JPS5827376A - 太陽電池素子の製造方法 - Google Patents
太陽電池素子の製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01L31/02—Details
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は太陽電池素子の製造方法に関する。
従来より各種半導体および酸化物系透明導電膜を使用し
た光起電力素子は存在する。近年モノシラン（５ｉＨ４
）ガスをグロー放電分解することなどにより得られるア
モルファスシリコン（以下ａ−５ｉと称する）はそれま
で不可能とされていた価電子制御が可能であることが明
らかにされた。それ以来薄膜で光起電力素子が構成でき
、大面積化が容易であるなどの特徴が考えられ、太陽電
池などへの応用が考えられている。
た光起電力素子は存在する。近年モノシラン（５ｉＨ４
）ガスをグロー放電分解することなどにより得られるア
モルファスシリコン（以下ａ−５ｉと称する）はそれま
で不可能とされていた価電子制御が可能であることが明
らかにされた。それ以来薄膜で光起電力素子が構成でき
、大面積化が容易であるなどの特徴が考えられ、太陽電
池などへの応用が考えられている。
太陽電池などに使用される、つまり価電子制御が可能な
ａ−５ｔ 膜には多量の水素やフッ素が含まれている
。また、ａ−５ｉ 作成時の基板温度の最適値は約２
５０℃である。このａ−８ｉ 膜上に酸化物系透明導
電膜を形成し、光起電力素子とするが、透明導電膜の特
性としては光の透過率が高いこと、および面抵抗が小さ
いことがその必要条件とされる。
ａ−５ｔ 膜には多量の水素やフッ素が含まれている
。また、ａ−５ｉ 作成時の基板温度の最適値は約２
５０℃である。このａ−８ｉ 膜上に酸化物系透明導
電膜を形成し、光起電力素子とするが、透明導電膜の特
性としては光の透過率が高いこと、および面抵抗が小さ
いことがその必要条件とされる。
透過率は８５９６以上、面抵抗は１００Ω１０以下であ
ることが望ましい。酸化インジウム、酸化錫などの酸化
物系透明導電膜に於いては、８５％以上の透過率を得る
ためには１μｍ以下の厚みが好ましく、また１００Ω／
口以下の面抵抗を得るためには１ｏｏｏＸ 以上の厚み
が好ましいため、透明導電膜の厚みはａｏｏｏＸ 程度
のものがよく使用される。
ることが望ましい。酸化インジウム、酸化錫などの酸化
物系透明導電膜に於いては、８５％以上の透過率を得る
ためには１μｍ以下の厚みが好ましく、また１００Ω／
口以下の面抵抗を得るためには１ｏｏｏＸ 以上の厚み
が好ましいため、透明導電膜の厚みはａｏｏｏＸ 程度
のものがよく使用される。
酸化物系透明導電膜を慕空蒸着等の手段で作成するとき
の基板温度が８００℃以上でなければ光透過率の良い、
抵抗の小さい透明導電膜は得られない。
の基板温度が８００℃以上でなければ光透過率の良い、
抵抗の小さい透明導電膜は得られない。
ところがａ−５ｉ 膜を形成層、ａ−５ｉ をその
形成時の温度（２５０°Ｃ）以上に加熱すると、ａ−５
ｔ 中に含まれていた水素やフッ素が離脱することな
どによりａ−５ｉ の特性、つまり太陽電池の特性が
悪くなる欠点を有していた。
形成時の温度（２５０°Ｃ）以上に加熱すると、ａ−５
ｔ 中に含まれていた水素やフッ素が離脱することな
どによりａ−５ｉ の特性、つまり太陽電池の特性が
悪くなる欠点を有していた。
一方、反応性イオンブレーティング法、反応性スパッタ
法などの方法で、プラズマをかいして酸化物系透明導電
膜を作成する場合、比較的低温で光の透過率の良い導電
膜が得られる。しかし、半導体表面が活性化された酸素
のため酸化等により犯され、半導体と透明導電膜の界面
状態が悪くなり、太陽電池特性が悪くなる欠点を有して
いた。
法などの方法で、プラズマをかいして酸化物系透明導電
膜を作成する場合、比較的低温で光の透過率の良い導電
膜が得られる。しかし、半導体表面が活性化された酸素
のため酸化等により犯され、半導体と透明導電膜の界面
状態が悪くなり、太陽電池特性が悪くなる欠点を有して
いた。
本発明は、半導体上に第１の透明導電膜を通常の真空蒸
着法で形成し、しかる後に第１の透明導電膜上に第２の
透明導電膜をプラズマ状態を経て形成することにより、
特性の良い、つまり光電変換効率の高い光起電力素子を
提供するものである。
着法で形成し、しかる後に第１の透明導電膜上に第２の
透明導電膜をプラズマ状態を経て形成することにより、
特性の良い、つまり光電変換効率の高い光起電力素子を
提供するものである。
以下、実施例について詳細に説明する。
第１図は、従来法によるａ−５ｉ 半導体を使用した
光起電力素子の構造を示す断面図であり、１はステンレ
ス鋼基板、２はａ−Ｓｔ 半導体層、８は酸化インジ
ウム・錫（酸化錫が５〜ＩＱｗｔ％）の透明導電膜、４
は太陽光線を示す。ａ−８ｔ 半導体層２はホウ素（
Ｂ）をドープしたＰ形のａ−５ｉ層、不純物をドープし
ないｉ形のａ−５ｉ層、および燐（Ｐ）をドープしたｎ
形のａ−５ｉ 層から成立っており、プラズマＣＶＤ
法（グロー放電分解法）で作成される。ステンレス鋼基
板１上にａ−８ｉ 層２を形成したものの上に酸化イ
ンジウム錫透明導電膜８を従来法で形成した。
光起電力素子の構造を示す断面図であり、１はステンレ
ス鋼基板、２はａ−Ｓｔ 半導体層、８は酸化インジ
ウム・錫（酸化錫が５〜ＩＱｗｔ％）の透明導電膜、４
は太陽光線を示す。ａ−８ｔ 半導体層２はホウ素（
Ｂ）をドープしたＰ形のａ−５ｉ層、不純物をドープし
ないｉ形のａ−５ｉ層、および燐（Ｐ）をドープしたｎ
形のａ−５ｉ 層から成立っており、プラズマＣＶＤ
法（グロー放電分解法）で作成される。ステンレス鋼基
板１上にａ−８ｉ 層２を形成したものの上に酸化イ
ンジウム錫透明導電膜８を従来法で形成した。
酸化インジウム・錫透明導電膜を基板温度１５０°Ｃで
真空蒸着法で形成した。真空度は１０−６ Ｔｏｒｒ台
、膜成長速度は約ｌλ／’ｓｅｃ である。
真空蒸着法で形成した。真空度は１０−６ Ｔｏｒｒ台
、膜成長速度は約ｌλ／’ｓｅｃ である。
透明導電膜を基板温度１５０℃でＩ Ｏ−４Ｔｏｒｒの
酸素雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約Ｉ
Ａ／ｓｅｃ である。
酸素雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約Ｉ
Ａ／ｓｅｃ である。
透明導電膜を基板温度８５０℃でｌＯ″″４Ｔｏｒｒの
酸素雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約Ｉ
Ａ／ｓｅｅ である。
酸素雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約Ｉ
Ａ／ｓｅｅ である。
区Ｉ互口
酸化インジウム・錫透明導電膜を下に述べるイオンブレ
ーティング法で、基板温度１５０°Ｃで形成した。イオ
ンブレーティング法とは蒸発源と基板との間に高周波ま
たは直流電圧を印加するイオン化電極により、蒸発粒子
あるいは／および雰囲気ガスをイオン化し、成膜する方
法である。本方法では蒸発物と雰囲気ガスがイオン化し
、活性化しているので、蒸発物質と雰囲気ガスとの反応
性蒸着が可能である。
ーティング法で、基板温度１５０°Ｃで形成した。イオ
ンブレーティング法とは蒸発源と基板との間に高周波ま
たは直流電圧を印加するイオン化電極により、蒸発粒子
あるいは／および雰囲気ガスをイオン化し、成膜する方
法である。本方法では蒸発物と雰囲気ガスがイオン化し
、活性化しているので、蒸発物質と雰囲気ガスとの反応
性蒸着が可能である。
本従来法においては、蒸発源は酸化インジウム錫（酸化
錫が５〜１０ｗｔ％）をし、イオン化電極には１３．５
６ＭＨｚ の高周波電力を２００Ｗかけ、１Ｏ−４Ｔ
ｏｒｒ の酸素雰囲気とした。
錫が５〜１０ｗｔ％）をし、イオン化電極には１３．５
６ＭＨｚ の高周波電力を２００Ｗかけ、１Ｏ−４Ｔ
ｏｒｒ の酸素雰囲気とした。
第２図は本発明の製造方法によるａ−５ｔ 半導体を
使用した太陽電池素子の構造を示す断面図であり、１１
はステンレス鋼基板、１２はａ−５ｉ 半導体層、１
８は第１の酸化インジウム・錫（酸化錫が５〜１０ｗｔ
％）の透明導電膜、１４は第２の酸化インジウム錫（酸
化錫が５〜１０ｗｔ％）の透明導電膜、１ｊは太陽光線
である。
使用した太陽電池素子の構造を示す断面図であり、１１
はステンレス鋼基板、１２はａ−５ｉ 半導体層、１
８は第１の酸化インジウム・錫（酸化錫が５〜１０ｗｔ
％）の透明導電膜、１４は第２の酸化インジウム錫（酸
化錫が５〜１０ｗｔ％）の透明導電膜、１ｊは太陽光線
である。
ａ−５ｉ 半導体層１２は、第１図で示したａ−５ｔ
半導体層２と同じである。
半導体層２と同じである。
ステンレス基板１１上にａ−５３層１２を形成し、その
上に第１の透明導電膜１８を真空蒸着法で、１０−４
Ｔｏｒｒ台の酸素雰囲気で、基板温度１５０℃で、膜厚
１ｏｏＸ形成した。しかる后に第１の透明導電膜１３上
に前述のイオンブレーティング法で第２の透明導電膜１
４を基板温度１５０℃で膜厚２９００λ形成した。イオ
ンブレーティング法は基板に負電圧を印加することによ
り、イオン化した粒子を通常の蒸着などより大きい運動
エネルギで基板に付着させ、密着性の良い膜を形成する
ことも可能である。
上に第１の透明導電膜１８を真空蒸着法で、１０−４
Ｔｏｒｒ台の酸素雰囲気で、基板温度１５０℃で、膜厚
１ｏｏＸ形成した。しかる后に第１の透明導電膜１３上
に前述のイオンブレーティング法で第２の透明導電膜１
４を基板温度１５０℃で膜厚２９００λ形成した。イオ
ンブレーティング法は基板に負電圧を印加することによ
り、イオン化した粒子を通常の蒸着などより大きい運動
エネルギで基板に付着させ、密着性の良い膜を形成する
ことも可能である。
本実施例においては、暴発源は酸化インジウム錫（酸化
錫が５〜１０ｗｔ％）とし、イオン化電極には１３．５
６ＭＨｚの高周波電力を２００Ｗかけ、１Ｏ−４Ｔｏｒ
ｒ の酸素雰囲気とした。酸素分圧はイオン化を安定
にするために１０−２〜１０−５ Ｔｏｒｒが好ましい
。
錫が５〜１０ｗｔ％）とし、イオン化電極には１３．５
６ＭＨｚの高周波電力を２００Ｗかけ、１Ｏ−４Ｔｏｒ
ｒ の酸素雰囲気とした。酸素分圧はイオン化を安定
にするために１０−２〜１０−５ Ｔｏｒｒが好ましい
。
また、基板には直流負電圧を印加しなかった。
以上説明した従来法および本発明の実施例において、透
明導電膜の厚みはａｏｏｏＸ とし、面積は９１１ｘＢ
とした。また透明導電膜以外の製法、および構造は
全て同一とした。
明導電膜の厚みはａｏｏｏＸ とし、面積は９１１ｘＢ
とした。また透明導電膜以外の製法、および構造は
全て同一とした。
以上説明した従来法、および本発明の実施例で試作した
光起電力素子の太陽光（ＡＭ−１、１００ｆｆｌＷ／ｃ
Ｗｌ” ）照射時の出力特性を表１に示す。
光起電力素子の太陽光（ＡＭ−１、１００ｆｆｌＷ／ｃ
Ｗｌ” ）照射時の出力特性を表１に示す。
Ｊｓｃは短絡光電流、Ｖｏｃは周波端電圧、ＦＦはカー
ブフィルファクタ、Ｅｆｆは光電変換効率である。
ブフィルファクタ、Ｅｆｆは光電変換効率である。
表１に示すごとく、従来法■に於いては透明導電膜の光
の透過率が悪いため、短絡光電流の値が悪い。従来法■
に於いては、従来法■に比べて透明導電膜の光の透過率
は若干改善されて短絡光電流は増加しているものの充分
ではない。従来法■に於いては透明導電膜の光の透過率
は良くなってはいるが、透明導電膜形成時にａ−５ｉ
膜の形成された基板温度を３５０℃にも上げるｋめ、
ａ−８ｔ Ｍの特性が劣化し、従って短絡光電流も伸
びなやみ他の特性も悪く、従って光電変換効率も悪い。
の透過率が悪いため、短絡光電流の値が悪い。従来法■
に於いては、従来法■に比べて透明導電膜の光の透過率
は若干改善されて短絡光電流は増加しているものの充分
ではない。従来法■に於いては透明導電膜の光の透過率
は良くなってはいるが、透明導電膜形成時にａ−５ｉ
膜の形成された基板温度を３５０℃にも上げるｋめ、
ａ−８ｔ Ｍの特性が劣化し、従って短絡光電流も伸
びなやみ他の特性も悪く、従って光電変換効率も悪い。
また、従来法■に於いては、透明導電膜の透光性は改善
されてはいるが、透明導電膜形成時の酸素イオンにより
、半導体表面が犯され、半導体と透明導電膜との界面状
態が悪くなり、太陽電池特性は良くない。
されてはいるが、透明導電膜形成時の酸素イオンにより
、半導体表面が犯され、半導体と透明導電膜との界面状
態が悪くなり、太陽電池特性は良くない。
一方、本発明の実施例Ｉに於いては、第１の透明導電膜
により、ａ−５ｉ 半導体表面が被覆されているため
、第２の透明導電膜をプラズマをかいして形成しても、
半導体表面が犯されることなく、従って半導体と透明導
電膜の界面状態も良い。また、第１の透明導電膜の膜厚
を適当に選ぶことにより、基板温度が低くくても、透光
性の良い透明導電膜が得られる。従って太陽電池特性と
して非常に優れた特性を示す。
により、ａ−５ｉ 半導体表面が被覆されているため
、第２の透明導電膜をプラズマをかいして形成しても、
半導体表面が犯されることなく、従って半導体と透明導
電膜の界面状態も良い。また、第１の透明導電膜の膜厚
を適当に選ぶことにより、基板温度が低くくても、透光
性の良い透明導電膜が得られる。従って太陽電池特性と
して非常に優れた特性を示す。
プラズマを作る方法として電子線照射により酸素や蒸発
粒子をイオン化する方法などがあるが、前述の高周波電
界、あるいは直流電界によりイオン化する方法が高透光
性、低抵抗の透明導電膜を得るのに好ましい。
粒子をイオン化する方法などがあるが、前述の高周波電
界、あるいは直流電界によりイオン化する方法が高透光
性、低抵抗の透明導電膜を得るのに好ましい。
また、本実施例においては、蒸発源として酸化インジウ
ム・錫を利用した場合について述べたが、蒸発源を金属
インジウム・錫を使用し、反応性蒸着を行っても同様の
効果が得られる。
ム・錫を利用した場合について述べたが、蒸発源を金属
インジウム・錫を使用し、反応性蒸着を行っても同様の
効果が得られる。
透明導電膜として酸化インジウム・錫はどの酸化インジ
ウム系の、場合について述べたが、酸化錫、酸化錫に酸
化アンチモンを添加したものなどの酸化錫系の透明導電
膜でも同様の効果が得られる。
ウム系の、場合について述べたが、酸化錫、酸化錫に酸
化アンチモンを添加したものなどの酸化錫系の透明導電
膜でも同様の効果が得られる。
他に透光性および導電性を有する酸化物があるが、酸化
錫系および酸化インジウム系透明導電膜が優れている。
錫系および酸化インジウム系透明導電膜が優れている。
また、半導体として、ａ−５ｉ の場合について述べ
たが、２５０℃以上の高温にさらすと特性の悪くなる半
導体の場合も同様の効果が得られる。
たが、２５０℃以上の高温にさらすと特性の悪くなる半
導体の場合も同様の効果が得られる。
第１の透明導電膜の厚みは、第２の透明導電膜形成時に
、半導体表面が犯されなくするため、つまり膜として存
在し、半導体表面がおおわれ得る５０Ａ 以上でかつ基
板温度が低くても充分な透光性を有する１０００ Ａ以
下が好ましい。
、半導体表面が犯されなくするため、つまり膜として存
在し、半導体表面がおおわれ得る５０Ａ 以上でかつ基
板温度が低くても充分な透光性を有する１０００ Ａ以
下が好ましい。
以上詳細に説明したごとく、本発明によれば光電変換効
率の高い太陽電池が得られる。
率の高い太陽電池が得られる。
第１図は従来の太陽電池の構造を示す断面図、第２図は
本発明の製法による太陽電池の構造を示す断面図である
。 １１１１ニステンレス鋼基板 ２．１２ ： ａ−５ｉ 半導体層 ３、：透明導電膜 １８：第１の透明導電膜 ４．１５：太陽光線 １４＝第２の透明導電膜 冒 １５ 芳２図
本発明の製法による太陽電池の構造を示す断面図である
。 １１１１ニステンレス鋼基板 ２．１２ ： ａ−５ｉ 半導体層 ３、：透明導電膜 １８：第１の透明導電膜 ４．１５：太陽光線 １４＝第２の透明導電膜 冒 １５ 芳２図
Claims (6)
- （１）少なくとも酸化物系透明導電膜と半導体とからな
る太陽電池素子に於いて、半導体上に第１の透明導電膜
を真空蒸着法で形成し、第１の透明導電膜上に第２の透
明導電膜をプラズマ状態を経て形成することを特徴とす
る太陽電池素子の製造方法。 - （２）第２の透明導電膜を形成するときのプラズマを作
る手段が高周波電界あるいは／および直流電界であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太陽電池素
子の製造方法。 - （３）第２の透明導電膜を形成するときの雰囲気の酸素
分圧が１Ｏ−２〜１０−’ Ｔｏｒｒであることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の太陽電池素子の製造
方法。 - （４）第１および第２の透明導電膜が酸化インジウム系
あるいは酸化錫系透明導電膜であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項、第２項あるいは第８項記載の太陽
電池素子の製造方法。 - （５）半導体がアモルファスシリコンであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項、第２項、第８項あるいは
第４項記載の太陽電池素子の製造方法。 - （６）第１の透明導電膜の厚みが５０Ａ〜１００ＯＡ
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
５項記載の太陽電池素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56125811A JPS5827376A (ja) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | 太陽電池素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56125811A JPS5827376A (ja) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | 太陽電池素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5827376A true JPS5827376A (ja) | 1983-02-18 |
| JPS6332276B2 JPS6332276B2 (ja) | 1988-06-29 |
Family
ID=14919503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56125811A Granted JPS5827376A (ja) | 1981-08-10 | 1981-08-10 | 太陽電池素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5827376A (ja) |
-
1981
- 1981-08-10 JP JP56125811A patent/JPS5827376A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6332276B2 (ja) | 1988-06-29 |
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