JPH0834177B2 - 半導体多結晶薄膜の製造方法 - Google Patents

半導体多結晶薄膜の製造方法

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JPH0834177B2 JP62268904A JP26890487A JPH0834177B2 JP H0834177 B2 JPH0834177 B2 JP H0834177B2 JP 62268904 A JP62268904 A JP 62268904A JP 26890487 A JP26890487 A JP 26890487A JP H0834177 B2 JPH0834177 B2 JP H0834177B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体多結晶薄膜の製造方法に関し、さ
らに詳しくは、高性能,大面積の太陽電池を低コストで
得るための半導体多結晶薄膜の製造方法の改良に係るも
のである。
〔従来の技術〕
従来例でのこの種の太陽電池として、単結晶,あるい
は多結晶Si(シリコン)基板を用いた場合の概要構成を
第3図に示してある。
すなわち,この第3図従来例構成において、符号1は
単結晶,あるいは多結晶Si基板であり、また、10はこの
Si基板1上に、気相成長法によつて形成したSi薄膜、9
はこのsi薄膜10上に形成した透明導電膜、11はその表面
電極である。
こゝで、前記第3図に示す太陽電池にあつて、Si薄膜
10を気相成長法で形成させるための,単結晶,あるいは
多結晶Si基板1としては、一般に、CZ,FZ単結晶ウエハ
基板とか、多結晶Siキャスト基板などの非常に高価な基
板をそれぞれに用いており、しかもこれらの各基板の大
きさは、通常の場合,4φ,もしくは10cm角に限定されて
いることが多い。
また、大面積化の可能なSi薄膜10の形成手段として
は、ジクロルシラン,あるいはトリクロルシランを用い
る熱分解気相成長法がある。
そして、この単結晶,あるいは多結晶シリコン太陽電
池の製造において、基板1上に成長形成されるシリコン
薄膜10は、少なくとも20〜30μm以上の厚さを必要とす
るが、その成長に熱分解気相成長法を適用する場合,例
えば、安価なガラス基板を使用することのできる500〜6
00℃程度の成長温度では、シリコン自体の成長速度が、
0.01〜0.02μm/min程度であつて極めて小さく、装置構
成に必要とされるところの,厚さ20〜30μm以上のシリ
コン薄膜10を得るのには、極めて長時間を必要とするば
かりか、コスト高にもなつて実用的でないと云う憾みが
ある。また一方,成長温度を1000〜1100℃程度に高くす
れば、シリコン薄膜10の製造時に妥当とされる1〜2μ
m/min程度の成長速度を得られるのであるが、この場合
には、この手段を適用する基板の種類に制限があつて、
石英,あるいはセラミックなどの比較的高価な基板を用
いざるを得なくなる。
そこで、このような従来の不都合を改善する一つの手
段として、基板上へのシリコン薄膜を形成をスクリーン
印刷法によつて行なうようにした手段が、先にM.BOHMら
により提案されている(Solar Cells.第20巻155−166
頁,1987)。
第4図は、このスクリーン印刷法を適用して製造され
た太陽電池の要部を拡大して示す断面構造である。
すなわち,この製造方法においては、絶縁性基板1上
にあつて、まず、高融点金属(例えばMo)膜2を形成さ
せた後,続いて、III族金属(例えばAl)膜12を被着さ
せ、かつ予め用意されたSiパウダーとバインダーとの混
合物(Siパウダー:65〜95wt%,ガラスおよび有機溶剤
からなるバインダー:25〜35wt%)を、前記基板1上に
スクリーン印刷させ、かつこれを625〜650℃程度に昇温
させて、その有機溶剤を蒸発させると共に、コンタクト
層14を形成させ、さらに反射防止膜9およびを表面電極
11を順次に設けることによつて、第4図に示された構成
通りに、所期の太陽電池構造を得るようにしているので
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前記のように基板上へのシリコン薄膜
をスクリーン印刷法により形成する手段においては、第
4図の構造からも明らかなように、形成されるシリコン
薄膜でのシリコン粒の相互間に、比較的隙間が多く存在
して面積効率が悪く、しかも一方では、熱処理のために
625〜650℃程度の高温を必要とし、かつまた、その特性
についても、例えば、変換効率が1.822%程度であるよ
うに極めて不十分なものであつた。
この発明は、このような従来例方法の問題点を改善す
るためになされたもので、その目的とするところは、太
陽電池を低コストで得るため、比較的大面積の基板上
に、高品質な多結晶薄膜を低温で形成し得るようにし
た,この種の半導体多結晶薄膜の製造方法を提供するこ
とである。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的を達成させるために、この発明に係る半導体
多結晶薄膜の製造方法は、絶縁性基板,もしくは導電性
基板上にあって、まず、高融点金属の薄膜,低融点金属
の厚膜を順次に被着させ、ついで、この低融点金属の厚
膜上に、半導体の微少結晶粒を堆積させ、この後、低融
点金属の厚膜を溶融させると共に、半導体の微少結晶粒
をここに溶解させて飽和させた上で、徐々に冷却させて
半導体をエピタキシャル成長させることによって、所期
の半導体多結晶薄膜を形成し得るようにしたものであ
る。
〔作用〕
すなわち,この発明方法においては、絶縁性,あるい
は導電性基板上に、高融点金属の薄膜,低融点金属の厚
膜を順次に被着させた後,この低融点金属の厚膜上に半
導体の微少結晶粒を堆積させて、一旦,低融点金属の厚
膜を溶融させるので、その表面の平坦化を図ることがで
きると共に、結晶粒の相互間が隙間なく緻密に形成され
て面積効率を向上でき、ついで、これを徐々に冷却させ
ることにより、エピタキシャル成長層を成長させて、多
結晶薄膜を形成するようにしたから、成長速度が比較的
大きくて短時間での成長が可能であつて、高品質の半導
体多結晶薄膜を形成し得るのである。
〔実 施 例〕
以下,この発明に係る半導体多結晶薄膜の製造方法の
一実施例につき、第1図および第2図を参照して詳細に
説明する。
第1図(a)ないし(e)はこの実施例方法を適用し
た半導体多結晶薄膜の製造工程を順次に示すそれぞれに
断面図である。
すなわち,この第1図に示す実施例方法においては、
まず、絶縁性基板,もしくは導電性基板1上にあつて、
例えば、Mo(モリブデン)などの高融点金属の薄膜2,つ
いで、例えば、Sn(スズ)などの低融点金属の厚膜3を
それぞれに形成し(同図(a)および(b))、かつそ
の上に、スクリーン印刷法,スプレー法,あるいはスピ
ンオン法などにより、Si(シリコン)の微少結晶粒4を
層状に塗布して被着させる(同図(c))。こゝで、こ
の塗布後の表面形状は、同図(c)に見られるように、
凹凸状を呈している。
次に、このように各膜2,3を形成した基板1に対し
て、厚膜3を形成している呈融点金属の融点以上の温
度,このSnの場合は232℃であるから、例えば、これを5
00℃程度に加熱して、この低融点金属の厚膜3を溶融さ
せると共に、併せて、Siの微少結晶粒4を溶解させて低
融点金属メルトをSiで飽和させる(同図(d))。こゝ
で、この加熱後は、前記塗布時に凹凸状であつた表面
が、著しく平坦化された表面5となる。
続いて、その後,前記処理温度を徐々に下げてゆくこ
とにより、個々のSi結晶粒4を核にしてsiをエピタキシ
ャル成長6させ、このようにして目的とする多結晶Si薄
膜7を形成する(同図(e))のである。
従つて、この実施例方法の場合には、前記のようにし
て形成される多結晶Si薄膜7について、その表面5が比
較的平坦化されており、しかも、前記した従来例方法の
場合とは全く異なつて、個々のSi結晶粒4の相互間が隙
間なく緻密に形成されるために、その面積効率を格段に
向上させることができ、また一方,個々のSi結晶粒4の
粒径が、使用する原材料の結晶粒径にほゞ等しいため
に、原材料に粒径の大きいものを用いれば、数μmから
数十μm程度の任意の大きさのものを得られるのであ
り、さらにこゝでは、薄膜形成に液相成長法を適用する
ため、成長速度が数μm/min程度のように比較的大きく
て短時間での成長が可能で、拡散長が50μmないし60μ
m程度と高く、高品質の薄膜を形成し得るのである。
また次に、第2図はこの実施例方法によつて、ガラス
基板1上に形成される多結晶Si薄膜を用いた積層型太陽
電池の概要構成を模式的に示す断面図であり、こゝで
は、n(p)型の多結晶Si薄膜7上に、p(n)型の微
少結晶シリコン層,あるいはアモルファスシリコン層8
を形成させ、かつその上に透明導電膜9を形成させたも
のである。
そして、このように比較的安価なガラス基板1を用い
て試作した太陽電池においても、変換効率10ないし12%
程度までの性能を実現できることを確認し得た。この性
能は、先に述べた非常に高価な多結晶Siキャスト基板を
用いる太陽電池での性能に匹敵するもので、この実施例
方法によつて形成される多結晶Si薄膜が、多結晶Siキャ
スト基板と同程度の優れた特性を有することを実証する
ものである。
なお、前記実施例方法では、多結晶Si薄膜を形成する
場合について述べたが、この実施例方法をその他の多結
晶薄膜を形成する場合にも適用できることは勿論である
り、例えば、前記実施例方法において、低融点金属とし
てIn(インジウム),多結晶としてCuInSe2の多結晶粒
を用い、同様な手法によつてCuInSe2多結晶薄膜を形成
でき、このようにして得られるp型CuInSe2多結晶薄膜
上に、n型CdS層を形成したCdS/CuInSe2太陽電池の場合
にあつても、実施例の場合と同様に優れた特性を発揮し
得るのである。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、この発明方法によれば、絶縁性
基板,もしくは導電性基板上に、まず、高融点金属の薄
膜,低融点金属の厚膜を順次に被着させ、ついで、この
低融点金属の厚膜上に、半導体の微少結晶粒を堆積させ
た後、低融点金属の厚膜を溶融させると共に、半導体の
微少結晶粒をここに溶解させて飽和させた上で、徐々に
冷却させて半導体をエピタキシャル成長させるようにし
たので、表面の平坦化,ならびに結晶粒相互間の緻密化
を達成し得て面接効率を格段に向上でき、また、エピタ
キシャル成長によつて、多結晶薄膜を形成するようにし
たから、成長速度が大きくて短時間での成長が容易に可
能であり、より安価な基板を用いて高品質の半導体多結
晶薄膜を形成し得るなどの優れた特長を有するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)ないし(e)はこのこの発明に係る半導体
多結晶薄膜の製造方法の一実施例による製造工程を順次
に示すそれぞれに断面図、第2図は同上方法を適用した
太陽電池の概要構成を模式的に示す断面図であり、ま
た、第3図は従来例による同上太陽電池の概要構成を模
式的に示す断面図、第4図は同上太陽電池の要部を拡大
して示す断面図である。 1……絶縁性基板あるいは導電性基板、2……高融点金
属の薄膜、3……低融点金属の厚膜、4……微少結晶
粒、6……エピタキシャル成長層、7……多結晶Si薄
膜、8……微少結晶シリコン層あるいはアモルファスシ
リコン層、9……透明導電膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/04 X

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性基板,もしくは導電性基板上に、高
    融点金属の薄膜,低融点金属の厚膜を順次に被着させる
    工程と、前記低融点金属の厚膜上に、半導体の微少結晶
    粒を堆積させる工程と、この後、前記低融点金属の厚膜
    を溶融させると共に、前記半導体の微少結晶粒をここに
    溶解させて飽和させた上で、徐々に冷却させて前記半導
    体をエピタキシャル成長させる工程とを含むことを特徴
    とする半導体多結晶薄膜の製造方法。
  2. 【請求項2】金属膜としてSn,微少結晶粒として単結
    晶,あるいは多結晶Si粒を用いたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載の半導体多結晶薄膜の製造方
    法。
  3. 【請求項3】金属膜としてIn、微結晶粒として単結晶,
    あるいは多結晶CuInSe2粒を用いたことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の半導体多結晶薄膜の製造方
    法。
JP62268904A 1987-10-23 1987-10-23 半導体多結晶薄膜の製造方法 Expired - Lifetime JPH0834177B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0760807B2 (ja) * 1990-03-29 1995-06-28 株式会社ジーティシー 半導体薄膜の製造方法
JP2641800B2 (ja) * 1990-11-30 1997-08-20 シャープ株式会社 太陽電池及びその製造方法
JP2758741B2 (ja) * 1991-08-09 1998-05-28 シャープ株式会社 光電変換素子およびその製造方法
EP0541033A3 (en) * 1991-11-08 1993-06-30 Siemens Aktiengesellschaft Process of fabrication of thin-film polycristalline silicon solar cells
US6664567B2 (en) 2001-06-28 2003-12-16 Kyocera Corporation Photoelectric conversion device, glass composition for coating silicon, and insulating coating in contact with silicon
CN100423197C (zh) * 2002-08-23 2008-10-01 Jsr株式会社 硅膜形成用组合物和硅膜的形成方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50152683A (ja) * 1974-05-27 1975-12-08
FR2280427A1 (fr) * 1974-07-31 1976-02-27 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un cristal par epitaxie sur un substrat metallique liquide
JPS5710224A (en) * 1980-06-23 1982-01-19 Nec Corp Forming method for silicone single crystalline film

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