JPS58103178A - 耐熱性薄膜太陽電池 - Google Patents

耐熱性薄膜太陽電池

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JPS58103178A
JPS58103178A JP56203155A JP20315581A JPS58103178A JP S58103178 A JPS58103178 A JP S58103178A JP 56203155 A JP56203155 A JP 56203155A JP 20315581 A JP20315581 A JP 20315581A JP S58103178 A JPS58103178 A JP S58103178A
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thin film
layer
amorphous silicon
film solar
solar cell
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JP56203155A
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Masanobu Izumina
泉名 政信
Kazunaga Tsushimo
津下 和永
Yoshihisa Owada
善久 太和田
Yoshihiro Hamakawa
圭弘 浜川
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金J!l4w3上に形成し九可撓性、耐熱性の
博膜上に形成されたアモルファスシリコン系の薄膜太陽
電池に@するものである。
可撓性、耐熱性に富むポリインド等の樹脂薄膜を素板と
して使用し九太陽電池は特開昭54−149489に記
載されている。しかるに樹脂薄膜のみをlX、板として
使用した場合は、デポジションによって素板がカールし
、又デポジション中の変形によシ素板が均一に加熱され
ないという欠点があった。又加熱によりポリイミドから
H,Oが放出されるために性能に問題があった。本発明
者等はこれらを解決するため鋭意研究努力し九結果本発
明に到つ九ものである。
本発明を、その実施例を示す図面に従って説明すると以
下の通シである。
第1図は本発明に係る薄膜層1lil)電池(以下、本
発明電池という)の−例を示す斜視図であって、この実
施例は、金属箔1a上に電気絶縁性の薄膜lbを形成し
九素板lの電気絶縁性″/l#膜1b側の表面にアモル
ファス半導体とオーミック接触をする金属薄膜2.94
えばアルミニウム、モリブデン、ステンレス鋼を約50
0ム〜1)111にの厚さに蒸着又はスパッタして基板
10を作成し、次にプラズマグロー放電法又はスパッタ
蒸着法によシアモルファスシリコン系光起電力素子層3
を層厚0.2〜2μm程度に形成し、次に該素子層3に
対する電位障壁となり光は大部分が透過する光透過性電
極層4、例えば!〒0.8nO1,又絋工TOとSnu
gの複合層を500〜3000ム程度の厚さに蒸着形成
し、この光透過性′*L健層4上にアルミニウムやパラ
ジウムからなる櫛形電極5を形成し、最後に必’IKよ
シ反射防止膜6として酸化ジルコニウム換婢を形成した
ものである。
さらに必要により保@膜が形成されるO全極箔1mは例
えばアルミニウム、銅、鉄、ニッケル、ステンレス−等
の金属であシ、厚みは5μ1ml〜2鰭、望ましくは5
0μm=1mのものが良い。電気絶縁性薄膜11)は光
照射時において約104(Ω・amT”以下の電気体a
4度が会費である。材料としては金橋酸化物あるイij
、#i1性又u 非1% iii (’)8”(t−x
)Ox : (H) 、 Qi−y)’(y): (H
) −81(t −x −y)’xNy : (H)が
あけられる0金鵬酸化物については、そのスパッタやw
B@漸、あるいは有機全極化合物のCVD+塗布酸化分
解、又はアルミ薄膜の表向のアルマイト処理のような酸
化等で得る拳ができるo 81<x−x>Ox : (
H) 、 Qi−y)My : (叱8j(x−x−y
)Oily : O”)等は、スノ(ツタやグロー放電
分解によって得る事ができる0スノくツタの場合は多結
晶の810 、 Si□N4をターゲットにして4得ら
れるし、81とグラファイト等をターゲットにして得る
ことができる。水素@は含んでもよいし含まなくて4よ
い。グロー放電分解法で得る、場合には後述する”Q”
−x)0(x) ’ (”) * ’−Qly)”(y
) :(”) # eL−8i(1−17)OXNy:
@と同様に得る事ができる0この場合ドープせずに用い
るのが良いが光照射時の電気伝褥匿が10=(Ω・備)
−1以下であれば、ボロン、りン尋でドーピングしても
よい。厚みは可撓性のある範囲でかつ金属箔を絶縁でき
ればよく、通常は約市■ム〜10μの範囲で用いられる
。又、金属薄膜2としては上記の外にアンチモン、クロ
ム、ニクpムのような適当な電気伝導度を有する金属を
用いることができる。
第2図はアモルファスシリコン薄膜、および該薄膜層を
包含するアモルファスシリコン系光起電力素子層をプラ
ズマグロー放電法又はスパッタ蒸着法によ多形成する真
空装置の概略図である。図中8と9は電極で、lOは基
板であシ、1lt1所定の気体を真空容器7内に送り込
むパルプである。アモルファスシリコン系光起電力素子
層3の形成は、予め前記基板lOをその金属薄112@
が上になるようにして電&9上に載置したうえで、プラ
ズマグロー放電法による場合は真空容器γ内の真空度を
一度1〜l0XIO””Torr iで減圧した後にパ
ルプ11からSiH4等のガスを送り込み減圧度を10
〜5Torr程度に@減して保持し、電極8と電極9と
の間に直流電圧又は1〜数十−の高周波電圧を印加して
真空′6器7内をプラズマ状態にする。このような状態
で数十分間保持すると基板lO上に、膜厚瀘0.2〜1
μで、10−7秒以上のキャリヤ寿命、1(?’/3”
以下の局在準位密度、および10−5m” / V・秒
以上のキャリア易atを持つ真性アモルファスシリコン
薄膜層を包含するアモルファスシリコン系光起電力素子
層3を形成することができる0スパツター蒸承法による
場合も、同様に一度1〜10 X 10’−”Torr
まで減圧した後に、パルプ11からアルゴン等の不活性
ガスと水素等との混合気体を真空谷b7内に送シ込み減
圧度を5 X 10−〜10−1テorr程度に軽減し
て保持し、次にターゲットを有する電&8と前記基板1
0を載置し九電Ikgとの間に直流電圧又は1〜数十肋
の高地波電圧を印加して真空容器内をプラズマ状wAK
する。この際の印加電圧は約1〜3!ス電流Fi100
〜300−1電力は100〜3001で十分である0こ
のような状態で約60分間保持すると、基板10上に膜
厚が0.2〜2μmで、104秒以上のキャリヤ寿命、
1017//cj以下の局在準位密度および1G−”c
m”/’V”秒以上のキャリヤ易動度を4つ真性アモル
ファスシリコン薄膜層を包含するアモルファスシリコン
系光起電力素子層3を形成することができる。また第1
図においてオーミック接触用金属薄膜2や、光透過性電
極層4は、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、又はスノ(
ツタ法等で形成することができる。
第1図のアモルファスシリコン系光起電力素子層3は、
次の如き3IvjII造を有するものであることが望ま
しい。す々わち第1の層がアモルファスシリコン内にボ
ロンを10’/css”以上でドープしたp型層であシ
、第2の層が主体とする真性アモルファスシリコンの層
であシ、第3の鳩がアモルファスシリコン内にリンをl
θ”/CHI”以上でドープしたn型層の3層から成る
ものである。表お、上記p又はn型層のうち少なくとも
光照射する@に光学的バンドギャップが約1.85eV
以上であ夛かつ20’CKおける電気伝導度が約10−
@(Ω・am)−”以上であプ、かつp−1−nil付
し′fic場合の拡散電位vaが約1.1 voxts
以上であるpm又はn型アモルファス半導体のドープ薄
膜を用いれば短絡電流と開放電圧を大輪に改善できる。
ま九上記p又dnffiアモルファス半尋体は、%に限
定されないが、一般式IL−81(1−X)O(X):
 (H) 、 a−Qt 7)My : (H) −a
−81(t −x−7)OXN7 : CH) Jlで
例示されるアモルファスシリコンカーバイト、アモルフ
ァスシリコンナイトライド、アモルファスシリコンカー
ボンナイトライド等が有利である0これらはシリコンの
水素又はフッ素化合物と炭素又はチツ業の水素又はフッ
素化合物をグロー放電分解して得られる0前記光起電力
素子層3を太陽電池やI’rO電体4を透過した光が光
起電力素子1m3内に電子と正孔の対を発生させ、これ
ら電子、正孔が空乏層領域に到達するようKして外部に
起電力として取出せるように構成する0 従来のポリイミド系層の樹脂薄膜上に形成され九薄膜型
の太陽電池ではアモルファスシリコン系層をデポジショ
ンするとその内部応力によnw躾型の太陽電池全体がカ
ールし、フラットな太陽電池をえる仁とができず、又、
デポジション中にもカールするため前記樹脂薄膜がサセ
プター上から浮きあがって、該薄膜表面の温UKむらが
生じ、均質なアモルファス層がえられないという欠点が
1りフ、またこれを改善するためには製造設備が極めて
IJI!Imになるという欠点があった。又、ポリイミ
ド等の高分子薄膜の場合は、加熱中に繻合し、H,Oを
放出したシ、プラズマにより炭素がスパッタアウトされ
、真性アモルファスシリコンの局在準位密度が増加する
という欠点があつ九。これに対し本発明電池の如く金属
箔と電気絶縁性*aを形成した基板lO上にアモルファ
スシリコン系の光起電力素子層3を形成する場合は、デ
ポジションによるカールが全く見られず、耐熱性が高い
のでガラス板やステンレス板を素板として用いる場合と
同様の製造装置で高品質の薄膜太陽電池をえることがで
きるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における薄膜太陽電池の一部分
を拡大し九斜視図、第2図はアモルファスシリコン薄膜
および該薄膜層を包含するアモルファスシリコン系光起
電力素子層3を形成する真空装置の概略図である。 l・・・木@   la・・・金属箔  1b・・・電
気絶縁性薄膜2・・・ア毛ルファス半導体とオーミック
接触する全極薄膜 3・・・アモルファスシリコン系光
起電力素子層  4・・・電位障壁をつくる光透過性電
極層5・・・櫛型電極  6・・・反射防止膜  10
・・・基板特許出願人  鍾棚化学工業株式会社 代理人 弁理士内田敏彦 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1  *IIi箔上に電気絶縁性のIIII膜を形成し
    てなる素板の電気絶縁性薄膜儒表面にアモルファス半導
    体とオー建ツタ接触する金属薄膜を形成して基板となし
    、該基板上KIO″″1秒以上の中ヤリャ舟命、101
    ンー以下の局在単位密度、および10 cps”/V・
    秒以上のキャリア易動度を持つ真性アモルファスシリコ
    ン薄膜層を包含するアモルファスシリコン系光起電力素
    子層と、該素子層に対する電位障壁を形成する光透過性
    電極層とが積場されていることを%黴とする薄膜太陽電
    池0 2 前記絶縁性薄膜の電気伝導度が光照射時においても
    約104(Ω・exa)−”以下である拳を特徴とする
    薄膜太陽電池。 3 前記絶縁性薄膜が金属酸化物あるいは一般式%式%
    ) 0(x)M(y) : (B)で示される墨を特徴とす
    る薄膜太陽電池。 4 前記絶縁性薄膜の厚みが約1oooムから約1゜声
    である事を特徴とする薄膜太陽電池05 前記アモルフ
    ァスシリコン系光起電力素子層が3層構造を有し、#!
    lの層がボーシン等の周期律表■族の元素を不純物とし
    て含むpljliアモルファス半導体であ)、第2の層
    が真性アモルファスシリコンであル、第3の層がリン等
    の周期律*W族の元素を不純物として含むn型アモルフ
    ァス半導体からなる特許請求の範囲第1項記載の薄膜太
    W/h電池。 6 前記p又#in a!!アモルファス半導体のうち
    、少くとも光照射する側のアモルファス半導体は、光学
    的バンドギャップIg@optが約1.85・v以上で
    あ如、かつ20 ’CKおける電気伝導度が約10−’
    (Ω@ m)−”以上であ夛、かっP−1−!>#合か
    ら成る前記光起電力素子層の拡散電位Vaが約1.1v
    以上であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
    の薄膜太陽電離〇 7 前記p又はn型アモルファス半導体が一般式a−8
    1(i −x)Ox : @、a−81(m−y)My
     : (”0% &−81(1−x−7)’X% : 
    (”)で表わされるアモルファス半導体であることを特
    徴とする!lFF誇求の範囲第2項又は第3項記載の薄
    膜太陽電池。 8 前記光透過性電極層を形成する物質がIテ0゜8n
    01 、父は工TOと8no、との徴合層であることを
    特徴とする特許軸求の範囲第1項乃至第4項に配軟のW
    I膜太陽電池。
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