JPS6163518A - 高純度モノシラン - 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】 〔技術分野〕 この発明は、高純度モノシランに関し、特に非晶質ンリ
コン太陽電池用に好適に使用される高純度モノシランに
関する。

〔従来技術〕

エレクトロニクス産業市場の急成長に伴い、モノシラン
は、ＩＣ１太陽電池、光感光体ドラム等における半導体
薄膜を形成するだめの原料ガスとして近年急激に需要が
増加している。モノシランガスの製造方法として１丁、
四塩化硅素又は三塩化硅素等のりｏ。

シラン類をアルカリ金属ハイドライド又はアルキルアル
ミニウムハイドライドで還元する方法あるいはＭｆ２Ｓ
ｉと塩酸又は塩化アンモニウム等を反応させる方法が一
般的である。前記したエレクトロニクス分野の用途にモ
ノシランを使用する場合には、極めて高い純度が要求さ
れる。そのため、従来、−２０℃以下のような低温で冷
却処理したり、活性炭、合成ゼオライトのような吸着剤
で処理したり、精留したりあるいはこれらの処理を組み
合わせて高純度のモノシラン乞製造していた。一方、非
晶質太陽電池において、特に非晶質シリコン太陽電池の
高効率化および高信頼性の付与の研究は、太陽電池の構
造や構成についてなされており近年太いなる進展がはか
られている。非晶質シリコン太陽電池は水素化シリコン
をグロー放電分解することにより主として製造されてい
る。　゛従来の半導体製造技術においては水素化シリコ
ンを原料として形成される部位が限られていたためこれ
らの不純物は何ら問題とはならず、その結果、少量の不
純物につ（・では顧みられることもなく放置されていた
。しかるに非晶質シリコン太陽電池においては、非晶質
シリコン膜中に存在する不純物が、その性能を低下させ
るのではないかと考えられていた。しかしながら膜中の
不純物の存在量はシリコン原子に対して１／１００００
〜１１５００程の多量であるため、原料ガス中に存在す
る少量の不純物はここでも顧みられなかった。従来通常
入手できる非晶質シリコン太陽電池に使用されているモ
ノシランには、窒素５ｐｐｍ以上、酸素２ｐｐｍ以上が
含まれている。

なかった少量の不純物について、その影響７明らかＫす
べく、原料ガス中の不純物貴暑変更して非晶質シリコン
太陽電池乞形成しその電池特性を評価した結果、少量の
不純物が電池の性能に重大な影響を与えている予想外の
事実乞見出した。と（に、窒素及び酸素のモノシランへ
の混入は、太陽電池の性能、とくに経日劣化時性に重大
な影響を与えることがわかった。

〔発明の開示〕

本発明者らは、前記問題点を解決するため鋭意研究７行
い、本発明乞完成するに至ったものである。

丁なわち、本発明は、窒素含有量ｌｐｐｍ以下、酸素含
有量０．５　ｐｐｍ以下である高純度モノシラン７要旨
とするものである。

本発明の高純度モノシランは、例えば、次のようにして
製造される。ここでは、クロロシラン類を還元剤７用い
て還元する方法を例示する。

四塩化硅素、トリクロロシラン、ジクロロシラン又はモ
ノクロロシランの１種又は２種以上のクロロシラン類及
び還元剤として用いるアルキルアルミニウムハイドライ
ドを反応に供する前に水素ガスで十分バブリングしてお
く。常法にしたがい、クロロシラン類をアルキルアルミ
ニウムハイドライドで還元する。還元して得られる未還
元のクロロシラ７類および炭化水素を主たる不純物とし
て含有する粗モノシランガスを第１凝縮器に導入して未
還元のクロロシラン類及び炭化水素不純物の大部分を凝
縮分離し、該第１凝縮器から得られる未凝縮ガスを第２
１１ｉｉ！縮器に導入して凝縮性ガスを実質的に全量凝
縮せしめて凝縮液を得、次いで該饗縮液の一部を再蒸発
せしめて極微量の不純物を含有する実質的にモノシラン
のみからなるガスを得、該ガスを活性炭、モレキュラー
シープにより吸着処理する。精製されたモノシランは液
化せしめて、液体シランホルダーに貯液する。このホル
ダーには、還流器を設げておき、還流下に貯蔵しておき
、これを気化させてボンベ等の容器に充填する。こうし
て得られるモノシランには、窒素は１　ｐｐｍ以下、酸
素はｏ、ｓｐｐｍ以下しか含まれていない。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により具体的に説明する。

（高純度モノシラ／ガスの製造） １　ｍ’のオートクレーブにアルミニウムジエチルハイ
ドライド５００ｔｙ＋；仕込み、３５℃で毎時５０ｔの
水素で４時間バブリングした。次いで、あらかじめ、常
温で毎時１０ｔの水素で４時間バブリング処理した四塩
化硅素ｉｏｏｔｗ毎時２０１の速度でオートクレーブに
供給した。圧力は９に９７ｃｎｉＧとなった。生成した
粗モノシランガス’４５ＯＮｍ’の水素をキャリア・ガ
スに使用して、第１凝縮器に導入した。−２５°Ｃで未
還元物質及びエタン、ブタン等の不純物？凝縮分離し、
この凝縮物は反応器に循環使用した。第１凝縮器から得
られる未凝縮ガスを第２凝縮器に導入した。−１７５°
Ｃで凝縮性ガスを完全に凝、浦回収した。これを気化せ
しめて、１０ｔの活性炭乞充填した吸着塔、次いで５ｔ
のモレキュラーシープを充填した吸着塔を通して、精製
した。この精製モノシランを凝縮せしめて液体ンランホ
ルダーに貯液した。

４０１のジャケット付液体シランホルダーには３ｍ′の
伝熱面、漬を有する逆流コンデンサー！設置した。逆流
コンデンサーは、５Ｋｙ／ｌＡＧの圧力の液体窒素で冷
却した。ホルダ一部分は、７５ｍ４厚のウレタン７オー
ムで保冷した。ジャケットには液体ｔ！素素読流ない。

このホルダーに、毎時１ＯＮｍ’のキャリアガス（窒素
１５００ｐｐｍ、酸素とアルゴン１００　ｐｐｍを含有
する水素）７用いて毎時１．２　Ｋｇの７ランを１０時
間供給し、液体シラン１２Ｋｐ’Ｙ貯液した。ホルダー
内のシランは沸騰状態に保持され逆流コンデンサーで還
流される。この貯槽下部からポンプにより液体シランを
抜き出し、気化させたのち、４７ｔボンベ２本にシラン
ガスを充填した。ボンベ中の不純１ダを分析したところ
、窒素０．７ｐｐｍ、酸素０ろｐｐｍ、水素５ｐｐｍ、
メタン不検出であった。

（非晶質シリコン太陽電池の形成） 上記のごとくして製造した本発明に係る窒素０．７ｐｐ
ｍ、酸素ＩＭＭＩＩｍｍ０．３ｐｐｍ、水素５ｐｐｍ、
メタン不検出のモノシランを用いて非晶質シリコン太陽
電池を形成し、その特性を調べた。比較のため、次表の
ような従来のモノシランを用いて太陽電池を形成した。

基板加熱手段、真空排気手段、ガス導入手段および基板
７設置することのできる平行−（電極を有するＲＦ容景
結合型高周波プラズマＣＶＤ装置７用いろ。

該装置の導入室に透明導電膜を有するガラス基板Ｚ入れ
、１５０〜３００°Ｃに加熱後Ｐ型溝電膜を形成丁べく
移室する。本発明のモノシラン、ＣＨ４および水素希釈
Ｂ２Ｈ６を導入し、グロー放電によりＰ型溝電膜な約１
０ＯＡ形成した。

つぎに光活性層形成室へ移送し、本発明のモノシランを
用いてｉＮを約５００ＯＡ形成した。つぎにｎ型導電膜
形成室へ移送し本発明のモノシラ／および水素希釈ＰＨ
，を用いてｎ型導電膜を約３０ＯＡ形成した。ついで第
２の電極としてＭ薄膜を形成した。比較のために前記の
ａ、　ｂ、　ｃ、　ｄで示されるモノシラン原料を用い
て同様の手法で非晶質シリコン太陽電池を形成した。

本発明の高純度モノシラン７用いたものはＡＭｌ、１０
０　ｍＷ／ｉの光乞照射した時開放端電圧（Ｖｏ　ｃ　
）８、４　Ｖ、短絡電流（Ｊｓｃ　）　１４．２７ｍ＋
Ａ／ｃｒＡ、　Ｆ、　Ｆ、　０．６９、効率８２７％を
示した。これンそれぞれ基準（１）にとり、比較のため
の例およびそれぞれの１ダ月後の経口劣化特性を調べた
、これらの結果を第１表に示した。０内の数値が１ダ月
後の特性を表わす。

〔発明の効果〕

以上のごとく本発明に係るモノシランを用いた太陽電池
は電池特性が優れているばかりでなく経日劣化特性が格
段に改善される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒素含有量１ｐｐｍ以下、酸素含有量０．５ｐｐ
   ｍ以下である高純度モノシラン。
2. （２）非晶質シリコン太陽電池用に使用される特許請求
   の範囲第１項記載の高純度モノシラン。