JPS61219181A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
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- JPS61219181A JPS61219181A JP60061097A JP6109785A JPS61219181A JP S61219181 A JPS61219181 A JP S61219181A JP 60061097 A JP60061097 A JP 60061097A JP 6109785 A JP6109785 A JP 6109785A JP S61219181 A JPS61219181 A JP S61219181A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L31/18—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
- H01L31/202—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 including only elements of Group IV of the Periodic System
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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】
［産業上の利用分野］
本発明は、ｐｉｎ構造を有するアモルファス薄膜によっ
て光電変換を行う太陽電池に関する。
て光電変換を行う太陽電池に関する。
「停止爪欧りマ；トエハ間時古］
従来から、低コストの太陽電池として、第２図にその構
造の一例を示すようなアモルファスシリコン太陽電池が
知られている。すなわち、第２図の太陽電池は、ステン
レス基板１１上に、順次ｐ型、ｉ型及びｎ型のアモルフ
ァスシリコン層１２゜１３．１４と、透明電極１５とを
積層・形成し、更に透明電極１５上に格子状金属電極１
６を設けてなるものである。
造の一例を示すようなアモルファスシリコン太陽電池が
知られている。すなわち、第２図の太陽電池は、ステン
レス基板１１上に、順次ｐ型、ｉ型及びｎ型のアモルフ
ァスシリコン層１２゜１３．１４と、透明電極１５とを
積層・形成し、更に透明電極１５上に格子状金属電極１
６を設けてなるものである。
ところで、かかるｐｉｎ構造を持つ太陽電池において、
光電変換効率を上げるためには、ドープ層（９層及び１
層）は、次のような条件を満足することが好ましい。
光電変換効率を上げるためには、ドープ層（９層及び１
層）は、次のような条件を満足することが好ましい。
（ｉ）光吸収係数が小さい膜であることが望ましい。ド
ープ層で吸収された光により発生するキャリアは、光電
流に寄与しないので、ドープ層で吸収される光量を可及
的に少なくし、ｉ型層での光吸収量を増す必要かあるか
らである。
ープ層で吸収された光により発生するキャリアは、光電
流に寄与しないので、ドープ層で吸収される光量を可及
的に少なくし、ｉ型層での光吸収量を増す必要かあるか
らである。
（ｉｉ）活性化エネルギーの小さい膜であることが望ま
しい。キャリアの収集効率をあげるため、ｐ−１界而及
びｎ−ｉ界面の霊界強度を太きくオ乙、ス要があるから
である。
しい。キャリアの収集効率をあげるため、ｐ−１界而及
びｎ−ｉ界面の霊界強度を太きくオ乙、ス要があるから
である。
ここで、従来のアモルファスシリコンドープ層の形成法
を、ｎ型層を例として説明する。
を、ｎ型層を例として説明する。
まず、第１の従来法は、水素で希釈された、モノシラン
ガス（ＳｉＨ，）に対してＯ１１〜２モル％程度のフォ
スフインガス（ＰＨ３）を添加した雰囲気中におけるプ
ラズマＣＶＤ法で、良質な膜質を有するアモルファスシ
リコンｎ型層を形成するものである ところが、この第１従来法で形成されたアモルファスシ
リコン膜の光吸収係数は、波長５５００Ａの光に対して
６〜８ Ｘ Ｉ Ｏ’ｃｍ−１程度、又活性化エネルギ
ーは０．２５ｅＶ程度であり、光吸収係数、活性化エネ
ルギーとも満足な値は得られない。
ガス（ＳｉＨ，）に対してＯ１１〜２モル％程度のフォ
スフインガス（ＰＨ３）を添加した雰囲気中におけるプ
ラズマＣＶＤ法で、良質な膜質を有するアモルファスシ
リコンｎ型層を形成するものである ところが、この第１従来法で形成されたアモルファスシ
リコン膜の光吸収係数は、波長５５００Ａの光に対して
６〜８ Ｘ Ｉ Ｏ’ｃｍ−１程度、又活性化エネルギ
ーは０．２５ｅＶ程度であり、光吸収係数、活性化エネ
ルギーとも満足な値は得られない。
その上、この第１従来法によるアモルファスノリコン膜
は、耐熱性の点でも問題があった。
は、耐熱性の点でも問題があった。
そこで、近時、ドープ層としての、より良好な特性を有
する膜材料として、微結晶粒を含むアモルファスシリコ
ン膜が注目されてきている。該アモルファスシリコン膜
は、基本的には第１従来法を踏襲しつつ、プラズマＣＶ
Ｄに際し、電極に印加する単位面積当たりの放電電力を
大きくし、且つ水素によるモノソランガスの希釈率を高
めること（以下、第２従来法という。）により形成され
る。
する膜材料として、微結晶粒を含むアモルファスシリコ
ン膜が注目されてきている。該アモルファスシリコン膜
は、基本的には第１従来法を踏襲しつつ、プラズマＣＶ
Ｄに際し、電極に印加する単位面積当たりの放電電力を
大きくし、且つ水素によるモノソランガスの希釈率を高
めること（以下、第２従来法という。）により形成され
る。
ところが、この第２従来法によるアモルファスシリコン
膜は光吸収係数、活性化エネルギーは向上するものの、
形成に際し、大放電電力及び高希釈率を要求されるので
、コスト的に不利になるという問題がある。
膜は光吸収係数、活性化エネルギーは向上するものの、
形成に際し、大放電電力及び高希釈率を要求されるので
、コスト的に不利になるという問題がある。
［発明の背景］
本発明者は、プラズマＣＶＤ法により、アモルファスシ
リコン膜を形成するに当り、生成ガスとして、従来のモ
ノシランガス等に代え、フッ化シリコンガスを採用する
ことにより、比較的低い放電電力及び希釈率で、微結晶
粒を含み、且つ良好な膜質を持つアモルファスシリコン
膜を形成しうろことを見出した。
リコン膜を形成するに当り、生成ガスとして、従来のモ
ノシランガス等に代え、フッ化シリコンガスを採用する
ことにより、比較的低い放電電力及び希釈率で、微結晶
粒を含み、且つ良好な膜質を持つアモルファスシリコン
膜を形成しうろことを見出した。
［発明の構成コ
本発明は上述の知見に基づいてなされたものであり、
ｐ型層、ｉ型層及びｎ型層からなる薄膜太陽電池におい
て、 ｐ型層とｎ型層（ドープ層）のうち、少なくとも光の入
射側に位置する層を、フッ化シリコンガス雰囲気中にお
けるプラズマＣＶＤ法により、微結晶粒を含むアモルフ
ァスシリコン膜として形成したことを特徴とする。その
場合、少なくともｉ型層は、従来同様、ジシランガス（
ＳｉｚＨａ）雰囲気中におけるプラズマＣＶＤ法により
、アモルファスシリコン膜として形成することか好まし
い。
て、 ｐ型層とｎ型層（ドープ層）のうち、少なくとも光の入
射側に位置する層を、フッ化シリコンガス雰囲気中にお
けるプラズマＣＶＤ法により、微結晶粒を含むアモルフ
ァスシリコン膜として形成したことを特徴とする。その
場合、少なくともｉ型層は、従来同様、ジシランガス（
ＳｉｚＨａ）雰囲気中におけるプラズマＣＶＤ法により
、アモルファスシリコン膜として形成することか好まし
い。
［発明の作用及び効果］
（ｉ）本発明では、生成ガスとしてフッ化シリコンガス
を使用することにより、微結晶粒を含むアモルファスシ
リコン膜を、前記第１従来法と大略同程度の放電電力及
び希釈率（水素によるフッ化シリコンガスの希釈率）で
、経済的に生産することができた。
を使用することにより、微結晶粒を含むアモルファスシ
リコン膜を、前記第１従来法と大略同程度の放電電力及
び希釈率（水素によるフッ化シリコンガスの希釈率）で
、経済的に生産することができた。
（ｉ ｉ）本発明に係る、微結晶粒を含むアモルファス
シリコン膜は、その導電率が１０°〜１０’（Ω・ｃｌ
ＩＩ）−１と、第１従来法によるアモルファスシリコン
膜の導電率に比して高い。これは、本発明に係るアモル
ファスソリコン膜が、第１従来法によるものよりも、活
性化エネルギーが低いことを示すものである。活性化エ
ネルギーが低減すれば、既述の如く、キャリアの収集効
率を向上させることができる。
シリコン膜は、その導電率が１０°〜１０’（Ω・ｃｌ
ＩＩ）−１と、第１従来法によるアモルファスシリコン
膜の導電率に比して高い。これは、本発明に係るアモル
ファスソリコン膜が、第１従来法によるものよりも、活
性化エネルギーが低いことを示すものである。活性化エ
ネルギーが低減すれば、既述の如く、キャリアの収集効
率を向上させることができる。
（ｉｉｉ）本発明に係る、微結晶粒を含むアモルファス
シリコン膜を、光の入射側のドープ層のみに用いた場合
、太陽電池の短絡電流は、第１従来法によるアモルファ
スシリコン膜を用いた太陽電池に比して、約１０％増加
した。更に、分光感度特性を比較することにより、特に
短波長光に応答する電流が増加していることが判明した
。これは、本発明に係る、微結晶粒を含むアモルファス
シリコン膜の光吸収係数が、第１従来法によるアモルフ
ァスシリコン膜に比して低下していることを意味する。
シリコン膜を、光の入射側のドープ層のみに用いた場合
、太陽電池の短絡電流は、第１従来法によるアモルファ
スシリコン膜を用いた太陽電池に比して、約１０％増加
した。更に、分光感度特性を比較することにより、特に
短波長光に応答する電流が増加していることが判明した
。これは、本発明に係る、微結晶粒を含むアモルファス
シリコン膜の光吸収係数が、第１従来法によるアモルフ
ァスシリコン膜に比して低下していることを意味する。
（ｉｖ）本発明に係る、微結晶粒を含むアモルファスシ
リコン膜は、第１従来法によるアモルファスシリコン膜
に比して、耐熱性の点で向上した。
リコン膜は、第１従来法によるアモルファスシリコン膜
に比して、耐熱性の点で向上した。
なお、太陽電池の一対のドープ層のうちの一方のみを、
フッ化シリコンガスから微結晶粒を含むアモルファスシ
リコン膜として形成する場合、光の入射側のドープ層を
優先させるのは、光の入射側のドープ層の光吸収率の短
絡電流に与える影響が、他側のドープ層のそれより大き
いためである又、ｉ型層については、光吸収率を低下さ
せることは却って好ましくないという理由から、少なく
ともｉ型層は従来法により製造することが望ましいもの
とした。
フッ化シリコンガスから微結晶粒を含むアモルファスシ
リコン膜として形成する場合、光の入射側のドープ層を
優先させるのは、光の入射側のドープ層の光吸収率の短
絡電流に与える影響が、他側のドープ層のそれより大き
いためである又、ｉ型層については、光吸収率を低下さ
せることは却って好ましくないという理由から、少なく
ともｉ型層は従来法により製造することが望ましいもの
とした。
［実施例］
以下、本発明者が試作した太陽電池を実施例として説明
する。
する。
第１図に示すように、本発明の実施例に係る薄膜太陽電
池は、第２図の従来例同様、ステンレス製の基板１と、
アモルファスシリコンによるｎ型層２、ｉ型層３、ｎ型
層４と、透明電極（ｒＴｏ）５と、格子状電極６とを備
えて構成されている。この太＠電池は、次に述べるよう
な手順で製造される。
池は、第２図の従来例同様、ステンレス製の基板１と、
アモルファスシリコンによるｎ型層２、ｉ型層３、ｎ型
層４と、透明電極（ｒＴｏ）５と、格子状電極６とを備
えて構成されている。この太＠電池は、次に述べるよう
な手順で製造される。
（ｉ）まず、ジシランガスにシボロンガス（ＢａＨｅ）
を０５〜１０モル％添加し、表面訃摩された基板！上に
プラズマＣＶＤ法により厚み約１００ＯＡのｐ型アモル
ファスシリコン層２を形成する。
を０５〜１０モル％添加し、表面訃摩された基板！上に
プラズマＣＶＤ法により厚み約１００ＯＡのｐ型アモル
ファスシリコン層２を形成する。
（ｉｉ）次に、ジシランガスを水素で希釈し、ｐ型、
層２上にプラズマＣＶＤ法により、厚み約５０００Ａ
のｉ型アモルファスシリコン層３を形成する。
層２上にプラズマＣＶＤ法により、厚み約５０００Ａ
のｉ型アモルファスシリコン層３を形成する。
（ｉｉｉ）引続き、フッ化シリコンガスを水素で希釈し
、これにフォスフインガスを０，０５モル％添加し、ｎ
型層３上にプラズマＣＶＤ法により、厚み約５０Ａの微
結晶粒を含むｎ型アモルファスシリコン層４を形成する
。この際、フッ化ノリコンガスに対する水素のモル比は
０，４とし、又放電電力は前記第１従来例と同程度とし
た。
、これにフォスフインガスを０，０５モル％添加し、ｎ
型層３上にプラズマＣＶＤ法により、厚み約５０Ａの微
結晶粒を含むｎ型アモルファスシリコン層４を形成する
。この際、フッ化ノリコンガスに対する水素のモル比は
０，４とし、又放電電力は前記第１従来例と同程度とし
た。
（ｉｖ）次に、ｎ型層４上に、高周波スパッタリング法
で透明電極５を形成し、更に該透明電極５上にアルミニ
ウムを真空蒸着することにより、格子状電極６を形成し
た。
で透明電極５を形成し、更に該透明電極５上にアルミニ
ウムを真空蒸着することにより、格子状電極６を形成し
た。
上記実施例に係る太陽電池の光電変換効率は、ＡＭＩ光
（地表面に鉛直方向から入射する太陽光）下において７
．０％と良好なものであった。
（地表面に鉛直方向から入射する太陽光）下において７
．０％と良好なものであった。
文髭皿
（ａ）上記実施例では、ｎ型層２及びｉ型層３の生成ガ
スとして、ジシランガスを使用したが、これに代えてモ
ノシランガスを使用しても良い。
スとして、ジシランガスを使用したが、これに代えてモ
ノシランガスを使用しても良い。
（ｂ）上記実施例では、ｎ型層２の成形に際し、ドーピ
ングガスとしてシボロンガスを使用したが、これに代え
て他のＩＩＩ族元素化合物を添加することもできる。又
、上記実施例では、ｉ型層３へのドーピングは行わなか
ったが、シボロンガス等のＩｌｌ族元素化合物を極く微
量添加しても良い。
ングガスとしてシボロンガスを使用したが、これに代え
て他のＩＩＩ族元素化合物を添加することもできる。又
、上記実施例では、ｉ型層３へのドーピングは行わなか
ったが、シボロンガス等のＩｌｌ族元素化合物を極く微
量添加しても良い。
（ｃ）上記実施例では、ｎ型層４の成形に際し、フォス
フインガスを添加したが、これに代えて他の■族元素化
合物を添加することもできる。
フインガスを添加したが、これに代えて他の■族元素化
合物を添加することもできる。
（ｄ）上記実施例では、基板Ｉ上にｎ型層２、ｉ型層３
、ｎ型層４の順に積層したが、積層順序はｎ型層、ｉ型
層、ｐ型層の順であっても良い。
、ｎ型層４の順に積層したが、積層順序はｎ型層、ｉ型
層、ｐ型層の順であっても良い。
（ｅ）上記実施例では、ステンレス製基板１を使用した
が、これに代えてガラス基板等の透光性基Ｅ木埋田ｌ
伎梁キ妊茸鼾？−講ＩＩＥＩ道雷猫尤へｙプｐ型層、ｉ
型層、ｎ型層の順或いはｎ型層、ｉ型層、ｐ型層の順に
積層した太陽電池であっても良い。又、ステンレス基板
以外の金属基板を採用することらできる。
が、これに代えてガラス基板等の透光性基Ｅ木埋田ｌ
伎梁キ妊茸鼾？−講ＩＩＥＩ道雷猫尤へｙプｐ型層、ｉ
型層、ｎ型層の順或いはｎ型層、ｉ型層、ｐ型層の順に
積層した太陽電池であっても良い。又、ステンレス基板
以外の金属基板を採用することらできる。
ＣＯ上記実施例では、光の入射側のｎ型層４のみをフッ
化シリコンガスから形成したが、ｎ型層２及びｎ型層４
の両方をフッ化シリコンガスを生成ガスとして形成する
こともできる。その場合は、光電変換効率が一層向上す
ることが予想される。
化シリコンガスから形成したが、ｎ型層２及びｎ型層４
の両方をフッ化シリコンガスを生成ガスとして形成する
こともできる。その場合は、光電変換効率が一層向上す
ることが予想される。
第１図は本発明の実施例に係る薄膜太陽電池の垂直断面
略図、 第２図は従来の薄膜太陽電池の垂直断面略図である。 ２・・・ｐ型層、３・・・ｉ型層、４・・・ｎ型層。
略図、 第２図は従来の薄膜太陽電池の垂直断面略図である。 ２・・・ｐ型層、３・・・ｉ型層、４・・・ｎ型層。
Claims (2)
- （１）ｐ型層、ｉ型層及びｎ型層からなる薄膜太陽電池
において、 ｐ型層とｎ型層のうち少なくとも光の入射側に位置する
層が、フッ化シリコンガス雰囲気中におけるプラズマＣ
ＶＤ法により、微結晶粒を含むアモルファスシリコン膜
として形成されたことを特徴とする薄膜太陽電池。 - （２）少なくともｉ型層が、ジシランガス雰囲気中にお
けるプラズマＣＶＤ法により、アモルファスシリコン膜
として形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項記載の薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061097A JPS61219181A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60061097A JPS61219181A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61219181A true JPS61219181A (ja) | 1986-09-29 |
Family
ID=13161235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60061097A Pending JPS61219181A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61219181A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106409973A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-15 | 袁春华 | 一种双相混合腐蚀制备多晶硅绒面的方法 |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP60061097A patent/JPS61219181A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106409973A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-15 | 袁春华 | 一种双相混合腐蚀制备多晶硅绒面的方法 |
| CN106409973B (zh) * | 2016-11-02 | 2018-05-04 | 江苏中宇光伏科技有限公司 | 一种双相混合腐蚀制备多晶硅绒面的方法 |
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