JPH0846229A - 多結晶シリコンデバイス及び太陽電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ガラス、金属等の異種の基板と、多結晶シリ
コンとの、熱膨張係数の違いのための界面における応力
歪みに起因する欠陥を抑える。 【構成】 結晶シリコンとは異なる材料の基板上に多結
晶シリコンを堆積したデバイスにおいて、基板１と多結
晶シリコン４との間に非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質Ｓ
ｉＳｎ層３が存在する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多結晶シリコン太陽電
池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多結晶シリコンは、特性及びコストを考
えたとき、太陽電池用の材料として有望である。

【０００３】従来の多結晶シリコン太陽電池は、キャス
ト内に高純度のシリコン粉末あるいは砕片を入れ、熱
し、溶融した後、冷却することにより、多結晶シリコン
のインゴットを作製する。キャストをこわして取り出し
たインゴットを一定の厚さでスライスし、ポリシングす
ることにより、多結晶シリコンのウェハーを作製する。
上記多結晶シリコンウェハーに不純物の拡散によりｐｎ
接合を形成し、その上に集電電極を印刷法等により形成
し、その上に反射防止用の層をコートすることにより、
多結晶シリコン太陽電池を作製している。

【０００４】上記形成法の欠点は、コストがかかること
であり、特にインゴットのスライシング及びポリシング
にコストがかかることである。

【０００５】この問題を解決するために、ガラスあるい
は金属の基板上に薄膜の多結晶シリコンを作製しようと
種々試みられている。

【０００６】すなわち、ガラスあるいはステンレス等の
基板上にＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、液相法により直
接多結晶シリコン薄膜を形成する方法、あるいは、ＣＶ
Ｄ法、プラズマＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリング法で
非晶質シリコン膜あるいは小粒径の多結晶シリコン膜を
形成した後、レーザーあるいは、赤外ランプ等で該シリ
コン膜を溶融あるいは固相成長させ多結晶シリコン薄膜
を形成する方法が提案されている。これらの方法は、ス
ライシング及びポリシングの工程が不要のためコスト面
で極めて有利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多結晶
シリコン薄膜の作製温度は通常室温よりかなり高いた
め、ガラス、金属等の異種の基板上に作製した後、室温
まで温度を下げる時に、熱膨張係数の違いのため、界面
において歪みが生じ、多結晶シリコン薄膜に欠陥が形成
される。

【０００８】この欠陥が、再結合中心として作用するた
めに電荷の走行をさまたげ、太陽電池の光電変換効率を
低下させる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、結晶シリコン
とは異なる材料の基板上に多結晶シリコンを堆積したデ
バイスにおいて、基板と多結晶シリコンとの間に非晶質
ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層が存在することを特
徴とする多結晶シリコンデバイスを要旨とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、ガラスあるいは金属等の結晶
シリコンとは異なる基板上にまず、非晶質ＳｉＧｅまた
は非晶質ＳｉＳｎ層を形成した後、その上に多結晶シリ
コン層を形成することにより、多結晶シリコン形成時の
温度から室温に冷却する時に、熱膨張係数の違いにより
生じる応力歪みに起因する欠陥の発生を抑えることを可
能にしたものである。

【００１１】

【実施態様例】本発明の太陽電池の構成について示す。
図１は、本発明の太陽電池の構成の代表例である。１は
基板であり、通常は金属、ガラス、あるいは合成樹脂等
が使用される。太陽電池の構成物質の支持体としての役
割をもつ。基板が絶縁体で構成されている場合は、その
表面に金属層２が形成され、電極としての役割をする。
金属層は通常の蒸着法、スパッタリング法、印刷法、塗
布法等が使用される。

【００１２】基板が金属等導電材料で形成されている場
合は、そのまま基板が電極としての役割をしても良い。
また電極の抵抗を低くしたいとき、あるいは、光の反射
を行わせ、再び多結晶シリコン層での光の吸収を促進し
たい場合には、基板上に抵抗率の低いＡｇ、Ａｌ等の金
属を単層あるいは積層して形成し、電極及び反射層とす
る。

【００１３】３は非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳ
ｎ層で、熱による歪みの緩衝層としての役割をはたして
いる。非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層は、通
常ＲＦ、ＶＨＦ、マイクロ波帯域の高周波電力によるプ
ラズマ放電により原料ガスを分解し、基板上に堆積す
る。

【００１４】非晶質ＳｉＧｅを用いる場合には、原料ガ
スとしてＳｉを含む原料ガスとＧｅを含む原料ガスとを
混合したものを用い、また、非晶質ＳｉＳｎを用いる場
合には、原料ガスとしてＳｉを含む原料ガスとＳｎを含
む原料ガスを混合したものを用いる。必要に応じて、Ｈ
₂ガスあるいはＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ等の不活性ガス
で希釈することもある。

【００１５】Ｓｉを含む原料ガスとしては、ＳｉＨ₄，
ＳｉＣｌ₄，ＳｉＦ₄，ＳｉＣｌ₂Ｈ₂，ＳｉＦ₂Ｈ₂，Ｓｉ
₂Ｈ₆，Ｓｉ₂Ｆ₆，Ｓｉ₂Ｃｌ₆等が用いられる。これらの
ガスは１種類あるいは２種類以上を用いることもある。
Ｇｅを含む原料ガスとしては、ＧｅＨ₄，ＧｅＣｌ₄，Ｇ
ｅＦ₄等が用いられる。これらのガスは１種類あるいは
２種類以上を用いることもある。また、Ｓｎを含む原料
ガスとしては、ＳｎＣｌ₄，Ｓｎ（ＣＨ₃）₄，Ｓｎ（Ｃ₂
Ｈ₅）₄等が用いられる。

【００１６】非晶質ＳｉＧｅ層を用いる場合には、これ
らの原料ガスを真空チャンバー間に導入し、通常０．０
１３Ｐａから１３３０Ｐａの間の圧力下でプラズマ放電
を起こし、原料ガスを分解し堆積に寄与する活性種を作
製する。このようにして所定の温度に加熱した基板上に
非晶質ＳｉＧｅが堆積される。

【００１７】また、非晶質ＳｉＳｎ層を用いる場合に
も、上述と同様にして非晶質ＳｉＳｎ層を基板上に堆積
できるが、非晶質ＳｉＳｎ膜はスパッタリング法でも作
製することができる。ターゲットとしてＳｉＳｎ合金粉
末、あるいはＳｉ粉末とＳｎ粉末とを混合して焼結した
ものを用い、Ｈ₂ガスあるいはＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ
等の不活性ガスで、ＤＣ、ＲＦ、スパッタリングするこ
とにより作製することができる。

【００１８】非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層
は、非晶質であるので構造柔軟性があり、非晶質ＳｉＧ
ｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層上に結晶シリコン層を積層
させた構造の膜に温度変化を生じさせても、非晶質Ｓｉ
Ｇｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層と結晶シリコン層との間
には、熱膨張係数の違いに起因する歪みがほとんど生じ
ない。そのため高温で作製した結晶シリコン膜を、作製
後室温に冷却しても欠陥の小さい膜を得ることができ
る。

【００１９】一方、基板上に直接作製した結晶シリコン
膜は作製した温度より室温に冷却したとき、熱膨張係数
の違いにより、基板との界面に応力が発生し、そのため
結晶シリコン膜中に欠陥が導入される。

【００２０】非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層
とガラス、金属等の基板との間には、熱膨張係数には、
大きな違いがある。しかしながら、非晶質ＳｉＧｅ層ま
たは非晶質ＳｉＳｎ層と基板との熱膨張係数の違いによ
り、作製温度から室温に冷却したときに生じる欠陥は大
きな問題にはならない。

【００２１】その理由としては、以下に記述の（ａ）及
び（ｂ）が挙げられる。

【００２２】（ａ）非晶質ＳｉＧｅまたは非晶質ＳｉＳ
ｎ層の構造柔軟性により、冷却過程において、構造の再
編成が起こり得ることである。

【００２３】（ｂ）非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質Ｓｉ
Ｓｎ層の抵抗を小さくするため通常は価電制御用の不純
物をドーピングするので、フェルミレベルは、価電子帯
側、あるいは伝導帯側に強く寄っているため、多数キャ
リアで欠陥は埋められ、電荷のトラップとして寄与しな
いことである。

【００２４】非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層
の上にｐｎ接合、あるいはｐｉｎ接合の太陽電池を形成
したとき非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層の抵
抗が電圧降下に寄与しないことが重要である。そのため
非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層の単位面積当
りの抵抗は１Ω以下にする必要がある。また、基板と多
結晶シリコンとの熱膨張係数の違いによって生じる応力
を緩和するために必要な非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質
ＳｉＳｎ層の膜厚の下限は５０Åである。好ましくは１
００Å以上の膜厚を必要とする。

【００２５】従って非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質Ｓｉ
Ｓｎ層の膜厚方向の単位面積当りの抵抗を１Ω以下にす
るためには、膜厚が１００Åの場合には非晶質ＳｉＧｅ
または非晶質ＳｉＳｎ層の抵抗率が１０⁶Ω・ｃｍ以下
であることが必要である。また膜厚が１μｍの場合に
は、非晶質ＳｉＧｅまたは非晶質ＳｉＳｎ層の抵抗率は
１０⁴Ω・ｃｍ以下であることが必要である。

【００２６】非晶質ＳｉＧｅまたは非晶質ＳｉＳｎ層の
抵抗率を下げるには、２つの方法がある。第１の方法と
して、非晶質ＳｉＧｅ膜の場合は非晶質ＳｉＧｅ膜中Ｇ
ｅの含有量を８５原子％以上とし、また、非晶質ＳｉＳ
ｎ膜の場合は非晶質ＳｉＳｎ膜中Ｓｎの含有量を５０原
子％にすることにより、１０⁶Ω・ｃｍ以下にすること
ができる。

【００２７】第２の方法は、ＩＩＩ族あるいはＶ族の価
電子制御用の不純物をドーピングすることである。ドー
ピングすることにより、フェルミレベルは価電子帯側、
あるいは導電帯側に移動し、多数電荷によって、非晶質
ＳｉＧｅまたは非晶質ＳｉＳｎ内の欠陥は満たされる。
そのため実質的に欠陥が電荷のトラップとして働くこと
がなくなる。第２の方法は、非晶質ＳｉＧｅ層または非
晶質ＳｉＳｎ層をドーピング層として用いる場合に有用
である。

【００２８】価電子制御用不純物の膜中への導入方法と
しては、イオン打ち込み、拡散等があるが、非晶質Ｓｉ
Ｇｅまたは非晶質ＳｉＳｎの場合、作製時に不純物を膜
中に取り込めるように、原料ガス中に不純物元素を含む
ガスを混合させ、プラズマ中で該ガスを分解し、膜中に
取り込む方法が生産上余分なプロセスを必要とせず有用
である。

【００２９】不純物元素を含むガスとしては、ＩＩＩ族
元素を含むガスとしては、Ｂ₂Ｈ₆，ＢＦ₃等があり、Ｖ
族元素を含むガスとしては、ＰＦ₅，ＰＨ₃，ＡｓＨ₃等
がある。

【００３０】図１において４は多結晶シリコン層であ
る。この層において光吸収を行い電荷を発生させ、発電
を行う。多結晶シリコン層の厚さは、入射した光を吸収
するのに十分な厚さを要する。あまり厚いと電荷の拡散
距離の増大による外部へ取り出させられる電流の減少、
及び電圧の減少につながる。またコストを考えた場合、
生産時間が長くなり、また原材料の使用量が増える分不
利である。金属反射層２との組合せにより、入射した光
を効率よく吸収させることにより、膜厚を薄くすること
ができる。好ましい膜厚は１μｍ以上５０μｍ以下であ
る。また５の多結晶シリコン層とｐｎ接合を形成するた
め価電制御用の不純物を混入させてある。

【００３１】５の半導体層とは、ｐｎ接合を形成させる
ために伝導の型は５の半導体層と逆の伝導型にする必要
がある。また３の非晶質ＳｉＧｅ層とは接合をつくらな
いで、オーミックな接触が得られるように同じ伝導型に
する必要がある。

【００３２】本発明に使用する多結晶シリコン膜の作製
方法は使用する基板によって異なるが、種々の方法が適
宜用いられる。代表的なものとして次のような方法があ
る。ＣＶＤ法と呼ばれる原料ガス（ＳｉＨ₄，ＳｉＣｌ₂
Ｈ₂，ＳｉＦ₄，ＳｉＦ₂Ｈ₂等のガス）を、加熱した基板
上で分解し、多結晶シリコン膜を得る方法。

【００３３】プラズマ放電法と呼ばれるＳｉＨ₄等の原
料ガスを多量に希釈したＨ₂中で、ＲＦ、ＬＦ、ＶＨ
Ｆ、マイクロ波等の電力を印加した条件下でプラズマ放
電を起こし堆積する方法。

【００３４】液相法と呼ばれるＳｎ，Ｉｎ，Ｇａ等の金
属溶媒中にＳｉを飽和状態まで溶かし込み、基板の表面
に、金属溶媒が接するように基板を金属溶媒中に挿入
し、基板表面の溶媒温度が挿入前に比べ多少低くなるよ
うに温度設定を行った状態で、基板表面のＳｉの溶解を
過飽和状態にする。

【００３５】以上の方法等で基板表面上に多結晶Ｓｉ膜
が形成される。いずれの方法でも、熱的歪みの緩和層と
しての非晶質ＳｉＧｅ層またはＳｉＳｎ層が結晶化し
て、消滅するような極端に高い基板温度に長時間基板を
放置するような成膜方法は適していない。

【００３６】価電子制御用の不純物は、イオン打ち込み
法、拡散法等膜を堆積した後に、多結晶シリコン層に混
入させる方法、成膜時に原料ガス、あるいは溶媒の中に
混合させ、堆積と共に不純物を混入させる方法等があ
り、適宜用いられる。

【００３７】ｐｎ接合を形成したとき空乏層が多結晶シ
リコン層全体に拡がるように不純物の混入量は多過ぎて
も良くない。しかし、少な過ぎると直列抵抗成分が大き
くなるため、外部へ取り出すときに損失になってしま
う。そのため、一般的には多結晶シリコン層４の抵抗率
が０．１Ω・ｃｍ〜１００Ω・ｃｍの範囲になるように
不純物の混入量は調整される。

【００３８】５は多結晶シリコン層４とｐｎ接合を形成
するための半導体層である。

【００３９】多結晶シリコン層４とｐｎ接合を形成した
ときに、十分に多結晶シリコン層４で光が吸収され、電
荷が発生できるためには、半導体層５の厚さは薄くなけ
ればならない。望ましい厚さは２０００Å以下である。
また多結晶シリコン層４と開放電圧の大きいｐｎ接合を
作るためには、ＩＩＩ族あるいはＶ族の価電制御用の不
純物が多量に混入されることが必要である。また混入さ
れた不純物により、自由電子あるいはホールが効率よく
作られ、フェルミレベルが伝導帯側あるいは価電子帯側
に十分に動かされることが重要である。

【００４０】一般には、抵抗率が１Ω・ｃｍ以下になる
ように多量にＩＩＩ族あるいはＶ族の元素不純物が混入
される。

【００４１】半導体層５としては、通常は非晶質シリコ
ン、非晶質シリコン・カーバイト、多結晶シリコン、多
結晶シリコン・カーバイドが適している。

【００４２】図１において、６は集電電極で、半導体層
５に集められた電荷を外部回路に取り出すために用いら
れる。

【００４３】集電電極は、導電率の高いＡｇ，Ａｌ，Ｃ
ｕ等の金属をグリッド状あるいはくし形状に蒸着法、ペ
ースト塗布法等で形成するか、あるいはワイヤー状の金
属を半導体層５の上に張り付けることにより形成され
る。

【００４４】集電電極の幅はできる限り細く、間隔は広
い方が多結晶シリコン層４に入射する光量が多くなるの
で望ましいが、逆にあまり幅が細く、間隔が広いと直列
抵抗が高くなり、外部回路へ効率よく発生電荷を取り出
せない。したがって、通常は幅０．０２〜１ｍｍで間隔
１ｍｍ〜５ｃｍに選ばれる。実際の集電電極の幅、間隔
は半導体層５及び反射防止層７の表面抵抗の値によって
適宜決められる。

【００４５】図１において、７は太陽電池セルに入射し
た光が、効率より多結晶シリコン層４の中へ入射するよ
うに、半導体層５の上につけた反射防止層である。通常
金属酸化物例えばＩｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，ＴｉＯ₂，Ｚｎ
Ｏ，ＺｒＯ等が用いられる。

【００４６】膜厚は、反射防止層５の材料の屈折率を考
慮し、反射が最も小さくなるような厚さに設定される。

【００４７】なお、反射防止層に抵抗率の低い材料を用
い、その表面抵抗が半導体層５の表面抵抗より低いとき
は、集電電極６が反射防止層７の上に配置された構造で
も良い。

【００４８】図２は本発明の太陽電池の他の一の構成例
である。図１と異なる点はｎ型の非晶質ＳｉＧｅ層また
は非晶質ＳｉＳｎ層２３、多結晶シリコン層２４、ｐ型
半導体層２５でｐｉｎ接合を形成している点にある。多
結晶シリコン層２４には、価電制御用の不純物は混入さ
れていない。従って、フェルミ準位はバンドギャップの
中央付近にあり、真性の伝導型を示す。この方法は多結
晶シリコン層において、少数電荷の拡散長が短かく、有
効に光を吸収する程度に多結晶シリコン層を厚くする
と、拡散電流が十分採れないときに一般に用いられる。
内部電界によるドリフトによって電流を採ろうとする方
法である。

【００４９】図２において、２１，２２，２６，２７は
それぞれ図１の１，２，６，７に対応している。

【００５０】非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層
２３と半導体層２５とには、それぞれ異なる型の価電制
御用の不純物が混入されている。

【００５１】図３は本発明の太陽電池のさらに他の一構
成例である。

【００５２】図２と異なる点は、価電制御用の不純物を
混入した非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層３３
の上に、それと同じ導電型の価電制御用元素を混入した
多結晶シリコン層３８を形成し、その上に不純物を混入
していない多結晶シリコン層３４を形成し、その上に該
多結晶シリコン層とは逆の伝導型の価電制御用元素を混
入した半導体層３５を形成してある。半導体層３５を多
結晶シリコンによって形成すれば、すべて多結晶シリコ
ンで形成されたｐｉｎ構造の太陽電池になる。

【００５３】本構成は、非晶質ＳｉＧｅまたは非晶質Ｓ
ｉＳｎ層３３の機能を熱的歪みの緩衝層、多結晶シリコ
ン層３８の機能をｐｉｎの結合形成のドーピング層と機
能を分離している点に特徴がある。したがって、非晶質
ＳｉＧｅまたは非晶質ＳｉＳｎ３３と多結晶シリコン層
３８との膜厚、不純物のドーピング量をそれぞれ独立に
最適な値に設定することが可能となる。

【００５４】

【実施例】次に本発明を実施例を上げて詳細に説明す
る。

【００５５】（実施例１）図１の構成の太陽電池を下記
の手順で作製した。厚さ１ｍｍ、面積５ｃｍ×５ｃｍの
ステンレス基板をアセトン、イソプロピルアルコールで
超音波洗浄し、十分に乾燥した後、スパッタリング装置
に装着した。装置内を十分に排気した後、基板温度を３
００℃にした後、ＡｇのターゲットでＡｒを３０ｓｃｃ
ｍ流し、０．２７Ｐａの圧力に調整し、５００ＷのＤＣ
電力を印加し、２０分で約２０００Åの厚さのＡｇ膜の
金属反応膜２を成膜した。上記基板を取り出し、図４の
プラズマ成膜装置の基板ホルダー５７上に設置した。

【００５６】以下本実施例で用いたプラズマ成膜設置に
ついて記す。

【００５７】図４において、４１は真空チャンバー、４
２は真空排気管で不図示のターボポンプ及びロータリー
ポンプに接続され、真空チャンバー内を真空に排気す
る。４３は原料ガスの吹き出し口で、原料ガスの供給管
４４を通じて原料ガスが供給される。原料ガスの供給管
の途中には圧縮空気で動作するバルブ４５が取り付けら
れており、ポンプの停止等、非常時に原料ガスがチャン
バー内に導入されるのを防止している。原料ガスの供給
管４４には、それぞれのガスのマスフローコントローラ
４６〜５０が接続され、それぞれのガスの必要な流量が
それぞれチャンバーに供給される。また、本実施例で用
いたマスフローコントローラは、圧電材料を流量制御用
バルブに用いたもので、応答速度は０．２秒程度であ
る。４６，４７，４８，４９，５０は、それぞれＧｅＦ
₄ガス、ＳｉＦ₄ガス、Ｈ₂ガス、Ｈ₂で５％に希釈したＰ
Ｈ₃ガス、Ｈ₂で５％に希釈したＢＦ₃ガスのマスフロー
コントローラであり、５１，５２，５３，５４，５５は
それぞれのガスをそれぞれのマスフローコントローラへ
供給するガスの供給管で、それぞれ不図示のガスボンベ
から、それぞれのガスが供給される。

【００５８】５６はプラズマを生起させるための電極で
あり、マッチングボックス５８を介して１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電源５９と接続されている。５７は基板ホル
ダーでアース接続されている。

【００５９】原料ガスを流したとき高周波電源５９より
高周波電力を印加すると、電極５６と基板ホルダー５７
との間でプラズマ放電が起こる。基板ホルダー５７の表
面には基板１が取り付けられており、基板ホルダー５７
の内部には加熱用ヒーター６０と熱電対６１が挿入され
ている。

【００６０】加熱ヒーター６０と熱電対６１のそれぞれ
のリード線は、温度コントローラー６２に接続され、基
板ホルダー５７は設定した温度に保たれる。６３はチャ
ンバー内の圧力を測定するための圧力計で、６４はチャ
ンバー内の圧力をコントロールするための圧力コントロ
ールバルブである。６５は圧力をコントロールするため
の制御系である。原料ガスの流量が変化しても、チャン
バー内の圧力は設定された一定値に保たれる。

【００６１】基板１を基板ホルダー５７に設置した後、
チャンバー内を１×１０^-4Ｐａ以下に排気した。

【００６２】その後、基板を２５０℃に加熱した。Ｇｅ
Ｆ₄ガスマスフローコントローラ４６よりＧｅＦ₄ガスを
２０ｓｃｃｍ、ＳｉＦ₄ガスマスフローコントローラ４
７よりＳｉＦ₄ガスを２０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスマスフロー
コントローラ４８よりＨ₂ガスを２０ｓｃｃｍ、マスフ
ローコントローラ４９よりＨ₂ガスで５％に希釈したＰ
Ｈ₃ガスを０．２ｓｃｃｍ流した。チャンバー内の圧力
を１３Ｐａに設定した。この状態で高周波電源より、１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を７５Ｗ電極５６に印加
し、プラズマ放電を電極５６と基板ホルダー５７との間
に生起させた。

【００６３】この状態を２０分間維持した。その結果、
基板１の金属反射膜Ａｇ膜の上に非晶質のＳｉＧｅ膜が
２５００Å堆積した。

【００６４】堆積した膜の特性は同一条件でガラス基板
上に１時間堆積した膜厚７６００Åの膜で評価した。膜
の暗抵抗率は１０³Ω・ｃｍであり、反射電子線回折の
結果は非晶質であった。

【００６５】ガスを総て止め、十分にチャンバー内を真
空排気した後、基板を５５０℃に加熱した。マスフロー
コントローラ４７，４８，４９より、それぞれＳｉＦ₄
ガスを１００ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを２０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガ
スで５％に希釈したＰＨ₃ガスを０．２ｓｃｃｍ流し
た。チャンバー内の圧力を圧力コントローラーで５０Ｐ
ａに設定した。この状態で高周波電源より、１３．５６
ＭＨｚの高周波電力３５０Ｗを電極５６に印加し、プラ
ズマ放電を電極５６と基板ホルダー５７との間に生起さ
せた。

【００６６】ＳｉＦ₄ガスとＨ₂ガスで５％に希釈したＰ
Ｈ₃ガスとは、各マスフローコントローラへの信号を制
御することにより、５秒毎に導入及び遮断を繰り返し、
チャンバー内に導入した。一方、Ｈ₂ガスは常にチャン
バーに２０ｓｃｃｍ導入した。その結果、５秒毎に膜の
堆積とＨ₂プラズマ処理が行われることとなり、結晶性
の優れた多結晶シリコン膜が形成できた。

【００６７】この状態を３時間繰り返した。その結果、
基板１上には非晶質ＳｉＧｅ膜３の上に厚さ約１２μｍ
の多結晶シリコン層４が形成された。得られた試料と同
条件でガラス基板上に作製した試料の抵抗率は、５ Ω
・ｃｍでＸ線回折の結果（１１０）面が強く配向した多
結晶シリコンであった。

【００６８】次に基板温度は５５０℃に加熱したままチ
ャンバー内を十分に真空排気した後、ＳｉＦ₄ガスを２
０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ₂で５％に希釈し
たＢＦ₃ガスを０．４ｓｃｃｍ流した。チャンバー内の
圧力は５０Ｐａに設定した。高周波電源より１３．５６
ＭＨｚの高周波電力１００Ｗを印加した。ＳｉＦ₄ガス
とＢＦ₄ガスは６０秒毎に導入と遮断を繰り返し、一方
Ｈ₂ガスは連続的に流した。この導入と遮断を３回繰り
返した。その結果、基板１の多結晶シリコン層４の上に
厚さ２５０Åのｐ型の多結晶Ｓｉ層が成膜できた。

【００６９】なお、この層の膜厚は非常に薄いため、ガ
ラス基板上に膜の堆積とＨ₂ プラズマ処理の繰り返しを
６０回行って成膜した試料によって評価した。その結果
暗抵抗率は０．０２Ω・ｃｍで、反射電子線回折の結果
は多結晶であった。

【００７０】上記のプロセスで、ステンレス基板１上に
Ａｇの反射膜２、ｎ型の非晶質ＳｉＧｅ膜３、ｎ型の多
結晶シリコン層４、ｐ型の多結晶シリコン層５を形成し
た。

【００７１】多結晶シリコンのｐｎ接合を形成した基板
をプラズマ成膜装置よりとり出し、電子ビーム蒸着機の
中に挿入した。マスクを基板の表面に装着し、Ｃｒ，Ａ
ｇ，Ｃｒの三層よりなる集電電極を形成した。集電電極
の幅は０．１ｍｍで間隔は５ｍｍ毎のくし形の集電電極
をつけた。

【００７２】次に上記基板をスパッタリング装置に挿入
し、１０Ｐａの酸素雰囲気中で、Ｉｎ₂Ｏ₃ターゲットを
スパッタリングし、上記集電電極６の上に厚さ６５０Å
堆積した。

【００７３】このようにして図１に示す三構造の太陽電
池を作製した。以下、本発明の太陽電池１と呼ぶ。

【００７４】比較のために同じ作製手順で、３のｎ型の
非晶質ＳｉＧｅ膜の堆積を省略した構造の太陽電池も作
製した。以下、比較の太陽電池１と呼ぶ。作製した太陽
電池の特性をＡＭ１．５シュミレーター下で１００ｍＷ
／ｃｍ²の光を照射し、Ｉ−Ｖ特性を測定し評価した。

【００７５】本発明の太陽電池１は、比較の太陽電池１
に比べ、電流が大きく、曲線因子も良かった。本発明の
太陽電池１の光電変換効率は比較の太陽電池１に比べ、
約５％程高かった。

【００７６】また長時間（約１００時間）連続してＡＭ
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射しても、特性の
変化はいずれの太陽電池においても見られなかった。

【００７７】また、本発明の太陽電池１及び比較の太陽
電池１と同じ作製条件で、石英基板上に非晶質ＳｉＧｅ
層及び多結晶シリコンを積層した試料及び石英基板上に
多結晶シリコンのみを堆積した試料を作製し、セコエッ
チング（ＨＦの５０％液１００ｃｃと重クロム酸カリウ
ムの０．１５モル％水溶液５０ｃｃを混合させたエッチ
ング液に浸す）を行い欠陥を顕在化させ、走査型電子顕
微鏡で膜の表面を観察したところ、非晶質ＳｉＧｅ層を
基板との間に積層せずに直接多結晶シリコンを堆積した
試料の欠陥密度は、非晶質ＳｉＧｅ層を基板と多結晶シ
リコン膜との間に堆積させた試料の欠陥密度に比べ、１
ケタ以上大きかった。

【００７８】（実施例２）図２及び図３の構造の太陽電
池を下記の手順で作製した。

【００７９】図２の構造の太陽電池は、実施例１と同様
に、ステンレス基板上にＡｇ膜をスパッタリングで堆積
した後、図４のプラズマ装置に入れ、十分真空排気した
後、実施例１と同様の条件でｎ型伝導の約２５００Åの
非晶質のＳｉＧｅ膜をＡｇ膜上に堆積した。次に非晶質
ＳｉＧｅ層の上に多結晶シリコン層２４を堆積した。本
例では、多結晶シリコン層２４を作製するときにＰＨ₃
ガスの導入は行わず、また膜厚は２μｍになるように堆
積時間は３０分とした。その他の条件は実施例１と同様
にした。このような手順で作製した太陽電池を本発明の
太陽電池２と呼ぶ。

【００８０】図３の構造の太陽電池は、図２の構造の太
陽電池、すなわち本発明の太陽電池２でｎ型伝導の非晶
質ＳｉＧｅ層を堆積した後、チャンバー内を真空排気し
た状態で、基板温度を５５０℃にした。その後ＳｉＦ₄
ガスを２０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ₂で５％
に希釈したＰＨ₃ガスを０．４ｓｃｃｍ流した。チャン
バー内の圧力を５０Ｐａに設定した。高周波電源より１
３．５６ＭＨｚの高周波電力１００Ｗを電極５６に印加
した。ＳｉＦ₄ガスとＰＨ₃ガスは６０秒毎に導入と遮断
を繰り返し、一方Ｈ₂ガスは連続的に流した。この導入
と遮断を６回繰り返した。その結果、基板３１の非晶質
ＳｉＦ₄３３の上に、厚さ５００Åのｎ型の多結晶Ｓｉ
層３８が成膜できた。

【００８１】なお、この層の膜厚は非常に薄いため、ガ
ラス基板上に膜の堆積とＨ₂プラズマ処理との繰り返し
を６０回行って成膜した試料によって評価した。その結
果、暗抵抗率は０．０１Ω・ｃｍで、反射電子線回折の
結果は多結晶であった。

【００８２】その後、本発明の太陽電池２と同様の手順
で、図３の構造の太陽電池を作製した。以下、上記の手
順で作製した構造の太陽電池を本発明の太陽電池３と呼
ぶ。

【００８３】比較のために、本発明の太陽電池３の作製
手順で、非晶質ＳｉＧｅ層３３の作製過程を省略し、そ
の他の作製過程は本発明の太陽電池３と同じ手順で、図
３の構造であるが、非晶質ＳｉＧｅ層３３のない構造の
太陽電池を作製した。以下本太陽電池を比較の太陽電池
２と呼ぶ。

【００８４】以上のようにして作製した太陽電池をＡＭ
１．５シュミレーター下で１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照
射し、Ｉ−Ｖ特性を測定し、評価した。

【００８５】本発明の太陽電池２及び３は、いずれも比
較の太陽電池２に比べ、電流が大きく、曲線因子も良か
った。本発明の太陽電池２及び３の光電変換効率は、そ
れぞれ比較の太陽電池２の１．１倍、１．２倍と優れて
いた。

【００８６】また、長時間（約１００時間）連続してＡ
Ｍ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射しても、特性
の変化はいずれの太陽電池においてもみられなかった。

【００８７】（実施例３）図１の構造の太陽電池を下記
の手順で作製した。厚さ１ｍｍ、面積５ｃｍ×５ｃｍの
石英基板をアセトン、イソプロピールアルコールで洗浄
し、十分乾燥した後、スパッタリング装置に装着した。
装置内を十分に排気した後、基板温度を３００℃にした
後、ＡｇのターゲットでＡｒを３０ｓｃｃｍ流し、０．
２７Ｐａの圧力に調整し、５００ＷのＤＣ電力を印加
し、２０分で約２０００Åの厚さのＡｇ膜の金属反射膜
２を成膜した。本実施例では、反射層２は電極を兼ねて
いる。

【００８８】次に該基板を図４のプラズマ成膜装置に挿
入、基板温度を２５０℃にし、実施例１に記載の成膜条
件で上記基板上に、約２５００Åの膜厚の非晶質ＳｉＧ
ｅ膜を成膜した。次に、この基板をプラズマ成膜装置よ
り取り出し、図５に記載したＣＶＤ成膜装置に装着し
た。

【００８９】図５は本実施例に使用したＣＶＤ成膜装置
である。

【００９０】図５において、５００はＣＶＤ成膜装置の
チャンバーであり、５０１は基板を支持するためのホル
ダー、５０２は基板ホルダーを加熱するためのヒータ
ー、５０３は基板ホルダーの温度をモニターするための
熱電対である。ヒーター５０２及び熱電対５０３は温度
コントローラー５０７に接続されており、基板ホルダー
は設定した温度に保たれる。５０４は石英の反応管であ
り、その内部を流れるガスが赤外ランプヒーター５０５
により加熱できる構造になっている。５０６は反応管内
の温度をモニターするための熱電対である。赤外ランプ
ヒーター５０５及び熱電対５０６は温度コントローラー
５０８に接続され、反応管５０４内の温度がコントロー
ルされる構造になっている。５２０は反射板で赤外ラン
プの光を反応管内部に集光している。

【００９１】５１０は原料ガス吹き出し用ノズルであ
り、ガス導入管５１１より導入された原料ガスはノズル
５１０でチャンバー内に吹き出し、反応管５０４内でヒ
ーター５０５で加熱され、分解されて堆積膜形成用ラジ
カルとなって基板に衝突し、堆積する。未分解のガス
は、不図示の真空排気装置により、チャンバー５００内
より排出される。

【００９２】５０９はチャンバー内の圧力を測定するた
めの圧力計である。圧力計５０９からの信号が圧力コン
トローラー５１８に接続されており、圧力コントローラ
ーからの出力により、圧力コントロールバルブ５１９の
開閉状態が制御され、チャンバー５００内の圧力が設定
した圧力に保たれる。原料ガスが吹き出し口５１０より
吹き出される。吹き出された原料ガスは、石英の反応管
５０４の周りに取りつけられた赤外ランプヒーター５０
５により、加熱、分解され基板１上に堆積する。原料ガ
ス吹き出しノズル５１０より吹き出す原料ガスはガス導
入管５１１より導入される。

【００９３】５１４はＳｉＨ₄ガス用のマスフローコン
トローラであり、不図示のＳｉＨ₄ガスボンベより供給
されるＳｉＨ₄ガスの流量をコントロールする。５１
２，５１６はバルブであり、それぞれガスボンベとマス
フローコントローラ、マスフローコントローラとガス導
入管との間のガスの流れを開閉を行う。

【００９４】５１５は、Ｈ₂ガスで５％に希釈されたＰ
Ｈ₃ガス用のマスフローコントローラで、５１３，５１
７はそれぞれバルブである。５１８はＨ₂ガスで５％に
希釈されたＢ₂Ｈ₆ガス用のマスフローコントローラで、
５１９，５２０はそれぞれバルブである。５２１はＨ₂
ガス用のマスフローコントローラであり、５２２，５２
３はそれぞれバルブである。

【００９５】図５の装置において、ＳｉＨ₄ガスを５０
ｓｃｃｍ、Ｈ₂で５％に希釈したＰＨ ₃ガスを０．２ｓｃ
ｃｍＨ₂ガスを１００ｓｃｃｍ流した。チャンバー５０
０内の圧力を圧力コントローラー５１８により１００Ｐ
ａに設定、コントロールした。

【００９６】赤外ランプヒーター５０５により、原料ガ
スであるＳｉＨ₄ガスとＰＨ₃ガスを８００℃に加熱し、
分解した。分解された原料ガスすなわちラジカルは、５
５０℃に加熱した基板上に堆積し、膜となった。この状
態を３時間保った。その結果、基板１上には非晶質Ｓｉ
Ｇｅ層３の上に、厚さ約１５μｍの多結晶シリコン層４
が形成された。

【００９７】得られた試料と同条件で、石英基板のみに
作製した膜の暗抵抗率は４Ω・ｃｍでＸ線回折の結果
（１１０）面が強く配向した多結晶シリコンであった。

【００９８】次に基板温度を５５０℃にし、チャンバー
内を十分真空に保ったまま、ＳｉＨ ₄ガスを１０ｓｃｃ
ｍ、Ｈ₂で５％に希釈したＢ₂Ｈ₆ガスを０．２ｓｃｃ
ｍ、Ｈ₂ガスを１ｓｌｍ流した。チャンバー５００内の
圧力を圧力コントローラ５１８により１００Ｐａに設定
し、制御した。赤外ランプヒータ５０５により原料ガス
であるＳｉＨ₄ガスとＢ₂Ｈ₆ガスを６５０℃に加熱し、
分解した。

【００９９】この状態を３０分保った。その結果基板１
上には、厚さ２６０Åのｐ型の多結晶シリコン層が成膜
された。なお、この層の膜厚は、非常に薄いため、石英
のみの基板上に、同じ成膜条件で８時間成膜した試料に
よって膜の特性を評価した。暗抵抗率は０．０５Ω・ｃ
ｍ、上記のプロセスでステンレス基板１上にＡｇの反射
膜２、非晶質ＳｉＧｅ層３、ｎ型の多結晶シリコン層
４、ｐ型の多結晶シリコン層５を形成した。

【０１００】多結晶シリコンのｐｎ接合を形成した基板
をＣＶＤ成膜装置より取り出し、電子ビーム蒸着機の中
に挿入した。マスクを基板の表面に装着し、Ｃｒ，Ａ
ｇ，Ｃｒの三層よりなる集電電極を形成した。集電電極
の幅は０．１ｍｍで間隔は５ｍｍ毎のくし形の集電電極
をつけた。

【０１０１】次に上記基板をスパッタリング装置に挿入
し、１０Ｐａの酸素雰囲気中で、Ｉｎ₂Ｏ₃ターゲットを
スパッタリングし、上記集電電極６の上に厚さ６５０Å
堆積した。

【０１０２】このようにして図１に示す構造の太陽電池
を作製した。以下、本発明の太陽電池４と呼ぶ。

【０１０３】比較のために同じ作製手順で、３の非晶質
ＳｉＧｅ層の堆積を省略した構造の太陽電池も作製し
た。以下、比較の太陽電池３と呼ぶ。

【０１０４】作製した太陽電池の特性をＡＭ１．５シュ
ミレーター下で１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射し、Ｉ−
Ｖ特性を測定し評価した。

【０１０５】本発明の太陽電池４は、比較の太陽電池３
に比べ電流が大きく、曲線因子も良かった。本発明の太
陽電池４の光電変換効率は比較の太陽電池３に比べ、約
１５％程高かった。

【０１０６】また長時間（約１００時間）連続してＡＭ
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射しても、特性の
変化はいずれの太陽電池においても見られなかった。

【０１０７】（実施例４）図１の構成の太陽電池を下記
の手順で作製した。厚さ１ｍｍ、面積５ｃｍ×５ｃｍの
ステンレス基板をアセトン、イソプロピルアルコールで
超音波洗浄し、十分に乾燥した後、スパッタリング装置
に装着した。装着内を十分に排気した後、基板温度を３
００℃にした後、ＡｇのターゲットでＡｒを３０ｓｃｃ
ｍ流し、０．２７Ｐａの圧力に調整し、５００ＷのＤＣ
電力を印加し、２０分で約２０００Åの厚さのＡｇ膜の
金属反応膜２を成膜した。

【０１０８】次に、ターゲットにＳｉ粉末とＳｎ粉末を
５：５に混合したもの、それにＰ粉末を０．１ａｔ％混
入させ焼結させたものを用いて、Ｈ₂を６０ｓｃｃｍ流
し、０．１０Ｐａの圧力に調整し、７００ＷのＤＣ電力
を印加し、６０分に約１μｍの厚さの非晶質ＳｉＳｎ膜
３を成膜した。

【０１０９】堆積した膜の特性は、ガラス基板上に、上
記と同一条件で、６０分間堆積した膜で評価した。膜の
暗抵抗率は１０⁰Ω・ｃｍであり、反射電子線回折の結
果は、非晶質であった。

【０１１０】上記基板を取り出し、図４のプラズマ成膜
装置の基板ホルダー５７上に設置した。基板１を基板ホ
ルダー５７に設置した後、チャンバー内を１×１０^-4Ｐ
ａ以下に排気した。

【０１１１】ガスをすべて止め、十分にチャンバー内を
真空排気した後、基板を５５０℃に加熱した。マスフロ
ーコントローラ４７，４８，４９より、それぞれＳｉＦ
₄ガスを１００ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを２０ｓｃｃｍ、Ｈ₂
ガスで５％に希釈したＰＨ₃ガスを０．２ｓｃｃｍ流し
た。チャンバー内の圧力を圧力コントローラーで５０Ｐ
ａに設定した。

【０１１２】この状態で高周波電源より、１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電力３５０Ｗを電極５６に印加し、プラズ
マ放電を電極５６と基板ホルダー５７との間に生起させ
た。ＳｉＦ₄ガスとＨ₂ガスで５％に希釈したＰＨ₃ガス
は、各マスフローコントローラへの信号を制御すること
により、５秒毎に導入及び遮断を繰り返し、チャンバー
内に導入した。一方、Ｈ₂ガスは常にチャンバーに２０
ｓｃｃｍ導入した。その結果、５秒毎に膜の堆積とＨ₂
プラズマ処理が行われることとなり、結晶性の優れた多
結晶シリコン膜が形成できた。この状態を３時間繰り返
した。その結果、基板１上には非晶質ＳｉＳｎ膜３の上
に厚さ約１２μｍの多結晶シリコン層４が形成された。

【０１１３】得られた試料と同条件でガラス基板上に作
製した試料の抵抗率は、５Ω・ｃｍでＸ線回折の結果
（１１０）面が強く配向した多結晶シリコンであった。

【０１１４】次に、基板温度を５５０℃に加熱したまま
チャンバー内を十分に真空排気した後、ＳｉＦ₄ガスを
２０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ₂で５％に希釈
したＢＦ₃ガスを０．４ｓｃｃｍ流した。チャンバー内
の圧力を５０Ｐａに設定した。高周波電源より１３．５
６ＭＨｚの高周波電力１００Ｗを印加した。ＳｉＦ₄ガ
スとＢＦ₄ガスは６０秒毎に導入と遮断を繰り返し、一
方Ｈ₂ガスは連続に流した。この導入と遮断を３回繰り
返した。その結果基板１の多結晶シリコン層４の上に厚
さ２５０Åのｐ型の多結晶Ｓｉ層が成膜できた。

【０１１５】なお、この層の膜厚は非常に薄いため、ガ
ラス基板上に膜の堆積とＨ₂プラズマ処理の繰り返しを
６０回行って成膜した試料によって評価した。その結果
暗抵抗率は０．０２Ω・ｃｍで、反射電子線回折の結果
は多結晶であった。

【０１１６】上記のプロセスで、ステンレス基板１上に
Ａｇの反射膜２、ｎ型の非晶質ＳｉＧｅ膜３、ｎ型の多
結晶シリコン層４、ｐ型の多結晶シリコン層５を形成し
た。

【０１１７】多結晶シリコンのｐｎ接合を形成した基板
をプラズマ成膜装置よりとり出し、電子ビーム蒸着機の
中に挿入した。マスクを基板の表面に装着し、Ｃｒ，Ａ
ｇ，Ｃｒの三層よりなる集電電極を形成した。集電電極
の幅は０．１ｍｍで間隔は５ｍｍ毎のくし形の集電電極
をつけた。

【０１１８】次に上記基板をスパッタリング装置に挿入
し、１０Ｐａの酸素雰囲気中で、Ｉｎ₂Ｏ₃ターゲットを
スパッタリングし、上記集電電極６の上に厚さ６５０Å
堆積した。

【０１１９】このようにして図１に示す三構造の太陽電
池を作製した。以下、本発明の太陽電池５と呼ぶ。

【０１２０】比較のために同じ作製手順で、３のｎ型の
非晶質ＳｉＳｎ膜の堆積を省略した構造の太陽電池も作
製した。以下、比較の太陽電池４と呼ぶ。

【０１２１】作製した太陽電池の特性をＡＭ１．５シュ
ミレーター下で１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射し、Ｉ−
Ｖ特性を測定し評価した。

【０１２２】本発明の太陽電池５は、比較の太陽電池４
に比べ電流が大きく、曲線因子も良かった。本発明の太
陽電池５の光電変換効率は比較の太陽電池４に比べ、約
５％程高かった。

【０１２３】また長時間（約１００時間）連続してＡＭ
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射しても、特性の
変化はいずれの太陽電池においてもみられなかった。

【０１２４】また、本発明の太陽電池５、及び比較の太
陽電池４と同じ作製条件で、石英基板上に非晶質ＳｉＳ
ｎ層及び多結晶シリコンを積層した試料及び石英基板上
に多結晶シリコンのみを堆積した試料を作製し、セコエ
ッチング（ＨＦの５０％液１００ｃｃと重クロム酸カリ
ウムの０．１５モル％水溶液５０ｃｃを混合させたエッ
チング液に浸す）を行い欠陥を顕在化させ、走査型電子
顕微鏡で膜の表面を観察したところ非晶質ＳｉＳｎ層を
基板との間に積層しないで、直接多結晶シリコンを堆積
した試料の欠陥密度は、非晶質ＳｉＳｎ層を基板と多結
晶シリコン膜との間に堆積させた試料の欠陥密度に比
べ、１ケタ以上大きかった。

【０１２５】（実施例５）図２及び図３の構造の太陽電
池を下記の手順で作製した。

【０１２６】図２の構造の太陽電池は、実施例４と同様
に、ステンレス基板上にＡｇ膜をスパッタリングで堆積
した後、実施例４と同様の条件でｎ型伝導の約７０００
Åの非晶質のＳｉＳｎ膜をＡｇ膜上に堆積した。次に図
４のプラズマ成膜装置にいれ、十分真空排気した後、非
晶質ＳｉＳｎ層の上に２４の多結晶シリコン層を堆積し
た。多結晶シリコン層２４を作製するときには、ＰＨ₃
ガスの導入は行わずに、また膜厚は２μｍになるように
堆積時間は３０分とした。その他の条件は実施例４と同
様にした。このような手順で作製した太陽電池を本発明
の太陽電池６と呼ぶ。

【０１２７】図３の構造の太陽電池は、図２の構造の太
陽電池、すなわち本発明の太陽電池２でｎ型伝導の非晶
質ＳｉＳｎ層を堆積した後、チャンバー内を真空排気
し、基板温度を５５０℃にした。その後ＳｉＦ₄ガスを
２０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを５ｓｃｃｍ、Ｈ₂で５％に希釈
したＰＨ₃ガスを０．４ｓｃｃｍ流した。チャンバー内
の圧力を５０Ｐａに設定した。高周波電源より１３．５
６ＭＨｚの高周波電力１００Ｗを電極５６に印加した。
ＳｉＦ₄ガスとＰＨ₃ガスは６０秒毎に導入と遮断を繰り
返し、一方Ｈ₂ガスは連続的に流した。この導入と遮断
を６回繰り返した。その結果、基板３１の非晶質ＳｉＦ
₄３３の上に、厚さ５００Åのｎ型の多結晶Ｓｉ層３８
が成膜できた。

【０１２８】なお、この層の膜厚は非常に薄いため、ガ
ラス基板上に膜の堆積とＨ₂プラズマ処理の繰り返しを
６０回行って成膜した試料によって評価した。その結果
暗抵抗率は０．０１Ω・ｃｍで、反射電子線回折の結果
は多結晶であった。

【０１２９】その後、本発明の太陽電池６と同様の手
で、図３の構造の太陽電池を作製した。

【０１３０】以下、上記の手順で作製した構造の太陽電
池を本発明の太陽電池７と呼ぶ。比較のために、本発明
の太陽電池７の作製手順で、非晶質ＳｉＳｎ層３３の作
製過程を省略し、その他の作製過程は本発明の太陽電池
７と同じ手順で、図３の構造であるが非晶質ＳｉＳｎ層
３３のない構造の太陽電池を作製した。以下本太陽電池
を比較の太陽電池５と呼ぶ。

【０１３１】以上のようにして作製した太陽電池をＡＭ
１．５シュミレーター下で１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照
射し、Ｉ−Ｖ特性を測定し、評価した。

【０１３２】本発明の太陽電池６及び７のいずれも比較
の太陽電池５に比べ、電流が大きく、曲線因子も良かっ
た。本発明の太陽電池６及び７の光電変換効率は、それ
ぞれ比較の太陽電池５の１．０３倍、１．０５倍と秀れ
ていた。

【０１３３】また長時間（約１００時間）連続してＡＭ
１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射しても、特性の
変化はいずれの太陽電池においてもみられなかった。

【０１３４】（実施例６）図１の構造の太陽電池を下記
の手順で作製した。厚さ１ｍｍ、面積５ｃｍ×５ｃｍの
石英基板をアセトン、イソプロピルアルコールで洗浄
し、十分乾燥した後、スパッタリング装置に装着した。
装置内を十分に排気した後、基板温度を３００℃にした
後、ＡｇのターゲットでＡｒを３０ｓｃｃｍ流し、０．
２７Ｐａの圧力に調整し、５００ＷのＤＣ電圧を印加
し、２０分で約２０００Åの厚さのＡｇ膜の金属反射膜
２を成膜した。本実施例では、反射層２は電極を兼ねて
いる。

【０１３５】次に、ターゲットにＳｉ粉末とＳｎ粉末を
５：５に混合したもの、それにＰ粉末を０．１ａｔ％混
入させ焼結させたものを用いて、Ｈ₂を６０ｓｃｃｍ流
し、０．１０Ｐａの圧力に調整し、７００ＷのＤＣ電力
を印加し、６０分に約１μｍの厚さの非晶質ＳｉＳｎ膜
３を成膜した。

【０１３６】次に該基板を、スパッタリング装置より取
り出し、図５のＣＶＤ成膜装置に装着した。

【０１３７】図５の装置において、ＳｉＨ₄ガスを５０
ｓｃｃｍ、Ｈ₂で５％に希釈したＰＨ ₃ガスを０．２ｓｃ
ｃｍ、Ｈ₂ガスを１００ｓｃｃｍ流した。チャンバー５
００内の圧力を圧力コントローラー５１８により１００
Ｐａに設定、コントロールした。

【０１３８】赤外ランプヒーター５０５により、原料ガ
スであるＳｉＨ₄ガスとＰＨ₃ガスを８００℃に加熱し、
分解した。分解された原料ガスすなわちラジカルは、５
５０℃に加熱した基板上に堆積し、膜となった。この状
態を３時間保った。

【０１３９】その結果、基板１上には非晶質ＳｉＳｎ層
３の上に、厚さ約１５μｍの多結晶シリコン層４が形成
された。得られた試料と同条件で、石英基板のみに作製
した膜の暗抵抗率は４Ω・ｃｍでＸ線回折の結果（１１
０）面が強く配向した多結晶シリコンであった。

【０１４０】次に基板温度を５５０℃に保ったまま、チ
ャンバー内を十分に真空排気した後、ＳｉＨ₄ガスを１
０ｓｃｃｍ、Ｈ₂で５％に希釈したＢ₂Ｈ₆ガスを０．２
ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを１ｓｌｍ流した。チャンバー５０
０内の圧力を圧力コントローラー５１８により１００Ｐ
ａに設定、コントロールした。赤外ランプヒータ５０５
により原料ガスであるＳｉＨ₄ガスとＢ₂Ｈ₆ガスを６５
０℃に加熱し、分解した。この状態を３０分保った。

【０１４１】その結果、基板１上には、厚さ２６０Åの
ｐ型の多結晶シリコン層が成膜された。なお、この層の
膜厚は、非常に薄いため、石英のみの基板上に、同じ成
膜条件で８時間成膜した試料によって膜の特性を評価し
た。

【０１４２】暗抵抗率は０．０５Ω・ｃｍ、上記のプロ
セスでステンレス基板１上にＡｇの反射膜２、非晶質Ｓ
ｉＳｎ層３、ｎ型の多結晶シリコン層４、ｐ型の多結晶
シリコン層５を形成した。

【０１４３】多結晶シリコンのｐｎ接合を形成した基板
をＣＶＤ成膜装置よりとり出し、電子ビーム蒸着機の中
に挿入した。マスクを基板の表面に装着し、Ｃｒ，Ａ
ｇ，Ｃｒの三層よりなる集電電極を形成した。集電電極
の幅は０．１ｍｍで間隔は５ｍｍ毎のくし形の集電電極
をつけた。

【０１４４】次に上記基板をスパッタリング装置に挿入
し、１０Ｐａの酸素雰囲気中で、Ｉｎ₂Ｏ₃ターゲットを
スパッタリングし、上記集電電極６の上に厚さ６５０Å
堆積した。

【０１４５】このようにして図１に示す構造の太陽電池
を作製した。以下、本発明の太陽電池８と呼ぶ。

【０１４６】比較のために同じ作製手順で、３の非晶質
ＳｉＳｎ層の堆積を省略した構造の太陽電池も作製し
た。以下、比較の太陽電池６と呼ぶ。

【０１４７】作製した太陽電池の特性をＡＭ１．５シュ
ミレーター下で１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射し、Ｉ−
Ｖ特性を測定し評価した。

【０１４８】本発明の太陽電池８は、比較の太陽電池６
に比べ電流が大きく、曲線因子も良かった。本発明の太
陽電池８の光電変換効率は比較の太陽電池６に比べ、約
６％程高かった。

【０１４９】また、長時間（約１００時間）連続してＡ
Ｍ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の光を照射しても、特性
の変化はいずれの太陽電池においてもみられなかった。

【０１５０】

【発明の効果】以上説明したように、ガラスあるいは金
属等の結晶シリコンと熱膨張係数の大きく異なる基板上
に、多結晶シリコン層を形成する際に、多結晶シリコン
の成膜前に、まず非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳ
ｎ層を形成することにより、多結晶シリコン形成時の温
度から室温に冷却する時に、熱膨張係数の違いにより生
じる応力歪みに起因する欠陥の発生を抑えることが可能
となった。

【０１５１】また、それによって、太陽電池の光電変換
効率も著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池の構成例である。

【図２】本発明の太陽電池の他の構成例である。

【図３】本発明の太陽電池のさらに他の構成例である。

【図４】本発明の実施例で用いた非晶質ＳｉＧｅ膜また
は非晶質ＳｉＳｎ膜および多結晶シリコン膜を作製する
ためのプラズマＣＶＤ成膜装置の概略図である。

【図５】本発明で用いた多結晶シリコン膜を作製するた
めのＣＶＤ成膜装置の概略図である。

【符号の説明】

１、２１、３１ 基板、 ２ 金属反射膜、 ３ 非晶質ＳｉＧｅ膜または非晶質ＳｉＳｎ層、 ４ 多結晶シリコン膜、 ５ ４と伝導型の異なる多結晶シリコン膜、 ６、２６、３６ 集電電極、 ７、２７、３７ 反射防止膜、 ２２、３２ 反射膜、 ２３、３３ ｎ型（あるいはｐ型）の非晶質ＳｉＧｅ膜
または非晶質ＳｉＳｎ膜、 ２４、３４ ｉ型の多結晶シリコン膜、 ２５、３５ ｐ型（あるいはｎ型）の多結晶シリコン
膜、 ３８ ｎ型（あるいはｐ型）の多結晶シリコン膜、 ４１ プラズマＣＶＤ成膜用真空チャンバー、 ４２ 真空排気管、 ４３ 原料ガスの吹き出し管、 ４４ 原料ガスの供給管、 ４５、５１２、５１３、５１６、５１７、５１９、５２
０、５２２、５２３真空バルブ、 ４６、４７、４８、４８、４９、５０、 ５１４、５１
８、５２１ マスフローコントローラ、 ５１、５２、５３、５４、５５ ガス供給管、 ５６ 電極、 ５７、５０１ 基板ホルダー、 ５８ マッチングボックス、 ５９ 高周波電源、 ６０、５０２ ヒーター、 ６１、５０３、５０６ 熱電対、 ６２、５０７、５０８ 温度コントローラー、 ６３ 圧力計、 ６４、５１９ 圧力コントロールバルブ、 ６５、５１８ 圧力コントローラー、 ５００ ＣＶＤ成膜装置真空チャンバー、 ５０４ 反応管、 ５０５ 赤外ランプヒーター、 ５０９ 圧力計、 ５１０ ガス吹き出し用ノズル、 ５１１ ガス導入管、 ５２０ 赤外光反射板。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶シリコンとは異なる材料の基板上に
   多結晶シリコンを堆積したデバイスにおいて、基板と多
   結晶シリコンとの間に非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質Ｓ
   ｉＳｎ層が存在することを特徴とする多結晶シリコンデ
   バイス。
2. 【請求項２】 前記非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質Ｓｉ
   Ｓｎ層の膜厚方向の抵抗率が１０⁶Ω・ｃｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の多結晶シリコンデバ
   イス。
3. 【請求項３】 結晶シリコンとは異なる材料の基板上
   に、非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層と、多結
   晶シリコン層のｐｎ接合層とで構成されることを特徴と
   する多結晶シリコン太陽電池。
4. 【請求項４】 前記非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質Ｓｉ
   Ｓｎ層の膜厚方向の抵抗率が１０⁶Ω・ｃｍ以下である
   ことを特徴とする請求項３に記載の多結晶シリコン太陽
   電池。
5. 【請求項５】 結晶シリコンとは異なる材料の基板上
   に、ｎ型もしくはＰ型の伝導型を有する非晶質ＳｉＧｅ
   層または非晶質ＳｉＳｎ層と、真性の伝導を有する多結
   晶シリコン層と、該非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質Ｓｉ
   Ｓｎ層とは異なる伝導型を有する多結晶シリコン層とで
   構成されることを特徴とする太陽電池。
6. 【請求項６】 前記非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質Ｓｉ
   Ｓｎ層の膜厚方向の抵抗率が１０⁶Ω・ｃｍ以下である
   ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池。
7. 【請求項７】 結晶シリコンとは異なる材料の基板上
   に、非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質ＳｉＳｎ層と、ｎ型
   あるいはｐ型の伝導型の多結晶シリコン層と、真性の伝
   導型を存する多結晶シリコン層と、該ｎ型あるいはｐ型
   の伝導型の多結晶シリコン層とは異なる伝導型のｐ型あ
   るいはｎ型の多結晶シリコン層とで構成されることを特
   徴とする太陽電池。
8. 【請求項８】 前記非晶質ＳｉＧｅ層または非晶質Ｓｉ
   Ｓｎ層の膜厚方向の抵抗率が１０⁶Ω・ｃｍ以下である
   ことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池。