JPS5870579A - アモルフアスシリコン太陽電池の製造方法 - Google Patents

アモルフアスシリコン太陽電池の製造方法

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JPS5870579A
JPS5870579A JP56115379A JP11537981A JPS5870579A JP S5870579 A JPS5870579 A JP S5870579A JP 56115379 A JP56115379 A JP 56115379A JP 11537981 A JP11537981 A JP 11537981A JP S5870579 A JPS5870579 A JP S5870579A
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JP
Japan
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solar cell
amorphous silicon
film
silicon solar
manufacturing
Prior art date
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Pending
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JP56115379A
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English (en)
Inventor
Osamu Kuboi
久保井收
Eisuke Nakanishi
中西英介
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Sumco Techxiv Corp
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20Processes 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
    • H01L31/202Processes 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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】 本発明はアモルファスシリコンを用いた太陽電池(以下
a−8i太陽電池と記す)に関するものである。
a−8i太陽電池の一般的な製造方法及びその構造につ
いては、主に米国特許第4064521号明細書によっ
て明らかなごとくシランガス(以下Siルと記す)をグ
ロー放電分解し、半導体接合を作ることによって製作す
る。
特開昭55−68681号公報にも述べられているよう
に、水素(以下比と記す)希釈の8iH4をペースとし
、グロー放電によって作成されるa−8i太陽電池に於
て加熱された透明電極、酸化インジウムスズ(以下工■
と記す)膜上に順次P型層、i層、N型層を積層する太
陽電池(以下ITO/ P −i −N型と記す)は透
明電極の劣化のために良好な太陽電池特性が得にくかっ
た。
そこで、この問題をさけるために従来は基板に金属を用
い、順次N型層、i層、P型層のアモルファスシリコン
(以下a−8iと記す)を積層し、しかる後に透明電極
ITOを蒸着するという方法がとられていた。
しかし、例えば民生用太陽電池の場合、a −8i太陽
電池の保獲の目的もあって、光の入射側なガラスとする
方が都合良く、基板に金属を用い最後にITOを蒸着す
る方法に於いてはこれが難しくなる。したがって、この
ようなときはどうしても透明電極ITO上にa −Si
を積層する必要がでてくる。
本発明は上記の事情−に鑑みなされたものであって、そ
の目的とするところは透明電極ITO上にa−8iを積
層し良好な太陽電池特性を得ることを可能属し且つル希
釈中の8iH4の濃度を減らすととKよって8iH,の
消費を大巾に削減しもって、低価格の民生用a−8t太
陽電池に多く用いられる、ガラス/ ITO/ a −
8i型の良好な太陽電池の製造方法を提供することにあ
る。
以下、本発明を図面を参照して説明する。
特開昭55−68681号公報にも述べられているよう
に透明電極I’l10上に順次P型層、1層、Nf11
層とa −8iを積層していくと透明電極ITOが劣化
し、良好な太陽電池が得られないことは前述した。
さて、この劣化の原因について種々実験の結果、5il
(4の希釈に用いた水素がプラズマ中で4性化し、IT
O膜を衝撃することによって膜の劣化が生じている事が
わかった(第1図参照)。
例えば第1図によれば窒素(以下N2と記す)のプラズ
マ中で衝撃を行ってもITO膜は劣化しない。また工■
膜劣化の温度依存性は大きく山やArを用いても2oo
℃以下ではほとんど劣化することがなく、水素プラズマ
中では約250 ℃を境とし、それ以上の温度でITO
劣化は激しくなる。
第2図によれば300℃以下のときITO膜は水素プラ
ズマ中でプラズマ発生用高周波出力が小出力であっても
急速に劣化をおこす。
これらの事は第1図、第2図、第3図などにより水素プ
ラズマによって衝撃された領域のITO膜は電気伝導性
が悪くなること及び白濁によって透明性が悪くなること
から判定することができる。
本発明者は、また電子顕微鏡(以下smと記す)を用い
て、プラズマ中で衝撃された領域Bと衝撃されていない
領域Aの観察を行った。第4図から明らかなように、プ
ラズマ衝撃によってITO膜が劣化し、シート抵抗(以
下Rsと記す)が10′Ω以上になっている領域は、既
に工□膜が破れ粒状化していることが分る。
本発明は、更にエレクトロン、プローブ、マイクロ・ア
ナライザー(以下EPMAと記す)を用いて、 ITO
膜のプラズマによって衝撃された領域Bと、衝撃されな
い領域大の元素分析を行った。
これkよって、プラズマによって衝撃された領域Bは酸
素が大巾に減少していることが分ったO 酸素以外のインジウム(以下Inと記す)、スズ(以下
Snと記す)、Ar等についても観察し島従来、84H
4を鴇で希釈して使用する場合、8iH4濃度は、10
チ以上とするのが通例であった。
一般に山希釈8i)k濃度が10%以上である場合、8
iH4濃度を一定にしてプラズマ発生用高周波出力を増
大すると、a−8i膜の成長速度はほぼそれに比例して
増加することがら、8iH4は一部のみが分解している
にすぎないことがわかっていた。
従ってSiH,を分解してa −81を積層す7る工程
の集取効率を向上させる可能性が残されていたが、前述
のごとく透明電極が劣化する問題もあって、通常SiH
,濃度は10%以上で実施されてきた。
本発明者が実験したと、ころによってもSiH,濃度が
10チ以上のときは、太陽電池構造をITO/P−i−
Nとし、I’l’0膜上にP型層を積層して、特性を測
定してもITO膜は劣化していなかった。
勿論、ITO膜の劣化は、積層時の温度や、高周波出力
及びITO膜の置かれている位置にも大きく関係する。
しかし、第5図が示すように、ル希釈中のSi八へ度を
10%より減らしていくと、工■膜の劣化は、激しくな
り、その上に積層したa−8i膜はうすく白濁して見え
、このように白濁したa−8i太陽電池は電圧、電流と
も微少なものとなり、はとんど太陽電池としての機能を
失5゜一方、太陽電池の構造をITO/ N −i −
Pと逆転すると警くべきことに基板の温度を400℃と
しても、さらにプラズマガス中のSiH4の濃度を10
.9gより減少し、2%としてもITO膜は劣化せずa
 −8i膜に白濁は見られなかった。
第1図の凪とBg)(aのデータはこの結果をはっきり
と裏付けている。
−なお、ここでP型不純物としてはジボラン(以下Bs
Haと記す)を、N型不純物としてはフォスフイン(以
下島と記す)を用いた。
ITO/N −i −P構造とすることによって、a−
8i太陽電池の製造基板温度領域を拡大し、8iH,濃
度を大巾に減少し得た。このことはSiH。
の消費を半分以下に削減することを可能にし、且つ低価
格民生用a−8i太陽電池に多く採用されているガラス
基盤上にITO膜を付け、更にこの上にa −8iを積
層する太陽電池(以下ガラス/ ITO/ a −Si
太陽電池と記す)にも本発明は応用し得るものであるこ
とを意味している。
なお、上記においては透明電極としてITOのみを考慮
してきたが、これはITOの成分でもある酸化スズ膜(
以下8nO2と記す)、酸化インジウム膜(以下Ins
+Osと記す)についても同様であった。
本発明に関する実施例 (1)グロー放電ガスをル、Ar、N21,32Ha 
+ Ha、PH3+ N2と変えてプラズマによるIT
O膜の衝撃実験を行った。
この結果ITO膜の劣化については温度の効果が大きく
、例えば水素プラズマ中では最も低温o約250℃テI
TO膜は劣化し、次VCB+Ha+Ha、Arの順であ
った。
N、及びPH,S+lF(+1のプラズマ中では室温か
ら400℃までの間ITO膜はほとんど劣化することが
なかった。
これらの結果を第1図に示す。
なお、ITC)膜の劣化の度合にほぼ比例してITO膜
は白濁した。
(2)  ITO膜の温度を300℃に固定し、ル、A
r、N2、B、H,−)−N2、PH!l +H2のプ
ラズマ中で衝撃時間を変えてI’l’O膜の劣化を調査
した。
その結果、 N2中ではITO膜は1分以内で完全に劣
化をきたしB2H6+HII中では7〜8分から劣化が
はじまった。Ar 、 Na、 PH5+H2中では6
分までの間でITO膜はほとんど劣化することがなかっ
た。
この結果を第3図に示す。
(3)  ITO膜の温度を300℃とし、プラズマ衝
撃時間を5分に固定して、プラズマ発生パワーを変化さ
せ、ITO膜劣化との関連を調整した。
この結果I(2及びB2H11+ Hz中ではIOW以
下の小出力で■■膜は劣化した。Ar中では約40Wか
ら劣化がはじまった。
212、PH,十ル中では、sow以上の高出力でもI
TO膜はほとんど劣化することがなかった。
これを第2図に示す。
(4)  SiH,をルで希釈して用いる場合、必ずル
が入ルノテ、I′IlO膜ノ劣化カ5iH4トル及ヒB
2)(6(またはH(3)の混合ガス中のSiH4濃度
とどのように関係するのかを太陽電池を作りその特性を
評価することによって調べたところ、ITO/ P −
i −N型太陽電池ではプラズマガス中SiH4濃度が
約8チから工■膜の白濁゛が始まりそれ以下の濃度で太
陽電池特性も急速に低下していくことがわかった。
ところが警いたことに、太陽電池の構造をITO/N 
−f −Pと逆転したところプラズマガス中のSiH,
濃度が8チはおろか2%以下になってもITOjJの白
濁はおこらず、太陽電池特性も全く良好な結果を示した
この結果を第5図に示す。
なお、混合ガス中のSi)%濃度が8%のときノ5if
LK対t ルB2H6(7) 濃度は約0.58 %で
あった。
pH,の場合も同じ割合であった。
(5)  HzやArなとプラズマで激しく衝撃された
領域Bと衝撃されていない領域大を8EMで観察したと
ころ、激しく衝撃さしてシート抵抗fLsが11?Ω以
上になっている領域では、ITO膜が破れ粒状化してい
ることが分った。
これを第4図に示す。
更)c、EPMAで観察したところ、プラズマで衝撃さ
れた領域Bでは特に酸素量が大巾に減少していることが
分った。Arや8n、Inについても観察を行った。
本発明では以上詳述した結果より、a−8i太陽電池の
製造の基板温度領域を拡大し高価なSiH4の消費を大
巾に削減し、且つ低価格の民生用a−8i太陽電池に多
く用いられる、ガラス/ITO/ a −8i型の良好
な太陽電池を製作することができた。
なお、ここにおける発明は基板等を清浄にする目的でa
−8iをI’l’0膜上に積層する前に行われる基板の
N、グロー放電にも適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図はシート抵抗と温度との関係説明図、第2図はシ
ート抵抗とプラズマ発生のための出力との関係説明図、
第3図はシート抵抗とプラズマ衝撃時間との関係説明図
、第4図は11’O膜におけるプラズマによって衝撃さ
れていない領域Aとプラズマによって衝撃されている領
域Bと を示す顕微鏡写真図、第5図は太陽電池の電流
とSiH4濃度との関係説明図である。 出願人 小松電子金属株式会社 出願人 株式会社 小松製作所 代理人  弁理士 米 原 正 章 弁理士 浜 本   忠 第1図 第2図 第3図 T(mi/n) 第4図 第5図 5jHa  (%) 手続補正書(方式) 昭和56年′1′ン月23日 特許庁長官 島田春樹 殿 1、事件の表示  特願昭56− 115379号3、
補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都港区赤坂2丁目3番6号氏 名 小松電
子金属株式会社(ほか1名)昭和56年11月5日(発
送日 昭和56年11月24日)l補正の内容 (1)  願書添付の明細書生薬14頁4〜7行目の「
第4図・・・・・・顕微鏡写真図、」の部分を次のよう
に訂正する。 「 第4図はITO膜におけるプラズマによって衝撃さ
れてい力い領域Aとプラズマによって衝撃されている領
域Bとを示す説明図、」に訂正する。 (2)願書添付の図面中筒4@を別紙のように訂正11
、この第4図の参考写真を別紙のように提出する。 ・°1  ・!L゛〆I A   へ 〜

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ルで希釈した8iH4を用い、グセ−放電によっ
    てa−8i膜を積層してアモルファスシリコン太陽電池
    を製造する方法において、透明電極上に最初VcN型層
    を積層することを特徴とするアモルファスシリ−7太陽
    電池の製造方法。
  2. (2)透明電極上に最初KN型層を積層する不純物とし
    て島を使用する特許請求の範囲の記載1のアモルファス
    シリコン太陽電池の製造方法。
  3. (3)  プラズマガス中の86浪度を8嘔以下とする
    特許請求の範囲の記載1のアモルファスシリ;ン太陽電
    池の製造方法
  4. (4)透明電極としてITS、 8nOa、In2O5
    Oうちいずれかを使用する特許請求の範囲の記載lまた
    は3のアモルファスシリコン太陽電池の製造方法。
  5. (5)  a−8i膜の積層温度を200℃以上500
    ℃以下の範囲とする特許請求の範囲の記載1または3の
    アモルファスシリコン太陽電池の製造方法。
  6. (6)  Haで希釈したSiH,を用いグロー放電に
    よってa −8!膜を積層してアモルファスシリコン太
    陽電池を製造する方法において、透明電極上に最初KN
    型層を積層する前に透明電極なN2グロー放電により処
    理するよ5Kしたことを特徴とするアモルファスシリコ
    ン太陽電池の製造方法。
  7. (7)透明電極としITO18nO2、In5Osのう
    ちのいずれかを使用する特許請求の範囲の記載6のアモ
    ルファスシリコン太陽電池の製造方法。
  8. (8)  a−8t膜の積層温度を200℃以上500
    ℃以下の範囲とする特許請求の範囲の記載6のアモルフ
    ァスシリコン太陽電池の製造方法。    □′ゝ(9
    )  )I2で希釈したSiH,を用いグロー放電によ
    ってa−8i膜を積層してアモルファスシリコン太陽電
    池を製造する方法においてガラス基盤上に透明電極をつ
    け、該透明電極上に最初にN型層を積層したことを特徴
    とするアモルファスシリコン太陽電池の製造法。 cll  プラズマガス中のSiH4濃度を8−以下に
    する特許請求の範囲の記載9のアモルファスシリコン太
    陽電池の製造方法。 α1)Haで希釈した5tH4を用いグロー放電によっ
    てa−81膜を積層してアモルファスシリコン太陽電池
    を製造する方法において、ガラス基盤上に透明電極をつ
    け透明電極上に最初にN型層を積層する前に、透明電極
    をN2グロー放電により処理し、a−8iを積層するよ
    うにしたことを特徴とするアモルファスシリコン太陽電
    池。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5544793A (en) * 1978-09-25 1980-03-29 Rca Corp Amorphous silicon solar battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5544793A (en) * 1978-09-25 1980-03-29 Rca Corp Amorphous silicon solar battery

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