JPH11112011A - 光起電力素子の製造方法 - Google Patents
光起電力素子の製造方法Info
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- JPH11112011A JPH11112011A JP9284427A JP28442797A JPH11112011A JP H11112011 A JPH11112011 A JP H11112011A JP 9284427 A JP9284427 A JP 9284427A JP 28442797 A JP28442797 A JP 28442797A JP H11112011 A JPH11112011 A JP H11112011A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光電変換効率が高い光起電力素子の製造方法
を提供する。 【解決手段】 ｉ型のシリコン水素合金層20が凹凸化さ
れた表面に形成されたｎ型の単結晶シリコン基板１を
（ａ）、Ｈ2 で希釈されたＢ2 Ｈ6 ガスのプラズマ中に
曝し、ｉ型のシリコン水素合金層20の表面からある深さ
までボロン原子を混入させて（ｂ）、ｉ型のシリコン水
素合金層２及びｐ型のシリコン水素合金層３の積層構造
を形成する（ｃ）。
を提供する。 【解決手段】 ｉ型のシリコン水素合金層20が凹凸化さ
れた表面に形成されたｎ型の単結晶シリコン基板１を
（ａ）、Ｈ2 で希釈されたＢ2 Ｈ6 ガスのプラズマ中に
曝し、ｉ型のシリコン水素合金層20の表面からある深さ
までボロン原子を混入させて（ｂ）、ｉ型のシリコン水
素合金層２及びｐ型のシリコン水素合金層３の積層構造
を形成する（ｃ）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光入射により光起
電力を発生する光起電力素子の製造方法に関する。
電力を発生する光起電力素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光起電力素子は、光を吸収し電
流に主に変換する部分の半導体の種類により、単結晶
系，多結晶系，非晶質系等に分類されるが、単結晶シリ
コンまたは多結晶シリコン等の結晶系半導体からなる結
晶系基板を基板として用い、その基板に非晶質半導体層
を形成し、結晶系基板と非晶質半導体層との間に半導体
接合を形成する光起電力素子の研究が進んでおり、例え
ば、特開平４−130671号公報にその種の光起電力素子が
示されている。この光起電力素子は、互いに逆の導電型
を有する結晶系半導体と非晶質半導体とを組み合わせて
半導体接合を形成させる際に、接合界面に膜厚が数Å以
上250 Å以下であるｉ型の非晶質半導体層を介在せしめ
ることにより界面特性を向上させ、光電変換特性の向上
を図るものである。
流に主に変換する部分の半導体の種類により、単結晶
系，多結晶系，非晶質系等に分類されるが、単結晶シリ
コンまたは多結晶シリコン等の結晶系半導体からなる結
晶系基板を基板として用い、その基板に非晶質半導体層
を形成し、結晶系基板と非晶質半導体層との間に半導体
接合を形成する光起電力素子の研究が進んでおり、例え
ば、特開平４−130671号公報にその種の光起電力素子が
示されている。この光起電力素子は、互いに逆の導電型
を有する結晶系半導体と非晶質半導体とを組み合わせて
半導体接合を形成させる際に、接合界面に膜厚が数Å以
上250 Å以下であるｉ型の非晶質半導体層を介在せしめ
ることにより界面特性を向上させ、光電変換特性の向上
を図るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光電変換特性に優れ
た、例えば結晶シリコンを用いた結晶系の光起電力素子
においては、結晶シリコンの表面を凹凸化し、入射した
光を散乱させて半導体層中での光路長を長くすることで
光の有効利用を図っている。しかしながら、上述した結
晶系半導体と非晶質半導体との接合界面にｉ型の非晶質
半導体層を介在させた構造の光起電力素子においては、
結晶系半導体の凹凸表面上に均一にｉ型の非晶質半導体
層を形成することは困難であった。即ち、ｉ型の非晶質
半導体層の膜厚が数Å以上250 Å以下と極めて薄膜であ
り、このため通常のプラズマＣＶＤ法を用いた形成で
は、結晶系半導体の凹部にその非晶質半導体層が形成さ
れ易く、全面に均一な薄膜を形成することは困難であっ
た。
た、例えば結晶シリコンを用いた結晶系の光起電力素子
においては、結晶シリコンの表面を凹凸化し、入射した
光を散乱させて半導体層中での光路長を長くすることで
光の有効利用を図っている。しかしながら、上述した結
晶系半導体と非晶質半導体との接合界面にｉ型の非晶質
半導体層を介在させた構造の光起電力素子においては、
結晶系半導体の凹凸表面上に均一にｉ型の非晶質半導体
層を形成することは困難であった。即ち、ｉ型の非晶質
半導体層の膜厚が数Å以上250 Å以下と極めて薄膜であ
り、このため通常のプラズマＣＶＤ法を用いた形成で
は、結晶系半導体の凹部にその非晶質半導体層が形成さ
れ易く、全面に均一な薄膜を形成することは困難であっ
た。
【０００４】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、簡単な工程により、結晶系半導体の凹凸表面上
に均一にｉ型の非晶質半導体層の薄膜を形成することが
でき、光電変換効率が高い光起電力素子を製造できる光
起電力素子の製造方法を提供することを目的とする。
であり、簡単な工程により、結晶系半導体の凹凸表面上
に均一にｉ型の非晶質半導体層の薄膜を形成することが
でき、光電変換効率が高い光起電力素子を製造できる光
起電力素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る光起電力
素子の製造方法は、結晶系シリコン基板を有する光起電
力素子を製造する方法において、前記結晶系シリコン基
板の表面に電気抵抗を小さくする不純物を実質的に含ま
ないシリコン水素合金層を形成する工程と、電気抵抗を
小さくする不純物を含むガスを励起した雰囲気に、前記
シリコン水素合金層が形成された前記結晶系シリコン基
板を曝して、前記不純物を前記シリコン水素合金層に拡
散させる工程とを有することを特徴とする。
素子の製造方法は、結晶系シリコン基板を有する光起電
力素子を製造する方法において、前記結晶系シリコン基
板の表面に電気抵抗を小さくする不純物を実質的に含ま
ないシリコン水素合金層を形成する工程と、電気抵抗を
小さくする不純物を含むガスを励起した雰囲気に、前記
シリコン水素合金層が形成された前記結晶系シリコン基
板を曝して、前記不純物を前記シリコン水素合金層に拡
散させる工程とを有することを特徴とする。
【０００６】請求項２に係る光起電力素子の製造方法
は、請求項１において、前記シリコン水素合金層におけ
る前記結晶系シリコン基板と接する領域を、前記不純物
を実質的に含まない状態に維持することを特徴とする。
は、請求項１において、前記シリコン水素合金層におけ
る前記結晶系シリコン基板と接する領域を、前記不純物
を実質的に含まない状態に維持することを特徴とする。
【０００７】本発明の光起電力素子の製造方法では、結
晶系シリコン基板に、不純物を含まないｉ型のシリコン
水素合金層及び不純物を含む一導電型のシリコン水素合
金層の積層構造を形成する際に、不純物を含むガスをプ
ラズマ分解し、その雰囲気中に、ｉ型のシリコン水素合
金層を形成した結晶系シリコン基板を曝して、そのｉ型
のシリコン水素合金層の所定深さまで不純物を拡散させ
る方法（プラズマドーピング法）を用いる。これによ
り、表面が凹凸化された結晶系シリコン基板を用いる場
合でも、簡単な工程にて、所望の膜厚を有する薄膜のｉ
型のシリコン水素合金層を均一に形成でき、光電変換効
率が高い光起電力素子を製造できる。
晶系シリコン基板に、不純物を含まないｉ型のシリコン
水素合金層及び不純物を含む一導電型のシリコン水素合
金層の積層構造を形成する際に、不純物を含むガスをプ
ラズマ分解し、その雰囲気中に、ｉ型のシリコン水素合
金層を形成した結晶系シリコン基板を曝して、そのｉ型
のシリコン水素合金層の所定深さまで不純物を拡散させ
る方法（プラズマドーピング法）を用いる。これによ
り、表面が凹凸化された結晶系シリコン基板を用いる場
合でも、簡単な工程にて、所望の膜厚を有する薄膜のｉ
型のシリコン水素合金層を均一に形成でき、光電変換効
率が高い光起電力素子を製造できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態による光起電力素子の構成を示す断面図である。図１
において１は、ｎ型の単結晶シリコン基板（抵抗率：１
Ωｃｍ以下，厚さ：300 μｍ）である。凹凸化された単
結晶シリコン基板１の受光面には、ｉ型のシリコン水素
合金層２（厚さ：数Å〜500 Å好ましくは数Å〜250
Å）、ｐ型のシリコン水素合金層３（厚さ：10Å〜500
Å好ましくは50Å〜200 Å）、例えばＩＴＯ（Indium T
in Oxide）の透光性導電膜からなる透明電極４（厚さ：
700 Å以下）がこの順に積層形成され、更に、透明電極
４上に例えばＡｇからなる櫛形状の集電極５（幅：200
μｍ以下，厚さ：10μｍ）が形成されている。単結晶シ
リコン基板１の背面には、例えばＡｌからなる裏面電極
６（厚さ：２μｍ以下）が形成されている。
示す図面を参照して具体的に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態による光起電力素子の構成を示す断面図である。図１
において１は、ｎ型の単結晶シリコン基板（抵抗率：１
Ωｃｍ以下，厚さ：300 μｍ）である。凹凸化された単
結晶シリコン基板１の受光面には、ｉ型のシリコン水素
合金層２（厚さ：数Å〜500 Å好ましくは数Å〜250
Å）、ｐ型のシリコン水素合金層３（厚さ：10Å〜500
Å好ましくは50Å〜200 Å）、例えばＩＴＯ（Indium T
in Oxide）の透光性導電膜からなる透明電極４（厚さ：
700 Å以下）がこの順に積層形成され、更に、透明電極
４上に例えばＡｇからなる櫛形状の集電極５（幅：200
μｍ以下，厚さ：10μｍ）が形成されている。単結晶シ
リコン基板１の背面には、例えばＡｌからなる裏面電極
６（厚さ：２μｍ以下）が形成されている。
【０００９】次に、図１に示す構成の光起電力素子の製
造工程について説明する。図２はこの製造工程の一部を
示す断面図である。まず、アルカリエッチング等の方法
により表面に凹凸が形成されたｎ型の単結晶シリコン基
板１を洗浄した後、水素プラズマに曝して表面をクリー
ニングする。次いで、ＳｉＨ4 ガスを用いたプラズマＣ
ＶＤ法により、単結晶シリコン基板１の凹凸化された受
光面に、ｉ型のシリコン水素合金層20を約200 Åの膜厚
で形成する（図２（ａ））。このシリコン水素合金層20
が形成された単結晶シリコン基板１を、Ｈ2 で希釈され
たＢ2 Ｈ6 ガスのプラズマ中に曝す（図２（ｂ））。す
ると、ｉ型のシリコン水素合金層20の表面からある深さ
まで電気的抵抗を小さくする不純物であるボロン原子が
混入し、ｉ型のシリコン水素合金層２及びｐ型のシリコ
ン水素合金層３の積層構造が形成される（図２
（ｃ））。この際、ｎ型の単結晶シリコン基板１とボロ
ン原子の混入で形成されるｐ型のシリコン水素合金層３
との接触界面での界面特性を良好に維持するために、シ
リコン水素合金層20の単結晶シリコン基板１と接する領
域を、ボロンを含まない領域（ｉ型のシリコン水素合金
層２）に維持する必要がある。このような形成条件を、
下記表１に示す。斯かる条件によれば、ｉ型のシリコン
水素合金層の表面から約150 Åの深さまでボロン原子を
混入させてｐ型のシリコン水素合金層３とすることがで
き、また単結晶シリコン基板１と接する厚さ約50Åの領
域をｉ型のままに維持できる。
造工程について説明する。図２はこの製造工程の一部を
示す断面図である。まず、アルカリエッチング等の方法
により表面に凹凸が形成されたｎ型の単結晶シリコン基
板１を洗浄した後、水素プラズマに曝して表面をクリー
ニングする。次いで、ＳｉＨ4 ガスを用いたプラズマＣ
ＶＤ法により、単結晶シリコン基板１の凹凸化された受
光面に、ｉ型のシリコン水素合金層20を約200 Åの膜厚
で形成する（図２（ａ））。このシリコン水素合金層20
が形成された単結晶シリコン基板１を、Ｈ2 で希釈され
たＢ2 Ｈ6 ガスのプラズマ中に曝す（図２（ｂ））。す
ると、ｉ型のシリコン水素合金層20の表面からある深さ
まで電気的抵抗を小さくする不純物であるボロン原子が
混入し、ｉ型のシリコン水素合金層２及びｐ型のシリコ
ン水素合金層３の積層構造が形成される（図２
（ｃ））。この際、ｎ型の単結晶シリコン基板１とボロ
ン原子の混入で形成されるｐ型のシリコン水素合金層３
との接触界面での界面特性を良好に維持するために、シ
リコン水素合金層20の単結晶シリコン基板１と接する領
域を、ボロンを含まない領域（ｉ型のシリコン水素合金
層２）に維持する必要がある。このような形成条件を、
下記表１に示す。斯かる条件によれば、ｉ型のシリコン
水素合金層の表面から約150 Åの深さまでボロン原子を
混入させてｐ型のシリコン水素合金層３とすることがで
き、また単結晶シリコン基板１と接する厚さ約50Åの領
域をｉ型のままに維持できる。
【００１０】
【表１】
【００１１】次いで、ＩＴＯをターゲットとするスパッ
タ法により、透光性導電膜としての透明電極４をシリコ
ン水素合金層３上に形成する。メタルマスクを用いたＡ
ｇの蒸着により、集電極５を透明電極４上にパターン形
成する。最後に、単結晶シリコン基板１の裏面にＡｌか
らなる裏面電極６を、蒸着により形成する。
タ法により、透光性導電膜としての透明電極４をシリコ
ン水素合金層３上に形成する。メタルマスクを用いたＡ
ｇの蒸着により、集電極５を透明電極４上にパターン形
成する。最後に、単結晶シリコン基板１の裏面にＡｌか
らなる裏面電極６を、蒸着により形成する。
【００１２】以上の実施の形態では、表面が凹凸化され
た結晶系シリコン基板を用いた場合であっても、最初に
比較的厚い膜厚（約200 Å）のｉ型のシリコン水素合金
層20を形成し、その後に不純物（ボロン）を混入させ
て、薄膜のｉ型のシリコン水素合金層２を形成するよう
にしたので、従来のようにｉ型のシリコン水素合金層が
形成されない部分が生じるということはなく、結晶系シ
リコン基板の凹凸化された表面に薄膜のｉ型のシリコン
水素合金層を均一に形成でき、高い光電変換効率を有す
る光起電力素子を提供できる。
た結晶系シリコン基板を用いた場合であっても、最初に
比較的厚い膜厚（約200 Å）のｉ型のシリコン水素合金
層20を形成し、その後に不純物（ボロン）を混入させ
て、薄膜のｉ型のシリコン水素合金層２を形成するよう
にしたので、従来のようにｉ型のシリコン水素合金層が
形成されない部分が生じるということはなく、結晶系シ
リコン基板の凹凸化された表面に薄膜のｉ型のシリコン
水素合金層を均一に形成でき、高い光電変換効率を有す
る光起電力素子を提供できる。
【００１３】（第２の実施の形態）図３は、本発明の第
２の実施の形態による光起電力素子の構成を示す断面図
である。図３において11は、ｎ型の単結晶シリコン基板
（抵抗率：１Ωｃｍ以下，厚さ：300 μｍ）である。凹
凸化された単結晶シリコン基板11の受光面には、ｉ型の
シリコン水素合金層12（厚さ：数Å〜500 Å好ましくは
数Å〜250 Å）、ｐ型のシリコン水素合金層13（厚さ：
10Å〜500 Å好ましくは50Å〜200 Å）、例えばＩＴＯ
の透光性導電膜からなる透明電極14（厚さ：700 Å以
下）がこの順に積層形成され、更に、透明電極14上に例
えばＡｇからなる櫛形状の集電極15（幅：200 μｍ以
下，厚さ：10μｍ）が形成されている。単結晶シリコン
基板11の背面には、ｉ型のシリコン水素合金層16（厚
さ：数Å〜500 Å好ましくは数Å〜250 Å）、ｎ型のシ
リコン水素合金層17（厚さ：10Å〜10000 Å好ましくは
50Å〜200 Å）、例えばＡｌからなる裏面電極18（厚
さ：２μｍ以下）がこの順に積層形成されている。
２の実施の形態による光起電力素子の構成を示す断面図
である。図３において11は、ｎ型の単結晶シリコン基板
（抵抗率：１Ωｃｍ以下，厚さ：300 μｍ）である。凹
凸化された単結晶シリコン基板11の受光面には、ｉ型の
シリコン水素合金層12（厚さ：数Å〜500 Å好ましくは
数Å〜250 Å）、ｐ型のシリコン水素合金層13（厚さ：
10Å〜500 Å好ましくは50Å〜200 Å）、例えばＩＴＯ
の透光性導電膜からなる透明電極14（厚さ：700 Å以
下）がこの順に積層形成され、更に、透明電極14上に例
えばＡｇからなる櫛形状の集電極15（幅：200 μｍ以
下，厚さ：10μｍ）が形成されている。単結晶シリコン
基板11の背面には、ｉ型のシリコン水素合金層16（厚
さ：数Å〜500 Å好ましくは数Å〜250 Å）、ｎ型のシ
リコン水素合金層17（厚さ：10Å〜10000 Å好ましくは
50Å〜200 Å）、例えばＡｌからなる裏面電極18（厚
さ：２μｍ以下）がこの順に積層形成されている。
【００１４】次に、図３に示す構成の光起電力素子の製
造工程について説明する。まず、ｎ型の単結晶シリコン
基板11を洗浄した後、水素プラズマに曝して表面をクリ
ーニングする。次いで、第１の実施の形態と同様の上記
表１の条件によるプラズマドーピング法を用いて、単結
晶シリコン基板11の凹凸化された受光面に、膜厚約50Å
のｉ型のシリコン水素合金層12及び膜厚約150 Åのｐ型
のシリコン水素合金層13の積層構造を形成する。
造工程について説明する。まず、ｎ型の単結晶シリコン
基板11を洗浄した後、水素プラズマに曝して表面をクリ
ーニングする。次いで、第１の実施の形態と同様の上記
表１の条件によるプラズマドーピング法を用いて、単結
晶シリコン基板11の凹凸化された受光面に、膜厚約50Å
のｉ型のシリコン水素合金層12及び膜厚約150 Åのｐ型
のシリコン水素合金層13の積層構造を形成する。
【００１５】次に、プラズマドーピング法を用いて、単
結晶シリコン基板11の背面に、膜厚約50Åのｉ型のシリ
コン水素合金層16及び膜厚約150 Åのｎ型のシリコン水
素合金層17の積層構造を形成する。つまり、単結晶シリ
コン基板11の背面に膜厚約200 Åのｎｉ型のシリコン水
素合金層を形成した後、ｉ型のシリコン水素合金層が形
成された単結晶シリコン基板11を、Ｈ2 で希釈されたＰ
Ｈ3 ガスのプラズマ中に曝し、ｉ型のシリコン水素合金
層の表面から約150 Åの深さまで電気抵抗を小さくする
不純物であるリン原子を混入させて、所定膜厚のシリコ
ン水素合金層16，17の積層構造を形成する。このような
形成条件を、下記表２に示す。
結晶シリコン基板11の背面に、膜厚約50Åのｉ型のシリ
コン水素合金層16及び膜厚約150 Åのｎ型のシリコン水
素合金層17の積層構造を形成する。つまり、単結晶シリ
コン基板11の背面に膜厚約200 Åのｎｉ型のシリコン水
素合金層を形成した後、ｉ型のシリコン水素合金層が形
成された単結晶シリコン基板11を、Ｈ2 で希釈されたＰ
Ｈ3 ガスのプラズマ中に曝し、ｉ型のシリコン水素合金
層の表面から約150 Åの深さまで電気抵抗を小さくする
不純物であるリン原子を混入させて、所定膜厚のシリコ
ン水素合金層16，17の積層構造を形成する。このような
形成条件を、下記表２に示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】次いで、ＩＴＯをターゲットとするスパッ
タ法により、透光性導電膜としての透明電極14をシリコ
ン水素合金層13上に形成する。メタルマスクを用いたＡ
ｇの蒸着により、集電極15を透明電極14上にパターン形
成する。最後に、シリコン水素合金層17上にＡｌからな
る裏面電極18を、蒸着により形成する。
タ法により、透光性導電膜としての透明電極14をシリコ
ン水素合金層13上に形成する。メタルマスクを用いたＡ
ｇの蒸着により、集電極15を透明電極14上にパターン形
成する。最後に、シリコン水素合金層17上にＡｌからな
る裏面電極18を、蒸着により形成する。
【００１８】（第３の実施の形態）図４は、本発明の第
３の実施の形態による光起電力素子の構成を示す断面図
である。図４において21は、ｎ型の単結晶シリコン基板
（抵抗率：１Ωｃｍ以下，厚さ：300 μｍ）である。凹
凸化された単結晶シリコン基板21の受光面には、ｉ型の
シリコン水素合金層22（厚さ：数Å〜500 Å好ましくは
数Å〜250 Å）、ｐ型のシリコン水素合金層23（厚さ：
10Å〜500 Å好ましくは50Å〜200 Å）、例えばＩＴＯ
の透光性導電膜からなる透明電極24（厚さ：700 Å以
下）がこの順に積層形成され、更に、透明電極24上に例
えばＡｇからなる櫛形状の集電極25（幅：200 μｍ以
下，厚さ：10μｍ）が形成されている。
３の実施の形態による光起電力素子の構成を示す断面図
である。図４において21は、ｎ型の単結晶シリコン基板
（抵抗率：１Ωｃｍ以下，厚さ：300 μｍ）である。凹
凸化された単結晶シリコン基板21の受光面には、ｉ型の
シリコン水素合金層22（厚さ：数Å〜500 Å好ましくは
数Å〜250 Å）、ｐ型のシリコン水素合金層23（厚さ：
10Å〜500 Å好ましくは50Å〜200 Å）、例えばＩＴＯ
の透光性導電膜からなる透明電極24（厚さ：700 Å以
下）がこの順に積層形成され、更に、透明電極24上に例
えばＡｇからなる櫛形状の集電極25（幅：200 μｍ以
下，厚さ：10μｍ）が形成されている。
【００１９】単結晶シリコン基板21の背面には、ｉ型の
シリコン水素合金層26（厚さ：数Å〜500 Å好ましくは
数Å〜250 Å）が形成され、シリコン水素合金層26上に
は、ｎ型のシリコン水素合金層27（厚さ：10Å〜10000
Å好ましくは50Å〜200 Å）及びｐ型のシリコン水素合
金層28（厚さ：10Å〜10000 Å好ましくは50Å〜200
Å）が交互にパターニング形成されている。シリコン水
素合金層27上に、例えばＡｌからなる裏面電極29（厚
さ：２μｍ以下）が形成され、シリコン水素合金層28上
に、例えばＡｌからなる裏面電極30（厚さ：２μｍ以
下）が形成されている。
シリコン水素合金層26（厚さ：数Å〜500 Å好ましくは
数Å〜250 Å）が形成され、シリコン水素合金層26上に
は、ｎ型のシリコン水素合金層27（厚さ：10Å〜10000
Å好ましくは50Å〜200 Å）及びｐ型のシリコン水素合
金層28（厚さ：10Å〜10000 Å好ましくは50Å〜200
Å）が交互にパターニング形成されている。シリコン水
素合金層27上に、例えばＡｌからなる裏面電極29（厚
さ：２μｍ以下）が形成され、シリコン水素合金層28上
に、例えばＡｌからなる裏面電極30（厚さ：２μｍ以
下）が形成されている。
【００２０】次に、図４に示す構成の光起電力素子の製
造工程について説明する。まず、ｎ型の単結晶シリコン
基板21を洗浄した後、水素プラズマに曝して表面をクリ
ーニングする。次いで、第１の実施の形態と同様の上記
表１の条件によるプラズマドーピング法を用いて、単結
晶シリコン基板21の凹凸化された受光面に、膜厚約50Å
のｉ型のシリコン水素合金層22及び膜厚約150 Åのｐ型
のシリコン水素合金層23の積層構造を形成する。
造工程について説明する。まず、ｎ型の単結晶シリコン
基板21を洗浄した後、水素プラズマに曝して表面をクリ
ーニングする。次いで、第１の実施の形態と同様の上記
表１の条件によるプラズマドーピング法を用いて、単結
晶シリコン基板21の凹凸化された受光面に、膜厚約50Å
のｉ型のシリコン水素合金層22及び膜厚約150 Åのｐ型
のシリコン水素合金層23の積層構造を形成する。
【００２１】次いで、単結晶シリコン基板21の背面に、
第２，第１の実施の形態と同様の上記表２，表１の条件
によるプラズマドーピング法により、ｉ型のシリコン水
素合金層26とｎ型のシリコン水素合金層27及びｐ型のシ
リコン水素合金層28を交互に備えたパターン半導体層と
の積層構造を形成する。即ち、ｉ型のシリコン水素合金
層を約200 Åの膜厚で単結晶シリコン基板21の背面全域
に形成した後、メタルマスクを用いて、第２の実施の形
態と同様に膜厚約150 Åのｎ型のシリコン水素合金層27
をパターン形成すると共に第１の実施の形態と同様に膜
厚約150 Åのｐ型のシリコン水素合金層28をパターン形
成する。
第２，第１の実施の形態と同様の上記表２，表１の条件
によるプラズマドーピング法により、ｉ型のシリコン水
素合金層26とｎ型のシリコン水素合金層27及びｐ型のシ
リコン水素合金層28を交互に備えたパターン半導体層と
の積層構造を形成する。即ち、ｉ型のシリコン水素合金
層を約200 Åの膜厚で単結晶シリコン基板21の背面全域
に形成した後、メタルマスクを用いて、第２の実施の形
態と同様に膜厚約150 Åのｎ型のシリコン水素合金層27
をパターン形成すると共に第１の実施の形態と同様に膜
厚約150 Åのｐ型のシリコン水素合金層28をパターン形
成する。
【００２２】次いで、ＩＴＯをターゲットとするスパッ
タ法により、透光性導電膜としての透明電極24をシリコ
ン水素合金層23上に形成する。メタルマスクを用いたＡ
ｇの蒸着により、集電極25を透明電極24上にパターン形
成する。更に、メタルマスクを利用して、シリコン水素
合金層27，シリコン水素合金層28の上に、Ａｌからなる
裏面電極29，30を、蒸着により形成する。
タ法により、透光性導電膜としての透明電極24をシリコ
ン水素合金層23上に形成する。メタルマスクを用いたＡ
ｇの蒸着により、集電極25を透明電極24上にパターン形
成する。更に、メタルマスクを利用して、シリコン水素
合金層27，シリコン水素合金層28の上に、Ａｌからなる
裏面電極29，30を、蒸着により形成する。
【００２３】以上述べたような本発明の光起電力素子で
は、従来背面側で生じていたキャリアの再結合を抑制で
き、従来例に比べて変換特性が向上し、光電変換効率17
％を実現できた。
は、従来背面側で生じていたキャリアの再結合を抑制で
き、従来例に比べて変換特性が向上し、光電変換効率17
％を実現できた。
【００２４】ここで、以上のように本発明のプラズマド
ーピング法を用いてｉ型のシリコン水素合金層を形成し
た光起電力素子（第１，第２の実施の形態）と、プラズ
マＣＶＤ法によりｉ型のシリコン水素合金層を形成した
従来の光起電力素子（従来例１，２）との光電変換特性
の比較を下記表３に示す。従来例１は第１の実施の形態
と同様の構成であり、従来例２は第２の実施の形態と同
様の構成である。本発明の光起電力素子が従来例に比べ
て光電変換効率が向上した理由は、ｉ型のシリコン水素
合金層が凹凸面の全面に存在することにより、主に
ＶOC，ＦＦが向上したからである。
ーピング法を用いてｉ型のシリコン水素合金層を形成し
た光起電力素子（第１，第２の実施の形態）と、プラズ
マＣＶＤ法によりｉ型のシリコン水素合金層を形成した
従来の光起電力素子（従来例１，２）との光電変換特性
の比較を下記表３に示す。従来例１は第１の実施の形態
と同様の構成であり、従来例２は第２の実施の形態と同
様の構成である。本発明の光起電力素子が従来例に比べ
て光電変換効率が向上した理由は、ｉ型のシリコン水素
合金層が凹凸面の全面に存在することにより、主に
ＶOC，ＦＦが向上したからである。
【００２５】
【表３】
【００２６】なお、上記例では、裏面電極６，18，29，
30をＡｌの単一材料にて形成したが、裏面電極での光反
射率を向上させるために、ＩＴＯ，ＺｎＯ，ＳｉＯ2 等
の膜と反射率が高いＡｇ，Ａｕ等の膜とを、全域または
一部領域で積層する構成も可能である。
30をＡｌの単一材料にて形成したが、裏面電極での光反
射率を向上させるために、ＩＴＯ，ＺｎＯ，ＳｉＯ2 等
の膜と反射率が高いＡｇ，Ａｕ等の膜とを、全域または
一部領域で積層する構成も可能である。
【００２７】また、上記例では、ｎ型の単結晶シリコン
基板１を使用したが、これに限るものではなく、ｐ型の
単結晶シリコン基板を用い、不純物を含む各シリコン水
素合金層の導電型を逆にする場合にも、本発明を適用で
きることは勿論である。
基板１を使用したが、これに限るものではなく、ｐ型の
単結晶シリコン基板を用い、不純物を含む各シリコン水
素合金層の導電型を逆にする場合にも、本発明を適用で
きることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明では、不純物を含
むガスをプラズマ分解し、その雰囲気中に、不純物を含
まないシリコン水素合金層を形成した結晶系シリコン基
板を曝し、所定深さまで不純物を拡散させて、不純物を
含まないシリコン水素合金層及び不純物を含むシリコン
水素合金層の積層構造を形成するので、表面が凹凸化さ
れた結晶系シリコン基板についても薄膜のｉ型のシリコ
ン水素合金層を均一に形成することができ、光電変換効
率が高い光起電力素子を製造できる。
むガスをプラズマ分解し、その雰囲気中に、不純物を含
まないシリコン水素合金層を形成した結晶系シリコン基
板を曝し、所定深さまで不純物を拡散させて、不純物を
含まないシリコン水素合金層及び不純物を含むシリコン
水素合金層の積層構造を形成するので、表面が凹凸化さ
れた結晶系シリコン基板についても薄膜のｉ型のシリコ
ン水素合金層を均一に形成することができ、光電変換効
率が高い光起電力素子を製造できる。
【図１】第１の実施の形態による光起電力素子の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】本発明によるプラズマドーピング法の実施工程
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】第２の実施の形態による光起電力素子の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】第３の実施の形態による光起電力素子の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
１，11，21 ｎ型の単結晶シリコン基板 ２，12，16，20，22，26 ｉ型のシリコン水素合金層 ３，13，23，28 ｐ型のシリコン水素合金層 ４，14，24 透明電極 ５，15，25 集電極 ６，18，29，30 裏面電極 17，27 ｎ型のシリコン水素合金層
Claims (2)
- 【請求項１】 結晶系シリコン基板を有する光起電力素
子を製造する方法において、前記結晶系シリコン基板の
表面に電気抵抗を小さくする不純物を実質的に含まない
シリコン水素合金層を形成する工程と、電気抵抗を小さ
くする不純物を含むガスを励起した雰囲気に、前記シリ
コン水素合金層が形成された前記結晶系シリコン基板を
曝して、前記不純物を前記シリコン水素合金層に拡散さ
せる工程とを有することを特徴とする光起電力素子の製
造方法。 - 【請求項２】 前記シリコン水素合金層における前記結
晶系シリコン基板と接する領域を、前記不純物を実質的
に含まない状態に維持する請求項１記載の光起電力素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9284427A JPH11112011A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 光起電力素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9284427A JPH11112011A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 光起電力素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112011A true JPH11112011A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17678418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9284427A Pending JPH11112011A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 光起電力素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11112011A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1113505A3 (en) * | 1999-12-28 | 2004-01-21 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2006286820A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JP2006324590A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Sharp Corp | 裏面電極型太陽電池とその製造方法 |
| JP2008519438A (ja) * | 2004-10-29 | 2008-06-05 | ビーピー・コーポレーション・ノース・アメリカ・インコーポレーテッド | バックコンタクト太陽電池 |
| JP2009524916A (ja) * | 2006-01-26 | 2009-07-02 | アライズ テクノロジーズ コーポレーション | 太陽電池 |
| JP2009290234A (ja) * | 2009-09-07 | 2009-12-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子 |
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| EP1973167A3 (en) * | 2007-03-19 | 2011-05-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device and method of manufacturing the same |
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-
1997
- 1997-09-30 JP JP9284427A patent/JPH11112011A/ja active Pending
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| EP1973167A3 (en) * | 2007-03-19 | 2011-05-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device and method of manufacturing the same |
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