 7.

【0188】次に、バリウム硼珪酸ガラス(コーニング
(株)製7059)基板を用い、SiH4ガス流量及び
RF放電電力を表7に示す値とした以外は、素子No実
1−5のRFプラズマCVD法によるi型層と同じ作製
条件で、所望の堆積時間で、基板上にi型層を作製し
て、堆積速度測定用サンプルを作製した(サンプルNo
1−12〜17)。
Next, an RF plasma of Element No. 1-5 except that a barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Co., Ltd.) substrate was used and the SiH 4 gas flow rate and the RF discharge power were set to the values shown in Table 7. An i-type layer was formed on the substrate at a desired deposition time under the same production conditions as the i-type layer by the CVD method, and a sample for deposition rate measurement was produced (Sample No.
1-12 to 17).

【0189】作製した堆積速度測定用サンプルの堆積速
度を、サンプルNo1−1〜5と同様な方法により求め
た。その結果を表7に示す。
The deposition rate of the produced sample for deposition rate measurement was determined by the same method as in Samples No. 1-1 to No. 5. The results are shown in Table 7.

【0190】表7から分る通り、RFプラズマCVD法
によるi型層の堆積速度を2nm/sec以下で作製す
ることにより、優れた特性の光起電力素子が得られるこ
とが判明した。
As can be seen from Table 7, it was found that a photovoltaic device having excellent characteristics can be obtained by producing the i-type layer by RF plasma CVD at a deposition rate of 2 nm / sec or less.

【0191】RFプラズマCVD法によるi型層を作製
する際に、該i型層の層厚を表8に示す値とした以外
は、素子No実1−5と同じ作製条件で、基板上に、反
射層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No実1−20〜22、素子No比1−7〜8)。
When the i-type layer was formed by the RF plasma CVD method, the film was formed on the substrate under the same production conditions as in Element No. 1-5 except that the layer thickness of the i-type layer was set to the value shown in Table 8. , A reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 1-20 to 22, element No. ratio). 1-7-8).

【0192】作製した光起電力素子(素子No実1−2
0〜22、素子No比1−7〜8)を素子No実1−5
と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を
測定した。
The produced photovoltaic element (element No. 1-2
0 to 22, element No. ratio 1-7 to 8), and element No. actual 1-5
The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured by the same method.

【0193】その結果を表8に示す。表8から分かる通
り、本発明の層厚が30nm以下のRFプラズマCVD
法によるi型層を設けた光起電力素子(素子No実1−
20〜22)が優れた特性を有することが判明した。
The results are shown in Table 8. As can be seen from Table 8, the RF plasma CVD of the present invention having a layer thickness of 30 nm or less.
Photovoltaic device provided with i-type layer by the method (device No. 1-
20-22) has been found to have excellent properties.

【0194】次に、単結晶シリコン基板を用い、RF放
電電力を表9に示す値とした以外は、素子No実1−5
のRFプラズマCVD法によるi型層と同じ作製条件
で、基板上にRFプラズマCVD法によるi型層を1μ
m作製して、赤外分光測定用サンプルを作製した(サン
プルNo1−18〜22)。更に、単結晶シリコン基板
を用い、素子No実1−5のマイクロ波プラズマCVD
法によるi型層と同じ作製条件で、基板上にマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層を1μm作製して、赤外
分光測定用サンプルを作製した(サンプルNo1−2
3)。
Next, element No. Ex 1-5 except that the single crystal silicon substrate was used and the RF discharge power was set to the value shown in Table 9.
1 μm of the i-type layer formed by the RF plasma CVD method on the substrate under the same manufacturing conditions as the i-type layer formed by the RF plasma CVD method of FIG.
m to prepare infrared spectroscopic measurement samples (Sample Nos. 1-18 to 22). Furthermore, using a single crystal silicon substrate, microwave plasma CVD of element No. 1-5
An i-type layer of 1 μm was formed on the substrate by the microwave plasma CVD method under the same manufacturing conditions as the i-type layer by the method to prepare a sample for infrared spectroscopy measurement (Sample No. 1-2).
3).

【0195】作製した赤外分光測定用サンプル(サンプ
ルNo1−18〜23)を、赤外分光光度計(PERK
IN ELMER製1720−X)に設置し、赤外吸収
スペクトルの2000cm-1のピークにおける、半値幅
を高さで割った値を求めた。その結果を表9に示す。
The prepared infrared spectroscopic measurement samples (Sample Nos. 1-18 to 23) were converted into an infrared spectrophotometer (PERK).
INELMER product 1720-X), and the half-value width at the peak of 2000 cm −1 in the infrared absorption spectrum was divided by the height to obtain a value. The results are shown in Table 9.

【0196】次に、RFプラズマCVD法によるi型層
を作製する際に、該RF放電電力をを表9に示す値とし
た以外は、素子No実1−5と同じ作製条件で、基板上
に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、透
明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No実1−23〜26)。
Next, when the i-type layer was formed by the RF plasma CVD method, on the substrate under the same production conditions as those of the element No. Ex 1-5 except that the RF discharge power was set to the value shown in Table 9. Then, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 1-23 to 26).

【0197】作製した光起電力素子(素子No実1−2
3〜26)を素子No実1−5と同様な方法で、初期特
性、低照度特性及び耐久特性を測定した。その結果を表
9に示す。
The produced photovoltaic element (element No. 1-2
3 to 26) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Element No. Ex 1-5. The results are shown in Table 9.

【0198】表9から分かる通り、赤外吸収スペクトル
の2000cm-1のピークにおける、半値幅を高さで割
った値が、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層よ
り、RFプラズマCVD法によるi型層のほうが大きい
光起電力素子が優れた特性を有することが判明した。
As can be seen from Table 9, the value obtained by dividing the full width at half maximum by the height at the peak of 2000 cm −1 in the infrared absorption spectrum is higher than that of the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and the i-type formed by the RF plasma CVD method. It has been found that photovoltaic devices with larger layers have excellent properties.

【0199】次に、p型層を作製する際に、ドーピング
層Aを作製せず、ドーピング層Bのみとした以外は、上
述の素子No実1−5と同じ作製条件で、基板上に、反
射層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No比1−9)。
Next, when forming the p-type layer, except that the doping layer A was not formed and only the doping layer B was used, the same manufacturing conditions as those of the above-mentioned element No. 1-5 were used to form a p-type layer on the substrate. A photovoltaic layer was manufactured by manufacturing a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode (device No ratio 1-9).

【0200】作製した素子No比1−9の光起電力素子
を、素子No実1−5と同様な方法で、初期特性、低照
度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、素子No
比1−9の光起電力素子に対して、素子No実1−5の
光起電力素子は、初期特性の開放電圧が1.03、曲線
因子が1.02倍、低照度特性の光電変換効率が1.0
9倍、耐久特性の光電変換効率の低下が1.07倍優れ
ていた。
The produced photovoltaic element having the element No. ratio 1-9 was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in the element No. Ex 1-5. Measurement result, element No.
Compared with the photovoltaic element of ratio 1-9, the photovoltaic element of element No. 1-5 has an open circuit voltage of initial characteristics of 1.03, a fill factor of 1.02 times, and photoelectric conversion of low illuminance characteristics. Efficiency is 1.0
It was 9 times more excellent, and the decrease in photoelectric conversion efficiency of durability characteristics was 1.07 times better.

【0201】以上の測定結果より、本発明のマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層を、内圧50mTorr
以下で、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で、原料ガ
スに作用させるRFエネルギーをマイクロ波エネルギー
より高いエネルギーで、層厚方向にバンドギャッブがな
めらかに変化し、バンドギャップの極小値の位置がi型
層の中央の位置よりp型層とi型層の界面方向に片寄
り、RFプラズマCVD法によるi型層を2nm/se
c以下の堆積速度で30nm以下の層厚とし、p型層と
n型層の少なくとも一方が、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
で作製する光起電力素子(素子No実1−1〜26)
が、従来の光起電力素子(素子No比1−1〜9)に対
して、優れた特性を有することが判明し、本発明の効果
が実証された。
From the above measurement results, the internal pressure of the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method of the present invention was 50 mTorr.
Below, the microwave energy lower than the microwave energy required to decompose 100% of the source gas, the RF energy acting on the source gas is higher than the microwave energy, the band gab changes smoothly in the layer thickness direction, The position of the minimum value of the band gap is offset from the central position of the i-type layer toward the interface between the p-type layer and the i-type layer, and the i-type layer formed by the RF plasma CVD method is 2 nm / se.
A layer having a deposition rate of c or less and a thickness of 30 nm or less, and at least one of the p-type layer and the n-type layer has a valence electron control with a layer containing a group III element or / and a group V element of the periodic table as a main constituent element. Photovoltaic device (device No. 1-1 to 26) manufactured by a laminated structure of layers containing a chemical agent and having silicon atoms as a main constituent element
However, it was found to have excellent characteristics with respect to the conventional photovoltaic device (device No ratio 1-1 to 9), and the effect of the present invention was verified.

【0202】(実施例2)マイクロ波プラズマCVD法
によるi型層を作製する際にSiH4ガス流量及びGe
4ガス流量を、実施例1と同様に図5(1)に示す流
量パターンに従ってマスフローコントローラー102
1、1026で調整した後に、SiH4ガス流量を20
0sccm、GeH4ガス流量を1sccmに維持し、
バンドギャップ最大値の領域を表10に示す層厚となる
ように作製した以外は、実施例1の素子No実1−5と
同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No実2−1〜8)。
(Example 2) SiH 4 gas flow rate and Ge when forming an i-type layer by microwave plasma CVD method
The H 4 gas flow rate is set to the mass flow controller 102 according to the flow rate pattern shown in FIG.
After adjusting 1 and 1026, the SiH 4 gas flow rate was changed to 20.
0sccm, GeH 4 gas flow rate is maintained at 1sccm,
A reflective layer, a transparent conductive layer, and a transparent conductive layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as those of the element No. 1-5 of Example 1 except that the region having the maximum bandgap had the layer thickness shown in Table 10. A photovoltaic layer was produced by forming a mold layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode (element No. 2-1 to 8).

【0203】作製した光起電力素子(素子No実2−1
〜8)を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特
性及び耐久特性を測定した。その結果を表10に示す。
表10から分かる通り、本発明のバンドギャップ最大値
の領域の層厚が1〜30nmである光起電力素子(素子
No実2−1〜7)がより優れた特性を有することが判
明し、本発明の効果が実証された。
The prepared photovoltaic element (element No. 2-1)
~ 8) were measured in the same manner as in Example 1 to measure the initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics. The results are shown in Table 10.
As can be seen from Table 10, it was found that the photovoltaic element (element No. 2-1 to 7) having a layer thickness of 1 to 30 nm in the bandgap maximum value region of the present invention has more excellent characteristics, The effect of the present invention was demonstrated.

【0204】(実施例3)RFプラズマCVD法による
i型層を作製する際に、BF3/H2ガスボンベ1077
及びPH3(2000ppm)/H2ガスボンベ1078
を用い、BF3/H2ガス流量を0.01sccm、PH
3(2000ppm)/H2ガス流量を0.5sccm流
す以外は、実施例1の素子No実1−5と同じ作製条件
で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、
p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を
作製した(素子No実3)。
Example 3 A BF 3 / H 2 gas cylinder 1077 was used when an i-type layer was formed by an RF plasma CVD method.
And PH 3 (2000ppm) / H 2 gas cylinder 1078
BF 3 / H 2 gas flow rate of 0.01 sccm, PH
A reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, and an i-type were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as the element No. Ex 1-5 of Example 1 except that the flow rate of 3 (2000 ppm) / H 2 gas was 0.5 sccm. layer,
A p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 3).

【0205】実施例3(素子No実3)で作製した光起
電力素子を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度
特性及び耐久特性を測定したところ、実施例1の素子N
o実1−5と同様な初期特性、低照度特性、耐久特性が
得られ、本発明の効果が実証された。
When the photovoltaic element manufactured in Example 3 (element No. 3) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1, the element N of Example 1 was obtained.
The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Ex 1-5 were obtained, and the effect of the present invention was verified.

【0206】(実施例4)RFプラズマCVD法による
i型層を作製する際に、PH3(2000ppm)/H2
ガスボンベに代えてH2ガスで2000ppmに希釈さ
れたAsH3ガス(以下「AsH3/H2」と略記する)
ボンベを用い、AsH3/H2ガスを0.5sccm流す
以外は、実施例3と同じ作製条件で、基板上に、反射
層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子No
実4)。
Example 4 PH 3 (2000 ppm) / H 2 was used when an i-type layer was formed by the RF plasma CVD method.
AsH 3 gas diluted to 2000 ppm with H 2 gas instead of a gas cylinder (hereinafter abbreviated as “AsH 3 / H 2 ”)
A reflecting layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer were formed on the substrate under the same manufacturing conditions as in Example 3 except that a gas was used and the AsH 3 / H 2 gas was flowed at 0.5 sccm. Transparent electrode,
A collector electrode was prepared and a photovoltaic element was prepared (element No.
Actual 4).

【0207】実施例4(素子No実4)で作製した光起
電力素子を実施例3と同様な方法で、初期特性、低照度
特性及び耐久特性を測定したところ、実施例3の素子N
o実3と同様な初期特性、低照度特性、耐久特性が得ら
れ、本発明の効果が実証された。
When the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic element manufactured in Example 4 (element No. 4) were measured by the same method as in Example 3, the element N of Example 3 was measured.
The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Ex 3 were obtained, and the effect of the present invention was verified.

【0208】(実施例5)マイクロ波プラズマCVD法
及びRFプラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、NO/Heガスボンベ1079を用い、NO/He
ガス流量をマイクロ波プラズマCVD法によるi型層で
は0.5sccm、RFプラズマCVD法によるi型層
では0.05sccmとした以外は、実施例1の素子N
o実1−5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明
導電層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極
を作製して光起電力素子を作製した(素子No実5)。
(Embodiment 5) When producing an i-type layer by the microwave plasma CVD method and the RF plasma CVD method, a NO / He gas cylinder 1079 is used and NO / He is used.
Element N of Example 1 except that the gas flow rate was 0.5 sccm for the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and 0.05 sccm for the i-type layer formed by the RF plasma CVD method.
o Under the same production conditions as in Ex 1-5, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode are produced on a substrate to produce a photovoltaic element. (Element No. 5).

【0209】作製した光起電力素子(素子No実5)を
実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐
久特性を測定したところ、実施例1の素子No実1−5
と同様な初期特性、低照度特性、耐久特性が得られた。
The produced photovoltaic element (element No. 5) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1. As a result, element No. 1-5 of Example 1 was measured.
Similar initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were obtained.

【0210】また、実施例5(素子No実5)の光起電
力素子を、二次イオン質量分析装置(CAMECA製I
MS−3F)により組成分析したところ、i型層中に酸
素原子及び窒素原子が含有されていることが確認され
た。以上の結果より、本発明の効果が実証された。
The photovoltaic element of Example 5 (element No. 5) was replaced with a secondary ion mass spectrometer (CAMECA I
Composition analysis by MS-3F) confirmed that the i-type layer contained oxygen atoms and nitrogen atoms. From the above results, the effect of the present invention was verified.

【0211】(実施例6)マイクロ波プラズマCVD法
によるi型層を作製する際に、不図示のSi26ガスボ
ンベを用い、Si26ガス流量を40sccmとし、S
iH4ガス流量を図7(1)に示す流量パターンに従っ
てマスフローコントローラー1021で調整した以外
は、実施例1の素子No実1−5と同じ作製条件で、基
板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型
層、透明電極、集電電極を形成して光起電力素子を作製
した(素子No実6)。
Example 6 When an i-type layer was formed by the microwave plasma CVD method, a Si 2 H 6 gas cylinder (not shown) was used, the Si 2 H 6 gas flow rate was set to 40 sccm, and S
The iH 4 gas flow rate was adjusted by the mass flow controller 1021 according to the flow rate pattern shown in FIG. 7A, under the same manufacturing conditions as those of the element No. 1-5 of Example 1, the reflective layer and the transparent conductive layer were formed on the substrate. , An n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed to fabricate a photovoltaic element (element No. 6).

【0212】作製した光起電力素子(素子No実6)を
実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐
久特性を測定したところ、実施例1の素子No実1−5
と同様な初期特性、低照度特性、耐久特性が得られた。
The produced photovoltaic element (element No. 6) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1. Element No. 1-5 of Example 1 was measured.
Similar initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were obtained.

【0213】また、実施例6(素子No実6)の光起電
力素子のSi原子と水素原子のi型層中における層厚方
向の分布を、二次イオン質量分析装置(CAMECA製
IMS−3F)により分析した。その結果を図7(2)
に示す。
The distribution of Si atoms and hydrogen atoms in the i-type layer of the photovoltaic element of Example 6 (element No. 6) in the layer thickness direction was measured by a secondary ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA). ). The result is shown in Figure 7 (2).
Shown in.

【0214】以上の結果より、本発明の効果が実証され
た。
From the above results, the effect of the present invention was verified.

【0215】(実施例7)原料ガス供給装置1020に
おける、SiH4ガスとGeH4ガスの混合するポイント
1014と堆積室1001との間の距離を表11に示す
値とした以外は、実施例1の素子No実1−5と同じ作
製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i
型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力
素子を作製した(素子No実7−1〜5)。
Example 7 Example 1 was repeated except that the distance between the point 1014 at which SiH 4 gas and GeH 4 gas were mixed and the deposition chamber 1001 in the source gas supply apparatus 1020 was set to the value shown in Table 11. Element No. 1-5 under the same manufacturing conditions as above, the reflective layer, the transparent conductive layer, the n-type layer, and the
A photovoltaic layer was produced by forming a mold layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode (element No. 7-1 to 5).

【0216】作製した光起電力素子(素子No実7−1
〜5)を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特
性及び耐久特性孝測定した。測定の結果、表11に示
す。表11から分かる通り、SiH4ガスとGeH4ガス
の混合するポイント1014と堆積室1001との問の
距離を5m以下とすることにより、良好な特性の光起電
力素子が得られることが判明した。
The produced photovoltaic element (element No. 7-1
5) were measured in the same manner as in Example 1 to measure initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics. The measurement results are shown in Table 11. As can be seen from Table 11, it was found that by setting the distance between the point 1014 at which SiH 4 gas and GeH 4 gas are mixed and the deposition chamber 1001 to be 5 m or less, a photovoltaic element with good characteristics can be obtained. .

【0217】(実施例8)実施例1の素子No実1−5
と同じ作製条件で、光起電力素子を作製し、これを用い
て、太陽電池モジュールを作製し、図9−2に示すよう
な回路構成のアナログ時計を作った。図9−2におい
て、太陽電池モジュール9101で発生した電力は、逆
流防止ダイオード9102を経て、2次電池9104に
充電される。9103は、過充電防止用ダイオードであ
る。
(Embodiment 8) Element No. Ex 1-5 of Embodiment 1
A photovoltaic element was produced under the same production conditions as above, and using this, a solar cell module was produced, and an analog timepiece having a circuit configuration as shown in FIG. 9-2 was produced. In FIG. 9-2, the electric power generated in the solar cell module 9101 is charged in the secondary battery 9104 through the backflow prevention diode 9102. Reference numeral 9103 is an overcharge prevention diode.

【0218】太陽電池モジュール9101及び2次電池
9104からの電力は、アナログ時計の駆動回路910
5に供給される。
Electric power from the solar cell module 9101 and the secondary battery 9104 is supplied to the analog timepiece driving circuit 910.
5 is supplied.

【0219】(比較例2)比較例1の素子No1−7と
同じ作製条件で、光起電力素子を作製し、これを用い
て、実施例8と同様なアナログ時計を作った。
(Comparative Example 2) A photovoltaic element was produced under the same production conditions as the element No. 1-7 of Comparative Example 1, and using this, an analog timepiece similar to that of Example 8 was produced.

【0220】実施例8と比較例2で作製したアナログ時
計を室内の壁に設置し、毎日8.5時間室内灯を点灯し
たところ、実施例8のアナログ時計は一日中動いたもの
の、比較例2のアナログ時計は一日中は動かず、本発明
による発電システムの効果が実証された。
When the analog timepieces manufactured in Example 8 and Comparative Example 2 were installed on the wall in the room and the interior light was turned on for 8.5 hours every day, the analog timepiece of Example 8 operated all day, but Comparative Example 2 The analog timepiece of No.1 did not move all day, demonstrating the effect of the power generation system according to the present invention.

【0221】(実施例9)マイクロ波プラズマCVD法
によるi型層を作製する際に、SiH4ガス流量及びG
eH4ガス流量を図8に示す流量パターンに従ってマス
フローコントローラー1021、1026で調整した以
外は、実施例1の素子No実1−5と同じ作製条件で、
基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型
層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製
した(素子No実9)。
(Embodiment 9) When an i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method, SiH 4 gas flow rate and G
Except that the eH 4 gas flow rate was adjusted by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow rate pattern shown in FIG. 8, under the same manufacturing conditions as the element No. 1-5 of Example 1,
On the substrate, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 9).

【0222】作製した光起電力素子(素子No実9)を
実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐
久特性を測定したところ、実施例1の素子No実1−5
と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得られ、
本発明の効果が実証された。
The produced photovoltaic element (element No. 9) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1. Element No. 1-5 of Example 1 was measured.
Similar initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics can be obtained,
The effect of the present invention was demonstrated.

【0223】(実施例10)RFプラズマCVD法によ
るi型層を作製する際に、BF3/H2ガスボンベに代え
てH2ガスで2000ppmに希釈されたB26ガス
(以下「B26(2000ppm)/H2」と略記す
る)ボンベを用い、RFプラズマCVD法によるi型層
ではB26(2000ppm)/H2ガスを0.05s
ccm流す以外は、実施例1の素子No実1−5と同じ
作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、
i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電
力素子を作製した(素子No実10)。
(Example 10) When an i-type layer was formed by the RF plasma CVD method, a B 2 H 6 gas diluted to 2000 ppm with H 2 gas instead of the BF 3 / H 2 gas cylinder (hereinafter referred to as "B 2 H 6 (2000 ppm) / H 2 ”) cylinder is used, and B 2 H 6 (2000 ppm) / H 2 gas is used for 0.05 s in the i-type layer formed by the RF plasma CVD method.
A reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, and a
The i-type layer, the p-type layer, the transparent electrode, and the collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 10).

【0224】作製した光起電力素子(素子No実10)
を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、実施例1の素子No実1−
5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得ら
れ、本発明の効果が実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 10)
In the same manner as in Example 1, the initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured.
The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics similar to those of No. 5 were obtained, and the effect of the present invention was verified.

【0225】(実施例11)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、NO/Heガスを図1
0(1)に示す流量パターンに従って、マスフローコン
トローラー1029で調整した以外は、実施例1の素子
No実1−5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透
明導電層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電
極を作製して光起電力素子を作製した(素子No実1
1)。
(Embodiment 11) Microwave plasma CVD
When producing an i-type layer by the method, NO / He gas is used as shown in FIG.
0 (1) according to the flow rate pattern, except that it was adjusted by the mass flow controller 1029, under the same manufacturing conditions as the element No. 1-5 of Example 1, on the substrate, the reflective layer, the transparent conductive layer, the n-type layer, The i-type layer, the p-type layer, the transparent electrode, and the current-collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 1).
1).

【0226】作製した光起電力素子(素子No実11)
を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、実施例1の素子No実1−
5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得られ
た。
The manufactured photovoltaic element (element No. 11)
In the same manner as in Example 1, the initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured.
The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics similar to those of No. 5 were obtained.

【0227】また、実施例11(素子No実11)の光
起電力素子の窒素原子と酸素原子のi型層中における層
厚方向の分布を、二次イオン質量分析装置(CAMEC
A製IMS−3F)により分析した。その結果を図10
(2)に示す。
The distribution of nitrogen atoms and oxygen atoms in the i-type layer of the photovoltaic element of Example 11 (element No. 11) in the layer thickness direction was measured by a secondary ion mass spectrometer (CAMEC).
It was analyzed by IMS-3F manufactured by A). The result is shown in FIG.
It shows in (2).

【0228】以上の結果より、本発明の効果が実証され
た。
From the above results, the effect of the present invention was verified.

【0229】(実施例12)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、SiH4ガス流量及び
GeH4ガス流量を図11に示す流量パターンに従って
マスフローコントローラー1021、1026で調整
し、且つ、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を
作製後、RFプラズマCVD法によるi型層2を、表1
2に示す作製条件で作製した以外は、実施例3と同じ作
製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i
型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力
素子を作製した(素子No実12)。
(Example 12) Microwave plasma CVD
When the i-type layer is produced by the method, the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate are adjusted by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow rate pattern shown in FIG. 11, and the i-type layer is produced by the microwave plasma CVD method. Then, the i-type layer 2 formed by the RF plasma CVD method is shown in Table 1.
The reflective layer, the transparent conductive layer, the n-type layer, and the i-type layer were formed on the substrate under the same production conditions as in Example 3 except that the production was performed under the production conditions shown in 2.
A photovoltaic layer was fabricated by fabricating a mold layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode (element No. 12).

【0230】作製した光起電力素子(素子No実12)
を実施例3と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、実施例3の素子No実3と
同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得られ、本
発明の効果が実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 12)
In the same manner as in Example 3, the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured. As a result, the same initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics as those of the element No. 3 of Example 3 were obtained. The effect of was proved.

【0231】(実施例13)p型層を作製する際に、ド
ーピング層Aの層厚を表13に示す値とした以外は、実
施例1の素子No実1−5と同じ作製条件で、基板上
に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、透
明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No実13−1〜5)。
(Example 13) Under the same manufacturing conditions as in Element No. 1-5 of Example 1, except that the layer thickness of the doping layer A was set to the value shown in Table 13 when manufacturing the p-type layer, On the substrate, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current-collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 13-1 to 5). .

【0232】作製した光起電力素子(素子No実13−
1〜5)を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度
特性及び耐久特性を測定した。その結果を表13に示
す。表13から分かる通り、本発明のドーピング層Aの
層厚が0.01〜1nmである光起電力素子(素子No
実13−1〜5)が優れた特性を有することが判明し、
本発明の効果が実証された。
The produced photovoltaic element (element No. 13-
1 to 5) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 13. As can be seen from Table 13, the photovoltaic device (device No.) in which the layer thickness of the doping layer A of the present invention is 0.01 to 1 nm.
It was found that the fruits 13-1 to 5) have excellent characteristics,
The effect of the present invention was demonstrated.

【0233】(実施例14)n型層を作製する際に、表
14に示す作製条件で、ドーピング層A及びドーピング
層Bを作製した以外は、実施例1の素子No実1−5と
同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No実14)。
Example 14 Same as Element No. 1-5 of Example 1 except that the doping layer A and the doping layer B were manufactured under the manufacturing conditions shown in Table 14 when manufacturing the n-type layer. Under the manufacturing conditions, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were prepared on a substrate to prepare a photovoltaic element (element No. 14). .

【0234】作製した光起電力素子(素子No実14)
を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、実施例1と同様な初期特
性、低照度特性及び耐久特性が得られ、本発明の効果が
実証された。
The produced photovoltaic element (element No. 14)
The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics were measured by the same method as in Example 1, and the same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics as in Example 1 were obtained, demonstrating the effect of the present invention. It was

【0235】(実施例15)p型層を作製する際に、表
15に示す作製条件で、ドーピング層A及びドーピング
層Bを作製した以外は、実施例1の素子No実1−5と
同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No実15)。
Example 15 Same as Element No. 1-5 of Example 1 except that the doping layer A and the doping layer B were manufactured under the manufacturing conditions shown in Table 15 when manufacturing the p-type layer. Under the manufacturing conditions, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed on a substrate to prepare a photovoltaic element (element No. 15). .

【0236】作製した光起電力素子(素子No実15)
を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、実施例1と同様な初期特
性、低照度特性及び耐久特性が得られ、本発明の効果が
実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 15)
The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics were measured by the same method as in Example 1, and the same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics as in Example 1 were obtained, demonstrating the effect of the present invention. It was

【0237】(実施例16)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、バイアス電源1011
のRFバイアスを250mW/cm3に、DCバイアス
をRFカット用のコイルを介して50Vにそれぞれ設定
して、バイアス棒1012に印加した以外は、実施例9
と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n
型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して
光起電力素子を作製した(素子No実16)。
(Example 16) Microwave plasma CVD
Bias power supply 1011 when an i-type layer is produced by the method
Example 9 except that the RF bias was set to 250 mW / cm 3 and the DC bias was set to 50 V via a coil for RF cutting and applied to the bias rod 1012.
Under the same manufacturing conditions as above, a reflective layer, a transparent conductive layer, n
A photovoltaic element was produced by producing a mold layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode (element No. 16).

【0238】作製した光起電力素子(素子No実16)
を実施例9と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、実施例9と同様な初期特
性、低照度特性及び耐久特性が得られ、本発明の効果が
実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 16)
When the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured by the same method as in Example 9, the same initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics as in Example 9 were obtained, and the effect of the present invention was verified. It was

【0239】(実施例17)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、H2ガスボンベに代え
て不図示のD2ガスボンベを用い、D2ガスを300sc
cm流す以外は、実施例1の素子No実1−5と同じ作
製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i
型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力
素子を作製した(素子No実17)。
(Example 17) Microwave plasma CVD
In making the i-type layer by law, using D 2 gas cylinder, not shown, instead of H 2 gas cylinder, 300Sc the D 2 gas
under the same manufacturing conditions as the element No. 1-5 of Example 1 except that a flow of 10 cm is performed, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, and i are formed on the substrate.
A photovoltaic layer was produced by forming a mold layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode (element No. 17).

【0240】作製した光起電力素子(素子No実17)
を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、実施例1の素子No実1−
5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得られ
た。
The manufactured photovoltaic element (element No. 17)
In the same manner as in Example 1, the initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured.
The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics similar to those of No. 5 were obtained.

【0241】また、作製した実施例17(素子No実1
7)の光起電力素子を、二次イオン質量分析装置(CA
MECA製IMS−3F)により組成分析したところ、
マイクロ波プラズマCVD法によるi型層中にD原子が
含有されていることが確認された。以上の結果より、本
発明の効果が実証された。
The manufactured Example 17 (element No. 1)
The photovoltaic element of 7) is used as a secondary ion mass spectrometer (CA
When the composition was analyzed by IMS-3F manufactured by MECA,
It was confirmed that the D atom was contained in the i-type layer by the microwave plasma CVD method. From the above results, the effect of the present invention was verified.

【0242】(実施例18)n型層を作製する際に、バ
イアス電源1011のDCバイアスを、シャッター10
13を開けると同時に、50Vから80Vに一定の割合
で変化させる以外は、実施例1の素子No実1−5と同
じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No実18)。
(Embodiment 18) The DC bias of the bias power supply 1011 was applied to the shutter 10 when the n-type layer was formed.
At the same time that 13 is opened, the reflective layer, the transparent conductive layer, the n-type layer, and the The i-type layer, the p-type layer, the transparent electrode, and the collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 18).

【0243】作製した光起電力素子(素子No実18)
を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、実施例1の素子No実1−
5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得ら
れ、本発明の効果が実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 18)
In the same manner as in Example 1, the initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured.
The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics similar to those of No. 5 were obtained, and the effect of the present invention was verified.

【0244】(実施例19)図4−2に示すRFプラズ
マCVD法による製造装置を用いて、実施例1のRFプ
ラズマCVD法によるi型層と同様な手順により、本発
明の光起電力素子のn型層とp型層を作製した。
(Example 19) The photovoltaic device of the present invention was manufactured in the same procedure as the i-type layer by the RF plasma CVD method of Example 1 using the manufacturing apparatus by the RF plasma CVD method shown in FIG. 4-2. N-type layer and p-type layer were prepared.

【0245】n型層を作製するには、基板1104を加
熱ヒーター1105により350℃に加熱し、流出バル
ブ1042、1044、1045及び補助バルブ110
8を徐々に開いて、H2ガス、PH3(1%)/H2
ス、Si26ガスをガス導入管1103を通じて堆積室
1101内に流入させた。この時、H2ガス流量が50
sccm、PH3(1%)/H2ガス流量が5sccm、
Si26ガス流量が3sccmとなるように各々のマス
フローコントローラー1022、1024、1025で
調整した。堆積室1101内の圧力は、1Torrとな
るように真空計1106を見ながらコンダクタンスバル
ブ1107の開口を調整した。
To form the n-type layer, the substrate 1104 is heated to 350 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1042, 1044, 1045 and the auxiliary valve 110 are heated.
8 was gradually opened, and H 2 gas, PH 3 (1%) / H 2 gas, and Si 2 H 6 gas were caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the H 2 gas flow rate is 50
sccm, PH 3 (1%) / H 2 gas flow rate is 5 sccm,
The mass flow controllers 1022, 1024, and 1025 were adjusted so that the Si 2 H 6 gas flow rate was 3 sccm. The pressure inside the deposition chamber 1101 was adjusted to 1 Torr by adjusting the opening of the conductance valve 1107 while watching the vacuum gauge 1106.

【0246】その後、RF電源1111の電力を120
mW/cm2に設定しRFマッチングボックス1112
を通じてカソード1102にRF電力を導入し、RFグ
ロー放電を生起させ、基板1104上にn型層の形成を
開始し、層厚10nmのn型層を形成し走ところでRF
グロー放電を止め、流出バルブ1042、1044、1
045及び補助バルブ1108を閉じて、堆積室110
1内へのガス流入を止め、n型層の形成を終えた。
After that, the power of the RF power supply 1111 is set to 120.
RF matching box 1112 with mW / cm 2 set
RF power is introduced to the cathode 1102 through the cathode to generate an RF glow discharge, the formation of an n-type layer is started on the substrate 1104, and an n-type layer having a layer thickness of 10 nm is formed.
Stop the glow discharge and spill valves 1042, 1044, 1
045 and the auxiliary valve 1108 are closed and the deposition chamber 110 is closed.
The gas flow into the inside of No. 1 was stopped, and the formation of the n-type layer was completed.

【0247】次に、実施例1の素子No実1−5と同じ
作製条件でn型層上に、RFプラズマCVD法によるi
型層を作製した。続いて、堆積室1101よりRFプラ
ズマCVD法によるi型層を作製した基板1104を取
り出し、実施例1と同様なマイクロ波プラズマCVD法
による堆積装置1000に設置し、実施例1の素子No
実1−5と同じ作製条件でRFプラズマCVD法による
i型層上にマィクロ波プラズマCVD法によるi型層を
作製した。
Next, under the same manufacturing conditions as the element No. Ex 1-5 of Example 1, i was formed by RF plasma CVD on the n-type layer.
A mold layer was prepared. Subsequently, the substrate 1104 on which the i-type layer was formed by the RF plasma CVD method was taken out from the deposition chamber 1101 and placed in the same deposition apparatus 1000 by the microwave plasma CVD method as in Example 1, and the element No. of Example 1 was used.
An i-type layer was formed by the microwave plasma CVD method on the i-type layer formed by the RF plasma CVD method under the same production conditions as in Example 1-5.

【0248】次に、堆積室1000よりマイクロ波プラ
ズマCVD法によるi型層を作製した基板1004を取
り出し、前述のRFプラズマCVD法による堆積装置1
100に設置し、マイクロ波プラズマCVD法によるi
型層上に、ドーピング層Aとドーピング層Bを積層した
p型層を作製した。
Next, the substrate 1004 having the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method is taken out from the deposition chamber 1000, and the deposition apparatus 1 by the RF plasma CVD method described above is taken out.
It is installed at 100 and i by microwave plasma CVD method
A p-type layer was prepared by stacking a doping layer A and a doping layer B on the mold layer.

【0249】ドーピング層Bを作製するには、基板11
04を加熱ヒーター1105により200℃に加熱し、
流出バルブ1041、1042、1047及び1108
を徐々に開いて、SiH4ガス、H2ガス,BF3/H2
スをガス導入菅1103を通じて堆積室1101内に流
入させた。この時、SiH4ガス流量が0.03scc
m、H2ガス流量が100sccm、BF3/H2ガス流
量が1sccmとなるように各々のマスフローコントロ
ーラー1021、1022、1027で調整した。堆積
室1101内の圧力は、1Torrとなるように真空計
1106を見ながらコンダクタンスバルブ1107の開
口を調整した。
To prepare the doped layer B, the substrate 11
04 is heated to 200 ° C. by the heater 1105,
Outflow valves 1041, 1042, 1047 and 1108
Was gradually opened, and SiH 4 gas, H 2 gas, and BF 3 / H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction tube 1103. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 0.03 scc
m, H 2 gas flow rate was 100 sccm, and BF 3 / H 2 gas flow rate was 1 sccm. The pressure inside the deposition chamber 1101 was adjusted to 1 Torr by adjusting the opening of the conductance valve 1107 while watching the vacuum gauge 1106.

【0250】その後、RF電源1111の電力を2W/
cm2に設定し、RFマッチングボックス1112を通
じてカソード1102にRF電力を導入し、RFグロー
放電を生起させ、マイクロ波プラズマCVD法によるi
型層上にドーピング層B1の作製を開始し、層厚0.3
nmのドーピング層B1を作製したところでRFグロー
放電を止め、流出バルブ1041、1042、1047
及び補助バルブ1108を閉じて、堆積室1101内ヘ
のガス流入を止めた。
After that, the power of the RF power supply 1111 is set to 2 W /
cm 2 is set, RF power is introduced to the cathode 1102 through the RF matching box 1112, RF glow discharge is generated, and i by microwave plasma CVD method is applied.
Starting the production of the doping layer B1 on the mold layer, the layer thickness 0.3
The RF glow discharge is stopped when the doped layer B1 having a thickness of 10 nm is produced, and the outflow valves 1041, 1042, and 1047 are discharged.
The auxiliary valve 1108 was closed to stop the gas flow into the deposition chamber 1101.

【0251】次に、ドーピング層Aを作製するには、基
板1104を加熱ヒーター1105により200℃に加
熱し、流出バルブ1043及び補助バルブ1108を徐
々に開いて、B26(10%)/H2ガスをガス導入管
1103を通じて堆積室1101内に流入させた。この
時、B26(10%)/H2ガス流量が50sccmと
なるようにマスフローコントローラー1023で調整し
た。また、堆積室1101内の圧力は、1Torrとな
るように真空計1106を見ながらコンダクタンスバル
ブ1107の開口を調整した。
Next, in order to form the doping layer A, the substrate 1104 is heated to 200 ° C. by the heater 1105, the outflow valve 1043 and the auxiliary valve 1108 are gradually opened, and B 2 H 6 (10%) / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the mass flow controller 1023 adjusted the B 2 H 6 (10%) / H 2 gas flow rate to be 50 sccm. The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while observing the vacuum gauge 1106 so that the pressure in the deposition chamber 1101 was 1 Torr.

【0252】その後、RF電源1111の電力を3W/
cm2に設定し、RFマッチングボックス1112を通
じてカソ一ド1102にRF電力を導入し、RFグロー
放電を生起させ、ドーピング層B1上にドーピング層A
の作製を開始し、層厚0.1nmのドーピング層Aを作
製したところでRFグロー放電を止め、流出バルブ10
48及び補助バルブ1108を閉じて、堆積室1101
内ヘのガス流入を止めた。
After that, the power of the RF power supply 1111 is set to 3 W /
cm 2 and RF power is introduced into the cathode 1102 through the RF matching box 1112 to cause RF glow discharge, and the doping layer A is formed on the doping layer B1.
Was started, and when the doping layer A having a layer thickness of 0.1 nm was prepared, the RF glow discharge was stopped and the outflow valve 10
48 and the auxiliary valve 1108 are closed and the deposition chamber 1101
The gas flow to the inside was stopped.

【0253】次に、SiH4ガス流量を0.5scc
m、BF3/H2ガス流量を10sccm、層厚を5nm
とした以外は、前述のドーピング層B1と同じ作製条件
で、ドーピング層A上にドーピング層B2を作製した。
Next, the SiH 4 gas flow rate is changed to 0.5 sccc.
m, BF 3 / H 2 gas flow rate 10 sccm, layer thickness 5 nm
A doping layer B2 was formed on the doping layer A under the same manufacturing conditions as the above-described doping layer B1 except for the above.

【0254】最後に、p型層上に、実施例1の素子No
実1−5と同様に透明電極と集電電極を蒸着し、光起電
力素子を作製した(素子No実19)。
Finally, the element No. of Example 1 was formed on the p-type layer.
A transparent electrode and a collector electrode were vapor-deposited in the same manner as Example 1-5 to fabricate a photovoltaic element (Element No. Example 19).

【0255】以上の、光起電力素子の作製条件を表16
に示す。
Table 16 shows the conditions for manufacturing the above photovoltaic element.
Shown in.

【0256】(比較例3)RFプラズマCVD法による
i型層を設けない以外は、実施例19と同じ作製条件
で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、
p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を
作製した(素子No比3)。
Comparative Example 3 A reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer and an i-type layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 19 except that the i-type layer formed by the RF plasma CVD method was not provided.
A p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were prepared to prepare a photovoltaic device (device No ratio 3).

【0257】実施例19(素子No実19)及び比較例
3(素子No比3)で作製した光起電力素子を実施例1
と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を
測定した。測定の結果、比較例3(素子No比3)の光
起電力素子に対して、実施例19(素子No実19)の
光起電力素子は、初期特性の開放電圧が1.02倍、曲
線因子が1.03倍、低照度特性の光電変換効率が1.
09倍、耐久特性の光電変換効率の低下が1.07倍優
れており、本発明の効果が実証された。
The photovoltaic elements produced in Example 19 (element No. 19) and Comparative Example 3 (element No. ratio 3) were used in Example 1
The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured by the same method. As a result of the measurement, the open-circuit voltage of the initial characteristics of the photovoltaic element of Example 19 (element No. 19) is 1.02 times that of the photovoltaic element of Comparative Example 3 (element No. 3), and the curve The factor is 1.03 times, and the photoelectric conversion efficiency of low illuminance characteristics is 1.
The effect of the present invention was proved to be excellent by 09 times and the decrease in photoelectric conversion efficiency of durability characteristics by 1.07 times.

【0258】(実施例20)表17に示す作製条件で、
実施例1と同様な方法により、基板上に、反射層、透明
導電層、第1のn型層、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、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No実20)。
(Example 20) Under the manufacturing conditions shown in Table 17,
By the same method as in Example 1, the reflective layer, the transparent conductive layer, the first n-type layer, the first i-type layer, the first p-type layer, and
A second n-type layer, a second i-type layer, a second p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 20).

【0259】(比較例4)第1のRFプラズマCVD法
によるi型層を作製しない以外は、実施例20と同じ作
製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、第1のn型
層、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、透明電極、集電電極を作製し
て光起電力素子を作製した(素子No比4)。
(Comparative Example 4) A reflective layer, a transparent conductive layer, and a first n-type layer were formed on a substrate under the same production conditions as in Example 20, except that the i-type layer was not produced by the first RF plasma CVD method. Layer, first i-type layer, first p-type layer, second n-type layer, second
The i-type layer, the second p-type layer, the transparent electrode, and the collector electrode were prepared to prepare a photovoltaic device (device No ratio 4).

【0260】実施例20(素子No実20)及び比較例
4(素子No比4)で作製した光起電力素子を実施例1
と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を
測定した。測定の結果、比較例4(素子No比4)の光
起電力素子に対して、実施例20(素子No実20)の
光起電力素子は、初期特性の開放電圧が1.03倍、曲
線因子が1.02倍、低照度特性の光電変換効率が1.
09倍、耐久特性の光電変換効率の低下が1.06倍優
れており、本発明の効果が実証された。
The photovoltaic elements fabricated in Example 20 (element No. 20) and Comparative Example 4 (element No. ratio 4) were used in Example 1
The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured by the same method. As a result of the measurement, as compared with the photovoltaic element of Comparative Example 4 (element No. ratio 4), the photovoltaic element of Example 20 (Element No. 20) has an initial open circuit voltage of 1.03 times and a curved line. The factor is 1.02 times, and the photoelectric conversion efficiency of low illuminance characteristics is 1.
09 times, the decrease in photoelectric conversion efficiency of durability characteristics was excellent by 1.06 times, demonstrating the effect of the present invention.

【0261】(実施例21)表18に示す作製条件で、
実施例1と同様な方法により、基板上に、反射層、透明
導電層、第1のn型層、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3のi型層、第3のp型層、透明電極、集電電
極を作製して光起電力素子を作製した(素子No実2
1)。
Example 21 Under the manufacturing conditions shown in Table 18,
By the same method as in Example 1, the reflective layer, the transparent conductive layer, the first n-type layer, the first i-type layer, the first p-type layer, and
Second n-type layer, second i-type layer, second p-type layer, third n-type layer
A photovoltaic layer was fabricated by fabricating the mold layer, the third i-type layer, the third p-type layer, the transparent electrode, and the collector electrode (element No. 2).
1).

【0262】(比較例5)第1及び第2のRFプラズマ
CVD法によるi型層を作製しない以外は、実施例21
と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、第
1のn型層、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3
のi型層、第3のp型層、透明電極、集電電極を作製し
て光起電力素子を作製した(素子No比5)。
Comparative Example 5 Example 21 is repeated except that the i-type layer is not formed by the first and second RF plasma CVD methods.
Under the same manufacturing conditions as above, the reflective layer, the transparent conductive layer, the first n-type layer, the first i-type layer, the first p-type layer, the second n-type layer, and the second i-type are formed on the substrate. Layer, second p-type layer, third n-type layer, third
The i-type layer, the third p-type layer, the transparent electrode, and the current collecting electrode were prepared to prepare a photovoltaic device (device No ratio 5).

【0263】実施例21(素子No実21)及び比較例
5(素子No比5)で作製した光起電力素子を実施例1
と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を
測定した。測定の結果、比較例5(素子No比5)の光
起電力素子に対して、実施例21(素子No実21)の
光起電力素子は、初期特性の開放電圧が1.03倍、曲
線因子が1.03倍、低照度特性の光電変換効率が1.
07倍、耐久特性の光電変換効率の低下が1.09倍優
れており、本発明の効果が実証された。
The photovoltaic elements produced in Example 21 (element No. Ex. 21) and Comparative Example 5 (element No. No. 5) were used in Example 1
The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured by the same method. As a result of the measurement, as compared with the photovoltaic element of Comparative Example 5 (element No. ratio 5), the photovoltaic element of Example 21 (Element No. Ex. 21) had an initial characteristic open circuit voltage of 1.03 times and a curved line. The factor is 1.03 times, and the photoelectric conversion efficiency of low illuminance characteristics is 1.
The effect of the present invention was proved to be 07 times more excellent and the decrease in photoelectric conversion efficiency of durability characteristics being 1.09 times more excellent.

【0264】(実施例22)図4−3に示す多室分離型
堆積装置により、本発明の光起電力素子を作製した。図
中1201及び1212はロード、アンロード室、12
02、1203、1205〜1209及び1211は実
施例19と同様なRFプラズマCVD法による各層の堆
積室、1204及び1210は実施例1と同様なマイク
ロ波プラズマCVD法による各層の堆積室、1221〜
1231は各室を隔てるゲートバルブ、1241、12
42、1244〜1248及び1250はカソード電
極、1243及び1249はマイクロ波の導波部及び誘
電体窓である。
Example 22 A photovoltaic element of the present invention was produced by the multi-chamber separation type deposition apparatus shown in FIG. 4-3. In the figure, 1201 and 1212 are load and unload chambers, 12
02, 1203, 1205 to 1209 and 1211 are deposition chambers for each layer by the RF plasma CVD method similar to that in Example 19, 1204 and 1210 are deposition chambers for each layer by the microwave plasma CVD method similar to Example 1, 1221 to
1231 is a gate valve for separating the chambers, 1241 and 12
42, 1244 to 1248 and 1250 are cathode electrodes, and 1243 and 1249 are microwave waveguides and dielectric windows.

【0265】まず、基板をロード室1201に設置し、
ロード室1201内を真空排気した後に、ゲートバルブ
1221を開けて、基板を第1のn型層堆積室1202
に移動し、ゲートバルブ1221を閉じた。続いて実施
例20の第1のn型層と同じ条件で、基板上に第1のn
型層を作製した。ゲートバルブ1222を開けて、基板
を第1のRFブラズマCVD法によるi型層堆積室12
03に移動し、ゲートバルブ1222を閉じた。続い
て、実施例20の第1のRFプラズマCVD法によるi
型層1と同じ条件で、第1のn型層上に第1のRFプラ
ズマCVD法によるi型層1を作製した。ゲートバルブ
1223を開けて、基板を第1のマイクロ波プラズマC
VD法によるi型層堆積室1204に移動し、ゲートバ
ルブ1223を閉じた。続いて、実施例20の第1のマ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層と同じ条件で、
第1のRFプラズマCVD法によるi型層1上に第1の
マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製した。
更に、ゲートバルブ1224を開けて、基板を第1のR
FプラズマCVD法によるi型層堆積室1205に移動
し、ゲートバルブ1224を閉じ、実施例20の第1の
RFプラズマCVD法によるi型層2と同じ条件で、第
1のマイクロ波プラズマCVD法によるi型層上に第1
のRFプラズマCVD法によるi型層2を作製した。
First, the substrate is set in the load chamber 1201 and
After the inside of the load chamber 1201 is evacuated, the gate valve 1221 is opened to load the substrate into the first n-type layer deposition chamber 1202.
And the gate valve 1221 was closed. Then, the first n-type layer was formed on the substrate under the same conditions as in the first n-type layer of Example 20.
A mold layer was prepared. The gate valve 1222 is opened, and the substrate is placed in the i-type layer deposition chamber 12 by the first RF plasma CVD method.
03, and closed the gate valve 1222. Then, i according to the first RF plasma CVD method of Example 20
Under the same conditions as the mold layer 1, the i-type layer 1 was formed on the first n-type layer by the first RF plasma CVD method. The gate valve 1223 is opened and the substrate is exposed to the first microwave plasma C
After moving to the i-type layer deposition chamber 1204 by the VD method, the gate valve 1223 was closed. Then, under the same conditions as the i-type layer formed by the first microwave plasma CVD method of Example 20,
An i-type layer formed by the first microwave plasma CVD method was formed on the i-type layer 1 formed by the first RF plasma CVD method.
Further, the gate valve 1224 is opened to set the substrate to the first R
After moving to the i-type layer deposition chamber 1205 by the F plasma CVD method and closing the gate valve 1224, the first microwave plasma CVD method was performed under the same conditions as the i-type layer 2 by the first RF plasma CVD method of Example 20. On the i-type layer by
Then, the i-type layer 2 was formed by the RF plasma CVD method.

【0266】ゲートバルブ1225を開けて、基板を第
1のp型層のドーピング層B1の堆積室1206に移動
し、ゲートバルブ1225を閉じた。実施例20の第1
のp型層ドーピング層B1と同じ条件で、第1のRFプ
ラズマCVD法によるi型層2上に第1のp型層ドーピ
ング層B1を作製した。次に、ゲートバルブ1226を
開けて、基板を第1のp型層のドーピング層Aの堆積室
1207に移動し、ゲートバルブ1226を閉じ、続い
て実施例20の第1のp型層ドーピング層Aと同じ条件
で、第1のp型層ドーピング層B1上に第1のp型層ド
ーピング層Aを作製した。更に、ゲートバルブ1227
を開けて、基板を第1のp型層ドーピング層B2堆積室
1208に移動し、ゲートバルブ1227を閉じた。実
施例20の第1のp型層ドーピング層B2と同じ条件
で、第1のp型層ドーピング層A上に第1のp型層ドー
ピング層B2を作製した。
[0266] The gate valve 1225 was opened, the substrate was moved to the deposition chamber 1206 for the first p-type doping layer B1, and the gate valve 1225 was closed. First of Example 20
The first p-type layer doping layer B1 was formed on the i-type layer 2 by the first RF plasma CVD method under the same conditions as the p-type layer doping layer B1. Next, the gate valve 1226 is opened, the substrate is moved to the deposition chamber 1207 for doping layer A of the first p-type layer, the gate valve 1226 is closed, and then the first p-type layer doping layer of Example 20 is closed. Under the same conditions as for A, the first p-type layer doping layer A was formed on the first p-type layer doping layer B1. Further, the gate valve 1227
Was opened, the substrate was moved to the first p-type layer doping layer B2 deposition chamber 1208, and the gate valve 1227 was closed. The first p-type layer doping layer B2 was formed on the first p-type layer doping layer A under the same conditions as the first p-type layer doping layer B2 of Example 20.

【0267】ゲートバルブ1228を開けて、基板を第
2のn型層堆積室1209に移動し、ゲートバルブ12
28を閉じた。続いて、実施例20の第2のn型層と同
じ条件で、第1のp型層ドーピング層B2上に第2のn
型層を作製した。ゲートバルブ1229を開けて、基板
を第2のi型層堆積室1210に移動し、ゲートバルブ
1229を閉じた。実施例20の第2のi型層と同じ条
件で、第2のn型層上に第2のi型層を作製した。次
に、ゲートバルブ1230を開けて、基板を第2のp型
層堆積室1211に移動し、ゲートバルブ1230を閉
じ、実施例20の第2のp型層と同じ条件で、第2のi
型層上に第2のp型層を作製した。
The gate valve 1228 is opened and the substrate is moved to the second n-type layer deposition chamber 1209.
28 was closed. Then, a second n-type layer was formed on the first p-type layer doping layer B2 under the same conditions as those for the second n-type layer of Example 20.
A mold layer was prepared. The gate valve 1229 was opened, the substrate was moved to the second i-type layer deposition chamber 1210, and the gate valve 1229 was closed. A second i-type layer was formed on the second n-type layer under the same conditions as for the second i-type layer in Example 20. Next, the gate valve 1230 is opened, the substrate is moved to the second p-type layer deposition chamber 1211, the gate valve 1230 is closed, and the second i-type is formed under the same conditions as those for the second p-type layer of Example 20.
A second p-type layer was formed on the mold layer.

【0268】ゲートバルブ1231を開けて、基板をア
ンロード室1212に移動し、ゲートバルブ1231を
閉じ、アンロード室1212より基板を取りだし、光起
電力素子の作製した(素子No実22)。
The gate valve 1231 was opened, the substrate was moved to the unload chamber 1212, the gate valve 1231 was closed, the substrate was taken out of the unload chamber 1212, and a photovoltaic element was manufactured (element No. 22).

【0269】作製した光起電力素子(素子No実22)
を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定した。測定の結果、実施例20(素子N
o実20)の光起電力素子に対して、実施例22(素子
No実22)の光起電力素子は、初期特性の開放電圧が
1.01倍、曲線因子が1.02倍、低照度特性の光電
変換効率が1.03倍、耐久特性の光電変換効率の低下
が1.02倍優れており、本発明の光起電力素子を多室
分離型堆積装置で作製することにより、優れた特性を有
する光起電力素子が得られることが判明し、本発明の効
果が実証された。
The produced photovoltaic element (element No. 22)
In the same manner as in Example 1, the initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured. As a result of the measurement, Example 20 (element N
In the photovoltaic element of Example 22 (element No. 22), the open circuit voltage of the initial characteristics is 1.01 times, the fill factor is 1.02 times, and the low illuminance is higher than that of the photovoltaic element of Example 20). The photoelectric conversion efficiency of the characteristic is 1.03 times, and the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristic is 1.02 times excellent. By manufacturing the photovoltaic element of the present invention with the multi-chamber separation type deposition apparatus, it is excellent. It was found that a photovoltaic device having characteristics was obtained, and the effect of the present invention was verified.

【0270】(実施例23)実施例20と同じ作製条件
で、光起電力素子を作製し、これを用いて、太陽電池モ
ジュールを作製し、図9−2に示すような回路構成の車
載換気ファンを作った。図9−2において、自動車のボ
ンネットに張り付けた太陽電池モジュール9101で発
生した電力は、逆流防止ダイオード9102を経て、2
次電池9104に充電される。9103は、過充電防止
用ダイオードである。太陽電池モジュール9101及び
2次電池9104からの電力は、換気ファンのモーター
9105に供給される。
(Example 23) A photovoltaic element was produced under the same production conditions as in Example 20, and a solar cell module was produced using the photovoltaic element. In-vehicle ventilation having a circuit configuration as shown in Fig. 9-2 was prepared. Made a fan. In FIG. 9-2, the electric power generated in the solar cell module 9101 attached to the hood of the automobile passes through the backflow prevention diode 9102,
The secondary battery 9104 is charged. Reference numeral 9103 is an overcharge prevention diode. Electric power from the solar cell module 9101 and the secondary battery 9104 is supplied to the motor 9105 of the ventilation fan.

【0271】(比較例6)比較例4と同じ作製条件で、
光起電力素子を作製し、これを用いて、実施例20と同
様な車載換気ファンを作った。
(Comparative Example 6) Under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 4,
A photovoltaic element was produced, and using this, an in-vehicle ventilation fan similar to that in Example 20 was produced.

【0272】実施例23と比較例6で作製した車載換気
ファンを取り付けた自動車を、エンジンを回転させたア
イドリング状態で168時間放置し、その後晴天下でエ
ンジンを止めて換気ファン稼働させた状態で放置し、自
動車室内の温度を測定した。その結果、比較例6の車載
冷却ファンに対して、実施例23の車載冷却ファンは、
室内の温度が3度低く、本発明による発電システムの効
果が実証された。
The automobile equipped with the on-vehicle ventilation fan manufactured in Example 23 and Comparative Example 6 was left for 168 hours in an idling state in which the engine was rotated, and then the engine was stopped in fine weather to operate the ventilation fan. It was left to stand and the temperature inside the automobile was measured. As a result, as compared with the vehicle-mounted cooling fan of Comparative Example 6, the vehicle-mounted cooling fan of Example 23 was
The indoor temperature was 3 degrees lower, demonstrating the effect of the power generation system according to the present invention.

【0273】(実施例24)図4−1に示す原料ガス供
給装置1020と堆積装置1000からなるマイクロ波
プラズマCVD法による製造装置及び図4−2に示す原
料ガス供給装置1020と堆積装置1100からなるR
FプラズマCVD法による製造装置により、マイクロ波
プラズマCVD法によるi型層にP原子及びB原子を含
有した光起電力素子を作製した。
(Embodiment 24) From the source gas supply apparatus 1020 and the deposition apparatus 1100 shown in FIG. 4-2 and the production apparatus by the microwave plasma CVD method including the source gas supply apparatus 1020 and the deposition apparatus 1000 shown in FIG. Become R
A photovoltaic device containing P atoms and B atoms in the i-type layer was manufactured by the microwave plasma CVD method using the manufacturing apparatus by the F plasma CVD method.

【0274】実施例1と同様にして成膜の準備が完了し
た後、基板上に、n型層、RFプラズマCVD法及びマ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層およびp型層の
成膜を行なった。
After the preparation for film formation was completed in the same manner as in Example 1, the n-type layer, the i-type layer and the p-type layer were formed on the substrate by the RF plasma CVD method and the microwave plasma CVD method. It was

【0275】n型層を作製するには、基板1004を加
熱ヒーター1005により350℃に加熱し、流出バル
ブ1041、1044及び補助バルブ1008を徐々に
開いて、SiH4ガス、PH3(1%)/H2ガスをガス
導入管1003を通じて堆積室1001内に流入させ
た。この時、SiH4ガス流量が50sccm、PH
3(1%)/H2ガス流量が200sccmとなるように
各々のマスフローコントローラー1021、1024で
調整した。堆積室1001内の圧力は、10mTorr
となるように真空計1006を見ながらコンダクタンス
バルブ1007の開口を調整した。
To form the n-type layer, the substrate 1004 is heated to 350 ° C. by the heater 1005, the outflow valves 1041 and 1044 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened, and SiH 4 gas and PH 3 (1%) are added. / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 50 sccm, PH
The mass flow controllers 1021 and 1024 were adjusted so that the flow rate of 3 (1%) / H 2 gas was 200 sccm. The pressure in the deposition chamber 1001 is 10 mTorr
The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while observing the vacuum gauge 1006 so that

【0276】その後、シャッター1013を閉じて、バ
イアス電源1011の直流(DC)バイアスを50Vに
設定して、バイアス棒1012に印加し、続けて、不図
示のマイクロ波電源の電力を130mW/cm3に設定
し、不図示の導波管、導波部1010及び誘電体窓10
02を通じて堆積室1001内にマイクロ波電力を導入
し、マイクロ波グロー放電を生起させ、シャッター10
13を開けて、基板1004上にn型層の作製を開始
し、層厚10nmのn型層を作製した。その後シャッタ
ー1013を閉じて、マイクロ波グロー放電を止め、流
出バルブ1041、1044及び補助バルブ1008を
閉じて、堆積室1001内ヘのガス流入を止め、n型層
の作製を終えた。
After that, the shutter 1013 is closed, the direct current (DC) bias of the bias power supply 1011 is set to 50 V, and the bias is applied to the bias rod 1012. Then, the power of a microwave power supply (not shown) is set to 130 mW / cm 3. , A waveguide, a waveguide portion 1010, and a dielectric window 10 (not shown).
Microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through 02 to generate microwave glow discharge, and the shutter 10
After opening 13, an n-type layer was started to be formed on the substrate 1004, and an n-type layer having a layer thickness of 10 nm was formed. After that, the shutter 1013 was closed to stop the microwave glow discharge, the outflow valves 1041 and 1044 and the auxiliary valve 1008 were closed to stop the gas inflow into the deposition chamber 1001, and the n-type layer production was completed.

【0277】次に、基板1004を堆積室1001より
取りだし、図4−2に示すRFプラズマCVD法による
堆積装置1100の堆積室1101に設置し、RFプラ
ズマCVD法によるi型層を作製した。
Next, the substrate 1004 was taken out of the deposition chamber 1001 and placed in the deposition chamber 1101 of the deposition apparatus 1100 by the RF plasma CVD method shown in FIG. 4-2 to form an i-type layer by the RF plasma CVD method.

【0278】RFプラズマCVD法によるi型層を作製
するには、基板1104を加熱ヒーター1105により
350℃に加熱し、流出バルブ1041、1042、1
047、1048及び補助バルブ1108を徐々に開い
て、SiH4ガス、H2ガス、BF3/H2ガス、PH
3(2000ppm)/H2ガスをガス導入管1103を
通じて堆積室1101内に流入させた。この時、SiH
4ガス流量が8sccm、H2ガス流量が100scc
m、BF3/H2ガス流量が0.04sccm、PH
3(2000ppm)/H2ガス流量が1sccmとなる
ように各々のマスフローコントローラー1021、10
22、1027、1028で調整した。堆積室1101
内の圧力は、0.5Torrとなるように真空計110
6を見ながらコンダクタンスバルブ1107の開口を調
整した。
To form the i-type layer by the RF plasma CVD method, the substrate 1104 is heated to 350 ° C. by the heater 1105 and the outflow valves 1041, 1042, 1 are used.
047, 1048 and the auxiliary valve 1108 are gradually opened, and SiH 4 gas, H 2 gas, BF 3 / H 2 gas, PH
3 (2000 ppm) / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, SiH
4 gas flow rate is 8 sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccc
m, BF 3 / H 2 gas flow rate is 0.04 sccm, PH
3 (2000 ppm) / H 2 gas flow rate of 1 sccm so that each mass flow controller 1021, 10
22, 1027, 1028. Deposition chamber 1101
The pressure inside the vacuum gauge 110 should be 0.5 Torr.
While watching 6, the opening of the conductance valve 1107 was adjusted.

【0279】その後、RF電源1111の電力を120
mW/cm2に設定し、RFマッチングボックス111
2を通じてカソード1102にRF電力を導入し、RF
グロー放電を生起させ、n型層上にRFプラズマCVD
法によるi型層の形成を開始し、層厚10nmのi型層
を形成したところでRFグロー放電を止め、流出バルブ
1041、1042、1047、1048及び補助バル
ブ1108を閉じて、堆積室1101内へのガス流入を
止め、RFプラズマCVD法によるi型層の形成を終え
た。
After that, the power of the RF power supply 1111 is set to 120.
RF matching box 111 set to mW / cm 2.
RF power is introduced to the cathode 1102 through the RF
RF plasma CVD on n-type layer by generating glow discharge
The formation of the i-type layer by the method is started, the RF glow discharge is stopped when the i-type layer having a layer thickness of 10 nm is formed, the outflow valves 1041, 1042, 1047 and 1048 and the auxiliary valve 1108 are closed, and the inside of the deposition chamber 1101 is entered. The gas inflow was stopped and the formation of the i-type layer by the RF plasma CVD method was completed.

【0280】次に、基板1104を堆積室1101より
取りだし、図4−1に示すマイクロ波プラズマCVD法
による堆積装置1000の堆積室1001に設置し、マ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層作製した。マイ
クロ波プラズマCVD法によるi型層を作製するには、
基板1004を加熱ヒーター1005により350℃に
加熱し、流出バルブ1041、1042、1046〜1
048及び補助バルブ1008を徐々に開いて、SiH
4ガス、H2ガス、GeH4ガス、BF3/H2ガス、PH3
(2000ppm)/H2ガスをガス導入管1003を
通じて堆積室1001内に流入させた。この時、SiH
4ガス流量が200sccm、H2ガス流量が500sc
cm、GeH4ガス流量が1sccm、BF3/H2ガス
流量が0.2sccm、PH3(2000ppm)/H2
ガス流量が0.1sccmとなるように各々のマスフロ
ーコントローラー1021、1022、1026〜10
28で調整した。堆積室1001内の圧力は、表20に
示す値となるように真空計1006を見ながらコンダク
タンスバルブ1007の開口を調整した。
Next, the substrate 1104 was taken out of the deposition chamber 1101 and placed in the deposition chamber 1001 of the deposition apparatus 1000 by the microwave plasma CVD method shown in FIG. 4A to form an i-type layer by the microwave plasma CVD method. To produce an i-type layer by the microwave plasma CVD method,
The substrate 1004 is heated to 350 ° C. by the heater 1005, and the outflow valves 1041, 1042, 1046-1
048 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened, and SiH
4 gas, H 2 gas, GeH 4 gas, BF 3 / H 2 gas, PH 3
(2000 ppm) / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, SiH
4 gas flow rate is 200sccm, H 2 gas flow rate is 500sc
cm, GeH 4 gas flow rate is 1 sccm, BF 3 / H 2 gas flow rate is 0.2 sccm, PH 3 (2000 ppm) / H 2
Mass flow controllers 1021, 1022, 1026 to 10 so that the gas flow rate is 0.1 sccm.
Adjusted at 28. The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while observing the vacuum gauge 1006 so that the pressure in the deposition chamber 1001 became the value shown in Table 20.

【0281】次に、シャッター1013を閉じ、不図示
のマイクロ波電源の電力を170mW/cm3に設定
し、不図示の導波管、導波部1010及び誘電体窓10
02を通じて堆積室1001内にマイクロ波電力を導入
し、マイクロ波グロー放電を生起させ、バイアス電源1
011の高周波(RF)バイアスを350mW/cm3
に、DCバイアスをRFカット用のコイルを介して0V
にそれぞれ設定して、バイアス棒1012に印加した。
その後、シャッター1013を開けて、RFプラズマC
VD法によるi型層上にマイクロ波プラズマCVD法に
よるi型層の作製を開始し、同時に、SiH4ガス流量
及びGeH4ガス流量を、図5(1)に示す流量パター
ンに従ってマスフローコントローラー1021、102
6で調整し、層厚300nmのi型層を作製したところ
で、シャッター1013を閉じ、バイアス電源1011
の出力を切り、マイクロ波グロー放電を止め、流出バル
ブ1041、1042、1046〜1048及び補助バ
ルブ1008を閉じて、堆積室1001内ヘのガス流入
を止めた。
Next, the shutter 1013 is closed, the power of the microwave power source (not shown) is set to 170 mW / cm 3 , and the waveguide, the waveguide portion 1010 and the dielectric window 10 (not shown) are set.
The microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through 02 to generate microwave glow discharge, and the bias power source 1
011 radio frequency (RF) bias at 350 mW / cm 3
, DC bias is 0V through the coil for RF cut
And applied to the bias rod 1012.
After that, the shutter 1013 is opened and RF plasma C
The production of the i-type layer by the microwave plasma CVD method was started on the i-type layer by the VD method, and at the same time, the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate were changed according to the flow rate pattern shown in FIG. 102
6 to prepare an i-type layer having a layer thickness of 300 nm, the shutter 1013 is closed and the bias power supply 1011
, The microwave glow discharge was stopped, the outflow valves 1041, 1042, 1046 to 1048 and the auxiliary valve 1008 were closed to stop the gas inflow into the deposition chamber 1001.

【0282】次に、ド−ピング層Aとドーピング層Bを
積層したp型層を作製した。
Next, a p-type layer in which the doping layer A and the doping layer B were laminated was prepared.

【0283】ドーピング層B1を作製するには、基板1
004を加熱ヒーター1005により300℃に加熱
し、流出バルブ1041、1042、1047及び補助
バルブ1008を徐々に開いて、SiH4ガス、H2
ス、BF3/H2ガスをガス導入管1003を通じて堆積
室1001内に流入させた。この時、SiH4ガス流量
が1sccm、H2ガス流量が300sccm、BF3
2ガス流量が2sccmとなるように各々のマスフロ
ーコントローラー1021、1022、1027で調整
した。堆積室1001内の圧力は、25mTorrとな
るように真空計1006を見ながらコンダクタンスバル
ブ1007の開口を調整した。
To prepare the doped layer B1, the substrate 1
004 is heated to 300 ° C. by the heater 1005, the outflow valves 1041, 1042, 1047 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened to deposit SiH 4 gas, H 2 gas, and BF 3 / H 2 gas through the gas introduction pipe 1003. It was made to flow into the chamber 1001. At this time, the SiH 4 gas flow rate was 1 sccm, the H 2 gas flow rate was 300 sccm, and BF 3 /
The mass flow controllers 1021, 1022, and 1027 were adjusted so that the H 2 gas flow rate was 2 sccm. The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while observing the vacuum gauge 1006 so that the pressure in the deposition chamber 1001 was 25 mTorr.

【0284】その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
50mW/cm3に設定し、不図示の導波管、導波部1
010及び誘電体窓1002を通じて堆積室1001内
にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生
起させ、シャッター1013を開け、マイクロ波ブラズ
マCVD法によるi型層上にドーピング層B1の作製を
開始し、層厚0.5nmのドーピング層B1を作製した
ところでシャッター1013を閉じ、マイクロ波グロー
放電を止め、流出バルブ1041、1042、1047
及び補助バルブ1008を閉じて、堆積室1001内へ
のガス流入を止めた。
Thereafter, the electric power of the microwave power source (not shown) is set to 50 mW / cm 3 , and the waveguide and the waveguide section 1 (not shown) are set.
Microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through 010 and the dielectric window 1002 to generate microwave glow discharge, the shutter 1013 is opened, and the production of the doping layer B1 on the i-type layer by the microwave plasma CVD method is started. Then, when the doping layer B1 having a layer thickness of 0.5 nm is produced, the shutter 1013 is closed to stop the microwave glow discharge, and the outflow valves 1041, 1042, and 1047.
The auxiliary valve 1008 was closed to stop the gas flow into the deposition chamber 1001.

【0285】次に、ドーピング層Aを作製するには、基
板1004を加熱ヒーター1005により300℃に加
熱し、流出バルブ1043及び補助バルブ1008を徐
々に開いて、B26/H2ガスをガス導入管1003を
通じて堆積室1001内に流入させた。この時、B26
/H2ガス流量が100sccmとなるようにマスフロ
ーコントローラー1023で調整した。堆積室1001
内の圧力は、30mTorrとなるように真空計100
6を見ながらコンダクタンスバルブ1007の開口を調
整した。
Next, in order to form the doping layer A, the substrate 1004 is heated to 300 ° C. by the heater 1005, the outflow valve 1043 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened, and B 2 H 6 / H 2 gas is added. The gas was introduced into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, B 2 H 6
/ H 2 gas flow rate was adjusted to 100 sccm by the mass flow controller 1023. Deposition chamber 1001
The internal pressure is 30 mTorr and the vacuum gauge 100
While watching 6, the opening of the conductance valve 1007 was adjusted.

【0286】その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
50mW/cm3に設定し、不図示の導波管、導波部1
010及び誘電体窓1002を通じて堆積室1001内
にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生
起させ、シャッター1013を開け、ドーピング層B1
上にドーピング層Aの作製を開始し、層厚0.3nmの
ドーピング層Aを作製したところでシャッター1013
を閉じ、マイクロ波グロー放電を止め、流出バルブ10
43及び補助バルブ1008を閉じて、堆積室1001
内へのガス流入を止めた。
Thereafter, the power of the microwave power source (not shown) is set to 50 mW / cm 3 , and the waveguide and the waveguide section 1 (not shown) are set.
Microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through 010 and the dielectric window 1002 to generate microwave glow discharge, the shutter 1013 is opened, and the doping layer B1 is formed.
When the fabrication of the doping layer A is started and the doping layer A having a layer thickness of 0.3 nm is produced, the shutter 1013 is formed.
To close the microwave glow discharge and shut off the outflow valve 10.
43 and the auxiliary valve 1008 are closed, and the deposition chamber 1001
The gas inflow was stopped.

【0287】次に、層厚を10nmとした以外は、前述
のドーピング層B1と同じ作製条件で、ドーピング層A
上にドーピング層B2を作製した。それぞれの層を作製
する際に、必要なガス以外の流出バルブ1041〜10
49は完全に閉じられていることは云うまでもなく、ま
た、それぞれのガスが堆積室1001及び1101内、
流出バルブ1041〜1049から堆積室1001及び
1101に至る配管内に残留することを避けるために、
流出バルブ1041〜1049を閉じ、補助バルブ10
08及び1108を開き、さらにコンダクタンスバルブ
1007及び1107を全開にして、系内を一旦高真空
に排気する操作を必要に応じて行う。
Next, except that the layer thickness is 10 nm, the doping layer A is produced under the same manufacturing conditions as the above-mentioned doping layer B1.
A doping layer B2 was formed on top. When producing each layer, outflow valves 1041-10 other than required gas
Needless to say, 49 is completely closed, and the gas in each of the deposition chambers 1001 and 1101,
In order to avoid remaining in the pipes from the outflow valves 1041 to 1049 to the deposition chambers 1001 and 1101,
The outflow valves 1041 to 1049 are closed, and the auxiliary valve 10
08 and 1108 are opened, the conductance valves 1007 and 1107 are fully opened, and the system is temporarily evacuated to a high vacuum, if necessary.

【0288】次に、p型層上に、透明電極として、IT
0(In23+Sn02)薄膜を70nm、更に集電電
極として、アルミニウム(Al)薄膜を2μm真空蒸着
し、光起電力素子を作製した(素子No実24−1〜
7、比7−1)。
Next, as a transparent electrode, IT was formed on the p-type layer.
A 0 (In 2 0 3 + SnO 2 ) thin film having a thickness of 70 nm and an aluminum (Al) thin film having a thickness of 2 μm as a collector electrode were vacuum-deposited to manufacture a photovoltaic element (element No. 241-2.
7, ratio 7-1).

【0289】以上の、光起電力素子の作製条件を表19
に示す。実施例24(素子No.実24−1〜7)及び
比較例7(素子No.比7−1)で作製した光起電力素
子の初期特性、低照度特性及び耐久特性の測定を行なっ
た。測定の結果を表20に示す。
Table 19 shows the manufacturing conditions of the photovoltaic element described above.
Shown in. The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the photovoltaic elements produced in Example 24 (element No. Ex. 24-1 to 7) and Comparative Example 7 (element No. ratio 7-1) were measured. Table 20 shows the measurement results.

【0290】表20から分かる通り、マイクロ波プラズ
マCVD法によるi型層を堆積室1001内の圧力が5
0mTorr以下で作製することにより、優れた特性の
光起電力素子を得られることが判明した。
As can be seen from Table 20, the pressure inside the deposition chamber 1001 is 5 when the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method is used.
It has been found that a photovoltaic device having excellent characteristics can be obtained by manufacturing the device at 0 mTorr or less.

【0291】次に、バリウム硼珪酸ガラス(コーニング
(株)製7059)基板を用い、SiH4ガス流量、G
eH4ガス流量及びマイクロ波電源の電力を表3に示す
値とした以外は、上述の素子No実24−5のマイクロ
波プラズマCVD法によるi型層と同じ作製条件で、シ
ャッター1013を2分間開けて、基板上にマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層を作製して原料ガス分解
効率測定用サンプルを作製し、その層厚から原料ガスの
分解効率を求めところ表3と同じ結果となった。
Next, using a barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Corporation) substrate, SiH 4 gas flow rate, G
Except that the eH 4 gas flow rate and the power of the microwave power source were set to the values shown in Table 3, the shutter 1013 was kept for 2 minutes under the same manufacturing conditions as the i-type layer by the microwave plasma CVD method of the element No. 24-5 described above. After opening, an i-type layer was formed on the substrate by the microwave plasma CVD method to prepare a sample for measuring the raw material gas decomposition efficiency, and the decomposition efficiency of the raw material gas was determined from the layer thickness, and the same result as in Table 3 was obtained. .

【0292】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、マイクロ波電源の電力を表21
に示す値とした以外は、上述の素子No実24−5の光
起電力素子と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明
導電層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極
を作製して光起電力素子を作製した(素子No実24−
8〜10及び比7−2〜3)。
Next, when the i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method, the power of the microwave power source is shown in Table 21.
Under the same manufacturing conditions as those of the photovoltaic element of Element No. 24-5 described above, except for the values shown in, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, A transparent electrode and a current collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 24-
8-10 and ratios 7-2-3).

【0293】作製した光起電力素子(素子No実24−
8〜10及び比7−2〜3)を上述の素子No実24−
5の光起電力素子と同様な方法で、初期特性、低照度特
性及び耐久特性を測定した。測定の結果を、表21に示
す。表21から分かる通り、原料ガスを100%分解す
るのに必要なマイクロ波エネルギーより低いマイクロ波
エネルギーで原料ガスを分解することにより、優れた特
性の光起電力素子が得られることが判明した。
The manufactured photovoltaic element (element No. 24-24)
8 to 10 and the ratio 7-2 to 3) are the above-mentioned element No.
Initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were measured by the same method as in the photovoltaic device of Example 5. Table 21 shows the measurement results. As can be seen from Table 21, it was found that by decomposing the raw material gas with microwave energy lower than the microwave energy required to decompose 100% of the raw material gas, a photovoltaic element having excellent characteristics can be obtained.

【0294】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、RFバイアスを表22に示す値
とした以外は、上述の素子No実24−5の光起電力素
子と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、
n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製し
て光起電力素子を作製した(素子No実24−11〜1
4及び比7−4)。
Next, when the i-type layer was formed by the microwave plasma CVD method, the same production as that of the above-mentioned element No. 24-5, except that the RF bias was set to the value shown in Table 22, was produced. Under the conditions, on the substrate, a reflective layer, a transparent conductive layer,
An n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (Element No. Ex. 24-11 to 1).
4 and ratio 7-4).

【0295】作製した光起電力素子(素子No実24−
11〜14及び比7−4)を上述の光起電力素子と同様
な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を測定し
た。測定の結果、表22に示す。表22から分る通り、
マイクロ波エネルギーより高いRFエネルギーを原料ガ
スに作用させることにより、優れた特性の光起電力素子
が得られることが判明した。
The produced photovoltaic element (element No. 24-
11 to 14 and the ratio 7-4) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in the above photovoltaic device. The measurement results are shown in Table 22. As you can see from Table 22,
It has been revealed that a photovoltaic element having excellent characteristics can be obtained by causing the source gas to have RF energy higher than microwave energy.

【0296】次に、実施例1と同様にして物性測定用サ
ンプルを作製した。ここで、マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層は、SiH4ス流量及びGeH4ガス流
量を、表6に示す値とした以外は、上述の素子No実2
4−5のマイクロ波プラズマCVD法によるi型層の作
製条件に従った。
Then, a sample for measuring physical properties was prepared in the same manner as in Example 1. Here, microwave plasma CVD
I-type layer by law, SiH4 gas flow rate and GeH 4 gas flow rate, except that the values shown in Table 6, above element No real 2
The production conditions of the i-type layer by the microwave plasma CVD method of 4-5 were followed.

【0297】作製した物性測定用サンプルのバンドギャ
ップと組成の分析を行い、Si原子とGe原子の組成比
と、バンドギャップの関係を求めたところ表6と同じ結
果となった。
The bandgap and composition of the produced sample for measuring physical properties were analyzed, and the relationship between the composition ratio of Si atoms and Ge atoms and the bandgap was determined. The same results as in Table 6 were obtained.

【0298】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、SiH4ガス流量及びGeH4
ス流量を、図5(2)に示す流量パターンに従ってマス
フローコントロ一ラー1021、1026で調整した以
外は、上述の素子No実24−5と同じ作製条件で、基
板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型
層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製
した(素子No比7−5)。
Next, when the i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method, the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate are set by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow rate pattern shown in FIG. 5 (2). A reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were produced on a substrate under the same production conditions as those of the above-mentioned Element No. 24-5 except that the adjustment was performed. Then, a photovoltaic element was manufactured (element No. ratio 7-5).

【0299】作製した素子No比7−5の光起電力素子
を、素子No実24−5と同様な方法で初期特性、低照
度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、素子No
比7−5の光起電力素子に対して、素子No実24−5
の光起電力素子は、初期特性の開放電圧が1.02倍、
曲線因子が1.03倍、低照度特性の光電変換効率が
1.09倍、耐久特性の光電変換効率の低下が1.07
倍優れていた。
The initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics of the produced photovoltaic element having the element No. ratio 7-5 were measured by the same method as that of the element No. Ex. 24-5. Measurement result, element No.
Element No. 24-5 for the photovoltaic element with the ratio 7-5
In the photovoltaic element of, the open circuit voltage of the initial characteristics is 1.02 times,
The fill factor is 1.03 times, the photoelectric conversion efficiency of low illumination characteristics is 1.09 times, and the photoelectric conversion efficiency of durability characteristics is 1.07.
Was twice as good.

【0300】次に、素子No実24−5及び素子No比
7−5の光起電力素子のマイクロ波プラズマCVD法に
よるi型層におけるSi原子とGe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おこなった。そ
して、前述の組成比とバンドギャップの関係より、マイ
クロ波プラズマCVD法によるi型層の層厚方向のバン
ドギャップの変化を求めた結果を図6に示す。図6から
分かるとおり、素子No実24−5の光起電力素子で
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型層とマイクロ波プラズマCVD法によるi型
層の界面方向に片寄っており、素子No比7−5の光起
電力素子では、バンドギャップの極小値の位置がマイク
ロ波プラズマCVD法によるi型層の中央の位置よりR
FプラズマCVD法によるi型層とマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層の界面方向に片寄っていることが
分る。
Next, the composition analysis in the layer thickness direction of Si atoms and Ge atoms in the i-type layer of the photovoltaic elements of the element No. real 24-5 and the element No. ratio 7-5 by the microwave plasma CVD method was conducted as described above. It carried out by the method similar to composition analysis. Then, FIG. 6 shows the result of obtaining the change in the band gap in the layer thickness direction of the i-type layer by the microwave plasma CVD method from the relationship between the composition ratio and the band gap described above. As can be seen from FIG. 6, in the photovoltaic element of Element No. 24-5, the position of the minimum bandgap is from the center position of the i-type layer to the interface between the p-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method. In the photovoltaic device with the device No. ratio 7-5, which is offset in the direction, the position of the minimum value of the band gap is R from the position of the center of the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method.
It can be seen that the i-type layer formed by the F plasma CVD method and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method are offset in the interface direction.

【0301】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、BF3/H2及びPH3(200
0ppm)/H2を用いないで、上述の素子No実24
−5と同じ条件で、基板上に反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成し、光
起電力素子(素子No実24−5’)を作製した。
Next, when producing an i-type layer by the microwave plasma CVD method, BF 3 / H 2 and PH 3 (200
0ppm) / H 2 is not used, and the above element No. 24
Under the same conditions as in -5, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode are formed on a substrate, and a photovoltaic element (element No. 24-5) is formed. ') Was made.

【0302】作製した素子No実24−5’の光起電力
素子を、素子No実24−5と同様な方法で、初期特
性、低照度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、
素子No実24−5’の光起電力素子に対して、素子N
o実24−5の光起電力素子は、初期特性の開放電圧が
1.02、曲線因子が1.03倍、低照度特性の光電変
換効率が1.09倍、耐久特性の光電変換効率の低下が
1.08倍優れていた。
The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics of the produced photovoltaic element No. Ex 24-5 ′ were measured by the same method as that of Element No. Ex 24-5. As a result of the measurement,
For the photovoltaic element of element No. 24-5 ′, the element N
o The real 24-5 photovoltaic element has an open circuit voltage of initial characteristics of 1.02, a fill factor of 1.03 times, a photoelectric conversion efficiency of low illuminance characteristics of 1.09 times, and a photoelectric conversion efficiency of durability characteristics of The decrease was 1.08 times better.

【0303】RFプラズマCVD法によるi型層を作製
する際に、SiH4ガス流量及びRF放電電力を表23
の値とした以外は、素子No実24−5と同じ作製条件
で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、
p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を
作製した。(素子No実24−15〜19、素子No比
7−6)作製した光起電力素子(素子No実24−15
〜19、素子No比7−6)を素子No実24−5と同
様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を測定
した。その結果を表23に示す。
Table 23 shows the SiH 4 gas flow rate and the RF discharge power when the i-type layer was formed by the RF plasma CVD method.
Under the same manufacturing conditions as in Element No. 24-5 except for the value of, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer,
A p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were prepared to prepare a photovoltaic element. (Element No. Ex. 24-15 to 19, Element No. 7-6) Produced photovoltaic element (Element No. Ex. 24-15)
.About.19, element No. ratio 7-6), the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured by the same method as the element No. Ex. 24-5. The results are shown in Table 23.

【0304】同時に、堆積速度測定用サンプルを作製
し、その膜厚と堆積時間からの堆積速度を求めた。その
結果を表23に示す。
At the same time, a sample for measuring the deposition rate was prepared, and the deposition rate was obtained from the film thickness and the deposition time. The results are shown in Table 23.

【0305】表23から分る通り、RFプラズマCVD
法によるi型層の堆積速度を2nm/sec以下で作製
することにより、優れた特性の光起電力素子が得られる
ことが判明した。
As can be seen from Table 23, RF plasma CVD
It was found that a photovoltaic element having excellent characteristics can be obtained by producing the i-type layer by the method at a deposition rate of 2 nm / sec or less.

【0306】RFプラズマCVD法によるi型層を作製
する際に、該i型層の層厚を表24に示す値とした以外
は、素子No実24−5と同じ作製条件で、基板上に、
反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No実24−20〜22、素子No比7−7〜8)。
When the i-type layer was formed by the RF plasma CVD method, except that the layer thickness of the i-type layer was set to the value shown in Table 24, the same production condition as that of the element No. 24-5 was used to form the i-type layer on the substrate. ,
A photovoltaic element was manufactured by manufacturing a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode (element No. 24-20 to 22, element No. ratio 7). -7-8).

【0307】作製した光起電力素子(素子No実24−
20〜22、素子No比7−7〜8)を素子No実24
−5と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特
性を測定した。その結果を表24に示す。
[0307] The manufactured photovoltaic element (element No. 24-
20-22, element No. ratio 7-7-8), and element No. 24
Initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics were measured by the same method as in -5. The results are shown in Table 24.

【0308】表24から分かる通り、本発明の層厚が3
0nm以下のRFプラズマCVD法によるi型層を設け
た光起電力素子(素子No実24−20〜22)が優れ
た特性を有することが判明した。
As can be seen from Table 24, the layer thickness of the present invention is 3
It has been found that the photovoltaic element (element No. 24-20 to 22) having an i-type layer formed by the RF plasma CVD method of 0 nm or less has excellent characteristics.

【0309】次に、RFプラズマCVD法によるi型層
を作製する際に、該RF放電電力をを表25に示す値と
した以外は、素子No実24−5と同じ作製条件で、基
板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型
層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製
した(素子No実24−23〜26)。
Next, when the i-type layer was formed by the RF plasma CVD method, on the substrate under the same manufacturing conditions as in Element No. 24-5 except that the RF discharge power was set to the value shown in Table 25. Then, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce photovoltaic devices (Element Nos. 24-23 to 26).

【0310】作製した光起電力素子(素子No実24−
23〜26)を素子No実24−5と同様な方法で、初
期特性、低照度特性及び耐久特性を測定した。その結果
を表25に示す。
The produced photovoltaic element (element No. 24-24)
23 to 26), the initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured by the same method as in Element No. 24-5. The results are shown in Table 25.

【0311】同時に、赤外分光測定用サンプルを作製し
て、赤外吸収スペクトルの2000cm-1のピークにお
ける、半値幅を高さで割った値を求めた。その結果を表
25に示す。個々の値は、素子No実24−5のマイク
ロ波プラズマCVD法によるi型層と同じ条件で作製し
たサンプルの値を基準とした相対値である。
At the same time, a sample for infrared spectroscopic measurement was prepared, and the value obtained by dividing the half-width by the height at the peak of 2000 cm -1 in the infrared absorption spectrum was determined. The results are shown in Table 25. Each value is a relative value based on the value of a sample manufactured under the same conditions as the i-type layer of the element No. Ex 24-5 by the microwave plasma CVD method.

【0312】表25から分かる通り、赤外吸収スペクト
ルの2000cm-1のピークにおける、半値幅を高さで
割った値が、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層
より、RFプラズマCVD法によるi型層のほうが大き
い光起電力素子が優れた特性を有することが判明した。
As can be seen from Table 25, the value obtained by dividing the full width at half maximum by the height at the peak of 2000 cm −1 in the infrared absorption spectrum is higher than that of the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and the i-type formed by the RF plasma CVD method. It has been found that photovoltaic devices with larger layers have excellent properties.

【0313】次に、p型層を作製する際に、ドーピング
層Aを作製せず、ドーピング層Bのみとした以外は、上
述の素子No実24−5と同じ作製条件で、基板上に、
反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No比7−9)。
Next, when forming the p-type layer, except that the doping layer A was not formed and only the doping layer B was used, the same manufacturing conditions as those of the element No. 24-5 described above were used to form a p-type layer on the substrate.
A photovoltaic element was manufactured by manufacturing a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode (element No. ratio 7-9).

【0314】作製した素子No比7−9の光起電力素子
を、素子No実24−5と同様な方法で、初期特性、低
照度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、素子N
o比7−9の光起電力素子に対して、素子No実24−
5の光起電力素子は、初期特性の開放電圧が1.04、
曲線因子が1.02倍、低照度特性の光電変換効率が
1.10倍、耐久特性の光電変換効率の低下が1.07
倍優れていた。
The initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics of the manufactured photovoltaic element having the element No. ratio 7-9 were measured by the same method as that of the element No. Ex. 24-5. Measurement result, element N
o For the photovoltaic element with the ratio 7-9, the element No.
The photovoltaic element of 5 has an open circuit voltage of 1.04 as an initial characteristic,
The fill factor is 1.02 times, the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristic is 1.10 times, and the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristic is 1.07.
Was twice as good.

【0315】以上の測定結果より、本発明のマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層を、内圧50mTorr
以下で、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で、原料ガ
スに作用させるRFエネルギーをマイクロ波エネルギー
より高いエネルギーで、層厚方向にバンドギャッブがな
めらかに変化し、バンドギャップの極小値の位置がi型
層の中央の位置よりp型層とi型層の界面方向に片寄
り、i型層中にドナー及びアクセプターとなる価電子制
御剤がドープされ、且つRFプラズマCVD法によるi
型層を2nm/sec以下の堆積速度で30nm以下の
層厚とし、p型層とn型層の少なくとも一方が、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作製する光起電力素子(素子No
実24−1〜26)が、従来の光起電力素子(素子No
比7−1〜9)に対して、優れた特性を有することが判
明し、本発明の効果が実証ざれた。
From the above measurement results, the internal pressure of the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method of the present invention was 50 mTorr.
Below, the microwave energy lower than the microwave energy required to decompose 100% of the source gas, the RF energy acting on the source gas is higher than the microwave energy, the band gab changes smoothly in the layer thickness direction, The position of the minimum value of the band gap is offset from the center position of the i-type layer toward the interface between the p-type layer and the i-type layer, and the valence electron control agent serving as a donor and an acceptor is doped in the i-type layer, and RF I by plasma CVD method
The type layer has a layer thickness of 30 nm or less at a deposition rate of 2 nm / sec or less, and at least one of the p-type layer and the n-type layer contains a group III element or / and a group V element of the periodic table as a main constituent element. Photovoltaic device manufactured with a laminated structure of a layer and a layer containing a valence electron control agent and having silicon atoms as a main constituent element (element No.
Examples 24-1 to 26) are conventional photovoltaic elements (element No.
It was found that the ratio of 7-1 to 9) was excellent, and the effect of the present invention was proved.

【0316】(実施例25)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際にSiH4ガス流量及びG
eH4ガス流量を、実施例24と同様に図5(1)に示
す流量パターンに従ってマスフローコントローラー10
21、1026で調整した後に、SiH4ガス流量を2
00sccm、GeH4ガス流量を1sccmに維持
し、バンドギャップ最大値の領域を表26に示す層厚と
なるように作製した以外は、実施例24の素子No実2
4−5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電
層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作
製して光起電力素子を作製した(素子No実25−1〜
8)。
(Example 25) Microwave plasma CVD
Flow rate of SiH 4 gas and G
The eH 4 gas flow rate was set according to the flow rate pattern shown in FIG.
21, after adjusting with 1026, SiH 4 gas flow rate 2
Example No. 2 of Example 24 except that the film thickness was set to 00 sccm, the GeH 4 gas flow rate was maintained at 1 sccm, and the band gap maximum value region was set to have the layer thickness shown in Table 26.
Under the same manufacturing conditions as in 4-5, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed on a substrate to prepare a photovoltaic element ( Element No. real 25-1
8).

【0317】作製した光起電力素子(素子No実25−
1〜8)を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照
度特性及び耐久特性を測定した。その結果を表26に示
す。表26から分かる通り、本発明のバンドギャップ最
大値の領域の層厚が1〜30nmである光起電力素子
(素子No実25−1〜7)が優れた特性を有すること
が判明し、本発明の効果が実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 25-
1 to 8) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 24. The results are shown in Table 26. As can be seen from Table 26, it was found that the photovoltaic element (element No. Ex. 25-1 to 7) having a layer thickness of 1 to 30 nm in the bandgap maximum value region of the present invention has excellent characteristics. The effect of the invention was proved.

【0318】(実施例26)マイクロ波CVD法及びR
FプラズマCVD法によるi型層を作製する際に、PH
3(2000ppm)/H2ガスボンベに代えてH2ガス
で2000ppmに希釈されたAsH3ガス(AsH3
2)ボンベを用い、マイクロ波プラズマCVD法によ
るi型層ではAsH3/H2ガスを0.2sccm、RF
プラズマCVD法によるi型層ではAsH3/H2ガスを
0.5sccm流す以外は、実施例24−5と同じ作製
条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素
子を作製した(素子No実26)。
(Example 26) Microwave CVD method and R
When the i-type layer is formed by the F plasma CVD method, the PH
3 (2000ppm) / H 2 in place of the gas cylinder diluted to 2000ppm by H 2 gas AsH 3 gas (AsH 3 /
H 2) using a cylinder, 0.2 sccm of AsH 3 / H 2 gas in the i-type layer by microwave plasma CVD method, RF
In the i-type layer formed by the plasma CVD method, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, and an i-type layer were formed on the substrate under the same production conditions as in Example 24-5 except that AsH 3 / H 2 gas was flowed at 0.5 sccm. A layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 26).

【0319】実施例26(素子No実26)で作製した
光起電力素子を実施例24と同様な方法で、初期特性、
低照度特性及び耐久特性を測定したところ、実施例24
の素子No実24−5と同様な初期特性、低照度特性、
耐久特性が得られ、本発明の効果が実証された。
The photovoltaic element manufactured in Example 26 (element No. 26) was subjected to the same procedure as in Example 24 to obtain the initial characteristics,
When the low illuminance property and the durability property were measured, Example 24
Element No. 24-5, the same initial characteristics, low illuminance characteristics,
Durability was obtained, and the effect of the present invention was verified.

【0320】(実施例27)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、BF3/H2ガス流量を
図14(1)に示す流量パターン、PH3(2000p
pm)/H2ガス流量を図14(2)に示す流量パター
ンに従って、各々マスフローコントローラー1027及
び1028で調整し、RFプラズマCVD法によるi型
層を作製する際には、BF3/H2ガス流量を0.06s
ccm、PH3(2000ppm)/H2ガス流量を2s
ccm流す以外は、実施例24の素子No実24−5と
同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No実27)。
(Example 27) Microwave plasma CVD
When the i-type layer is produced by the method, the BF 3 / H 2 gas flow rate is set to PH 3 (2000 p) by the flow rate pattern shown in FIG.
pm) / H 2 gas flow rate is adjusted according to the flow rate pattern shown in FIG. 14 (2) by mass flow controllers 1027 and 1028, respectively, and BF 3 / H 2 gas is used when an i-type layer is formed by the RF plasma CVD method. Flow rate 0.06s
ccm, PH 3 (2000ppm) / H 2 gas flow rate for 2s
The reflective layer, the transparent conductive layer, the n-type layer, the i-type layer, the p-type layer, the transparent electrode, and the current collecting electrode were formed on the substrate under the same manufacturing conditions as in Element No. 24-5 of Example 24 except that the flow rate was changed to ccm. To produce a photovoltaic element (Element No. Ex 27).

【0321】実施例27(素子No実27)で作製した
光起電力素子を実施例24と同様な方法で、初期特性、
低照度特性及び耐久特性を測定したところ、実施例24
の素子No実24−5と同様な初期特性、低照度特性、
耐久特性が得られた。
The photovoltaic element manufactured in Example 27 (element No. 27) was subjected to the same procedure as in Example 24 to obtain the initial characteristics,
When the low illuminance property and the durability property were measured, Example 24
Element No. 24-5, the same initial characteristics, low illuminance characteristics,
Durability characteristics were obtained.

【0322】また、実施例27(素子No実27)の光
起電力素子のB原子とP原子のi型層中における層厚方
向の分布を二次イオン質量分析装置により分析した結果
を図14(3)及び(4)に示す。以上の結果により本
発明の効果が実証された。
FIG. 14 shows the result of analysis by a secondary ion mass spectrometer of the distribution of B atoms and P atoms in the i-type layer in the photovoltaic element of Example 27 (element No. 27) in the layer thickness direction. It shows in (3) and (4). From the above results, the effect of the present invention was verified.

【0323】(実施例28)マイクロ波プラズマCVD
法及びRFプラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、NO/Heガスボンベ1079を用い、NO/He
ガス流量をマイクロ波プラズマCVD法によるi型層で
は0.5sccm、RFプラズマCVD法によるi型層
では0.05sccmとした以外は、実施例24の素子
No実24−5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、
透明導電層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電
電極を作製して光起電力素子を作製した(素子No実2
8)。
(Example 28) Microwave plasma CVD
NO / He gas cylinder 1079 is used when an i-type layer is formed by the RF method and the RF plasma CVD method.
Except that the gas flow rate was 0.5 sccm for the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and 0.05 sccm for the i-type layer formed by the RF plasma CVD method, the production conditions were the same as those for the element No. 24-5 of Example 24. On the substrate, the reflective layer,
A transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 2).
8).

【0324】作製した光起電力素子(素子No実28)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24の素子No実
24−5と同様な初期特性、低照度特性、耐久特性が得
られた。
The manufactured photovoltaic element (element No. 28)
In the same manner as in Example 24, the initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured. As a result, the same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Element No. 24-5 of Example 24 were obtained. .

【0325】また、実施例28(素子No実28)の光
起電力素子を、二次イオン質量分析装置により組成分析
したところ、i型層中に酸素原子及び窒素原子が含有さ
れていることが確認された。以上の結果より、本発明の
効果が実証された。
Composition analysis of the photovoltaic element of Example 28 (Element No. 28) by a secondary ion mass spectrometer revealed that the i-type layer contained oxygen atoms and nitrogen atoms. confirmed. From the above results, the effect of the present invention was verified.

【0326】(実施例29)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、不図示のSi26ガス
ボンベを用い、Si26ガス流量を40sccmとし、
SiH4ガス流量を図7(1)に示す流量パターンに従
ってマスフローコントローラー1021で調整した以外
は、実施例24の素子No実24−5と同じ作製条件
で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、
p型層、透明電極、集電電極を形成して光起電力素子を
作製した(素子No実29)。
(Example 29) Microwave plasma CVD
When forming the i-type layer by the method, a Si 2 H 6 gas cylinder (not shown) is used, the Si 2 H 6 gas flow rate is set to 40 sccm,
A reflective layer and a transparent conductive layer were formed on the substrate under the same manufacturing conditions as the element No. 24-5 of Example 24, except that the SiH 4 gas flow rate was adjusted by the mass flow controller 1021 according to the flow rate pattern shown in FIG. 7 (1). , N-type layer, i-type layer,
A p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were formed to fabricate a photovoltaic element (element No. 29).

【0327】作製した光起電力素子(素子No実29)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24の素子No実
24−5と同様な初期特性、低照度特性、耐久特性が得
られた。
The manufactured photovoltaic element (element No. 29)
In the same manner as in Example 24, the initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured. As a result, the same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Element No. 24-5 of Example 24 were obtained. .

【0328】また、実施例29(素子No実29)の光
起電力素子のSi原子と水素原子のi型層中における層
厚方向の分布を、二次イオン質量分析装置により分析し
たところ、図7(2)と同様な結果となった。
The distribution of Si atoms and hydrogen atoms in the photovoltaic element of Example 29 (element No. 29) in the layer thickness direction in the i-type layer was analyzed by a secondary ion mass spectrometer. Results similar to 7 (2) were obtained.

【0329】以上の結果より、本発明の効果が実証され
た。
From the above results, the effect of the present invention was verified.

【0330】(実施例30)原料ガス供給装置1020
における、SiH4ガスとGeH4ガスの混合するポイン
ト1014と堆積室1001との間の距離を表11に示
す値とした以外は、実施例24の素子No実24−5と
同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No実30−1〜5)。
(Embodiment 30) Source gas supply apparatus 1020
In the same manufacturing conditions as the element No. 24-5 of Example 24, except that the distance between the deposition chamber 1001 and the point 1014 at which the SiH 4 gas and GeH 4 gas are mixed is set to the value shown in Table 11. On the substrate, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current-collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 30-1 to 5). .

【0331】作製した光起電力素子(素子No実30−
1〜5)を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照
度特性及び耐久特性孝測定した。測定の結果、表27に
示す。表27から分かる通り、SiH4ガスとGeH4
スの混合するポイント1014と堆積室1001との問
の距離を5m以下とすることにより、良好な特性の光起
電力素子が得られることが判明した。
The manufactured photovoltaic element (element No. 30-
1 to 5) were measured in the same manner as in Example 24 to measure initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics. The measurement results are shown in Table 27. As can be seen from Table 27, it was found that by setting the distance between the point 1014 where SiH 4 gas and GeH 4 gas are mixed and the deposition chamber 1001 to be 5 m or less, a photovoltaic element having good characteristics can be obtained. .

【0332】(実施例31)実施例24の素子No実2
4−5と同じ作製条件で、光起電力素子を作製し、これ
を用いて、太陽電池モジュールを作製し、図9−2に示
すような回路構成のアナログ時計を作った。図9−2に
おいて、太陽電池モジュール9101で発生した電力
は、逆流防止ダイオード9102を経て、2次電池91
04に充電される。9103は、過充電防止用ダイオー
ドである。
(Example 31) Element No. 2 of Example 24
A photovoltaic element was produced under the same production conditions as 4-5, a solar cell module was produced using this, and an analog timepiece having a circuit configuration as shown in FIG. 9-2 was produced. In FIG. 9-2, the electric power generated in the solar cell module 9101 is passed through the backflow prevention diode 9102, and the secondary battery 91
It is charged to 04. Reference numeral 9103 is an overcharge prevention diode.

【0333】太陽電池モジュール9101及び2次電池
9104からの電力は、アナログ時計の駆動回路910
5に供給される。
Electric power from the solar cell module 9101 and the secondary battery 9104 is supplied to the drive circuit 910 of the analog timepiece.
5 is supplied.

【0334】(比較例8)比較例7の素子No比7−6
と同じ作製条件で、光起電力素子を作製し、これを用い
て、実施例31と同様なアナログ時計を作った。
(Comparative Example 8) Element No. ratio 7-6 of Comparative Example 7
A photovoltaic element was produced under the same production conditions as above, and using this, an analog timepiece similar to that of Example 31 was produced.

【0335】実施例31と比較例8で作製したアナログ
時計を室内の壁に設置し、毎日8.5時間室内灯を点灯
したところ、実施例31のアナログ時計は一日中動いた
ものの、比較例8のアナログ時計は一日中は動かず、本
発明による発電システムの効果が実証された。
When the analog timepieces produced in Example 31 and Comparative Example 8 were installed on the wall in the room and the interior light was turned on for 8.5 hours every day, the analog timepiece of Example 31 ran all day, but Comparative Example 8 The analog timepiece of No.1 did not move all day, demonstrating the effect of the power generation system according to the present invention.

【0336】(実施例32)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、SiH4ガス流量及び
GeH4ガス流量を図8に示す流量パターンに従ってマ
スフローコントローラー1021、1026で調整した
以外は、実施例24の素子No実24−5と同じ作製条
件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素
子を作製した(素子No実32)。
(Example 32) Microwave plasma CVD
Element No. 24-5 of Example 24 except that the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate were adjusted by the mass flow controllers 1021 and 1026 in accordance with the flow rate pattern shown in FIG. Under the same production conditions, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced on the substrate to produce a photovoltaic element (Element No. 32). ).

【0337】作製した光起電力素子(素子No実32)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24の素子No実
24−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が
得られ、本発明の効果が実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 32)
When the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured by the same method as in Example 24, the same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics as the element No. 24-5 of Example 24 were obtained, The effect of the present invention was demonstrated.

【0338】(実施例33)マイクロ波プラズマCVD
法及びRFプラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、BF3/H2ガスボンベに代えてH2ガスで2000
ppmに希釈されたB26ガス(B26(2000pp
m)/H2)ボンベを用い、マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層ではB26(2000ppm)/H2
スを1sccm、RFプラズマCVD法によるi型層で
はB26(2000ppm)/H2ガスを0.05sc
cm流す以外は、実施例24の素子No実24−5と同
じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電種を作製して光
起電力素子を作製した(素子No実33)。
(Example 33) Microwave plasma CVD
Act and in making the i-type layer by RF plasma CVD method, in place of the BF 3 / H 2 gas cylinder with H 2 gas 2000
B 2 H 6 gas diluted to ppm (B 2 H 6 (2000 pp
m) / H 2 ) cylinder using microwave plasma CVD
1 sccm of B 2 H 6 (2000 ppm) / H 2 gas in the i-type layer formed by the method, and 0.05 sc of B 2 H 6 (2000 ppm) / H 2 gas in the i-type layer formed by the RF plasma CVD method.
under the same manufacturing conditions as in Element No. 24-5 of Example 24, except that the flow rate is cm. To produce a photovoltaic element (element No. 33).

【0339】作製した光起電力素子(素子No実33)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24の素子No実
24−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が
得られ、本発明の効果が実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 33)
When the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured by the same method as in Example 24, the same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics as the element No. 24-5 of Example 24 were obtained, The effect of the present invention was demonstrated.

【0340】(実施例34)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、NO/Heガスを図1
0(1)に示す流量パターンに従って、マスフローコン
トローラー1029で調整した以外は、実施例24の素
子No実24−5と同じ作製条件で、基板上に、反射
層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子No
実34)。
(Example 34) Microwave plasma CVD
When producing an i-type layer by the method, NO / He gas is used as shown in FIG.
0 (1) according to the flow rate pattern, except that the mass flow controller 1029 was used, under the same manufacturing conditions as the element No. 24-5 of Example 24, the reflective layer, the transparent conductive layer, the n-type layer, on the substrate, i-type layer, p-type layer, transparent electrode,
A collector electrode was prepared and a photovoltaic element was prepared (element No.
34).

【0341】作製した光起電力素子(素子No実34)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24の素子No実
24−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が
得られた。
Photovoltaic device manufactured (device No. 34)
When the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured by the same method as in Example 24, the same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics as those of the element No. 24-5 of Example 24 were obtained. .

【0342】また、実施例34(素子No実34)の光
起電力素子の窒素原子と酸素原子のi型層中における層
厚方向の分布を、二次イオン質量分析装置により分析し
たところ、図10(2)と同様な結果となった。以上の
結果より、本発明の効果が実証された。
The distribution of nitrogen atoms and oxygen atoms in the i-type layer of the photovoltaic element of Example 34 (element No. 34) in the layer thickness direction was analyzed by a secondary ion mass spectrometer. The result was similar to 10 (2). From the above results, the effect of the present invention was verified.

【0343】(実施例35)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、SiH4ガス流量及び
GeH4ガス流量を図11に示す流量パターンに従って
マスフローコントローラー1021、1026で調整
し、且つ、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を
作製後、RFプラズマCVD法によるi型層2を、表1
2に示す作製条件で作製した以外は、実施例24と同じ
作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型層、
i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電
力素子を作製した(素子No実35)。
(Example 35) Microwave plasma CVD
When the i-type layer is produced by the method, the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate are adjusted by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow rate pattern shown in FIG. 11, and the i-type layer is produced by the microwave plasma CVD method. Then, the i-type layer 2 formed by the RF plasma CVD method is shown in Table 1.
Under the same manufacturing conditions as in Example 24 except that the reflective layer, the transparent conductive layer, the n-type layer, and
The i-type layer, the p-type layer, the transparent electrode, and the collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 35).

【0344】作製した光起電力素子(素子No実35)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24の素子No実
24−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が
得られ、本発明の効果が実証された。
The produced photovoltaic element (element No. 35)
When the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured by the same method as in Example 24, the same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics as the element No. 24-5 of Example 24 were obtained, The effect of the present invention was demonstrated.

【0345】(実施例36)p型層を作製する際に、ド
ーピング層Aの層厚を表28に示す値とした以外は、実
施例24の素子No実24−5と同じ作製条件で、基板
上に、反射層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、
透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No実36−1〜5)。
(Example 36) Under the same manufacturing conditions as in Element No. 24-5 of Example 24, except that the layer thickness of the doping layer A was changed to the value shown in Table 28 in manufacturing the p-type layer, On the substrate, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer,
A transparent electrode and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (Element No. Ex. 36-1 to 5).

【0346】作製した光起電力素子(素子No実36−
1〜5)を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照
度特性及び耐久特性を測定した。その結果を表28に示
す。表28から分かる通り、本発明のドーピング層Aの
層厚が0.01〜1nmである光起電力素子(素子No
実36−1〜5)が優れた特性を有することが判明し、
本発明の効果が実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 36-
1 to 5) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 24. The results are shown in Table 28. As can be seen from Table 28, the photovoltaic device (device No.) in which the layer thickness of the doping layer A of the present invention is 0.01 to 1 nm.
It was found that the fruits 36-1 to 5) have excellent characteristics,
The effect of the present invention was demonstrated.

【0347】(実施例37)n型層を作製する際に、表
14に示す作製条件で、ドーピング層A及びドーピング
層Bを作製した以外は、実施例24の素子No実24−
5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、
n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製し
て光起電力素子を作製した(素子No実37)。
(Example 37) Element No. 24 of Example 24 was manufactured except that the doping layer A and the doping layer B were manufactured under the manufacturing conditions shown in Table 14 when manufacturing the n-type layer.
Under the same manufacturing conditions as in No. 5, a reflective layer, a transparent conductive layer, and
An n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were prepared to prepare a photovoltaic device (Device No. 37).

【0348】作製した光起電力素子(素子No実37)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24と同様な初期
特性、低照度特性及び耐久特性が得られ、本発明の効果
が実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 37)
In the same manner as in Example 24, the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured, and the same initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics as in Example 24 were obtained, and the effect of the present invention was verified. It was

【0349】(実施例38)p型層を作製する際に、表
15に示す作製条件で、ドーピング層A及びドーピング
層Bを作製した以外は、実施例24の素子No実24−
5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、
n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製し
て光起電力素子を作製した(素子No実38)。
Example 38 Element No. 24 of Example 24 was prepared except that the doping layer A and the doping layer B were manufactured under the manufacturing conditions shown in Table 15 when manufacturing the p-type layer.
Under the same manufacturing conditions as in No. 5, a reflective layer, a transparent conductive layer, and
An n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 38).

【0350】作製した光起電力素子(素子No実38)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24と同様な初期
特性、低照度特性及び耐久特性が得られ、本発明の効果
が実証された。
Photovoltaic device manufactured (device No. 38)
In the same manner as in Example 24, the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured, and the same initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics as in Example 24 were obtained, and the effect of the present invention was verified. It was

【0351】(実施例39)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、バイアス電源1011
のRFバイアスを250mW/cm3に、DCバイアス
をRFカット用のコイルを介して50Vにそれぞれ設定
して、バイアス棒1012に印加した以外は、実施例3
2と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、
n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製し
て光起電力素子を作製した(素子No実39)。
(Example 39) Microwave plasma CVD
Bias power supply 1011 when an i-type layer is produced by the method
Example 3 except that the RF bias was set to 250 mW / cm 3 and the DC bias was set to 50 V via a coil for RF cutting and applied to the bias rod 1012.
Under the same manufacturing conditions as in 2, the reflective layer, the transparent conductive layer, and the
An n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced to produce a photovoltaic element (Element No. 39).

【0352】作製した光起電力素子(素子No実39)
を実施例32と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例32と同様な初期
特性、低照度特性及び耐久特性が得られ、本発明の効果
が実証された。
Photovoltaic device produced (element No. 39)
In the same manner as in Example 32, the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured, and the same initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics as in Example 32 were obtained, and the effect of the present invention was verified. It was

【0353】(実施例40)マイクロ波プラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、H2ガスボンベに代え
て不図示のD2ガスボンベを用い、D2ガスを300sc
cm流す以外は、実施例24の素子No実24−5と同
じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No実40)。
(Example 40) Microwave plasma CVD
In making the i-type layer by law, using D 2 gas cylinder, not shown, instead of H 2 gas cylinder, 300Sc the D 2 gas
under the same manufacturing conditions as in Element No. 24-5 of Example 24 except that the flow of cm is performed, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode are formed on the substrate. To produce a photovoltaic element (element No. 40).

【0354】作製した光起電力素子(素子No実40)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24の素子No実
24−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が
得られた。
The produced photovoltaic element (element No. 40)
When the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured by the same method as in Example 24, the same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics as those of the element No. 24-5 of Example 24 were obtained. .

【0355】また、作製した実施例40(素子No実4
0)の光起電力素子を、二次イオン質量分析装置により
組成分析したところ、マイクロ波プラズマCVD法によ
るi型層中にD原子が含有されていることが確認され
た。以上の結果より、本発明の効果が実証された。
The manufactured Example 40 (element No. 4)
When the composition of the photovoltaic element of 0) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer, it was confirmed that D atom was contained in the i-type layer by the microwave plasma CVD method. From the above results, the effect of the present invention was verified.

【0356】(実施例41)n型層を作製する際に、バ
イアス電源1011のDCバイアスを、シャッター10
13を開けると同時に、50Vから80Vに一定の割合
で変化させる以外は、実施例24の素子No実24−5
と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、n
型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して
光起電力素子を作製した(素子No実41)。
(Example 41) When manufacturing the n-type layer, the DC bias of the bias power supply 1011 was set to the shutter 10.
Element No. 24-24 of Example 24 was used except that 13 was opened and at the same time, the voltage was changed from 50 V to 80 V at a constant rate.
Under the same manufacturing conditions as above, a reflective layer, a transparent conductive layer, n
A photovoltaic layer was produced by forming a mold layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode (element No. 41).

【0357】作製した光起電力素子(素子No実41)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定したところ、実施例24の素子No実
24−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が
得られ、本発明の効果が実証された。
The produced photovoltaic element (element No. 41)
When the initial characteristics, the low illuminance characteristics and the durability characteristics were measured by the same method as in Example 24, the same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics as the element No. 24-5 of Example 24 were obtained, The effect of the present invention was demonstrated.

【0358】(実施例42)図4−2に示すRFプラズ
マCVD法による製造装置を用いて、実施例24のRF
プラズマCVD法によるi型層と同様な手順により、本
発明の光起電力素子のn型層とp型層を作製した。
(Embodiment 42) The RF of the embodiment 24 is manufactured by using the manufacturing apparatus by the RF plasma CVD method shown in FIG.
The n-type layer and the p-type layer of the photovoltaic element of the present invention were produced by the same procedure as the i-type layer by the plasma CVD method.

【0359】n型層を作製するには、基板1104を加
熱ヒーター1105により350℃に加熱し、流出バル
ブ1042、1044、1045及び補助バルブ110
8を徐々に開いて、H2ガス、PH3(1%)/H2
ス、Si26ガスをガス導入管1103を通じて堆積室
1101内に流入させた。この時、H2ガス流量が50
sccm、PH3(1%)/H2ガス流量が5sccm、
Si26ガス流量が3sccmとなるように各々のマス
フローコントローラー1022、1024、1025で
調整した。堆積室1101内の圧力は、1Torrとな
るように真空計1106を見ながらコンダクタンスバル
ブ1107の開口を調整した。
To form the n-type layer, the substrate 1104 is heated to 350 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1042, 1044, 1045 and the auxiliary valve 110 are heated.
8 was gradually opened, and H 2 gas, PH 3 (1%) / H 2 gas, and Si 2 H 6 gas were caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the H 2 gas flow rate is 50
sccm, PH 3 (1%) / H 2 gas flow rate is 5 sccm,
The mass flow controllers 1022, 1024, and 1025 were adjusted so that the Si 2 H 6 gas flow rate was 3 sccm. The pressure inside the deposition chamber 1101 was adjusted to 1 Torr by adjusting the opening of the conductance valve 1107 while watching the vacuum gauge 1106.

【0360】その後、RF電源1111の電力を120
mW/cm2に設定しRFマッチングボックス1112
を通じてカソード1102にRF電力を導入し、RFグ
ロー放電を生起させ、基板1104上にn型層の形成を
開始し、層厚10nmのn型層を形成し走ところでRF
グロー放電を止め、流出バルブ1042、1044、1
045及び補助バルブ1108を閉じて、堆積室110
1内へのガス流入を止め、n型層の形成を終えた。
After that, the power of the RF power supply 1111 is set to 120.
RF matching box 1112 with mW / cm 2 set
RF power is introduced to the cathode 1102 through the cathode to generate an RF glow discharge, the formation of an n-type layer is started on the substrate 1104, and an n-type layer having a layer thickness of 10 nm is formed.
Stop the glow discharge and spill valves 1042, 1044, 1
045 and the auxiliary valve 1108 are closed and the deposition chamber 110 is closed.
The gas flow into the inside of No. 1 was stopped, and the formation of the n-type layer was completed.

【0361】次に、実施例24の素子No実24−5と
同じ作製条件でn型層上に、RFプラズマCVD法によ
るi型層を作製した。続いて、堆積室1101よりRF
プラズマCVD法によるi型層を作製した基板1104
を取り出し、実施例24と同様なマイクロ波プラズマC
VD法による堆積装置1000に設置し、実施例24の
素子No実24−5と同じ作製条件でRFプラズマCV
D法によるi型層上にマイクロ波プラズマCVD法によ
るi型層を作製した。
Next, an i-type layer was formed by the RF plasma CVD method on the n-type layer under the same production conditions as those of the element No. 24-5 of Example 24. Next, RF from the deposition chamber 1101
Substrate 1104 having an i-type layer formed by plasma CVD method
Of the microwave plasma C similar to that in Example 24.
The RF plasma CV was installed in the deposition apparatus 1000 by the VD method, and under the same production conditions as the element No. 24-5 of Example 24.
An i-type layer was formed on the i-type layer by the D method by the microwave plasma CVD method.

【0362】次に、堆積室1000よりマイクロ波プラ
ズマCVD法によるi型層を作製した基板1004を取
り出し、前述のRFプラズマCVD法による堆積装置1
100に設置し、マイクロ波プラズマCVD法によるi
型層上に、ドーピング層Aとドーピング層Bを積層した
p型層を作製した。
Next, the substrate 1004 on which the i-type layer was formed by the microwave plasma CVD method was taken out from the deposition chamber 1000, and the deposition apparatus 1 by the RF plasma CVD method described above was taken out.
It is installed at 100 and i by microwave plasma CVD method
A p-type layer was prepared by stacking a doping layer A and a doping layer B on the mold layer.

【0363】ドーピング層Bを作製するには、基板11
04を加熱ヒーター1105により200℃に加熱し、
流出バルブ1041、1042、1047及び1108
を徐々に開いて、SiH4ガス、H2ガス,BF3/H2
スをガス導入管1103を通じて堆積室1101内に流
入させた。この時、SiH4ガス流量が0.03scc
m、H2ガス流量が100sccm、BF3/H2ガス流
量が1sccmとなるように各々のマスフローコントロ
ーラー1021、1022、1027で調整した。堆積
室1101内の圧力は、1Torrとなるように真空計
1106を見ながらコンダクタンスバルブ1107の開
口を調整した。
To prepare the doped layer B, the substrate 11
04 is heated to 200 ° C. by the heater 1105,
Outflow valves 1041, 1042, 1047 and 1108
Was gradually opened, and SiH 4 gas, H 2 gas, and BF 3 / H 2 gas were caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 0.03 scc
m, H 2 gas flow rate was 100 sccm, and BF 3 / H 2 gas flow rate was 1 sccm. The pressure inside the deposition chamber 1101 was adjusted to 1 Torr by adjusting the opening of the conductance valve 1107 while watching the vacuum gauge 1106.

【0364】その後、RF電源1111の電力を2W/
cm2に設定し、RFマッチングボックス1112を通
じてカソード1102にRF電力を導入し、RFグロー
放電を生起させ、マイクロ波プラズマCVD法によるi
型層上にドーピング層B1の作製を開始し、層厚0.3
nmのドーピング層B1を作製したところでRFグロー
放電を止め、流出バルブ1041、1042、1047
及び補助バルブ1108を閉じて、堆積室1101内ヘ
のガス流入を止めた。
After that, the power of the RF power supply 1111 is set to 2 W /
cm 2 is set, RF power is introduced to the cathode 1102 through the RF matching box 1112, RF glow discharge is generated, and i by microwave plasma CVD method is applied.
Starting the production of the doping layer B1 on the mold layer, the layer thickness 0.3
The RF glow discharge is stopped when the doped layer B1 having a thickness of 10 nm is produced, and the outflow valves 1041, 1042, and 1047 are discharged.
The auxiliary valve 1108 was closed to stop the gas flow into the deposition chamber 1101.

【0365】次に、ドーピング層Aを作製するには、基
板1104を加熱ヒーター1105により200℃に加
熱し、流出バルブ1043及び補助バルブ1108を徐
々に開いて、B26(10%)/H2ガスをガス導入管
1103を通じて堆積室1101内に流入させた。この
時、B26(10%)/H2ガス流量が50sccmと
なるようにマスフローコントローラー1023で調整し
た。また、堆積室1101内の圧力は、1Torrとな
るように真空計1106を見ながらコンダクタンスバル
ブ1107の開口を調整した。
Next, in order to form the doping layer A, the substrate 1104 is heated to 200 ° C. by the heater 1105, the outflow valve 1043 and the auxiliary valve 1108 are gradually opened, and B 2 H 6 (10%) / H 2 gas was caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the mass flow controller 1023 adjusted the B 2 H 6 (10%) / H 2 gas flow rate to be 50 sccm. The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while observing the vacuum gauge 1106 so that the pressure in the deposition chamber 1101 was 1 Torr.

【0366】その後、RF電源1111の電力を3W/
cm2に設定し、RFマッチングボックス1112を通
じてカソ一ド1102にRF電力を導入し、RFグロー
放電を生起させ、ドーピング層B1上にドーピング層A
の作製を開始し、層厚0.1nmのドーピング層Aを作
製したところでRFグロー放電を止め、流出バルブ10
48及び補助バルブ1108を閉じて、堆積室1101
内ヘのガス流入を止めた。
After that, the power of the RF power supply 1111 is set to 3 W /
cm 2 and RF power is introduced into the cathode 1102 through the RF matching box 1112 to cause RF glow discharge, and the doping layer A is formed on the doping layer B1.
Was started, and when the doping layer A having a layer thickness of 0.1 nm was prepared, the RF glow discharge was stopped and the outflow valve 10
48 and the auxiliary valve 1108 are closed and the deposition chamber 1101
The gas flow to the inside was stopped.

【0367】次に、SiH4ガス流量を0.5scc
m、BF3/H2ガス流量を10sccm、層厚を5nm
とした以外は、前述のドーピング層B1と同じ作製条件
で、ドーピング層A上にドーピング層B2を作製した。
Next, the SiH 4 gas flow rate is changed to 0.5 sccc.
m, BF 3 / H 2 gas flow rate 10 sccm, layer thickness 5 nm
A doping layer B2 was formed on the doping layer A under the same manufacturing conditions as the above-described doping layer B1 except for the above.

【0368】最後に、p型層上に、実施例24の素子N
o実24−5と同様に透明電極と集電電極を蒸着し、光
起電力素子を作製した(素子No実42−1)。
Finally, on the p-type layer, the device N of Example 24 was formed.
o A transparent electrode and a collecting electrode were vapor-deposited in the same manner as in Ex. 24-5 to manufacture a photovoltaic element (Element No. Ex. 42-1).

【0369】以上の、光起電力素子の作製条件は、i型
層を除いて表16に示す通りである。尚、i型層は実施
例24の素子No実24−5と同様の作製条件である。
The manufacturing conditions of the photovoltaic element described above are as shown in Table 16 except for the i-type layer. The i-type layer was manufactured under the same conditions as the element No. 24-5 of Example 24.

【0370】更に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際、BF3/H2ガス及びPH3(20
00ppm)/H2ガスを用いない以外は素子No実4
2−1と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電
層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作
製して光起電力素子を作製した(素子No実42−
2)。
Further, when the i-type layer is formed by the microwave plasma CVD method, BF 3 / H 2 gas and PH 3 (20
00ppm) / H 2 gas is used, but element No. 4
Under the same production conditions as in 2-1, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collector electrode were produced on a substrate to produce a photovoltaic element ( Element No. 42-
2).

【0371】(素子No実42−1〜2)を実施例24
と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を
測定した。測定の結果、素子No実42−2の光起電力
素子に対して、素子No実42−1の光起電力素子は、
初期特性の開放電圧が1.04倍、曲線因子が1.03
倍、低照度特性の光電変換効率が1.09倍、耐久特性
の光電変換効率の低下が1.07倍優れており、本発明
の効果が実証された。
Example 24 (Element No. Ex 42-1 and No. 2-2)
The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured by the same method. As a result of the measurement, the photovoltaic element of element No. 42-1 is
Open-circuit voltage of initial characteristics is 1.04 times, fill factor is 1.03
2 times, the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristic was 1.09 times, and the decrease of the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristic was 1.07 times excellent, demonstrating the effect of the present invention.

【0372】(実施例43)第1のマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層を形成する際、BF3/H2ガス
0.3sccm、及びPH3(2000ppm)/H2
スを0.5sccm流す以外は表17に示す作製条件
で、実施例24と同様な方法により、基板上に、反射
層、透明導電層、第1のn型層、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、
透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No実43)。
[0372] In the formation of the i-type layer by (Example 43) a first microwave plasma CVD method, flow BF 3 / H 2 gas 0.3 sccm, and PH 3 (2000ppm) / H 2 0.5sccm gas Except for the manufacturing conditions shown in Table 17, the reflective layer, the transparent conductive layer, the first n-type layer, the first i-type layer, and the first p-type layer were formed on the substrate by the same method as in Example 24. , A second n-type layer, a second i-type layer, a second p-type layer,
A transparent electrode and a collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 43).

【0373】実施例43(素子No実43)で作製した
光起電力素子を実施例24と同様な方法で、初期特性、
低照度特性及び耐久特性を測定した。
The photovoltaic element manufactured in Example 43 (element No. 43) was subjected to the same procedure as in Example 24 to obtain the initial characteristics,
The low illuminance property and the durability property were measured.

【0374】測定の結果、表17の条件で作製した光起
電力素子(素子No実20)に対して、実施例43(素
子No実43)の光起電力素子は、初期特性の開放電圧
が1.03倍、曲線因子が1.04倍、低照度特性の光
電変換効率が1.09倍、耐久特性の光電変換効率の低
下が1.06倍となり一層優れた特性が得られることが
分かった。
As a result of the measurement, the photovoltaic element of Example 43 (element No. 43) had an open circuit voltage having an initial characteristic with respect to the photovoltaic element (Element No. 20) manufactured under the conditions of Table 17. 1.03 times, the fill factor is 1.04 times, the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristic is 1.09 times, and the decrease of the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristic is 1.06 times, showing that further excellent characteristics can be obtained. It was

【0375】(実施例44)第1のマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層を形成する際、BF3/H2ガス1
sccm、PH3(2000ppm)/H2ガスを0.3
sccm及び第2のマイクロ波プラズマCVD法による
i型層を形成する際、BF3/H2ガス0.5sccm、
及びPH3(2000ppm)/H2ガスを0.1scc
m流す以外は表18に示す作製条件で、実施例24と同
様な方法により、基板上に、反射層、透明導電層、第1
のn型層、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3
のi型層、第3のp型層、透明電極、集電電極を作製し
て光起電力素子を作製した(素子No実44)。
(Example 44) When forming an i-type layer by the first microwave plasma CVD method, BF 3 / H 2 gas 1 was used.
sccm, PH 3 (2000ppm) / H 2 gas 0.3
sccm and 0.5 sccm of BF 3 / H 2 gas when forming the i-type layer by the second microwave plasma CVD method,
And PH 3 (2000 ppm) / H 2 gas at 0.1 sccc
A reflective layer, a transparent conductive layer, a first conductive layer, a transparent conductive layer
N-type layer, first i-type layer, first p-type layer, second n-type layer, second i-type layer, second p-type layer, third n-type layer, third
The i-type layer, the third p-type layer, the transparent electrode, and the current collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 44).

【0376】実施例44(素子No実44)で作製した
光起電力素子を実施例24と同様な方法で、初期特性、
低照度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、表1
8の条件で作製した光起電力素子(素子No実21)に
対して、実施例21(素子No実21)の光起電力素子
は、初期特性の開放電圧が1.03倍、曲線因子が1.
03倍、低照度特性の光電変換効率が1.08倍、耐久
特性の光電変換効率の低下が1.09倍となり、より一
層優れた特性が得られることが分かった。
The photovoltaic element manufactured in Example 44 (element No. 44) was subjected to the same procedure as in Example 24 to obtain the initial characteristics,
The low illuminance property and the durability property were measured. Measurement results, Table 1
The photovoltaic element of Example 21 (element No. Ex. 21) had an open circuit voltage of 1.03 times the initial characteristic and a fill factor of 1.
03 times, the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristic was 1.08 times, and the decrease of the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristic was 1.09 times, and it was found that further excellent characteristics were obtained.

【0377】(実施例45)図4−3に示す多室分離型
堆積装置により、本発明の光起電力素子を作製した。図
中1201及び1212はロード、アンロード室、12
02、1203、1205〜1209及び1211は実
施例42と同様なRFプラズマCVD法による各層の堆
積室、1204及び1210は実施例24と同様なマイ
クロ波プラズマCVD法による各層の堆積室、1221
〜1231は各室を隔てるゲートバルブ、1241、1
242、1244〜1248及び1250はカソード電
極、1243及び1249はマイクロ波の導波部及び誘
電体窓である。
(Example 45) A photovoltaic element of the present invention was produced by the multi-chamber separation type deposition apparatus shown in Fig. 4-3. In the figure, 1201 and 1212 are load and unload chambers, 12
02, 1203, 1205 to 1209 and 1211 are deposition chambers for each layer by the RF plasma CVD method similar to those of the embodiment 42, 1204 and 1210 are deposition chambers for each layer by the same microwave plasma CVD method as that of the embodiment 24, 1221.
~ 1231 are gate valves for separating the chambers, 1241 and 1
Reference numerals 242, 1244 to 1248 and 1250 denote cathode electrodes, and 1243 and 1249 are microwave waveguides and dielectric windows.

【0378】まず、基板をロード室1201に設置し、
ロード室1201内を真空排気した後に、ゲートバルブ
1221を開けて、基板を第1のn型層堆積室1202
に移動し、ゲートバルブ1221を閉じた。続いて実施
例43の第1のn型層と同じ条件で、基板上に第1のn
型層を作製した。ゲートバルブ1222を開けて、基板
を第1のRFプラズマCVD法によるi型層堆積室12
03に移動し、ゲートバルブ1222を閉じた。続い
て、実施例43の第1のRFプラズマCVD法によるi
型層1と同じ条件で、第1のn型層上に第1のRFプラ
ズマCVD法によるi型層1を作製した。ゲートバルブ
1223を開けて、基板を第1のマイクロ波プラズマC
VD法によるi型層堆積室1204に移動し、ゲートバ
ルブ1223を閉じた。続いて、実施例43の第1のマ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層と同じ条件で、
第1のRFプラズマCVD法によるi型層1上に第1の
マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製した。
更に、ゲートバルブ1224を開けて、基板を第1のR
FプラズマCVD法によるi型層堆積室1205に移動
し、ゲートバルブ1224を閉じ、実施例43の第1の
RFプラズマCVD法によるi型層2と同じ条件で、第
1のマイクロ波プラズマCVD法によるi型層上に第1
のRFプラズマCVD法によるi型層2を作製した。
First, the substrate is set in the load chamber 1201 and
After the inside of the load chamber 1201 is evacuated, the gate valve 1221 is opened to load the substrate into the first n-type layer deposition chamber 1202.
And the gate valve 1221 was closed. Then, the first n-type layer was formed on the substrate under the same conditions as in the first n-type layer of Example 43.
A mold layer was prepared. The gate valve 1222 is opened, and the substrate is placed in the i-type layer deposition chamber 12 by the first RF plasma CVD method.
03, and closed the gate valve 1222. Then, i according to the first RF plasma CVD method of Example 43
Under the same conditions as the mold layer 1, the i-type layer 1 was formed on the first n-type layer by the first RF plasma CVD method. The gate valve 1223 is opened and the substrate is exposed to the first microwave plasma C
After moving to the i-type layer deposition chamber 1204 by the VD method, the gate valve 1223 was closed. Then, under the same conditions as for the i-type layer formed by the first microwave plasma CVD method of Example 43,
An i-type layer formed by the first microwave plasma CVD method was formed on the i-type layer 1 formed by the first RF plasma CVD method.
Further, the gate valve 1224 is opened to set the substrate to the first R
The i-type layer deposition chamber 1205 by the F plasma CVD method is moved to, the gate valve 1224 is closed, and the first microwave plasma CVD method is performed under the same conditions as the i-type layer 2 by the first RF plasma CVD method of Example 43. On the i-type layer by
Then, the i-type layer 2 was formed by the RF plasma CVD method.

【0379】ゲートバルブ1225を開けて、基板を第
1のp型層のドーピング層B1の堆積室1206に移動
し、ゲートバルブ1225を閉じた。実施例43の第1
のp型層ドーピング層B1と同じ条件で、第1のRFプ
ラズマCVD法によるi型層2上に第1のp型層ドーピ
ング層B1を作製した。次に、ゲートバルブ1226を
開けて、基板を第1のp型層のドーピング層Aの堆積室
1207に移動し、ゲートバルブ1226を閉じ、続い
て実施例43の第1のp型層ドーピング層Aと同じ条件
で、第1のp型層ドーピング層B1上に第1のp型層ド
ーピング層Aを作製した。更に、ゲートバルブ1227
を開けて、基板を第1のp型層ドーピング層B2堆積室
1208に移動し、ゲートバルブ1227を閉じた。実
施例43の第1のp型層ドーピング層B2と同じ条件
で、第1のp型層ドーピング層A上に第1のp型層ドー
ピング層B2を作製した。
The gate valve 1225 was opened, the substrate was moved to the deposition chamber 1206 for the doping layer B1 of the first p-type layer, and the gate valve 1225 was closed. First of Example 43
The first p-type layer doping layer B1 was formed on the i-type layer 2 by the first RF plasma CVD method under the same conditions as the p-type layer doping layer B1. Next, the gate valve 1226 is opened, the substrate is moved to the deposition chamber 1207 for the doping layer A of the first p-type layer, the gate valve 1226 is closed, and then the first p-type layer doping layer of Example 43. Under the same conditions as for A, the first p-type layer doping layer A was formed on the first p-type layer doping layer B1. Further, the gate valve 1227
Was opened, the substrate was moved to the first p-type layer doping layer B2 deposition chamber 1208, and the gate valve 1227 was closed. A first p-type layer doping layer B2 was formed on the first p-type layer doping layer A under the same conditions as the first p-type layer doping layer B2 of Example 43.

【0380】ゲートバルブ1228を開けて、基板を第
2のn型層堆積室1209に移動し、ゲートバルブ12
28を閉じた。続いて、実施例43の第2のn型層と同
じ条件で、第1のp型層ドーピング層B2上に第2のn
型層を作製した。ゲートバルブ1229を開けて、基板
を第2のi型層堆積室1210に移動し、ゲートバルブ
1229を閉じた。実施例43の第2のi型層と同じ条
件で、第2のn型層上に第2のi型層を作製した。次
に、ゲートバルブ1230を開けて、基板を第2のp型
層堆積室1211に移動し、ゲートバルブ1230を閉
じ、実施例43の第2のp型層と同じ条件で、第2のi
型層上に第2のp型層を作製した。
[0380] The gate valve 1228 is opened, the substrate is moved to the second n-type layer deposition chamber 1209, and the gate valve 12
28 was closed. Then, the second n-type layer was formed on the first p-type layer doping layer B2 under the same conditions as those of the second n-type layer of Example 43.
A mold layer was prepared. The gate valve 1229 was opened, the substrate was moved to the second i-type layer deposition chamber 1210, and the gate valve 1229 was closed. A second i-type layer was formed on the second n-type layer under the same conditions as for the second i-type layer of Example 43. Next, the gate valve 1230 is opened, the substrate is moved to the second p-type layer deposition chamber 1211, the gate valve 1230 is closed, and the second i-type layer is formed under the same conditions as those for the second p-type layer of Example 43.
A second p-type layer was formed on the mold layer.

【0381】ゲートバルブ1231を開けて、基板をア
ンロード室1212に移動し、ゲートバルブ1231を
閉じ、アンロード室1212より基板を取りだし、光起
電力素子の作製した(素子No実45)。
The gate valve 1231 was opened, the substrate was moved to the unload chamber 1212, the gate valve 1231 was closed, the substrate was taken out of the unload chamber 1212, and a photovoltaic element was prepared (element No. 45).

【0382】作製した光起電力素子(素子No実45)
を実施例24と同様な方法で、初期特性、低照度特性及
び耐久特性を測定した。測定の結果、実施例43(素子
No実43)の光起電力素子に対して、実施例45(素
子No実45)の光起電力素子は、初期特性の開放電圧
が1.01倍、曲線因子が1.02倍、低照度特性の光
電変換効率が1.03倍、耐久特性の光電変換効率の低
下が1.02倍優れており、本発明の光起電力素子を多
室分離型堆積装置で作製することにより、優れた特性を
有する光起電力素子が得られることが判明し、本発明の
効果が実証された。
The manufactured photovoltaic element (element No. 45)
In the same manner as in Example 24, initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics were measured. As a result of the measurement, as compared with the photovoltaic element of Example 43 (element No. 43), the photovoltaic element of Example 45 (element No. 45) had an initial characteristic open circuit voltage of 1.01 times and a curved line. The factor is 1.02 times, the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristic is 1.03 times, and the decrease of the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristic is 1.02 times excellent, and the photovoltaic element of the present invention is multi-chamber separated type deposition. It was found that a photovoltaic device having excellent characteristics can be obtained by manufacturing the device, and the effect of the present invention was verified.

【0383】(実施例46)実施例43と同じ作製条件
で、光起電力素子を作製し、これを用いて、太陽電池モ
ジュールを作製し、図9−2に示すような回路構成の車
載換気ファンを作った。図9−2において、自動車のボ
ンネットに張り付けた太陽電池モジュール9101で発
生した電力は、逆流防止ダイオード9102を経て、2
次電池9104に充電される。9103は、過充電防止
用ダイオードである。太陽電池モジュール9101及び
2次電池9104からの電力は、換気ファンのモーター
9105に供給される。
(Example 46) A photovoltaic element was produced under the same production conditions as in Example 43, and a solar cell module was produced using the photovoltaic element, and a vehicle-mounted ventilation system having a circuit configuration as shown in Fig. 9-2 was produced. Made a fan. In FIG. 9-2, the electric power generated in the solar cell module 9101 attached to the hood of the automobile passes through the backflow prevention diode 9102,
The secondary battery 9104 is charged. Reference numeral 9103 is an overcharge prevention diode. Electric power from the solar cell module 9101 and the secondary battery 9104 is supplied to the motor 9105 of the ventilation fan.

【0384】更に実施20と同じ作製条件で、光起電力
素子を作製し、これを用いて同様に車載換気ファンを作
った。
Further, a photovoltaic element was produced under the same production conditions as in Example 20, and an in-vehicle ventilation fan was similarly produced using the photovoltaic element.

【0385】実施例43と20の光起電力素子を用いて
作製した車載換気ファンを取り付けた自動車を、エンジ
ンを回転させたアイドリング状態で168時間放置し、
その後晴天下でエンジンを止めて換気ファン稼働させた
状態で放置し、自動車室内の温度を測定した。 その結
果、実施例20の光起電力素子を用いて作製した車載冷
却ファンに対して、実施例43の光起電力素子を用いた
車載冷却ファンは、室内の温度が4度低く、より高性能
な発電システムが得られることが分かった
An automobile equipped with an on-vehicle ventilation fan manufactured by using the photovoltaic elements of Examples 43 and 20 was left for 168 hours in an idling state in which the engine was rotated,
After that, the engine was stopped in fine weather and left in a state where the ventilation fan was operated, and the temperature inside the automobile was measured. As a result, as compared with the vehicle-mounted cooling fan manufactured using the photovoltaic element of Example 20, the vehicle-mounted cooling fan using the photovoltaic element of Example 43 has a lower indoor temperature of 4 degrees and higher performance. It turned out that various power generation systems can be obtained

【0386】[0386]

【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て、光電変換効率が
向上する。また本発明の光起電力素子は照射光の弱い場
合でも変換効率が向上する。そして本発明の光起電力素
子は、長時間振動下でアニーニングした場合に光電変換
効率が低下しにくいものである。
As described above, the photovoltaic device of the present invention prevents recombination of photoexcited carriers, improves the open circuit voltage and the carrier range of holes, and improves the photoelectric conversion efficiency. Further, the photovoltaic device of the present invention has improved conversion efficiency even when the irradiation light is weak. The photovoltaic element of the present invention is less likely to have a reduced photoelectric conversion efficiency when annealed under vibration for a long time.

【0387】更に本発明の光起電力素子の形成方法によ
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 forming a photovoltaic element of the present invention, a photovoltaic element having the above effects can be formed in good yield.

【0388】また更に加えて、本発明の光起電力素子を
利用した電源システムは、照射光の弱い場合に於いても
優れた電気供給能力を示すものである。
In addition, the power supply 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]

【表14】 [Table 14]

【表15】 [Table 15]

【表16】 [Table 16]

【表17】 [Table 17]

【表18(その1)】 [Table 18 (1)]

【表18(その2)】 [Table 18 (Part 2)]

【表19】 [Table 19]

【表20】 [Table 20]

【表21】 [Table 21]

【表22】 [Table 22]

【表23】 [Table 23]

【表24】 [Table 24]

【表25】 [Table 25]

【表26】 [Table 26]

【表27】 [Table 27]

【表28】 [Table 28]

【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説明するため
の模式的説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view for explaining a layer structure of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式的説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram for explaining a change in bandgap of the photovoltaic element of the present invention.

【図3】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式的説明図である。
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram for explaining a change in bandgap of the photovoltaic element of the present invention.

【図4】本発明の光起電力素子を作製するための装置の
一例を示す模式的説明図である。 (1)マイクロ波プラズマCVD法による製造装置 (2)RF波プラズマCVD法による製造装置 (3)多室分離型堆積装置による製造装置
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing an example of an apparatus for producing the photovoltaic element of the present invention. (1) Manufacturing apparatus by microwave plasma CVD method (2) Manufacturing apparatus by RF plasma CVD method (3) Manufacturing apparatus by multi-chamber separation type deposition apparatus

【図5】i型層作製時のSiH4及びGeH4ガス流量の
時間変化を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing changes over time in SiH 4 and GeH 4 gas flow rates during the production of an i-type layer.

【図6】i型層の層厚方向のバンドギャップを示すグラ
フである。
FIG. 6 is a graph showing a band gap in the layer thickness direction of an i-type layer.

【図7】(1)i型層作製時のSiH4ガス流量の時間
変化、及び(2)i型層中のSi原子及びH原子の層厚
方向の分布を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing (1) time change of SiH 4 gas flow rate during production of an i-type layer, and (2) distribution of Si atoms and H atoms in the i-type layer in the layer thickness direction.

【図8】i型層作製時のSiH4及びGeH4ガス流量の
時間変化を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing changes over time in SiH 4 and GeH 4 gas flow rates during the production of an i-type layer.

【図9】本発明の電力供給システムを説明するための模
式的説明図である。
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram for explaining the power supply system of the present invention.

【図10】(1)i型層作製時のNO/Heガス流量の
時間変化、及び(2)i型層中のN原子及びO原子の層
厚方向の分布を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing (1) time change of NO / He gas flow rate at the time of producing an i-type layer, and (2) distribution of N atoms and O atoms in the i-type layer in the layer thickness direction.

【図11】i型層作製時のSiH4及びGeH4ガス流量
の時間変化を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing changes over time in SiH 4 and GeH 4 gas flow rates during the production of an i-type layer.

【図12】i型層作製時のSiH4及びGeH4ガス流量
の時間変化を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing changes over time in SiH 4 and GeH 4 gas flow rates during the production of an i-type layer.

【図13】i型層作製時のSiH4及びGeH4ガス流量
の時間変化を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing changes over time in the SiH 4 and GeH 4 gas flow rates during the production of the i-type layer.

【図14】i型層作製時のBF3/H2ガス、PH3(2
000ppm)/H2ガス流量の時間変化及びi型層中
のB原子及びP原子の層厚方向の分布を示すグラフであ
る。
FIG. 14: BF 3 / H 2 gas, PH 3 (2
(000 ppm) / H 2 gas flow rate over time and a graph showing the distribution of B atoms and P atoms in the i-type layer in the layer thickness direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 導電性基板 102 n型のシリコン系非単結晶半導体層 103 マイクロ波プ亨ズマCVD法によるi型の非単
結晶半導体層 104 p型のシリコン系非単結晶半導体層 105 透明電極 106 集電電極 108、109 RFプラズマCVD法によるi型の非
単結晶半導体層 211、212、221、222 マイクロ波プラズマ
CVD法によるi型の非単結晶半導体層 213、223 RFプラズマCVD法によるi型の非
単結晶半導体層 311、321、331、341、351、361、3
71 バンドギャヅプが変化している領域 312、313、322、323、332、333、3
42、343、352、353、362、363、37
2、373、374 バンドギャップー定の領域 1000 マイクロ波プラズマCVD法による成膜装置 1001 堆積室 1002 誘電体窓 1003 ガス導入管 1004 基板 1005 加熱ヒーター 1006 真空計 1007 コンダクタンスバルブ 1008 補助バルブ 1009 リークバルブ 1010 導波部 1011 バイアス電源 1012 バイアス棒 1013 シャッター 1020 原料ガス供給装置 1021〜1029 マスフローコントローラー 1031〜1039 ガス流入バルブ 1041〜1049 ガス流出バルブ 1051〜1059 原料ガスボンベのバルブ 1061〜1069 圧力調整器 1071〜1079 原料ガスボンベ 1100 RFブラズマCVD法による成膜装置 1101 堆積室 1102 カソード 1103 ガス導入管 1104 基板 1105 加熱ヒーター 1106 真空計 1107 コンダクタンスバルブ 1108 補助バルブ 1109 リークバルブ 1111 RF電源 1112 RFマッチングボックス 1201、1209 ロード、アンロード室 1202〜1208 堆積室 1211〜1218 ゲートバルブ 1221、1223〜1225、1227 カソード電
極 1222、1226 マイクロ波の導波部及び誘電体窓 9001 光起電力素子 9002 電圧制御用ダイオード 9003 電圧安定化用コンデンサー 9004 負荷 9101 太陽電池 9102 逆流防止用ダイオード 9103 電圧制御回路 9104 二次電池 9105 負荷 9401 ディーゼル発電機 9402 太陽電池 9403 整流器 9404 充放電制御装置 9405 蓄電池 9406 直流交流変換装置 9407 切り替え器 9408 交流負荷 9501 太陽電池 9502 充放電制御装置 9503 蓄電池 9504 直流交流変換装置 9505 商用電源 9506 無瞬段切り替え器 9507 負荷 9601 太陽電池 9602 直流交流変換装置 9603 商用電源 9604 負荷 9605 逆潮流
101 conductive substrate 102 n-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 103 i-type non-single-crystal semiconductor layer by microwave plasma CVD method 104 p-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 105 transparent electrode 106 current collecting electrode 108, 109 i-type non-single crystal semiconductor layer by RF plasma CVD method 211, 212, 221, 222 i-type non-single crystal semiconductor layer by microwave plasma CVD method 213, 223 i-type non-single crystal layer by RF plasma CVD method Crystal semiconductor layers 311, 321, 331, 341, 351, 361, 3
71 Areas where band gap changes 312, 313, 322, 323, 332, 333, 3
42, 343, 352, 353, 362, 363, 37
2, 373, 374 Band gap constant region 1000 Microwave plasma CVD method film forming apparatus 1001 Deposition chamber 1002 Dielectric window 1003 Gas introduction tube 1004 Substrate 1005 Heater 1006 Vacuum gauge 1007 Conductance valve 1008 Auxiliary valve 1009 Leak valve 1010 Waveguide part 1011 Bias power supply 1012 Bias rod 1013 Shutter 1020 Raw material gas supply device 1021-1029 Mass flow controller 1031-1039 Gas inflow valve 1041-1049 Gas outflow valve 1051-1059 Raw material gas cylinder valve 1061-1069 Pressure regulator 1071-1079 Raw material Gas cylinder 1100 RF plasma CVD film forming apparatus 1101 Deposition chamber 1102 Cathode 1103 Gas Introducing pipe 1104 Substrate 1105 Heater 1106 Vacuum gauge 1107 Conductance valve 1108 Auxiliary valve 1109 Leak valve 1111 RF power supply 1112 RF matching box 1201, 1209 load, unload chamber 1202-1208 Deposition chamber 1211-1218 Gate valve 1221, 1223-1225, 1227 Cathode electrode 1222, 1226 Microwave waveguide and dielectric window 9001 Photovoltaic element 9002 Voltage control diode 9003 Voltage stabilizing capacitor 9004 Load 9101 Solar cell 9102 Backflow prevention diode 9103 Voltage control circuit 9104 Secondary battery 9105 load 9401 diesel generator 9402 solar cell 9403 rectifier 9404 charge / discharge control device 9405 storage battery 406 DC / AC converter 9407 Switcher 9408 AC load 9501 Solar cell 9502 Charge / discharge control device 9503 Storage battery 9504 DC / AC converter 9505 Commercial power source 9506 Instantaneous step switch 9507 Load 9601 Solar cell 9602 DC / AC converter 9603 Commercial power source 9604 Load 9605 Reverse flow

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 光行 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 佐野 政史 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 林 享 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 Mitsuyuki Niwa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Masafumi Sano 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon (72) Inventor Ryo Hayashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (13)

【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ゲルマニウム原子を含有し、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以下であり、且
つ前記p型層とn型層の内少なくとも一方が周期律表第
III族元素または第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 mold 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 germanium atoms. However, the position of the minimum value of the band gap is the i-type layer formed in the p-type layer direction with a shift from the center of the i-type layer, and the RF
The i-type layer deposited by the plasma CVD method contains at least silicon atoms and has a layer thickness of 30 nm or less, and at least one of the p-type layer and the n-type layer has a periodic table index.
A photovoltaic device having a laminated structure of a layer containing a group III element or a group V element as a main constituent element and a layer containing a valence electron control agent and a silicon atom as a main constituent element.
【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プされこと
を特徴とする請求項1記載の光起電力素子。
2. The i-type layer deposited by the microwave plasma CVD method is simultaneously doped with a valence electron control agent which serves as a donor and a valence electron control agent which serves as an acceptor. Photovoltaic device.
【請求項3】 前記ドナーとなる価電子制御剤は、周期
律表第III族の元素であり、前期アクセプターとなる価
電子制御剤は第V族の元素であることを特徴とする請求
項2に記載の光起電力素子。
3. The valence electron control agent serving as the donor is an element belonging to Group III of the periodic table, and the valence electron control agent serving as the acceptor is a group V element. Photovoltaic device according to.
【請求項4】 前記価電子制御剤は、層中で分布してい
ることを特徴とする請求項2または3に記載の光起電力
素子。
4. The photovoltaic device according to claim 2, wherein the valence electron control agent is distributed in the layer.
【請求項5】 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
〜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 microwave plasma CVD method has a maximum bandgap 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.
The photovoltaic element according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 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1〜5のいずれか1項に記載
の光起電力素子。
6. The i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and / or the i formed by the RF plasma CVD method
The photovoltaic element according to any one of claims 1 to 5, wherein the mold layer contains oxygen atoms and / or nitrogen atoms.
【請求項7】 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1〜6
のいずれか1項に記載の光起電力素子。
7. 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8】 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1〜7の
いずれか1項に記載の光起電力素子。
8. 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9】 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の層厚は、1nm以下
であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に
記載の光起電力素子。
9. The layer thickness of the layer containing a Group III element or / and a Group V element of the periodic table as a main constituent element is 1 nm or less, wherein the layer thickness is 1 nm or less. The photovoltaic element according to the item.
【請求項10】 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ゲルマニウム原子含
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以下形成し、更に前記p型層
とn型層の内少なくとも一方をが周期律表第III族元素
または第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
として形成することを特徴とする光起電力素子の製造方
法。
10. A p-type layer made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, a photoconductive layer (layer made of a plurality of i-type layers), and n.
In the method of manufacturing a photovoltaic element configured by stacking at least mold layers, the i-type layer on the p-type layer side of the photoconductive layer is
Microwave energy lower than microwave energy required for 100% decomposition of the raw material gas and RF higher than the microwave energy in a raw material gas containing at least a silicon atom-containing gas and a germanium atom-containing gas at a pressure of 50 mTorr or less. By the microwave plasma CVD method in which the energy and the energy are simultaneously applied, formation and deposition are performed such that the position of the minimum value of the band gap is offset from the central position of the i-type layer toward the p-type layer, and the i-type on the n-type layer side is formed. The mold layer is 2 nm / sec by RF plasma CVD using a source gas containing at least a silicon atom-containing gas.
A layer having a deposition rate of 30 nm or less and at least one of the p-type layer and the n-type layer containing a Group III element or a Group V element of the periodic table as a main constituent element; A method for manufacturing a photovoltaic element, which comprises forming a laminated structure with a layer containing silicon atoms as a main constituent element.
【請求項11】 前記光導電層のp型層側のi型層を形
成する際に、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とを同時にドープすることを特徴と
する請求項10記載の光起電力素子の形成方法。
11. The valence electron control agent serving as a donor and the valence electron control agent serving as an acceptor are simultaneously doped when the i-type layer on the p-type layer side of the photoconductive layer is formed. Item 10. A method for forming a photovoltaic element according to Item 10.
【請求項12】 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ゲルマニウム原子含有ガス
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10または11記載の光起電力素子の
製造方法。
12. The photovoltaic element according to claim 10, wherein the silicon atom-containing gas and the germanium atom-containing gas are mixed at a distance of 5 m or less from the deposition chamber in the microwave plasma CVD method. Production method.
【請求項13】 請求項1〜9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。
13. A photovoltaic element according to any one of claims 1 to 9, 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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62178648A (en) * 1986-02-03 1987-08-05 川崎製鉄株式会社 Truss type reinforcement structure
JPS62182345A (en) * 1986-02-03 1987-08-10 川崎製鉄株式会社 Truss girder
JPS62182346A (en) * 1986-02-03 1987-08-10 川崎製鉄株式会社 Truss girder

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