JPH11121775A - 多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH11121775A JPH11121775A JP9297888A JP29788897A JPH11121775A JP H11121775 A JPH11121775 A JP H11121775A JP 9297888 A JP9297888 A JP 9297888A JP 29788897 A JP29788897 A JP 29788897A JP H11121775 A JPH11121775 A JP H11121775A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- polycrystalline
- solar cell
- dispersed
- film solar
- 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
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 １０％程度の実用的な光電変換効率を有し、
しかも、大面積で低コスト化が可能な多結晶Ｓｉ薄膜太
陽電池を実現する。 【解決手段】 基板上に、アモルファスまたは微結晶の
Ａｌ添加Ｓｉ層と、絶縁層とを順次設け、４００〜９０
０℃程度で加熱処理を施すことにより前記Ａｌ添加Ｓｉ
層をＡｌ分散多結晶Ｓｉ層に変化させた後、前記絶縁層
を除去し、次いで、前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層上に、活
性領域としてＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ
半導体層を成長させて、多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を得
る。基板とＡｌ分散多結晶Ｓｉ層との間には、不純物拡
散防止層を設けてもよい。
しかも、大面積で低コスト化が可能な多結晶Ｓｉ薄膜太
陽電池を実現する。 【解決手段】 基板上に、アモルファスまたは微結晶の
Ａｌ添加Ｓｉ層と、絶縁層とを順次設け、４００〜９０
０℃程度で加熱処理を施すことにより前記Ａｌ添加Ｓｉ
層をＡｌ分散多結晶Ｓｉ層に変化させた後、前記絶縁層
を除去し、次いで、前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層上に、活
性領域としてＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ
半導体層を成長させて、多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を得
る。基板とＡｌ分散多結晶Ｓｉ層との間には、不純物拡
散防止層を設けてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、実用的な光電変換
効率を有し、かつ低コスト化が可能な太陽電池およびそ
の製造方法に関するものである。
効率を有し、かつ低コスト化が可能な太陽電池およびそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】低コスト化、高効率を目指し、アモルフ
ァスＳｉや多結晶Ｓｉを用いた太陽電池が開発されてき
ている。
ァスＳｉや多結晶Ｓｉを用いた太陽電池が開発されてき
ている。
【０００３】アモルファスＳｉ太陽電池は光劣化の問題
がまだ十分に解決されていないこと、また、バルク型多
結晶シリコン太陽電池は材料コストの面から更なる低コ
スト化に十分に対応できていないことなどにより、薄膜
多結晶Ｓｉ太陽電池の開発が要望されている。
がまだ十分に解決されていないこと、また、バルク型多
結晶シリコン太陽電池は材料コストの面から更なる低コ
スト化に十分に対応できていないことなどにより、薄膜
多結晶Ｓｉ太陽電池の開発が要望されている。
【０００４】薄膜多結晶Ｓｉ太陽電池は、Ｓｉ原料の使
用量がアモルファスＳｉ太陽電池と同様に少ないため、
低コスト化が期待されている。
用量がアモルファスＳｉ太陽電池と同様に少ないため、
低コスト化が期待されている。
【０００５】しかし、薄膜多結晶Ｓｉ太陽電池は、形成
温度が高いため、活性領域を構成する薄膜多結晶Ｓｉ半
導体層中への基板からの不純物の拡散が生じてしまう。
また、基板とＳｉ層との熱膨張係数の相違に基づくスト
レス等が生じる。このため、結晶品質の良好な薄膜多結
晶Ｓｉ太陽電池を得ることはできなかった。このため、
従来、基板とＳｉ層との間にＳｉＯ2等からなる絶縁性
の不純物拡散防止層を設けることが行われていた。しか
し、従来の薄膜多結晶Ｓｉ太陽電池では、導電性材料か
らなる基板の裏面に金属電極を設け、これらを裏面電極
として機能させる構造であるため、絶縁性の不純物拡散
防止層の一部に開口部を設ける必要があり、基板からの
不純物の拡散を抑える効果が不十分となっていた。
温度が高いため、活性領域を構成する薄膜多結晶Ｓｉ半
導体層中への基板からの不純物の拡散が生じてしまう。
また、基板とＳｉ層との熱膨張係数の相違に基づくスト
レス等が生じる。このため、結晶品質の良好な薄膜多結
晶Ｓｉ太陽電池を得ることはできなかった。このため、
従来、基板とＳｉ層との間にＳｉＯ2等からなる絶縁性
の不純物拡散防止層を設けることが行われていた。しか
し、従来の薄膜多結晶Ｓｉ太陽電池では、導電性材料か
らなる基板の裏面に金属電極を設け、これらを裏面電極
として機能させる構造であるため、絶縁性の不純物拡散
防止層の一部に開口部を設ける必要があり、基板からの
不純物の拡散を抑える効果が不十分となっていた。
【０００６】このような問題点に対し、例えば特開平４
−９１４８２号公報では１つの解決策が開示されてい
る。同公報に記載された太陽電池の製造方法では、ま
ず、第１の支持基板上に拡散防止膜としてＳｉＯ2等の
絶縁層、Ｐ型アモルファスＳｉ薄膜、ＳｉＯ2からなる
キャップ層を順次形成し、レーザーアニールやランプア
ニールによりアモルファスＳｉを溶融再結晶化し、数十
マイクロメートルから数十ミリメートルの大粒径Ｐ型多
結晶層（成長核層）を形成する。次いで、キャップ層を
エッチング除去して成長核層を露出させた後、Ｐ型、Ｎ
型多結晶薄膜と透明導電膜と表面金属電極とを形成す
る。次いで、表面金属電極上に、充填剤を介して第２の
支持基板としてガラス基板を接着する。次に、第１の支
持基板および拡散防止膜を除去して成長核層を露出さ
せ、ここに裏面電極を設ける。この製造方法では、拡散
防止膜に開口部を設ける必要がないため、基板からの不
純物の拡散が十分に抑えられると考えられる。
−９１４８２号公報では１つの解決策が開示されてい
る。同公報に記載された太陽電池の製造方法では、ま
ず、第１の支持基板上に拡散防止膜としてＳｉＯ2等の
絶縁層、Ｐ型アモルファスＳｉ薄膜、ＳｉＯ2からなる
キャップ層を順次形成し、レーザーアニールやランプア
ニールによりアモルファスＳｉを溶融再結晶化し、数十
マイクロメートルから数十ミリメートルの大粒径Ｐ型多
結晶層（成長核層）を形成する。次いで、キャップ層を
エッチング除去して成長核層を露出させた後、Ｐ型、Ｎ
型多結晶薄膜と透明導電膜と表面金属電極とを形成す
る。次いで、表面金属電極上に、充填剤を介して第２の
支持基板としてガラス基板を接着する。次に、第１の支
持基板および拡散防止膜を除去して成長核層を露出さ
せ、ここに裏面電極を設ける。この製造方法では、拡散
防止膜に開口部を設ける必要がないため、基板からの不
純物の拡散が十分に抑えられると考えられる。
【０００７】また、同様な手段で、多結晶Ｓｉ層を１１
００〜１３００℃でキャップアニールし、溶融再結晶化
してＳｉの巨大粒子を得、光電変換効率として２cm角で
１６．４５％が得られた旨の報告がなされている（Proc
eeding 12th European Photovoltaic Solar Energy Con
ference,p59-62,1994）。
００〜１３００℃でキャップアニールし、溶融再結晶化
してＳｉの巨大粒子を得、光電変換効率として２cm角で
１６．４５％が得られた旨の報告がなされている（Proc
eeding 12th European Photovoltaic Solar Energy Con
ference,p59-62,1994）。
【０００８】しかし、この方法では、裏面電極形成のた
めに第１の支持基板と拡散防止層とを除去するという付
加的な工程を設ける必要があり、また、溶融再結晶化温
度が従来と同様に高いことから、低コスト化および大量
生産のためには未だ解決すべき問題が残されており、基
板とＳｉとの熱膨張係数の相違による問題も解決されて
いない。
めに第１の支持基板と拡散防止層とを除去するという付
加的な工程を設ける必要があり、また、溶融再結晶化温
度が従来と同様に高いことから、低コスト化および大量
生産のためには未だ解決すべき問題が残されており、基
板とＳｉとの熱膨張係数の相違による問題も解決されて
いない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、１０
％程度の実用的な光電変換効率を有し、しかも、大面積
で低コスト化が可能な多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を実現す
ることである。
％程度の実用的な光電変換効率を有し、しかも、大面積
で低コスト化が可能な多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を実現す
ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は下記の（１）
〜（１３）のいずれかの構成により達成される。 （１） 基板上に、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層と、ＰＮまた
はＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層と、表面電極
とを、この順で有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 （２） 基板上に、不純物拡散防止層と、Ａｌ分散多結
晶Ｓｉ層と、ＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ
半導体層と、表面電極とを、この順で有する多結晶Ｓｉ
薄膜太陽電池。 （３） 前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層のＡｌ含有率が１〜
６０重量％である上記（１）または（２）の多結晶Ｓｉ
薄膜太陽電池。 （４） 前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層の厚さが０．１〜１
０μmである上記（１）〜（３）のいずれかの多結晶Ｓ
ｉ薄膜太陽電池。 （５） 前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層が裏面電極として機
能するものである上記（１）〜（４）のいずれかの多結
晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 （６） 基板上に、不純物拡散防止層と、多結晶Ｓｉ層
と、ＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層
と、表面電極とを、この順で有し、前記不純物拡散防止
層に開口部が設けられており、この開口部内に、Ａｌ分
散多結晶Ｓｉが充填されている多結晶Ｓｉ薄膜太陽電
池。 （７） 前記開口部内に存在するＡｌ分散多結晶Ｓｉの
Ａｌ含有率が１〜６０重量％である上記（６）の多結晶
Ｓｉ薄膜太陽電池。 （８） 前記不純物拡散防止層が、導電性材料から構成
され裏面電極として機能するものである上記（２）、
（６）および（７）のいずれかの多結晶Ｓｉ薄膜太陽電
池。 （９） 前記基板が、導電性材料から構成され裏面電極
として機能するものである上記（１）、（２）、
（３）、（４）、（６）および（７）のいずれかの多結
晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 （１０） 基板上に、アモルファスまたは微結晶のＡｌ
添加Ｓｉ層と、絶縁層とを順次設け、加熱処理を施すこ
とにより前記Ａｌ添加Ｓｉ層をＡｌ分散多結晶Ｓｉ層に
変化させた後、前記絶縁層を除去し、次いで、前記Ａｌ
分散多結晶Ｓｉ層上に、活性領域としてＰＮまたはＰＩ
Ｎ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層を成長させる工程を
有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池の製造方法。 （１１） 基板上に不純物拡散防止層と、アモルファス
または微結晶のＡｌ添加Ｓｉ層と、絶縁層とを順次設
け、加熱処理を施すことにより前記Ａｌ添加Ｓｉ層をＡ
ｌ分散多結晶Ｓｉ層に変化させた後、前記絶縁層を除去
し、次いで、前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層上に、活性領域
としてＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体
層を成長させる工程を有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池の
製造方法。 （１２） 基板上に、開口部を有する不純物拡散防止層
を設け、前記開口部内に、アモルファスまたは微結晶の
Ａｌ添加Ｓｉを充填した後、前記不純物拡散防止層上
に、アモルファスまたは微結晶のＳｉ層と絶縁層とを順
次設け、加熱処理を施すことにより前記Ａｌ添加Ｓｉを
Ａｌ分散多結晶Ｓｉに変化させると共に前記Ｓｉ層を多
結晶Ｓｉ層に変化させた後、前記絶縁層を除去し、次い
で、前記多結晶Ｓｉ層上に、活性領域としてＰＮまたは
ＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層を成長させる工
程を有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池の製造方法。 （１３） 前記加熱処理の際の処理温度が４００〜９０
０℃である上記（１０）〜（１２）のいずれかの多結晶
Ｓｉ薄膜太陽電池の製造方法。
〜（１３）のいずれかの構成により達成される。 （１） 基板上に、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層と、ＰＮまた
はＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層と、表面電極
とを、この順で有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 （２） 基板上に、不純物拡散防止層と、Ａｌ分散多結
晶Ｓｉ層と、ＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ
半導体層と、表面電極とを、この順で有する多結晶Ｓｉ
薄膜太陽電池。 （３） 前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層のＡｌ含有率が１〜
６０重量％である上記（１）または（２）の多結晶Ｓｉ
薄膜太陽電池。 （４） 前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層の厚さが０．１〜１
０μmである上記（１）〜（３）のいずれかの多結晶Ｓ
ｉ薄膜太陽電池。 （５） 前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層が裏面電極として機
能するものである上記（１）〜（４）のいずれかの多結
晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 （６） 基板上に、不純物拡散防止層と、多結晶Ｓｉ層
と、ＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層
と、表面電極とを、この順で有し、前記不純物拡散防止
層に開口部が設けられており、この開口部内に、Ａｌ分
散多結晶Ｓｉが充填されている多結晶Ｓｉ薄膜太陽電
池。 （７） 前記開口部内に存在するＡｌ分散多結晶Ｓｉの
Ａｌ含有率が１〜６０重量％である上記（６）の多結晶
Ｓｉ薄膜太陽電池。 （８） 前記不純物拡散防止層が、導電性材料から構成
され裏面電極として機能するものである上記（２）、
（６）および（７）のいずれかの多結晶Ｓｉ薄膜太陽電
池。 （９） 前記基板が、導電性材料から構成され裏面電極
として機能するものである上記（１）、（２）、
（３）、（４）、（６）および（７）のいずれかの多結
晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 （１０） 基板上に、アモルファスまたは微結晶のＡｌ
添加Ｓｉ層と、絶縁層とを順次設け、加熱処理を施すこ
とにより前記Ａｌ添加Ｓｉ層をＡｌ分散多結晶Ｓｉ層に
変化させた後、前記絶縁層を除去し、次いで、前記Ａｌ
分散多結晶Ｓｉ層上に、活性領域としてＰＮまたはＰＩ
Ｎ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層を成長させる工程を
有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池の製造方法。 （１１） 基板上に不純物拡散防止層と、アモルファス
または微結晶のＡｌ添加Ｓｉ層と、絶縁層とを順次設
け、加熱処理を施すことにより前記Ａｌ添加Ｓｉ層をＡ
ｌ分散多結晶Ｓｉ層に変化させた後、前記絶縁層を除去
し、次いで、前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層上に、活性領域
としてＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体
層を成長させる工程を有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池の
製造方法。 （１２） 基板上に、開口部を有する不純物拡散防止層
を設け、前記開口部内に、アモルファスまたは微結晶の
Ａｌ添加Ｓｉを充填した後、前記不純物拡散防止層上
に、アモルファスまたは微結晶のＳｉ層と絶縁層とを順
次設け、加熱処理を施すことにより前記Ａｌ添加Ｓｉを
Ａｌ分散多結晶Ｓｉに変化させると共に前記Ｓｉ層を多
結晶Ｓｉ層に変化させた後、前記絶縁層を除去し、次い
で、前記多結晶Ｓｉ層上に、活性領域としてＰＮまたは
ＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層を成長させる工
程を有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池の製造方法。 （１３） 前記加熱処理の際の処理温度が４００〜９０
０℃である上記（１０）〜（１２）のいずれかの多結晶
Ｓｉ薄膜太陽電池の製造方法。
【００１１】
【作用および効果】アモルファスＳｉまたは微結晶Ｓｉ
を固相成長させて巨大粒径の多結晶Ｓｉを得るために
は、従来、１１００℃前後という高温を必要としていた
が、本発明ではＡｌを添加することにより、４００〜９
００℃という低温で結晶粒径を数マイクロメートルから
数十ミリメートルと巨大化することを可能にした。この
ような低温処理が可能なのは、Ａｌによる結晶核の供給
と、ＡｌのＳｉに対する結晶核成長促進効果とにより、
結晶核生成および成長が４００〜７００℃前後で生じる
ためである。具体的には、 １）Ａｌ添加Ｓｉ中において、Ａｌシリサイド領域が５
５０℃程度で液相化し、この液相化領域が滑剤的役割を
果たすため、Ｓｉ原子の再配列が容易となること、 ２）前記液相化領域中へのＳｉの溶解と、エネルギー的
に安定な結合サイトへの再析出とのサイクルを繰り返す
現象が生じることなどがＳｉの核成長を促進するため、
Ｓｉの固相成長、結晶成長が低温で可能となる。
を固相成長させて巨大粒径の多結晶Ｓｉを得るために
は、従来、１１００℃前後という高温を必要としていた
が、本発明ではＡｌを添加することにより、４００〜９
００℃という低温で結晶粒径を数マイクロメートルから
数十ミリメートルと巨大化することを可能にした。この
ような低温処理が可能なのは、Ａｌによる結晶核の供給
と、ＡｌのＳｉに対する結晶核成長促進効果とにより、
結晶核生成および成長が４００〜７００℃前後で生じる
ためである。具体的には、 １）Ａｌ添加Ｓｉ中において、Ａｌシリサイド領域が５
５０℃程度で液相化し、この液相化領域が滑剤的役割を
果たすため、Ｓｉ原子の再配列が容易となること、 ２）前記液相化領域中へのＳｉの溶解と、エネルギー的
に安定な結合サイトへの再析出とのサイクルを繰り返す
現象が生じることなどがＳｉの核成長を促進するため、
Ｓｉの固相成長、結晶成長が低温で可能となる。
【００１２】本発明の態様１および態様２では、１０cm
角以上の大面積化が容易な薄膜法によりアモルファスま
たは微結晶のＡｌ添加Ｓｉ層を形成し、これを９００℃
以下の低温で加熱処理することにより大粒径のＡｌ分散
多結晶Ｓｉ層とすることが可能なので、基板からの不純
物の拡散を抑えることができ、高品質のＡｌ分散多結晶
Ｓｉ層が得られる。また、基板とＳｉ層との熱膨張係数
の相違によるストレスも小さくなる。したがって、実用
的な光電変換効率を示す多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池が実現
する。
角以上の大面積化が容易な薄膜法によりアモルファスま
たは微結晶のＡｌ添加Ｓｉ層を形成し、これを９００℃
以下の低温で加熱処理することにより大粒径のＡｌ分散
多結晶Ｓｉ層とすることが可能なので、基板からの不純
物の拡散を抑えることができ、高品質のＡｌ分散多結晶
Ｓｉ層が得られる。また、基板とＳｉ層との熱膨張係数
の相違によるストレスも小さくなる。したがって、実用
的な光電変換効率を示す多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池が実現
する。
【００１３】本発明では、熱処理の際の基板からの拡散
が少ないため、図１に示す態様１のように不純物拡散防
止層を設けなくてもよい。このため、低コスト化が可能
である。
が少ないため、図１に示す態様１のように不純物拡散防
止層を設けなくてもよい。このため、低コスト化が可能
である。
【００１４】本発明の態様１および態様２では、均質な
Ａｌ添加Ｓｉ層を、加熱処理によりＡｌ分散多結晶Ｓｉ
層に変化させるので、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層は導電性が
良好となる。このため、このＡｌ分散多結晶Ｓｉ層を裏
面電極として用いることができる。したがって、前記特
開平４−９１４８２号公報記載の発明と異なり、裏面電
極を形成するために基板および絶縁性の拡散防止層を剥
離する必要がない。また、基板を導電材料から構成する
必要がないので、基板材料選択の自由度が高くなる。
Ａｌ添加Ｓｉ層を、加熱処理によりＡｌ分散多結晶Ｓｉ
層に変化させるので、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層は導電性が
良好となる。このため、このＡｌ分散多結晶Ｓｉ層を裏
面電極として用いることができる。したがって、前記特
開平４−９１４８２号公報記載の発明と異なり、裏面電
極を形成するために基板および絶縁性の拡散防止層を剥
離する必要がない。また、基板を導電材料から構成する
必要がないので、基板材料選択の自由度が高くなる。
【００１５】ところで、本発明者らは特願平７−３４０
８４４号において、多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を製造する
に際し、基板上にＡｌを主成分とする導電層と、アモル
ファスまたは微結晶のＳｉ層とを設け、４００〜９００
℃で加熱処理を施すことにより前記Ｓｉ層中に導電層か
らＡｌを拡散させて、Ａｌ拡散多結晶Ｓｉ層を形成する
ことを提案している。このＡｌ拡散多結晶Ｓｉ層は、Ｓ
ｉ中にＡｌが存在し、かつ低温での加熱により大粒径多
結晶Ｓｉに変化する点では、本発明におけるＡｌ分散多
結晶Ｓｉ層と同様である。しかし、特願平７−３４０８
４４号における提案では、Ａｌを含まないＳｉ層に導電
層からＡｌを拡散させるため、形成されたＡｌ拡散多結
晶Ｓｉ層は、本発明におけるＡｌ分散多結晶Ｓｉ層に比
べ導電性が劣る。このため、太陽電池としての効率が本
発明の態様１および態様２に比べ低くなってしまう。ま
た、同提案ではＡｌ層を形成することが必須であるた
め、低コスト化が難しい。
８４４号において、多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を製造する
に際し、基板上にＡｌを主成分とする導電層と、アモル
ファスまたは微結晶のＳｉ層とを設け、４００〜９００
℃で加熱処理を施すことにより前記Ｓｉ層中に導電層か
らＡｌを拡散させて、Ａｌ拡散多結晶Ｓｉ層を形成する
ことを提案している。このＡｌ拡散多結晶Ｓｉ層は、Ｓ
ｉ中にＡｌが存在し、かつ低温での加熱により大粒径多
結晶Ｓｉに変化する点では、本発明におけるＡｌ分散多
結晶Ｓｉ層と同様である。しかし、特願平７−３４０８
４４号における提案では、Ａｌを含まないＳｉ層に導電
層からＡｌを拡散させるため、形成されたＡｌ拡散多結
晶Ｓｉ層は、本発明におけるＡｌ分散多結晶Ｓｉ層に比
べ導電性が劣る。このため、太陽電池としての効率が本
発明の態様１および態様２に比べ低くなってしまう。ま
た、同提案ではＡｌ層を形成することが必須であるた
め、低コスト化が難しい。
【００１６】本発明の態様３では、図３（ａ）に示すよ
うに、態様２と同様に不純物拡散防止層２を設け、さら
に、この不純物拡散防止層２に開口部を設け、この開口
部にＡｌ添加Ｓｉ３２ａを充填し、この上から、アモル
ファスまたは微結晶であってＡｌを添加しないＳｉ層３
１ａを形成した後、上記した低温熱処理を施す。Ａｌを
添加しないＳｉ層単独では、熱処理が低いと結晶が十分
に成長しない。しかし、態様３では、図３（ｂ）に示す
ように、開口部内のＡｌ添加Ｓｉ３２ａから変化したＡ
ｌ分散多結晶Ｓｉ３２を成長核として、Ｓｉ層３１ａが
結晶成長し、多結晶Ｓｉ層３１に変化する。Ｓｉ層の結
晶成長は開口部の寸法、その配置、その配設密度などに
依存するため、これらを制御することにより、多結晶Ｓ
ｉ層３１の結晶粒径およびその均一度を任意に制御する
ことができ、所望の特性の多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を得
ることが可能となる。
うに、態様２と同様に不純物拡散防止層２を設け、さら
に、この不純物拡散防止層２に開口部を設け、この開口
部にＡｌ添加Ｓｉ３２ａを充填し、この上から、アモル
ファスまたは微結晶であってＡｌを添加しないＳｉ層３
１ａを形成した後、上記した低温熱処理を施す。Ａｌを
添加しないＳｉ層単独では、熱処理が低いと結晶が十分
に成長しない。しかし、態様３では、図３（ｂ）に示す
ように、開口部内のＡｌ添加Ｓｉ３２ａから変化したＡ
ｌ分散多結晶Ｓｉ３２を成長核として、Ｓｉ層３１ａが
結晶成長し、多結晶Ｓｉ層３１に変化する。Ｓｉ層の結
晶成長は開口部の寸法、その配置、その配設密度などに
依存するため、これらを制御することにより、多結晶Ｓ
ｉ層３１の結晶粒径およびその均一度を任意に制御する
ことができ、所望の特性の多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を得
ることが可能となる。
【００１７】なお、態様３における多結晶Ｓｉ層３１に
は、通常、開口部内のＡｌ分散多結晶３２から拡散した
微量のＡｌが含まれる。
は、通常、開口部内のＡｌ分散多結晶３２から拡散した
微量のＡｌが含まれる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明は、以下に説明する態様１
〜態様３を含む。
〜態様３を含む。
【００１９】態様１ 態様１の多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池は、図１（ｅ）に示す
ように、基板１上に、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３と、ＰＮ
またはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層４と、表
面電極５とをこの順で有する。
ように、基板１上に、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３と、ＰＮ
またはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層４と、表
面電極５とをこの順で有する。
【００２０】この電池を製造するに際しては、まず、図
１（ａ）に示すように、基板１上に、アモルファス状態
または微結晶状態のＡｌ添加Ｓｉ層３ａと、絶縁層１１
とを順次形成する。次いで、加熱処理を施すことによ
り、図１（ｂ）に示すように、Ａｌ添加Ｓｉ層３ａをＡ
ｌ分散多結晶Ｓｉ層３に変化させる。
１（ａ）に示すように、基板１上に、アモルファス状態
または微結晶状態のＡｌ添加Ｓｉ層３ａと、絶縁層１１
とを順次形成する。次いで、加熱処理を施すことによ
り、図１（ｂ）に示すように、Ａｌ添加Ｓｉ層３ａをＡ
ｌ分散多結晶Ｓｉ層３に変化させる。
【００２１】基板１は、後述する加熱処理に耐えるもの
であればよく、導電性材料から構成しても絶縁性材料か
ら構成してもよい。導電性材料としては、例えばＡｌ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅおよび
Ｐｔの少なくとも１種を主成分とする金属が好ましく、
絶縁性材料としては、例えばアルミナ、ジルコニア等の
セラミックスが好ましい。なお、本明細書では、単体お
よび合金の両者を金属という。
であればよく、導電性材料から構成しても絶縁性材料か
ら構成してもよい。導電性材料としては、例えばＡｌ、
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅおよび
Ｐｔの少なくとも１種を主成分とする金属が好ましく、
絶縁性材料としては、例えばアルミナ、ジルコニア等の
セラミックスが好ましい。なお、本明細書では、単体お
よび合金の両者を金属という。
【００２２】Ａｌ添加Ｓｉ層３ａ中のＡｌの含有率は、
加熱処理の際にＡｌによる結晶核成長効果が発現し、か
つ十分に大きなＳｉ結晶粒が得られるように、１〜６０
重量％とすることが好ましく、１〜４０重量％とするこ
とがより好ましい。Ａｌ添加Ｓｉ層３ａの厚さは、加熱
処理によるＳｉ粒径の巨大化に十分に耐え、また、その
後のエピタキシャル的成長の成長核となり得るように、
０．１〜１０μmとすることが好ましく、５μm前後であ
ることがより好ましい。Ａｌ添加Ｓｉ層３ａは、スパッ
タ、蒸着法等の常用の手段によって基板１の全面を均一
に被覆するように形成すればよい。なお、Ａｌ添加Ｓｉ
層３ａで被覆する前に、基板１の表面を逆スパッタ等に
より薄くエッチングして表面酸化膜を除去しておくこと
が、核形成および結晶粒径の巨大化のためには好まし
い。
加熱処理の際にＡｌによる結晶核成長効果が発現し、か
つ十分に大きなＳｉ結晶粒が得られるように、１〜６０
重量％とすることが好ましく、１〜４０重量％とするこ
とがより好ましい。Ａｌ添加Ｓｉ層３ａの厚さは、加熱
処理によるＳｉ粒径の巨大化に十分に耐え、また、その
後のエピタキシャル的成長の成長核となり得るように、
０．１〜１０μmとすることが好ましく、５μm前後であ
ることがより好ましい。Ａｌ添加Ｓｉ層３ａは、スパッ
タ、蒸着法等の常用の手段によって基板１の全面を均一
に被覆するように形成すればよい。なお、Ａｌ添加Ｓｉ
層３ａで被覆する前に、基板１の表面を逆スパッタ等に
より薄くエッチングして表面酸化膜を除去しておくこと
が、核形成および結晶粒径の巨大化のためには好まし
い。
【００２３】絶縁層１１は、加熱処理の際にキャップ層
として働くものである。絶縁層１１は、酸化ケイ素や窒
化ケイ素、またはこれらの混合物などから構成すること
が好ましく、その厚さは０．０５〜１μm程度とするこ
とが好ましい。絶縁層１１は、ＣＶＤ法やスパッタ法に
より形成することが好ましい。
として働くものである。絶縁層１１は、酸化ケイ素や窒
化ケイ素、またはこれらの混合物などから構成すること
が好ましく、その厚さは０．０５〜１μm程度とするこ
とが好ましい。絶縁層１１は、ＣＶＤ法やスパッタ法に
より形成することが好ましい。
【００２４】加熱処理は、Ａｌ添加Ｓｉ層３ａ中のＳｉ
結晶粒の粒径が数十マイクロメートルから数十ミリメー
トルの最適粒径になるまで固相成長させるために施され
る。Ａｌ添加Ｓｉ層３ａでは、ＳｉにＡｌが添加されて
いるため、このような固相成長が４００〜９００℃の低
温で可能である。なお、好ましい加熱処理温度は６００
℃前後である。ただし、基板１がＡｌまたはＡｌを主成
分とする金属である場合には、４００〜６００℃で加熱
処理を行うことが好ましい。加熱処理の時間は特に限定
されず、結晶粒径が所望の値となるように適宜設定すれ
ばよいが、通常、数分間から十数時間程度とする。加熱
手段には、レーザー、ランプ、ヒーター等を用いればよ
い。
結晶粒の粒径が数十マイクロメートルから数十ミリメー
トルの最適粒径になるまで固相成長させるために施され
る。Ａｌ添加Ｓｉ層３ａでは、ＳｉにＡｌが添加されて
いるため、このような固相成長が４００〜９００℃の低
温で可能である。なお、好ましい加熱処理温度は６００
℃前後である。ただし、基板１がＡｌまたはＡｌを主成
分とする金属である場合には、４００〜６００℃で加熱
処理を行うことが好ましい。加熱処理の時間は特に限定
されず、結晶粒径が所望の値となるように適宜設定すれ
ばよいが、通常、数分間から十数時間程度とする。加熱
手段には、レーザー、ランプ、ヒーター等を用いればよ
い。
【００２５】加熱処理後、絶縁層１１をエッチング等で
除去して図１（ｃ）に示す状態とし、次いで、図１
（ｄ）に示すように、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３上に、Ｐ
ＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層４を熱
ＣＶＤ法等によりエピタキシャル的に成長させ、巨大粒
子多結晶Ｓｉからなる活性領域を得る。
除去して図１（ｃ）に示す状態とし、次いで、図１
（ｄ）に示すように、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３上に、Ｐ
ＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層４を熱
ＣＶＤ法等によりエピタキシャル的に成長させ、巨大粒
子多結晶Ｓｉからなる活性領域を得る。
【００２６】次いで、図１（ｅ）に示すように、常用の
手段で表面電極５を形成し、多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を
得る。表面電極５には通常の透明電極を用いればよい。
なお、必要に応じ、Ａｇ等などからなる収集電極を併設
してもよい。
手段で表面電極５を形成し、多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を
得る。表面電極５には通常の透明電極を用いればよい。
なお、必要に応じ、Ａｇ等などからなる収集電極を併設
してもよい。
【００２７】この態様では、裏面電極としてＡｌ分散多
結晶Ｓｉ層３を利用できるので、独立した裏面電極を設
ける必要はない。また、基板１を導電性材料から構成し
た場合には、これを裏面電極として用いることもでき
る。なお、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３を裏面電極として用
いる場合には、電池の側端面を一部除去してＡｌ分散多
結晶Ｓｉ層３を露出させ、ここを裏面電極引き出し部と
する。
結晶Ｓｉ層３を利用できるので、独立した裏面電極を設
ける必要はない。また、基板１を導電性材料から構成し
た場合には、これを裏面電極として用いることもでき
る。なお、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３を裏面電極として用
いる場合には、電池の側端面を一部除去してＡｌ分散多
結晶Ｓｉ層３を露出させ、ここを裏面電極引き出し部と
する。
【００２８】態様２ 態様２の多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池は、図２（ｂ）に示す
ように、基板１とＡｌ分散多結晶Ｓｉ層３との間に不純
物拡散防止層２を有する。このほかの構成は、図１
（ｅ）に示す態様１の電池と同様である。
ように、基板１とＡｌ分散多結晶Ｓｉ層３との間に不純
物拡散防止層２を有する。このほかの構成は、図１
（ｅ）に示す態様１の電池と同様である。
【００２９】この電池を製造するに際しては、まず、図
２（ａ）に示すように、基板１上に、不純物拡散防止層
２とＡｌ添加Ｓｉ層３ａとを順次形成する。
２（ａ）に示すように、基板１上に、不純物拡散防止層
２とＡｌ添加Ｓｉ層３ａとを順次形成する。
【００３０】不純物拡散防止層２は、基板１からＡｌ添
加Ｓｉ層３ａへの不純物の拡散を抑えるために設けられ
る。これにより、Ａｌ添加Ｓｉ層３ａの結晶粒径の拡大
が促進されると共に、不純物を多く含んだコストの低い
基板が使用可能となる。不純物拡散防止層２は、導電性
材料から構成しても絶縁性材料から構成してもよい。導
電性材料としては、例えば基板１の説明において挙げた
各種材料を用いればよく、絶縁性材料としては、例えば
絶縁層１１の説明において挙げた各種材料を用いればよ
い。ただし、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３との間でのオーミ
ック接合を良好にするためには、シリサイドを形成し得
る金属を用いることが好ましい。不純物拡散防止層２の
厚さは、加熱処理の際の基板１からの不純物の拡散を抑
えることができるように適宜設定すればよいが、通常、
０．００５〜０．３μmとすることが好ましい。不純物
拡散防止層２は、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ等の常用の手
段によって形成すればよい。
加Ｓｉ層３ａへの不純物の拡散を抑えるために設けられ
る。これにより、Ａｌ添加Ｓｉ層３ａの結晶粒径の拡大
が促進されると共に、不純物を多く含んだコストの低い
基板が使用可能となる。不純物拡散防止層２は、導電性
材料から構成しても絶縁性材料から構成してもよい。導
電性材料としては、例えば基板１の説明において挙げた
各種材料を用いればよく、絶縁性材料としては、例えば
絶縁層１１の説明において挙げた各種材料を用いればよ
い。ただし、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３との間でのオーミ
ック接合を良好にするためには、シリサイドを形成し得
る金属を用いることが好ましい。不純物拡散防止層２の
厚さは、加熱処理の際の基板１からの不純物の拡散を抑
えることができるように適宜設定すればよいが、通常、
０．００５〜０．３μmとすることが好ましい。不純物
拡散防止層２は、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ等の常用の手
段によって形成すればよい。
【００３１】Ａｌ添加Ｓｉ層３ａを形成した後は、態様
１と同様の工程により、図２（ｂ）に示す電池を得る。
１と同様の工程により、図２（ｂ）に示す電池を得る。
【００３２】態様２における裏面電極には、態様１と同
様にＡｌ分散多結晶Ｓｉ層３が利用できる。また、不純
物拡散防止層２を導電性材料から構成した場合には、こ
れを裏面電極として利用することもできる。また、不純
物拡散防止層２と基板１とを導電性材料から構成した場
合には、基板１を裏面電極として利用することができ
る。
様にＡｌ分散多結晶Ｓｉ層３が利用できる。また、不純
物拡散防止層２を導電性材料から構成した場合には、こ
れを裏面電極として利用することもできる。また、不純
物拡散防止層２と基板１とを導電性材料から構成した場
合には、基板１を裏面電極として利用することができ
る。
【００３３】態様３ 態様３の多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池は、図３（ｂ）に示す
ように、基板１上に、不純物拡散防止層２と、多結晶Ｓ
ｉ層３１と、ＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ
半導体層４と、表面電極５とを、この順で有する。不純
物拡散防止層２には開口部が設けられており、この開口
部内に、多結晶Ｓｉ層３１と接して、Ａｌ分散多結晶Ｓ
ｉ３２が充填されている。
ように、基板１上に、不純物拡散防止層２と、多結晶Ｓ
ｉ層３１と、ＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ
半導体層４と、表面電極５とを、この順で有する。不純
物拡散防止層２には開口部が設けられており、この開口
部内に、多結晶Ｓｉ層３１と接して、Ａｌ分散多結晶Ｓ
ｉ３２が充填されている。
【００３４】この電池を製造するに際しては、まず、図
３（ａ）に示すように、基板１上に、開口部を有する不
純物拡散防止層２を形成した後、開口部内に、アモルフ
ァス状態または微結晶状態のＡｌ添加Ｓｉ３２ａを充填
し、次いで、アモルファスまたは微結晶のＳｉ層３１ａ
と絶縁層１１とを順次形成する。
３（ａ）に示すように、基板１上に、開口部を有する不
純物拡散防止層２を形成した後、開口部内に、アモルフ
ァス状態または微結晶状態のＡｌ添加Ｓｉ３２ａを充填
し、次いで、アモルファスまたは微結晶のＳｉ層３１ａ
と絶縁層１１とを順次形成する。
【００３５】不純物拡散防止層２の構成材料、効果、厚
さ、形成方法は、態様２における不純物拡散防止層２と
同様である。ただし、この態様では、不純物拡散防止層
２の構成材料としてＡｌは用いない。Ａｌを用いると、
不純物拡散防止層２全体がＳｉの結晶核生成点となって
しまうので、Ａｌ添加Ｓｉ３２ａを充填した開口部を設
けることによる結晶成長制御効果が実現しなくなる。開
口部は、不純物拡散防止層２を形成する際にマスク法を
用いたり、形成後にホトリソ技術を用いてエッチングす
ることにより形成すればよい。開口部は、例えば正方形
状とし、基板表面においてほぼ等間隔に格子点状に並ぶ
ように設けることが好ましい。この場合、開口部の一辺
は０．５〜２mm程度とし、隣接する開口部の間隔は５〜
１５mm程度とすることが好ましい。なお、多結晶Ｓｉ層
３１の好ましい厚さ範囲は、態様１におけるＡｌ分散多
結晶Ｓｉ層３の好ましい厚さ範囲と同じである。
さ、形成方法は、態様２における不純物拡散防止層２と
同様である。ただし、この態様では、不純物拡散防止層
２の構成材料としてＡｌは用いない。Ａｌを用いると、
不純物拡散防止層２全体がＳｉの結晶核生成点となって
しまうので、Ａｌ添加Ｓｉ３２ａを充填した開口部を設
けることによる結晶成長制御効果が実現しなくなる。開
口部は、不純物拡散防止層２を形成する際にマスク法を
用いたり、形成後にホトリソ技術を用いてエッチングす
ることにより形成すればよい。開口部は、例えば正方形
状とし、基板表面においてほぼ等間隔に格子点状に並ぶ
ように設けることが好ましい。この場合、開口部の一辺
は０．５〜２mm程度とし、隣接する開口部の間隔は５〜
１５mm程度とすることが好ましい。なお、多結晶Ｓｉ層
３１の好ましい厚さ範囲は、態様１におけるＡｌ分散多
結晶Ｓｉ層３の好ましい厚さ範囲と同じである。
【００３６】開口部へのＡｌ添加Ｓｉ３２ａの充填は、
スパッタや蒸着法等により行えばよい。
スパッタや蒸着法等により行えばよい。
【００３７】絶縁層１１を形成した後、態様１と同様に
して加熱処理を施す。この加熱処理により、図３（ｂ）
に示すように、Ａｌ添加Ｓｉ３２ａはＡｌ分散多結晶Ｓ
ｉ３２に変化し、Ｓｉ層３１ａは多結晶Ｓｉ層３１に変
化する。
して加熱処理を施す。この加熱処理により、図３（ｂ）
に示すように、Ａｌ添加Ｓｉ３２ａはＡｌ分散多結晶Ｓ
ｉ３２に変化し、Ｓｉ層３１ａは多結晶Ｓｉ層３１に変
化する。
【００３８】加熱処理後は、態様１と同様の工程によ
り、図３（ｂ）に示す電池を得る。
り、図３（ｂ）に示す電池を得る。
【００３９】不純物拡散防止層２を導電性材料から構成
した場合には、これを裏面電極として利用することがで
きる。また、不純物拡散防止層２と基板１とを導電性材
料から構成した場合には、基板１を裏面電極として利用
することができる。また、不純物拡散防止層２を絶縁性
材料から構成した場合でも、不純物拡散防止層２にはＡ
ｌ分散多結晶Ｓｉが充填された開口部が存在するため、
基板１を裏面電極として利用することが可能である。
した場合には、これを裏面電極として利用することがで
きる。また、不純物拡散防止層２と基板１とを導電性材
料から構成した場合には、基板１を裏面電極として利用
することができる。また、不純物拡散防止層２を絶縁性
材料から構成した場合でも、不純物拡散防止層２にはＡ
ｌ分散多結晶Ｓｉが充填された開口部が存在するため、
基板１を裏面電極として利用することが可能である。
【００４０】
【実施例】実施例１（態様１） 図１（ｅ）に示す構成の多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を、以
下の手順で作製した。
下の手順で作製した。
【００４１】基板１として１０cm角のステンレス板を用
い、この上に、以下に示す条件のスパッタ法により厚さ
３μmのＡｌ添加Ｓｉ層３ａを形成した。
い、この上に、以下に示す条件のスパッタ法により厚さ
３μmのＡｌ添加Ｓｉ層３ａを形成した。
【００４２】 スパッタ条件 到達圧力（back ground） ５×１０-6Torr 形成圧力 ０．５Pa 投入電力 １５０W(DC) ターゲット φ４インチ １０重量％Ａｌ添加Ｓｉターゲット 基板温度 １００℃ 雰囲気ガス Ａｒ
【００４３】次いで、絶縁層１１として厚さ１５０nmの
Ｓｉ3Ｎ4層を、以下に示す条件でスパッタ法により形成
した。
Ｓｉ3Ｎ4層を、以下に示す条件でスパッタ法により形成
した。
【００４４】 Ｓｉ3Ｎ4スパッタ条件 形成圧力 ０．５Pa 投入電力 １５０W(rf) 雰囲気ガス Ａｒ ターゲット φ４インチ Ｓｉ3Ｎ4ターゲット
【００４５】次いで、フラッシュランプを用い、以下に
示す条件で１０分間アニールした後、徐冷することによ
り、Ａｌ添加Ｓｉ層３ａをＡｌ分散多結晶Ｓｉ層３に変
化させた。
示す条件で１０分間アニールした後、徐冷することによ
り、Ａｌ添加Ｓｉ層３ａをＡｌ分散多結晶Ｓｉ層３に変
化させた。
【００４６】 ランプアニール条件 雰囲気 大気中 温度 ６５０℃ 時間 １０分
【００４７】次いで、絶縁層１１をＨＦ溶液でエッチン
グして除去し、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３の表面の粒径を
測定したところ、平均粒径は２０mmであった。
グして除去し、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３の表面の粒径を
測定したところ、平均粒径は２０mmであった。
【００４８】次に、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３上に、活性
領域であるＳｉＰＩＮ接合を有する厚さ５μmの多結晶
Ｓｉ半導体層４を、プラズマＣＶＤ法により形成した。
形成条件を以下に示す。
領域であるＳｉＰＩＮ接合を有する厚さ５μmの多結晶
Ｓｉ半導体層４を、プラズマＣＶＤ法により形成した。
形成条件を以下に示す。
【００４９】 多結晶Ｓｉ半導体層形成条件 ガス組成 ＳｉＨ4／Ｈ2、Ｂ2Ｈ6 １％ ＳｉＨ4／Ｈ2 ＳｉＨ4／Ｈ2、ＰＨ3 １％ 基板温度 ５００℃ 圧力 ２Torr 投入電力 ２００W(rf)、１３．５MHz
【００５０】最後に透明電極およびＡｇ収集電極からな
る表面電極５を形成した。Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３を裏
面電極として用いて太陽電池としての特性を測定したと
ころ、光電変換効率は１０cm角で１０．５％であった。
る表面電極５を形成した。Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層３を裏
面電極として用いて太陽電池としての特性を測定したと
ころ、光電変換効率は１０cm角で１０．５％であった。
【００５１】実施例２（態様３） 図３（ｂ）に示す構成の多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池を、以
下の手順で作製した。
下の手順で作製した。
【００５２】実施例１で用いた基板１上に、不純物拡散
防止層２として以下の条件でスパッタ法により厚さ０．
１μmのＳｉＯ2層を形成した。
防止層２として以下の条件でスパッタ法により厚さ０．
１μmのＳｉＯ2層を形成した。
【００５３】 ＳｉＯ2スパッタ条件 形成圧力 ０．５Pa 投入電力 １５０W(rf) 雰囲気ガス Ａｒ／Ｏ2：８０／２０ ターゲット φ４インチ ＳｉＯ2ターゲット
【００５４】この不純物拡散防止層２に、ホトリソ技術
により一辺が１mmである正方形状の開口部を１０mm間隔
で格子点状に形成し、続いて、マスキング法にてスパッ
タすることにより、実施例１のＡｌ添加Ｓｉ層３ａと同
組成のＡｌ添加Ｓｉ３２ａを上記開口部に充填した。次
いで、Ｈ2ガス雰囲気のプラズマ放電中に１分間晒すこ
とにより、Ａｌ添加Ｓｉ３２ａの表面酸化膜を除去した
後、Ｓｉ層３１ａを２μmの厚さに形成した。次いで、
絶縁層１１として厚さ１μmのＳｉＯ2層を不純物拡散防
止層２と同条件で形成した後、実施例１と同様にしてラ
ンプアニールを行い、Ａｌ添加Ｓｉ３２ａおよびＳｉ層
３１ａを、それぞれＡｌ分散多結晶Ｓｉ３２および多結
晶Ｓｉ層３１に変化させた。絶縁層１１を除去して多結
晶Ｓｉ層表面の結晶粒径を測定したところ、平均粒径は
１０mmであった。次いで、実施例1と同様にして多結晶
Ｓｉ半導体層４および表面電極５を形成し、基板１を裏
面電極として用いて太陽電池としての特性を測定したと
ころ、光電変換効率は１０cm角で１１％であった。
により一辺が１mmである正方形状の開口部を１０mm間隔
で格子点状に形成し、続いて、マスキング法にてスパッ
タすることにより、実施例１のＡｌ添加Ｓｉ層３ａと同
組成のＡｌ添加Ｓｉ３２ａを上記開口部に充填した。次
いで、Ｈ2ガス雰囲気のプラズマ放電中に１分間晒すこ
とにより、Ａｌ添加Ｓｉ３２ａの表面酸化膜を除去した
後、Ｓｉ層３１ａを２μmの厚さに形成した。次いで、
絶縁層１１として厚さ１μmのＳｉＯ2層を不純物拡散防
止層２と同条件で形成した後、実施例１と同様にしてラ
ンプアニールを行い、Ａｌ添加Ｓｉ３２ａおよびＳｉ層
３１ａを、それぞれＡｌ分散多結晶Ｓｉ３２および多結
晶Ｓｉ層３１に変化させた。絶縁層１１を除去して多結
晶Ｓｉ層表面の結晶粒径を測定したところ、平均粒径は
１０mmであった。次いで、実施例1と同様にして多結晶
Ｓｉ半導体層４および表面電極５を形成し、基板１を裏
面電極として用いて太陽電池としての特性を測定したと
ころ、光電変換効率は１０cm角で１１％であった。
【００５５】以上の結果から、本発明の効果が明らかで
ある。
ある。
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、態様１の多結晶Ｓｉ薄膜太
陽電池の製造方法を説明するための断面図である。
陽電池の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、態様２の多結晶Ｓｉ薄
膜太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。
膜太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、態様３の多結晶Ｓｉ薄
膜太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。
膜太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。
１ 基板 ２ 不純物拡散防止層 ３ Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層 ３ａ Ａｌ添加Ｓｉ層 ３１ 多結晶Ｓｉ層 ３１ａ Ｓｉ層 ３２ Ａｌ分散多結晶Ｓｉ ３２ａ Ａｌ添加Ｓｉ ４ 多結晶Ｓｉ半導体層 ５ 表面電極 １１ 絶縁層
Claims (13)
- 【請求項１】 基板上に、Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層と、Ｐ
ＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層と、表
面電極とを、この順で有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 - 【請求項２】 基板上に、不純物拡散防止層と、Ａｌ分
散多結晶Ｓｉ層と、ＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結
晶Ｓｉ半導体層と、表面電極とを、この順で有する多結
晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 - 【請求項３】 前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層のＡｌ含有率
が１〜６０重量％である請求項１または２の多結晶Ｓｉ
薄膜太陽電池。 - 【請求項４】 前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層の厚さが０．
１〜１０μmである請求項１〜３のいずれかの多結晶Ｓ
ｉ薄膜太陽電池。 - 【請求項５】 前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層が裏面電極と
して機能するものである請求項１〜４のいずれかの多結
晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 - 【請求項６】 基板上に、不純物拡散防止層と、多結晶
Ｓｉ層と、ＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半
導体層と、表面電極とを、この順で有し、前記不純物拡
散防止層に開口部が設けられており、この開口部内に、
Ａｌ分散多結晶Ｓｉが充填されている多結晶Ｓｉ薄膜太
陽電池。 - 【請求項７】 前記開口部内に存在するＡｌ分散多結晶
ＳｉのＡｌ含有率が１〜６０重量％である請求項６の多
結晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 - 【請求項８】 前記不純物拡散防止層が、導電性材料か
ら構成され裏面電極として機能するものである請求項
２、６および７のいずれかの多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 - 【請求項９】 前記基板が、導電性材料から構成され裏
面電極として機能するものである請求項１、２、３、
４、６および７のいずれかの多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池。 - 【請求項１０】 基板上に、アモルファスまたは微結晶
のＡｌ添加Ｓｉ層と、絶縁層とを順次設け、加熱処理を
施すことにより前記Ａｌ添加Ｓｉ層をＡｌ分散多結晶Ｓ
ｉ層に変化させた後、前記絶縁層を除去し、次いで、前
記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層上に、活性領域としてＰＮまた
はＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層を成長させる
工程を有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項１１】 基板上に不純物拡散防止層と、アモル
ファスまたは微結晶のＡｌ添加Ｓｉ層と、絶縁層とを順
次設け、加熱処理を施すことにより前記Ａｌ添加Ｓｉ層
をＡｌ分散多結晶Ｓｉ層に変化させた後、前記絶縁層を
除去し、次いで、前記Ａｌ分散多結晶Ｓｉ層上に、活性
領域としてＰＮまたはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半
導体層を成長させる工程を有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電
池の製造方法。 - 【請求項１２】 基板上に、開口部を有する不純物拡散
防止層を設け、前記開口部内に、アモルファスまたは微
結晶のＡｌ添加Ｓｉを充填した後、前記不純物拡散防止
層上に、アモルファスまたは微結晶のＳｉ層と絶縁層と
を順次設け、加熱処理を施すことにより前記Ａｌ添加Ｓ
ｉをＡｌ分散多結晶Ｓｉに変化させると共に前記Ｓｉ層
を多結晶Ｓｉ層に変化させた後、前記絶縁層を除去し、
次いで、前記多結晶Ｓｉ層上に、活性領域としてＰＮま
たはＰＩＮ接合を有する多結晶Ｓｉ半導体層を成長させ
る工程を有する多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池の製造方法。 - 【請求項１３】 前記加熱処理の際の処理温度が４００
〜９００℃である請求項１０〜１２のいずれかの多結晶
Ｓｉ薄膜太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9297888A JPH11121775A (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | 多結晶Ｓｉ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 |
|---|---|---|---|
| JP9297888A JPH11121775A (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | 多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121775A true JPH11121775A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17852416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9297888A Pending JPH11121775A (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | 多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11121775A (ja) |
-
1997
- 1997-10-15 JP JP9297888A patent/JPH11121775A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2721271B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP2000277439A (ja) | 結晶質シリコン系薄膜のプラズマｃｖｄ方法およびシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 | |
| US6815788B2 (en) | Crystalline silicon thin film semiconductor device, crystalline silicon thin film photovoltaic device, and process for producing crystalline silicon thin film semiconductor device | |
| JP3672754B2 (ja) | シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 | |
| JP2000252218A (ja) | プラズマｃｖｄ装置およびシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 | |
| JP3792376B2 (ja) | シリコン系薄膜光電変換装置 | |
| JP4314716B2 (ja) | 結晶シリコン薄膜光起電力素子 | |
| Morikawa et al. | Development of high-efficiency thin-film Si solar cells using zone-melting recrystallization | |
| JPH11121775A (ja) | 多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| JPH09181344A (ja) | 多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池及びその製造方法 | |
| JPH11121776A (ja) | 多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| JP2002261305A (ja) | 薄膜多結晶シリコン太陽電池及びその製造方法 | |
| JP2001155997A (ja) | プラズマｃｖｄ装置およびシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 | |
| JP4451946B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置およびシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 | |
| JP3102772B2 (ja) | シリコン系半導体薄膜の製造方法 | |
| Tamura et al. | Fabrication of poly-crystalline silicon films using plasma spray method | |
| WO1992012542A1 (en) | Method for manufacturing solar cell by selective epitaxial growth | |
| JP4335351B2 (ja) | シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 | |
| JP2720473B2 (ja) | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 | |
| JPH104203A (ja) | 多結晶Ｓｉ薄膜太陽電池及びその製造方法 | |
| JP2675174B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| JP3229749B2 (ja) | 多結晶半導体薄膜の製造方法及び光起電力装置 | |
| US8946062B2 (en) | Polycrystalline silicon thick films for photovoltaic devices or the like, and methods of making same | |
| JP3652054B2 (ja) | 光電変換装置の製造方法 | |
| JP2000357660A (ja) | 多結晶シリコン膜を備えた基板及びその形成方法、並びに該膜を用いた太陽電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040601 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040722 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070918 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070925 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080304 |