JPH0992860A - 光起電力素子 - Google Patents
光起電力素子Info
- Publication number
- JPH0992860A JPH0992860A JP7250711A JP25071195A JPH0992860A JP H0992860 A JPH0992860 A JP H0992860A JP 7250711 A JP7250711 A JP 7250711A JP 25071195 A JP25071195 A JP 25071195A JP H0992860 A JPH0992860 A JP H0992860A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- film forming
- type semiconductor
- film
- chamber
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 66
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 11
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 98
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 37
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000941356 Nostoc ellipsosporum Cyanovirin-N Proteins 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000002128 reflection high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L31/182—Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
- H01L31/1824—Special manufacturing methods for microcrystalline Si, uc-Si
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/206—Particular processes or apparatus for continuous treatment of the devices, e.g. roll-to roll processes, multi-chamber deposition
-
- 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
- Y02E10/548—Amorphous 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 上部電極から発電層の最表面に位置するp型
半導体層へのキャリア注入を抑制し、開放電圧(VOC)
の高い光起電力素子を提供する。 【解決手段】 本発明の光起電力素子は、結晶形態が非
単結晶であるn型半導体をn、i型半導体をi、及びp
型半導体をpとした場合、基体上に、前記n、前記i、
前記pの順番に積層したnip接合からなる構造体を少
なくとも1つ以上有する発電層を設け、前記発電層の最
表面に位置するp層上に上部電極を配設した光起電力素
子において、前記発電層の最表面に位置するp層が、前
記i層と接合する結晶質を含む第1p層、及び前記上部
電極と接合する非晶質の第2p層で構成されていること
を特徴とする。
半導体層へのキャリア注入を抑制し、開放電圧(VOC)
の高い光起電力素子を提供する。 【解決手段】 本発明の光起電力素子は、結晶形態が非
単結晶であるn型半導体をn、i型半導体をi、及びp
型半導体をpとした場合、基体上に、前記n、前記i、
前記pの順番に積層したnip接合からなる構造体を少
なくとも1つ以上有する発電層を設け、前記発電層の最
表面に位置するp層上に上部電極を配設した光起電力素
子において、前記発電層の最表面に位置するp層が、前
記i層と接合する結晶質を含む第1p層、及び前記上部
電極と接合する非晶質の第2p層で構成されていること
を特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光起電力素子に係
る。より詳細には、発電層の最表面に位置するp層を、
i層と接合する結晶質を含む第1p層と、上部電極と接
合する非晶質からなる第2p層で構成した光起電力素子
に関する。
る。より詳細には、発電層の最表面に位置するp層を、
i層と接合する結晶質を含む第1p層と、上部電極と接
合する非晶質からなる第2p層で構成した光起電力素子
に関する。
【0002】
【従来の技術】光起電力素子は、太陽光などの光エネル
ギーを電気エネルギーに変換する半導体素子である。そ
の半導体材料としては、アモルファスシリコン(a−S
i:H)に代表されるアモルファス材料が、安価で、大
面積化及び薄膜化が可能であり、組成の自由度が大き
く、電気的及び光学的特性を広い範囲で制御できる等の
理由から注目され、多くの研究がなされている。
ギーを電気エネルギーに変換する半導体素子である。そ
の半導体材料としては、アモルファスシリコン(a−S
i:H)に代表されるアモルファス材料が、安価で、大
面積化及び薄膜化が可能であり、組成の自由度が大き
く、電気的及び光学的特性を広い範囲で制御できる等の
理由から注目され、多くの研究がなされている。
【0003】上述したアモルファス材料からなる光起電
力素子、特にアモルファス太陽電池では、光電変換効率
を高めることが重要な課題である。この課題を解決する
ため、入射した光から生成する電子−正孔対のうち拡散
距離の短い正孔を収集し易いように、p型層を透明電極
側に、すなわち光入射側に配置して、光の総合収集効率
を高め、p型層とn型層の間に実質的に真性な半導体
(以後i型層と記す)を介在させたものが多い。
力素子、特にアモルファス太陽電池では、光電変換効率
を高めることが重要な課題である。この課題を解決する
ため、入射した光から生成する電子−正孔対のうち拡散
距離の短い正孔を収集し易いように、p型層を透明電極
側に、すなわち光入射側に配置して、光の総合収集効率
を高め、p型層とn型層の間に実質的に真性な半導体
(以後i型層と記す)を介在させたものが多い。
【0004】さらに、微結晶シリコン(μc−Si:
H)の持つ高い導電性と短波長領域での小さな吸収係数
という物性を利用して、光入射側のp層にμc−Si:
Hを用いることにより、短絡電流(JSC)が改善され、
また、μc−Si:Hはa−Si:Hに比べてワイドギ
ャップであるため不純物添加効率が高く、光起電力素子
内の内部電界が大きくなる。その結果、開放電圧
(VOC)も改善され、光電変換効率(Eff.)が向上
することが報告されている(“Enhancement of open ci
rcuit voltage in high efficiency amorphous silicon
alloy solar cells”S.Guha, J.Yang, P.Nath and M.H
ack: Appl. Phys. Lett., 49 (1986) 218)。
H)の持つ高い導電性と短波長領域での小さな吸収係数
という物性を利用して、光入射側のp層にμc−Si:
Hを用いることにより、短絡電流(JSC)が改善され、
また、μc−Si:Hはa−Si:Hに比べてワイドギ
ャップであるため不純物添加効率が高く、光起電力素子
内の内部電界が大きくなる。その結果、開放電圧
(VOC)も改善され、光電変換効率(Eff.)が向上
することが報告されている(“Enhancement of open ci
rcuit voltage in high efficiency amorphous silicon
alloy solar cells”S.Guha, J.Yang, P.Nath and M.H
ack: Appl. Phys. Lett., 49 (1986) 218)。
【0005】しかしながら、上述したμc−Si:Hか
らなる光入射側のp層は、活性化エネルギーが小さいた
め、順バイアス状態で動作させる場合、上部電極からの
正孔注入が促進され、暗電流が増すことになる。その結
果、p層にμc−Si:Hを用いることによって改善さ
れたVOCが低下していることが予想される。発明者は、
この問題が解消されればさらに大きなVOCが期待できる
と考え、本発明を考案するに至った。
らなる光入射側のp層は、活性化エネルギーが小さいた
め、順バイアス状態で動作させる場合、上部電極からの
正孔注入が促進され、暗電流が増すことになる。その結
果、p層にμc−Si:Hを用いることによって改善さ
れたVOCが低下していることが予想される。発明者は、
この問題が解消されればさらに大きなVOCが期待できる
と考え、本発明を考案するに至った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上部電極か
ら発電層の最表面に位置するp型半導体層へのキャリア
注入を抑制し、開放電圧(VOC)の高い光起電力素子を
提供することを目的とする。
ら発電層の最表面に位置するp型半導体層へのキャリア
注入を抑制し、開放電圧(VOC)の高い光起電力素子を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子
は、結晶形態が非単結晶であるn型半導体をn、i型半
導体をi、及びp型半導体をpとした場合、基体上に、
前記n、前記i、前記pの順番に積層したnip接合か
らなる構造体を少なくとも1つ以上有する発電層を設
け、前記発電層の最表面に位置するp層上に上部電極を
配設した光起電力素子において、前記発電層の最表面に
位置するp層が、前記i層と接合する結晶質を含む第1
p層、及び前記上部電極と接合する非晶質の第2p層で
構成されていることを特徴とする。
は、結晶形態が非単結晶であるn型半導体をn、i型半
導体をi、及びp型半導体をpとした場合、基体上に、
前記n、前記i、前記pの順番に積層したnip接合か
らなる構造体を少なくとも1つ以上有する発電層を設
け、前記発電層の最表面に位置するp層上に上部電極を
配設した光起電力素子において、前記発電層の最表面に
位置するp層が、前記i層と接合する結晶質を含む第1
p層、及び前記上部電極と接合する非晶質の第2p層で
構成されていることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明では、発電層の最表面に位
置するp層を、i層と接合する結晶質を含む第1p層、
及び上部電極と接合する非晶質からなる第2p層で構成
したため、上部電極からのキャリア注入を抑えることが
できた。その結果、大きなVOCが実現できる光起電力素
子がえられた。
置するp層を、i層と接合する結晶質を含む第1p層、
及び上部電極と接合する非晶質からなる第2p層で構成
したため、上部電極からのキャリア注入を抑えることが
できた。その結果、大きなVOCが実現できる光起電力素
子がえられた。
【0009】本発明者は、従来から公知である構成の装
置として、図2に示すロール・ツー・ロール方式の装置
を用い、n型半導体層およびi型半導体層は高周波プラ
ズマCVD法で、p型層は低周波プラズマCVD法で形
成し、非単結晶シリコン系半導体からなるnip構造の
光起電力素子を試作・検討した。
置として、図2に示すロール・ツー・ロール方式の装置
を用い、n型半導体層およびi型半導体層は高周波プラ
ズマCVD法で、p型層は低周波プラズマCVD法で形
成し、非単結晶シリコン系半導体からなるnip構造の
光起電力素子を試作・検討した。
【0010】p型半導体層成膜室における成膜条件の最
適化を図ったところ、nおよびi型半導体層が形成され
た基体の上に、連続的に、図3に示すようなp型半導体
層成膜室において、ガス排気側プラズマで結晶質を含む
半導体層を形成し、ガス供給側プラズマで非晶質半導体
層を形成することにより、非常に高いVOCを有するni
p構造の光起電力素子が作製されることを見い出した。
適化を図ったところ、nおよびi型半導体層が形成され
た基体の上に、連続的に、図3に示すようなp型半導体
層成膜室において、ガス排気側プラズマで結晶質を含む
半導体層を形成し、ガス供給側プラズマで非晶質半導体
層を形成することにより、非常に高いVOCを有するni
p構造の光起電力素子が作製されることを見い出した。
【0011】本発明の光起電力素子では、第1p層は、
結晶質を含み、バンドギャップが結晶質よりも大きく、
活性化エネルギーが非晶質よりも小さいために、大きな
内部電界が得られ、その結果大きなVOCが得られる反
面、活性化エネルギーが小さいために上部電極からのキ
ャリア注入も大きくなりVOCが低下してしまう。しか
し、非晶質のみからなる第2p層を第1p層の表面に薄
く設けることで、上部電極からのキャリア注入が抑えら
れ、大きなVOCが実現したと考えられる。
結晶質を含み、バンドギャップが結晶質よりも大きく、
活性化エネルギーが非晶質よりも小さいために、大きな
内部電界が得られ、その結果大きなVOCが得られる反
面、活性化エネルギーが小さいために上部電極からのキ
ャリア注入も大きくなりVOCが低下してしまう。しか
し、非晶質のみからなる第2p層を第1p層の表面に薄
く設けることで、上部電極からのキャリア注入が抑えら
れ、大きなVOCが実現したと考えられる。
【0012】以下、図1を参照して本発明の実施態様例
を説明する。
を説明する。
【0013】(基体)本発明に係る基体101の電気的
性質は、導電性でも絶縁性でもよい。また、その光学的
性質は、透光性でも非透光性でも構わない。
性質は、導電性でも絶縁性でもよい。また、その光学的
性質は、透光性でも非透光性でも構わない。
【0014】基体が金属等からなる電気導電性のもので
ある場合には、基体そのものを直接電流取り出し用の電
極としても良い。一方、基体が合成樹脂等からなる電気
絶縁性のものである場合には、半導体膜の作製される側
の表面に、金属単体又は合金、及び透光性導電性酸化物
による電流取り出し用の電極を作製しておくことが望ま
しい。
ある場合には、基体そのものを直接電流取り出し用の電
極としても良い。一方、基体が合成樹脂等からなる電気
絶縁性のものである場合には、半導体膜の作製される側
の表面に、金属単体又は合金、及び透光性導電性酸化物
による電流取り出し用の電極を作製しておくことが望ま
しい。
【0015】基体が金属等からなる非透光性のものであ
る場合、長波長光の基体表面上での反射率を向上させる
ため、反射性導電膜を該基体上に作製することが前述の
ように好ましい。また、基体材質と半導体膜との間での
構成元素の相互拡散を防止したり短絡防止用の緩衝層と
する等の目的で、金属層等を反射性導電膜として、前記
基体の半導体膜が作製される側に設けることが好まし
い。さらに、前記基体が比較的透明であって、該基体の
側から光入射を行う層構成の太陽電池とする場合には、
前記透光性導電性酸化物や金属等の導電性薄膜をあらか
じめ堆積作製しておくことが望ましい。前記基体の表面
性としてはいわゆる平滑面であっても、微小の凹凸面が
有っても構わない。
る場合、長波長光の基体表面上での反射率を向上させる
ため、反射性導電膜を該基体上に作製することが前述の
ように好ましい。また、基体材質と半導体膜との間での
構成元素の相互拡散を防止したり短絡防止用の緩衝層と
する等の目的で、金属層等を反射性導電膜として、前記
基体の半導体膜が作製される側に設けることが好まし
い。さらに、前記基体が比較的透明であって、該基体の
側から光入射を行う層構成の太陽電池とする場合には、
前記透光性導電性酸化物や金属等の導電性薄膜をあらか
じめ堆積作製しておくことが望ましい。前記基体の表面
性としてはいわゆる平滑面であっても、微小の凹凸面が
有っても構わない。
【0016】(発電層)本発明に係る発電層としては、
結晶形態が非単結晶であるn型半導体をn、i型半導体
をi、及びp型半導体をpとした場合、前記n、前記
i、前記pの順番に積層したnip接合からなる構造体
を少なくとも1つ以上有する層構成のものが挙げられ
る。ここで、非単結晶とは、非晶質、微結晶および多結
晶の何れかあるいはその混合体であることを意味する。
結晶形態が非単結晶であるn型半導体をn、i型半導体
をi、及びp型半導体をpとした場合、前記n、前記
i、前記pの順番に積層したnip接合からなる構造体
を少なくとも1つ以上有する層構成のものが挙げられ
る。ここで、非単結晶とは、非晶質、微結晶および多結
晶の何れかあるいはその混合体であることを意味する。
【0017】発電層の材料としては、シリコン系材料が
好適に用いられる。n型半導体層102は、プラズマC
VD法によって、SiH4,H2,PH3からなる混合ガ
スを分解し、n型のシリコン系非単結晶半導体を形成し
たものである。
好適に用いられる。n型半導体層102は、プラズマC
VD法によって、SiH4,H2,PH3からなる混合ガ
スを分解し、n型のシリコン系非単結晶半導体を形成し
たものである。
【0018】i型半導体層103は、プラズマCVD法
によって、SiH4,GeH4,CH 4,C2H2,H2など
からなる混合ガスをプラズマCVDで分解し、実質的に
真性なシリコン系非単結晶半導体を形成したものであ
る。
によって、SiH4,GeH4,CH 4,C2H2,H2など
からなる混合ガスをプラズマCVDで分解し、実質的に
真性なシリコン系非単結晶半導体を形成したものであ
る。
【0019】第1p型層104は、プラズマCVD法に
よって、SiH4,H2,BF3,B2H6からなる混合ガ
スを分解し、p型のシリコン系結晶質を含む非晶質半導
体を形成したものである。
よって、SiH4,H2,BF3,B2H6からなる混合ガ
スを分解し、p型のシリコン系結晶質を含む非晶質半導
体を形成したものである。
【0020】第2p型層105は、プラズマCVD法に
よって、SiH4,H2,BF3,B2H6からなる混合ガ
スを分解し、p型のシリコン系非晶質半導体を形成した
ものである。
よって、SiH4,H2,BF3,B2H6からなる混合ガ
スを分解し、p型のシリコン系非晶質半導体を形成した
ものである。
【0021】第1p層の膜厚は2〜50nmおよび第2
p層の膜厚は1〜20nmが好ましく、また第1p層お
よび第2p層にはこれらの層での光吸収を少なくするた
めに炭素や窒素等の元素を添加してバンドギャップを広
くしても良い。
p層の膜厚は1〜20nmが好ましく、また第1p層お
よび第2p層にはこれらの層での光吸収を少なくするた
めに炭素や窒素等の元素を添加してバンドギャップを広
くしても良い。
【0022】(上部電極)本発明に係る上部電極106
は、透光性導電性酸化物であっても、金属などの導電膜
であってもよい。
は、透光性導電性酸化物であっても、金属などの導電膜
であってもよい。
【0023】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明に係る光起電力
素子を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によ
り何ら限定されるものではない。
素子を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によ
り何ら限定されるものではない。
【0024】(実施例1)本例では、図1に示した上部
電極に接するp層を2層化した光起電力素子の作製方法
に関して述べる。本例の光起電力素子は、一般的な平行
平板容量結合型の方式のプラズマCVD装置を用いて作
製した。
電極に接するp層を2層化した光起電力素子の作製方法
に関して述べる。本例の光起電力素子は、一般的な平行
平板容量結合型の方式のプラズマCVD装置を用いて作
製した。
【0025】以下では、作製手順にしたがって説明す
る。 (1)ステンレスからなる基体(サイズ:50mm×1
00mm)101の上に、高周波プラズマCVD法によ
ってn型a−Si:H膜からなる膜厚10nmのn型半
導体層102を形成した。 (2)上記n型半導体層102の上に、高周波プラズマ
CVD法によって実質的に真性なa−Si:H膜からな
る膜厚120nmのi型半導体層103を形成した。
る。 (1)ステンレスからなる基体(サイズ:50mm×1
00mm)101の上に、高周波プラズマCVD法によ
ってn型a−Si:H膜からなる膜厚10nmのn型半
導体層102を形成した。 (2)上記n型半導体層102の上に、高周波プラズマ
CVD法によって実質的に真性なa−Si:H膜からな
る膜厚120nmのi型半導体層103を形成した。
【0026】(3)上記i型半導体層103に、低周波
プラズマCVD法によって不純物を打ち込み、p型μc
−Si:H膜からなる膜厚10nmの第1p型層104
を形成した。 (4)上記第1p型半導体層104の上に、低周波プラ
ズマCVD法によってp型a−Si:H膜からなる膜厚
2nmの第2p型層105を形成した。 表1は、上述した工程(1)〜(4)の成膜条件であ
る。
プラズマCVD法によって不純物を打ち込み、p型μc
−Si:H膜からなる膜厚10nmの第1p型層104
を形成した。 (4)上記第1p型半導体層104の上に、低周波プラ
ズマCVD法によってp型a−Si:H膜からなる膜厚
2nmの第2p型層105を形成した。 表1は、上述した工程(1)〜(4)の成膜条件であ
る。
【0027】
【表1】 以上のように半導体積層膜まで形成した基体を面積50
cm2で切り取り、真空蒸着法によってITO(In2O
3+SnO2)膜からなる膜厚87nm、面積0.25c
m2の透明導電層を上部電極として50個形成し、50
個の小面積セル(実1素子)を作製した。
cm2で切り取り、真空蒸着法によってITO(In2O
3+SnO2)膜からなる膜厚87nm、面積0.25c
m2の透明導電層を上部電極として50個形成し、50
個の小面積セル(実1素子)を作製した。
【0028】これらのセルにAM1.5(100mW/
cm2)の疑似太陽光を照射し、光電変換特性の評価を
行った。
cm2)の疑似太陽光を照射し、光電変換特性の評価を
行った。
【0029】また、比較のために前記第2p型半導体層
105を積層しない50個の小面積セル(比1素子)を
作製し、同様の測定を行った。
105を積層しない50個の小面積セル(比1素子)を
作製し、同様の測定を行った。
【0030】その結果、比1素子は、第1p型半導体層
が結晶質を含むために、Siシングルセルとしては大き
な0.970V程度のVOCが得られた。それに対して、
第2p型半導体層を積層した実1素子では、1.00V
を越すさらに大きなVOCが得られることが分かった。ま
た、比1素子の値で規格化した実1素子の光電変換効率
は1.18であり、実1素子は良好な特性であることが
確認できた。
が結晶質を含むために、Siシングルセルとしては大き
な0.970V程度のVOCが得られた。それに対して、
第2p型半導体層を積層した実1素子では、1.00V
を越すさらに大きなVOCが得られることが分かった。ま
た、比1素子の値で規格化した実1素子の光電変換効率
は1.18であり、実1素子は良好な特性であることが
確認できた。
【0031】(実施例2)本例では、図2に示した、帯
状基体の上に連続的に半導体膜を積層形成できるロール
・ツー・ロール方式の成膜装置を用いた点が実施例1と
異なる。光起電力素子の層構成は、実施例1と同様とし
た。
状基体の上に連続的に半導体膜を積層形成できるロール
・ツー・ロール方式の成膜装置を用いた点が実施例1と
異なる。光起電力素子の層構成は、実施例1と同様とし
た。
【0032】以下では、作製手順にしたがって説明す
る。 (1)基体としては、SUS430BAからなる帯状の
ステンレス板(幅12cm×長さ200m×厚さ0.1
5mm)を用いた。この帯状基体の表面上に、スパッタ
リング法により約1μmのZnO透明導電層を積層し、
微小な凹凸表面を有する帯状基体を形成した。 (2)上記(1)で作製した基体をボビン108に巻き
付けた状態で、帯状基体の巻き出し室201にセットし
た。
る。 (1)基体としては、SUS430BAからなる帯状の
ステンレス板(幅12cm×長さ200m×厚さ0.1
5mm)を用いた。この帯状基体の表面上に、スパッタ
リング法により約1μmのZnO透明導電層を積層し、
微小な凹凸表面を有する帯状基体を形成した。 (2)上記(1)で作製した基体をボビン108に巻き
付けた状態で、帯状基体の巻き出し室201にセットし
た。
【0033】(3)帯状基体は、各ガスゲート206を
介して成膜室202〜204を貫通させ、帯状基体の巻
き取り室205まで渡し、弛まない程度に張力をかけ
た。帯状基体をセットした後、各室201〜205内を
真空排気した。 (4)真空排気しながらHeガスを導入し、約200P
aのHe雰囲気中で各成膜室内部を約350℃に加熱ベ
ーキングした。
介して成膜室202〜204を貫通させ、帯状基体の巻
き取り室205まで渡し、弛まない程度に張力をかけ
た。帯状基体をセットした後、各室201〜205内を
真空排気した。 (4)真空排気しながらHeガスを導入し、約200P
aのHe雰囲気中で各成膜室内部を約350℃に加熱ベ
ーキングした。
【0034】(5)加熱ベーキングの後、各ガスゲート
206にゲートガスとしてH2を各500sccm、各
成膜室202〜204にそれぞれの原料ガスを所定流量
導入し、各室の内圧を所定圧力に設定した。 (6)帯状基体の巻き取り室205にある巻き取りボビ
ン209を回転させ、帯状基体207を成膜室202か
ら204に向かう方向に100cm/分の一定速度で連
続的に移動させた。また、各成膜室202〜204内に
設けた不図示の温度制御装置により、移動する帯状基体
が各成膜室の成膜空間内で所定の温度になるように温度
制御を行った。
206にゲートガスとしてH2を各500sccm、各
成膜室202〜204にそれぞれの原料ガスを所定流量
導入し、各室の内圧を所定圧力に設定した。 (6)帯状基体の巻き取り室205にある巻き取りボビ
ン209を回転させ、帯状基体207を成膜室202か
ら204に向かう方向に100cm/分の一定速度で連
続的に移動させた。また、各成膜室202〜204内に
設けた不図示の温度制御装置により、移動する帯状基体
が各成膜室の成膜空間内で所定の温度になるように温度
制御を行った。
【0035】(7)帯状基体の温度が安定したところ
で、成膜室202、203に平行平板電極から13.5
6MHzの高周波電力を、成膜室204に平行平板電極
から75kHzの低周波電力をそれぞれ不図示の電源か
らマッチング装置を介して投入した。放電電力の投入に
より、各成膜室202〜204内の原料ガスをプラズマ
化し、各成膜室内で連続的に移動する帯状基体の表面上
に半導体膜の形成を行った。
で、成膜室202、203に平行平板電極から13.5
6MHzの高周波電力を、成膜室204に平行平板電極
から75kHzの低周波電力をそれぞれ不図示の電源か
らマッチング装置を介して投入した。放電電力の投入に
より、各成膜室202〜204内の原料ガスをプラズマ
化し、各成膜室内で連続的に移動する帯状基体の表面上
に半導体膜の形成を行った。
【0036】なお、成膜室204は、図3に示すような
構造、すなわち、連続的に移動する帯状基体表面は、ガ
ス排気側プラズマに曝された後、ガス供給側プラズマに
曝されて半導体膜が形成される構造とした。一方、成膜
室202及び203は、図3に示したガス供給側とガス
排気側を逆に配置した。成膜室204は、20%をガス
供給側、残り80%をガス排気側とし、ガス供給側でア
モルファスシリコンを、ガス排気側で微結晶シリコンを
形成した。形成したシリコンの結晶形態は、RHEED
パターンで確認した。
構造、すなわち、連続的に移動する帯状基体表面は、ガ
ス排気側プラズマに曝された後、ガス供給側プラズマに
曝されて半導体膜が形成される構造とした。一方、成膜
室202及び203は、図3に示したガス供給側とガス
排気側を逆に配置した。成膜室204は、20%をガス
供給側、残り80%をガス排気側とし、ガス供給側でア
モルファスシリコンを、ガス排気側で微結晶シリコンを
形成した。形成したシリコンの結晶形態は、RHEED
パターンで確認した。
【0037】(7−1)帯状基体の表面上に、成膜室2
02内で高周波プラズマCVD法によってn型a−S
i:H膜からなる膜厚10nmのn型半導体層102を
形成した。 (7−2)上記n型半導体層102の上に、成膜室20
3内で高周波プラズマCVD法によって実質的に真性な
a−Si:H膜からなる膜厚120nmのi型半導体層
103を形成した。
02内で高周波プラズマCVD法によってn型a−S
i:H膜からなる膜厚10nmのn型半導体層102を
形成した。 (7−2)上記n型半導体層102の上に、成膜室20
3内で高周波プラズマCVD法によって実質的に真性な
a−Si:H膜からなる膜厚120nmのi型半導体層
103を形成した。
【0038】(7−3)上記i型半導体層103に、成
膜室204のガス排気側プラズマ内で低周波プラズマC
VD法によって不純物を打ち込み、p型μc−Si:H
膜からなる膜厚10nmの第1p型層104を形成し
た。 (7−4)上記第1p型半導体層104の上に、成膜室
204のガス供給側プラズマ内で低周波プラズマCVD
法によってp型a−Si:H膜からなる膜厚2nmの第
2p型層105を形成した。 表2は、上述した工程(7−1)〜(7−4)の成膜条
件である。
膜室204のガス排気側プラズマ内で低周波プラズマC
VD法によって不純物を打ち込み、p型μc−Si:H
膜からなる膜厚10nmの第1p型層104を形成し
た。 (7−4)上記第1p型半導体層104の上に、成膜室
204のガス供給側プラズマ内で低周波プラズマCVD
法によってp型a−Si:H膜からなる膜厚2nmの第
2p型層105を形成した。 表2は、上述した工程(7−1)〜(7−4)の成膜条
件である。
【0039】
【表2】
【0040】(8)帯状基体は、搬送を開始してから連
続して180分間移動させた。その間、170分間連続
して半導体積層膜の形成を行った。
続して180分間移動させた。その間、170分間連続
して半導体積層膜の形成を行った。
【0041】(9)約170mに亘って半導体積層膜を
形成した後、放電電力の投入と、原料ガスの導入と、帯
状基体および成膜室の加熱とを停止し、成膜室内のパー
ジを行った。その後、帯状基体および装置内部を十分冷
却してから装置を開け、ボビン209に巻かれた帯状基
体を、帯状基体の巻き取り室205から装置の外へ取り
出した。
形成した後、放電電力の投入と、原料ガスの導入と、帯
状基体および成膜室の加熱とを停止し、成膜室内のパー
ジを行った。その後、帯状基体および装置内部を十分冷
却してから装置を開け、ボビン209に巻かれた帯状基
体を、帯状基体の巻き取り室205から装置の外へ取り
出した。
【0042】さらに、実施例1と同様に、50個の小面
積セル(実2素子)を作製した。これらのセルにAM
1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光を照射し、
光電変換特性の評価を行った。
積セル(実2素子)を作製した。これらのセルにAM
1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光を照射し、
光電変換特性の評価を行った。
【0043】また、比較のために、成膜室504内の成
膜開口調整板311を長くすることによってアモルファ
スシリコンが形成される部分を覆い隠し、前記第2p型
半導体層105を積層しない50個の小面積セル(比2
素子)を作製し、同様の測定を行った。
膜開口調整板311を長くすることによってアモルファ
スシリコンが形成される部分を覆い隠し、前記第2p型
半導体層105を積層しない50個の小面積セル(比2
素子)を作製し、同様の測定を行った。
【0044】その結果、前記第2p層を積層しない比2
素子は0.967V程度のVOCしか得られなかったが、
本発明による前記第2p層を設けた実2素子は、0.9
90Vと大きなVOCが得られた。また、比2素子の値で
規格化した実2素子の光電変換効率は1.20であり、
実2素子は良好な特性であることが確認できた。
素子は0.967V程度のVOCしか得られなかったが、
本発明による前記第2p層を設けた実2素子は、0.9
90Vと大きなVOCが得られた。また、比2素子の値で
規格化した実2素子の光電変換効率は1.20であり、
実2素子は良好な特性であることが確認できた。
【0045】(実施例3)本例では、光起電力素子の層
構成を、図4に示したpin単位セルを3個積層した3
層構造とし、かつ、トップセルのp型層を第1p層と第
2p層で構成した点が実施例2と異なる。
構成を、図4に示したpin単位セルを3個積層した3
層構造とし、かつ、トップセルのp型層を第1p層と第
2p層で構成した点が実施例2と異なる。
【0046】帯状基体の上に連続的に半導体膜を積層形
成できるロール・ツー・ロール方式の成膜装置として
は、図5に示したものを用いた。
成できるロール・ツー・ロール方式の成膜装置として
は、図5に示したものを用いた。
【0047】以下では、作製手順にしたがって説明す
る。 (1)基体としては、SUS430BAからなる帯状の
ステンレス板(幅12cm×長さ200m×厚さ0.1
5mm)を用いた。この帯状基体の表面上に、DCスパ
ッタ法によって反射性導電層402としてAg400n
m、さらに緩衝層403としてZnO1μmを堆積し、
微小な凹凸表面を有する帯状基体を形成した。
る。 (1)基体としては、SUS430BAからなる帯状の
ステンレス板(幅12cm×長さ200m×厚さ0.1
5mm)を用いた。この帯状基体の表面上に、DCスパ
ッタ法によって反射性導電層402としてAg400n
m、さらに緩衝層403としてZnO1μmを堆積し、
微小な凹凸表面を有する帯状基体を形成した。
【0048】(2)上記(1)で作製した基体をボビン
508に巻き付けた状態で、帯状基体の巻き出し室50
1にセットした。 (3)帯状基体は、各ガスゲート506を介して成膜室
502A〜504Cを貫通させ、帯状基体の巻き取り室
505まで渡し、弛まない程度に張力をかけた。帯状基
体をセットした後、各室501〜505内を真空排気し
た。
508に巻き付けた状態で、帯状基体の巻き出し室50
1にセットした。 (3)帯状基体は、各ガスゲート506を介して成膜室
502A〜504Cを貫通させ、帯状基体の巻き取り室
505まで渡し、弛まない程度に張力をかけた。帯状基
体をセットした後、各室501〜505内を真空排気し
た。
【0049】(4)真空排気しながらHeガスを導入
し、約200PaのHe雰囲気中で各成膜室内部を約3
50℃に加熱ベーキングした。 (5)加熱ベーキングの後、各ガスゲート506にゲー
トガスとしてH2を各500sccm、各成膜室502
A〜504Cにそれぞれの原料ガスを所定流量導入し、
各室の内圧を所定圧力に設定した。
し、約200PaのHe雰囲気中で各成膜室内部を約3
50℃に加熱ベーキングした。 (5)加熱ベーキングの後、各ガスゲート506にゲー
トガスとしてH2を各500sccm、各成膜室502
A〜504Cにそれぞれの原料ガスを所定流量導入し、
各室の内圧を所定圧力に設定した。
【0050】(6)帯状基体の巻き取り室505にある
巻き取りボビン509を回転させ、帯状基体507を成
膜室502から504に向かう方向に100cm/分の
一定速度で連続的に移動させた。また、各成膜室502
A〜504C内に設けた不図示の温度制御装置により、
移動する帯状基体が各成膜室の成膜空間内で所定の温度
になるように温度制御を行った。
巻き取りボビン509を回転させ、帯状基体507を成
膜室502から504に向かう方向に100cm/分の
一定速度で連続的に移動させた。また、各成膜室502
A〜504C内に設けた不図示の温度制御装置により、
移動する帯状基体が各成膜室の成膜空間内で所定の温度
になるように温度制御を行った。
【0051】(7)帯状基体の温度が安定したところ
で、成膜室502A,502B,502C,503A,
503B,503C,504A,504B,511A,
511Bに平行平板電極から13.56MHzの高周波
電力を、成膜室504Cに平行平板電極から75kHz
の低周波電力をそれぞれ不図示の電源からマッチング装
置を介して投入した。また、成膜室510Aおよび51
0Bの構造を図6に示す。成膜室510A,510Bに
おけるそれぞれの成膜室の片側の側壁に設けたマイクロ
波導入窓からは2.45GHzのマイクロ波電力を、マ
イクロ波導入窓前方に帯状基体に平行に配設した棒状バ
イアス電極からは13.56MHzの高周波電力を、そ
れぞれ不図示の電源からマッチング装置を介して投入し
た。放電電力の投入により、各成膜室502A〜504
C内の原料ガスをプラズマ化し、各成膜室内で連続的に
移動する帯状基体の表面上に半導体膜の形成を行った。
で、成膜室502A,502B,502C,503A,
503B,503C,504A,504B,511A,
511Bに平行平板電極から13.56MHzの高周波
電力を、成膜室504Cに平行平板電極から75kHz
の低周波電力をそれぞれ不図示の電源からマッチング装
置を介して投入した。また、成膜室510Aおよび51
0Bの構造を図6に示す。成膜室510A,510Bに
おけるそれぞれの成膜室の片側の側壁に設けたマイクロ
波導入窓からは2.45GHzのマイクロ波電力を、マ
イクロ波導入窓前方に帯状基体に平行に配設した棒状バ
イアス電極からは13.56MHzの高周波電力を、そ
れぞれ不図示の電源からマッチング装置を介して投入し
た。放電電力の投入により、各成膜室502A〜504
C内の原料ガスをプラズマ化し、各成膜室内で連続的に
移動する帯状基体の表面上に半導体膜の形成を行った。
【0052】なお、成膜室504A,504B,504
Cは、図3に示すような構造、すなわち、連続的に移動
する帯状基体表面は、ガス排気側プラズマに曝された
後、ガス供給側プラズマに曝されて半導体膜が形成され
る構造とした。一方、成膜室502A,502B,50
2C,503A,503B,503C,511A,51
1Bは、図3に示したガス供給側とガス排気側を逆に配
置した。
Cは、図3に示すような構造、すなわち、連続的に移動
する帯状基体表面は、ガス排気側プラズマに曝された
後、ガス供給側プラズマに曝されて半導体膜が形成され
る構造とした。一方、成膜室502A,502B,50
2C,503A,503B,503C,511A,51
1Bは、図3に示したガス供給側とガス排気側を逆に配
置した。
【0053】(7−1)帯状基体の表面上に、ボトムセ
ル404〜408として、n型層404(成膜室502
A)、i型層405(成膜室503A)、i型層406
(成膜室510A)、i型層407(成膜室511
A)、p型層408(成膜室504A)を順次積層し
た。
ル404〜408として、n型層404(成膜室502
A)、i型層405(成膜室503A)、i型層406
(成膜室510A)、i型層407(成膜室511
A)、p型層408(成膜室504A)を順次積層し
た。
【0054】(7−2)ボトムセルの上に、ミドルセル
409〜413として、n型層409(成膜室502
B)、i型層410(成膜室503B)、i型層411
(成膜室510B)、i型層412(成膜室511
B)、p型層413(成膜室504B)を順次積層し
た。
409〜413として、n型層409(成膜室502
B)、i型層410(成膜室503B)、i型層411
(成膜室510B)、i型層412(成膜室511
B)、p型層413(成膜室504B)を順次積層し
た。
【0055】(7−3)ミドルセルの上に、トップセル
414〜417として、n型層414(成膜室502
C)、i型層415(成膜室503C)、第1p型層4
16(成膜室504C)、第2p型層417(成膜室5
04C)を順次積層した。
414〜417として、n型層414(成膜室502
C)、i型層415(成膜室503C)、第1p型層4
16(成膜室504C)、第2p型層417(成膜室5
04C)を順次積層した。
【0056】上記(7−1)〜(7−3)により、ni
pnipnip構造の半導体積層膜の形成を行った。表
3は、上述した工程(7−1)を行った成膜室502A
〜504Aにおける成膜条件である。表4は、上述した
工程(7−2)を行った成膜室502B〜504Bにお
ける成膜条件である。表5は、上述した工程(7−3)
を行った成膜室502C〜504Cにおける成膜条件で
ある。
pnipnip構造の半導体積層膜の形成を行った。表
3は、上述した工程(7−1)を行った成膜室502A
〜504Aにおける成膜条件である。表4は、上述した
工程(7−2)を行った成膜室502B〜504Bにお
ける成膜条件である。表5は、上述した工程(7−3)
を行った成膜室502C〜504Cにおける成膜条件で
ある。
【0057】
【表3】
【0058】
【表4】
【0059】
【表5】
【0060】(8)帯状基体は、搬送を開始してから連
続して180分間移動させた。その間、170分間連続
して半導体積層膜の形成を行った。
続して180分間移動させた。その間、170分間連続
して半導体積層膜の形成を行った。
【0061】(9)約170mに亘って半導体積層膜を
形成した後、放電電力の投入と、原料ガスの導入と、帯
状基体および成膜室の加熱とを停止し、成膜室内のパー
ジを行った。その後、帯状基体および装置内部を十分冷
却してから装置を開け、ボビン509に巻かれた帯状基
体を、帯状基体の巻き取り室505から装置の外へ取り
出した。
形成した後、放電電力の投入と、原料ガスの導入と、帯
状基体および成膜室の加熱とを停止し、成膜室内のパー
ジを行った。その後、帯状基体および装置内部を十分冷
却してから装置を開け、ボビン509に巻かれた帯状基
体を、帯状基体の巻き取り室505から装置の外へ取り
出した。
【0062】さらに、実施例1と同様に、50個の小面
積セル(実3素子)を作製した。これらのセルにAM
1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光を照射し、
光電変換特性の評価を行った。
積セル(実3素子)を作製した。これらのセルにAM
1.5(100mW/cm2)の疑似太陽光を照射し、
光電変換特性の評価を行った。
【0063】また、比較のために、成膜室504内の成
膜開口調整板311を長くすることによってアモルファ
スシリコンが形成される部分を覆い隠し、前記第2p型
半導体層417を積層しない50個の小面積セル(比3
素子)を作製し、同様の測定を行った。
膜開口調整板311を長くすることによってアモルファ
スシリコンが形成される部分を覆い隠し、前記第2p型
半導体層417を積層しない50個の小面積セル(比3
素子)を作製し、同様の測定を行った。
【0064】その結果、前記第2p層を積層しない比3
素子は2.113V程度のVOCしか得られなかったが、
本発明による前記第2p層を設けた実3素子は、2.1
36Vと大きなVOCが得られた。また、比3素子の値で
規格化した実3素子の光電変換効率は1.12であり、
実3素子は良好な特性であることが確認できた。
素子は2.113V程度のVOCしか得られなかったが、
本発明による前記第2p層を設けた実3素子は、2.1
36Vと大きなVOCが得られた。また、比3素子の値で
規格化した実3素子の光電変換効率は1.12であり、
実3素子は良好な特性であることが確認できた。
【0065】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
開放電圧(VOC)が高く、光電変換効率も良好な光起電
力素子が得られる。本発明の光起電力素子は、光電変換
効率が大きく高められており、太陽電池などの光起電力
素子として工業的に有用である。
開放電圧(VOC)が高く、光電変換効率も良好な光起電
力素子が得られる。本発明の光起電力素子は、光電変換
効率が大きく高められており、太陽電池などの光起電力
素子として工業的に有用である。
【図1】本発明に係る光電変換素子であり、その構成が
シングルセルの場合を示した模式的断面図である。
シングルセルの場合を示した模式的断面図である。
【図2】図1に示したシングルセルの光電変換素子を作
製するために用いたロール・ツー・ロール方式の成膜装
置の模式図である。
製するために用いたロール・ツー・ロール方式の成膜装
置の模式図である。
【図3】図2のロール・ツー・ロール装置を構成する平
行平板容量結合型プラズマCVD装置の模式図である。
行平板容量結合型プラズマCVD装置の模式図である。
【図4】本発明に係る光電変換素子であり、その構成が
トリプルセルの場合を示した模式的断面図である。
トリプルセルの場合を示した模式的断面図である。
【図5】図4に示したトリプルセルの光電変換素子を作
製するために用いたロール・ツー・ロール方式の成膜装
置の模式図である。
製するために用いたロール・ツー・ロール方式の成膜装
置の模式図である。
【図6】図5のロール・ツー・ロール装置を構成するマ
イクロ波プラズマCVD装置の模式図である。
イクロ波プラズマCVD装置の模式図である。
101、401 導電性基体、 102、404、409、414 高周波プラズマCV
D法によるn型半導体層、 103、405、407、410、412、415 高
周波プラズマCVD法によるi型半導体層、 408、413 高周波プラズマCVD法によるp型半
導体層、 104、416 低周波プラズマCVD法による第1p
型半導体層、 105、417 低周波プラズマCVD法による第2p
型半導体層、 406、411 マイクロ波プラズマCVD法によるi
型半導体層、 106、418 透光性導電層からなる上部電極、 107、419 集電電極、 402 反射性導電層、 403 緩衝層、 201、501 帯状基体の巻き出し室、 202、502A、502B、502C 高周波プラズ
マCVD法によるn型半導体層の成膜室、 203、503A、503B、503C、511A、5
11B 高周波プラズマCVD法によるi型半導体層の
成膜室、 510A、510B マイクロ波プラズマCVD法によ
るi型半導体層の成膜室、 504A、504B 高周波プラズマCVD法によるp
型半導体層の成膜室、 204、504C 低周波プラズマCVD法によるp型
半導体層の成膜室、 205、505 帯状基体の巻き取り室、 206、303、304、506、603、604 ガ
スゲート、 207、507 帯状基体、 208、508 帯状基体の巻き出しボビン、 209、509 帯状基体の巻き取りボビン、 301、601 基体、 302 真空容器、 305、605 放電室、 306 放電電極、 307、607 原料ガス導入管、 308、608、609 排気管、 309 ブロックヒーター、 310 放電室外部排気口、 311、611 成膜領域開口調整板、 312、612 蓋、 313、314、6l3 ランプヒーター、 315、316、615、616 熱電対、 317、6l7 リフレクター、 318、618、626 支持ローラー、 319、619 分離通路、 320、620 ゲートガス導入管、 602 放電室ユニット、 606 成膜室、 610 荒引き用排気管、 614 バイアス電極、 621 マイクロ波導入窓、 622 穴開き仕切板、 623 圧力測定管、 624 成膜室温度制御装置、 625 基体温度制御装置。
D法によるn型半導体層、 103、405、407、410、412、415 高
周波プラズマCVD法によるi型半導体層、 408、413 高周波プラズマCVD法によるp型半
導体層、 104、416 低周波プラズマCVD法による第1p
型半導体層、 105、417 低周波プラズマCVD法による第2p
型半導体層、 406、411 マイクロ波プラズマCVD法によるi
型半導体層、 106、418 透光性導電層からなる上部電極、 107、419 集電電極、 402 反射性導電層、 403 緩衝層、 201、501 帯状基体の巻き出し室、 202、502A、502B、502C 高周波プラズ
マCVD法によるn型半導体層の成膜室、 203、503A、503B、503C、511A、5
11B 高周波プラズマCVD法によるi型半導体層の
成膜室、 510A、510B マイクロ波プラズマCVD法によ
るi型半導体層の成膜室、 504A、504B 高周波プラズマCVD法によるp
型半導体層の成膜室、 204、504C 低周波プラズマCVD法によるp型
半導体層の成膜室、 205、505 帯状基体の巻き取り室、 206、303、304、506、603、604 ガ
スゲート、 207、507 帯状基体、 208、508 帯状基体の巻き出しボビン、 209、509 帯状基体の巻き取りボビン、 301、601 基体、 302 真空容器、 305、605 放電室、 306 放電電極、 307、607 原料ガス導入管、 308、608、609 排気管、 309 ブロックヒーター、 310 放電室外部排気口、 311、611 成膜領域開口調整板、 312、612 蓋、 313、314、6l3 ランプヒーター、 315、316、615、616 熱電対、 317、6l7 リフレクター、 318、618、626 支持ローラー、 319、619 分離通路、 320、620 ゲートガス導入管、 602 放電室ユニット、 606 成膜室、 610 荒引き用排気管、 614 バイアス電極、 621 マイクロ波導入窓、 622 穴開き仕切板、 623 圧力測定管、 624 成膜室温度制御装置、 625 基体温度制御装置。
Claims (1)
- 【請求項1】 結晶形態が非単結晶であるn型半導体を
n、i型半導体をi、及びp型半導体をpとした場合、 基体上に、前記n、前記i、前記pの順番に積層したn
ip接合からなる構造体を少なくとも1つ以上有する発
電層を設け、前記発電層の最表面に位置するp層上に上
部電極を配設した光起電力素子において、 前記発電層の最表面に位置するp層が、前記i層と接合
する結晶質を含む第1p層、及び前記上部電極と接合す
る非晶質の第2p層で構成されていることを特徴とする
光起電力素子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7250711A JPH0992860A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 光起電力素子 |
US08/719,274 US6025039A (en) | 1995-09-28 | 1996-09-24 | Method for producing a photovoltaic cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7250711A JPH0992860A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 光起電力素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0992860A true JPH0992860A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17211922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7250711A Pending JPH0992860A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 光起電力素子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6025039A (ja) |
JP (1) | JPH0992860A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11251615A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-17 | Canon Inc | 融雪機能付き太陽光発電システム |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3437386B2 (ja) | 1996-09-05 | 2003-08-18 | キヤノン株式会社 | 光起電力素子、並びにその製造方法 |
US6268233B1 (en) * | 1998-01-26 | 2001-07-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device |
JPH11246971A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-14 | Canon Inc | 微結晶シリコン系薄膜の作製方法及び作製装置 |
US6261862B1 (en) * | 1998-07-24 | 2001-07-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for producing photovoltaic element |
JP2001214277A (ja) * | 2000-01-31 | 2001-08-07 | Canon Inc | 堆積膜形成装置および堆積膜形成方法 |
US6667240B2 (en) | 2000-03-09 | 2003-12-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for forming deposited film |
US6468829B2 (en) * | 2000-05-16 | 2002-10-22 | United Solar Systems Corporation | Method for manufacturing high efficiency photovoltaic devices at enhanced depositions rates |
JP4510242B2 (ja) | 2000-07-11 | 2010-07-21 | キヤノン株式会社 | 薄膜形成方法 |
US6434514B1 (en) * | 2000-10-13 | 2002-08-13 | Sbc Technology Resources, Inc. | Rule based capacity management system for an inter office facility |
JP2004241618A (ja) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Canon Inc | 光起電力素子の製造方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61135167A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | Sharp Corp | 薄膜太陽電池 |
US4664951A (en) * | 1985-07-31 | 1987-05-12 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method provided for corrective lateral displacement of a longitudinally moving web held in a planar configuration |
JP2616929B2 (ja) * | 1987-08-22 | 1997-06-04 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 微結晶炭化ケイ素半導体膜の製造方法 |
US5091764A (en) * | 1988-09-30 | 1992-02-25 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having a transparent electrode and amorphous semiconductor layers |
JP2735862B2 (ja) * | 1989-02-17 | 1998-04-02 | 三洋電機株式会社 | 光起電力素子 |
JPH034569A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-10 | Tonen Corp | 非晶質太陽電池 |
JPH034570A (ja) * | 1989-05-31 | 1991-01-10 | Tonen Corp | 非晶質太陽電池の製造方法 |
JP2975151B2 (ja) * | 1991-03-28 | 1999-11-10 | キヤノン株式会社 | 半導体素子の連続的製造装置 |
JP3118037B2 (ja) * | 1991-10-28 | 2000-12-18 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成方法および堆積膜形成装置 |
JPH05275725A (ja) * | 1992-03-26 | 1993-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置及びその製造方法 |
US5419783A (en) * | 1992-03-26 | 1995-05-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device and manufacturing method therefor |
US5946587A (en) * | 1992-08-06 | 1999-08-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Continuous forming method for functional deposited films |
EP0609104B1 (en) * | 1993-01-29 | 1998-05-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for the formation of functional deposited films |
JP3571785B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2004-09-29 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置 |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP7250711A patent/JPH0992860A/ja active Pending
-
1996
- 1996-09-24 US US08/719,274 patent/US6025039A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11251615A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-17 | Canon Inc | 融雪機能付き太陽光発電システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6025039A (en) | 2000-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6700057B2 (en) | Photovoltaic device | |
JP3169337B2 (ja) | 光起電力素子及びその製造方法 | |
US6383576B1 (en) | Method of producing a microcrystal semiconductor thin film | |
JP4208281B2 (ja) | 積層型光起電力素子 | |
JP2009503848A (ja) | 組成傾斜光起電力デバイス及び製造方法並びに関連製品 | |
US20100258169A1 (en) | Pulsed plasma deposition for forming microcrystalline silicon layer for solar applications | |
CN104094418A (zh) | 硅基太阳能电池的钝化薄膜堆叠 | |
EP1548848A1 (en) | Amorphous silicon solar cell | |
JPH04267568A (ja) | 光起電力素子 | |
JP2918345B2 (ja) | 光起電力素子 | |
EP0561500B1 (en) | Semiconductor device with RF deposited intrinsic buffer layer | |
JPH0992860A (ja) | 光起電力素子 | |
US4799968A (en) | Photovoltaic device | |
JPH10125944A (ja) | 光起電力素子 | |
JP2005167264A (ja) | 堆積膜形成方法、半導体素子の製造方法、及び光電変換素子の製造方法 | |
JP2918814B2 (ja) | 光起電力素子及びその製造方法 | |
JP2918815B2 (ja) | 光起電力素子及びその製造方法 | |
JPH04266067A (ja) | 光起電力素子 | |
JP2918813B2 (ja) | 光起電力素子及びその製造方法 | |
JPH06318717A (ja) | 光起電力素子 | |
JP2757896B2 (ja) | 光起電力装置 | |
US20240282882A1 (en) | Photovoltaic cell, method for producing the same and photovoltaic module | |
Guo et al. | Deposition High Quality P-type Microcrystalline Silicon Thin Films by RF-PECVD | |
JP2004266111A (ja) | 微結晶膜および微結晶薄膜太陽電池の製造方法 | |
JP2937815B2 (ja) | 光起電力素子及びその製造方法 |