JPS5880876A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は太１ｍ！電池ＣＩＩＩＩ！！方法に関するもの
てある〇 一影に太陰電池は、光を＠収してこれを電気エネルギー
に変換する光電変換作用を有する活性層の受光面側に一
方の１１＆となる透明導電膜を形成すると共に、他面側
に他方の電極となる導電層を設けて構成される。

而して近年において、太陰電池の活性層をアモルファス
シリコン、ガリウムーヒ素等の牛導体薄（２） 屡によ）一威せしめることｌ：、理論的に高い変換効率
を得ることかできるζとカーら盛んに研究されて−る◎
そして１活性層をアモルファスシリコンによ力靖威せし
める場合ＫＦｉ、母体である７モル７７スシリコンに氷
雪、フッ素、炭素、窒素、ゲルマニウムを添加含有せし
めることにょ）変換効率を向上せしめることがてき、一
方ガリウムーヒ素κよ〕活性層を欅一せしめる場合には
、完全結晶１長せしめるζとκよシ、半導体活性層を用
一九太陽電池では最大の変換効率が得らｊるとされてお
シ、特にシリコン−ゲルマニウムのリボン結晶上にエピ
タキシャル成長法、或一は多結晶成長せしめることｋよ
〕低コスシで高効率化が試られてーる。

以上の如き活性層を構疲する母体の改良κ加え、その導
電源を制御して、更ＫＦｉ所要の導電型の層を釦合せる
ことによ〕、太陽電池の変換効率を向上せしめることが
可能であり、このためにシリコンを母体材料とするとき
にはホウ素、アルミニウム、ガリウム，インジウム等の
周期律表第ＩＮ元（３） 紫又はリン、と紫、アンチモン等の１ｖ族元票をドープ
することＫより、ガリウムーヒ票を母体材料とするとき
Ｋは、亜鉛等又はスズ等をドープすることにより、ｐ全
文け１１＃の半導体層を活性層Ｃ・一部に形成すること
が通常行なわれて―る。

一方、太陽電池の製造にお−て、活性層を上述の如き半
導体層−゛によ）構成せしめる場合には、第１図に示す
ように、電極となる導電性基板１上に活性ｌｌ２ｔデポ
ジシヨン決によって形成し、その後この活性１２上に透
明導電ｌｌｌ３を形成する方法か好ましく利用されて―
るｔ１主として廖化インジウム或いＦｉ酸化スズを主ｊ
分とする透明導電Ｗ！ＩＩ３を蒸着法によって形成する
場合には、その蒸着基板である、ａｍ性基板１上に活性
層２を育するものを真空蒸着槽内に配置〔てこれを例え
ば３００℃以上の高温に加熱した状態で蒸着を行なうこ
とが必要である・ しかしながら、前記、ｍ柱層２がドープ剤を含有する本
を有するものであるときＫＦｉ、斯かる高温に加熱され
ることによって、含有され九ドープ剤カ・拡散するよう
Ｋなゝるため当該層の電気的特性が著しく変化して活性
ＦＩｔ２における光電変換特性が大Ｓに劣化し、この結
果大きな裟撲効率を有する大間電池を得ることができか
い〇 透明導電ＩＩ３の形成を、例えばマグネトロンスパッタ
法によって行なう場合にはその基板の加熱を不要となし
得る場合もあるが、このスパッタ法は用−る装ｗｉが高
価であって製験途度も小さいため、コストが相当に＠−
ものとηる。

本発明は以上の如き事情に基−てなされたものであって
、透明導電膜の形成を有利な蒸着法によって行ない、し
かも活性層ＫＮ影響を与えず、従って大きな変換効率を
有する太陽電池を有利に製造することのできる方決ｔ＃
供することを目的とする。

本発明の特徴とするところは、基板上に光電変換作用含
有する半導体ｌｌＩを形成したものを真空槽内に位置せ
しめ９．、窄−真空槽内において活性酸素ガスの存在下
で、＊＊が含有されることＫより透明導電体となる物質
を蒸発せしめることにより、（５） ｎｌ・１半導体際上ＫｌｒｌＩ記物質の酸化物よ形成る
透明導１１１ｋを形成する点にある。

以下図面によって本発明につ―て具体的に説明する。

本発明においては、第２１［示すように、真空槽を形成
するペルジャー１１にバタフライバルブ１２を翁する＃
郵路１３を介して真空ポンプ（Ｗｊ示ゼず）１接続し、
これによ〕当該ペルジャー１１内を排気する一力、当該
ペルジャー１１内Ｋｔｉ、例えね金属基板上に半導体薄
層よ〕威る活性層を有するものを蒸！１基板１４として
配置し、室温下において直流電源１６によル蒸着基板１
４の金属基＆ＫＯ〜−１０ｋＶ、好ましくＦｉ−１〜−
６ｋＶＯ論流負電圧を印加し、な力°、ら、その出口が
蒸着基板１４と対向するようペルジャー１１に当該出口
な＃！％’して設けた酸素ガス放電管１７ＫＩＩｌ素ガ
スを供給してその放電によって生じた、酸素イオン、活
性酸素分子等を含む活性酸素ガスを】Ｏ−−〜１Ｏ−Ｉ
Ｔ・ｔｒの１力となるようペルジャー１１内に導入し、
その存在下において、前記蒸着基板１４（６） と対向するよう訃叶え透明導１！１Ｉｌｌ用蒸発源１８
よシ、酸素が含有されることによ、り透明導電体を形成
する透明導電体形成物質を蒸発ゼしめ、以って前記蒸着
基板１４上、具体的Ｋ　Ｔｒｉ　＃１活性層上に透明導
電膜を形成し、以って太陽電池を製造する。

ここに＃Ｐ透透明Ｓ腹膜用蒸発源１８しては、金属イン
ジウムとドープ剤としての金属スズを単一のルツボ或−
は各々別個のルツボ内に収容した屯のを用ψて例えば抵
抗加熱方式で加熱してインジウム及びスズを蒸発せしめ
るようＫＬ、或いはスズを含有する酢化インジウムをル
ツボ内に収容したものを用−て例えｄ電子銃加熱により
蒸発せ［めるようにする略、種々の具体的手段を利用す
ることができる。

また、以上にお−て蒸着基板１４として用いられるもの
は、導電性基板上に、蒸着法、グルー散１１！、スパッ
タ法、イオンブレーティング法等のデボジシ田ン法によ
ル、半導体薄層を、活性層が構成されるよう形成せしめ
る手段、その他の手段により、製造することができる。

このうち、蒸着（７） 法を利用する場合Ｋａ、後絣する透明導電膜の形成を同
一装置１１Ｋお―て行なうことができる可能性が象る。

第３図Ｆｉ酸素ガス放電管１７の一例を示し、この例に
お―てけ、ガス人口２１を有する筒状の一方の１ｉｌ極
部材２２と、この一方の電１＃部材２２を一端に設けた
、放電空間２３を囲繞する例えば鯖吠ガラス製の放電空
間部材２４と、この紋電空関記材２４〔他端に設けた、
出口２５１有するリング状の他方の１１極部材２６とよ
りｔＬシ、前記一方の亀一部材２２と他方の電極部材２
６との間に直流又は交流の電圧か印加されることによシ
、ガス人口２１よシ供給された酸素ガスが放電空間２３
においてグロー放電を生じ１これＫよシミ子エネルギー
的に賦活された際素原子若しくは分子よ構成る活性酸素
及びイオン化された１１票イオンが出口２５よル排出さ
れる。この図示の例のｉｔ！Ｌ！関部材２４け二ｌ管構
造であって冷却水を流過せしめ得る構成を有し、２７．
２８が冷却水入口及び出口を示１゜２９ｔｉ一方の電極
部材２２の冷却用７特開昭５８−８０８７Ｇ（３） インである。

この酸素ガス放電管１７にお轢る電極間距離は１０〜１
５１であ〕、印加電圧は５００〜８００ｖ％於電空１’
１１２３の圧力は１０″″＊Ｔ・ｒｒ程度とされる。

本ＦＦ！明は以上のような方法であって、透明導電膜用
蒸発源１８よ）、蒸発する透明導電体形成物質は、ペル
ジャー１１内に活性舒素ガスが存在するため一蒸着基板
１８を加熱することを必要とせずに、確実Ｋ１１葉と化
学的に結合して酸素が含有された状態で蒸着基板１８上
に被着堆積する。即ち、前記透明導電体形成物質Ｉ質が
金属インジウム等であれけ際化インジウムｌｌ！等がｌ
鱗され、又前記透明導電体形成物質が酸化インジウム等
であれば′ｇ！に確実に酸素が結合した良好な酸化イン
ジウム膜等が形成される１２、 一以上のようにして透明導゛電！Ｉが形成されるが、本
発明においてはこの透明導１［１ｉｌの形成にお−て＊
＊基ｌｌ１１４を加熱することが不要であシ、或いは加
熱を要するとしても例えば２００℃以下と低い湯度に加
熱すればよいので、トに形成されてψる活（９） 性胎かドープ剤を含有する唐を有する場合であっても、
当該層におけるドープ剤が拡散することがなくてその良
好な電気的特性が保持され、結局透Ｉ！Ｉ導重層の形成
によ）特性の劣化を招くことがなくて大きな変換効率を
有する太陽電池を得ることができる。

Ｘｎ１Ｉ記透明導Ｍ勝は蒸着法によ）形成塔れるもので
あるから、透明導電膜用蒸発源１８の加熱の秤度を制御
すること等によシその蒸発速度を増大せしめることが可
能であシ、従って大きなｌｌ１ｌ速度ｔａることかでき
て炸時間のうちに所要の厚さの透明導電膜を形成するこ
とができるので、コストカ、低−ものとなる。なお、透
明導電膜の厚さ轄通常５００ム〜１７１である。

本発明にお−で〜前記活性層２の具体的構ｖＬは任意で
あって、ｐ−ｎ型、ｐ−１−ｍｌｌ１．シ曹ットキーバ
リア型等、靭々の構成とすることが可能である。

以下本発明の好適な一実施例について説明する魯実旙例
１ （１０） 第４図に示すように、第２図に示し斤構威に加えて基板
加熱用ヒーター３０、酸素ガス散開１７と同ｓＫｖけた
水素ガス放電管３１−１透明′ＷＩＩｗＬ膜用蒸発源１
８と同様に１）ｆｆ＊シリコン蒸発源３２、アルミニウ
ム蒸発源３３及びクロム蒸発＠３４を具えた装置ＩＫお
−て、厚さ５００μのステンレス鋼よシ鮫る金輿基板を
配置してこれをヒーター３０によシ涛度３２０℃に加熱
すると共に＊流電１１６により一６ｋＶの貴電圧を印加
した状態で、ペルジャー１１内を排気してその内部圧力
を８×１０−〇Ｔ・ｒｒＫＪ！持した状態でクロム蒸発
源３４を加熱して、第５８図に示すように金属基板１上
にクロムよ）１、る厚さ５００λの導電Ｍ１４１を形成
し、次に水素ガス放電管３１によシ水素ガスのグロー放
１１１によって得られえ水素イオン及び活性水素を含有
する活性水素ガスをペルジャー１１内にその内部圧力が
８×１０−・Ｔｅｒｒの圧力となるよう導入しながら、
シリコン蒸発源３２及びアルミニウム蒸発１３３を加熱
［、て、アルミニウムを含有スるアモルファスシリコン
を１成１１１合が１１２０（篭１１） となるよう共蒸着によシ鼓着せしめて厚さ２０００λの
ｐ型層４２Ａを形成した被アルミニウムのｌ１着を停止
ゼしめてアモルファスシリコンよ〕成る厚さ６０００λ
ｏｔｌ！１１４２Ｂｔ形−Ｌ　”ｔ’ｃｔＬらｐｍ層４
２Ａと１型Ｉｔ４２ＢとＫよ）活性層２を構成せしめ、
その後ヒーター３０による加熱を停止して水素ガス放電
管３１を消勢せしめると共に、―素ガス放物管１７を付
勢しこれに流量８０＠ｅ／％０割合で６１票ガスを供給
して電圧−５５０Ｖの直流電圧によ）グロー放１１ｔ生
せしめ以って生成する活性酸素ガスをペルジャー１１Ｃ
）内部圧力が２×刊ｒ４↑５ｔｒｒ　ｒとなるよう導入
しなから、ドープ剤としてのスズｔ−５重１１５１Ｇｔ
鳴する酸化インジウムよ！ｌ成る透明導１ｋｉμ刑成物
ｊＩＩ′を収客した透明導電膜用蒸発源１８を加熱Ｅ、
これによシ齢記活性！ＩＩ２上に厚さ３５００Ａの透明
導１１１＃３Ｖｔ形成し、以って太−電池を一造しｆｃ
。

この太＠電池にお−て邸、４≦と高い変換効率が得られ
六〇 比較例１ 特開昭５８−８０８７６（４） 実施例ＩＫお妙る透明導ｗＩ！Ｉの形毅操作を、酸素ガ
スｔＩＸ１１１管１７を付勢ゼしめずに、従って酸素ガ
スのままペルジャー１’ｌ内Ｋｍ人したほかは一１様Ｋ
して行なったが、実際には透明導電体形成物負が被着せ
ず、透明導電膜を形成することはできなかっ九〇 比較例２ 実施例ＩＫお妙る透明導電１１ｃ、形緩操作を、基板を
温度２５０℃に加熱した状態で比較例１と同様にして行
なったところ、透明導電膜が形１され、太ｉｕｉ池管鞠
ることができたが、その変換効率は２５襲と但いもので
あった。

【図面の簡単な説明】

蒙１図社太陽電池の構成例を示す説明図、第２図は本発
明太陽電池Ｏ１ｉ造方法における要部の工程の実−に好
適に用いられる装置の構成例を示す説明用１ｆｉｉ図、
第３Ｗ＃ｉガス紋電管の一例の構成を示す説明用断面図
、ｆＩＩｉ４図は本発明Ｃ１−実施例において用−る＃
ｔｔ）ＩＩＩ威を示す説明用断面図、第５図は実施例に
係る太−電池Ｃ：構績を示す説明図（１３ で慶、る。 １・０．金属基板　　　　　２・・・活性層３・・・透
明導１１ｙＩｋ１１−・・ペルジャー１２・・・バタフ
ライパル゛プ １３・・・排気路　　　　　１４・・・蒸着基板１７・
・・＃葉ガス放電管 １８・・・透明場ＩＩＷＩＩＪｆＩ蒸発灘２１・・・ガ
ス入口　　　−２２，２６・・４１部材２３・・・放電
空間　　　　２５・・・出口３０・・・ヒーター　　　
　３１・・・水素ガス紋電管３２、・・シリコン蒸発源 ３３・・・アルミニウム′＃ｆｉ発源 ３４・・・クロム参発沖　　４１・・・導電層４２Ａ・
・・ｐ型層　　　　４２Ｂ・・・ｉｌ！ｌ１年１図 第５図 第２図 １３ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）基板上Ｋｙｔ寛変換作用を有する半導体層を形成し
   たものを真空槽内に位餉ゼしめ、当参声！槽内におψて
   活性シ薫ガスの存在下で、酸素が含有されることにより
   ａ＊＃ＪＳＷ体と欧る物質を蒸−せしめることにより、
   前１半ｗＩ休屡上に前記物質ｃ）＃化物よシ鱗る透明導
   Ｗ勝を形成することを特徴とブる太陰電池Ｃ５製造方法
   ＠