JPH07312439A - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池およびその製造方法Info
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- JPH07312439A JPH07312439A JP7057399A JP5739995A JPH07312439A JP H07312439 A JPH07312439 A JP H07312439A JP 7057399 A JP7057399 A JP 7057399A JP 5739995 A JP5739995 A JP 5739995A JP H07312439 A JPH07312439 A JP H07312439A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低コスト基板である金属基板上に大粒径の多
結晶半導体層を有する安価で、ストレスの少ない高品質
な多結晶半導体層を有し、かつ製造工程の簡便な太陽電
池及びその製造方法を提供する。 【構成】 本発明の太陽電池は、基板上に、金属層、金
属酸化物層、多結晶半導体層を、この順で有することを
特徴とし、本発明の太陽電池の製造方法は、基体上に金
属の層を堆積する工程と、該金属の層上に金属酸化物層
を堆積する工程と、該金属酸化物層上にＳｉ層を堆積す
る工程と、該半導体層の表面にキャップ層を堆積して該
キャップ層の上方からランプ加熱により前記半導体層を
溶融・固化させて多結晶半導体層を形成する工程と、前
記キャップ層を除去する工程とを含むことを特徴とす
る。
結晶半導体層を有する安価で、ストレスの少ない高品質
な多結晶半導体層を有し、かつ製造工程の簡便な太陽電
池及びその製造方法を提供する。 【構成】 本発明の太陽電池は、基板上に、金属層、金
属酸化物層、多結晶半導体層を、この順で有することを
特徴とし、本発明の太陽電池の製造方法は、基体上に金
属の層を堆積する工程と、該金属の層上に金属酸化物層
を堆積する工程と、該金属酸化物層上にＳｉ層を堆積す
る工程と、該半導体層の表面にキャップ層を堆積して該
キャップ層の上方からランプ加熱により前記半導体層を
溶融・固化させて多結晶半導体層を形成する工程と、前
記キャップ層を除去する工程とを含むことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池およびその製
造方法に係わり、特にエネルギー変換効率が良好な太陽
電池およびその製造方法に関する。
造方法に係わり、特にエネルギー変換効率が良好な太陽
電池およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、太陽光や照明光を電気エネルギー
に変換して、各種機器における駆動エネルギー源とする
ために太陽電池が利用されている。
に変換して、各種機器における駆動エネルギー源とする
ために太陽電池が利用されている。
【０００３】一般に、太陽電池は半導体で構成された機
能部分にｐｎ接合又はｐｉｎ接合を有しており、該ｐｎ
接合（ｐｉｎ接合）を構成する半導体として、Ｓｉが用
いられ得ることが一般に知られている。光エネルギーを
起電力に変換する効率の点からは、単結晶Ｓｉを用いる
のが好ましいが、大面積化および低コスト化の点からは
アモルファスＳｉが有利とされている。
能部分にｐｎ接合又はｐｉｎ接合を有しており、該ｐｎ
接合（ｐｉｎ接合）を構成する半導体として、Ｓｉが用
いられ得ることが一般に知られている。光エネルギーを
起電力に変換する効率の点からは、単結晶Ｓｉを用いる
のが好ましいが、大面積化および低コスト化の点からは
アモルファスＳｉが有利とされている。
【０００４】近年においては、アモルファスＳｉなみの
低コストと単結晶Ｓｉなみの高エネルギー変換効率とを
得る目的で多結晶Ｓｉの使用が検討されている。ところ
が、従来提案されている製造方法では塊状の多結晶をス
ライスして板状体としたものを用いていたために多結晶
の厚さを０．３ｍｍ以下にすることは困難であった。従
って半導体領域の厚さは光を十分に吸収するのに必要以
上の厚さとなり、材料の有効利用が十分ではなかった。
また、コストを下げるためにも十分な薄型化が望まれて
いる。
低コストと単結晶Ｓｉなみの高エネルギー変換効率とを
得る目的で多結晶Ｓｉの使用が検討されている。ところ
が、従来提案されている製造方法では塊状の多結晶をス
ライスして板状体としたものを用いていたために多結晶
の厚さを０．３ｍｍ以下にすることは困難であった。従
って半導体領域の厚さは光を十分に吸収するのに必要以
上の厚さとなり、材料の有効利用が十分ではなかった。
また、コストを下げるためにも十分な薄型化が望まれて
いる。
【０００５】そこで、化学的気相成長法（ＣＶＤ）等の
薄膜形成技術を用いて多結晶Ｓｉの薄膜を形成する試み
がなされているが、結晶粒径がせいぜい百分の数ミクロ
ン程度にしかならず、塊状多結晶Ｓｉスライス法の場合
に比べてもエネルギー変換効率は低いのが現状である。
薄膜形成技術を用いて多結晶Ｓｉの薄膜を形成する試み
がなされているが、結晶粒径がせいぜい百分の数ミクロ
ン程度にしかならず、塊状多結晶Ｓｉスライス法の場合
に比べてもエネルギー変換効率は低いのが現状である。
【０００６】多結晶Ｓｉ薄膜にレーザ光を照射し溶融再
結晶化させて結晶粒径を大きくするという試みもなされ
ているが、低コスト化が十分でなく、また安定した製造
が難しい。
結晶化させて結晶粒径を大きくするという試みもなされ
ているが、低コスト化が十分でなく、また安定した製造
が難しい。
【０００７】一方、ランプ加熱により低コスト基板上に
太陽光を吸収するに必要十分な厚さの結晶Ｓｉ膜を形成
する方法が提案されている（森川、松野、板垣、佐々
木、隈部；平成４年秋季第５３回応用物理学会学術講演
会講演予稿集１８ａ−ＳＫ−１１ ｐ６７２）。
太陽光を吸収するに必要十分な厚さの結晶Ｓｉ膜を形成
する方法が提案されている（森川、松野、板垣、佐々
木、隈部；平成４年秋季第５３回応用物理学会学術講演
会講演予稿集１８ａ−ＳＫ−１１ ｐ６７２）。
【０００８】しかし、上述の方法では、基板に金属級Ｓ
ｉが使用されるが、基板の大きさとしてはＳｉウエハ程
度に限定され、連続して大面積に成長させることはでき
ない。
ｉが使用されるが、基板の大きさとしてはＳｉウエハ程
度に限定され、連続して大面積に成長させることはでき
ない。
【０００９】また、大面積成長可能な低コスト基板とし
てＳＵＳ（ステンレス）等の金属の使用が考えられる
が、不要な不純成分の混入の問題や熱膨張係数の差から
その上に直接多結晶のＳｉ膜を形成することはできない
という問題がある。
てＳＵＳ（ステンレス）等の金属の使用が考えられる
が、不要な不純成分の混入の問題や熱膨張係数の差から
その上に直接多結晶のＳｉ膜を形成することはできない
という問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は上記
課題を解決し、粒径が大きくかつ特性の良質な多結晶Ｓ
ｉを有する太陽電池およびその製造方法を提供すること
を目的とする。
課題を解決し、粒径が大きくかつ特性の良質な多結晶Ｓ
ｉを有する太陽電池およびその製造方法を提供すること
を目的とする。
【００１１】即ち、本発明の目的は低コスト基板である
金属基板上に大粒径の多結晶半導体層を成長させること
により安価な太陽電池を提供することにある。
金属基板上に大粒径の多結晶半導体層を成長させること
により安価な太陽電池を提供することにある。
【００１２】また本発明の他の目的は、ストレスの少な
い高品質な多結晶Ｓｉ層を得るとともに製造工程の簡便
な太陽電池を提供することにある。
い高品質な多結晶Ｓｉ層を得るとともに製造工程の簡便
な太陽電池を提供することにある。
【００１３】更に、本発明は特性の良好な薄型多結晶太
陽電池およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
陽電池およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池は、基
体上に、金属の層と、金属酸化物層と、多結晶半導体層
とが順次積層されていることを特徴とする。
体上に、金属の層と、金属酸化物層と、多結晶半導体層
とが順次積層されていることを特徴とする。
【００１５】又、本発明の太陽電池の製造方法は、 ｉ）基体上に金属の層を堆積する工程と、 ｉｉ）該金属の層上に金属酸化物層を堆積する工程と、 ｉｉｉ）該金属酸化物層上に半導体層を堆積する工程
と、 ｉｖ）該半導体層の表面にキャップ層を堆積して該キャ
ップ層の上方からランプ加熱により前記半導体層を溶融
・固化させて多結晶半導体層を形成する工程と、 ｖ）前記キャップ層を除去する工程と、を含むことを特
徴とする。
と、 ｉｖ）該半導体層の表面にキャップ層を堆積して該キャ
ップ層の上方からランプ加熱により前記半導体層を溶融
・固化させて多結晶半導体層を形成する工程と、 ｖ）前記キャップ層を除去する工程と、を含むことを特
徴とする。
【００１６】
【作用】以下に、本発明の完成に至る過程で行った実験
について述べ、本発明の構成及び作用を説明する。
について述べ、本発明の構成及び作用を説明する。
【００１７】本発明の主要な技術は、図１（ａ）〜図１
（ｂ）に示されるように、（ａ）第一の金属の基板１０
１上に真空蒸着あるいはスパッタ等の薄膜形成の手法に
より第二の金属１０６および金属酸化物１０２を順次積
層した後（図１（ａ））、（ｂ）その上にＣＶＤ法等に
よりＳｉ層１０３を形成し、さらにその上にＣＶＤ法等
によりＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass）等のキャッ
プ層１０４を堆積する（図１（ｂ））。（ｃ）続いて、
上方からランプ照射してＳｉ層を加熱して溶融・再結晶
化させて粒径を拡大させ（１０３’）（図１（ｃ））、
（ｄ）さらに必要に応じてキャップ層除去後液相成長法
等により再結晶化Ｓｉ層１０３’の厚みを増加させるこ
とである（１０５）（図１（ｄ））。
（ｂ）に示されるように、（ａ）第一の金属の基板１０
１上に真空蒸着あるいはスパッタ等の薄膜形成の手法に
より第二の金属１０６および金属酸化物１０２を順次積
層した後（図１（ａ））、（ｂ）その上にＣＶＤ法等に
よりＳｉ層１０３を形成し、さらにその上にＣＶＤ法等
によりＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass）等のキャッ
プ層１０４を堆積する（図１（ｂ））。（ｃ）続いて、
上方からランプ照射してＳｉ層を加熱して溶融・再結晶
化させて粒径を拡大させ（１０３’）（図１（ｃ））、
（ｄ）さらに必要に応じてキャップ層除去後液相成長法
等により再結晶化Ｓｉ層１０３’の厚みを増加させるこ
とである（１０５）（図１（ｄ））。
【００１８】このとき、上記工程（ａ）で金属基板の上
に銅（Ｃｕ）あるいは金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又はニオ
ブ（Ｎｂ）のような延性（あるいは展性）のある金属層
を用いることで金属基板と再結晶化Ｓｉ層１０３’との
間の熱膨張係数の差による歪を緩和することができる。
又、ＺｎＯ等の導電性のある金属酸化物１０２を用いる
ことで再結晶化Ｓｉ層１０３’と下地金属基板１０１と
の間の電気的導通を図ることができる。特に、ＺｎＯは
Ｓｉとの熱膨張係数の差が少ないため、薄膜への全体的
なストレスを最小限に抑えることができる。このため膜
はがれもなく、良好な電気的特性が得られる。
に銅（Ｃｕ）あるいは金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）又はニオ
ブ（Ｎｂ）のような延性（あるいは展性）のある金属層
を用いることで金属基板と再結晶化Ｓｉ層１０３’との
間の熱膨張係数の差による歪を緩和することができる。
又、ＺｎＯ等の導電性のある金属酸化物１０２を用いる
ことで再結晶化Ｓｉ層１０３’と下地金属基板１０１と
の間の電気的導通を図ることができる。特に、ＺｎＯは
Ｓｉとの熱膨張係数の差が少ないため、薄膜への全体的
なストレスを最小限に抑えることができる。このため膜
はがれもなく、良好な電気的特性が得られる。
【００１９】本発明者は幾多の実験を重ねることによ
り、ＳＵＳ等の金属基板上に銅等の延性のある金属およ
びＺｎＯ等の金属酸化物を積層し、その上に堆積したＳ
ｉ層をランプ加熱して溶融・再結晶化させることで大粒
径の多結晶Ｓｉ層が形成できることを見い出し、本発明
の完成に至った。以下に本発明者らの行った実験につい
て詳述する。
り、ＳＵＳ等の金属基板上に銅等の延性のある金属およ
びＺｎＯ等の金属酸化物を積層し、その上に堆積したＳ
ｉ層をランプ加熱して溶融・再結晶化させることで大粒
径の多結晶Ｓｉ層が形成できることを見い出し、本発明
の完成に至った。以下に本発明者らの行った実験につい
て詳述する。
【００２０】（実験１） 金属酸化物上のＳｉ層の溶融
・再結晶化 図２（ａ）〜図２（ｅ）に示される模式的断面図を利用
して説明する。図２に示すように、０．５ｍｍ厚の金属
級Ｓｉ基板２０１の表面に金属酸化物層２０２としてＺ
ｎＯを通常のスパッタリング法で２μｍの厚さに形成し
た（図２（ａ））。その上に通常の真空蒸着装置により
Ｓｉ層２０３を６μｍの厚さに堆積させた。このときの
Ｓｉ層２０３はＸ線回折により調べたところ非晶質Ｓｉ
であった。このような金属級Ｓｉ基板２０１上のＳｉ層
２０３に対し、キャップ層２０４として常圧ＣＶＤ装置
によりＮＳＧ膜を２μｍの厚さに堆積した（図２
（ｂ））。その後に、ハロゲンランプでキャップ層２０
４側から光照射してＳｉ層２０３を溶融して再結晶化し
た（図２（ｃ））。このときのランプ照射装置の概略図
を図３に、溶融・再結晶化の温度シーケンスを図４に夫
々示す。
・再結晶化 図２（ａ）〜図２（ｅ）に示される模式的断面図を利用
して説明する。図２に示すように、０．５ｍｍ厚の金属
級Ｓｉ基板２０１の表面に金属酸化物層２０２としてＺ
ｎＯを通常のスパッタリング法で２μｍの厚さに形成し
た（図２（ａ））。その上に通常の真空蒸着装置により
Ｓｉ層２０３を６μｍの厚さに堆積させた。このときの
Ｓｉ層２０３はＸ線回折により調べたところ非晶質Ｓｉ
であった。このような金属級Ｓｉ基板２０１上のＳｉ層
２０３に対し、キャップ層２０４として常圧ＣＶＤ装置
によりＮＳＧ膜を２μｍの厚さに堆積した（図２
（ｂ））。その後に、ハロゲンランプでキャップ層２０
４側から光照射してＳｉ層２０３を溶融して再結晶化し
た（図２（ｃ））。このときのランプ照射装置の概略図
を図３に、溶融・再結晶化の温度シーケンスを図４に夫
々示す。
【００２１】図３において、３０１は基板、３０２は石
英製チャンバ、３０３はハロゲンランプ、３０５はその
リフレクタ、３０４は冷却水管、３０６は基板３０１の
支持台、３０９は冷却水管保持部材である。
英製チャンバ、３０３はハロゲンランプ、３０５はその
リフレクタ、３０４は冷却水管、３０６は基板３０１の
支持台、３０９は冷却水管保持部材である。
【００２２】図３に示されるように、チャンバ３０２に
はガスを導入するための導入口３０７と排出口３０８が
設けられている。チャンバ３０２の外側（図では上部）
には、加熱手段であるハロゲンランプ３０３が配され、
リフレクタ３０５はハロゲンランプ３０３からの熱線
（光）が効果的に基板３０１側に放射されるように配さ
れている。リフレクタ３０５のハロゲンランプ３０３と
反対側には、冷却水を流すための冷却水管３０４を保持
する冷却水管保持部材３０９を有する冷却手段が設けら
れ、リフレクタ３０５などが不要に加熱されないように
冷却可能とされている。
はガスを導入するための導入口３０７と排出口３０８が
設けられている。チャンバ３０２の外側（図では上部）
には、加熱手段であるハロゲンランプ３０３が配され、
リフレクタ３０５はハロゲンランプ３０３からの熱線
（光）が効果的に基板３０１側に放射されるように配さ
れている。リフレクタ３０５のハロゲンランプ３０３と
反対側には、冷却水を流すための冷却水管３０４を保持
する冷却水管保持部材３０９を有する冷却手段が設けら
れ、リフレクタ３０５などが不要に加熱されないように
冷却可能とされている。
【００２３】光照射終了後、再結晶化Ｓｉ層上のＮＳＧ
膜を弗酸で除去して再結晶化Ｓｉ層２０３’の表面およ
び断面の様子を光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡で観
察したところ、比較的平坦なＳｉ層が得られており、膜
厚も溶融前のそれとほぼ同じであった。次に、Ｓｅｃｃ
ｏエッチングにより結晶粒界を顕在化させたところ、再
結晶化Ｓｉ層の結晶粒径は最大でｍｍの単位のサイズま
で拡大しており、またＳｉ層表面のエッチピット密度は
約１０5個／ｃｍ2であった。
膜を弗酸で除去して再結晶化Ｓｉ層２０３’の表面およ
び断面の様子を光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡で観
察したところ、比較的平坦なＳｉ層が得られており、膜
厚も溶融前のそれとほぼ同じであった。次に、Ｓｅｃｃ
ｏエッチングにより結晶粒界を顕在化させたところ、再
結晶化Ｓｉ層の結晶粒径は最大でｍｍの単位のサイズま
で拡大しており、またＳｉ層表面のエッチピット密度は
約１０5個／ｃｍ2であった。
【００２４】次に、実験１で得られたＳＵＳ基板２０１
上の再結晶化Ｓｉ層２０３’上にエピタキシャル成長法
によって更にＳｉ層２０５を形成した（図２（ｄ））。
Ｓｉ層２０５はスライド式の液相成長装置を用いて溶
媒、溶質に夫々Ｓｎ，Ｓｉを用いて成長させることがで
きる。
上の再結晶化Ｓｉ層２０３’上にエピタキシャル成長法
によって更にＳｉ層２０５を形成した（図２（ｄ））。
Ｓｉ層２０５はスライド式の液相成長装置を用いて溶
媒、溶質に夫々Ｓｎ，Ｓｉを用いて成長させることがで
きる。
【００２５】なお、このようにして形成されたＳｉ層２
０５は再結晶化Ｓｉ層２０３’の結晶性を引き継いでい
る。
０５は再結晶化Ｓｉ層２０３’の結晶性を引き継いでい
る。
【００２６】続いて、Ｓｉ層２０５の表面から周期律表
第Ｖ族に属する原子をイオン注入してｎ+領域２０６を
形成し、該ｎ+領域２０６上に透明電極２０８及び集電
電極２０７を必要に応じてパターンニング形成して太陽
電池が形成される（図２（ｅ））。
第Ｖ族に属する原子をイオン注入してｎ+領域２０６を
形成し、該ｎ+領域２０６上に透明電極２０８及び集電
電極２０７を必要に応じてパターンニング形成して太陽
電池が形成される（図２（ｅ））。
【００２７】また、上述と同様にして、金属酸化物層２
０２としてＮｉＯを通常のスパッタリング法で金属級Ｓ
ｉ基板２０１の表面に２μｍの厚さに形成し、その上に
通常の真空蒸着装置によりＳｉ層２０３を６μｍの厚さ
に堆積させてランプ加熱で溶融して再結晶化を行った場
合においても同様な再結晶化Ｓｉ層が得られた。
０２としてＮｉＯを通常のスパッタリング法で金属級Ｓ
ｉ基板２０１の表面に２μｍの厚さに形成し、その上に
通常の真空蒸着装置によりＳｉ層２０３を６μｍの厚さ
に堆積させてランプ加熱で溶融して再結晶化を行った場
合においても同様な再結晶化Ｓｉ層が得られた。
【００２８】（実験２） 金属基板／金属層／金属酸化
物上のＳｉ層の溶融・再結晶化 実験１と同様にしてＳＵＳ基板上でのＳｉ層の溶融・再
結晶化を行った。図５（ａ）〜図５（ｅ）に夫々示され
る模式的断面図を用いて工程を説明する。
物上のＳｉ層の溶融・再結晶化 実験１と同様にしてＳＵＳ基板上でのＳｉ層の溶融・再
結晶化を行った。図５（ａ）〜図５（ｅ）に夫々示され
る模式的断面図を用いて工程を説明する。
【００２９】図５に示すように、（ａ）０．８ｍｍ厚の
ＳＵＳ基板４０１の表面上に第二の金属の層４０９とし
てＣｕを、また金属酸化物層４０２としてＺｎＯを通常
のスパッタリング法でそれぞれ２μｍの厚さで形成し
（図５（ａ））、（ｂ）その上に通常の真空蒸着装置に
よりＳｉ層４０３を８μｍの厚さに堆積させた。このと
きのＳｉ層４０３はＸ線回折により調べたところ非晶質
Ｓｉであった。このようなＳＵＳ基板４０１上のＳｉ層
４０３に対し、キャップ層４０４として常圧ＣＶＤ装置
によりＮＳＧ膜を２μｍの厚さに堆積した（図５
（ｂ））。（ｃ）その後、図４に示される温度シーケン
スに従ってハロゲンランプでキャップ層４０４側から光
照射してＳｉ層４０３を溶融して再結晶化を行った。
ＳＵＳ基板４０１の表面上に第二の金属の層４０９とし
てＣｕを、また金属酸化物層４０２としてＺｎＯを通常
のスパッタリング法でそれぞれ２μｍの厚さで形成し
（図５（ａ））、（ｂ）その上に通常の真空蒸着装置に
よりＳｉ層４０３を８μｍの厚さに堆積させた。このと
きのＳｉ層４０３はＸ線回折により調べたところ非晶質
Ｓｉであった。このようなＳＵＳ基板４０１上のＳｉ層
４０３に対し、キャップ層４０４として常圧ＣＶＤ装置
によりＮＳＧ膜を２μｍの厚さに堆積した（図５
（ｂ））。（ｃ）その後、図４に示される温度シーケン
スに従ってハロゲンランプでキャップ層４０４側から光
照射してＳｉ層４０３を溶融して再結晶化を行った。
【００３０】光照射終了後、再結晶化Ｓｉ層４０３’上
のＮＳＧ膜を沸酸で除去して再結晶化Ｓｉ層４０３’の
表面および断面の様子を光学顕微鏡および走査型電子顕
微鏡で観察したところ、比較的平坦なＳｉ層が得られて
おり、膜厚も溶融前のそれとほぼ同じであった。Ｓｅｃ
ｃｏエッチングにより結晶粒界を顕在化させたところ、
再結晶化Ｓｉ層の結晶粒径は最大ｍｍサイズまで拡大し
ており、またＳｉ層表面のエッチピット密度は約１０5
個／ｃｍ2であった。
のＮＳＧ膜を沸酸で除去して再結晶化Ｓｉ層４０３’の
表面および断面の様子を光学顕微鏡および走査型電子顕
微鏡で観察したところ、比較的平坦なＳｉ層が得られて
おり、膜厚も溶融前のそれとほぼ同じであった。Ｓｅｃ
ｃｏエッチングにより結晶粒界を顕在化させたところ、
再結晶化Ｓｉ層の結晶粒径は最大ｍｍサイズまで拡大し
ており、またＳｉ層表面のエッチピット密度は約１０5
個／ｃｍ2であった。
【００３１】比較のために上述において金属層Ｃｕを堆
積しなかった場合において同様の実験を行ったところ、
溶融・再結晶化後には基板の反りおよびＳｉ層の多数の
スリップラインが見られ、金属層Ｃｕを挿入したことに
より歪が緩和されることが確認された。
積しなかった場合において同様の実験を行ったところ、
溶融・再結晶化後には基板の反りおよびＳｉ層の多数の
スリップラインが見られ、金属層Ｃｕを挿入したことに
より歪が緩和されることが確認された。
【００３２】（実験３） 液相成長法による厚膜Ｓｉ層
の形成 次に、図５（ｄ）に示すように、実験２で得られたＳＵ
Ｓ基板上の再結晶化Ｓｉ層４０３’の上に、液相成長法
を用いてさらにＳｉ層４０５を形成した。Ｓｉ層４０５
の形成は、通常のスライド方式の液相成長装置および溶
媒、溶質にそれぞれＳｎ，Ｓｉを用いて、成長開始温度
９５０℃、過冷却度３℃、降温速度０．５℃／分、成長
時間を６０分として成長を行った。
の形成 次に、図５（ｄ）に示すように、実験２で得られたＳＵ
Ｓ基板上の再結晶化Ｓｉ層４０３’の上に、液相成長法
を用いてさらにＳｉ層４０５を形成した。Ｓｉ層４０５
の形成は、通常のスライド方式の液相成長装置および溶
媒、溶質にそれぞれＳｎ，Ｓｉを用いて、成長開始温度
９５０℃、過冷却度３℃、降温速度０．５℃／分、成長
時間を６０分として成長を行った。
【００３３】成長終了後、実験１と同様に基板表面を光
学顕微鏡および走査型電子顕微鏡で観察したところ、比
較的平坦なＳｉ層が得られており、膜厚は約５０μｍで
あった。結晶粒径も下地である再結晶化Ｓｉ層４０３’
の大きさを受け継いでおり、また成長Ｓｉ層４０５表面
のエッチピット密度は約５×１０4個／ｃｍ2であった。
学顕微鏡および走査型電子顕微鏡で観察したところ、比
較的平坦なＳｉ層が得られており、膜厚は約５０μｍで
あった。結晶粒径も下地である再結晶化Ｓｉ層４０３’
の大きさを受け継いでおり、また成長Ｓｉ層４０５表面
のエッチピット密度は約５×１０4個／ｃｍ2であった。
【００３４】（実験４） 太陽電池の作製 実験３で得られたＳＵＳ基板上の大粒径Ｓｉ結晶薄膜の
表面に周期律表第Ｖ族に属する原子（例えばリン）をイ
オン打ち込みした後、アニールすることで大粒径Ｓｉ結
晶薄膜の表面側にｎ+層を形成した。続いて、集電電極
４０７及び透明電極４０８を真空蒸着法やスパッタリン
グ法により形成し、所望の形状に必要に応じてパターン
ニングすることで図５（ｅ）に示されるような構成の太
陽電池が形成される。
表面に周期律表第Ｖ族に属する原子（例えばリン）をイ
オン打ち込みした後、アニールすることで大粒径Ｓｉ結
晶薄膜の表面側にｎ+層を形成した。続いて、集電電極
４０７及び透明電極４０８を真空蒸着法やスパッタリン
グ法により形成し、所望の形状に必要に応じてパターン
ニングすることで図５（ｅ）に示されるような構成の太
陽電池が形成される。
【００３５】集電電極４０７は導電性の高い材料、例え
ば金属であれば良く、好ましくは多結晶Ｓｉである大粒
径Ｓｉ結晶薄膜及び／又は透明電極４０８とオーミック
なコンタクトを取り得るものを好ましく用いることがで
きる。又、集電電極４０７は１層構成としても良いし、
複数の材料（例えば金属）を組み合わせて多層構成とし
ても良い。
ば金属であれば良く、好ましくは多結晶Ｓｉである大粒
径Ｓｉ結晶薄膜及び／又は透明電極４０８とオーミック
なコンタクトを取り得るものを好ましく用いることがで
きる。又、集電電極４０７は１層構成としても良いし、
複数の材料（例えば金属）を組み合わせて多層構成とし
ても良い。
【００３６】本発明の太陽電池に使用される金属酸化物
としては、融点がＳｉのそれよりも高く、導電性のある
ものが選ばれ、例えばＺｎＯ，ＮｉＯ，Ｖ2Ｏ3等が用い
られる。中でもＺｎＯはＳｉとの熱膨張係数の差が小さ
くストレスが生じさせにくく、又、熱伝導率も小さいの
で下地への熱の影響が緩和できる点で好適である。金属
酸化物層の厚さとしては金属酸化物の材質、溶融・再結
晶化条件等にもよるが、概ね０．０１〜１０μｍの範囲
とするのが好ましく、より好ましくは０．１〜１μｍの
範囲とされる。
としては、融点がＳｉのそれよりも高く、導電性のある
ものが選ばれ、例えばＺｎＯ，ＮｉＯ，Ｖ2Ｏ3等が用い
られる。中でもＺｎＯはＳｉとの熱膨張係数の差が小さ
くストレスが生じさせにくく、又、熱伝導率も小さいの
で下地への熱の影響が緩和できる点で好適である。金属
酸化物層の厚さとしては金属酸化物の材質、溶融・再結
晶化条件等にもよるが、概ね０．０１〜１０μｍの範囲
とするのが好ましく、より好ましくは０．１〜１μｍの
範囲とされる。
【００３７】又、金属酸化物の厚みを、その上に形成さ
れるＳｉ層が厚いときは比較的厚く、Ｓｉ層が薄いとき
は比較的薄くすることが好ましい。又、金属酸化物層上
に堆積されるＳｉ層としては非晶質であっても結晶質で
あってもよく、あるいは非晶質と結晶質が混合したもの
であってもよい。Ｓｉ層を堆積させる方法としてはＬＰ
ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリング
法等何でもよい。Ｓｉ層の厚さは、概ね０．５〜５０μ
ｍの範囲とするのが望ましい。
れるＳｉ層が厚いときは比較的厚く、Ｓｉ層が薄いとき
は比較的薄くすることが好ましい。又、金属酸化物層上
に堆積されるＳｉ層としては非晶質であっても結晶質で
あってもよく、あるいは非晶質と結晶質が混合したもの
であってもよい。Ｓｉ層を堆積させる方法としてはＬＰ
ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリング
法等何でもよい。Ｓｉ層の厚さは、概ね０．５〜５０μ
ｍの範囲とするのが望ましい。
【００３８】本発明の方法において使用されるＳｉ層上
のキャップ層としてはＮＳＧ，ＰＳＧ（Phosphorous Si
licate Glass），ＢＳＧ（Boron Silicate Glass）やＳ
ｉ3Ｎ4等あるいはこれらの組み合わせたものが用いら
れ、これらは常圧ＣＶＤ装置あるいはＬＰＣＶＤ装置等
により形成される。特にＰＳＧやＢＳＧを用いることに
より、溶融中にＳｉ層ヘ不純物を導入して導電型を決定
することも可能である。キャップ層の厚さとしては材質
や組み合わせにもよるが、１〜５μｍの範囲とするのが
望ましい。
のキャップ層としてはＮＳＧ，ＰＳＧ（Phosphorous Si
licate Glass），ＢＳＧ（Boron Silicate Glass）やＳ
ｉ3Ｎ4等あるいはこれらの組み合わせたものが用いら
れ、これらは常圧ＣＶＤ装置あるいはＬＰＣＶＤ装置等
により形成される。特にＰＳＧやＢＳＧを用いることに
より、溶融中にＳｉ層ヘ不純物を導入して導電型を決定
することも可能である。キャップ層の厚さとしては材質
や組み合わせにもよるが、１〜５μｍの範囲とするのが
望ましい。
【００３９】本発明の太陽電池に使用される第二の金属
の層としては、延性あるいは展性のあるものが用いら
れ、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ及びＮｂ等が好適であり、特に融
点が比較的高いＣｕ，Ａｕが最適である。第二の金属の
層の層厚は特に制限はないが、０．０１〜１０μｍとす
るのが好ましく、０．１〜１０μｍとするのが望まし
い。
の層としては、延性あるいは展性のあるものが用いら
れ、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ及びＮｂ等が好適であり、特に融
点が比較的高いＣｕ，Ａｕが最適である。第二の金属の
層の層厚は特に制限はないが、０．０１〜１０μｍとす
るのが好ましく、０．１〜１０μｍとするのが望まし
い。
【００４０】本発明の第一の金属の基板としては特に制
限はないが、価格、強度、被加工性、耐久性、耐食性等
を考慮するとＳＵＳを用いるのが好ましい。
限はないが、価格、強度、被加工性、耐久性、耐食性等
を考慮するとＳＵＳを用いるのが好ましい。
【００４１】また、本発明の薄膜多結晶Ｓｉ太陽電池の
製造方法において使用される結晶成長法としては、液相
成長法、ＬＰＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ
法、光ＣＶＤ法、スパッタリング法等が用いられるが、
成長速度、結晶性の点から液相成長法を用いるのが好ま
しい。液相成長法における成長温度の範囲については溶
媒の種類にもよるが、Ｓｎを利用した場合には８５０℃
以上１０５０℃以下に制御されるのが望ましい。また過
冷却度については数℃程度が好ましく、降温速度につい
ては０．１〜５℃／分の範囲に制御されるのが好まし
い。
製造方法において使用される結晶成長法としては、液相
成長法、ＬＰＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ
法、光ＣＶＤ法、スパッタリング法等が用いられるが、
成長速度、結晶性の点から液相成長法を用いるのが好ま
しい。液相成長法における成長温度の範囲については溶
媒の種類にもよるが、Ｓｎを利用した場合には８５０℃
以上１０５０℃以下に制御されるのが望ましい。また過
冷却度については数℃程度が好ましく、降温速度につい
ては０．１〜５℃／分の範囲に制御されるのが好まし
い。
【００４２】また、再結晶化Ｓｉ層あるいは結晶成長法
により得られる多結晶Ｓｉ層の最終的な膜厚については
太陽電池の特性上の要求等から、１０〜２００μｍが好
ましく、より好ましくは２０〜２００μｍとするのが望
ましい。
により得られる多結晶Ｓｉ層の最終的な膜厚については
太陽電池の特性上の要求等から、１０〜２００μｍが好
ましく、より好ましくは２０〜２００μｍとするのが望
ましい。
【００４３】得られた多結晶Ｓｉの表面に半導体接合を
形成する目的で不純物が導入されるが、導入する方法と
してはイオン打ち込み法あるいは熱拡散法がある。不純
物としては、ｎ型ではＰ，Ａｓ，Ｓｂ等、ｐ型ではＢ，
Ａｌ，Ｇａ等が夫々好適に選ばれる。半導体接合の形成
には、多結晶Ｓｉの表面に多結晶Ｓｉの導電型とは異な
る半導体層を堆積しても良い。これらの接合深さあるい
は半導体層の厚さとしては導入される不純物の量にもよ
るが、０．０１〜１μｍの範囲とするのが好ましく、よ
り好ましくは０．０２〜０．５μｍとするのが望まし
い。
形成する目的で不純物が導入されるが、導入する方法と
してはイオン打ち込み法あるいは熱拡散法がある。不純
物としては、ｎ型ではＰ，Ａｓ，Ｓｂ等、ｐ型ではＢ，
Ａｌ，Ｇａ等が夫々好適に選ばれる。半導体接合の形成
には、多結晶Ｓｉの表面に多結晶Ｓｉの導電型とは異な
る半導体層を堆積しても良い。これらの接合深さあるい
は半導体層の厚さとしては導入される不純物の量にもよ
るが、０．０１〜１μｍの範囲とするのが好ましく、よ
り好ましくは０．０２〜０．５μｍとするのが望まし
い。
【００４４】透明導電膜や集電電極の層厚は、夫々必要
な機能を有していれば特に制限はなく、必要な電力が取
り出せる範囲で適宜設計されれば良い。又、透明導電膜
としては、インジウム酸化物、スズ酸化物、もしくはそ
れらの混合物（ＩＴＯ）、アルミニウムや金の薄膜等が
好適に使用され得る。尚、導電性表面を有する基板は金
属基板以外に絶縁性基板上に金属のような導電性材料を
付与したような複合基板も用いられ得るが、金属基板が
その取扱い性、強度、価格等から鑑みて好ましい。
な機能を有していれば特に制限はなく、必要な電力が取
り出せる範囲で適宜設計されれば良い。又、透明導電膜
としては、インジウム酸化物、スズ酸化物、もしくはそ
れらの混合物（ＩＴＯ）、アルミニウムや金の薄膜等が
好適に使用され得る。尚、導電性表面を有する基板は金
属基板以外に絶縁性基板上に金属のような導電性材料を
付与したような複合基板も用いられ得るが、金属基板が
その取扱い性、強度、価格等から鑑みて好ましい。
【００４５】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定され
るものではない。
明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定され
るものではない。
【００４６】（実施例１）前述したように、上記実験１
〜実験４と同様にして金属基板上に大粒径多結晶Ｓｉ結
晶太陽電池を作製した。
〜実験４と同様にして金属基板上に大粒径多結晶Ｓｉ結
晶太陽電池を作製した。
【００４７】０．８ｍｍ厚のＳＵＳ基板の表面に第二の
金属の層および金属酸化物層としてＣｕ及びＺｎＯをス
パッタリング法でそれぞれ２μｍの厚さでこの順に積層
形成し、その上に真空蒸着装置によりｎ型Ｓｉ層を２０
μｍの厚さで堆積させた。このときのＳｉ層はＸ線回折
により調べたところ非晶質Ｓｉであった。
金属の層および金属酸化物層としてＣｕ及びＺｎＯをス
パッタリング法でそれぞれ２μｍの厚さでこの順に積層
形成し、その上に真空蒸着装置によりｎ型Ｓｉ層を２０
μｍの厚さで堆積させた。このときのＳｉ層はＸ線回折
により調べたところ非晶質Ｓｉであった。
【００４８】このようなＳＵＳ基板上のＳｉ層に対し、
キャップ層として常圧ＣＶＤ装置によりＮＳＧ膜を２μ
ｍの厚さで堆積した後に、図４（ｂ）に示す温度シーケ
ンスによりハロゲンランプでキャップ層側から光照射し
て非晶質のＳｉ層を溶融、再結晶化を行った。
キャップ層として常圧ＣＶＤ装置によりＮＳＧ膜を２μ
ｍの厚さで堆積した後に、図４（ｂ）に示す温度シーケ
ンスによりハロゲンランプでキャップ層側から光照射し
て非晶質のＳｉ層を溶融、再結晶化を行った。
【００４９】光照射終了後、再結晶化Ｓｉ層上のＮＳＧ
膜をＨＦ水溶液で除去してＳｉ結晶薄膜の表面にＢを２
０ｋｅＶ、１×ｌ０15／ｃｍ2の条件でイオン打ち込み
し、８００℃、３０分でアニールしてｐ+層を形成し、
その上にＥＢ（Electron Beam）蒸着により集電電極
（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ（０．０４μｍ／０．０２μｍ／１
μｍ））／ＩＴＯ透明導電膜をｐ+層上に形成した。
膜をＨＦ水溶液で除去してＳｉ結晶薄膜の表面にＢを２
０ｋｅＶ、１×ｌ０15／ｃｍ2の条件でイオン打ち込み
し、８００℃、３０分でアニールしてｐ+層を形成し、
その上にＥＢ（Electron Beam）蒸着により集電電極
（Ｔｉ／Ｐｄ／Ａｇ（０．０４μｍ／０．０２μｍ／１
μｍ））／ＩＴＯ透明導電膜をｐ+層上に形成した。
【００５０】このようにして作製した大粒径Ｓｉ結晶薄
膜／ＺｎＯ／Ｃｕ／ＳＵＳ構造を有する太陽電池につい
てＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下でのＩ−
Ｖ特性について測定を行ったところ、セル面積２ｃｍ2
で開放電圧０．５４Ｖ、短絡光電流２６ｍＡ／ｃｍ2、
曲線因子０．７２となり、変換効率１０．１％が得られ
た。
膜／ＺｎＯ／Ｃｕ／ＳＵＳ構造を有する太陽電池につい
てＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下でのＩ−
Ｖ特性について測定を行ったところ、セル面積２ｃｍ2
で開放電圧０．５４Ｖ、短絡光電流２６ｍＡ／ｃｍ2、
曲線因子０．７２となり、変換効率１０．１％が得られ
た。
【００５１】（実施例２）実施例１と同様にしてｎ+ｐ
型多結晶Ｓｉ結晶太陽電池を作製した。図５（ａ）〜図
５（ｅ）にその作製プロセスを示す。
型多結晶Ｓｉ結晶太陽電池を作製した。図５（ａ）〜図
５（ｅ）にその作製プロセスを示す。
【００５２】０．８ｍｍ厚のＳＵＳ基板４０１の表面に
第二の金属の層４０９および金属酸化物層４０２として
Ｃｕ，ＺｎＯを通常のスパッタリング法でそれぞれ２μ
ｍの厚さに形成し、その上に通常のＬＰＣＶＤ装置によ
りＳｉ層４０３を１０μｍの厚さに堆積させた。このと
きのＳｉ層はＸ線回折により調べたところ結晶粒径が約
８ｎｍ程度の多結晶Ｓｉであった。
第二の金属の層４０９および金属酸化物層４０２として
Ｃｕ，ＺｎＯを通常のスパッタリング法でそれぞれ２μ
ｍの厚さに形成し、その上に通常のＬＰＣＶＤ装置によ
りＳｉ層４０３を１０μｍの厚さに堆積させた。このと
きのＳｉ層はＸ線回折により調べたところ結晶粒径が約
８ｎｍ程度の多結晶Ｓｉであった。
【００５３】このようなＳＵＳ基板上のＳｉ層上に、キ
ャップ層４０４としてまたＳｉ層の導電型を決定するも
のとして常圧ＣＶＤ装置によりＢＳＧ膜を２μｍの厚さ
に堆積し、図４に示す温度シーケンスによりハロゲンラ
ンプで光照射してＳｉ層を溶融して再結晶化を行った。
ャップ層４０４としてまたＳｉ層の導電型を決定するも
のとして常圧ＣＶＤ装置によりＢＳＧ膜を２μｍの厚さ
に堆積し、図４に示す温度シーケンスによりハロゲンラ
ンプで光照射してＳｉ層を溶融して再結晶化を行った。
【００５４】ＢＳＧをＨＦ水溶液で除去した後に通常の
スライド式ボート法による液相成長装置により溶媒にＳ
ｎを用い次の条件で結晶成長を行って大粒径Ｓｉ結晶の
薄膜４０５を得た。すなわち、水素雰囲気中、成長開始
温度９５０℃、過冷却度３℃、降温速度０．５℃／分、
成長時間５５分で成長を行った。このようにして得られ
たＳｉ結晶薄膜および再結晶化Ｓｉ層を合わせた最終的
な膜厚は約５０μｍであった。
スライド式ボート法による液相成長装置により溶媒にＳ
ｎを用い次の条件で結晶成長を行って大粒径Ｓｉ結晶の
薄膜４０５を得た。すなわち、水素雰囲気中、成長開始
温度９５０℃、過冷却度３℃、降温速度０．５℃／分、
成長時間５５分で成長を行った。このようにして得られ
たＳｉ結晶薄膜および再結晶化Ｓｉ層を合わせた最終的
な膜厚は約５０μｍであった。
【００５５】次にＳｉ結晶層の表面にＰＯＣｌ3を拡散
源として９００℃の温度でＰの熱拡散を行ってｎ+層４
０６を形成し、０．５μｍ程度の接合深さを得た。形成
されたｎ+層表面のデッド層をエッチングにより除去
し、約０．２μｍの適度な表面濃度をもった接合深さを
得た。さらにｎ+層の上に実施例１と同様にして集電電
極４０７およびＩＴＯ透明導電膜４０８を形成した。
源として９００℃の温度でＰの熱拡散を行ってｎ+層４
０６を形成し、０．５μｍ程度の接合深さを得た。形成
されたｎ+層表面のデッド層をエッチングにより除去
し、約０．２μｍの適度な表面濃度をもった接合深さを
得た。さらにｎ+層の上に実施例１と同様にして集電電
極４０７およびＩＴＯ透明導電膜４０８を形成した。
【００５６】このようにして作製したｎ+−Ｓｉ／ｐ−
Ｓｉ結晶薄膜／ＺｎＯ／Ｃｕ／ＳＵＳ構造を有する太陽
電池についてＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射
下でのＩ−Ｖ特性について測定を行ったところ、セル面
積２ｃｍ2で開放電圧０．５５Ｖ、短絡光電流３３ｍＡ
／ｃｍ2、曲線因子０．７２となり、変換効率１３．１
％が得られた。
Ｓｉ結晶薄膜／ＺｎＯ／Ｃｕ／ＳＵＳ構造を有する太陽
電池についてＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射
下でのＩ−Ｖ特性について測定を行ったところ、セル面
積２ｃｍ2で開放電圧０．５５Ｖ、短絡光電流３３ｍＡ
／ｃｍ2、曲線因子０．７２となり、変換効率１３．１
％が得られた。
【００５７】（実施例３）実施例１、２と同様にしてｐ
+μｃ−Ｓｉ／多結晶Ｓｉヘテロ接合型太陽電池を作製
した。
+μｃ−Ｓｉ／多結晶Ｓｉヘテロ接合型太陽電池を作製
した。
【００５８】ＳＵＳ基板上にＣｕを蒸着法により３μｍ
の厚さで、その上にＺｎＯをスパッタリング法で２μｍ
の厚さで夫々堆積し、さらにその上にＬＰＣＶＤ法によ
りＳｉ層を１２μｍの厚さに堆積した。
の厚さで、その上にＺｎＯをスパッタリング法で２μｍ
の厚さで夫々堆積し、さらにその上にＬＰＣＶＤ法によ
りＳｉ層を１２μｍの厚さに堆積した。
【００５９】キャップ層としてまたＳｉ層の導電型を決
定するものとして常圧ＣＶＤ装置によりＰＳＧ膜をＳｉ
層の上に２μｍ堆積し、図４に示す温度シーケンスによ
りハロゲンランプで光照射してＳｉ層を溶融して再結晶
化を行った。
定するものとして常圧ＣＶＤ装置によりＰＳＧ膜をＳｉ
層の上に２μｍ堆積し、図４に示す温度シーケンスによ
りハロゲンランプで光照射してＳｉ層を溶融して再結晶
化を行った。
【００６０】ＰＳＧをＨＦ水溶液で除去した後に通常の
スライド式ボート法による液相成長装置により溶媒にＳ
ｎ、溶質にＳｉを用い、水素雰囲気中、成長開始温度９
５０℃、過冷却度３℃、降温速度０．５℃／分、成長時
間５５分で成長を行った。このようにして得られたＳｉ
結晶薄膜の最終的な膜厚は約５０μｍであった。
スライド式ボート法による液相成長装置により溶媒にＳ
ｎ、溶質にＳｉを用い、水素雰囲気中、成長開始温度９
５０℃、過冷却度３℃、降温速度０．５℃／分、成長時
間５５分で成長を行った。このようにして得られたＳｉ
結晶薄膜の最終的な膜厚は約５０μｍであった。
【００６１】図６（ａ）〜図６（ｅ）に作製したヘテロ
型太陽電池のプロセスを示す。尚、図中図５と同じ部材
は同じ符号で示す。実施例２で示した図５の場合と工程
はほとんど同じであるが、図６（ｅ）においてｎ+層４
０６を作製する代わりに本実施例では、ｐ型の微結晶
（粒径３ｎｍ〜５０ｎｍ）半導体（μｃ−Ｓｉ）層５０
６がＳｉ結晶層上に形成される。
型太陽電池のプロセスを示す。尚、図中図５と同じ部材
は同じ符号で示す。実施例２で示した図５の場合と工程
はほとんど同じであるが、図６（ｅ）においてｎ+層４
０６を作製する代わりに本実施例では、ｐ型の微結晶
（粒径３ｎｍ〜５０ｎｍ）半導体（μｃ−Ｓｉ）層５０
６がＳｉ結晶層上に形成される。
【００６２】ｐ型μｃ−Ｓｉ層５０６は通常のプラズマ
ＣＶＤ装置により、表１に示す条件でＳｉ結晶表面上に
０．０２μｍ堆積させた。この時のμｃ−Ｓｉ膜の暗導
電率は約１０Ｓ／ｃｍであった。
ＣＶＤ装置により、表１に示す条件でＳｉ結晶表面上に
０．０２μｍ堆積させた。この時のμｃ−Ｓｉ膜の暗導
電率は約１０Ｓ／ｃｍであった。
【００６３】
【表１】 また、透明導電膜４０８としてはＩＴＯを約０．１μｍ
電子ビーム蒸着して形成し、さらにその上に集電電極４
０７（Ｃｒ（０．０２μｍ）／Ａｇ（１μｍ）／Ｃｒ
（０．００４μｍ））を真空蒸着により形成した。
電子ビーム蒸着して形成し、さらにその上に集電電極４
０７（Ｃｒ（０．０２μｍ）／Ａｇ（１μｍ）／Ｃｒ
（０．００４μｍ））を真空蒸着により形成した。
【００６４】このようにして得られたｐ+μｃ−Ｓｉ／
多結晶Ｓｉヘテロ接合型太陽電池のＡＭ１．５光照射下
でのＩ−Ｖ特性の測定を行ったところ、セル面積１．６
ｃｍ 2で、 開放電圧０．６０Ｖ、短絡光電流３４．８
ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子０．６７となり、変換効率１
４．０％という高い値が得られた。
多結晶Ｓｉヘテロ接合型太陽電池のＡＭ１．５光照射下
でのＩ−Ｖ特性の測定を行ったところ、セル面積１．６
ｃｍ 2で、 開放電圧０．６０Ｖ、短絡光電流３４．８
ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子０．６７となり、変換効率１
４．０％という高い値が得られた。
【００６５】（実施例４）実施例１と同様にして図５に
示すようなプロセスで大粒径Ｓｉ結晶太陽電池を作製し
た。
示すようなプロセスで大粒径Ｓｉ結晶太陽電池を作製し
た。
【００６６】前述したように、０．４ｍｍ厚のＳＵＳ基
板上にＣｕ，ＺｎＯをスパッタリング法で各々３μｍの
厚さで堆積し、常圧ＣＶＤ装置でＺｎＯ層表面にｎ型Ｓ
ｉ層を４０μｍの厚さに堆積した。次にキャップ層とし
て常圧ＣＶＤ装置によりＮＳＧ膜を２μｍの厚さで堆積
した後に、図４に示す温度シーケンスによりハロゲンラ
ンプで光照射してＳｉ層を溶融して再結晶化を行った。
板上にＣｕ，ＺｎＯをスパッタリング法で各々３μｍの
厚さで堆積し、常圧ＣＶＤ装置でＺｎＯ層表面にｎ型Ｓ
ｉ層を４０μｍの厚さに堆積した。次にキャップ層とし
て常圧ＣＶＤ装置によりＮＳＧ膜を２μｍの厚さで堆積
した後に、図４に示す温度シーケンスによりハロゲンラ
ンプで光照射してＳｉ層を溶融して再結晶化を行った。
【００６７】光照射終了後、再結晶化Ｓｉ層上のＮＳＧ
膜をＨＦ水溶液で除去してＳｉ結晶薄膜の表面にｐ層を
形成するためにＢＳＧを常圧ＣＶＤ装置で堆積し、ＲＴ
Ａ（Rapid Thermal Annealing）処理を行った。堆積し
たＢＳＧの膜厚は約０．６μｍであり、ＲＴＡ処理の条
件は１０５０℃、６０秒で行った。このときの接合深さ
は約０．２μｍであった。
膜をＨＦ水溶液で除去してＳｉ結晶薄膜の表面にｐ層を
形成するためにＢＳＧを常圧ＣＶＤ装置で堆積し、ＲＴ
Ａ（Rapid Thermal Annealing）処理を行った。堆積し
たＢＳＧの膜厚は約０．６μｍであり、ＲＴＡ処理の条
件は１０５０℃、６０秒で行った。このときの接合深さ
は約０．２μｍであった。
【００６８】ＢＳＧをＨＦ水溶液で除去した後、さらに
Ｓｉ結晶層の表面をドライ酸化により薄く酸化し（約
０．０１μｍ）、フォトリソグラフィ法を用いて微細な
グリッド形状に酸化膜をエッチングし、その上にメタル
マスクを用いてＥＢ蒸着により集電電極（Ｔｉ／Ｐｄ／
Ａｇ（０．０４μｍ／０．０２μｍ／１μｍ））／透明
導電膜ＩＴＯ（０．０８５μｍ）をｐ+層上に形成し
た。
Ｓｉ結晶層の表面をドライ酸化により薄く酸化し（約
０．０１μｍ）、フォトリソグラフィ法を用いて微細な
グリッド形状に酸化膜をエッチングし、その上にメタル
マスクを用いてＥＢ蒸着により集電電極（Ｔｉ／Ｐｄ／
Ａｇ（０．０４μｍ／０．０２μｍ／１μｍ））／透明
導電膜ＩＴＯ（０．０８５μｍ）をｐ+層上に形成し
た。
【００６９】このようにして作製した薄膜結晶太陽電池
のＡＭ１．５光照射下でのＩ−Ｖ特性を調べたところ、
セル面積２．５ｃｍ2で、開放電圧０．５６Ｖ、短絡光
電流３１ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子０．７１となり、１
２．３％の変換効率が得られた。
のＡＭ１．５光照射下でのＩ−Ｖ特性を調べたところ、
セル面積２．５ｃｍ2で、開放電圧０．５６Ｖ、短絡光
電流３１ｍＡ／ｃｍ2、曲線因子０．７１となり、１
２．３％の変換効率が得られた。
【００７０】（実施例５）実験３で得られたＳＵＳ基板
を用いて、図５（ｅ）に示される構造の太陽電池を作製
した。実験３で得られたＳＵＳ基板上の大粒径Ｓｉ結晶
薄膜の表面にリン（Ｐ）を８０ｋｅＶ、１×１０15／ｃ
ｍ2の条件でイオン打ち込みし、８００℃、３０分でア
ニールしてｎ+層４０６を形成した。続いて、この上に
集電電極（下から順に、Ｃｒ（０．０２μｍ）／Ａｇ
（１μｍ）／Ｃｒ（０．０４μｍ）を積層して形成し
た）４０７及び透明電極（ＩＴＯ（０．０８５μｍ））
４０８を真空蒸着により形成した。
を用いて、図５（ｅ）に示される構造の太陽電池を作製
した。実験３で得られたＳＵＳ基板上の大粒径Ｓｉ結晶
薄膜の表面にリン（Ｐ）を８０ｋｅＶ、１×１０15／ｃ
ｍ2の条件でイオン打ち込みし、８００℃、３０分でア
ニールしてｎ+層４０６を形成した。続いて、この上に
集電電極（下から順に、Ｃｒ（０．０２μｍ）／Ａｇ
（１μｍ）／Ｃｒ（０．０４μｍ）を積層して形成し
た）４０７及び透明電極（ＩＴＯ（０．０８５μｍ））
４０８を真空蒸着により形成した。
【００７１】このようにして作製した大粒径Ｓｉ結晶薄
膜／ＺｎＯ／Ｃｕ／ＳＵＳ構造を有する太陽電池につい
てＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下でのＩ−
Ｖ特性について測定を行ったところ、セル面積２ｃｍ2
で開放電圧０．５３Ｖ、短絡光電流３１ｍＡ／ｃｍ2、
曲線因子０．７３となり、変換効率１２．０％が得られ
た。
膜／ＺｎＯ／Ｃｕ／ＳＵＳ構造を有する太陽電池につい
てＡＭ１．５（１００ｍＷ／ｃｍ2）光照射下でのＩ−
Ｖ特性について測定を行ったところ、セル面積２ｃｍ2
で開放電圧０．５３Ｖ、短絡光電流３１ｍＡ／ｃｍ2、
曲線因子０．７３となり、変換効率１２．０％が得られ
た。
【００７２】このように、第一の金属の基板上に、第二
の金属の層／金属酸化物／Ｓｉ層を積層し、ランプ加熱
によりＳｉ層を溶融・再結晶化させることで大粒径Ｓｉ
薄膜が形成可能となり、これにより良好な特性を有する
太陽電池が形成できることが示された。
の金属の層／金属酸化物／Ｓｉ層を積層し、ランプ加熱
によりＳｉ層を溶融・再結晶化させることで大粒径Ｓｉ
薄膜が形成可能となり、これにより良好な特性を有する
太陽電池が形成できることが示された。
【００７３】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、特性の良好な薄膜結晶太陽電池を金属基板上に簡便
な工程で形成することが可能となる。これにより、量産
性のある安価で良質の薄型太陽電池を市場に提供するこ
とが可能となる。
ば、特性の良好な薄膜結晶太陽電池を金属基板上に簡便
な工程で形成することが可能となる。これにより、量産
性のある安価で良質の薄型太陽電池を市場に提供するこ
とが可能となる。
【００７４】又、本発明は、粒径が大きくかつ特性の良
質な多結晶Ｓｉを有する太陽電池およびその製造方法を
提供することができる。
質な多結晶Ｓｉを有する太陽電池およびその製造方法を
提供することができる。
【００７５】更に、本発明によれば、低コスト基板であ
る金属基板上に大粒径の多結晶Ｓｉ半導体層を成長させ
ることができるので、より安価な太陽電池をより簡単な
方法で製造することができる。
る金属基板上に大粒径の多結晶Ｓｉ半導体層を成長させ
ることができるので、より安価な太陽電池をより簡単な
方法で製造することができる。
【００７６】加えて、本発明によれば、ストレスの少な
い高品質な多結晶Ｓｉ層を得ることができる太陽電池の
製造方法を提供することができる。
い高品質な多結晶Ｓｉ層を得ることができる太陽電池の
製造方法を提供することができる。
【００７７】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の主旨の範囲において適宜変形するこ
とができることは言うまでもない。
ではなく、本発明の主旨の範囲において適宜変形するこ
とができることは言うまでもない。
【図１】本発明の薄膜多結晶Ｓｉ太陽電池の製造方法の
主要工程の好適な一例を説明するための模式的断面図で
ある。
主要工程の好適な一例を説明するための模式的断面図で
ある。
【図２】本発明の太陽電池の作製工程の好適な一例を説
明するための模式的断面図である。
明するための模式的断面図である。
【図３】ランプ照射装置の好適な一例を説明するための
概念図模式的構成図である。
概念図模式的構成図である。
【図４】加熱の好適な一例を説明するための温度シーケ
ンスを示すグラフである。
ンスを示すグラフである。
【図５】本発明の太陽電池の作製工程の好適な一例を説
明するための模式的断面図である。
明するための模式的断面図である。
【図６】本発明の太陽電池の作製工程の好適な一例を説
明するための模式的断面図である。
明するための模式的断面図である。
１０１，２０１，３０１，４０１，５０１ 基板、 １０２，２０２，４０２，５０２ 金属酸化物層、 １０３，２０３，４０３，５０３ Ｓｉ層、 １０３’，２０３’，４０３’，５０３’ 再結晶化Ｓ
ｉ層、 １０４，２０４，４０４，５０４ キャップ層、 １０５，２０５，４０５，５０５ Ｓｉ成長層、 ２０６，４０６ ｎ+層またはｐ+層、 ５０６ ｐ型μｃ−Ｓｉ層、 ２０７，４０７，５０７ 集電電極、 ２０８，４０８，５０８ 透明導電層、 １０６，４０９，５０９ 金属層、 ３０２ 石英チャンバ、 ３０３ ランプ、 ３０４ 冷却水、 ３０５ リフレクタ、 ３０６ 基板３０１の支持台、 ３０７ 導入口、 ３０８ 排出口、 ３０９ 冷却水保持部材。
ｉ層、 １０４，２０４，４０４，５０４ キャップ層、 １０５，２０５，４０５，５０５ Ｓｉ成長層、 ２０６，４０６ ｎ+層またはｐ+層、 ５０６ ｐ型μｃ−Ｓｉ層、 ２０７，４０７，５０７ 集電電極、 ２０８，４０８，５０８ 透明導電層、 １０６，４０９，５０９ 金属層、 ３０２ 石英チャンバ、 ３０３ ランプ、 ３０４ 冷却水、 ３０５ リフレクタ、 ３０６ 基板３０１の支持台、 ３０７ 導入口、 ３０８ 排出口、 ３０９ 冷却水保持部材。
【手続補正書】
【提出日】平成７年４月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４３
【補正方法】変更
【補正内容】
Claims (43)
- 【請求項１】 金属の基体上に、金属の層と、金属酸化
物層と、多結晶半導体層とが順次積層されていることを
特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 前記金属は銅、金、銀およびニオブから
選択された金属を有することを特徴とする請求項１に記
載の太陽電池。 - 【請求項３】 前記金属酸化物は酸化亜鉛、酸化ニッケ
ル、酸化バナジウムから選択された酸化物を有すること
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池。 - 【請求項４】 前記多結晶半導体層上に透明電極を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。 - 【請求項５】 前記多結晶半導体層上に集電電極を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。 - 【請求項６】 前記基体は導電性表面を有することを特
徴とする請求項１に記載の太陽電池。 - 【請求項７】 前記前記基体は金属であることを特徴と
する請求項１に記載の太陽電池。 - 【請求項８】 前記金属の層は延性または展性を有する
金属であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電
池。 - 【請求項９】 前記金属の層は０．０１〜１０μｍの厚
さを有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電
池。 - 【請求項１０】 前記金属酸化物層は０．０１〜１０μ
ｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の太
陽電池。 - 【請求項１１】 前記多結晶半導体は多結晶シリコンを
有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。 - 【請求項１２】 前記多結晶半導体上に微結晶半導体層
を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。 - 【請求項１３】 前記微結晶半導体層は３ｎｍ〜５０ｎ
ｍの結晶粒径を有する微晶質シリコンを有することを特
徴とする請求項１２に記載の太陽電池。 - 【請求項１４】 太陽電池の製造方法において、 ｉ）基体上に金属の層を堆積する工程と、 ｉｉ）該金属の層上に金属酸化物層を堆積する工程と、 ｉｉｉ）該金属酸化物層上に半導体層を堆積する工程
と、 ｉｖ）該半導体層の表面にキャップ層を堆積して該キャ
ップ層の上方からランプ加熱により前記半導体層を溶融
・固化させて多結晶半導体層を形成する工程と、 ｖ）前記キャップ層を除去する工程と、を含むことを特
徴とする太陽電池の製造方法。 - 【請求項１５】 前記工程ｖ）の後に、前記多結晶半導
体表面に半導体接合を形成する工程を有することを特徴
とする請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１６】 前記工程ｖ）の後に、前記多結晶半導
体層を厚くする工程を有することを特徴とする請求項１
４に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項１７】 前記厚くする工程は結晶成長法を利用
してなることを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池
の製造方法。 - 【請求項１８】 前記結晶成長法は、液相成長であるこ
とを特徴とする請求項１７項に記載の太陽電池の製造方
法。 - 【請求項１９】 前記液相成長は、溶媒にＳｎ、溶質に
Ｓｉを用いて行われることを特徴とする請求項１８に記
載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項２０】 前記半導体接合は半導体層表面からの
イオン注入により行われることを特徴とする請求項１５
に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項２１】 前記半導体接合は更なる半導体の堆積
によって行われることを特徴とする請求項１５に記載の
太陽電池の製造方法。 - 【請求項２２】 前記更なる半導体は微結晶半導体を有
することを特徴とする請求項２１に記載の太陽電池の製
造方法。 - 【請求項２３】 前記多結晶半導体表面に半導体接合を
形成する工程を有することを特徴とする請求項１６に記
載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項２４】 前記半導体接合は半導体表面からのイ
オン注入により行われることを特徴とする請求項２３に
記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項２５】 前記半導体接合は更なる半導体の堆積
によって行われることを特徴とする請求項２３に記載の
太陽電池の製造方法。 - 【請求項２６】 更なる半導体は微結晶半導体を有する
ことを特徴とする請求項２５に記載の太陽電池の製造方
法。 - 【請求項２７】 前記金属の層は銅、金、銀およびニオ
ブから選択された金属を有することを特徴とする請求項
１４に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項２８】 前記金属酸化物層は酸化亜鉛、酸化ニ
ッケル、酸化バナジウムから選択された酸化物を有する
ことを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池の製造方
法。 - 【請求項２９】 前記工程ｖ）の後に前記多結晶半導体
層上に透明電極を有することを特徴とする請求項１４に
記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項３０】 前記工程ｖ）の後に前記多結晶半導体
層上に集電電極を有することを特徴とする請求項１４に
記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項３１】 前記基体は導電性表面を有することを
特徴とする請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項３２】 前記基体は金属であることを特徴とす
る請求項１４に記載の太陽電池の製造方法。 - 【請求項３３】 前記金属の層は延性または展性を有す
る金属であることを特徴とする請求項１４に記載の太陽
電池の製造方法。 - 【請求項３４】 前記金属の層は０．０１〜１０μｍの
厚さを有することを特徴とする請求項１４に記載の太陽
電池の製造方法。 - 【請求項３５】 前記金属酸化物層は０．０１〜１０μ
ｍの厚さを有することを特徴とする請求項１４に記載の
太陽電池の製造方法。 - 【請求項３６】 前記多結晶半導体は多結晶シリコンを
有することを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池の
製造方法。 - 【請求項３７】 前記多結晶半導体層上に透明電極を有
することを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池の製
造方法。 - 【請求項３８】 前記多結晶半導体層上に集電電極を有
することを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池の製
造方法。 - 【請求項３９】 前記多結晶半導体は多結晶シリコンを
有することを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池の
製造方法。 - 【請求項４０】 前記半導体層は非晶質半導体層である
ことを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池の製造方
法。 - 【請求項４１】 前記非晶質半導体層は非晶質シリコン
を有することを特徴とする請求項４０に記載の太陽電池
の製造方法。 - 【請求項４２】 前記キャップ層はＮＳＧ，ＰＳＧ，Ｂ
ＳＧ，Ｓｉ3Ｎ4からなる群から選択された材料を有する
ことを特徴とする請求項１４に記載の太陽電池の製造方
法。 - 【請求項４３】 前記キャップ層は１〜５μｍの層厚を
有することを特徴と
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7057399A JPH07312439A (ja) | 1994-03-22 | 1995-03-16 | 太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-50846 | 1994-03-22 | ||
| JP5084694 | 1994-03-22 | ||
| JP7057399A JPH07312439A (ja) | 1994-03-22 | 1995-03-16 | 太陽電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07312439A true JPH07312439A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=26391324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7057399A Pending JPH07312439A (ja) | 1994-03-22 | 1995-03-16 | 太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07312439A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004303593A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Mitsubishi Materials Corp | リチウム二次電池用負極材料及びその製造方法 |
| JP2008112808A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Kyocera Corp | 太陽電池素子 |
| JP2009529798A (ja) * | 2006-03-14 | 2009-08-20 | コラス、テクノロジー、ベスローテン、フェンノートシャップ | 金属基材を含んでなるカルコパイライト半導体系光起電力太陽電池、光起電力太陽電池用の被覆された金属基材、およびその製造方法 |
| JP2013512854A (ja) * | 2009-12-08 | 2013-04-18 | コーニング インコーポレイテッド | 半導体材料のハイスループット再結晶化 |
-
1995
- 1995-03-16 JP JP7057399A patent/JPH07312439A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004303593A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Mitsubishi Materials Corp | リチウム二次電池用負極材料及びその製造方法 |
| JP2009529798A (ja) * | 2006-03-14 | 2009-08-20 | コラス、テクノロジー、ベスローテン、フェンノートシャップ | 金属基材を含んでなるカルコパイライト半導体系光起電力太陽電池、光起電力太陽電池用の被覆された金属基材、およびその製造方法 |
| JP2008112808A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Kyocera Corp | 太陽電池素子 |
| JP2013512854A (ja) * | 2009-12-08 | 2013-04-18 | コーニング インコーポレイテッド | 半導体材料のハイスループット再結晶化 |
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