JPH0864851A - 光起電力素子及びその製造方法 - Google Patents
光起電力素子及びその製造方法Info
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- JPH0864851A JPH0864851A JP7034057A JP3405795A JPH0864851A JP H0864851 A JPH0864851 A JP H0864851A JP 7034057 A JP7034057 A JP 7034057A JP 3405795 A JP3405795 A JP 3405795A JP H0864851 A JPH0864851 A JP H0864851A
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Classifications
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板１の上方に、非晶質半導体薄膜を熱アニ
ールすることにより結晶化させた光活性層３を有する光
起電力素子において、光活性層３の基板１側に、非晶質
半導体薄膜２を有する光起電力素子を製造する。 【構成】 光活性層である結晶半導体薄膜３と基板１の
間に固相成長による結晶化を妨げる不純物を含有した非
晶質半導体薄膜２を設けることを特徴としている。
ールすることにより結晶化させた光活性層３を有する光
起電力素子において、光活性層３の基板１側に、非晶質
半導体薄膜２を有する光起電力素子を製造する。 【構成】 光活性層である結晶半導体薄膜３と基板１の
間に固相成長による結晶化を妨げる不純物を含有した非
晶質半導体薄膜２を設けることを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光等の光エネルギ
ーを電気エネルギーに直接変換する光起電力素子及びそ
の製造方法に関するものである。
ーを電気エネルギーに直接変換する光起電力素子及びそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、基板上に多結晶シリコン半導
体薄膜を形成し、これを光活性層として用いる薄膜多結
晶シリコン太陽電池が知られている。基板上に多結晶シ
リコン薄膜を形成する方法としては、基板上に形成した
非晶質シリコン薄膜を電子ビームや光によって１４００
℃以上の高温で溶融することにより再結晶化させる溶融
法、及び基板上に形成した非晶質シリコン薄膜を６００
℃程度の温度でアニールし結晶化させる固相成長法等が
知られている。
体薄膜を形成し、これを光活性層として用いる薄膜多結
晶シリコン太陽電池が知られている。基板上に多結晶シ
リコン薄膜を形成する方法としては、基板上に形成した
非晶質シリコン薄膜を電子ビームや光によって１４００
℃以上の高温で溶融することにより再結晶化させる溶融
法、及び基板上に形成した非晶質シリコン薄膜を６００
℃程度の温度でアニールし結晶化させる固相成長法等が
知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような溶融法また
は固相成長法により多結晶シリコン薄膜を形成する薄膜
多結晶シリコン太陽電池においては、多結晶シリコン薄
膜に隣接して基板側に非晶質シリコン薄膜を形成するこ
とができなかった。すなわち、溶融法や固相成長法で非
晶質シリコン薄膜を結晶化させると、下地層である非晶
質シリコン薄膜も結晶化するため、非晶質シリコン薄膜
上に多結晶シリコン薄膜を載せた薄膜多結晶シリコン太
陽電池を製造することができなかった。
は固相成長法により多結晶シリコン薄膜を形成する薄膜
多結晶シリコン太陽電池においては、多結晶シリコン薄
膜に隣接して基板側に非晶質シリコン薄膜を形成するこ
とができなかった。すなわち、溶融法や固相成長法で非
晶質シリコン薄膜を結晶化させると、下地層である非晶
質シリコン薄膜も結晶化するため、非晶質シリコン薄膜
上に多結晶シリコン薄膜を載せた薄膜多結晶シリコン太
陽電池を製造することができなかった。
【０００４】本発明の目的は、基板の上方に非晶質半導
体薄膜と結晶半導体薄膜を有し、該非晶質半導体薄膜が
基板側にも形成されている光起電力素子を製造すること
ができる方法を提供することにある。
体薄膜と結晶半導体薄膜を有し、該非晶質半導体薄膜が
基板側にも形成されている光起電力素子を製造すること
ができる方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の製造方
法は、基板の上方に非晶質半導体薄膜を形成し、該非晶
質半導体薄膜を熱アニールにより結晶化させ光活性層と
する光起電力素子の製造方法であり、非晶質半導体薄膜
を複数層形成し、少なくとも一層に固相成長による結晶
化を妨げる不純物を含有させ、熱アニールによりその他
の非晶質半導体薄膜層のみを結晶化させることを特徴と
している。
法は、基板の上方に非晶質半導体薄膜を形成し、該非晶
質半導体薄膜を熱アニールにより結晶化させ光活性層と
する光起電力素子の製造方法であり、非晶質半導体薄膜
を複数層形成し、少なくとも一層に固相成長による結晶
化を妨げる不純物を含有させ、熱アニールによりその他
の非晶質半導体薄膜層のみを結晶化させることを特徴と
している。
【０００６】本発明の製造方法に従う実施態様の１つに
おいては、固相成長による結晶化を妨げる不純物を含有
する層が、非晶質半導体薄膜の最上層及び最下層のうち
の少なくとも一層である。
おいては、固相成長による結晶化を妨げる不純物を含有
する層が、非晶質半導体薄膜の最上層及び最下層のうち
の少なくとも一層である。
【０００７】結晶化を妨げる不純物としては、炭素、酸
素、窒素、フッ素等を挙げることができる。このような
不純物の含有は、非晶質半導体薄膜を形成する際、原料
ガス中にこのような不純物を含むガスを混入することに
より行うことができる。
素、窒素、フッ素等を挙げることができる。このような
不純物の含有は、非晶質半導体薄膜を形成する際、原料
ガス中にこのような不純物を含むガスを混入することに
より行うことができる。
【０００８】本発明の製造方法では、このような固相成
長による結晶化を妨げる不純物を含有する非晶質半導体
薄膜を、基板側に設けることにより、基板側に非晶質半
導体薄膜を有した光起電力素子を製造することができ
る。
長による結晶化を妨げる不純物を含有する非晶質半導体
薄膜を、基板側に設けることにより、基板側に非晶質半
導体薄膜を有した光起電力素子を製造することができ
る。
【０００９】また、結晶化させ光活性層とする結晶半導
体薄膜と、固相成長による結晶化を妨げる不純物を含有
した非晶質半導体薄膜とを隣接して形成することによ
り、ヘテロ接合を有した光起電力素子を製造することが
できる。また、結晶化を妨げる不純物を含有した非晶質
半導体薄膜の導電型を、結晶半導体薄膜と同じ導電型と
し、結晶半導体薄膜より高い不純物濃度とすることによ
り、ヘテロ接合のＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ
Ｆｉｅｌｄ）構造を形成することができる。このような
ＢＳＦ構造の形成により、より高い光電変換効率を有す
る結晶半導体薄膜の光起電力素子とすることができる。
体薄膜と、固相成長による結晶化を妨げる不純物を含有
した非晶質半導体薄膜とを隣接して形成することによ
り、ヘテロ接合を有した光起電力素子を製造することが
できる。また、結晶化を妨げる不純物を含有した非晶質
半導体薄膜の導電型を、結晶半導体薄膜と同じ導電型と
し、結晶半導体薄膜より高い不純物濃度とすることによ
り、ヘテロ接合のＢＳＦ（Ｂａｃｋ Ｓｕｒｆａｃｅ
Ｆｉｅｌｄ）構造を形成することができる。このような
ＢＳＦ構造の形成により、より高い光電変換効率を有す
る結晶半導体薄膜の光起電力素子とすることができる。
【００１０】本発明の光起電力素子は、上記本発明の製
造方法により製造することができる光起電力素子であ
り、基板と、基板の上方に設けられる非晶質半導体薄膜
を熱アニールすることにより結晶化させた結晶半導体薄
膜と、結晶半導体薄膜とヘテロ接合を形成し、固相成長
による結晶化を妨げる不純物を含有した非晶質半導体薄
膜とを備えている。
造方法により製造することができる光起電力素子であ
り、基板と、基板の上方に設けられる非晶質半導体薄膜
を熱アニールすることにより結晶化させた結晶半導体薄
膜と、結晶半導体薄膜とヘテロ接合を形成し、固相成長
による結晶化を妨げる不純物を含有した非晶質半導体薄
膜とを備えている。
【００１１】上述のように、結晶化を妨げる不純物を含
有した非晶質半導体薄膜の導電型を、結晶半導体薄膜と
同じ導電型とし、結晶半導体薄膜より高い不純物濃度と
することにより、ヘテロ接合のＢＳＦ構造を形成するこ
とができる。
有した非晶質半導体薄膜の導電型を、結晶半導体薄膜と
同じ導電型とし、結晶半導体薄膜より高い不純物濃度と
することにより、ヘテロ接合のＢＳＦ構造を形成するこ
とができる。
【００１２】また結晶化を妨げる不純物を含有した非晶
質半導体薄膜の導電型を、結晶半導体薄膜と異なる導電
型とすることにより、ヘテロ接合のｐｎ接合またはｎｐ
接合等を形成することができる。
質半導体薄膜の導電型を、結晶半導体薄膜と異なる導電
型とすることにより、ヘテロ接合のｐｎ接合またはｎｐ
接合等を形成することができる。
【００１３】また結晶化を妨げる不純物を含有した非晶
質半導体薄膜は、２層以上の積層構造とすることができ
る。例えば、結晶半導体薄膜と接合する非晶質真性半導
体層と、該非晶質真性半導体層と接して設けられる非晶
質半導体層の２層構造とすることができる。この場合、
非晶質半導体層の導電型を、結晶半導体薄膜と異なる導
電型とすることにより、ｐｎ接合界面に非晶質真性半導
体層を備えた光起電力素子を形成できる。また、非晶質
半導体層の導電型を、結晶半導体薄膜と同じ導電型とす
れば、非晶質真性半導体層の介在により、より界面特性
が改善されたヘテロ接合のＢＳＦ構造を形成することが
できる。
質半導体薄膜は、２層以上の積層構造とすることができ
る。例えば、結晶半導体薄膜と接合する非晶質真性半導
体層と、該非晶質真性半導体層と接して設けられる非晶
質半導体層の２層構造とすることができる。この場合、
非晶質半導体層の導電型を、結晶半導体薄膜と異なる導
電型とすることにより、ｐｎ接合界面に非晶質真性半導
体層を備えた光起電力素子を形成できる。また、非晶質
半導体層の導電型を、結晶半導体薄膜と同じ導電型とす
れば、非晶質真性半導体層の介在により、より界面特性
が改善されたヘテロ接合のＢＳＦ構造を形成することが
できる。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明に従う一実施例の光起電力素
子の構造を示す断面図である。図１を参照して、タング
ステンからなる金属基板１の上にｎ型非晶質シリコン薄
膜２が約５００Åの膜厚で形成されている。本実施例で
は金属基板１としてタングステンを用いているが、ステ
ンレス、アルミニウムなどの他の金属基板や、金属をコ
ートしたセラミック基板を用いることもできる。ｎ型非
晶質シリコン薄膜２の上には、ｎ型多結晶シリコン薄膜
３が、約１０μｍの膜厚で形成されている。ｎ型多結晶
シリコン薄膜３は、比抵抗が約１Ω・ｃｍとなるように
形成されている。このｎ型多結晶シリコン薄膜３の上に
は、ｐ型非晶質シリコン薄膜４が、５０〜２００Å程度
の膜厚で形成されている。ｐ型非晶質シリコン薄膜４の
上には、ＩＴＯ等からなる透明電極層５が約７００Åの
膜厚で形成されている。この透明電極層５の上には、銀
などからなる集電極６が２μｍ程度の膜厚で形成されて
いる。本実施例では、光活性層であるｎ型多結晶シリコ
ン薄膜３の下地層として、ｎ型非晶質シリコン薄膜２が
形成されており、ヘテロ接合のＢＳＦ構造が形成されて
いる。
子の構造を示す断面図である。図１を参照して、タング
ステンからなる金属基板１の上にｎ型非晶質シリコン薄
膜２が約５００Åの膜厚で形成されている。本実施例で
は金属基板１としてタングステンを用いているが、ステ
ンレス、アルミニウムなどの他の金属基板や、金属をコ
ートしたセラミック基板を用いることもできる。ｎ型非
晶質シリコン薄膜２の上には、ｎ型多結晶シリコン薄膜
３が、約１０μｍの膜厚で形成されている。ｎ型多結晶
シリコン薄膜３は、比抵抗が約１Ω・ｃｍとなるように
形成されている。このｎ型多結晶シリコン薄膜３の上に
は、ｐ型非晶質シリコン薄膜４が、５０〜２００Å程度
の膜厚で形成されている。ｐ型非晶質シリコン薄膜４の
上には、ＩＴＯ等からなる透明電極層５が約７００Åの
膜厚で形成されている。この透明電極層５の上には、銀
などからなる集電極６が２μｍ程度の膜厚で形成されて
いる。本実施例では、光活性層であるｎ型多結晶シリコ
ン薄膜３の下地層として、ｎ型非晶質シリコン薄膜２が
形成されており、ヘテロ接合のＢＳＦ構造が形成されて
いる。
【００１５】図２は、図１に示す光起電力素子を製造す
る工程を示す断面図である。図２（ａ）を参照して、ま
ず、５００℃に加熱した金属基板１の上に、ｎ型非晶質
シリコン薄膜２を形成する。ｎ型非晶質シリコン薄膜２
は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成することができ
る。この薄膜形成の際、固相成長による結晶化を妨げる
不純物を混入させる。本実施例では、原料ガスに混入さ
せるガスとしてメタン（ＣＨ4 ）を用い、炭素を不純物
としてｎ型非晶質シリコン薄膜２中に含有させている。
このｎ型非晶質シリコン薄膜２の形成条件は表１に示す
通りである。このような結晶化を妨げる不純物の他の例
としては、二酸化炭素（ＣＯ2 ）を用いて酸素、フッ化
シラン（ＳｉＦ4-X ＨX ，ｘ＝０〜３）を用いてフッ
素、アンモニア（ＮＨ3 ）を用いて窒素などを混入させ
ることができる。
る工程を示す断面図である。図２（ａ）を参照して、ま
ず、５００℃に加熱した金属基板１の上に、ｎ型非晶質
シリコン薄膜２を形成する。ｎ型非晶質シリコン薄膜２
は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成することができ
る。この薄膜形成の際、固相成長による結晶化を妨げる
不純物を混入させる。本実施例では、原料ガスに混入さ
せるガスとしてメタン（ＣＨ4 ）を用い、炭素を不純物
としてｎ型非晶質シリコン薄膜２中に含有させている。
このｎ型非晶質シリコン薄膜２の形成条件は表１に示す
通りである。このような結晶化を妨げる不純物の他の例
としては、二酸化炭素（ＣＯ2 ）を用いて酸素、フッ化
シラン（ＳｉＦ4-X ＨX ，ｘ＝０〜３）を用いてフッ
素、アンモニア（ＮＨ3 ）を用いて窒素などを混入させ
ることができる。
【００１６】ｎ型非晶質シリコン薄膜２の上には、例え
ばプラズマＣＶＤ法により、リン（Ｐ）をドーピングし
た非晶質シリコン薄膜１３が形成される。このリンをド
ープした非晶質シリコン薄膜１３の形成条件は表１に示
す通りである。このようにして非晶質シリコン薄膜１３
を形成した後、図２（ｂ）に示すように、非晶質シリコ
ン薄膜１３を窒素雰囲気下で６００℃程度に熱アニール
することにより、固相成長させて結晶化し、ｎ型多結晶
シリコン薄膜３とする。この固相成長の際、結晶化を妨
げる不純物が含有されたｎ型非晶質シリコン薄膜２は結
晶化しない。
ばプラズマＣＶＤ法により、リン（Ｐ）をドーピングし
た非晶質シリコン薄膜１３が形成される。このリンをド
ープした非晶質シリコン薄膜１３の形成条件は表１に示
す通りである。このようにして非晶質シリコン薄膜１３
を形成した後、図２（ｂ）に示すように、非晶質シリコ
ン薄膜１３を窒素雰囲気下で６００℃程度に熱アニール
することにより、固相成長させて結晶化し、ｎ型多結晶
シリコン薄膜３とする。この固相成長の際、結晶化を妨
げる不純物が含有されたｎ型非晶質シリコン薄膜２は結
晶化しない。
【００１７】次に、図２（ｃ）を参照して、ｎ型多結晶
シリコン薄膜３の表面を洗浄した後、１２０℃でプラズ
マＣＶＤ法によりホウ素（Ｂ）をドーピングしたｐ型非
晶質シリコン薄膜４を形成する。形成条件は表１に示す
通りである。次に、図２（ｄ）を参照して、ｐ型非晶質
シリコン薄膜４の上に、スパッタリング法、ＣＶＤ法、
または蒸着法等によりＩＴＯ等からなる透明電極層５を
形成する。
シリコン薄膜３の表面を洗浄した後、１２０℃でプラズ
マＣＶＤ法によりホウ素（Ｂ）をドーピングしたｐ型非
晶質シリコン薄膜４を形成する。形成条件は表１に示す
通りである。次に、図２（ｄ）を参照して、ｐ型非晶質
シリコン薄膜４の上に、スパッタリング法、ＣＶＤ法、
または蒸着法等によりＩＴＯ等からなる透明電極層５を
形成する。
【００１８】次に、図２（ｅ）を参照して、透明電極層
５の上に、蒸着あるいはスクリーン印刷等により、銀か
らなる集電極６を形成する。
５の上に、蒸着あるいはスクリーン印刷等により、銀か
らなる集電極６を形成する。
【００１９】
【表１】
【００２０】以上のようにして得られた薄膜多結晶シリ
コン太陽電池について、その特性を評価した。なお、比
較として、ｎ型非晶質シリコン薄膜２を形成せずに、金
属基板１上に直接非晶質シリコン薄膜１３を形成し、こ
れを固相成長により結晶化させて多結晶シリコン薄膜３
とした薄膜多結晶シリコン太陽電池を作製し、同様にし
て評価した。
コン太陽電池について、その特性を評価した。なお、比
較として、ｎ型非晶質シリコン薄膜２を形成せずに、金
属基板１上に直接非晶質シリコン薄膜１３を形成し、こ
れを固相成長により結晶化させて多結晶シリコン薄膜３
とした薄膜多結晶シリコン太陽電池を作製し、同様にし
て評価した。
【００２１】この結果、本実施例の太陽電池は、比較例
の太陽電池と比較し、開放電圧が０．４Ｖから０．４５
Ｖに向上し、短絡電流が２５ｍＡ／ｃｍ2 から２６ｍＡ
／ｃｍ2 に向上し、フィルファクターが０．５から０．
６に向上し、変換効率が５％から７％に向上した。
の太陽電池と比較し、開放電圧が０．４Ｖから０．４５
Ｖに向上し、短絡電流が２５ｍＡ／ｃｍ2 から２６ｍＡ
／ｃｍ2 に向上し、フィルファクターが０．５から０．
６に向上し、変換効率が５％から７％に向上した。
【００２２】上記実施例ではｎ型多結晶シリコン薄膜３
の上にｐ型非晶質シリコン薄膜４を形成させているが、
ｎ型多結晶シリコン薄膜３とｐ型非晶質シリコン薄膜４
との間に、ｉ型非晶質シリコン薄膜を介在させた構造で
あってもよい。
の上にｐ型非晶質シリコン薄膜４を形成させているが、
ｎ型多結晶シリコン薄膜３とｐ型非晶質シリコン薄膜４
との間に、ｉ型非晶質シリコン薄膜を介在させた構造で
あってもよい。
【００２３】また、上記実施例では、同じ導電型を有し
たヘテロ接合を形成させているが、異なる導電型のヘテ
ロ接合を形成させてもよい。例えば、ｎ型非晶質シリコ
ン薄膜２の代わりにｐ型非晶質シリコン薄膜を形成し、
ｐ型非晶質シリコン薄膜４の代わりにｎ型非晶質シリコ
ン薄膜を形成し、ｐ／ｎ／ｎの接合逆転型の構造として
もよい。
たヘテロ接合を形成させているが、異なる導電型のヘテ
ロ接合を形成させてもよい。例えば、ｎ型非晶質シリコ
ン薄膜２の代わりにｐ型非晶質シリコン薄膜を形成し、
ｐ型非晶質シリコン薄膜４の代わりにｎ型非晶質シリコ
ン薄膜を形成し、ｐ／ｎ／ｎの接合逆転型の構造として
もよい。
【００２４】さらに、図３（ａ）に示すように、図２
（ａ）に示す非晶質シリコン薄膜１３の形成後、非晶質
シリコン薄膜１３の上に結晶化を妨げる不純物を含有す
るｐ型の非晶質シリコン薄膜４を形成し、図３（ｂ）に
示すように、その後熱アニールすることにより、非晶質
シリコン薄膜１３だけを結晶化させてｎ型多結晶シリコ
ン薄膜３としてもよい。
（ａ）に示す非晶質シリコン薄膜１３の形成後、非晶質
シリコン薄膜１３の上に結晶化を妨げる不純物を含有す
るｐ型の非晶質シリコン薄膜４を形成し、図３（ｂ）に
示すように、その後熱アニールすることにより、非晶質
シリコン薄膜１３だけを結晶化させてｎ型多結晶シリコ
ン薄膜３としてもよい。
【００２５】図４は、本発明に従う他の実施例の光起電
力素子の構造を示す断面図である。図４を参照して、本
実施例の光起電力素子は、図１に示す光起電力素子のｎ
型非晶質シリコン薄膜２を、真性の非晶質シリコン薄膜
８及びｎ型非晶質シリコン薄膜７の積層膜で置き換えた
構造を有している。本実施例では、真性の非晶質シリコ
ン薄膜８を介して、ｎ型多結晶シリコン薄膜３とｎ型非
晶質シリコン薄膜７とがヘテロ接合を形成している。従
って、本実施例の光起電力素子は、基板１側から、ｎｉ
ｎｐの順で形成されている。
力素子の構造を示す断面図である。図４を参照して、本
実施例の光起電力素子は、図１に示す光起電力素子のｎ
型非晶質シリコン薄膜２を、真性の非晶質シリコン薄膜
８及びｎ型非晶質シリコン薄膜７の積層膜で置き換えた
構造を有している。本実施例では、真性の非晶質シリコ
ン薄膜８を介して、ｎ型多結晶シリコン薄膜３とｎ型非
晶質シリコン薄膜７とがヘテロ接合を形成している。従
って、本実施例の光起電力素子は、基板１側から、ｎｉ
ｎｐの順で形成されている。
【００２６】本実施例の光起電力素子は、真性の非晶質
シリコン薄膜８及びｎ型非晶質シリコン薄膜７の形成条
件を除き、図１に示す光起電力素子と同様の製造工程に
より製造することができる。
シリコン薄膜８及びｎ型非晶質シリコン薄膜７の形成条
件を除き、図１に示す光起電力素子と同様の製造工程に
より製造することができる。
【００２７】真性の非晶質シリコン薄膜８の形成条件
は、例えば以下に示す条件を採用することができる。 基板温度：５００℃ ガス流量：ＳｉＨ4 ４ｓｃｃｍ、ＣＨ4 １０ｓｃｃｍ、
Ｈ2 １００ｓｃｃｍ 圧 力 ：０．１５Ｔｏｒｒ ＲＦパワー：３０ｍＷ／ｃｍ2
は、例えば以下に示す条件を採用することができる。 基板温度：５００℃ ガス流量：ＳｉＨ4 ４ｓｃｃｍ、ＣＨ4 １０ｓｃｃｍ、
Ｈ2 １００ｓｃｃｍ 圧 力 ：０．１５Ｔｏｒｒ ＲＦパワー：３０ｍＷ／ｃｍ2
【００２８】ｎ型非晶質シリコン薄膜７の形成条件は、
例えば以下に示す条件を採用することができる。 基板温度：５００℃ ガス流量：ＳｉＨ4 ４ｓｃｃｍ、ＣＨ4 １０ｓｃｃｍ、
ＰＨ3 ０．２ｓｃｃｍ、Ｈ2 １００ｓｃｃｍ 圧 力 ：０．１５Ｔｏｒｒ ＲＦパワー：３０ｍＷ／ｃｍ2
例えば以下に示す条件を採用することができる。 基板温度：５００℃ ガス流量：ＳｉＨ4 ４ｓｃｃｍ、ＣＨ4 １０ｓｃｃｍ、
ＰＨ3 ０．２ｓｃｃｍ、Ｈ2 １００ｓｃｃｍ 圧 力 ：０．１５Ｔｏｒｒ ＲＦパワー：３０ｍＷ／ｃｍ2
【００２９】本発明においては、図４に示す実施例のよ
うに、結晶化を妨げる不純物を含有する非晶質半導体薄
膜を基板側に設け、この非晶質半導体薄膜の導電型を、
その上に形成する結晶半導体薄膜の導電型と同じ導電型
とし、基板側にヘテロ接合のＢＳＦ構造を形成すること
ができる。またこのようなＢＳＦ構造において、ｎ型の
結晶半導体薄膜とｎ型の非晶質半導体層との間に非晶質
真性半導体層を設け、界面特性を改善することができ
る。
うに、結晶化を妨げる不純物を含有する非晶質半導体薄
膜を基板側に設け、この非晶質半導体薄膜の導電型を、
その上に形成する結晶半導体薄膜の導電型と同じ導電型
とし、基板側にヘテロ接合のＢＳＦ構造を形成すること
ができる。またこのようなＢＳＦ構造において、ｎ型の
結晶半導体薄膜とｎ型の非晶質半導体層との間に非晶質
真性半導体層を設け、界面特性を改善することができ
る。
【００３０】なお、上記各実施例では、結晶化を妨げる
不純物を含有した非晶質半導体薄膜と、固相成長により
結晶化させる結晶半導体薄膜とが隣接して設けられた例
を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
結晶化を妨げる不純物を含有した非晶質半導体薄膜と、
固相成長により結晶化する結晶半導体薄膜とが離れて設
けられる構造の光起電力素子にも適用されるものであ
る。
不純物を含有した非晶質半導体薄膜と、固相成長により
結晶化させる結晶半導体薄膜とが隣接して設けられた例
を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
結晶化を妨げる不純物を含有した非晶質半導体薄膜と、
固相成長により結晶化する結晶半導体薄膜とが離れて設
けられる構造の光起電力素子にも適用されるものであ
る。
【００３１】また、上記各実施例において、ｐ型とｎ型
を入れ換えても同様に本発明の効果が得られることは言
うまでもない。
を入れ換えても同様に本発明の効果が得られることは言
うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】本発明に従えば、熱アニールにより結晶
化させる光活性層を有する光起電力素子において、光活
性層の基板側に非晶質半導体薄膜を形成することができ
る。このような非晶質半導体薄膜を結晶半導体薄膜と隣
接して設けることにより、ヘテロ接合のＢＳＦ構造また
はｐｎ接合等を形成することができ、従来より高い変換
効率の光起電力素子とすることができる。また、このよ
うな高い変換効率を有する太陽電池を簡易な工程で製造
することができる。
化させる光活性層を有する光起電力素子において、光活
性層の基板側に非晶質半導体薄膜を形成することができ
る。このような非晶質半導体薄膜を結晶半導体薄膜と隣
接して設けることにより、ヘテロ接合のＢＳＦ構造また
はｐｎ接合等を形成することができ、従来より高い変換
効率の光起電力素子とすることができる。また、このよ
うな高い変換効率を有する太陽電池を簡易な工程で製造
することができる。
【図１】本発明に従う一実施例の光起電力素子を示す断
面図。
面図。
【図２】図１に示す実施例を製造する工程を示す断面
図。
図。
【図３】図１に示す実施例を製造する他の工程を示す断
面図。
面図。
【図４】本発明に従う他の実施例の光起電力素子を示す
断面図。
断面図。
１…金属基板 ２…ｎ型非晶質シリコン薄膜 ３…ｎ型多結晶シリコン薄膜 ４…ｐ型非晶質シリコン薄膜 ５…透明電極層 ６…集電極 ７…ｐ型非晶質シリコン薄膜 ８…真性の非晶質シリコン薄膜 １３…固相成長による結晶化を妨げる不純物を含有しな
い非晶質シリコン薄膜
い非晶質シリコン薄膜
Claims (9)
- 【請求項１】 基板の上方に非晶質半導体薄膜を形成
し、該非晶質半導体薄膜を熱アニールにより結晶化させ
光活性層とする光起電力素子の製造方法において、 前記非晶質半導体薄膜を複数層形成し、少なくとも一層
に固相成長による結晶化を妨げる不純物を含有させ、熱
アニールによりその他の非晶質半導体薄膜層のみを結晶
化させることを特徴とする光起電力素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記結晶化を妨げる不純物を含有させる
層が、前記非晶質半導体薄膜の最上層及び最下層のうち
の少なくとも一層である請求項１に記載の光起電力素子
の製造方法。 - 【請求項３】 前記結晶化を妨げる不純物が、炭素、酸
素、窒素、及びフッ素のうちの少なくとも１種である請
求項１または２に記載の光起電力素子の製造方法。 - 【請求項４】 基板と、 前記基板の上方に設けられる、非晶質半導体薄膜を熱ア
ニールすることにより結晶化させた結晶半導体薄膜と、 前記結晶半導体薄膜とヘテロ接合を形成し、固相成長に
よる結晶化を妨げる不純物を含有した非晶質半導体薄膜
とを備える光起電力素子。 - 【請求項５】 前記結晶化を妨げる不純物を含有した非
晶質半導体薄膜が、前記結晶半導体薄膜と同じ導電型を
有し、前記結晶半導体薄膜より高い不純物濃度を有する
請求項４に記載の光起電力素子。 - 【請求項６】 前記結晶化を妨げる不純物を含有した非
晶質半導体薄膜が、前記結晶半導体薄膜と異なる導電型
を有する非晶質半導体薄膜である請求項４に記載の光起
電力素子。 - 【請求項７】 前記結晶化を妨げる不純物を含有した非
晶質半導体薄膜が、前記結晶半導体薄膜と接合する非晶
質真性半導体層と、該非晶質真性半導体層と接して設け
られる、前記結晶半導体薄膜と同じ導電型を有する非晶
質半導体層の積層構造を有する請求項４に記載の光起電
力素子。 - 【請求項８】 前記結晶化を妨げる不純物を含有した非
晶質半導体薄膜が、前記結晶半導体薄膜と接合する非晶
質真性半導体層と、該非晶質真性半導体層と接して設け
られる、前記結晶半導体薄膜と異なる導電型を有する非
晶質半導体層の積層構造を有する請求項４に記載の光起
電力素子。 - 【請求項９】 前記結晶化を妨げる不純物を含有した非
晶質半導体薄膜が、前記結晶半導体薄膜に対し基板側に
設けられている請求項４〜８のいずれか１項に記載の光
起電力素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034057A JPH0864851A (ja) | 1994-06-14 | 1995-02-22 | 光起電力素子及びその製造方法 |
| US08/451,575 US5693957A (en) | 1994-06-14 | 1995-05-26 | Photovoltaic element and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-132115 | 1994-06-14 | ||
| JP13211594 | 1994-06-14 | ||
| JP7034057A JPH0864851A (ja) | 1994-06-14 | 1995-02-22 | 光起電力素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0864851A true JPH0864851A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=26372850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7034057A Pending JPH0864851A (ja) | 1994-06-14 | 1995-02-22 | 光起電力素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5693957A (ja) |
| JP (1) | JPH0864851A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100611A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JP2006269931A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JP2022125290A (ja) * | 2009-04-21 | 2022-08-26 | テトラサン インコーポレイテッド | 高効率太陽電池構造体および製造方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19935046C2 (de) * | 1999-07-26 | 2001-07-12 | Schott Glas | Plasma-CVD-Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer mikrokristallinen Si:H-Schicht auf einem Substrat sowie deren Verwendung |
| JP3490964B2 (ja) * | 2000-09-05 | 2004-01-26 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置 |
| CN103296138A (zh) * | 2007-11-09 | 2013-09-11 | 森普雷姆有限公司 | 低成本的太阳能电池及其生产方法 |
| US8796066B2 (en) * | 2008-11-07 | 2014-08-05 | Sunpreme, Inc. | Low-cost solar cells and methods for fabricating low cost substrates for solar cells |
| US7951640B2 (en) * | 2008-11-07 | 2011-05-31 | Sunpreme, Ltd. | Low-cost multi-junction solar cells and methods for their production |
| US7858427B2 (en) * | 2009-03-03 | 2010-12-28 | Applied Materials, Inc. | Crystalline silicon solar cells on low purity substrate |
| FR3048306B1 (fr) | 2016-02-26 | 2018-03-16 | Soitec | Support pour une structure semi-conductrice |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59119359A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-10 | Canon Inc | 電子写真用光導電部材 |
| US4528082A (en) * | 1983-09-26 | 1985-07-09 | Exxon Research And Engineering Co. | Method for sputtering a PIN amorphous silicon semi-conductor device having partially crystallized P and N-layers |
| US4536607A (en) * | 1984-03-01 | 1985-08-20 | Wiesmann Harold J | Photovoltaic tandem cell |
| JPS61244073A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-30 | Ricoh Co Ltd | アモルフアスシリコン光電変換素子 |
| US4923524A (en) * | 1985-05-06 | 1990-05-08 | Chronar Corp. | Wide ranging photovoltaic laminates comprising particulate semiconductors |
| JPS63280453A (ja) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置およびその製造方法 |
| JPH01194370A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-04 | Nippon Denso Co Ltd | 光発電装置 |
| JPH02246171A (ja) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Sanyo Electric Co Ltd | 光電変換素子 |
| JP2675402B2 (ja) * | 1989-06-28 | 1997-11-12 | 三洋電機株式会社 | 薄膜フォトトランジスタ |
| JPH03112175A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-13 | Canon Inc | 光センサ |
-
1995
- 1995-02-22 JP JP7034057A patent/JPH0864851A/ja active Pending
- 1995-05-26 US US08/451,575 patent/US5693957A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100611A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JP2006269931A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JP2022125290A (ja) * | 2009-04-21 | 2022-08-26 | テトラサン インコーポレイテッド | 高効率太陽電池構造体および製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5693957A (en) | 1997-12-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041005 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050405 |