JPH0927627A - 薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
薄膜太陽電池およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0927627A JPH0927627A JP7176273A JP17627395A JPH0927627A JP H0927627 A JPH0927627 A JP H0927627A JP 7176273 A JP7176273 A JP 7176273A JP 17627395 A JP17627395 A JP 17627395A JP H0927627 A JPH0927627 A JP H0927627A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon layer
- layer
- type
- amorphous
- solar cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ｉ層成膜時の基板温度を上げることでｉ層膜質
の最適化とその評価を十分に行い、もって変換効率の向
上と光劣化の低減を可能にする薄膜太陽電池およびその
製造方法を提供すること。 【構成】透光性基板上に、透明電極層、ｐ型またはｎ型
多結晶シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質また
は微結晶と非晶質が混在したｎ型またはｐ型シリコン
層、裏面電極層が、この順に積層された薄膜太陽電池
で、多結晶シリコン層を、透明電極層上にドーパントを
含む第１の非晶質シリコン層を形成した後、この第１の
非晶質シリコン層よりも低濃度のドーパントを含む第２
の非晶質シリコン層の形成と水素プラズマ処理とを繰り
返して作製するか、または透明電極層上に形成した非晶
質シリコン層に対して、エネルギー密度が４０〜２４０
ｍＪ／ｃｍ2 の範囲のレーザー光を照射して作製するこ
と。
の最適化とその評価を十分に行い、もって変換効率の向
上と光劣化の低減を可能にする薄膜太陽電池およびその
製造方法を提供すること。 【構成】透光性基板上に、透明電極層、ｐ型またはｎ型
多結晶シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質また
は微結晶と非晶質が混在したｎ型またはｐ型シリコン
層、裏面電極層が、この順に積層された薄膜太陽電池
で、多結晶シリコン層を、透明電極層上にドーパントを
含む第１の非晶質シリコン層を形成した後、この第１の
非晶質シリコン層よりも低濃度のドーパントを含む第２
の非晶質シリコン層の形成と水素プラズマ処理とを繰り
返して作製するか、または透明電極層上に形成した非晶
質シリコン層に対して、エネルギー密度が４０〜２４０
ｍＪ／ｃｍ2 の範囲のレーザー光を照射して作製するこ
と。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、透光性基板上に形成さ
れる薄膜シリコン太陽電池とその製造方法に関し、光照
射による出力劣化率の低減と変換効率の向上を目的とし
ている。
れる薄膜シリコン太陽電池とその製造方法に関し、光照
射による出力劣化率の低減と変換効率の向上を目的とし
ている。
【０００２】
【従来の技術】一般的に薄膜シリコン太陽電池は、図３
に示すような構造を有し、基板５０上に金属酸化物から
なる透明電極層５２を形成した後、この上に水素化非晶
質シリコン層５４をｐ層→ｉ層→ｎ層またはｎ層→ｉ層
→ｐ層の順に、プラズマＣＶＤ法によって積層してｐ−
ｉ−ｎまたはｎ−ｉ−ｐ接合を形成し、さらにその上に
金属電極層５６を形成している。ここでｐ層にはホウ素
が、ｎ層にはリンが不純物としてそれぞれドーピングさ
れている。そして、これらの薄膜を順に積層するに当た
っては、ｐ型不純物のホウ素またはｎ型不純物のリン
がｉ層中に拡散することを防止する、透明電極層５２
の金属酸化物が水素プラズマと温度の影響によって還元
され、この還元物質がｐ層またはｎ層中に拡散する、
この酸化物の還元によって透明電極層５２の透過率が低
下する、といった諸現象を防止するため、通常はｉ層を
２５０℃以下の基板温度で成膜している。ここで、
の現象が起こるのは、例えｐ層やｎ層があったとして
も、ｉ層の成膜時の水素プラズマが透明電極層５２に容
易に到達し、温度が高いことと相まって、透明電極層５
２を構成している金属酸化物の還元が促進されるためで
ある。このようにして作製されたｉ層のバンドギャップ
は約１．８ｅＶであり、また光照射による変換効率の劣
化率は一般に３０〜５０％である。なおこの劣化は、短
絡電流と曲線因子の低下によるものである。
に示すような構造を有し、基板５０上に金属酸化物から
なる透明電極層５２を形成した後、この上に水素化非晶
質シリコン層５４をｐ層→ｉ層→ｎ層またはｎ層→ｉ層
→ｐ層の順に、プラズマＣＶＤ法によって積層してｐ−
ｉ−ｎまたはｎ−ｉ−ｐ接合を形成し、さらにその上に
金属電極層５６を形成している。ここでｐ層にはホウ素
が、ｎ層にはリンが不純物としてそれぞれドーピングさ
れている。そして、これらの薄膜を順に積層するに当た
っては、ｐ型不純物のホウ素またはｎ型不純物のリン
がｉ層中に拡散することを防止する、透明電極層５２
の金属酸化物が水素プラズマと温度の影響によって還元
され、この還元物質がｐ層またはｎ層中に拡散する、
この酸化物の還元によって透明電極層５２の透過率が低
下する、といった諸現象を防止するため、通常はｉ層を
２５０℃以下の基板温度で成膜している。ここで、
の現象が起こるのは、例えｐ層やｎ層があったとして
も、ｉ層の成膜時の水素プラズマが透明電極層５２に容
易に到達し、温度が高いことと相まって、透明電極層５
２を構成している金属酸化物の還元が促進されるためで
ある。このようにして作製されたｉ層のバンドギャップ
は約１．８ｅＶであり、また光照射による変換効率の劣
化率は一般に３０〜５０％である。なおこの劣化は、短
絡電流と曲線因子の低下によるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、これまで
の薄膜シリコン太陽電池のバンドギャップからその光吸
収の限界波長を求めると、１２４０÷１．８≒６８９
（ｎｍ）となる。すなわち理論的には波長が６８９ｎｍ
以上の光は発電に寄与せず、単に薄膜を透過するだけと
なる。このため、変換効率向上のためには、この限界波
長を長くすることが望まれている。また光劣化について
は、光電変換層（ｉ層）内で発生した電子と正孔が再結
合するときに発生するエネルギーによって、準安定状態
にある結合手が切断されて不結合手となり、電子や正孔
の捕獲割合が増大することによるものと考えられてい
る。そしてこれはプラズマＣＶＤ法において、発生した
プラズマにより分解された原料ガスの解離種が、その極
めて速い冷却速度のために安定な構造を形成する前にネ
ットワークが構成され、原子間結合に構造歪みが生じて
いるためと考えられ、より安定な構造のｉ層を成膜する
ことが望まれている。そして、これら２つの要請を満足
させるためには、ｉ層成膜時の基板温度を上げることが
効果的と考えられる。しかしながら、上記〜の要因
により、ｉ層の成膜温度を上げることは不可能である。
従って現在では、変換効率と光劣化に対するｉ層の最適
化とその評価すら十分に行うことができない状況であ
り、このことが、薄膜シリコン太陽電池の変換効率向上
と光劣化の抑制に対して大きな壁となっている。
の薄膜シリコン太陽電池のバンドギャップからその光吸
収の限界波長を求めると、１２４０÷１．８≒６８９
（ｎｍ）となる。すなわち理論的には波長が６８９ｎｍ
以上の光は発電に寄与せず、単に薄膜を透過するだけと
なる。このため、変換効率向上のためには、この限界波
長を長くすることが望まれている。また光劣化について
は、光電変換層（ｉ層）内で発生した電子と正孔が再結
合するときに発生するエネルギーによって、準安定状態
にある結合手が切断されて不結合手となり、電子や正孔
の捕獲割合が増大することによるものと考えられてい
る。そしてこれはプラズマＣＶＤ法において、発生した
プラズマにより分解された原料ガスの解離種が、その極
めて速い冷却速度のために安定な構造を形成する前にネ
ットワークが構成され、原子間結合に構造歪みが生じて
いるためと考えられ、より安定な構造のｉ層を成膜する
ことが望まれている。そして、これら２つの要請を満足
させるためには、ｉ層成膜時の基板温度を上げることが
効果的と考えられる。しかしながら、上記〜の要因
により、ｉ層の成膜温度を上げることは不可能である。
従って現在では、変換効率と光劣化に対するｉ層の最適
化とその評価すら十分に行うことができない状況であ
り、このことが、薄膜シリコン太陽電池の変換効率向上
と光劣化の抑制に対して大きな壁となっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような現状
のもとで成されたものであり、その目的は、ｉ層成膜時
の基板温度を上げることでｉ層膜質の最適化とその評価
を十分に行い、もって変換効率の向上と光劣化の低減を
可能にする薄膜太陽電池およびその製造方法を提供する
ところにある。このような本発明は、透光性基板上に、
透明電極層、ｐ型多結晶シリコン層、ｉ型非晶質シリコ
ン層、非晶質または微結晶と非晶質が混在したｎ型シリ
コン層、裏面電極層が、この順に積層された薄膜太陽電
池、また、透光性基板上に、透明電極層、ｎ型多結晶シ
リコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結晶
と非晶質が混在したｐ型シリコン層、裏面電極層が、こ
の順に積層された薄膜太陽電池とすることで実現でき
る。ここで、多結晶シリコン層が７００Å以下の膜厚
で、４００ｎｍの単波長光に対する吸収係数が１０5 ｃ
ｍ-1以下とするとよい。
のもとで成されたものであり、その目的は、ｉ層成膜時
の基板温度を上げることでｉ層膜質の最適化とその評価
を十分に行い、もって変換効率の向上と光劣化の低減を
可能にする薄膜太陽電池およびその製造方法を提供する
ところにある。このような本発明は、透光性基板上に、
透明電極層、ｐ型多結晶シリコン層、ｉ型非晶質シリコ
ン層、非晶質または微結晶と非晶質が混在したｎ型シリ
コン層、裏面電極層が、この順に積層された薄膜太陽電
池、また、透光性基板上に、透明電極層、ｎ型多結晶シ
リコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結晶
と非晶質が混在したｐ型シリコン層、裏面電極層が、こ
の順に積層された薄膜太陽電池とすることで実現でき
る。ここで、多結晶シリコン層が７００Å以下の膜厚
で、４００ｎｍの単波長光に対する吸収係数が１０5 ｃ
ｍ-1以下とするとよい。
【０００５】そしてこれらの薄膜太陽電池の製造方法と
しては、透光性基板上に、透明電極層、ｐ型多結晶シリ
コン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結晶と
非晶質が混在したｎ型シリコン層、裏面電極層を、この
順に積層したり、透光性基板上に、透明電極層、ｎ型多
結晶シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または
微結晶と非晶質が混在したｐ型シリコン層、裏面電極層
を、この順に積層するものである。ここで、４００ｎｍ
の単波長光に対する吸収係数が１０5 ｃｍ-1以下となる
多結晶シリコン層を、７００Å以下の膜厚で形成した
り、透明電極層上にドーパントを含む第１の非晶質シリ
コン層を形成した後、この第１の非晶質シリコン層より
も低濃度のドーパントを含む第２の非晶質シリコン層の
形成と水素プラズマ処理とを繰り返して多結晶シリコン
層を得たり、透明電極層上に形成した非晶質シリコン層
に対して、エネルギー密度が４０〜２４０ｍＪ／ｃｍ2
の範囲のレーザー光を照射して多結晶シリコン層を得た
りするとよい。
しては、透光性基板上に、透明電極層、ｐ型多結晶シリ
コン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結晶と
非晶質が混在したｎ型シリコン層、裏面電極層を、この
順に積層したり、透光性基板上に、透明電極層、ｎ型多
結晶シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または
微結晶と非晶質が混在したｐ型シリコン層、裏面電極層
を、この順に積層するものである。ここで、４００ｎｍ
の単波長光に対する吸収係数が１０5 ｃｍ-1以下となる
多結晶シリコン層を、７００Å以下の膜厚で形成した
り、透明電極層上にドーパントを含む第１の非晶質シリ
コン層を形成した後、この第１の非晶質シリコン層より
も低濃度のドーパントを含む第２の非晶質シリコン層の
形成と水素プラズマ処理とを繰り返して多結晶シリコン
層を得たり、透明電極層上に形成した非晶質シリコン層
に対して、エネルギー密度が４０〜２４０ｍＪ／ｃｍ2
の範囲のレーザー光を照射して多結晶シリコン層を得た
りするとよい。
【０００６】
【作用】本発明の薄膜太陽電池は、透明電極層上にｐ型
またはｎ型多結晶シリコン層が存在しており、ｉ型非晶
質シリコン層の成膜時に、水素プラズマが透明電極層に
まで到達することがない。従って、ｉ型非晶質シリコン
層の成膜時にその基板温度を上げても、透明電極層を構
成している金属酸化物が容易に還元されてしまうことは
ない。また、上記多結晶シリコン層は、その膜厚が７０
０Å以下に設定され、かつ４００ｎｍの単波長光に対す
る吸収係数が１０5 ｃｍ-1以下であるため、発電に寄与
する波長域の太陽光が、有効にｉ層まで導かれる。
またはｎ型多結晶シリコン層が存在しており、ｉ型非晶
質シリコン層の成膜時に、水素プラズマが透明電極層に
まで到達することがない。従って、ｉ型非晶質シリコン
層の成膜時にその基板温度を上げても、透明電極層を構
成している金属酸化物が容易に還元されてしまうことは
ない。また、上記多結晶シリコン層は、その膜厚が７０
０Å以下に設定され、かつ４００ｎｍの単波長光に対す
る吸収係数が１０5 ｃｍ-1以下であるため、発電に寄与
する波長域の太陽光が、有効にｉ層まで導かれる。
【０００７】このような本発明の薄膜太陽電池は、透光
性基板上に、透明電極層、ｐ型多結晶シリコン層、ｉ型
非晶質シリコン層、非晶質または微結晶と非晶質が混在
したｎ型シリコン層、裏面電極層を、この順に積層す
る、あるいは透光性基板上に、透明電極層、ｎ型多結晶
シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結
晶と非晶質が混在したｐ型シリコン層、裏面電極層を、
この順に積層することで製造され、上記多結晶シリコン
層が４００ｎｍの単波長光に対する吸収係数が１０5 ｃ
ｍ-1以下となるように調製される。そしてこの多結晶シ
リコン層は、透明電極層上にドーパントを含む第１の非
晶質シリコン層を形成した後、この第１の非晶質シリコ
ン層よりも低濃度のドーパントを含む第２の非晶質シリ
コン層の形成と水素プラズマ処理とを繰り返すことで得
ることができる。すなわち、第１の非晶質シリコン層
の形成→第１の非晶質シリコン層よりも低濃度のドー
パントを含む第２の非晶質シリコン層の形成→水素プ
ラズマ処理を行い、以降は所望の膜厚に達するまでと
とを繰り返す。別の方法としては、透明電極層上に形
成した非晶質シリコン層に対して、エネルギー密度が４
０〜２４０ｍＪ／ｃｍ2 の範囲のレーザー光を照射して
多結晶シリコン層を得るものである。レーザー光の照射
により、非晶質シリコンを溶融させるとともに、膜中の
水素を離脱させて多結晶を得ることができる。
性基板上に、透明電極層、ｐ型多結晶シリコン層、ｉ型
非晶質シリコン層、非晶質または微結晶と非晶質が混在
したｎ型シリコン層、裏面電極層を、この順に積層す
る、あるいは透光性基板上に、透明電極層、ｎ型多結晶
シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結
晶と非晶質が混在したｐ型シリコン層、裏面電極層を、
この順に積層することで製造され、上記多結晶シリコン
層が４００ｎｍの単波長光に対する吸収係数が１０5 ｃ
ｍ-1以下となるように調製される。そしてこの多結晶シ
リコン層は、透明電極層上にドーパントを含む第１の非
晶質シリコン層を形成した後、この第１の非晶質シリコ
ン層よりも低濃度のドーパントを含む第２の非晶質シリ
コン層の形成と水素プラズマ処理とを繰り返すことで得
ることができる。すなわち、第１の非晶質シリコン層
の形成→第１の非晶質シリコン層よりも低濃度のドー
パントを含む第２の非晶質シリコン層の形成→水素プ
ラズマ処理を行い、以降は所望の膜厚に達するまでと
とを繰り返す。別の方法としては、透明電極層上に形
成した非晶質シリコン層に対して、エネルギー密度が４
０〜２４０ｍＪ／ｃｍ2 の範囲のレーザー光を照射して
多結晶シリコン層を得るものである。レーザー光の照射
により、非晶質シリコンを溶融させるとともに、膜中の
水素を離脱させて多結晶を得ることができる。
【０００８】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明は以下の実施例のみに
限定されるものではない。図１は、本発明の薄膜太陽電
池の構造を表す断面説明図である。図例は、透光性基板
１上に、透明電極層３、ｐ型多結晶シリコン層５、ｉ型
非晶質シリコン層７、非晶質または微結晶と非晶質が混
在したｎ型シリコン層９、裏面電極層１１が、この順に
積層された薄膜太陽電池１３である。またこれとは逆
に、透光性基板１上に、透明電極層３、ｎ型多結晶シリ
コン層５ａ、ｉ型非晶質シリコン層７、非晶質または微
結晶と非晶質が混在したｐ型シリコン層９ａ、裏面電極
層１１が、この順に積層されたものでもよい。ここで、
ｐ型多結晶シリコン層５は、その膜厚が７００Å以下
に、４００ｎｍの単波長光に対する吸収係数が１０5 ｃ
ｍ-1以下にそれぞれ調製されている。これは、ｐ層５を
多結晶化することによって、透明電極層３を構成する金
属酸化物の還元、およびホウ素のｉ層７中への拡散を防
止すること、並びにｐ型多結晶シリコン層５での光吸収
を低減することによって、光活性層であるｉ型非晶質シ
リコン層７での光吸収量を増加させるためである。以
下、透明電極層３、ｐ型多結晶シリコン層５、・・・の
順に積層した場合を例に、その製造方法とともに詳細を
説明する。
例に基づいて説明するが、本発明は以下の実施例のみに
限定されるものではない。図１は、本発明の薄膜太陽電
池の構造を表す断面説明図である。図例は、透光性基板
１上に、透明電極層３、ｐ型多結晶シリコン層５、ｉ型
非晶質シリコン層７、非晶質または微結晶と非晶質が混
在したｎ型シリコン層９、裏面電極層１１が、この順に
積層された薄膜太陽電池１３である。またこれとは逆
に、透光性基板１上に、透明電極層３、ｎ型多結晶シリ
コン層５ａ、ｉ型非晶質シリコン層７、非晶質または微
結晶と非晶質が混在したｐ型シリコン層９ａ、裏面電極
層１１が、この順に積層されたものでもよい。ここで、
ｐ型多結晶シリコン層５は、その膜厚が７００Å以下
に、４００ｎｍの単波長光に対する吸収係数が１０5 ｃ
ｍ-1以下にそれぞれ調製されている。これは、ｐ層５を
多結晶化することによって、透明電極層３を構成する金
属酸化物の還元、およびホウ素のｉ層７中への拡散を防
止すること、並びにｐ型多結晶シリコン層５での光吸収
を低減することによって、光活性層であるｉ型非晶質シ
リコン層７での光吸収量を増加させるためである。以
下、透明電極層３、ｐ型多結晶シリコン層５、・・・の
順に積層した場合を例に、その製造方法とともに詳細を
説明する。
【０００９】透明電極層３については、酸化錫（ＳｎＯ
2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴ
Ｏ）等が用いられ、「光の閉じ込め効果」を得るため表
面に適度な凹凸を設けることもできる。
2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム錫（ＩＴ
Ｏ）等が用いられ、「光の閉じ込め効果」を得るため表
面に適度な凹凸を設けることもできる。
【００１０】次に、本発明におけるｐ型多結晶シリコン
層５の、２つの形成方法について説明する。なお、ｎ型
多結晶シリコン層５ａの場合も同様である。 (1) 非晶質シリコン層の形成と水素プラズマ処理とを繰
り返して多結晶シリコン層を得る方法。 ＲＦプラズマＣＶＤ法を用い、１００℃〜２００℃の基
板温度のもとで、ホウ素を高濃度にドーピングした第一
の水素化非晶質シリコン層を、透明電極層３の上に約５
０Åの膜厚に成膜した後、この上に同じく１００℃〜２
００℃の基板温度のもとで、ホウ素をドーピングした第
二の水素化非晶質シリコン層を５〜５０Åの膜厚に成膜
する。そしてこれに続いて、ＥＣＲ水素プラズマ処理を
１０〜６０秒行う。この水素プラズマ処理において重要
な点は、基板表面すなわち第二の水素化非晶質シリコン
層の表面に到達する水素原子フラックス量を、４×１０
15ａｔｏｍ／ｃｍ2 以上、好ましくは１×１０16ａｔｏ
ｍ／ｃｍ2 以上とする点である。この範囲を下回ると、
十分な水素プラズマ効果が得られない。すなわち、本方
法では水素ラジカルの持つエネルギーによって、非晶質
シリコンから多結晶シリコンを固相成長させているため
である。この第二の水素化非晶質シリコン層の成膜と水
素プラズマ処理とを繰り返し、ｐ型の多結晶シリコン層
５を得る。この多結晶シリコン層の膜厚は、５０Å〜３
００Å、好ましくは５０Å〜１００Åがよい。 (2) レーザー光を照射して多結晶シリコン層を得る方
法。 ＲＦプラズマＣＶＤ法を用い、１００℃〜２００℃の基
板温度のもとで、ホウ素をドーピングした水素化非晶質
シリコン層を４００Å〜１０００Åの膜厚に成膜し、エ
ネルギー密度が４０ｍＪ／ｃｍ2 〜２４０ｍＪ／ｃｍ2
のエキシマレーザー光を照射し、結晶化する。ここで、
エキシマレーザーとしては、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣ
ｌ、Ｆ2 が用いられる。またレーザー光の照射時の基板
温度は、室温〜５００℃の範囲がよい。上記のエネルギ
ー密度は、安定して多結晶を得るために設定されるもの
で、この範囲より低いと十分に結晶化されず、またこの
範囲を越えると、エネルギーが強すぎて蒸散してしま
う。さらに結晶化のためには、水素化非晶質シリコン層
の上記膜厚が、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４９ｎ
ｍ）の場合で７００Å程度、ＡｒＦエキシマレーザー
（波長１９３ｎｍ）場合で４００Å程度必要であり、こ
れ以下となると結晶化が困難となる。
層５の、２つの形成方法について説明する。なお、ｎ型
多結晶シリコン層５ａの場合も同様である。 (1) 非晶質シリコン層の形成と水素プラズマ処理とを繰
り返して多結晶シリコン層を得る方法。 ＲＦプラズマＣＶＤ法を用い、１００℃〜２００℃の基
板温度のもとで、ホウ素を高濃度にドーピングした第一
の水素化非晶質シリコン層を、透明電極層３の上に約５
０Åの膜厚に成膜した後、この上に同じく１００℃〜２
００℃の基板温度のもとで、ホウ素をドーピングした第
二の水素化非晶質シリコン層を５〜５０Åの膜厚に成膜
する。そしてこれに続いて、ＥＣＲ水素プラズマ処理を
１０〜６０秒行う。この水素プラズマ処理において重要
な点は、基板表面すなわち第二の水素化非晶質シリコン
層の表面に到達する水素原子フラックス量を、４×１０
15ａｔｏｍ／ｃｍ2 以上、好ましくは１×１０16ａｔｏ
ｍ／ｃｍ2 以上とする点である。この範囲を下回ると、
十分な水素プラズマ効果が得られない。すなわち、本方
法では水素ラジカルの持つエネルギーによって、非晶質
シリコンから多結晶シリコンを固相成長させているため
である。この第二の水素化非晶質シリコン層の成膜と水
素プラズマ処理とを繰り返し、ｐ型の多結晶シリコン層
５を得る。この多結晶シリコン層の膜厚は、５０Å〜３
００Å、好ましくは５０Å〜１００Åがよい。 (2) レーザー光を照射して多結晶シリコン層を得る方
法。 ＲＦプラズマＣＶＤ法を用い、１００℃〜２００℃の基
板温度のもとで、ホウ素をドーピングした水素化非晶質
シリコン層を４００Å〜１０００Åの膜厚に成膜し、エ
ネルギー密度が４０ｍＪ／ｃｍ2 〜２４０ｍＪ／ｃｍ2
のエキシマレーザー光を照射し、結晶化する。ここで、
エキシマレーザーとしては、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＣ
ｌ、Ｆ2 が用いられる。またレーザー光の照射時の基板
温度は、室温〜５００℃の範囲がよい。上記のエネルギ
ー密度は、安定して多結晶を得るために設定されるもの
で、この範囲より低いと十分に結晶化されず、またこの
範囲を越えると、エネルギーが強すぎて蒸散してしま
う。さらに結晶化のためには、水素化非晶質シリコン層
の上記膜厚が、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４９ｎ
ｍ）の場合で７００Å程度、ＡｒＦエキシマレーザー
（波長１９３ｎｍ）場合で４００Å程度必要であり、こ
れ以下となると結晶化が困難となる。
【００１１】このようにして形成されたｐ型多結晶シリ
コン層５の上に、ＲＦプラズマＣＶＤ法によってｉ型の
水素化非晶質シリコン層７を形成する。このｉ層７の成
膜においては、透明電極層３の上にｐ型多結晶シリコン
層５が形成されているので、基板温度を５００℃まで上
昇させることができるが、具体的には２５０℃〜４５０
℃の範囲から選択される。これ以上の温度であると、ｉ
層７中の膜中水素量が極端に減少して数ａｔｍ％以下に
なり、欠陥準位密度の増加によって膜質が低下してしま
うので好ましくない。そしてこのｉ型非晶質シリコン層
７の上に、ＲＦプラズマＣＶＤ法によって、リンをドー
ピングした非晶質または微結晶と非晶質が混在したｎ型
シリコン層９を形成する。最後にスパッタリング法や真
空蒸着法によって、銀やアルミニウム等の裏面電極層１
１を形成し、薄膜太陽電池１３の基本的構造が完成す
る。
コン層５の上に、ＲＦプラズマＣＶＤ法によってｉ型の
水素化非晶質シリコン層７を形成する。このｉ層７の成
膜においては、透明電極層３の上にｐ型多結晶シリコン
層５が形成されているので、基板温度を５００℃まで上
昇させることができるが、具体的には２５０℃〜４５０
℃の範囲から選択される。これ以上の温度であると、ｉ
層７中の膜中水素量が極端に減少して数ａｔｍ％以下に
なり、欠陥準位密度の増加によって膜質が低下してしま
うので好ましくない。そしてこのｉ型非晶質シリコン層
７の上に、ＲＦプラズマＣＶＤ法によって、リンをドー
ピングした非晶質または微結晶と非晶質が混在したｎ型
シリコン層９を形成する。最後にスパッタリング法や真
空蒸着法によって、銀やアルミニウム等の裏面電極層１
１を形成し、薄膜太陽電池１３の基本的構造が完成す
る。
【００１２】こうして作製された薄膜太陽電池１３で
は、ｐ型多結晶シリコン層５の上にｉ型の水素化非晶質
シリコン層７を従来よりも高温で成膜するので、ｉ型非
晶質シリコン層７中の水素量が少なく、高品質のｉ層と
なる。そのため、太陽電池の光劣化現象を改善する上で
重要となる、ｐ／ｉ界面での光劣化が少なくなる。な
お、透明電極層３の上にｎ層→ｉ層→ｐ層の順に成膜す
る場合も、ｎ層とｐ層の順序が入れ替わるだけで、上記
製造方法と同じである。以下、具体的実施例について説
明する。
は、ｐ型多結晶シリコン層５の上にｉ型の水素化非晶質
シリコン層７を従来よりも高温で成膜するので、ｉ型非
晶質シリコン層７中の水素量が少なく、高品質のｉ層と
なる。そのため、太陽電池の光劣化現象を改善する上で
重要となる、ｐ／ｉ界面での光劣化が少なくなる。な
お、透明電極層３の上にｎ層→ｉ層→ｐ層の順に成膜す
る場合も、ｎ層とｐ層の順序が入れ替わるだけで、上記
製造方法と同じである。以下、具体的実施例について説
明する。
【００１３】（実施例１）ガラス基板上に、フッ素がド
ーピングされたＳｎＯ2 を透明電極層として形成し、こ
の上にＲＦプラズマＣＶＤ法によってｐ型の水素化非晶
質シリコン層を７００Åの膜厚で形成した。この時の成
膜条件は、モノシラン（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、水
素で１０００ｐｐｍに希釈したジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を
２ｓｃｃｍ、反応圧力を０．１ｔｏｒｒ、基板温度を２
００℃、ＲＦパワー密度を５０ｍＷ／ｃｍ2 とした。次
いで、真空中で基板温度を５００℃とし、波長２４８ｎ
ｍ、エネルギー密度２００ｍＪ／ｃｍ2 のＫｒＦエキシ
マレーザーを照射し、このｐ型の水素化非晶質シリコン
層を結晶化してｐ型多結晶シリコン層を得た。続いて、
このｐ型多結晶シリコン層の上に、ＲＦプラズマＣＶＤ
法によってｉ型の水素化非晶質シリコン層を、３０００
Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件は、モノシラン
（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、反応圧力を０．２ｔｏｒ
ｒ、基板温度を２５０℃、ＲＦパワー密度を２０ｍＷ／
ｃｍ2 とした。さらにこのｉ層の上に、ＲＦプラズマＣ
ＶＤ法によって、微結晶と非晶質が混在したｎ型シリコ
ン層を３００Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件
は、モノシラン（ＳｉＨ4）を１０ｓｃｃｍ、水素で１
０００ｐｐｍに希釈したホスフィン（ＰＨ3 ）を１００
ｓｃｃｍ、水素を２００ｓｃｃｍ、反応圧力を１ｔｏｒ
ｒ、基板温度を２５０℃、ＲＦパワー密度を０．２Ｗ／
ｃｍ2 とした。最後に、このｎ層の上に膜厚８００Åの
ＺｎＯと、膜厚２０００Åのアルミニウム（Ａｌ）の積
層体よりなる裏面電極層を形成し、実施例１の薄膜太陽
電池とした。この実施例１の薄膜太陽電池の、ＡＭ１．
５−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性
は、有効受光面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊ
ｓｃ）が１１．６ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が
０．８１９Ｖ、曲線因子（ＦＦ）が６６．５％、変換効
率（η）が６．３％であった。 （比較例１）ガラス基板上に、フッ素がドーピングされ
たＳｎＯ2 を透明電極層として形成し、この上にＲＦプ
ラズマＣＶＤ法によってｐ型の水素化非晶質シリコン層
を７００Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件は、モ
ノシラン（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、水素で１０００
ｐｐｍに希釈したジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を２ｓｃｃｍ、
反応圧力を０．１ｔｏｒｒ、基板温度を２００℃、ＲＦ
パワー密度を５０ｍＷ／ｃｍ2 とした。次いで、実施例
１と同様の条件でｉ型の水素化非晶質シリコン層と、微
結晶と非晶質が混在したｎ型シリコン層と、裏面電極層
を形成し、比較例１の薄膜太陽電池とした。この比較例
１の薄膜太陽電池のＡＭ１．５−１００ｍＷ／ｃｍ2 の
疑似太陽光下における特性は、有効受光面積３．１４ｍ
ｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓｃ）が６．５２ｍＡ／ｃｍ
2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．８２７Ｖ、曲線因子（Ｆ
Ｆ）が３３．７％、変換効率（η）が１．８１％であっ
た。
ーピングされたＳｎＯ2 を透明電極層として形成し、こ
の上にＲＦプラズマＣＶＤ法によってｐ型の水素化非晶
質シリコン層を７００Åの膜厚で形成した。この時の成
膜条件は、モノシラン（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、水
素で１０００ｐｐｍに希釈したジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を
２ｓｃｃｍ、反応圧力を０．１ｔｏｒｒ、基板温度を２
００℃、ＲＦパワー密度を５０ｍＷ／ｃｍ2 とした。次
いで、真空中で基板温度を５００℃とし、波長２４８ｎ
ｍ、エネルギー密度２００ｍＪ／ｃｍ2 のＫｒＦエキシ
マレーザーを照射し、このｐ型の水素化非晶質シリコン
層を結晶化してｐ型多結晶シリコン層を得た。続いて、
このｐ型多結晶シリコン層の上に、ＲＦプラズマＣＶＤ
法によってｉ型の水素化非晶質シリコン層を、３０００
Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件は、モノシラン
（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、反応圧力を０．２ｔｏｒ
ｒ、基板温度を２５０℃、ＲＦパワー密度を２０ｍＷ／
ｃｍ2 とした。さらにこのｉ層の上に、ＲＦプラズマＣ
ＶＤ法によって、微結晶と非晶質が混在したｎ型シリコ
ン層を３００Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件
は、モノシラン（ＳｉＨ4）を１０ｓｃｃｍ、水素で１
０００ｐｐｍに希釈したホスフィン（ＰＨ3 ）を１００
ｓｃｃｍ、水素を２００ｓｃｃｍ、反応圧力を１ｔｏｒ
ｒ、基板温度を２５０℃、ＲＦパワー密度を０．２Ｗ／
ｃｍ2 とした。最後に、このｎ層の上に膜厚８００Åの
ＺｎＯと、膜厚２０００Åのアルミニウム（Ａｌ）の積
層体よりなる裏面電極層を形成し、実施例１の薄膜太陽
電池とした。この実施例１の薄膜太陽電池の、ＡＭ１．
５−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性
は、有効受光面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊ
ｓｃ）が１１．６ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が
０．８１９Ｖ、曲線因子（ＦＦ）が６６．５％、変換効
率（η）が６．３％であった。 （比較例１）ガラス基板上に、フッ素がドーピングされ
たＳｎＯ2 を透明電極層として形成し、この上にＲＦプ
ラズマＣＶＤ法によってｐ型の水素化非晶質シリコン層
を７００Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件は、モ
ノシラン（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、水素で１０００
ｐｐｍに希釈したジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を２ｓｃｃｍ、
反応圧力を０．１ｔｏｒｒ、基板温度を２００℃、ＲＦ
パワー密度を５０ｍＷ／ｃｍ2 とした。次いで、実施例
１と同様の条件でｉ型の水素化非晶質シリコン層と、微
結晶と非晶質が混在したｎ型シリコン層と、裏面電極層
を形成し、比較例１の薄膜太陽電池とした。この比較例
１の薄膜太陽電池のＡＭ１．５−１００ｍＷ／ｃｍ2 の
疑似太陽光下における特性は、有効受光面積３．１４ｍ
ｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓｃ）が６．５２ｍＡ／ｃｍ
2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．８２７Ｖ、曲線因子（Ｆ
Ｆ）が３３．７％、変換効率（η）が１．８１％であっ
た。
【００１４】（実施例２）ガラス基板上に、実施例１と
同様の条件で、透明電極層とｐ型多結晶シリコン層を形
成した。続いて、このｐ型多結晶シリコン層の上に、Ｒ
ＦプラズマＣＶＤ法によってｉ型の水素化非晶質シリコ
ン層を３０００Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件
は、モノシラン（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、反応圧力
を０．２ｔｏｒｒ、基板温度を３５０℃、ＲＦパワー密
度を２０ｍＷ／ｃｍ2 とした。さらにこのｉ層の上に実
施例１と同様の条件で、微結晶と非晶質が混在したｎ型
シリコン層と裏面電極層を形成し、実施例２の薄膜太陽
電池とした。この実施例２の薄膜太陽電池のＡＭ１．５
−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性は、
有効受光面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓ
ｃ）が１１．６ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が
０．７１２Ｖ、曲線因子（ＦＦ）が５２．７％、変換効
率（η）が４．３９％であった。 （比較例２）ガラス基板上に、比較例１と同様の条件で
透明電極層とｐ型の水素化非晶質シリコン層を形成し、
次いで実施例２と同様の条件でｉ型の水素化非晶質シリ
コン層と、微結晶と非晶質が混在したｎ型シリコン層
と、裏面電極層を形成し、比較例２の薄膜太陽電池とし
た。この比較例２の薄膜太陽電池のＡＭ１．５−１００
ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性は、有効受光
面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓｃ）が４．
７ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．６４７Ｖ、
曲線因子（ＦＦ）が２４．５％、変換効率（η）が０．
７５％であった。
同様の条件で、透明電極層とｐ型多結晶シリコン層を形
成した。続いて、このｐ型多結晶シリコン層の上に、Ｒ
ＦプラズマＣＶＤ法によってｉ型の水素化非晶質シリコ
ン層を３０００Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件
は、モノシラン（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、反応圧力
を０．２ｔｏｒｒ、基板温度を３５０℃、ＲＦパワー密
度を２０ｍＷ／ｃｍ2 とした。さらにこのｉ層の上に実
施例１と同様の条件で、微結晶と非晶質が混在したｎ型
シリコン層と裏面電極層を形成し、実施例２の薄膜太陽
電池とした。この実施例２の薄膜太陽電池のＡＭ１．５
−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性は、
有効受光面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓ
ｃ）が１１．６ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が
０．７１２Ｖ、曲線因子（ＦＦ）が５２．７％、変換効
率（η）が４．３９％であった。 （比較例２）ガラス基板上に、比較例１と同様の条件で
透明電極層とｐ型の水素化非晶質シリコン層を形成し、
次いで実施例２と同様の条件でｉ型の水素化非晶質シリ
コン層と、微結晶と非晶質が混在したｎ型シリコン層
と、裏面電極層を形成し、比較例２の薄膜太陽電池とし
た。この比較例２の薄膜太陽電池のＡＭ１．５−１００
ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性は、有効受光
面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓｃ）が４．
７ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．６４７Ｖ、
曲線因子（ＦＦ）が２４．５％、変換効率（η）が０．
７５％であった。
【００１５】（実施例３）ガラス基板上に、実施例１と
同様の条件で、透明電極層とｐ型多結晶シリコン層を形
成した。続いて、このｐ型多結晶シリコン層の上に、Ｒ
ＦプラズマＣＶＤ法によってｉ型の水素化非晶質シリコ
ン層を３０００Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件
は、モノシラン（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、反応圧力
を０．２ｔｏｒｒ、基板温度を４００℃、ＲＦパワー密
度を２０ｍＷ／ｃｍ2 とした。さらにこのｉ層の上に実
施例１と同様の条件で、微結晶と非晶質が混在したｎ型
シリコン層と裏面電極層を形成し、実施例３の薄膜太陽
電池とした。この実施例３の薄膜太陽電池のＡＭ１．５
−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性は、
有効受光面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓ
ｃ）が１０．５ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が
０．６９０Ｖ、曲線因子（ＦＦ）が４９．８％、変換効
率（η）が３．６３％であった。 （比較例３）ガラス基板上に、比較例１と同様の条件で
透明電極層とｐ型の水素化非晶質シリコン層を形成し、
次いで実施例３と同様の条件でｉ型の水素化非晶質シリ
コン層と、微結晶と非晶質が混在したｎ型シリコン層
と、裏面電極層を形成し、比較例３の薄膜太陽電池とし
た。この比較例３の薄膜太陽電池のＡＭ１．５−１００
ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性は、有効受光
面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓｃ）が３．
２６ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．６４２
Ｖ、曲線因子（ＦＦ）が１７．２％、変換効率（η）が
０．３６％であった。
同様の条件で、透明電極層とｐ型多結晶シリコン層を形
成した。続いて、このｐ型多結晶シリコン層の上に、Ｒ
ＦプラズマＣＶＤ法によってｉ型の水素化非晶質シリコ
ン層を３０００Åの膜厚で形成した。この時の成膜条件
は、モノシラン（ＳｉＨ4 ）を２０ｓｃｃｍ、反応圧力
を０．２ｔｏｒｒ、基板温度を４００℃、ＲＦパワー密
度を２０ｍＷ／ｃｍ2 とした。さらにこのｉ層の上に実
施例１と同様の条件で、微結晶と非晶質が混在したｎ型
シリコン層と裏面電極層を形成し、実施例３の薄膜太陽
電池とした。この実施例３の薄膜太陽電池のＡＭ１．５
−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性は、
有効受光面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓ
ｃ）が１０．５ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が
０．６９０Ｖ、曲線因子（ＦＦ）が４９．８％、変換効
率（η）が３．６３％であった。 （比較例３）ガラス基板上に、比較例１と同様の条件で
透明電極層とｐ型の水素化非晶質シリコン層を形成し、
次いで実施例３と同様の条件でｉ型の水素化非晶質シリ
コン層と、微結晶と非晶質が混在したｎ型シリコン層
と、裏面電極層を形成し、比較例３の薄膜太陽電池とし
た。この比較例３の薄膜太陽電池のＡＭ１．５−１００
ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光下における特性は、有効受光
面積３．１４ｍｍ2 にて短絡電流密度（Ｊｓｃ）が３．
２６ｍＡ／ｃｍ2 、開放電圧（Ｖｏｃ）が０．６４２
Ｖ、曲線因子（ＦＦ）が１７．２％、変換効率（η）が
０．３６％であった。
【００１６】上記実施例１〜３および比較例１〜３の薄
膜太陽電池を、ＡＭ１．５−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似
太陽光下に５００時間暴露し、光劣化後の諸特性を測定
し、初期特性とともに表１に示した。
膜太陽電池を、ＡＭ１．５−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似
太陽光下に５００時間暴露し、光劣化後の諸特性を測定
し、初期特性とともに表１に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１より明らかなように、ｉ型非晶質シリ
コン層の成膜時における基板温度が高いほど、ηの光劣
化率が小さいことが分かる。また、比較例１〜３で初期
特性が大幅に低くなっているが、これはｐ型の水素化非
晶質シリコン層の膜厚が７００Åと厚く、シリーズ抵抗
が増大しているためと考えられる。さらに比較例２、３
では、ｉ型の水素化非晶質シリコン層の成膜時の基板温
度が高いため、水素プラズマの作用と相まって透明電極
層の金属酸化物が還元されていること、およびｐ型の水
素化非晶質シリコン層の不純物であるホウ素が拡散して
いること、による悪影響であると推察される。
コン層の成膜時における基板温度が高いほど、ηの光劣
化率が小さいことが分かる。また、比較例１〜３で初期
特性が大幅に低くなっているが、これはｐ型の水素化非
晶質シリコン層の膜厚が７００Åと厚く、シリーズ抵抗
が増大しているためと考えられる。さらに比較例２、３
では、ｉ型の水素化非晶質シリコン層の成膜時の基板温
度が高いため、水素プラズマの作用と相まって透明電極
層の金属酸化物が還元されていること、およびｐ型の水
素化非晶質シリコン層の不純物であるホウ素が拡散して
いること、による悪影響であると推察される。
【００１９】このような本発明の効果をさらに確認する
ため、ｉ型非晶質シリコン層を単層で評価した。表２に
は、ｉ型非晶質シリコン層の成膜時の基板温度別の、暗
伝導度、光伝導度、バンドギャップを表している。ここ
で光伝導度は、ＡＭ１．５−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似
太陽光下での値である。この評価結果から明らかなよう
に、本発明によって得ることのできる、高い基板温度で
成膜したｉ型非晶質シリコン層は、バンドギャップが小
さくなっていることがわかる。よって、本発明によれ
ば、長波長の光に対する感度を向上させ、薄膜太陽電池
の変換効率を向上させることができる。
ため、ｉ型非晶質シリコン層を単層で評価した。表２に
は、ｉ型非晶質シリコン層の成膜時の基板温度別の、暗
伝導度、光伝導度、バンドギャップを表している。ここ
で光伝導度は、ＡＭ１．５−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似
太陽光下での値である。この評価結果から明らかなよう
に、本発明によって得ることのできる、高い基板温度で
成膜したｉ型非晶質シリコン層は、バンドギャップが小
さくなっていることがわかる。よって、本発明によれ
ば、長波長の光に対する感度を向上させ、薄膜太陽電池
の変換効率を向上させることができる。
【００２０】
【表２】
【００２１】そしてさらに、これらのｉ型非晶質シリコ
ン層の光劣化特性を光伝導度によって評価し、その結果
を図２に示した。なお、ここでの光照射は、ＡＭ１．５
−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光により行っており、
縦軸はこの照射光下での光伝導度の相対値、横軸は光照
射時間（秒）をそれぞれ表している。図から明らかなよ
うに、本発明によって得ることのできる高い基板温度で
成膜したｉ型非晶質シリコン層は、光劣化率が低くなっ
ていることがわかる。
ン層の光劣化特性を光伝導度によって評価し、その結果
を図２に示した。なお、ここでの光照射は、ＡＭ１．５
−１００ｍＷ／ｃｍ2 の疑似太陽光により行っており、
縦軸はこの照射光下での光伝導度の相対値、横軸は光照
射時間（秒）をそれぞれ表している。図から明らかなよ
うに、本発明によって得ることのできる高い基板温度で
成膜したｉ型非晶質シリコン層は、光劣化率が低くなっ
ていることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、透明電極
層上にｐ型またはｎ型多結晶シリコン層が存在してお
り、ｉ型非晶質シリコン層の成膜時に、水素プラズマが
透明電極層にまで到達することがないので、ｉ型非晶質
シリコン層を従来より高い基板温度で成膜しても、透明
電極層を構成している金属酸化物が容易に還元されな
い。従って、光劣化の改善という課題に対して、ｉ型非
晶質シリコン層を他の要因に制約されること無く最適化
できる。これより、光劣化の少ない薄膜太陽電池が実現
できる。また、本発明における多結晶シリコン層は、そ
の膜厚が７００Å以下に設定され、かつ４００ｎｍの単
波長光に対する吸収係数が１０5 ｃｍ-1以下であり、発
電に寄与する波長域の太陽光が有効にｉ層まで導かれる
ので、変換効率に悪影響を及ぼすこともない。
層上にｐ型またはｎ型多結晶シリコン層が存在してお
り、ｉ型非晶質シリコン層の成膜時に、水素プラズマが
透明電極層にまで到達することがないので、ｉ型非晶質
シリコン層を従来より高い基板温度で成膜しても、透明
電極層を構成している金属酸化物が容易に還元されな
い。従って、光劣化の改善という課題に対して、ｉ型非
晶質シリコン層を他の要因に制約されること無く最適化
できる。これより、光劣化の少ない薄膜太陽電池が実現
できる。また、本発明における多結晶シリコン層は、そ
の膜厚が７００Å以下に設定され、かつ４００ｎｍの単
波長光に対する吸収係数が１０5 ｃｍ-1以下であり、発
電に寄与する波長域の太陽光が有効にｉ層まで導かれる
ので、変換効率に悪影響を及ぼすこともない。
【図１】本発明の薄膜太陽電池の構造を表す断面説明図
【図２】ｉ型非晶質シリコン層の成膜時の基板温度と光
劣化率の関係を表す説明図
劣化率の関係を表す説明図
【図３】従来の薄膜太陽電池の構造を表す断面説明図
１ 透光性基板 ３ 透明電極層 ５ ｐ型多結晶シリコン層 ７ ｉ型非晶質シリコン層 ９ ｎ型シリコン層 １１ 裏面電極層 １３ 薄膜太陽電池 ５０ 基板 ５２ 透明電極層 ５４ 水素化非晶質シリコン層 ５６ 金属電極層
Claims (8)
- 【請求項１】透光性基板上に、透明電極層、ｐ型多結晶
シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結
晶と非晶質が混在したｎ型シリコン層、裏面電極層が、
この順に積層された薄膜太陽電池。 - 【請求項２】透光性基板上に、透明電極層、ｎ型多結晶
シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結
晶と非晶質が混在したｐ型シリコン層、裏面電極層が、
この順に積層された薄膜太陽電池。 - 【請求項３】多結晶シリコン層が７００Å以下の膜厚
で、４００ｎｍの単波長光に対する吸収係数が１０5 ｃ
ｍ-1以下である請求項１または２記載の薄膜太陽電池。 - 【請求項４】透光性基板上に、透明電極層、ｐ型多結晶
シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結
晶と非晶質が混在したｎ型シリコン層、裏面電極層を、
この順に積層する薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】透光性基板上に、透明電極層、ｎ型多結晶
シリコン層、ｉ型非晶質シリコン層、非晶質または微結
晶と非晶質が混在したｐ型シリコン層、裏面電極層を、
この順に積層する薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項６】４００ｎｍの単波長光に対する吸収係数が
１０5 ｃｍ-1以下となる多結晶シリコン層を、７００Å
以下の膜厚で形成する請求項４または５記載の薄膜太陽
電池の製造方法。 - 【請求項７】透明電極層上にドーパントを含む第１の非
晶質シリコン層を形成した後、この第１の非晶質シリコ
ン層よりも低濃度のドーパントを含む第２の非晶質シリ
コン層の形成と水素プラズマ処理とを繰り返して多結晶
シリコン層を得る、請求項４〜６のいずれか１項に記載
の薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項８】透明電極層上に形成した非晶質シリコン層
に対して、エネルギー密度が４０〜２４０ｍＪ／ｃｍ2
の範囲のレーザー光を照射して多結晶シリコン層を得
る、請求項４〜６のいずれか１項に記載の薄膜太陽電池
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7176273A JPH0927627A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7176273A JPH0927627A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0927627A true JPH0927627A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=16010699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7176273A Pending JPH0927627A (ja) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0927627A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085746A1 (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-16 | Kaneka Corporation | Method for fabricating tandem thin film photoelectric converter |
| JP2010258103A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Serubakku:Kk | 光電変換デバイスの製造方法および製造装置 |
| JP2010258102A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Serubakku:Kk | 光電変換デバイスの製造方法、光電変換デバイス製造装置および光電変換デバイス |
| KR101449181B1 (ko) * | 2012-12-21 | 2014-10-10 | 주식회사 포스코 | 레이저를 이용한 비정질 실리콘 태양전지의 제조방법 |
| CN114864751A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-05 | 通威太阳能(眉山)有限公司 | 太阳电池及其制备方法 |
-
1995
- 1995-07-12 JP JP7176273A patent/JPH0927627A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085746A1 (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-16 | Kaneka Corporation | Method for fabricating tandem thin film photoelectric converter |
| US7238545B2 (en) | 2002-04-09 | 2007-07-03 | Kaneka Corporation | Method for fabricating tandem thin film photoelectric converter |
| JP2010258103A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Serubakku:Kk | 光電変換デバイスの製造方法および製造装置 |
| JP2010258102A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Serubakku:Kk | 光電変換デバイスの製造方法、光電変換デバイス製造装置および光電変換デバイス |
| KR101449181B1 (ko) * | 2012-12-21 | 2014-10-10 | 주식회사 포스코 | 레이저를 이용한 비정질 실리콘 태양전지의 제조방법 |
| CN114864751A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-05 | 通威太阳能(眉山)有限公司 | 太阳电池及其制备方法 |
| CN114864751B (zh) * | 2022-05-19 | 2023-07-07 | 通威太阳能(眉山)有限公司 | 太阳电池及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6459034B2 (en) | Multi-junction solar cell | |
| US8648251B2 (en) | Tandem thin-film silicon solar cell and method for manufacturing the same | |
| KR100768414B1 (ko) | 광 에너지 변환 장치 | |
| US6383898B1 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion device | |
| JP2001267611A (ja) | 薄膜太陽電池及びその製造方法 | |
| US4398054A (en) | Compensated amorphous silicon solar cell incorporating an insulating layer | |
| JPH05243596A (ja) | 積層型太陽電池の製造方法 | |
| JP4284582B2 (ja) | 多接合型薄膜太陽電池とその製造方法 | |
| US5419783A (en) | Photovoltaic device and manufacturing method therefor | |
| Bai et al. | 16.6% efficient Silicon-Film/sup TM/polycrystalline silicon solar cells | |
| JP2002009312A (ja) | 非単結晶薄膜太陽電池の製造方法 | |
| JPH0927627A (ja) | 薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| JP4780928B2 (ja) | 光電変換装置およびそれを用いた光発電装置 | |
| JP3623520B2 (ja) | 薄膜太陽電池の製法 | |
| JP2000269528A (ja) | 非単結晶太陽電池 | |
| JP3250573B2 (ja) | 光起電力素子及びその製造方法、並びに発電システム | |
| JP2001168363A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP4441377B2 (ja) | 光電変換装置およびその製造方法 | |
| JP3250583B2 (ja) | 光起電力素子及び発電システム | |
| JP2775460B2 (ja) | 非晶質太陽電池の製造方法 | |
| JP3250575B2 (ja) | 光起電力素子及びその製造方法、並びに発電システム | |
| JPH0282655A (ja) | 光起電力装置の製造方法 | |
| JP2003008038A (ja) | 薄膜太陽電池とその製造方法 | |
| JP2003258286A (ja) | 薄膜太陽電池とその製造方法 | |
| JP2958491B2 (ja) | 光電変換装置の製造方法 |