JPH0770485B2 - 光起電力素子の連続製造装置 - Google Patents
光起電力素子の連続製造装置Info
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- JPH0770485B2 JPH0770485B2 JP60287347A JP28734785A JPH0770485B2 JP H0770485 B2 JPH0770485 B2 JP H0770485B2 JP 60287347 A JP60287347 A JP 60287347A JP 28734785 A JP28734785 A JP 28734785A JP H0770485 B2 JPH0770485 B2 JP H0770485B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、太陽電池等の光起電力素子の連続製造装置に
関する。
関する。
従来、光起電力素子として、基体上にシリコン原子を母
体とする非晶質材料、いわゆるアモルフアスシリコン
（以後、「ａ−Si」と表記する。）で構成された光電変
換層を有するものが知られている。こうした光起電力素
子の光電変換層を構成するａ−Si膜の形成方法について
もいくつか提案されており、真空蒸着法、イオンプレー
テイング法、反応性スパツタリング法、熱CVD法、プラ
ズマCVD法、光CVD法等があり、中でもプラズマCVD法は
至適なものとして実用に付され、一般に広く知られてい
る。
体とする非晶質材料、いわゆるアモルフアスシリコン
（以後、「ａ−Si」と表記する。）で構成された光電変
換層を有するものが知られている。こうした光起電力素
子の光電変換層を構成するａ−Si膜の形成方法について
もいくつか提案されており、真空蒸着法、イオンプレー
テイング法、反応性スパツタリング法、熱CVD法、プラ
ズマCVD法、光CVD法等があり、中でもプラズマCVD法は
至適なものとして実用に付され、一般に広く知られてい
る。
ところで、従来のａ−Siで構成される光電変換層は、例
えばプラズマCVD法により得られるものは特性発現性に
富み一応満足のゆくものとされてはいるものの、それで
あつても、確固たる当該製品の成立に要求される、電気
的、光学的、光導電特性、繰返し使用についての耐疲労
特性、使用環境特性の点、経時的安定性および耐久性の
点、そして更に均質性の点の全ての点に総じて満足せし
める、という課題を解決するには未だ問題のある状態の
ものである。その原因は、目的とする光電変換層が、使
用する材料もさることながら、単純な層堆積操作で得ら
れるという類のものではなく、就中の工程操作に熟練的
工夫が必要とされるところが大きい。
えばプラズマCVD法により得られるものは特性発現性に
富み一応満足のゆくものとされてはいるものの、それで
あつても、確固たる当該製品の成立に要求される、電気
的、光学的、光導電特性、繰返し使用についての耐疲労
特性、使用環境特性の点、経時的安定性および耐久性の
点、そして更に均質性の点の全ての点に総じて満足せし
める、という課題を解決するには未だ問題のある状態の
ものである。その原因は、目的とする光電変換層が、使
用する材料もさることながら、単純な層堆積操作で得ら
れるという類のものではなく、就中の工程操作に熟練的
工夫が必要とされるところが大きい。
因みに、例えば、いわゆる熱CVD法の場合、珪素系気体
材料を希釈した後いわゆる不純物を混入し、ついで500
〜650℃といつた高温で熱分解することから、所望のａ
−Si膜を形成するについては緻密な工程操作と制御が要
求され、ために装置も複雑となつて可成りコスト高のも
のとなるが、そうしたところで均質にして前述したよう
な所望の特性を具有するａ−Siで構成される光電変換層
を定常的に得ることは極めてむずかしく、したがつて工
業的規模には採用し難いものである。
材料を希釈した後いわゆる不純物を混入し、ついで500
〜650℃といつた高温で熱分解することから、所望のａ
−Si膜を形成するについては緻密な工程操作と制御が要
求され、ために装置も複雑となつて可成りコスト高のも
のとなるが、そうしたところで均質にして前述したよう
な所望の特性を具有するａ−Siで構成される光電変換層
を定常的に得ることは極めてむずかしく、したがつて工
業的規模には採用し難いものである。
また、前述したところの、至適な方法として一般に広く
用いられているプラズマCVD法であつても、工程操作上
のいくつかの問題、そしてまた設備投資上の問題が存在
する。工程操作については、その条件は前述の熱CVD法
よりも更に複雑であり、一般化するには至難のものであ
る。即ち、例えば、基体温度、導入ガスの流量並びに流
量比、層形成時の圧力、高周波電力、電極構造、反応容
器の構造、排気速度、プラズマ発生方式の相互関係のパ
ラメーターをとつてみても既に多くのパラメーターが存
在し、この他にもパラメーターが存在するわけであつ
て、所望の製品を得るについては厳密なパラメーターの
選択が必要とされ、そして厳密に選択されたパラメータ
ーであるが故に、その中の１つの構成因子、とりわけそ
れがプラズマであつて、不安定な状態になつたりでもす
ると形成される膜は著しい悪影響を受けて製品として成
立し得ないものとなる。そして装置については、上述し
たように厳密なパラメーターの選択が必要とされること
から、構造はおのずと複雑なものとなり、装置規模、種
類が変れば個々に厳選されたパラメーターに対応し得る
ように設計しなければならない。こうしたことから、プ
ラズマCVD法については、それが今のところ至適な方法
とされてはいるものの、上述したことから、所望のａ−
Si膜を量産するとなれば装置に多大の設備投資が必要と
なり、そうしたところで尚量産のための工程管理項目は
多く且つ複雑であり、工程管理許容幅は狭く、そしてま
た装置調整が微妙であることから、結局は製品をかなり
コスト高のものにしてしまう等の問題がある。
用いられているプラズマCVD法であつても、工程操作上
のいくつかの問題、そしてまた設備投資上の問題が存在
する。工程操作については、その条件は前述の熱CVD法
よりも更に複雑であり、一般化するには至難のものであ
る。即ち、例えば、基体温度、導入ガスの流量並びに流
量比、層形成時の圧力、高周波電力、電極構造、反応容
器の構造、排気速度、プラズマ発生方式の相互関係のパ
ラメーターをとつてみても既に多くのパラメーターが存
在し、この他にもパラメーターが存在するわけであつ
て、所望の製品を得るについては厳密なパラメーターの
選択が必要とされ、そして厳密に選択されたパラメータ
ーであるが故に、その中の１つの構成因子、とりわけそ
れがプラズマであつて、不安定な状態になつたりでもす
ると形成される膜は著しい悪影響を受けて製品として成
立し得ないものとなる。そして装置については、上述し
たように厳密なパラメーターの選択が必要とされること
から、構造はおのずと複雑なものとなり、装置規模、種
類が変れば個々に厳選されたパラメーターに対応し得る
ように設計しなければならない。こうしたことから、プ
ラズマCVD法については、それが今のところ至適な方法
とされてはいるものの、上述したことから、所望のａ−
Si膜を量産するとなれば装置に多大の設備投資が必要と
なり、そうしたところで尚量産のための工程管理項目は
多く且つ複雑であり、工程管理許容幅は狭く、そしてま
た装置調整が微妙であることから、結局は製品をかなり
コスト高のものにしてしまう等の問題がある。
また一方には、光起電力素子は多様化してきており、前
述の各種特性等の要件を総じて満足するとともに、適用
対象、用途に相応し、そして場合によつてはそれが大面
積化されたものである、安定なａ−Si膜で構成された光
電変換層を有する光起電力素子を、低コストで定常的に
供給されることが社会的要求としてあり、この要求を満
たす方法、装置の開発が切望されている状況がある。
述の各種特性等の要件を総じて満足するとともに、適用
対象、用途に相応し、そして場合によつてはそれが大面
積化されたものである、安定なａ−Si膜で構成された光
電変換層を有する光起電力素子を、低コストで定常的に
供給されることが社会的要求としてあり、この要求を満
たす方法、装置の開発が切望されている状況がある。
更にまた、光起電力素子の光電変換層は、多数のａ−Si
膜で構成されている場合が多いが、こうした多層構成の
光電変換層を形成する場合には、堆積される層ごとに、
前述したところの種々のパラメーターの決定する必要が
あるため、多層構成の光電変換層を有する光起電力素子
を効率的に量産することは困難であるという問題があ
る。
膜で構成されている場合が多いが、こうした多層構成の
光電変換層を形成する場合には、堆積される層ごとに、
前述したところの種々のパラメーターの決定する必要が
あるため、多層構成の光電変換層を有する光起電力素子
を効率的に量産することは困難であるという問題があ
る。
本発明は、上述した従来の熱CVD法及びプラズマCVD法に
よる光電変換層の問題点を排除した新規な光起電力素子
を連続的に製造する装置を提供することを主たる目的と
する。
よる光電変換層の問題点を排除した新規な光起電力素子
を連続的に製造する装置を提供することを主たる目的と
する。
即ち、本発明の主たる目的は、プラズマ反応を介するこ
となく、成膜空間において連続的に光電変換層を形成し
うる装置を提供することにある。
となく、成膜空間において連続的に光電変換層を形成し
うる装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、成膜空間においてプラズマ反応を
介することなく、形成される膜の特性を保持し、堆積速
度の向上を図りながら、膜形成条件の管理の簡素化、膜
の量産化を容易に達成できるようにした、多層構成の光
電変換層を有する光起電力素子を連続的に製造しうる装
置を提供することにある。
介することなく、形成される膜の特性を保持し、堆積速
度の向上を図りながら、膜形成条件の管理の簡素化、膜
の量産化を容易に達成できるようにした、多層構成の光
電変換層を有する光起電力素子を連続的に製造しうる装
置を提供することにある。
本発明者らは、従来の光起電力素子についての諸問題を
克服して上述の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、光起電力素子の光電変換層の形成に寄与する物質で
あつて、そのままのエネルギー状態ではほとんど乃至全
く堆積膜形成するところとはならない物質と、該物質と
反応してそれを電子論的に酸化（原子の酸化数を増加す
る）する物質を選んで、両者を200〜300℃程度の品温に
維持されている基体の存在する単純反応域に気体状で各
別の径路で導入し、基体面の上部空間で接触せしめたと
ころ、両者間に化学的相互作用が生起して基体表面に堆
積膜が何らの固形粒子の形成をみることなく、極めて効
率的に形成され、その堆積膜は均質なものであつて優れ
た電気的、光学的特性を有して優れた光電変換効率のも
のであることを確認し、ついで上記手法を用いて光起電
力素子の製造を試みたところ、電気的、光学的特性、耐
疲労特性、使用環境特性等の諸特性に優れ、且つ優れた
光電変換効率を有する光起電力素子が得られ、この方法
は再現性を有するものであることを確認した。
克服して上述の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、光起電力素子の光電変換層の形成に寄与する物質で
あつて、そのままのエネルギー状態ではほとんど乃至全
く堆積膜形成するところとはならない物質と、該物質と
反応してそれを電子論的に酸化（原子の酸化数を増加す
る）する物質を選んで、両者を200〜300℃程度の品温に
維持されている基体の存在する単純反応域に気体状で各
別の径路で導入し、基体面の上部空間で接触せしめたと
ころ、両者間に化学的相互作用が生起して基体表面に堆
積膜が何らの固形粒子の形成をみることなく、極めて効
率的に形成され、その堆積膜は均質なものであつて優れ
た電気的、光学的特性を有して優れた光電変換効率のも
のであることを確認し、ついで上記手法を用いて光起電
力素子の製造を試みたところ、電気的、光学的特性、耐
疲労特性、使用環境特性等の諸特性に優れ、且つ優れた
光電変換効率を有する光起電力素子が得られ、この方法
は再現性を有するものであることを確認した。
本発明者らは、これらの確認した事実関係に基づいて更
なる研究を行い、多層構成の光電変換層を有する光起電
力素子を連続的に製造しうる装置を完成するに至つた。
なる研究を行い、多層構成の光電変換層を有する光起電
力素子を連続的に製造しうる装置を完成するに至つた。
本発明は、基体上に多層構成の光電変換層を有する光起
電力素子を連続して製造する装置を提供するものであ
り、その骨子とするところは、前記光電変換層を構成す
る層の数に応じた複数の成膜室を連続して有する反応容
器と、前記成膜室の夫々に設けられたガス導入用の配管
と、前記成膜室の夫々に設けられたガス排気手段と、前
記配管のガス排出口に対向して前記基体を複数の成膜室
に順次搬送する搬送手段とを有していて、前記配管が少
なくとも堆積膜形成用の気体状原料物質を成膜室に導入
するガス導入管と、該気体状原料物質に酸化作用をする
性質を有する気体状ハロゲン系酸化剤を成膜室内に導入
するためのガス導入管とを有する同心円の多重管構造で
あって前記ガス排出口の位置が内側ほど基体の表面位置
から遠くなるようにされていることを特徴とする。
電力素子を連続して製造する装置を提供するものであ
り、その骨子とするところは、前記光電変換層を構成す
る層の数に応じた複数の成膜室を連続して有する反応容
器と、前記成膜室の夫々に設けられたガス導入用の配管
と、前記成膜室の夫々に設けられたガス排気手段と、前
記配管のガス排出口に対向して前記基体を複数の成膜室
に順次搬送する搬送手段とを有していて、前記配管が少
なくとも堆積膜形成用の気体状原料物質を成膜室に導入
するガス導入管と、該気体状原料物質に酸化作用をする
性質を有する気体状ハロゲン系酸化剤を成膜室内に導入
するためのガス導入管とを有する同心円の多重管構造で
あって前記ガス排出口の位置が内側ほど基体の表面位置
から遠くなるようにされていることを特徴とする。
ところで本発明の装置により製造される光起電力素子
は、第２図の（Ａ）乃至（Ｃ）に図示の典型例により代
表されるものである。
は、第２図の（Ａ）乃至（Ｃ）に図示の典型例により代
表されるものである。
即ち第２（Ａ）図に図示の例は、光照射を支持体側から
行う形式の光起電力素子であつて、太陽電池に適用する
ことのできるものである。
行う形式の光起電力素子であつて、太陽電池に適用する
ことのできるものである。
第２（Ａ）図において、201は支持体、202は半導体層
（ｐ型またはｎ型）、203はｉ型半導体層、204は半導体
層（ｎ型またはｐ型）、205は導電層をそれぞれ示す。
（ｐ型またはｎ型）、203はｉ型半導体層、204は半導体
層（ｎ型またはｐ型）、205は導電層をそれぞれ示す。
第２（Ｂ）図に図示の例は、第２（Ａ）図に図示の例と
構成は同様であるが、光照射を導電層側から行う形式の
光起電力素子であつて、これもまた太陽電池に適用する
ことのできるものである。
構成は同様であるが、光照射を導電層側から行う形式の
光起電力素子であつて、これもまた太陽電池に適用する
ことのできるものである。
第２（Ｃ）図に図示の例は、支持体上に光導電層（ｉ型
半導体層）、絶縁層そして金属層を有していて、光照射
を金属層側から行う形式の光起電力素子であり、これも
太陽電池に適用することのできるものである。第２
（Ｃ）図において、201は支持体、203はｉ型半導体層、
206は絶縁層、207は金属層をそれぞれ示す。
半導体層）、絶縁層そして金属層を有していて、光照射
を金属層側から行う形式の光起電力素子であり、これも
太陽電池に適用することのできるものである。第２
（Ｃ）図において、201は支持体、203はｉ型半導体層、
206は絶縁層、207は金属層をそれぞれ示す。
第２（Ａ）図乃至（Ｃ）図に図示のいずれの形式につい
ても、支持体201の形状は、作成する光起電力素子を如
何なる形状のものにするかによつて適宜決定され、それ
ら形状には例えば円筒状、ベルト状、板状等のものがあ
る。また支持体201は、光学的に透明であつても或いは
不透明であつてもよいが、第２（Ａ）図に図示の光照射
を支持体側から行う形式のものの場合、支持体201は光
学的に透明なものにされる。
ても、支持体201の形状は、作成する光起電力素子を如
何なる形状のものにするかによつて適宜決定され、それ
ら形状には例えば円筒状、ベルト状、板状等のものがあ
る。また支持体201は、光学的に透明であつても或いは
不透明であつてもよいが、第２（Ａ）図に図示の光照射
を支持体側から行う形式のものの場合、支持体201は光
学的に透明なものにされる。
支持体201の材質は、導電性であつても或いは電気絶縁
性であつてもよい。導電性材質のものについては、例え
ば、Al,Cr,Mo,Au,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd等の金属、又は
これらのNi−Cr、ステンレスといつた合金が挙げられ
る。また、電気絶縁性のものについては、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
フイルム又はシート，ガラス，セラミツク，等が通常使
用される。これ等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が導電処理され、該導電処理され
た表面側に他の層が設けられるのが望ましい。
性であつてもよい。導電性材質のものについては、例え
ば、Al,Cr,Mo,Au,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd等の金属、又は
これらのNi−Cr、ステンレスといつた合金が挙げられ
る。また、電気絶縁性のものについては、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
フイルム又はシート，ガラス，セラミツク，等が通常使
用される。これ等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が導電処理され、該導電処理され
た表面側に他の層が設けられるのが望ましい。
例えばガラスであれば、その表面がNiCr,Al,Cr,Mo,Au,I
r,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd,In2O3,SnO2,ITO（In2O3＋SnO2）等
の薄膜を設けることによつて導電処理され、或はポリエ
ステルフイルム等の合成樹脂フイルムであれば、NiCr,A
l,Ag,Pb,Zn,Ni,Au,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt等の金属で
真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパツタリング等で処理
し、又は前記金属でラミネート処理して、その表面が導
電処理される。そして基体の厚さは、所望する光起電力
素子が得られるように適宜決定されるが、基体の製造
上、取り扱い上、そして機械的強度等の点から通常は10
μ以上とされる。
r,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd,In2O3,SnO2,ITO（In2O3＋SnO2）等
の薄膜を設けることによつて導電処理され、或はポリエ
ステルフイルム等の合成樹脂フイルムであれば、NiCr,A
l,Ag,Pb,Zn,Ni,Au,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt等の金属で
真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパツタリング等で処理
し、又は前記金属でラミネート処理して、その表面が導
電処理される。そして基体の厚さは、所望する光起電力
素子が得られるように適宜決定されるが、基体の製造
上、取り扱い上、そして機械的強度等の点から通常は10
μ以上とされる。
第２（Ａ）図または第２（Ｂ）図に図示の形式の光起電
力素子における半導体層202は、シリコン原子（Si）
と、水素原子（Ｈ）及びハロゲン原子（Ｘ）のいずれか
一方を含むアモルフアスシリコン〔以下、ａ−Si（H,
X）という。〕を主体材料として構成される。そして、
該半導体層がｐ型伝導性を与えるｐ型のものである場
合、半導体分野を於ていうｐ型不純物（以下単に、「ｐ
型不純物」という。）を就中に含有する。さらに、第１
（Ａ）図に図示されるように、光照射を支持体側から行
う形式の光起電力素子である場合、半導体層102は、い
わゆる窓効果をもたらすものであることが望ましく、そ
のためにａ−Si（H,X）中に炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、
窒素（Ｎ）等のバンドギヤツプ調整元素の一種またはそ
れ以上を含んでワイド・バンドギヤツプ化されたアモル
フアスシリコン〔以下、ａ−Si（H,X）（C,O,N）とい
う。）を主体材料として構成されていてｐ型不純物を含
有するものである。
力素子における半導体層202は、シリコン原子（Si）
と、水素原子（Ｈ）及びハロゲン原子（Ｘ）のいずれか
一方を含むアモルフアスシリコン〔以下、ａ−Si（H,
X）という。〕を主体材料として構成される。そして、
該半導体層がｐ型伝導性を与えるｐ型のものである場
合、半導体分野を於ていうｐ型不純物（以下単に、「ｐ
型不純物」という。）を就中に含有する。さらに、第１
（Ａ）図に図示されるように、光照射を支持体側から行
う形式の光起電力素子である場合、半導体層102は、い
わゆる窓効果をもたらすものであることが望ましく、そ
のためにａ−Si（H,X）中に炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、
窒素（Ｎ）等のバンドギヤツプ調整元素の一種またはそ
れ以上を含んでワイド・バンドギヤツプ化されたアモル
フアスシリコン〔以下、ａ−Si（H,X）（C,O,N）とい
う。）を主体材料として構成されていてｐ型不純物を含
有するものである。
一方、光起電力素子が、第２（Ｂ）図に図示されるよう
に、光照射が導電層側から行われる形式ものである場
合、半導体層202はｎ型伝導性を与えるｎ型のものであ
り、したがつて該半導体層は、半導体分野に於ていうｎ
型不純物（以下単に、「ｎ型不純物」という。）を就中
に含有する。
に、光照射が導電層側から行われる形式ものである場
合、半導体層202はｎ型伝導性を与えるｎ型のものであ
り、したがつて該半導体層は、半導体分野に於ていうｎ
型不純物（以下単に、「ｎ型不純物」という。）を就中
に含有する。
上述のいずれの場合にあつても半導体層102の層厚は、
一般には30〜５×104Å、好ましくは50〜５×103Å、そ
してより好ましくは50〜１×103Åである。
一般には30〜５×104Å、好ましくは50〜５×103Å、そ
してより好ましくは50〜１×103Åである。
また、上述したように半導体層202がｐ型のものである
場合に含有するｐ型不純物は、好適な例として周期律表
第III族Ａの元素（以下単に、「第III族元素」とい
う。）のB,Al,Ga,In,Tl等であり、中でも、B,Gaが至適
である。
場合に含有するｐ型不純物は、好適な例として周期律表
第III族Ａの元素（以下単に、「第III族元素」とい
う。）のB,Al,Ga,In,Tl等であり、中でも、B,Gaが至適
である。
半導体層202がｎ型のものである場合に含有するｎ型不
純物は、好適な例として周期律表Ｖ族Ａの元素（以下単
に、「第Ｖ族元素」という。）のN,P,As,Sb,Bi等であ
り、中でもAs,P,Sbが至適である。
純物は、好適な例として周期律表Ｖ族Ａの元素（以下単
に、「第Ｖ族元素」という。）のN,P,As,Sb,Bi等であ
り、中でもAs,P,Sbが至適である。
これらｐ型不純物、またはｎ型不純物は、半導体層102
中に、該層の作成過程でドーピングされて含有するもの
であり、その量は所望される電気的特性、光学的特性等
の要因を考慮して適宜決定されるものであるが、ｐ型不
純物については一般には３×10-2atomic％以下であり、
ｎ型不純物については一般には５×10-3atomic％以下で
ある。
中に、該層の作成過程でドーピングされて含有するもの
であり、その量は所望される電気的特性、光学的特性等
の要因を考慮して適宜決定されるものであるが、ｐ型不
純物については一般には３×10-2atomic％以下であり、
ｎ型不純物については一般には５×10-3atomic％以下で
ある。
第２（Ａ）乃至（Ｂ）図に図示の形式の光起電力素子に
おけるｉ型半導体層203及び第２（Ｃ）図に図示の形式
の光起電力素子における光導電層203は、光起電力素子
機能を十分に発揮する光導電特性を奏するマルチ・バン
ドギヤツプ化された多層構成のものであり、シリコン原
子及びバンドギヤツプ調整元素としての窒素（Ｎ）と、
水素原子（Ｈ）及びハロゲン原子（Ｘ）のいずれか一方
を含むアモルフアスシリコン窒素〔以下、ａ−SiN（H,
X）という。）の層領域と、ａ−Si（H,X）の層領域及び
／又はシリコン原子及びゲルマニウム原子（Ge）と、水
素原子（Ｈ）及びハロゲン原子（Ｘ）のいずれか一方を
含むアモルフアスシリコンゲルマニウム〔以下、ａ−Si
Ge（H,X）という。〕の層領域からなるものである。
おけるｉ型半導体層203及び第２（Ｃ）図に図示の形式
の光起電力素子における光導電層203は、光起電力素子
機能を十分に発揮する光導電特性を奏するマルチ・バン
ドギヤツプ化された多層構成のものであり、シリコン原
子及びバンドギヤツプ調整元素としての窒素（Ｎ）と、
水素原子（Ｈ）及びハロゲン原子（Ｘ）のいずれか一方
を含むアモルフアスシリコン窒素〔以下、ａ−SiN（H,
X）という。）の層領域と、ａ−Si（H,X）の層領域及び
／又はシリコン原子及びゲルマニウム原子（Ge）と、水
素原子（Ｈ）及びハロゲン原子（Ｘ）のいずれか一方を
含むアモルフアスシリコンゲルマニウム〔以下、ａ−Si
Ge（H,X）という。〕の層領域からなるものである。
こうしたｉ型半導体層203の層厚は、該ｉ型半導体層の
機能及びｐ型半導体層及びｎ型半導体層の機能がそれぞ
れ十分且つ有効に発揮されるべく、ｐ型半導体及びｎ型
半導体層の相互の層厚関係、前記両層におけるドーピン
グ量の関係等からして適宜決められるものであるが、通
常の場合、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層の層厚に対して
数倍乃至数十倍にされる。
機能及びｐ型半導体層及びｎ型半導体層の機能がそれぞ
れ十分且つ有効に発揮されるべく、ｐ型半導体及びｎ型
半導体層の相互の層厚関係、前記両層におけるドーピン
グ量の関係等からして適宜決められるものであるが、通
常の場合、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層の層厚に対して
数倍乃至数十倍にされる。
このところの具体的な値としては、好ましくは100Å〜1
0μ、より好適には0.1〜１μの範囲である。
0μ、より好適には0.1〜１μの範囲である。
半導体層204は、第２（Ａ）図に図示の光起電力素子に
あつてはｎ型半導体層であり、第２（Ｂ）図に図示の光
起電力素子にあつてはｐ型半導体層である。いずれの場
合もその層構成主体はａ−Si（H,X）であるが、第２
（Ｂ）図に図示の形式にあつては、いわゆる窓効果をも
たらすものであることからワイド・バンドギヤツプ化さ
れたａ−Si（H,X）（C,O,N）で構成されている。そして
前述と同様で、前者の場合ｎ型不純物が、後者の場合ｐ
型不純物が、それぞれ層中にその作成過程でドーピング
されて含有している。
あつてはｎ型半導体層であり、第２（Ｂ）図に図示の光
起電力素子にあつてはｐ型半導体層である。いずれの場
合もその層構成主体はａ−Si（H,X）であるが、第２
（Ｂ）図に図示の形式にあつては、いわゆる窓効果をも
たらすものであることからワイド・バンドギヤツプ化さ
れたａ−Si（H,X）（C,O,N）で構成されている。そして
前述と同様で、前者の場合ｎ型不純物が、後者の場合ｐ
型不純物が、それぞれ層中にその作成過程でドーピング
されて含有している。
なお、半導体層の層構成のワイド・バンドギヤツプ化に
ついては、通常にはｐ型半導体層をワイド・バンドギヤ
ツプ化したものにするが、ｐ型でなくｎ型の半導体層を
そのようにしたものにすることも勿論可能である。そし
てそのワイド・バンドギヤツプ度合は、前述したｉ型半
導体層のそれより大であることが望ましい。
ついては、通常にはｐ型半導体層をワイド・バンドギヤ
ツプ化したものにするが、ｐ型でなくｎ型の半導体層を
そのようにしたものにすることも勿論可能である。そし
てそのワイド・バンドギヤツプ度合は、前述したｉ型半
導体層のそれより大であることが望ましい。
第２（Ａ）乃至（Ｂ）図に図示の光起電力素子にあつ
て、導電層205は、透明あるいは不透明の導電材料より
形成されている。特に支持対201が不透明のときは一般
には第２（Ｂ）図に示すように導電層205側より光照射
を行うため、該導電層は光学的に透明、あるいはそれに
近いことが十分な光電変換効率を得るために必要であ
る。
て、導電層205は、透明あるいは不透明の導電材料より
形成されている。特に支持対201が不透明のときは一般
には第２（Ｂ）図に示すように導電層205側より光照射
を行うため、該導電層は光学的に透明、あるいはそれに
近いことが十分な光電変換効率を得るために必要であ
る。
そうした透明な導電材料としては、In2O3,SnO2,ITO（In
2O3＋SnO2）あるいはPd,Pt,Cu,Ag,Au,Al等の薄い金属膜
が挙げられる。不透明な導電材料としては、ほとんどの
金属膜例えばNiCr,Al,Cr,Mo,Au,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd,Z
n,Ag等が挙げられる。
2O3＋SnO2）あるいはPd,Pt,Cu,Ag,Au,Al等の薄い金属膜
が挙げられる。不透明な導電材料としては、ほとんどの
金属膜例えばNiCr,Al,Cr,Mo,Au,Ir,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pd,Z
n,Ag等が挙げられる。
第２（Ｃ）図に図示の光起電力素子にあつて、支持体20
1と光導電層203は前述したとおりのものであるところ、
金属層207は、光導電層203とシヨトキー接合を形成する
ためAu,Pt,Pd等の仕事関数の大きい金属が用いられる。
この様な金属層207な真空抵抗加熱蒸着あるいは電子ビ
ーム加熱蒸着により、光導電層203の上に形成される。
金属層207を通して光導電層203に光を照射するため、該
金属層207の膜厚は500Å以下であることが好ましい。
1と光導電層203は前述したとおりのものであるところ、
金属層207は、光導電層203とシヨトキー接合を形成する
ためAu,Pt,Pd等の仕事関数の大きい金属が用いられる。
この様な金属層207な真空抵抗加熱蒸着あるいは電子ビ
ーム加熱蒸着により、光導電層203の上に形成される。
金属層207を通して光導電層203に光を照射するため、該
金属層207の膜厚は500Å以下であることが好ましい。
206は絶縁層で光導電層203と金属層207との障壁を補強
するために極めて薄く（通常は2000Å以下）形成され
る。絶縁層206は必ずしも必要ではない。絶縁層206は
N2,NH3,NO,NO2等のＮを含んだガス、あるいはO2,CO2等
のＯを含んだガス、CF4,C2F6,CH4等のＣを含んだガスを
前駆体生成用のガスあるいは気体状ハロゲン酸化剤に添
加することにより形成されるワイド・バンドギヤツプ化
された層として形成される。
するために極めて薄く（通常は2000Å以下）形成され
る。絶縁層206は必ずしも必要ではない。絶縁層206は
N2,NH3,NO,NO2等のＮを含んだガス、あるいはO2,CO2等
のＯを含んだガス、CF4,C2F6,CH4等のＣを含んだガスを
前駆体生成用のガスあるいは気体状ハロゲン酸化剤に添
加することにより形成されるワイド・バンドギヤツプ化
された層として形成される。
以上の例示で説明した本発明の光起電力素子は、優れた
電気的及び光学的特性を有すると共に優れた疲労特性及
び使用環境特性を有していて、光電変換効率が従来のも
のよりかなり高いものであり、特に太陽電池への使用に
適するものである。
電気的及び光学的特性を有すると共に優れた疲労特性及
び使用環境特性を有していて、光電変換効率が従来のも
のよりかなり高いものであり、特に太陽電池への使用に
適するものである。
次に本発明の、前述した特定の光電変換層を有すること
で特徴づけられる光起電力素子を製造する装置は、前記
光電変換層の形成に寄与する物質であつて、そのままの
エネルギー状態では、ほとんど乃至全く堆積形成すると
ころとはならないが、励起状態にされると堆積膜の形成
をもたらす所謂前駆体を生成する物質（以下、「原料物
質（Ａ）」という。）と、該原料物質（Ａ）と相互作用
してそれを電子論的に酸化（原子の酸化数を増加する）
する物質（以下、「酸化剤」という。）とを、光起電力
素子用基体の設置されている無電界状態の反応域にそれ
ぞれ気体状態で各別の経路で導入し、前記基体表面の上
部空間で両者を接触せしめて両者間に化学的相互作用を
生起せしめ、それにより前記基体表面上に所望の光電変
換層たる堆積膜を形成せしめるようにしたことを特徴と
するものである。
で特徴づけられる光起電力素子を製造する装置は、前記
光電変換層の形成に寄与する物質であつて、そのままの
エネルギー状態では、ほとんど乃至全く堆積形成すると
ころとはならないが、励起状態にされると堆積膜の形成
をもたらす所謂前駆体を生成する物質（以下、「原料物
質（Ａ）」という。）と、該原料物質（Ａ）と相互作用
してそれを電子論的に酸化（原子の酸化数を増加する）
する物質（以下、「酸化剤」という。）とを、光起電力
素子用基体の設置されている無電界状態の反応域にそれ
ぞれ気体状態で各別の経路で導入し、前記基体表面の上
部空間で両者を接触せしめて両者間に化学的相互作用を
生起せしめ、それにより前記基体表面上に所望の光電変
換層たる堆積膜を形成せしめるようにしたことを特徴と
するものである。
然るに本発明の光起電力素子の製造装置においては、プ
ラズマ等の放電エネルギーを作用させることはしなく、
したがつてプラズマ反応を介さないことから、形成され
る堆積膜即ち光電変換層は、成膜操作中にエツチング或
いはその他の例えば異常放電作用などによる悪影響を受
けることがないので構造緻密にして高品質であり、優れ
た該特性を有すると共に光電変換効率の高いものとな
り、それにより製造される光起電力素子は高品質のもの
となる。そしてまた本発明の光起電力素子の製造装置に
おいては、原料物質（Ａ）と酸化剤を反応域に導入して
両物質を接触せしめるだけで膜厚が均一であつて全体が
均質の所望の堆積膜（光電変換層）の形成を可能にする
ものであることから、操作工程管理が容易であることに
加えて使用エネルギー量は少なくてすみ、使用装置への
設備投資は従来のものよりはるかに少くてすみ、そして
量産化を可能にするものである。
ラズマ等の放電エネルギーを作用させることはしなく、
したがつてプラズマ反応を介さないことから、形成され
る堆積膜即ち光電変換層は、成膜操作中にエツチング或
いはその他の例えば異常放電作用などによる悪影響を受
けることがないので構造緻密にして高品質であり、優れ
た該特性を有すると共に光電変換効率の高いものとな
り、それにより製造される光起電力素子は高品質のもの
となる。そしてまた本発明の光起電力素子の製造装置に
おいては、原料物質（Ａ）と酸化剤を反応域に導入して
両物質を接触せしめるだけで膜厚が均一であつて全体が
均質の所望の堆積膜（光電変換層）の形成を可能にする
ものであることから、操作工程管理が容易であることに
加えて使用エネルギー量は少なくてすみ、使用装置への
設備投資は従来のものよりはるかに少くてすみ、そして
量産化を可能にするものである。
本発明における気体状の原料物質（Ａ）は、気体状の酸
化剤と化学接触してそれによる酸化作用を受けて活性化
し、堆積膜（光電変換層）構成要素の供給源たる励起状
態物質即ち前駆体を生成するのものであるところ、それ
らは気体状の酸化剤と接触する際に気体状に保たれてい
ればよい。したがつてそれらは施用前に気体状のもので
ある必要は必ずしもなく液体であつても或いは固体であ
つてもよい。原料物質（Ａ）が施用前に液体又は固体で
ある場合、Ar,He,N2,H2等のキヤリアーガスを用い、必
要に応じて熱を加えながらパブリングを行つて系中に気
体状にして導入する。
化剤と化学接触してそれによる酸化作用を受けて活性化
し、堆積膜（光電変換層）構成要素の供給源たる励起状
態物質即ち前駆体を生成するのものであるところ、それ
らは気体状の酸化剤と接触する際に気体状に保たれてい
ればよい。したがつてそれらは施用前に気体状のもので
ある必要は必ずしもなく液体であつても或いは固体であ
つてもよい。原料物質（Ａ）が施用前に液体又は固体で
ある場合、Ar,He,N2,H2等のキヤリアーガスを用い、必
要に応じて熱を加えながらパブリングを行つて系中に気
体状にして導入する。
一方酸化剤は、前記の気体状の原料物質（Ａ）と接触す
るだけでそれによる酸化作用で、該原料物質（Ａ）を活
性化して励起状態物質即ち成膜前駆体にする性質を有す
るものであり、それらの具体例として、空気、酸素、オ
ゾン等の酸素類、N2O4,N2O3,N2O等の酸素又は窒素の化
合物、H2O2等の過酸化物、F2,Cl2,Br2,I2等のハロゲン
ガス、発生期状態の弗素、塩素、臭素等を挙げることが
できる。
るだけでそれによる酸化作用で、該原料物質（Ａ）を活
性化して励起状態物質即ち成膜前駆体にする性質を有す
るものであり、それらの具体例として、空気、酸素、オ
ゾン等の酸素類、N2O4,N2O3,N2O等の酸素又は窒素の化
合物、H2O2等の過酸化物、F2,Cl2,Br2,I2等のハロゲン
ガス、発生期状態の弗素、塩素、臭素等を挙げることが
できる。
この酸化剤についても、気体状の前駆体原料物質と接触
する際に気体状に保たれていればよい。したがつてそれ
らは施用前に気体状のものである必要は必ずしもなく、
液体であつても或いは固体であつてもよい。酸化剤が施
用前に液体又は固体である場合、前駆体原料物質と同様
で、Ar,He,N2,H2等のキヤリアーガスを用い、必要に応
じて熱を加えながらパブリングを行つて系中に気体状に
して導入する。
する際に気体状に保たれていればよい。したがつてそれ
らは施用前に気体状のものである必要は必ずしもなく、
液体であつても或いは固体であつてもよい。酸化剤が施
用前に液体又は固体である場合、前駆体原料物質と同様
で、Ar,He,N2,H2等のキヤリアーガスを用い、必要に応
じて熱を加えながらパブリングを行つて系中に気体状に
して導入する。
前述の原料物質（Ａ）（気体状）と前述の酸化剤（気体
状）とは、それぞれ各別の流路を介し、両者が基体の設
置されている反応域であつて基体表面の上部の成膜空間
に流入して混合・衝突することで接触し、そこにあつて
原料物質（Ａ）が酸化剤による酸化作用を受けて活性化
して励起状態の前駆体が生成されて基体表面上に堆積膜
が形成されるように、供給圧と流量を調節して系中に導
入される。
状）とは、それぞれ各別の流路を介し、両者が基体の設
置されている反応域であつて基体表面の上部の成膜空間
に流入して混合・衝突することで接触し、そこにあつて
原料物質（Ａ）が酸化剤による酸化作用を受けて活性化
して励起状態の前駆体が生成されて基体表面上に堆積膜
が形成されるように、供給圧と流量を調節して系中に導
入される。
また、前述の原料物質（Ａ）と前述の酸化剤の種類と組
み合わせは、光起電力素子用の基体上に形成される光電
変換層を構成する層の種類に応じて適宜選択して用いら
れる。
み合わせは、光起電力素子用の基体上に形成される光電
変換層を構成する層の種類に応じて適宜選択して用いら
れる。
即ち、例えばｐ型ａ−Si（O,C,N）（H,X）層を形成する
については、前述の原料物質（Ａ）として、SiH4,Si
2H6,Si3H8,Si4H10等のシランやSiH3Cl,SiH3F,SiH3Br等
のハロゲン化シラン等のケイ素を構成成分とする化合物
に加えて、N2,NH3,H2NNH2,HN3,NH4N3等の窒素化合物あ
るいはCH4,C2H6,C3H8,C2H4,C3H6,C2H2等の炭化水素化合
物を用い、さらにｐ型不純物導入用原料物質であるB
2H6,B4H10,B5H9,B5H11,B6H10,B6H12,Al（CH3）3,Al（C2
H5）3,Ga（CH3）3,IN（CH3）３等の第III族原子を構成
要素として含む化合物を用いればよい。また、前述の酸
化剤としては、ハロゲン化ガス、発生期等のハロゲン
（以上を「ハロゲン系酸化剤」と称す。）及び、O2,O3,
N2O4,N2O3,N2O（以上を「酸素系、窒素系酸化剤」と称
す。）等の中から選ばれる少なくとも一種を用いればよ
い。
については、前述の原料物質（Ａ）として、SiH4,Si
2H6,Si3H8,Si4H10等のシランやSiH3Cl,SiH3F,SiH3Br等
のハロゲン化シラン等のケイ素を構成成分とする化合物
に加えて、N2,NH3,H2NNH2,HN3,NH4N3等の窒素化合物あ
るいはCH4,C2H6,C3H8,C2H4,C3H6,C2H2等の炭化水素化合
物を用い、さらにｐ型不純物導入用原料物質であるB
2H6,B4H10,B5H9,B5H11,B6H10,B6H12,Al（CH3）3,Al（C2
H5）3,Ga（CH3）3,IN（CH3）３等の第III族原子を構成
要素として含む化合物を用いればよい。また、前述の酸
化剤としては、ハロゲン化ガス、発生期等のハロゲン
（以上を「ハロゲン系酸化剤」と称す。）及び、O2,O3,
N2O4,N2O3,N2O（以上を「酸素系、窒素系酸化剤」と称
す。）等の中から選ばれる少なくとも一種を用いればよ
い。
また、ａ−Si（O,C,N）（H,X）で構成されるｉ型半導体
層を形成せしめるについては、前述の原料物質（Ａ）と
して、シラン、ハロゲン化シラン等のケイ素を構成成分
とする化合物、前述の窒素化合物、及び前述の炭素化合
物の中から選ばれる少なくとも一種を用い、前述の酸化
剤として、ハロゲン系酸化剤及び／又は酸化系、窒素系
酸化剤を用いればよい。
層を形成せしめるについては、前述の原料物質（Ａ）と
して、シラン、ハロゲン化シラン等のケイ素を構成成分
とする化合物、前述の窒素化合物、及び前述の炭素化合
物の中から選ばれる少なくとも一種を用い、前述の酸化
剤として、ハロゲン系酸化剤及び／又は酸化系、窒素系
酸化剤を用いればよい。
さらに、ｎ型ａ−Si（H,X）層を形成するについては、
前述の原料物質（Ａ）としてシラン、ハロゲン化シラン
等のケイ素化合物を用い、これにｎ型不純物導入用原料
物質であるPH3,P2H4,AsH3,SbH3,BiH3等の第Ｖ族原子を
構成要素として含む化合物を含有せしめればよい。又、
前述の酸化剤としては、ハロゲンガス、発生期のハロゲ
ン等のハロゲン系酸化剤を用いればよい。
前述の原料物質（Ａ）としてシラン、ハロゲン化シラン
等のケイ素化合物を用い、これにｎ型不純物導入用原料
物質であるPH3,P2H4,AsH3,SbH3,BiH3等の第Ｖ族原子を
構成要素として含む化合物を含有せしめればよい。又、
前述の酸化剤としては、ハロゲンガス、発生期のハロゲ
ン等のハロゲン系酸化剤を用いればよい。
また更に、ｐ型、ｉ型あるいはｎ型の半導体層をａ−Si
Geで構成される膜で構成する場合であれば、各々の半導
体層を形成するのに用いる原料物質（Ａ）に加えて、ゲ
ルマニウム原子導入用の原料物質（Ａ）を用いればよ
く、このような原料物質（Ａ）としては、GeH4,GeH6,Ge
3H8,Ge4H10,Ge5H12等の直鎖状ゲルマニウム化合物を用
いることができる。
Geで構成される膜で構成する場合であれば、各々の半導
体層を形成するのに用いる原料物質（Ａ）に加えて、ゲ
ルマニウム原子導入用の原料物質（Ａ）を用いればよ
く、このような原料物質（Ａ）としては、GeH4,GeH6,Ge
3H8,Ge4H10,Ge5H12等の直鎖状ゲルマニウム化合物を用
いることができる。
ところで、本発明の光起電力素子の製造装置において
は、成膜工程が円滑に進行し、高品質で、所望の電気
的、光学的特性を有し、かつ、光電変換効率の高いもの
を得るべく、気体状原料物質（Ａ）と気体状酸化剤の種
類と組み合わせ、これ等の混合比、混合時の圧力、流
量、成膜空間内の圧力、キヤリアーガスの流量、成膜温
度、ガスの流型等を所望に応じて適宜選択する必要があ
る。そして、これらの成膜における種々の因子は、有機
的に関連するものであつて、単独で決定されるものでは
なく、相互関係を考慮して決定される必要があるが、例
えば、気体状原料物質（Ａ）と気体状酸化剤の割合は、
導入流量比で、好ましくは1/100〜100/1、より好ましく
は1/50〜50/1とするのが望ましい。又、ｐ型不純物又は
ｎ型不純物導入用気体状原料物質と気体状原料物質
（Ａ）の量の割合は、導入流量比で、好ましくは1/106
〜1/10、より好ましくは1/105〜1/20、最適には1/105〜
1/50とするのが望ましい。更に気体状原料物質（Ａ）と
気体状酸化剤の混合時の圧力は、化学的接触を確率を高
めるためにはより高くする方が好ましいが、反応性を考
慮して決定するのが好ましく、好ましくは１×10-7〜10
気圧、より好ましくは１×10-6〜３気圧とするのが望ま
しい。
は、成膜工程が円滑に進行し、高品質で、所望の電気
的、光学的特性を有し、かつ、光電変換効率の高いもの
を得るべく、気体状原料物質（Ａ）と気体状酸化剤の種
類と組み合わせ、これ等の混合比、混合時の圧力、流
量、成膜空間内の圧力、キヤリアーガスの流量、成膜温
度、ガスの流型等を所望に応じて適宜選択する必要があ
る。そして、これらの成膜における種々の因子は、有機
的に関連するものであつて、単独で決定されるものでは
なく、相互関係を考慮して決定される必要があるが、例
えば、気体状原料物質（Ａ）と気体状酸化剤の割合は、
導入流量比で、好ましくは1/100〜100/1、より好ましく
は1/50〜50/1とするのが望ましい。又、ｐ型不純物又は
ｎ型不純物導入用気体状原料物質と気体状原料物質
（Ａ）の量の割合は、導入流量比で、好ましくは1/106
〜1/10、より好ましくは1/105〜1/20、最適には1/105〜
1/50とするのが望ましい。更に気体状原料物質（Ａ）と
気体状酸化剤の混合時の圧力は、化学的接触を確率を高
めるためにはより高くする方が好ましいが、反応性を考
慮して決定するのが好ましく、好ましくは１×10-7〜10
気圧、より好ましくは１×10-6〜３気圧とするのが望ま
しい。
成膜空間内の圧力、即ち、その表面に成膜される基体が
配設されている空間内の圧力は、反応空間に於いて生成
される励起状態の前駆体及び場合によつて該前駆体より
派生的に生ずる前駆体が成膜プロセスに効果的に寄与す
る様に適宜所望に応じて設定される。
配設されている空間内の圧力は、反応空間に於いて生成
される励起状態の前駆体及び場合によつて該前駆体より
派生的に生ずる前駆体が成膜プロセスに効果的に寄与す
る様に適宜所望に応じて設定される。
成膜空間の内圧力は、成膜空間が反応空間と開放的に連
続している場合には、気体状原料物質（Ａ）とｐ型不純
物又はｎ型不純物導入用気体状物質と気体状酸化剤との
反応空間での導入圧及び流量との関連に於いて、例えば
差動排気或いは、大型の排気装置の使用等の工夫を加え
て調整することができる。
続している場合には、気体状原料物質（Ａ）とｐ型不純
物又はｎ型不純物導入用気体状物質と気体状酸化剤との
反応空間での導入圧及び流量との関連に於いて、例えば
差動排気或いは、大型の排気装置の使用等の工夫を加え
て調整することができる。
或いは、反応空間と成膜空間の連結部のコンダクタンス
が小さい場合には、成膜空間に適当な排気装置を設け、
該装置の排気量を制御することで成膜空間の圧力を調整
することができる。
が小さい場合には、成膜空間に適当な排気装置を設け、
該装置の排気量を制御することで成膜空間の圧力を調整
することができる。
又、反応空間と成膜空間が一体的になつていて、反応位
置と成膜位置が空間的に異なるだけの場合には、前述の
様に差動排気するか或いは、排気能力の充分ある大型の
排気装置を設けてやればよい。
置と成膜位置が空間的に異なるだけの場合には、前述の
様に差動排気するか或いは、排気能力の充分ある大型の
排気装置を設けてやればよい。
上記のようにして成膜空間内の圧力は、反応空間に導入
される気体状原料物質（Ａ）とｐ型不純物又はｎ型不純
物導入用気体状物質と気体状酸化剤の導入圧力との関係
に於いて決められるが、好ましくは、0.001Torr〜100To
rr、より好ましくは、0.01Torr〜30Torr、最適には、0.
05Torr〜10Torrとするのが望ましい。
される気体状原料物質（Ａ）とｐ型不純物又はｎ型不純
物導入用気体状物質と気体状酸化剤の導入圧力との関係
に於いて決められるが、好ましくは、0.001Torr〜100To
rr、より好ましくは、0.01Torr〜30Torr、最適には、0.
05Torr〜10Torrとするのが望ましい。
ガスの流型に就いては、反応空間への気体状原料物質
（Ａ）、ｐ型不純物又はｎ型不純物導入用気体状物質及
び気体状酸化剤の導入の際にこれ等が均一に効率良く混
合され、前記前駆体が効率的に生成され且つ成膜が支障
なく適切になされる様に、ガス導入口と基体とガス排気
口との幾何学的配置を考慮して設計される必要がある。
（Ａ）、ｐ型不純物又はｎ型不純物導入用気体状物質及
び気体状酸化剤の導入の際にこれ等が均一に効率良く混
合され、前記前駆体が効率的に生成され且つ成膜が支障
なく適切になされる様に、ガス導入口と基体とガス排気
口との幾何学的配置を考慮して設計される必要がある。
成膜時の基体温度としては、使用されるガス種及び形成
される堆積膜の種類と要求される特性に応じて、個々に
適宜所望に従つて設定されるが、非晶質の膜を得る場合
には好ましくは室温から450℃、より好ましくは50〜400
℃、最適には70〜350℃とするのが望ましい。
される堆積膜の種類と要求される特性に応じて、個々に
適宜所望に従つて設定されるが、非晶質の膜を得る場合
には好ましくは室温から450℃、より好ましくは50〜400
℃、最適には70〜350℃とするのが望ましい。
次に、本発明の光起電力素子の連続製造装置について、
図面によりより詳しく説明するが、本発明はこれによつ
て限定されるものではない。
図面によりより詳しく説明するが、本発明はこれによつ
て限定されるものではない。
第１図は、本発明の光起電力素子の連続製造装置の典型
的な例を模式的に示す断面略図である。
的な例を模式的に示す断面略図である。
第１図に示す装置は、それぞれが成膜空間（ａ），
（ｂ），（ｃ）を有する反応容器（成膜室）A,B,C、該
反応容器Ａ乃至Ｃへ供給される原料ガス供給系（ｉ）乃
至（iii）とに大別されて構成される。
（ｂ），（ｃ）を有する反応容器（成膜室）A,B,C、該
反応容器Ａ乃至Ｃへ供給される原料ガス供給系（ｉ）乃
至（iii）とに大別されて構成される。
図中、101〜108は原料ガスが充填されているボンベ、10
1a〜108aは夫々のガス供給パイプ、101b〜108bは夫々、
各ボンベからのガスの流量調整用のマスフローコントロ
ーラー、101c〜108cは夫々のガス圧力計、101d〜108d及
び101e〜108eはバルブ、101f〜108fは夫夫のボンベ内の
圧力を示す圧力計を夫々示しており、ガスボンベ101,10
2を備えた原料ガス供給系（ｉ）は、前記気体状原料物
質（Ａ）（例えばSiH4ガス、CH4ガス等）を供給するた
めのものであり、ガスボンベ103〜105を備えた原料ガス
供給系（ii）は、ｐ型不純物導入用原料物質（例えばB2
H6ガス等）又はｎ型不純物導入用原料物質（例えばPH3
ガス等）を供給するためのものであり、ガスボンベ106
〜108を備えた原料ガス供給系（iii）は、気体状酸化剤
（例えばF2ガスやO2ガス等）及び不活性ガス（例えばHe
ガス等）を供給するためのものである。
1a〜108aは夫々のガス供給パイプ、101b〜108bは夫々、
各ボンベからのガスの流量調整用のマスフローコントロ
ーラー、101c〜108cは夫々のガス圧力計、101d〜108d及
び101e〜108eはバルブ、101f〜108fは夫夫のボンベ内の
圧力を示す圧力計を夫々示しており、ガスボンベ101,10
2を備えた原料ガス供給系（ｉ）は、前記気体状原料物
質（Ａ）（例えばSiH4ガス、CH4ガス等）を供給するた
めのものであり、ガスボンベ103〜105を備えた原料ガス
供給系（ii）は、ｐ型不純物導入用原料物質（例えばB2
H6ガス等）又はｎ型不純物導入用原料物質（例えばPH3
ガス等）を供給するためのものであり、ガスボンベ106
〜108を備えた原料ガス供給系（iii）は、気体状酸化剤
（例えばF2ガスやO2ガス等）及び不活性ガス（例えばHe
ガス等）を供給するためのものである。
成膜空間（ａ），（ｂ），（ｃ）を備えた反応容器A,B,
Cは、それぞれ上壁、側壁、底壁により密封されてお
り、各反応容器は隔壁（側壁）により隔絶されて連結さ
れている。
Cは、それぞれ上壁、側壁、底壁により密封されてお
り、各反応容器は隔壁（側壁）により隔絶されて連結さ
れている。
反応容器Ａ乃至Ｃのそれぞれにはそれぞれの上壁を貫通
する所定数のガス導入管が配管されており、該原料ガス
導入管の反応容器内での配管構造は、該複数の原料ガス
導入管の配管の下流に反応空間が形成されるように構成
されている。即ち、夫々の原料ガス導入管の系内配管
は、同心円の三重管構造となつており、内側から順に、
前記原料ガス供給系（ｉ）からのガスを導入する第１の
ガス導入管109、原料ガス供給系（ii）からのガスを導
入する第２のガス導入管110、そして原料ガス供給系（i
ii）からのガスを導入する第３のガス導入管111が一束
を形成するようにされている。これらのガス導入管109
〜111の一端は原料ガス供給系（ｉ）〜（iii）に、パイ
プライン及びパイプを介して連通するとともに、所定の
バルブを操作することにより、各原料ガス供給系（ｉ）
〜（iii）から反応室Ａ〜Ｃに供給される原料ガスの供
給量が調節できるように構成されている。また夫々のガ
ス導入管109〜111の他端は、各反応容器内に配置されて
いる光起電力素子用の基体118,118′,118″に対向した
ガス排出口となつており、各ガス導入管109〜211のガス
排出口の位置は、内側のガス導入管になるほど基体118,
118′,118″の表面位置から遠くなるようにされてい
る。
する所定数のガス導入管が配管されており、該原料ガス
導入管の反応容器内での配管構造は、該複数の原料ガス
導入管の配管の下流に反応空間が形成されるように構成
されている。即ち、夫々の原料ガス導入管の系内配管
は、同心円の三重管構造となつており、内側から順に、
前記原料ガス供給系（ｉ）からのガスを導入する第１の
ガス導入管109、原料ガス供給系（ii）からのガスを導
入する第２のガス導入管110、そして原料ガス供給系（i
ii）からのガスを導入する第３のガス導入管111が一束
を形成するようにされている。これらのガス導入管109
〜111の一端は原料ガス供給系（ｉ）〜（iii）に、パイ
プライン及びパイプを介して連通するとともに、所定の
バルブを操作することにより、各原料ガス供給系（ｉ）
〜（iii）から反応室Ａ〜Ｃに供給される原料ガスの供
給量が調節できるように構成されている。また夫々のガ
ス導入管109〜111の他端は、各反応容器内に配置されて
いる光起電力素子用の基体118,118′,118″に対向した
ガス排出口となつており、各ガス導入管109〜211のガス
排出口の位置は、内側のガス導入管になるほど基体118,
118′,118″の表面位置から遠くなるようにされてい
る。
反応容器Ａ乃至Ｃの内部には、夫々基体ホルダー112,11
2′,112″が設けられており、基体ホルダー112,112′,1
12″の内部には、加熱用ヒーター113,113′,113″が設
けられている。該加熱用ヒーターは、基体118,118′,11
8″を成膜前に所定温度に加熱したり、成膜中所定温度
に保持したり、あるいは成膜後にアニール処理するため
のものである、該加熱用ヒーター113,113′,113″は、
夫々導線114,114′,114″を介して電源115,115′,115″
に接続されている。
2′,112″が設けられており、基体ホルダー112,112′,1
12″の内部には、加熱用ヒーター113,113′,113″が設
けられている。該加熱用ヒーターは、基体118,118′,11
8″を成膜前に所定温度に加熱したり、成膜中所定温度
に保持したり、あるいは成膜後にアニール処理するため
のものである、該加熱用ヒーター113,113′,113″は、
夫々導線114,114′,114″を介して電源115,115′,115″
に接続されている。
119,119′,119″はそれぞれ反応容器A,B,Cの底側部に設
けられた排気口であり、該排気口はそれぞれバルブ手段
を備えた排気管を介して排気装置に連通している（この
ところ図示せず）。
けられた排気口であり、該排気口はそれぞれバルブ手段
を備えた排気管を介して排気装置に連通している（この
ところ図示せず）。
112は、基体118,118′,118″を反応容器内に搬入し、そ
して成膜終了後系外に搬出するための搬出ベルトであ
る。
して成膜終了後系外に搬出するための搬出ベルトであ
る。
123は、搬送ベルト122の供給ローラであり、124は該搬
送ベルトの巻取りローラである。
送ベルトの巻取りローラである。
搬送ベルト112は、供給ローラ123に始端し、巻取りロー
ラ124で終端する一体のものであり、各反応容器A,B,Cで
は基体ホールダー112,112′,112″の表面に面接して移
動する。そして、反応容器の側壁の搬送ベルト112の通
過部分には、上下に開閉すると共に内部を密封する形式
の扉125,126,127そして128が設けられている。
ラ124で終端する一体のものであり、各反応容器A,B,Cで
は基体ホールダー112,112′,112″の表面に面接して移
動する。そして、反応容器の側壁の搬送ベルト112の通
過部分には、上下に開閉すると共に内部を密封する形式
の扉125,126,127そして128が設けられている。
前記のそれぞれの扉は、搬送ベルト112のみの移動の際
には所定位置にあつて反応容器内部を密封してその部分
を摺移動できるようになつており、ベルト上に載置した
基体が反応容器に搬入されたり、そこから搬出されたり
する際には開いて基体がそこを支障なく通過できる空間
をもたらし、基体の通過後は所定の位置に戻るようにさ
れている。
には所定位置にあつて反応容器内部を密封してその部分
を摺移動できるようになつており、ベルト上に載置した
基体が反応容器に搬入されたり、そこから搬出されたり
する際には開いて基体がそこを支障なく通過できる空間
をもたらし、基体の通過後は所定の位置に戻るようにさ
れている。
即ち、成膜操作を開始するに先立つて、基体118を反応
容器Ａの直前に位置するベルト122上に載置し、扉125を
開くと同時に巻取りローラを駆動させて基体118を反応
容器Ａ内に搬入し、同時に扉125を閉じる。基体118が基
体ホルダー112上の所定位置に来たところで巻取りロー
ラ124の駆動を停止し、該基体表面上に第一の堆積膜形
成操作を開始する。前記第一の堆積膜形成が終了したと
ころで、前述と同様にして扉126、そして巻取りローラ
を操作して基体118を反応容器Ｂ内の基体ホルダー112′
上の所定の位置に移動させ、そこで基体118上に第二の
堆積膜を形成させる（基体118′）。前記第二の堆積膜
形成が終了したところで、前述の同様にして扉127、そ
して巻取りローラを操作して基体118′を反応容器Ｃ内
の基体ホルダー112″上の所定の位置に移動させ、そこ
で第三の堆積膜を形成させる（基体118″）。第三の堆
積膜形成を終了した後は、前述と同様にして扉128、そ
して巻取りロータ124を操作し、基体118″を系外に搬出
する。
容器Ａの直前に位置するベルト122上に載置し、扉125を
開くと同時に巻取りローラを駆動させて基体118を反応
容器Ａ内に搬入し、同時に扉125を閉じる。基体118が基
体ホルダー112上の所定位置に来たところで巻取りロー
ラ124の駆動を停止し、該基体表面上に第一の堆積膜形
成操作を開始する。前記第一の堆積膜形成が終了したと
ころで、前述と同様にして扉126、そして巻取りローラ
を操作して基体118を反応容器Ｂ内の基体ホルダー112′
上の所定の位置に移動させ、そこで基体118上に第二の
堆積膜を形成させる（基体118′）。前記第二の堆積膜
形成が終了したところで、前述の同様にして扉127、そ
して巻取りローラを操作して基体118′を反応容器Ｃ内
の基体ホルダー112″上の所定の位置に移動させ、そこ
で第三の堆積膜を形成させる（基体118″）。第三の堆
積膜形成を終了した後は、前述と同様にして扉128、そ
して巻取りロータ124を操作し、基体118″を系外に搬出
する。
上記成膜操作はいずれも前述の排気装置を操作して真空
条件下で行われる。そして基体の、反応容器への搬入、
反応容器から他の反応容器への移動、最終の成膜終了時
最終反応容器から系外への搬出の際は、関係する反応容
器内雰囲気を阻害しないようにすることが必要であり、
そのために関係する雰囲気を等圧にすることが通常には
行われる。また、関係する雰囲気が反応容器間である場
合には、系内を同種の不活性ガスで等圧状態にさせても
よい。
条件下で行われる。そして基体の、反応容器への搬入、
反応容器から他の反応容器への移動、最終の成膜終了時
最終反応容器から系外への搬出の際は、関係する反応容
器内雰囲気を阻害しないようにすることが必要であり、
そのために関係する雰囲気を等圧にすることが通常には
行われる。また、関係する雰囲気が反応容器間である場
合には、系内を同種の不活性ガスで等圧状態にさせても
よい。
上述の装置操作説明では、１個の基体の場合について述
べたが、本発明の装置においては複数個の基体について
同時に所定の成膜を行うことができ、その場合成膜製品
を連続して得ることができる。
べたが、本発明の装置においては複数個の基体について
同時に所定の成膜を行うことができ、その場合成膜製品
を連続して得ることができる。
その場合、図示の基体118について、反応容器Ａにおい
て第一の成膜を終了したところで、該基体を反応容器Ｂ
に移すと同時に新たな別の基体（図示せず）を反応室Ｂ
に搬入し、そうしたところで後者については第二の成膜
を行い、前者については第一の成膜を行う。それらの成
膜が終了したところで、後者の基体は反応容器Ｃに移
し、前者の基体は反応容器Ｂに移し、更に新たな別の基
体を反応容器Ａに搬入し、反応容器Ｃ内の基体には第三
の膜を、反応容器Ｂ内の基体には第二の膜を、そして反
応容器Ａ内の基体には第一の膜をそれぞれ成膜する、そ
して三者の成膜が終了したところで、反応容器Ｃからは
成膜製品を搬出し、一方反応容器Ａには新たな別の基体
を搬入して、上述と同様にして三者の基体のそれぞれに
ついて所定の膜を成膜する。
て第一の成膜を終了したところで、該基体を反応容器Ｂ
に移すと同時に新たな別の基体（図示せず）を反応室Ｂ
に搬入し、そうしたところで後者については第二の成膜
を行い、前者については第一の成膜を行う。それらの成
膜が終了したところで、後者の基体は反応容器Ｃに移
し、前者の基体は反応容器Ｂに移し、更に新たな別の基
体を反応容器Ａに搬入し、反応容器Ｃ内の基体には第三
の膜を、反応容器Ｂ内の基体には第二の膜を、そして反
応容器Ａ内の基体には第一の膜をそれぞれ成膜する、そ
して三者の成膜が終了したところで、反応容器Ｃからは
成膜製品を搬出し、一方反応容器Ａには新たな別の基体
を搬入して、上述と同様にして三者の基体のそれぞれに
ついて所定の膜を成膜する。
かくなる構成の本発明の装置は、基体上に形成される堆
積膜の数に応じた反応容器を設けることともに、各反応
容器に基体を順次搬送する手段を設け、更に該搬送手段
を通過させるための上下開閉自在な扉を反応容器の側壁
に備えることにより、多層構造を有する光起電力素子を
連続して製造することができるものである。そして、成
膜室が１つであつた従来の装置の場合のごとく、形成さ
れる堆積膜の種類に応じてたえず原料ガス供給系を制御
する必要はなくなり、各々の反応容器に供給する原料ガ
スを流量、ガス圧等の諸条件を一度決定するだけで連続
して製造することができるので、諸特性および膜厚、膜
質等の安定した光起電力素子を効率的に量産することが
できるものである。
積膜の数に応じた反応容器を設けることともに、各反応
容器に基体を順次搬送する手段を設け、更に該搬送手段
を通過させるための上下開閉自在な扉を反応容器の側壁
に備えることにより、多層構造を有する光起電力素子を
連続して製造することができるものである。そして、成
膜室が１つであつた従来の装置の場合のごとく、形成さ
れる堆積膜の種類に応じてたえず原料ガス供給系を制御
する必要はなくなり、各々の反応容器に供給する原料ガ
スを流量、ガス圧等の諸条件を一度決定するだけで連続
して製造することができるので、諸特性および膜厚、膜
質等の安定した光起電力素子を効率的に量産することが
できるものである。
次に、本発明の装置の具体的操作について実施例を用い
てより詳しく説明するが、本発明の装置の操作はこれに
より限定されるものではない。
てより詳しく説明するが、本発明の装置の操作はこれに
より限定されるものではない。
実施例１ 第１図に示した装置を用いて、第２（Ａ）図に示すｐ−
ｉ−ｎ型太陽電池用光起電力素子を作製した。なお、本
例においては、反応容器Ａ乃至Ｃ内に配置される基体の
表面と原料ガス導入用の配管の先端位置とは3cmのなる
ようにした。
ｉ−ｎ型太陽電池用光起電力素子を作製した。なお、本
例においては、反応容器Ａ乃至Ｃ内に配置される基体の
表面と原料ガス導入用の配管の先端位置とは3cmのなる
ようにした。
まず、1000ÅのSnO2膜を熱CVD法により形成したガラス
板を基体として用い、該基体を反応容器直前で搬送ベル
ト122上に載置した。ゲート125を開いて搬送ベルトを駆
動し、該基体を基体ホルダー112上の所定位置まで搬送
したところで搬送ベルトの駆動を中止し、扉125,126を
完全に閉じるとともに、反応容器Ａ内を排気バルブ（図
示せず）を開いて十分に真空排気した。これと同時に加
熱ヒーターにより基体温度が250℃となるまで加熱し、
該温度に保持した。
板を基体として用い、該基体を反応容器直前で搬送ベル
ト122上に載置した。ゲート125を開いて搬送ベルトを駆
動し、該基体を基体ホルダー112上の所定位置まで搬送
したところで搬送ベルトの駆動を中止し、扉125,126を
完全に閉じるとともに、反応容器Ａ内を排気バルブ（図
示せず）を開いて十分に真空排気した。これと同時に加
熱ヒーターにより基体温度が250℃となるまで加熱し、
該温度に保持した。
こうしたところで、まずボンベ101に充填されているSiH
4ガス20SCCMとボンベ102に充填されているCH4ガス3SCCM
を原料ガス導入管109を介して反応容器Ａに導入した。
また、ボンベ103に充填されているHeガスで3000ppmに希
釈されているB2H6ガス（以後、「B2H6/Heガス」と表記
する。）10SCCMを原料ガス導入管110を介して反応容器
Ａに導入した。更に、これと同時にボンベ107に充填さ
れているHeガス30SCCMをガス導入管111を介して反応容
器Ａに導入した。夫々のガス流量が安定したところで反
応容器Ａ内の圧力を排気バルブ（図示せず）を調整し
て、0.8Torrに設定した。この状態で、ボンベ106に充填
されているF2ガス2SCCMをガス導入管111を介して反応容
器Ａ内に導入した。この時、SiH4ガスとF2ガスの混合域
で青白い強い発光が観察された。このままの状態で４分
間保持しその後、すべての原料ガスの導入を中止した。
その結果、SnO2膜上に約300Åの膜厚を有するｐ型ａ−S
iC:H:F:B半導体層を形成した。
4ガス20SCCMとボンベ102に充填されているCH4ガス3SCCM
を原料ガス導入管109を介して反応容器Ａに導入した。
また、ボンベ103に充填されているHeガスで3000ppmに希
釈されているB2H6ガス（以後、「B2H6/Heガス」と表記
する。）10SCCMを原料ガス導入管110を介して反応容器
Ａに導入した。更に、これと同時にボンベ107に充填さ
れているHeガス30SCCMをガス導入管111を介して反応容
器Ａに導入した。夫々のガス流量が安定したところで反
応容器Ａ内の圧力を排気バルブ（図示せず）を調整し
て、0.8Torrに設定した。この状態で、ボンベ106に充填
されているF2ガス2SCCMをガス導入管111を介して反応容
器Ａ内に導入した。この時、SiH4ガスとF2ガスの混合域
で青白い強い発光が観察された。このままの状態で４分
間保持しその後、すべての原料ガスの導入を中止した。
その結果、SnO2膜上に約300Åの膜厚を有するｐ型ａ−S
iC:H:F:B半導体層を形成した。
次に排気バルブを開いて反応容器Ａを排気し10-5Torrの
真空度とするとともに、反応容器Ｂも真空排気して10-5
Torrの真空度とした。反応容器Ａ及びＢのガス圧が同じ
になつたところで扉126を開くとともに、搬送ベルトを
駆動し、ｐ型ａ−SiC:H:F:B半導体層が形成されている
基体118′を基体ホルダー112′上の所定位置に搬送し
た。この際反応容器Ａ及びＢのガス圧が同じであるた
め、反応容器Ａ内のガスと反応容器Ｂ内のガスとが混合
してしまうことはない。（なお、本実施例においては反
応容器Ａ及びＢの真空度が同じになる様に真空排気した
が、真空排気は必ずしも必要ではなく、反応容器Ａと反
応容器Ｂのガス圧が同じであればよい。例えば原料ガス
や不活性ガスを導入したままで、ガス圧さえ同じにして
おけば、反応容器Ａのガスと反応容器Ｂのガスが互いに
混じり合うことはない。） 基体ホルダー112′上の所定位置に達したところで扉126
を閉じ、加熱ヒーター113′により基体118′を250℃に
加熱保持した。
真空度とするとともに、反応容器Ｂも真空排気して10-5
Torrの真空度とした。反応容器Ａ及びＢのガス圧が同じ
になつたところで扉126を開くとともに、搬送ベルトを
駆動し、ｐ型ａ−SiC:H:F:B半導体層が形成されている
基体118′を基体ホルダー112′上の所定位置に搬送し
た。この際反応容器Ａ及びＢのガス圧が同じであるた
め、反応容器Ａ内のガスと反応容器Ｂ内のガスとが混合
してしまうことはない。（なお、本実施例においては反
応容器Ａ及びＢの真空度が同じになる様に真空排気した
が、真空排気は必ずしも必要ではなく、反応容器Ａと反
応容器Ｂのガス圧が同じであればよい。例えば原料ガス
や不活性ガスを導入したままで、ガス圧さえ同じにして
おけば、反応容器Ａのガスと反応容器Ｂのガスが互いに
混じり合うことはない。） 基体ホルダー112′上の所定位置に達したところで扉126
を閉じ、加熱ヒーター113′により基体118′を250℃に
加熱保持した。
こうしたところで、ガスボンベ101に充填されているSiH
4ガス20SCCMをガス導入管109を介して反応容器Ｂに導入
し、同時にガスボンベ107に充填されているHeガス30SCC
Mをガス導入管111を介して反応容器Ｂに導入した。夫々
のガスの流量が安定したところで排気バルブ（図示せ
ず）を調整して、反応容器Ｂ内の圧力を0.8Torrに設定
した。こうしたところへ、ボンベ106に充填されているF
2ガスをガス導入管111を介して反応容器Ｂ内に導入し
た。そのままの状態で１時間保持し、その後すべての原
料ガスの導入を中止したところ、すでに形成されている
ｐ型ａ−SiC:H:F:B半導体層上に、ｉ型ａ−Si:H:F半導
体層が約5000Åの膜厚に成膜された。
4ガス20SCCMをガス導入管109を介して反応容器Ｂに導入
し、同時にガスボンベ107に充填されているHeガス30SCC
Mをガス導入管111を介して反応容器Ｂに導入した。夫々
のガスの流量が安定したところで排気バルブ（図示せ
ず）を調整して、反応容器Ｂ内の圧力を0.8Torrに設定
した。こうしたところへ、ボンベ106に充填されているF
2ガスをガス導入管111を介して反応容器Ｂ内に導入し
た。そのままの状態で１時間保持し、その後すべての原
料ガスの導入を中止したところ、すでに形成されている
ｐ型ａ−SiC:H:F:B半導体層上に、ｉ型ａ−Si:H:F半導
体層が約5000Åの膜厚に成膜された。
次に、反応容器Ｂ及びＣを真空排気し、夫々10-5Torrの
真空度とした。反応容器Ｂ及び反応容器Ｃのガス圧が同
じになつたところで扉127を開き、搬送ベルトを駆動し
て、ｉ型ａ−Si:H:F半導体層の形成された基体118″を
基体ホルダー112″上の所定位置まで搬送し、搬送ベル
トの駆動を中止した。扉127を閉じた後、ボンベ101に充
填されているSiH4ガス20SCCMをガス導入管109を介して
反応容器Ｃに導入し、またボンベ104に充填されているH
eガスで5000ppmに希釈されたPH3ガス（以後、「PH3/He
ガス」と表記する。）10SCCMをガス導入管110″を介し
て反応容器Ｃ内に導入し、さらにボンベ107に充填され
ているHeガス30SCCMをガス導入管111を介して反応容器
Ｃ内に導入した。反応容器Ｃ内のガス圧を0.8Torrに設
定したのち、ボンベ106に充填されているF2ガス2SCCMを
ガス導入管111′を介して反応容器Ｃに導入し、そのま
まの状態で６分間保持し、その後、すべての原料ガスの
導入を中止した。その結果、前記ｉ型ａ−Si:H:F半導体
層上に、約500Åの膜厚を有するｎ型ａ−Si:H:F:P半導
体層を形成した。
真空度とした。反応容器Ｂ及び反応容器Ｃのガス圧が同
じになつたところで扉127を開き、搬送ベルトを駆動し
て、ｉ型ａ−Si:H:F半導体層の形成された基体118″を
基体ホルダー112″上の所定位置まで搬送し、搬送ベル
トの駆動を中止した。扉127を閉じた後、ボンベ101に充
填されているSiH4ガス20SCCMをガス導入管109を介して
反応容器Ｃに導入し、またボンベ104に充填されているH
eガスで5000ppmに希釈されたPH3ガス（以後、「PH3/He
ガス」と表記する。）10SCCMをガス導入管110″を介し
て反応容器Ｃ内に導入し、さらにボンベ107に充填され
ているHeガス30SCCMをガス導入管111を介して反応容器
Ｃ内に導入した。反応容器Ｃ内のガス圧を0.8Torrに設
定したのち、ボンベ106に充填されているF2ガス2SCCMを
ガス導入管111′を介して反応容器Ｃに導入し、そのま
まの状態で６分間保持し、その後、すべての原料ガスの
導入を中止した。その結果、前記ｉ型ａ−Si:H:F半導体
層上に、約500Åの膜厚を有するｎ型ａ−Si:H:F:P半導
体層を形成した。
最後に扉128を開くとともに、搬送ベルトを駆動して、
３層の半導体層が形成された基体を反応容器外へ搬出し
た。搬送ベルト上の基体をとり出し、これを更に別の反
応容器に入れ、ｎ型ａ−Si:H:F:P半導体層上に膜厚500
ÅのAl電極を真空蒸着法により形成し、第２（Ａ）図に
示す層構成のｐ−ｉ−ｎ型太陽電池を得た。
３層の半導体層が形成された基体を反応容器外へ搬出し
た。搬送ベルト上の基体をとり出し、これを更に別の反
応容器に入れ、ｎ型ａ−Si:H:F:P半導体層上に膜厚500
ÅのAl電極を真空蒸着法により形成し、第２（Ａ）図に
示す層構成のｐ−ｉ−ｎ型太陽電池を得た。
こうして得られた太陽電池について検討したところ、基
体上に形成された各層はいずれも膜厚、膜質ともに均一
で、すぐれた品質を有するものであつた。
体上に形成された各層はいずれも膜厚、膜質ともに均一
で、すぐれた品質を有するものであつた。
次にこの太陽電池に、ガラス板側よりAM−1100mW/cm2の
光を照射したところ、開放電圧0.80V、短絡電流18mA/cm
2、変換効率８％の太陽電池特性が得られた。
光を照射したところ、開放電圧0.80V、短絡電流18mA/cm
2、変換効率８％の太陽電池特性が得られた。
第１図は、本発明の光起電力素子の連続製造装置の典型
例を模式的に示す図であり、第２（Ａ）乃至（Ｃ）図
は、本発明の連続製造装置を用いて製造される光起電力
素子の構成の典型例を示す模式図である。 第１図について、 101〜108……ガスボンベ、101a〜108a……ガス供給パイ
プ、101b〜108b……マスフローコントローラー、101c〜
108c……ガス圧力計、101d〜108d,101e〜108e……バル
ブ、101f〜108f……ガス圧力計、109〜109″,110〜11
0″,111〜111″……原料ガス導入管、112〜112″……基
体ホルダー、113〜113″……加熱ヒーター、114〜114″
……導線、115〜115″……電源、118〜118″……基体、
119〜119″……排気口、122……搬送ベルト、123……搬
送ベルト供給ローラー、124……搬送ベルト巻取りロー
ラー、125〜128……上下開閉自在扉、A,B,C……反応容
器、（ａ），（ｂ），（ｃ）……反応空間 第２図について、 101……基体、102〜104……光電変換層を構成する半導
体層、105……導電層、106……絶縁層、107……金属層
例を模式的に示す図であり、第２（Ａ）乃至（Ｃ）図
は、本発明の連続製造装置を用いて製造される光起電力
素子の構成の典型例を示す模式図である。 第１図について、 101〜108……ガスボンベ、101a〜108a……ガス供給パイ
プ、101b〜108b……マスフローコントローラー、101c〜
108c……ガス圧力計、101d〜108d,101e〜108e……バル
ブ、101f〜108f……ガス圧力計、109〜109″,110〜11
0″,111〜111″……原料ガス導入管、112〜112″……基
体ホルダー、113〜113″……加熱ヒーター、114〜114″
……導線、115〜115″……電源、118〜118″……基体、
119〜119″……排気口、122……搬送ベルト、123……搬
送ベルト供給ローラー、124……搬送ベルト巻取りロー
ラー、125〜128……上下開閉自在扉、A,B,C……反応容
器、（ａ），（ｂ），（ｃ）……反応空間 第２図について、 101……基体、102〜104……光電変換層を構成する半導
体層、105……導電層、106……絶縁層、107……金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−165728（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−244022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−170000（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−118671（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−100516（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】基体上に形成される光電変換層を構成する
層の数に応じた複数の成膜室を連続して有する反応容器
と、前記成膜室の夫々に設けられたガス導入甲の配管
と、前記成膜室の夫々に設けられたガス排気手段と、前
記配管のガス排出口に対向して前記基体を複数の成膜室
に順次搬送する搬送手段とを有していて、前記配管が少
なくとも堆積膜形成用の気体状原料物質を成膜室に導入
するガス導入管と、該気体状原料物質に酸化作用をする
性質を有する気体状ハロゲン系酸化剤を成膜室内に導入
するためのガス導入管とを有する同心円の多重管構造で
あって前記ガス排出口の位置が内側ほど基体の表面位置
から遠くなるようにされていることを特徴とする光起電
力素子の連続製造装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60287347A JPH0770485B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 光起電力素子の連続製造装置 |
| US06/943,756 US4798166A (en) | 1985-12-20 | 1986-12-19 | Apparatus for continuously preparing a light receiving element for use in photoelectromotive force member or image-reading photosensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60287347A JPH0770485B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 光起電力素子の連続製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62145882A JPS62145882A (ja) | 1987-06-29 |
| JPH0770485B2 true JPH0770485B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=17716190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60287347A Expired - Fee Related JPH0770485B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | 光起電力素子の連続製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770485B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014523479A (ja) * | 2011-06-09 | 2014-09-11 | シンギュラス エムオーシーヴィディー ゲーエムベーハー イー．ゲール． | インライン式の化学気相成長の方法及びシステム |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50118671A (ja) * | 1974-03-01 | 1975-09-17 | ||
| US4515107A (en) * | 1982-11-12 | 1985-05-07 | Sovonics Solar Systems | Apparatus for the manufacture of photovoltaic devices |
| JPS59170000A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 結晶成長装置 |
| JPS60165728A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-28 | Toshiba Corp | 薄膜形成方法 |
| JPH0713941B2 (ja) * | 1984-05-17 | 1995-02-15 | キヤノン株式会社 | 堆積膜の形成方法 |
-
1985
- 1985-12-20 JP JP60287347A patent/JPH0770485B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62145882A (ja) | 1987-06-29 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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