JPS59161880A - 非晶質太陽電池の製法 - Google Patents
非晶質太陽電池の製法Info
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- JPS59161880A JPS59161880A JP58035763A JP3576383A JPS59161880A JP S59161880 A JPS59161880 A JP S59161880A JP 58035763 A JP58035763 A JP 58035763A JP 3576383 A JP3576383 A JP 3576383A JP S59161880 A JPS59161880 A JP S59161880A
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes 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
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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】
本発明は非晶質シリコン太陽電池の製法に関し、より詳
しくは光電交換効率の高い高効率化電池を高速で製造す
る方法に関する。
しくは光電交換効率の高い高効率化電池を高速で製造す
る方法に関する。
非晶質シリコン太陽電池の高効率化は各種の手段で試み
られており、光の入射側に光学禁制相中(以下光学禁制
相中をEoptと記す)の大きい物質、いわゆる窓材料
を配置することもその一つである。しかして、かかる窓
材料として従来a−3iCxやa−3iNyが検討され
ており、a−3iCxは一部実用に供せられている。し
かしながga−3iCxは本来導電率が低いので、Xを
大きくしてEoptを増大せしめると、短波長の光をと
り込む利得よりも、逆に導電率が低下することによる電
流損失の方が大きく、総合的な光電変換効率は逆に低下
する。またa−SiCxの原料として炭化水素を用いる
ため、グロー放電室内部に炭素が析出するという問題も
あった。
られており、光の入射側に光学禁制相中(以下光学禁制
相中をEoptと記す)の大きい物質、いわゆる窓材料
を配置することもその一つである。しかして、かかる窓
材料として従来a−3iCxやa−3iNyが検討され
ており、a−3iCxは一部実用に供せられている。し
かしながga−3iCxは本来導電率が低いので、Xを
大きくしてEoptを増大せしめると、短波長の光をと
り込む利得よりも、逆に導電率が低下することによる電
流損失の方が大きく、総合的な光電変換効率は逆に低下
する。またa−SiCxの原料として炭化水素を用いる
ため、グロー放電室内部に炭素が析出するという問題も
あった。
本発明者らは上記観点から鋭意検討した結果、ジシラン
を原料としてグロー放電分解により形成した非晶質シリ
コン(以下a−5i:Hと記す)はEoptが増大する
という知見を得(特願昭57−134709号)、さら
に検討を進めた結果、1.8eVを越えるEOptを有
し、かつ10−’ S ・cm ’を越える導電率を有
する第1もしくは第2の導電型を有するa−3i:Hの
形成方法および光活性層として好適なa−Si:Hをジ
シランを原料として高速に製造する方法をも見出した。
を原料としてグロー放電分解により形成した非晶質シリ
コン(以下a−5i:Hと記す)はEoptが増大する
という知見を得(特願昭57−134709号)、さら
に検討を進めた結果、1.8eVを越えるEOptを有
し、かつ10−’ S ・cm ’を越える導電率を有
する第1もしくは第2の導電型を有するa−3i:Hの
形成方法および光活性層として好適なa−Si:Hをジ
シランを原料として高速に製造する方法をも見出した。
即ち、a−S i : )Iの原料としてジシランを用
いる場合には、グロー放電エネルギーを適切な範囲に選
択することにより、窓材料として好適な第1もしくは第
2の導電型のa−3i:H及び光活性層として好適な真
性a−3i:Hを好適に形成することができることを見
出し本発明を完成した。
いる場合には、グロー放電エネルギーを適切な範囲に選
択することにより、窓材料として好適な第1もしくは第
2の導電型のa−3i:H及び光活性層として好適な真
性a−3i:Hを好適に形成することができることを見
出し本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
第1の電極を有する基板上に(a)第1の導電型を有す
る非晶質シリコン層、(b)真性非晶質シリコン層、(
C)上記第1の導電型とは逆の導電型を示す第2の導電
型を有するシリコン層及び第■の電極を順次形成し、か
つ上記第1の導電型もしくは第2の導電型を有する非晶
質シリコン層のいずれか一方を光の入射側に位置せしめ
る非晶質シリコン太陽電池の製法において■上記真性非
晶質シリコン層をジシラン又はジシランと希釈ガスとの
混合ガスに該ジシラン単位質量あたりloKJ以上のグ
ロー放電エネルギーを印加して形成し、■かつ、上記第
1もしくは第2の導電型を有する非晶質シリコン層をジ
シラン、第1もしくは第2の導電型を付与する物質及び
希釈ガスとの混合ガスに該ジシラン単位質量あたりl0
KJ以下のグロー放電エネルギーを印加して形成するこ
とを特徴とする非晶質シリコン太陽電池の製法。
る非晶質シリコン層、(b)真性非晶質シリコン層、(
C)上記第1の導電型とは逆の導電型を示す第2の導電
型を有するシリコン層及び第■の電極を順次形成し、か
つ上記第1の導電型もしくは第2の導電型を有する非晶
質シリコン層のいずれか一方を光の入射側に位置せしめ
る非晶質シリコン太陽電池の製法において■上記真性非
晶質シリコン層をジシラン又はジシランと希釈ガスとの
混合ガスに該ジシラン単位質量あたりloKJ以上のグ
ロー放電エネルギーを印加して形成し、■かつ、上記第
1もしくは第2の導電型を有する非晶質シリコン層をジ
シラン、第1もしくは第2の導電型を付与する物質及び
希釈ガスとの混合ガスに該ジシラン単位質量あたりl0
KJ以下のグロー放電エネルギーを印加して形成するこ
とを特徴とする非晶質シリコン太陽電池の製法。
を提供するものである。
以下本発明の詳細な説明する。
以下簡単のために第1の導電型をp型、第2の導電型を
n型、真性をi型と記して説明するが、第1の導電型を
n型、第2の導電型をp型とすることは何ら本発明の主
旨を変更するものではない。
n型、真性をi型と記して説明するが、第1の導電型を
n型、第2の導電型をp型とすることは何ら本発明の主
旨を変更するものではない。
本発明の非晶質太陽電池の製法においては、真性非晶質
シリコン層(i層)をジシランまたはジシランと希釈ガ
スとの混合ガスをグロー放電分解して形成し、一方、第
1もしくは第2の導電型を有する非晶質シリコン層をジ
シラン、第1もしくは第2の導電型を付与する物質及び
希釈ガスとの混合ガスをグロー放電分解して形成する。
シリコン層(i層)をジシランまたはジシランと希釈ガ
スとの混合ガスをグロー放電分解して形成し、一方、第
1もしくは第2の導電型を有する非晶質シリコン層をジ
シラン、第1もしくは第2の導電型を付与する物質及び
希釈ガスとの混合ガスをグロー放電分解して形成する。
本発明においてグロー放電分解すべきジシランとは、一
般式S i n H2n +dであられされる化合物に
おいてn=2の物質である。勿論、高純度であることは
好ましいことであるが、グロー放電中でジシランと同様
に挙動するトリシラン、テトラシラン等(該一般式にお
いてn=3.4)が含まれていることは何らさしつかえ
ないことである。
般式S i n H2n +dであられされる化合物に
おいてn=2の物質である。勿論、高純度であることは
好ましいことであるが、グロー放電中でジシランと同様
に挙動するトリシラン、テトラシラン等(該一般式にお
いてn=3.4)が含まれていることは何らさしつかえ
ないことである。
ジシランは物理的な合成方法、たとえばモノシラン(該
一般式でn=1)を無声放電すると一部ジシランに変化
するのでこれを分離して得る方法、又は、化学的な合成
方法で製造される。しかじながら、非晶質シリコン太陽
電池を大量に生産するためには、安定した品質で大量に
得られる化学的に合成された物質を原料として用いるこ
とが実用上便利である。
一般式でn=1)を無声放電すると一部ジシランに変化
するのでこれを分離して得る方法、又は、化学的な合成
方法で製造される。しかじながら、非晶質シリコン太陽
電池を大量に生産するためには、安定した品質で大量に
得られる化学的に合成された物質を原料として用いるこ
とが実用上便利である。
本発明において、p型の導電性付与物質とはたとえばB
2H6(ジボラン)等■族元素化合物であり、またn型
の導電性付与物質とは、たとえば/ PH3(フォスフイン)やA8H3(アルシン〉等V族
元素化合物である。これら物質のジシランに対する使用
割合は、ジシラン100容量部に対して0.1〜5容量
部である。
2H6(ジボラン)等■族元素化合物であり、またn型
の導電性付与物質とは、たとえば/ PH3(フォスフイン)やA8H3(アルシン〉等V族
元素化合物である。これら物質のジシランに対する使用
割合は、ジシラン100容量部に対して0.1〜5容量
部である。
本発明においては+、i型a−Si:Hをl0KJ/
g 312 Hs以上のグロー放電エネルギーを印加
して形成し、一方、p型もしくはn型a−31:Hをl
0KJ/g−312He以下のグロー放電工°ネルギー
を印加して形成する。l0KJ/g−3izH6以上の
比較的大きいエネルギー領域で分解することにより、光
活性層として好適な太きい光感度を有するl型a−3i
:Hをlo八へ s eCさらに好ましくは20人/
s e cを越える高速度の形成速度で得ることができ
る。この1型a−3i:HのEoptは1.77〜1.
78 e Vである。一方10KJ/g−s 12Ha
以下の小さいグロー放電エネルギーでp型もしくはn型
a−3i:Hを形成することにより、これらのa−3i
:Hは1.8eVを越えるEoptを有し、該p型もし
くはn型a−3i:Hは窓材料として好適である。
g 312 Hs以上のグロー放電エネルギーを印加
して形成し、一方、p型もしくはn型a−31:Hをl
0KJ/g−312He以下のグロー放電工°ネルギー
を印加して形成する。l0KJ/g−3izH6以上の
比較的大きいエネルギー領域で分解することにより、光
活性層として好適な太きい光感度を有するl型a−3i
:Hをlo八へ s eCさらに好ましくは20人/
s e cを越える高速度の形成速度で得ることができ
る。この1型a−3i:HのEoptは1.77〜1.
78 e Vである。一方10KJ/g−s 12Ha
以下の小さいグロー放電エネルギーでp型もしくはn型
a−3i:Hを形成することにより、これらのa−3i
:Hは1.8eVを越えるEoptを有し、該p型もし
くはn型a−3i:Hは窓材料として好適である。
以上のごとく光活性層として好適なa−3i:Hは10
”’K J / g −S i 2 Ha以上のグロー
放電エネルギーで形成されるが、結晶イヒが生じる程大
きいエネルギーを与えることは好ましくない。結晶化が
生じる程のエネルギーを与えて形成されたa−5i:H
は光感度が低下して光活性層として用いるに好ましくな
いからである。結晶化の生じるエネルギーは成膜速度に
より変化するので具体的に例示することは困難であるが
、実験的に得られた値としては10人/ s e cの
成膜速度の時300KJ/g−3i2H6までは、非晶
質状態で存在することを電子線回折により確認している
。
”’K J / g −S i 2 Ha以上のグロー
放電エネルギーで形成されるが、結晶イヒが生じる程大
きいエネルギーを与えることは好ましくない。結晶化が
生じる程のエネルギーを与えて形成されたa−5i:H
は光感度が低下して光活性層として用いるに好ましくな
いからである。結晶化の生じるエネルギーは成膜速度に
より変化するので具体的に例示することは困難であるが
、実験的に得られた値としては10人/ s e cの
成膜速度の時300KJ/g−3i2H6までは、非晶
質状態で存在することを電子線回折により確認している
。
一方、上記の窓材料であるp型もしくはn型a−3i:
Hはl0KJ/g−512H6以下のグロー放電エネル
ギーで形成されるが、グロー放電エネルギーの下限値に
ついては特に制限がない。要するに安定したグロー放電
状態を形成しうるものであればよい。この値はグロー放
電設備の状況及び使用する原料ガスの状況によっても変
化するが好ましい具体例としては、ジシラン単独やHe
(ヘリウム)jbAr(アルゴン)等の希釈ガスで希釈
された原料ガスの場合には0.5KJ/g−31zH6
以上であり、H2(水素)希釈の場合やや大きくて1.
5KJ/g 5izHe以上である。
Hはl0KJ/g−512H6以下のグロー放電エネル
ギーで形成されるが、グロー放電エネルギーの下限値に
ついては特に制限がない。要するに安定したグロー放電
状態を形成しうるものであればよい。この値はグロー放
電設備の状況及び使用する原料ガスの状況によっても変
化するが好ましい具体例としては、ジシラン単独やHe
(ヘリウム)jbAr(アルゴン)等の希釈ガスで希釈
された原料ガスの場合には0.5KJ/g−31zH6
以上であり、H2(水素)希釈の場合やや大きくて1.
5KJ/g 5izHe以上である。
なお、それぞれのa−3i:H層の厚みはp型やn型に
おいては50〜500人、l型においては3000〜7
500人である。
おいては50〜500人、l型においては3000〜7
500人である。
以上総括するに、本発明における好ましいグロー放′電
エネルギーの範囲はI型a−3i:Hの形成にふいては
10〜300 KJ/g−312Haでありpもしくは
n型a−3i:Hの形成においては0.5〜l0KJ/
g Si2H6好ましくは1.5〜5KJ/g−51
2Haである。
エネルギーの範囲はI型a−3i:Hの形成にふいては
10〜300 KJ/g−312Haでありpもしくは
n型a−3i:Hの形成においては0.5〜l0KJ/
g Si2H6好ましくは1.5〜5KJ/g−51
2Haである。
本発明におけるジシラン単位質量当りのグロー放電エネ
ルギーはつぎの式で算出される。
ルギーはつぎの式で算出される。
たとえばヘリウム(He)で1Qvo1%に希釈された
ジシラン(3i2He)からなる原料ガス500cc/
分に100Wのグロー放電電力を印加する場合の該エネ
ルギーはつぎのように計算する。
ジシラン(3i2He)からなる原料ガス500cc/
分に100Wのグロー放電電力を印加する場合の該エネ
ルギーはつぎのように計算する。
原料力°スの平均分子量= (62,2184Xo、1
+4.0026X0.9 ) =9.824 (g
r)Si□H6の重量分率は 62.2184 X O,1/9.824 = 0.6
33であるから、これらを上記(I)式に代入して、ジ
シラン単位質量当りのエネルギーは いま103JをKJと表わせば該エネルギーは約17.
3 K J / g −S i 2 Heと表わずこ
とができる。
+4.0026X0.9 ) =9.824 (g
r)Si□H6の重量分率は 62.2184 X O,1/9.824 = 0.6
33であるから、これらを上記(I)式に代入して、ジ
シラン単位質量当りのエネルギーは いま103JをKJと表わせば該エネルギーは約17.
3 K J / g −S i 2 Heと表わずこ
とができる。
本発明においてはa−3i:Hを形成する時に、原料ガ
ス流量を多くすることが好ましい。前記のエネルギー算
出式(I)において、該流量は分母にあり、流量を大き
くすればそれだけ印加できるグロー放電電力を大きくで
きるとともに、電力のバラツキの許容範囲も大きくなり
放電管理が容易になるからである。そして流量が多くな
った分だけa−3i:Hの形成速度も大きくなる。こう
した利点の他にp又はn型a−3i:Hの導電率のバラ
ツキが少なくなるとともにl型a−5i:Hの光感度を
大きくするという好ましい結果も得られる。しかして、
好ましい流量の範囲はグロー放電設備の形状、容量、材
質等により変化するのでその範囲を特定することは困難
であるが1型a −3i:Hの形成時には10人/ s
e c好ましくは20人ンsecを越える形成速度を
維持する原料ガス流量で行なわれる。なお、好ましい具
体的示例を後記実施例に開示した。
ス流量を多くすることが好ましい。前記のエネルギー算
出式(I)において、該流量は分母にあり、流量を大き
くすればそれだけ印加できるグロー放電電力を大きくで
きるとともに、電力のバラツキの許容範囲も大きくなり
放電管理が容易になるからである。そして流量が多くな
った分だけa−3i:Hの形成速度も大きくなる。こう
した利点の他にp又はn型a−3i:Hの導電率のバラ
ツキが少なくなるとともにl型a−5i:Hの光感度を
大きくするという好ましい結果も得られる。しかして、
好ましい流量の範囲はグロー放電設備の形状、容量、材
質等により変化するのでその範囲を特定することは困難
であるが1型a −3i:Hの形成時には10人/ s
e c好ましくは20人ンsecを越える形成速度を
維持する原料ガス流量で行なわれる。なお、好ましい具
体的示例を後記実施例に開示した。
さらに本発明においては、a−5i:H形成時の圧力を
高くして1〜1QTorrで行なうことが光電変換効率
をさらに改善するため好ましい。圧力を高めることによ
り該効率が向上する詳細な理由は不明であるが、圧力上
昇により、プラズマの平均自由行程が小さくなるために
、プラズマが直接基板や電極やa−Si:Hなどを損傷
するように働かないのではなかろうかと推察される。
高くして1〜1QTorrで行なうことが光電変換効率
をさらに改善するため好ましい。圧力を高めることによ
り該効率が向上する詳細な理由は不明であるが、圧力上
昇により、プラズマの平均自由行程が小さくなるために
、プラズマが直接基板や電極やa−Si:Hなどを損傷
するように働かないのではなかろうかと推察される。
本発明においては、a−3i:Hを形成するときの温度
は450℃以下に維持され、好ましくは100〜400
℃である。一般に温度の低い領域でEOptは増加する
が導電率が低下する。100℃よりも低い温度ではa−
3i:Hの膜形成が効果的に進行せず、膜の剥離が生じ
たり、黄色のアモルファスシリコンの粉末が発生したり
して本発明の目的を達し得ない。一方、400℃を越え
る温度ではa−3i:Hを形成するには問題はないが、
さらに温度が上昇すると電気的性質が劣化するし、また
このような温度においては基板や電極の耐熱性の問題が
クローズアップされる。即ち基板や電極が熱のために欠
陥を生じるようになれば、太陽電池の効率もまた低下す
るので400℃を越える温度でa−5i’:Hを形成す
ることは避ける方がよい。
は450℃以下に維持され、好ましくは100〜400
℃である。一般に温度の低い領域でEOptは増加する
が導電率が低下する。100℃よりも低い温度ではa−
3i:Hの膜形成が効果的に進行せず、膜の剥離が生じ
たり、黄色のアモルファスシリコンの粉末が発生したり
して本発明の目的を達し得ない。一方、400℃を越え
る温度ではa−3i:Hを形成するには問題はないが、
さらに温度が上昇すると電気的性質が劣化するし、また
このような温度においては基板や電極の耐熱性の問題が
クローズアップされる。即ち基板や電極が熱のために欠
陥を生じるようになれば、太陽電池の効率もまた低下す
るので400℃を越える温度でa−5i’:Hを形成す
ることは避ける方がよい。
本発明においては、希釈ガスを用いてa−3i:Hを形
成することが好ましい。希釈ガスとしてしめることがで
きる。多分、微量不純物の影響を少なくし、プラズマに
よる膜の損傷を緩和する役割を有しているのではなかろ
うかと考えられる。
成することが好ましい。希釈ガスとしてしめることがで
きる。多分、微量不純物の影響を少なくし、プラズマに
よる膜の損傷を緩和する役割を有しているのではなかろ
うかと考えられる。
希釈の割合については、特に限定されるものではないが
5〜20VOI%の範囲にあることが製造上便利であり
、前記の効果が大いに発揮される。
5〜20VOI%の範囲にあることが製造上便利であり
、前記の効果が大いに発揮される。
つぎに本発明の実施のaSを光入射側にp型a−5i:
Hを用いる場合について説明する。グロー放電の可能な
反応室中に透明な第1の電極を有する゛力゛ラス基板を
投首し、減圧下100〜400℃の温度に加熱保持する
。ついでp型の導電性付与物質、ジシラン及び希釈ガス
を原料として導入し、ジシラン単位質m当り5KJ以下
のグロー放電エネルギーを印加して、圧力1〜10To
rrでグロー放電を行ない、第■の電極上にp型a−5
i:H層を形成する。つぎにジシラン及び希釈ガスを原
料ガスとして圧力1〜1QTorr、温度200〜40
0℃において10〜300KJ/g−5iz Heのグ
ロー放電エネルギーを印加してi型a−3i:H層をp
型a−3i:H層上に形成する。つぎにn型の導電性付
与物質、ジシラン、希釈ガスを原料としてn型a−5i
:H層をl型a−3i:H層上に形成する。最後にn型
a−3i:H層上に第■の電極を形成して本発明の非晶
質シリコン太陽電池を得る。
Hを用いる場合について説明する。グロー放電の可能な
反応室中に透明な第1の電極を有する゛力゛ラス基板を
投首し、減圧下100〜400℃の温度に加熱保持する
。ついでp型の導電性付与物質、ジシラン及び希釈ガス
を原料として導入し、ジシラン単位質m当り5KJ以下
のグロー放電エネルギーを印加して、圧力1〜10To
rrでグロー放電を行ない、第■の電極上にp型a−5
i:H層を形成する。つぎにジシラン及び希釈ガスを原
料ガスとして圧力1〜1QTorr、温度200〜40
0℃において10〜300KJ/g−5iz Heのグ
ロー放電エネルギーを印加してi型a−3i:H層をp
型a−3i:H層上に形成する。つぎにn型の導電性付
与物質、ジシラン、希釈ガスを原料としてn型a−5i
:H層をl型a−3i:H層上に形成する。最後にn型
a−3i:H層上に第■の電極を形成して本発明の非晶
質シリコン太陽電池を得る。
なお、光入射側にn型a−5i:Hを用いる場合には、
第1の電極上にp型a−3i:H層を形成したあとでI
Q〜300K J / g S i 2 He O:
)xネルギーを印加してi型a−8i:H層を形成する
。ついでこの1層上にl0KJ/g 5izH6以下
、好ましくは5KJ/g S 12Ha以下のグロー
放電エネルギーを印加してn型a−3i:H層を形成し
、最後に透明な第■の電極を形成し、本発明の太陽電池
を得る。
第1の電極上にp型a−3i:H層を形成したあとでI
Q〜300K J / g S i 2 He O:
)xネルギーを印加してi型a−8i:H層を形成する
。ついでこの1層上にl0KJ/g 5izH6以下
、好ましくは5KJ/g S 12Ha以下のグロー
放電エネルギーを印加してn型a−3i:H層を形成し
、最後に透明な第■の電極を形成し、本発明の太陽電池
を得る。
また、基板上にn型、i型、p型a−8i:)i層の順
に形成して太陽電池を得ることも本発明の技術的範囲に
ある。
に形成して太陽電池を得ることも本発明の技術的範囲に
ある。
なお、本発明においては、i型a−3i:H層を形成す
るときに、本発明者らの先願発明(特願昭57−122
938 )を利用することができる。即ちi型a−3i
:)i層形成時、原料ガスに3vppm以下の極微量の
B2H6を混合してグロー放電を行なう方法であり、太
陽電池の効率をさらに向上させることができる。かかる
場合にはp型a−3IzH層、i型a−3i:H層、J
a−5i :H層のそれぞれを、連結された別個のグロ
ー放電室において別々に形成することが極微量のボロン
含量を制御するために好ましい。
るときに、本発明者らの先願発明(特願昭57−122
938 )を利用することができる。即ちi型a−3i
:)i層形成時、原料ガスに3vppm以下の極微量の
B2H6を混合してグロー放電を行なう方法であり、太
陽電池の効率をさらに向上させることができる。かかる
場合にはp型a−3IzH層、i型a−3i:H層、J
a−5i :H層のそれぞれを、連結された別個のグロ
ー放電室において別々に形成することが極微量のボロン
含量を制御するために好ましい。
本発明においては、基板の材質や第1又は第■の電“極
材料については特に制限がなく、従来用いられている物
質が有効に用いられる。たとえば基板としては、絶縁性
又は導電性、透明又は不透明いずれの性質を有するもの
でもよい。具体的には1 ガラス、アルミ
ナ、シリコン、ステンレススチール、アルミニウム、モ
リブデン、耐熱性高分子等の物質で形成されるフィルム
あるいは板状の材料を基板として有効に用いることがで
きる。また第1もしくは第■の電極材料としては、光入
射側には勿論、透明あるいは透光性の材料を用いなけれ
ばならないが、これ以外の制限はない。アルミニウム、
モリブデン、ニクロム、ITO1酸化錫、ステンレスス
チール等の薄膜又は薄板が電極材料として有効である。
材料については特に制限がなく、従来用いられている物
質が有効に用いられる。たとえば基板としては、絶縁性
又は導電性、透明又は不透明いずれの性質を有するもの
でもよい。具体的には1 ガラス、アルミ
ナ、シリコン、ステンレススチール、アルミニウム、モ
リブデン、耐熱性高分子等の物質で形成されるフィルム
あるいは板状の材料を基板として有効に用いることがで
きる。また第1もしくは第■の電極材料としては、光入
射側には勿論、透明あるいは透光性の材料を用いなけれ
ばならないが、これ以外の制限はない。アルミニウム、
モリブデン、ニクロム、ITO1酸化錫、ステンレスス
チール等の薄膜又は薄板が電極材料として有効である。
以上のように本発明は炭素や窒素を用いることなしに、
窓材料を形成した高効率の新規な太陽電池の製法であり
、かつその製法においては、20人/ s e cを越
える高速のa−3i:Hの形成速度を含む優れた技術を
提供するものである。
窓材料を形成した高効率の新規な太陽電池の製法であり
、かつその製法においては、20人/ s e cを越
える高速のa−3i:Hの形成速度を含む優れた技術を
提供するものである。
以下実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1〜13 (p、 n、 i型の各シリコン
薄膜の作成) n型もしくはn型の導電性を有する膜のEopt及びi
型a−3i:H膜形成速度と流量及びグロー放電エネ′
ルギーの関係を示すために非晶質シリコン太陽電池を形
成するに先立って、p、n、i型の各シリコン薄膜を作
成した。
薄膜の作成) n型もしくはn型の導電性を有する膜のEopt及びi
型a−3i:H膜形成速度と流量及びグロー放電エネ′
ルギーの関係を示すために非晶質シリコン太陽電池を形
成するに先立って、p、n、i型の各シリコン薄膜を作
成した。
基板加熱手段、真空排気手段、ガス導入手段及び基板を
設置することのできる平行平板電極を有するグロー放電
室をもつ容量結合型高周波プラズマCVD (Chem
ical Vapor Deposition )装置
の該基板設置部へ、コーニング社製7059ガラス基板
を設置した。
設置することのできる平行平板電極を有するグロー放電
室をもつ容量結合型高周波プラズマCVD (Chem
ical Vapor Deposition )装置
の該基板設置部へ、コーニング社製7059ガラス基板
を設置した。
油拡散ポンプにより10〜7Torr以下に真空排気し
ながら、該基板設置部の温度(薄膜の形成温度)が第1
表に示す値になるように加熱した。Heで希釈したジシ
ラン(希釈比5i2He/He=1/9)、H2希釈の
B2H6(希釈比B2H6/H2= t /99)及び
H2希釈のPH3(希釈比P H3/ H2= 1 /
99)を第1表に示す流量で適宜選択して導入してグ
ロー放電によりシリコン薄膜を形成した。第1表におけ
るジシラン、B2H6及びP H3の流量は前記の希釈
ガスを含んだ全流量を示すものである。膜厚測定は表面
荒さ一トで行なった。1la−3i:H膜の形成速度は
、該膜厚をほぼ5000人になるように形成するまでに
要した時間で該膜厚を除した商であられした。n型及び
n型a−3i:H膜の電気伝導度は室温で測定した。E
optは分光光度計でシリコン薄膜の光吸収係数αを測
定した後、入射光のエネルギー(hν)に対して(αh
ν)にを点綴し、その直線部分を外挿しhν軸との切片
の値として求めた。
ながら、該基板設置部の温度(薄膜の形成温度)が第1
表に示す値になるように加熱した。Heで希釈したジシ
ラン(希釈比5i2He/He=1/9)、H2希釈の
B2H6(希釈比B2H6/H2= t /99)及び
H2希釈のPH3(希釈比P H3/ H2= 1 /
99)を第1表に示す流量で適宜選択して導入してグ
ロー放電によりシリコン薄膜を形成した。第1表におけ
るジシラン、B2H6及びP H3の流量は前記の希釈
ガスを含んだ全流量を示すものである。膜厚測定は表面
荒さ一トで行なった。1la−3i:H膜の形成速度は
、該膜厚をほぼ5000人になるように形成するまでに
要した時間で該膜厚を除した商であられした。n型及び
n型a−3i:H膜の電気伝導度は室温で測定した。E
optは分光光度計でシリコン薄膜の光吸収係数αを測
定した後、入射光のエネルギー(hν)に対して(αh
ν)にを点綴し、その直線部分を外挿しhν軸との切片
の値として求めた。
結果を第1表に示した。
i型a−3i:H膜の形成速度はl0KJ/g−312
H6以上のグロー放電エネルギー領域で形成する場合に
は、グロー放電エネルギーによる影響が少なく、実質的
にジシランの流量によってのみ決定されることを本発明
らが実験的に見出している。すなわち、上記実施例1.
2.3.4.5.13を点綴して第1図を得たが、本図
は10KJ/、g−3izH6のエネルギーを印加して
グロー放電する時の形成速度は印加エネルギーによらず
流量にのみ依存して、変化することを示している。10
vo1%にHeで希釈されジシランを用いる場合には、
用人/ s e cを越えるジシラン流量は第1図から
、ll0CC/分以上(ジシラン純分にして11cc/
分以上)であることが推定される。
H6以上のグロー放電エネルギー領域で形成する場合に
は、グロー放電エネルギーによる影響が少なく、実質的
にジシランの流量によってのみ決定されることを本発明
らが実験的に見出している。すなわち、上記実施例1.
2.3.4.5.13を点綴して第1図を得たが、本図
は10KJ/、g−3izH6のエネルギーを印加して
グロー放電する時の形成速度は印加エネルギーによらず
流量にのみ依存して、変化することを示している。10
vo1%にHeで希釈されジシランを用いる場合には、
用人/ s e cを越えるジシラン流量は第1図から
、ll0CC/分以上(ジシラン純分にして11cc/
分以上)であることが推定される。
実施例14〜16(非晶質シリコン太陽電池の形成、及
び特性評価) 前記実施例により得られる1型、p型、n型非晶質シリ
コン形成条件を適宜組み合わせて太陽電池を形成し、そ
の特性を測定した。
び特性評価) 前記実施例により得られる1型、p型、n型非晶質シリ
コン形成条件を適宜組み合わせて太陽電池を形成し、そ
の特性を測定した。
まず、p型非晶質シリコンを光入射側に配置する場合に
ついて説明する。
ついて説明する。
実施例1〜13で用いたフラズマCVD装置を用いてp
in型非晶質シリコン太陽電池を形成し、その特性を測
定した。即ち透明電極を有するガラス基板を該CVD装
置中に設置した。油拡散ポンプにより10’Torr以
下に真空排気しながら、該形成温度が250℃になるよ
うに加熱した。ドーピング比(B2 He/S 12H
aの容量比)2%として前述の実施例で用いたジシラン
50cc/分、H2でQ、1vo1%に希釈したB2H
610CC/分を導入し、圧力2T’orrで30秒間
グロー放電を行ないp型部晶質シリコン薄膜を第2表に
示すグロー放電エネルギーを与えて約100人厚形成し
た。たとえばグロー放電電力が2.5Wの時は、該放電
エネルギーは約1.7KJ/g S iz H6と計
算される。つぎに形成温度を280℃に上昇した浸酸ジ
シラン500CC/分を加え、圧力5Torrで餉2表
に示すグロー放電エネルギーを印加して、l型非晶質シ
リコン薄膜を2分間約4200人の厚みに形成した。つ
いで該ジシラン及びH2で0.1vo1%に希釈したP
H3をそれぞれ50cc/分、l0CC/分を導入し、
グロー放電によりn型非晶質シリコン薄膜を40秒約1
00人厚形成した。
in型非晶質シリコン太陽電池を形成し、その特性を測
定した。即ち透明電極を有するガラス基板を該CVD装
置中に設置した。油拡散ポンプにより10’Torr以
下に真空排気しながら、該形成温度が250℃になるよ
うに加熱した。ドーピング比(B2 He/S 12H
aの容量比)2%として前述の実施例で用いたジシラン
50cc/分、H2でQ、1vo1%に希釈したB2H
610CC/分を導入し、圧力2T’orrで30秒間
グロー放電を行ないp型部晶質シリコン薄膜を第2表に
示すグロー放電エネルギーを与えて約100人厚形成し
た。たとえばグロー放電電力が2.5Wの時は、該放電
エネルギーは約1.7KJ/g S iz H6と計
算される。つぎに形成温度を280℃に上昇した浸酸ジ
シラン500CC/分を加え、圧力5Torrで餉2表
に示すグロー放電エネルギーを印加して、l型非晶質シ
リコン薄膜を2分間約4200人の厚みに形成した。つ
いで該ジシラン及びH2で0.1vo1%に希釈したP
H3をそれぞれ50cc/分、l0CC/分を導入し、
グロー放電によりn型非晶質シリコン薄膜を40秒約1
00人厚形成した。
つぎに真空蒸着によりアルミニウム薄膜を形成し背面電
極とした。比較のためにp型部晶質シリコン薄膜を形成
するときのエネルギーが異る他は上記の例と同一の形成
条件で太陽電池を作成したく比較例1〜2)。ソーラー
シュミレータ−でAMlの光を基板側から照射したとき
に得られた特性を第2表に示した。本発明の例では比較
のための例に比べ、開放端電圧(Voc)で0.12V
大きくなり0.85〜0.89 Vに達した。また短絡
電流(Jsc)は20〜50%増加して、12.6 m
A / cutに達した。そして光電変換効率は6%
を越えるすぐれた値を示した。特に本実施例の如(pi
n型非晶質シリコン薄膜の全形成時間が3分10秒と公
知の技術の1/10以下の時間であるにもかかわらず、
上記の変換効率を達成できたことは、本発明の効果が著
しくすぐれていることを表わすものである。
極とした。比較のためにp型部晶質シリコン薄膜を形成
するときのエネルギーが異る他は上記の例と同一の形成
条件で太陽電池を作成したく比較例1〜2)。ソーラー
シュミレータ−でAMlの光を基板側から照射したとき
に得られた特性を第2表に示した。本発明の例では比較
のための例に比べ、開放端電圧(Voc)で0.12V
大きくなり0.85〜0.89 Vに達した。また短絡
電流(Jsc)は20〜50%増加して、12.6 m
A / cutに達した。そして光電変換効率は6%
を越えるすぐれた値を示した。特に本実施例の如(pi
n型非晶質シリコン薄膜の全形成時間が3分10秒と公
知の技術の1/10以下の時間であるにもかかわらず、
上記の変換効率を達成できたことは、本発明の効果が著
しくすぐれていることを表わすものである。
jg2表
実施例17(n型非晶質シリコンを光入射側に配置する
場合) 実施例1〜16で用いたプラズマCVD装置を用いてp
in型非晶質シリコン太陽電池を形成しその特性を測定
した。即ちステンレススチール製基板を該CVD装置中
に設置した。油拡散ポンプにより10=Torr以下に
真空排気しながら、形成温度が280℃になるように基
板を加熱した。ドーピシグ比(B2 H6/S iz
Heの容量比)2%としてH2でQ、1vo1%に希釈
したB 2 H6及び前述の実施例で用いたジシランを
それぞれ10cC/分及び50CC/分導入し、グロー
放電によりp型非晶質シリコンを30秒間約100人厚
形成した。
場合) 実施例1〜16で用いたプラズマCVD装置を用いてp
in型非晶質シリコン太陽電池を形成しその特性を測定
した。即ちステンレススチール製基板を該CVD装置中
に設置した。油拡散ポンプにより10=Torr以下に
真空排気しながら、形成温度が280℃になるように基
板を加熱した。ドーピシグ比(B2 H6/S iz
Heの容量比)2%としてH2でQ、1vo1%に希釈
したB 2 H6及び前述の実施例で用いたジシランを
それぞれ10cC/分及び50CC/分導入し、グロー
放電によりp型非晶質シリコンを30秒間約100人厚
形成した。
つぎに該ジシラン500cc/分を加え、圧力5Tor
rでグロー放電エネルギー約26KJ/g−3i2He
を加えてl型非晶質シリコン薄膜を2分間約4200人
の厚みに形成した。ついで該ジシラン及び前述の実施例
で用いたPH3をそれぞれ50CCZ分、10cc/分
導入した。圧力ITo r rでクロー放電エネルギー
5Wを加えてグロー放電しn型非晶質シリコン薄膜を4
0秒間、約100A厚形成した。この時のグロー放電エ
ネルギーは約8KJ/g−3izHeであった。つぎに
電子ビーム蒸着によりITOを蒸着し透明電極とした。
rでグロー放電エネルギー約26KJ/g−3i2He
を加えてl型非晶質シリコン薄膜を2分間約4200人
の厚みに形成した。ついで該ジシラン及び前述の実施例
で用いたPH3をそれぞれ50CCZ分、10cc/分
導入した。圧力ITo r rでクロー放電エネルギー
5Wを加えてグロー放電しn型非晶質シリコン薄膜を4
0秒間、約100A厚形成した。この時のグロー放電エ
ネルギーは約8KJ/g−3izHeであった。つぎに
電子ビーム蒸着によりITOを蒸着し透明電極とした。
本実施例においてはステンレススチール基板そのものが
第■の電極となり、ITOが透明な第■の電極となるも
のである。当然のことながら光は第■の電極側から照射
される。ソーラーシュミレーターによりAMlの光を照
射した時の特性は開放端電圧(V o c) 0.89
V、短絡電流(J s c) 11.3mA/co(、
F、 Fo、62であり光電変換効率6.2%であっ
た。非晶質シリコン膜の形成時間は3分10秒と非常に
短いにもかかわらず、前記の如く6%を越える光電変換
効率を得たことは、本願発明のすぐれた効果を示すもの
である。
第■の電極となり、ITOが透明な第■の電極となるも
のである。当然のことながら光は第■の電極側から照射
される。ソーラーシュミレーターによりAMlの光を照
射した時の特性は開放端電圧(V o c) 0.89
V、短絡電流(J s c) 11.3mA/co(、
F、 Fo、62であり光電変換効率6.2%であっ
た。非晶質シリコン膜の形成時間は3分10秒と非常に
短いにもかかわらず、前記の如く6%を越える光電変換
効率を得たことは、本願発明のすぐれた効果を示すもの
である。
第1図はジシラン流量とシリコン層の形成速度との関係
を表わすグラフである。図において横軸■は流量(cc
/分)縦軸Rは形成速度(人/5ce)を示す。 特許出願人 三井東圧化学株式会社
を表わすグラフである。図において横軸■は流量(cc
/分)縦軸Rは形成速度(人/5ce)を示す。 特許出願人 三井東圧化学株式会社
Claims (2)
- (1)第■の電極を有する基板上に(a)第1の導電型
を有する非晶質シリコン層、ら)真性非晶質シリコン層
、(C)上記第1の導電型とは逆の導電型を示す第2の
導電型を有するシリコン層及び第■の電極を順次形成し
、かつ上記第1の導電型もしくは第2の導電型を有する
非晶質シリコン層のいずれか一方を光の入射側に位置せ
しめる非晶質シリコン太陽電池の製法において■上記真
性非晶質シリ゛コン層をジシラン又はジシランと希釈ガ
スとの混合ガスに該ジシラン単位質量あたりloKJ以
上のグロー放電エネルギーを印加して形成し、■かつ、
上記第1もしくは第2の導電型を有する非晶質シリコン
層をジシラン、第1もしくは第2の導電型を付与する物
質及び希釈ガスとの混合ガスに該ジシラン単位質量あた
りl0KJ以下のグロー放電エネルギーを印加して形成
することを特徴とする非晶質シリコン太陽電池の製法。 - (2)光の入射側に位置せしめる第1もしくは第2の導
電型を有する非晶質シリコン層を、混合ガスにジシラン
単位質量あたり5KJ以下のグロー放電エネルギーを印
加して形成する特許請求の範囲第1項記載の非晶質シリ
コン太陽電池の製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58035763A JPS59161880A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 非晶質太陽電池の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58035763A JPS59161880A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 非晶質太陽電池の製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59161880A true JPS59161880A (ja) | 1984-09-12 |
JPH0519833B2 JPH0519833B2 (ja) | 1993-03-17 |
Family
ID=12450890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58035763A Granted JPS59161880A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 非晶質太陽電池の製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59161880A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6193675A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
-
1983
- 1983-03-07 JP JP58035763A patent/JPS59161880A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6193675A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0519833B2 (ja) | 1993-03-17 |
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