JPH0685292A - アモルファスシリコン系太陽電池の製造方法 - Google Patents
アモルファスシリコン系太陽電池の製造方法Info
- Publication number
- JPH0685292A JPH0685292A JP4262973A JP26297392A JPH0685292A JP H0685292 A JPH0685292 A JP H0685292A JP 4262973 A JP4262973 A JP 4262973A JP 26297392 A JP26297392 A JP 26297392A JP H0685292 A JPH0685292 A JP H0685292A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- pulsed light
- solar cell
- amorphous silicon
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Abstract
(57)【要約】
【目的】ｐ−ｉ−ｎアモルファスシリコン系太陽電池に
おいて、ｉ層のバンドギャップを減少させて長波長光に
対する感度を向上させ、短絡電流密度の高いａ−Ｓｉ太
陽電池の製造方法を提供せんとするものである。 【構成】基板上に一対の電極層とｐ型、ｉ型、ｎ型の半
導体層を積層するａ−Ｓｉ系太陽電池の製造方法におい
て、前記半導体層にパルス光を照射したり、前記パルス
光の照射後に水素雰囲気中でプラズマ処理を施すことを
特徴としている。
おいて、ｉ層のバンドギャップを減少させて長波長光に
対する感度を向上させ、短絡電流密度の高いａ−Ｓｉ太
陽電池の製造方法を提供せんとするものである。 【構成】基板上に一対の電極層とｐ型、ｉ型、ｎ型の半
導体層を積層するａ−Ｓｉ系太陽電池の製造方法におい
て、前記半導体層にパルス光を照射したり、前記パルス
光の照射後に水素雰囲気中でプラズマ処理を施すことを
特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池の製造方法に関
し、長波長光に対する感度を高めて、短絡電流密度を向
上させることができるアモルファスシリコン系太陽電池
の製造方法に関するものである。
し、長波長光に対する感度を高めて、短絡電流密度を向
上させることができるアモルファスシリコン系太陽電池
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素化アモルファスシリコン（以下ａ−
Ｓｉ：Ｈと記す）による太陽電池は低温でしかも任意の
基板上に形成できるため、低価格化に対して有利であ
り、現在多くの民生用、電力用電源として幅広く利用さ
れている。しかしながら、結晶系の太陽電池に比べてエ
ネルギー変換効率が低く、効率の向上のために種々の構
造や製造方法が検討されている。変換効率を向上させる
ためには、短絡電流密度を向上させることが最も効果的
であり、電流向上のための多くの方法が提案されてい
る。
Ｓｉ：Ｈと記す）による太陽電池は低温でしかも任意の
基板上に形成できるため、低価格化に対して有利であ
り、現在多くの民生用、電力用電源として幅広く利用さ
れている。しかしながら、結晶系の太陽電池に比べてエ
ネルギー変換効率が低く、効率の向上のために種々の構
造や製造方法が検討されている。変換効率を向上させる
ためには、短絡電流密度を向上させることが最も効果的
であり、電流向上のための多くの方法が提案されてい
る。
【０００３】以下にａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池における短絡
電流密度の向上について、図面を参照しながら説明す
る。図３には一般的なａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池の断面構造
の一例を示す。ガラス基板１上に一方の電極層としての
透明導電膜２、半導体層３、他方の電極層としての金属
層４が順次積層され、取り出し電極５、６が形成されて
いる。半導体層３はｐ型半導体層（以下ｐ層と記す）３
ａ、ｉ型半導体層（以下ｉ層と記す）３ｂ、ｎ型半導体
層（以下ｎ層と記す）３ｃとからなり、ガラス基板１側
からの光照射により前記ｉ層３ｂにてキャリアが生成さ
れ、ｐ層３ａとｎ層３ｃによる内部電界により収集さ
れ、取り出し電極５、６間を短絡することにより短絡電
流として観測される。この半導体層３は、モノシランガ
スなどを原料としたグロー放電分解による気相成長（以
下Ｐ−ＣＶＤと記す）法により形成され、より効率的に
ｉ層３ｂに照射光が導入できるように、窓層としてのｐ
層３ａの光学的禁制帯幅（以下バンドギャップと記す）
を、水素化アモルファス炭化珪素（以下ａ−ＳｉＣ：Ｈ
と記す）などを用いてｉ層３ｂよりも広く設定すること
が一般的に行われている。
電流密度の向上について、図面を参照しながら説明す
る。図３には一般的なａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池の断面構造
の一例を示す。ガラス基板１上に一方の電極層としての
透明導電膜２、半導体層３、他方の電極層としての金属
層４が順次積層され、取り出し電極５、６が形成されて
いる。半導体層３はｐ型半導体層（以下ｐ層と記す）３
ａ、ｉ型半導体層（以下ｉ層と記す）３ｂ、ｎ型半導体
層（以下ｎ層と記す）３ｃとからなり、ガラス基板１側
からの光照射により前記ｉ層３ｂにてキャリアが生成さ
れ、ｐ層３ａとｎ層３ｃによる内部電界により収集さ
れ、取り出し電極５、６間を短絡することにより短絡電
流として観測される。この半導体層３は、モノシランガ
スなどを原料としたグロー放電分解による気相成長（以
下Ｐ−ＣＶＤと記す）法により形成され、より効率的に
ｉ層３ｂに照射光が導入できるように、窓層としてのｐ
層３ａの光学的禁制帯幅（以下バンドギャップと記す）
を、水素化アモルファス炭化珪素（以下ａ−ＳｉＣ：Ｈ
と記す）などを用いてｉ層３ｂよりも広く設定すること
が一般的に行われている。
【０００４】太陽電池として利用される電子は殆どが価
電子帯の電子であり、光のエネルギーを得て伝導帯に遷
移する機構であるため、発電に寄与できる光の限界波
長、所謂基礎吸収端波長は前記ｉ層３ｂのバンドギャッ
プにより決まる。即ち、基礎吸収端波長はプランク定数
と光速との積をバンドギャップで割ったものとして定義
されるため、短絡電流密度を向上させるためには、バン
ドギャップを小さくすることによってこの基礎吸収端波
長を大きくし、より波長の長い光を有効に利用できるよ
うにすることが効果的である。
電子帯の電子であり、光のエネルギーを得て伝導帯に遷
移する機構であるため、発電に寄与できる光の限界波
長、所謂基礎吸収端波長は前記ｉ層３ｂのバンドギャッ
プにより決まる。即ち、基礎吸収端波長はプランク定数
と光速との積をバンドギャップで割ったものとして定義
されるため、短絡電流密度を向上させるためには、バン
ドギャップを小さくすることによってこの基礎吸収端波
長を大きくし、より波長の長い光を有効に利用できるよ
うにすることが効果的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ｉ層のバンドギャップ
を小さくする方法としては、従来からｉ層を高温にて成
膜する方法が取られている。ｉ層のバンドギャップは、
シリコンと水素の結合エネルギーがシリコン同士の結合
エネルギーよりも大きいため、膜中に含まれる水素量に
よってほぼ一義的に決まる。この水素は主にモノシラン
などの原料ガスが分解される際に取り込まれるものであ
り、成膜温度が高くなるにつれて少なくなり、それに伴
いバンドギャップが小さくなる傾向がある。一般的なｉ
層の成膜温度は２００℃〜２５０℃であり、この成膜温
度において約１．８電子ボルト（以下ｅＶと記す）のバ
ンドギャップが得られる。一方成膜温度を高くしていく
につれてバンドギャップは小さくなり、４００℃の成膜
温度においては約１．６ｅＶとなり、短絡電流密度の向
上に寄与できる程度の基礎吸収端波長の増加が実現でき
る。
を小さくする方法としては、従来からｉ層を高温にて成
膜する方法が取られている。ｉ層のバンドギャップは、
シリコンと水素の結合エネルギーがシリコン同士の結合
エネルギーよりも大きいため、膜中に含まれる水素量に
よってほぼ一義的に決まる。この水素は主にモノシラン
などの原料ガスが分解される際に取り込まれるものであ
り、成膜温度が高くなるにつれて少なくなり、それに伴
いバンドギャップが小さくなる傾向がある。一般的なｉ
層の成膜温度は２００℃〜２５０℃であり、この成膜温
度において約１．８電子ボルト（以下ｅＶと記す）のバ
ンドギャップが得られる。一方成膜温度を高くしていく
につれてバンドギャップは小さくなり、４００℃の成膜
温度においては約１．６ｅＶとなり、短絡電流密度の向
上に寄与できる程度の基礎吸収端波長の増加が実現でき
る。
【０００６】しかしながら図３に示す構造において４０
０℃という環境下では、透明導電膜２は通常酸化錫や酸
化インジウム錫が用いられるため、還元による金属錫や
金属インジウム錫の析出が起こったり、ｐ層３ａからｉ
層３ｂ中への硼素や炭素の拡散が起こったりする結果、
太陽電池特性が大幅に劣化してしまうという問題点があ
った。ここで、バンドギャップを決めている膜中水素量
は、前述のように成膜温度によって決まるため、成膜温
度を上げずに膜中水素量を減少させることは不可能であ
ることがわかる。
０℃という環境下では、透明導電膜２は通常酸化錫や酸
化インジウム錫が用いられるため、還元による金属錫や
金属インジウム錫の析出が起こったり、ｐ層３ａからｉ
層３ｂ中への硼素や炭素の拡散が起こったりする結果、
太陽電池特性が大幅に劣化してしまうという問題点があ
った。ここで、バンドギャップを決めている膜中水素量
は、前述のように成膜温度によって決まるため、成膜温
度を上げずに膜中水素量を減少させることは不可能であ
ることがわかる。
【０００７】即ち従来技術においては、成膜温度の上昇
によるバンドギャップの低下と、ｉ層中への不純物の拡
散とが相反する方向に作用するため、ｉ層のバンドギャ
ップを小さくして短絡電流密度を向上させることは不可
能であるという欠点を有していた。
によるバンドギャップの低下と、ｉ層中への不純物の拡
散とが相反する方向に作用するため、ｉ層のバンドギャ
ップを小さくして短絡電流密度を向上させることは不可
能であるという欠点を有していた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点に
鑑みてなされたもので、高温成膜を行うことなく極めて
簡便な手段によりｉ層のバンドギャップを減少させ、短
絡電流密度の高いａ−Ｓｉ：Ｈ系太陽電池の製造方法を
提供せんとするものであり、その特徴とするところは、
基板上に一対の電極層とｐ型、ｉ型、ｎ型の半導体層を
積層するａ−Ｓｉ系太陽電池の製造方法において、前記
半導体層にパルス光を照射したり、前記パルス光の照射
後に水素雰囲気中でプラズマ処理を施すところにある。
パルス光の条件としてはピーク半値幅で１０マイクロ秒
（以下μｓｅｃと記す）以下、エネルギー密度で１平方
センチメートル当たり１ミリジュール（以下ｍＪ／ｃｍ
2と記す）以上５００ｍＪ／ｃｍ2 以下、波長が４００
ナノメートル（以下ｎｍと記す）以下、照射条件として
は−１５０℃以上３５０℃以下の基板温度においてが好
適である。このパルス光の照射はｉ層に対してなされる
ものであり、当然のことながらｉ層成膜後、あるいはｉ
層とｎ層を成膜後に施されるものである。
鑑みてなされたもので、高温成膜を行うことなく極めて
簡便な手段によりｉ層のバンドギャップを減少させ、短
絡電流密度の高いａ−Ｓｉ：Ｈ系太陽電池の製造方法を
提供せんとするものであり、その特徴とするところは、
基板上に一対の電極層とｐ型、ｉ型、ｎ型の半導体層を
積層するａ−Ｓｉ系太陽電池の製造方法において、前記
半導体層にパルス光を照射したり、前記パルス光の照射
後に水素雰囲気中でプラズマ処理を施すところにある。
パルス光の条件としてはピーク半値幅で１０マイクロ秒
（以下μｓｅｃと記す）以下、エネルギー密度で１平方
センチメートル当たり１ミリジュール（以下ｍＪ／ｃｍ
2と記す）以上５００ｍＪ／ｃｍ2 以下、波長が４００
ナノメートル（以下ｎｍと記す）以下、照射条件として
は−１５０℃以上３５０℃以下の基板温度においてが好
適である。このパルス光の照射はｉ層に対してなされる
ものであり、当然のことながらｉ層成膜後、あるいはｉ
層とｎ層を成膜後に施されるものである。
【０００９】
【作用】本発明における製造方法は、基板上に形成され
た半導体層にパルス光を照射するものであり、照射条件
を最適化することにより、透明導電膜やすでに形成済の
ｐ層に熱的損傷が加わることなくｉ層のみ、またはｉ層
とｎ層のみが加熱されるものである。ｉ層が加熱される
ことにより適度な水素離脱が起こり、バンドギャップが
減少する。また、パルス光の照射条件によってはｉ層中
に欠陥が発生するが、水素雰囲気中でのプラズマ処理に
よって欠陥を補償する。
た半導体層にパルス光を照射するものであり、照射条件
を最適化することにより、透明導電膜やすでに形成済の
ｐ層に熱的損傷が加わることなくｉ層のみ、またはｉ層
とｎ層のみが加熱されるものである。ｉ層が加熱される
ことにより適度な水素離脱が起こり、バンドギャップが
減少する。また、パルス光の照射条件によってはｉ層中
に欠陥が発生するが、水素雰囲気中でのプラズマ処理に
よって欠陥を補償する。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の詳細について実施例に基づき
説明する。本発明はｉ層のバンドギャップを小さくする
ことが目的であり、パルス光を照射して加熱することに
より、ｉ層中の水素を適度に離脱せしめることが要点で
ある。このためパルス光の照射条件を最適化することが
重要となる。ここでは図３の如く、基板１上に透明導電
膜２、半導体層３としてのｐ層３ａ、ｉ層３ｂ、ｎ層３
ｃ、金属層４を順次積層する構造のａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電
池の場合について説明する。
説明する。本発明はｉ層のバンドギャップを小さくする
ことが目的であり、パルス光を照射して加熱することに
より、ｉ層中の水素を適度に離脱せしめることが要点で
ある。このためパルス光の照射条件を最適化することが
重要となる。ここでは図３の如く、基板１上に透明導電
膜２、半導体層３としてのｐ層３ａ、ｉ層３ｂ、ｎ層３
ｃ、金属層４を順次積層する構造のａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電
池の場合について説明する。
【００１１】先ず、パルス光の照射はｉ層３ｂを効果的
に加熱する必要上、ｉ層３ｂの成膜直後、或いはｎ層３
ｃの成膜直後に限られる。パルス光の入射方向として
は、半導体層３側、基板１側からのいずれでも可能では
あるが、透明導電膜２やｐ層３ａへの熱的影響を考慮す
ると、ほぼ半導体層３側からに限定される。ｎ層３ｃま
でを成膜後に半導体層３側から照射する場合は、ｎ層３
ｃも共に加熱されるため、ｉ層３ｂ成膜直後に同方向か
ら照射する場合よりも照射光強度を弱くする必要があ
る。この時、ｎ層３ｃはｉ層３ｂに比べてより強く熱的
影響を受けるが、ｎ層３ｃはｐ−ｉ−ｎ接合に内部電界
を与えるとともに、金属層４に対するオーム性電極とし
て機能しているのみであるので、太陽電池特性に特に影
響を与えることはない。また金属層４の成膜後に基板１
側から照射することもできるが、透明導電膜２やｐ層３
ａに対する熱的影響に加えて、金属層４の材料の違いに
よる反射率の差に応じて照射条件を変更しなければなら
ず、工程条件としての自由度は極めて小さい。
に加熱する必要上、ｉ層３ｂの成膜直後、或いはｎ層３
ｃの成膜直後に限られる。パルス光の入射方向として
は、半導体層３側、基板１側からのいずれでも可能では
あるが、透明導電膜２やｐ層３ａへの熱的影響を考慮す
ると、ほぼ半導体層３側からに限定される。ｎ層３ｃま
でを成膜後に半導体層３側から照射する場合は、ｎ層３
ｃも共に加熱されるため、ｉ層３ｂ成膜直後に同方向か
ら照射する場合よりも照射光強度を弱くする必要があ
る。この時、ｎ層３ｃはｉ層３ｂに比べてより強く熱的
影響を受けるが、ｎ層３ｃはｐ−ｉ−ｎ接合に内部電界
を与えるとともに、金属層４に対するオーム性電極とし
て機能しているのみであるので、太陽電池特性に特に影
響を与えることはない。また金属層４の成膜後に基板１
側から照射することもできるが、透明導電膜２やｐ層３
ａに対する熱的影響に加えて、金属層４の材料の違いに
よる反射率の差に応じて照射条件を変更しなければなら
ず、工程条件としての自由度は極めて小さい。
【００１２】次にパルス光の条件のうち、ピーク半値幅
としては透明導電膜２、ｐ層３ａが受ける熱的損傷を考
慮すると１０μｓｅｃ以下が望ましく、更にｉ層３ｂの
温度を効率的に上昇せしめることができる条件として
は、１ナノ秒（以下ｎｓｅｃと記す）〜１μｓｅｃの範
囲が最も好適である。エネルギー密度については波長に
よって異なるが、４００ｎｍ以下の波長の場合には１ｍ
Ｊ／ｃｍ2 〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲が望ましく、特
にｉ層３ｂの効率的な加熱という観点からは２０ｍＪ／
ｃｍ2 以上が最も好適であり、透明導電膜２やｐ層３ａ
の過熱防止という観点からは３００ｍＪ／ｃｍ2 以下が
最も好適である。波長としてはａ−Ｓｉ：Ｈの吸収係数
を考慮すると４００ｎｍ以下が望ましいが、ｉ層３ｂの
みをより効率的に加熱するためには３００ｎｍ以下が最
も好適である。
としては透明導電膜２、ｐ層３ａが受ける熱的損傷を考
慮すると１０μｓｅｃ以下が望ましく、更にｉ層３ｂの
温度を効率的に上昇せしめることができる条件として
は、１ナノ秒（以下ｎｓｅｃと記す）〜１μｓｅｃの範
囲が最も好適である。エネルギー密度については波長に
よって異なるが、４００ｎｍ以下の波長の場合には１ｍ
Ｊ／ｃｍ2 〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲が望ましく、特
にｉ層３ｂの効率的な加熱という観点からは２０ｍＪ／
ｃｍ2 以上が最も好適であり、透明導電膜２やｐ層３ａ
の過熱防止という観点からは３００ｍＪ／ｃｍ2 以下が
最も好適である。波長としてはａ−Ｓｉ：Ｈの吸収係数
を考慮すると４００ｎｍ以下が望ましいが、ｉ層３ｂの
みをより効率的に加熱するためには３００ｎｍ以下が最
も好適である。
【００１３】更にパルス光照射時の基板温度としては、
パルス光のエネルギー密度と波長により最適温度は異な
るが−１５０℃〜３５０℃の範囲が望ましく、パルス光
のエネルギー密度が１０ｍＪ／ｃｍ2 以上の場合は−１
５０℃〜２５０℃の範囲が最も好適であり、更に１００
ｍＪ／ｃｍ2 以上の場合においては−１５０℃〜１５０
℃の範囲が最も好適である。また酸化の影響を防止する
ため、パルス光の照射は減圧下で行うことが望ましい。
パルス光のエネルギー密度と波長により最適温度は異な
るが−１５０℃〜３５０℃の範囲が望ましく、パルス光
のエネルギー密度が１０ｍＪ／ｃｍ2 以上の場合は−１
５０℃〜２５０℃の範囲が最も好適であり、更に１００
ｍＪ／ｃｍ2 以上の場合においては−１５０℃〜１５０
℃の範囲が最も好適である。また酸化の影響を防止する
ため、パルス光の照射は減圧下で行うことが望ましい。
【００１４】一方１００ｍＪ／ｃｍ2 以上のパルス光を
照射すると、太陽電池特性が低下する場合があるもの
の、光照射後に１００トル（以下Ｔｏｒｒと記す）以下
程度の減圧下の水素雰囲気中にてプラズマ処理すること
によって特性を向上させることができる。
照射すると、太陽電池特性が低下する場合があるもの
の、光照射後に１００トル（以下Ｔｏｒｒと記す）以下
程度の減圧下の水素雰囲気中にてプラズマ処理すること
によって特性を向上させることができる。
【００１５】続いて本発明の実施例をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例により何ら制限を受ける
ものではない。
するが、本発明はこれら実施例により何ら制限を受ける
ものではない。
【００１６】図３に示す如く、酸化珪素のアンダーコー
トを施したガラス基板１上に、透明導電膜２として熱Ｃ
ＶＤ法により酸化錫膜を７８０ｎｍ成膜し、ｐ層３ａに
ついてはメタン、ジボラン、モノシランを、ｉ層３ｂに
ついてはモノシランを、ｎ層３ｃについてはホスフィ
ン、モノシランをそれぞれ原料ガスとし、３室分離式Ｐ
−ＣＶＤ装置にてｐ層３ａについてはａ−ＳｉＣ：Ｈ、
ｉ層３ｂについてはａ−Ｓｉ：Ｈを、ｎ層３ｃについて
は水素化微結晶シリコン（以下μｃ−Ｓｉ：Ｈと記す）
をそれぞれ成膜して半導体層３を得た。各層の膜厚はそ
れぞれ１０ｎｍ、５００ｎｍ、２０ｎｍとした。この成
膜済基板Ｓを図１に示すチャンバーＣ内に、半導体層３
側からパルス光が照射されるようにヒーター付きのホル
ダー１０に取り付け、真空排気装置１２により、チャン
バーＣ内を１×１０-6Ｔｏｒｒまで減圧した。ヒーター
により基板温度を１００℃に加熱保持するとともに、石
英窓１１を通してパルス光Ｌを照射し、ｉ層３ｂを加熱
処理した。
トを施したガラス基板１上に、透明導電膜２として熱Ｃ
ＶＤ法により酸化錫膜を７８０ｎｍ成膜し、ｐ層３ａに
ついてはメタン、ジボラン、モノシランを、ｉ層３ｂに
ついてはモノシランを、ｎ層３ｃについてはホスフィ
ン、モノシランをそれぞれ原料ガスとし、３室分離式Ｐ
−ＣＶＤ装置にてｐ層３ａについてはａ−ＳｉＣ：Ｈ、
ｉ層３ｂについてはａ−Ｓｉ：Ｈを、ｎ層３ｃについて
は水素化微結晶シリコン（以下μｃ−Ｓｉ：Ｈと記す）
をそれぞれ成膜して半導体層３を得た。各層の膜厚はそ
れぞれ１０ｎｍ、５００ｎｍ、２０ｎｍとした。この成
膜済基板Ｓを図１に示すチャンバーＣ内に、半導体層３
側からパルス光が照射されるようにヒーター付きのホル
ダー１０に取り付け、真空排気装置１２により、チャン
バーＣ内を１×１０-6Ｔｏｒｒまで減圧した。ヒーター
により基板温度を１００℃に加熱保持するとともに、石
英窓１１を通してパルス光Ｌを照射し、ｉ層３ｂを加熱
処理した。
【００１７】パルス光Ｌは波長２４８ｎｍ、ピーク半値
幅２５ｎｓｅｃのＫｒＦエキシマレーザーを用い、エネ
ルギー密度４５ｍＪ／ｃｍ2 、繰り返し周波数２０Ｈｚ
とし、同一場所に２秒間照射した。
幅２５ｎｓｅｃのＫｒＦエキシマレーザーを用い、エネ
ルギー密度４５ｍＪ／ｃｍ2 、繰り返し周波数２０Ｈｚ
とし、同一場所に２秒間照射した。
【００１８】このようにしてパルス光を照射した後、１
００℃、０．０１Ｔｏｒｒの水素雰囲気中において、実
効出力１Ｗ／ｃｍ2 のＥＣＲプラズマ処理を行った。続
いて裏面電極として銀を抵抗加熱蒸着法により成膜して
金属層４とし、出力リード線５、６を取り付けて図３に
示す如き単セル太陽電池とした。
００℃、０．０１Ｔｏｒｒの水素雰囲気中において、実
効出力１Ｗ／ｃｍ2 のＥＣＲプラズマ処理を行った。続
いて裏面電極として銀を抵抗加熱蒸着法により成膜して
金属層４とし、出力リード線５、６を取り付けて図３に
示す如き単セル太陽電池とした。
【００１９】以上のようにして作成したａ−Ｓｉ太陽電
池の分光感度特性を測定し、更に照射強度１００ｍＷ／
ｃｍ2 のエアマス１．５（以下ＡＭ−１．５と記す）に
補正した疑似太陽光下で、短絡電流密度を測定した。そ
の結果、分光感度特性については図２に示すような結果
となった。図中ａが本発明の製造方法によるもの、ｂが
従来の製造方法によるものをそれぞれ示している。本図
から明らかなように本発明の製造方法により、長波長光
に対する感度が大幅に向上していることがわかる。また
短絡電流密度についても、従来の製造方法では１７．４
ｍＡ／ｃｍ2 であったものが、本発明の製造方法によっ
て１８．４ｍＡ／ｃｍ2 となり、１ｍＡ／ｃｍ2 の向上
が見られた。
池の分光感度特性を測定し、更に照射強度１００ｍＷ／
ｃｍ2 のエアマス１．５（以下ＡＭ−１．５と記す）に
補正した疑似太陽光下で、短絡電流密度を測定した。そ
の結果、分光感度特性については図２に示すような結果
となった。図中ａが本発明の製造方法によるもの、ｂが
従来の製造方法によるものをそれぞれ示している。本図
から明らかなように本発明の製造方法により、長波長光
に対する感度が大幅に向上していることがわかる。また
短絡電流密度についても、従来の製造方法では１７．４
ｍＡ／ｃｍ2 であったものが、本発明の製造方法によっ
て１８．４ｍＡ／ｃｍ2 となり、１ｍＡ／ｃｍ2 の向上
が見られた。
【００２０】以上の実施例では基板側から透明導電膜、
ｐ−ｉ−ｎ層、金属層の順に積層したものであったが、
これとは逆に基板側から金属層、ｎ−ｉ−ｐ層、透明導
電膜と積層する構造のものに適用してもかまわない。ま
たｐ層としてはａ−ＳｉＣ：Ｈを用いたが、ａ−Ｓｉ
Ｎ：Ｈなど他の広バンドギャップ材料を用いることも可
能である。ｉ層についてはａ−Ｓｉ：Ｈを用いたが、よ
り長波長光の感度を向上させるために、ａ−ＳｉＧｅ：
Ｈやａ−ＳｉＳｎ：Ｈなどの狭バンドギャップ材料をｉ
層に用いて本製造方法を適用することもできる。またｎ
層にはμｃ−Ｓｉ：Ｈを用いたが、ａ−Ｓｉ：Ｈでも良
く、逆にｐ層にμｃ−ＳｉＣ：Ｈを用いることもでき
る。
ｐ−ｉ−ｎ層、金属層の順に積層したものであったが、
これとは逆に基板側から金属層、ｎ−ｉ−ｐ層、透明導
電膜と積層する構造のものに適用してもかまわない。ま
たｐ層としてはａ−ＳｉＣ：Ｈを用いたが、ａ−Ｓｉ
Ｎ：Ｈなど他の広バンドギャップ材料を用いることも可
能である。ｉ層についてはａ−Ｓｉ：Ｈを用いたが、よ
り長波長光の感度を向上させるために、ａ−ＳｉＧｅ：
Ｈやａ−ＳｉＳｎ：Ｈなどの狭バンドギャップ材料をｉ
層に用いて本製造方法を適用することもできる。またｎ
層にはμｃ−Ｓｉ：Ｈを用いたが、ａ−Ｓｉ：Ｈでも良
く、逆にｐ層にμｃ−ＳｉＣ：Ｈを用いることもでき
る。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明は、ａ−Ｓｉ：Ｈの
バンドギャップを減少させる手段としてパルス光の照射
という手法を導入したことにより、透明導電膜などに熱
的損傷を与えることなく、ｉ層だけを効率よく加熱する
ことが可能となる。これによりｉ層中の水素が適度に離
脱されてバンドギャップが減少し、長波長光に対する感
度を向上させることができる。また、水素雰囲気中での
プラズマ処理を併用することによって、パルス光の照射
条件が強い場合の膜質低下を補償し、バンドギャップの
減少による効果のみを太陽電池特性に反映させることが
できる。本発明の製造方法により作成した太陽電池にお
いて、ＡＭ−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2下で従来技術
と比べて１ｍＡ／ｃｍ2 の短絡電流密度の向上が見られ
た。
バンドギャップを減少させる手段としてパルス光の照射
という手法を導入したことにより、透明導電膜などに熱
的損傷を与えることなく、ｉ層だけを効率よく加熱する
ことが可能となる。これによりｉ層中の水素が適度に離
脱されてバンドギャップが減少し、長波長光に対する感
度を向上させることができる。また、水素雰囲気中での
プラズマ処理を併用することによって、パルス光の照射
条件が強い場合の膜質低下を補償し、バンドギャップの
減少による効果のみを太陽電池特性に反映させることが
できる。本発明の製造方法により作成した太陽電池にお
いて、ＡＭ−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2下で従来技術
と比べて１ｍＡ／ｃｍ2 の短絡電流密度の向上が見られ
た。
【図１】本発明においてパルス光を照射するための装置
構造を表す説明図
構造を表す説明図
【図２】本発明の効果を分高感度の差として表している
説明図
説明図
【図３】ａ−Ｓｉ：Ｈ太陽電池の断面構造の一例を表す
説明図
説明図
１ ガラス基板 ２ 透明導電膜 ３ 半導体層 ３ａ ｐ層 ３ｂ ｉ層 ３ｃ ｎ層 ４ 金属層 ５、６ 出力リード線 １０ ヒーター付きホルダー １１ 石英窓 １２ 真空排気装置 Ｃ チャンバー Ｌ パルス光 Ｓ 成膜済基板 ａ 本発明の製造方法により作成した太陽電池の分光感
度 ｂ 従来の製造方法により作成した太陽電池の分光感度
度 ｂ 従来の製造方法により作成した太陽電池の分光感度
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に一対の電極層とｐ型、ｉ型、ｎ型
の半導体層を積層するアモルファスシリコン系太陽電池
の製造方法において、前記半導体層にパルス光を照射す
ることを特徴とするアモルファスシリコン系太陽電池の
製造方法。 - 【請求項２】基板上に一対の電極層とｐ型、ｉ型、ｎ型
の半導体層を積層するアモルファスシリコン系太陽電池
の製造方法において、前記半導体層にパルス光を照射し
た後、水素雰囲気中でプラズマ処理を施すことを特徴と
するアモルファスシリコン系太陽電池の製造方法。 - 【請求項３】前記ｉ型半導体層を成膜した後に前記パル
ス光を照射することを特徴とする、請求項１または２記
載のアモルファスシリコン系太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】前記パルス光がピーク半値幅で１０マイク
ロ秒以下、エネルギー密度で１平方センチメートル当た
り１ミリジュール以上５００ミリジュール以下であるこ
とを特徴とする、請求項１または２記載のアモルファス
シリコン系太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】前記パルス光の波長が４００ナノメートル
以下であることを特徴とする、請求項１または２記載の
アモルファスシリコン系太陽電池の製造方法。 - 【請求項６】前記パルス光の照射を−１５０℃以上３５
０℃以下の基板温度において行うことを特徴とする、請
求項１または２記載のアモルファスシリコン系太陽電池
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4262973A JPH0685292A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | アモルファスシリコン系太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4262973A JPH0685292A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | アモルファスシリコン系太陽電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685292A true JPH0685292A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=17383124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4262973A Pending JPH0685292A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | アモルファスシリコン系太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685292A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010126080A1 (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | シャープ株式会社 | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
| CN117153954A (zh) * | 2023-10-31 | 2023-12-01 | 杭州晶宝新能源科技有限公司 | 一种太阳电池电致瞬态烧结设备及生产线 |
-
1992
- 1992-09-04 JP JP4262973A patent/JPH0685292A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010126080A1 (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-04 | シャープ株式会社 | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
| JP2010262976A (ja) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Sharp Corp | 半導体膜の成膜方法および光電変換装置の製造方法 |
| US8450139B2 (en) | 2009-04-30 | 2013-05-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing photoelectric conversion device |
| CN117153954A (zh) * | 2023-10-31 | 2023-12-01 | 杭州晶宝新能源科技有限公司 | 一种太阳电池电致瞬态烧结设备及生产线 |
| CN117153954B (zh) * | 2023-10-31 | 2024-02-06 | 杭州晶宝新能源科技有限公司 | 一种太阳电池电致瞬态烧结设备及生产线 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4620058A (en) | Semiconductor device for converting light into electric energy | |
| JP3017422B2 (ja) | 光起電力素子アレー及びその製造方法 | |
| JP4752168B2 (ja) | 光エネルギー変換装置 | |
| US6307146B1 (en) | Amorphous silicon solar cell | |
| JPH04302136A (ja) | 改良されたアモルファスシリコン発光ダイオード及び放射線センサー用のレーザー結晶化クラッド層の形成方法 | |
| TWI405346B (zh) | Photoelectric conversion device | |
| JPH04266066A (ja) | 光起電力素子 | |
| US4799968A (en) | Photovoltaic device | |
| JPH0685292A (ja) | アモルファスシリコン系太陽電池の製造方法 | |
| JP3762086B2 (ja) | タンデム型シリコン系薄膜光電変換装置 | |
| JP2004363577A (ja) | 半導体薄膜およびそれを用いた光電変換装置ならびに光発電装置 | |
| JPH1012908A (ja) | 半導体装置及び微粒子半導体膜の製造方法及び光電変換素子 | |
| JP2698115B2 (ja) | 光起電力装置の製造方法 | |
| JP4441377B2 (ja) | 光電変換装置およびその製造方法 | |
| JP2854083B2 (ja) | 半導体薄膜およびその製造方法 | |
| JP2001168363A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| WO2009081855A1 (ja) | 光電変換装置の製造方法及び光電変換装置 | |
| JPWO2006049003A1 (ja) | 薄膜光電変換装置の製造方法 | |
| JP2000357808A (ja) | シリコン系薄膜光電変換装置およびその製造方法 | |
| JP2004111551A (ja) | シリコン光起電力素子及びその製造方法 | |
| JPH0927627A (ja) | 薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| JP2702304B2 (ja) | 多結晶半導体層の形成方法及びこれを用いた光起電力装置の製造方法 | |
| JP2007184505A (ja) | シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 | |
| JPH0612835B2 (ja) | 光電変換素子の製法 | |
| JP2000022182A (ja) | シリコン系薄膜光電変換装置 |