JPS6310592B2 - - Google Patents
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- JPS6310592B2 JPS6310592B2 JP57216991A JP21699182A JPS6310592B2 JP S6310592 B2 JPS6310592 B2 JP S6310592B2 JP 57216991 A JP57216991 A JP 57216991A JP 21699182 A JP21699182 A JP 21699182A JP S6310592 B2 JPS6310592 B2 JP S6310592B2
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- Japan
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- hydrogen
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- amorphous silicon
- doped
- solar cell
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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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/075—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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 Table
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- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- 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
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- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
-
- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は非晶質シリコン太陽電池に係り、微結
晶化したｐ形あるいはｎ形シリコン層の製造に関
する。 〔従来技術〕 非晶質太陽電池は一般的にはpin形構造を有し、
光の入射側にはＰ形あるいはｎ形不純物層があ
る。これらの層は光の吸収が大きく、しかも少数
キヤリアの寿命が極めて短いという欠点を有して
いる。これを微結晶化すれば欠点は小さくするこ
とが出来るが、グロー放電法ではｐ形層の微結晶
化は難しく、またｎ形層の場合も高電力下で形成
する必要があり表面層にダメージを与えるといつ
た問題があつた。 次に、非晶質太陽電池では活性層であるｉ（ノ
ンドープ）層の不純物濃度を厳密に制御する必要
があり、このためPin形構造とする場合には、そ
れぞれを別々の反応炉で製造したり、あるいは炉
を分離しない場合には、事前にエツチングやコー
テイングを十分に行なうなどして、前工程から汚
染を防止する必要があつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、製造工程中に、製造装置等か
らの汚染を極力少なくすると共に微結晶膜を用い
ることによつて太陽電池の分光感度特性を改善せ
しめんとするものである。そして、このために微
結晶化したｐ形あるいはｎ形シリコン層を形成す
るに一旦ノン・ドープのシリコン層を形成して後
上記各導電形不純物を導入する工程を採用しよう
とするものである。 〔発明の概要〕 本発明は、ノンドープ微結晶シリコンを製造し
た後に、ｐ形もしくはｎ形不純物を導入すること
により、ｐ形もしくはｎ形SiH（水素原子含有シ
リコンの意）を製造することによりpin形構造を
有する水素含有非晶質太陽電池を得るものであ
る。 非晶質シリコンは、グロー放電法、化学気相成
長法、スパツタ法により製造されるが、太陽電池
用としてはシリコン中に水素を含有させる必要性
からグロー放電法が用いられている。この方法に
よるとｉ（ノンドープ）層やｎ形層は製造条件に
より微結晶化させることが出来るが、ｐ形層は困
難であり、ｐ形微結晶層の製造が望まれていた。 非晶質や微結晶シリコン中の不純物の拡散実験
から、不純物の拡散が水素の拡散により律速され
るため物質による差が小さく、低温においても非
常に速いことがわかつた。例えば、400℃の温度
においてボロンの拡散定数は2.3×10-12cm2sec-1で
あり、アンチモンは8.5×10-13cm2sec-1と結晶シリ
コン中に較べ1013倍以上大きい。これは400℃の
温度で拡散層を作るのに十分な値であり、ｉ層が
容易に微結晶化できることを考えれば、これに拡
散によつてｐ形あるいはｎ形層とすることができ
ることは明らかである。不純物の拡散が膜中への
水素の拡散に依存するため、水素プラズマ中で行
なえば効果的である。 拡散方法としては固相拡散、気相拡散が共に考
えられるが、ドープトオキサイド等からの固相拡
散を用いれば装置汚染は全くなくなり、ドープト
オキサイドを反射防止膜として使うことも考えら
れる。また、ジボランやホスフイン等からの気相
拡散では、加熱部分以外はほとんどドーピングさ
れないので、装置の汚染によるオートドーピング
の必配もなく、この方法によればpin形の太陽電
池も同一反応炉内で連続的に製造することができ
る。 〔発明の実施例〕 実施例 １ 第１図は、pin形太陽電池の構成図である。基
板１としてステンレス板を用い、モノシランのグ
ロー放電分解により400℃の温度でノンドープ水
素含有非晶質シリコン層２を20nｍ形成する。そ
してこの温度のままモノシランを止め、水素希釈
のホスフインを流して15分間のグロー放電を行い
上記シリコン層２をｎ形化する。次に一旦高真空
に引いた後に基板温度を350℃に下げ、再びモノ
シランを流してグロー放電を行いノンドープ水素
含有シリコン層３を600nｍ形成する。この時、
高周波電力を高くしてノンドープ層を微結晶化す
る。最後に350℃の温度のまま水素希釈のジボラ
ンを流して20分間のグロー放電を行ない、微結晶
化ｐ形水素含有シリコン層４とする。以上の方法
により作製したpin形太陽電池に透明導電膜を塗
布し特性の測定を行つたところ3.8％の光電変換
効率を得た。この太陽電池の分光感度特性は短波
長領域の感度が高く、微結晶化の効果が明らかで
あつた。第１表に各々太陽電池の電流値（分光感
度）を示す。これらの表においては、上記実施例
におけるｐ形の水素含有シリコン層が非晶質の場
合と、これを微結晶化した場合の特性を比較した
ものである。
晶化したｐ形あるいはｎ形シリコン層の製造に関
する。 〔従来技術〕 非晶質太陽電池は一般的にはpin形構造を有し、
光の入射側にはＰ形あるいはｎ形不純物層があ
る。これらの層は光の吸収が大きく、しかも少数
キヤリアの寿命が極めて短いという欠点を有して
いる。これを微結晶化すれば欠点は小さくするこ
とが出来るが、グロー放電法ではｐ形層の微結晶
化は難しく、またｎ形層の場合も高電力下で形成
する必要があり表面層にダメージを与えるといつ
た問題があつた。 次に、非晶質太陽電池では活性層であるｉ（ノ
ンドープ）層の不純物濃度を厳密に制御する必要
があり、このためPin形構造とする場合には、そ
れぞれを別々の反応炉で製造したり、あるいは炉
を分離しない場合には、事前にエツチングやコー
テイングを十分に行なうなどして、前工程から汚
染を防止する必要があつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、製造工程中に、製造装置等か
らの汚染を極力少なくすると共に微結晶膜を用い
ることによつて太陽電池の分光感度特性を改善せ
しめんとするものである。そして、このために微
結晶化したｐ形あるいはｎ形シリコン層を形成す
るに一旦ノン・ドープのシリコン層を形成して後
上記各導電形不純物を導入する工程を採用しよう
とするものである。 〔発明の概要〕 本発明は、ノンドープ微結晶シリコンを製造し
た後に、ｐ形もしくはｎ形不純物を導入すること
により、ｐ形もしくはｎ形SiH（水素原子含有シ
リコンの意）を製造することによりpin形構造を
有する水素含有非晶質太陽電池を得るものであ
る。 非晶質シリコンは、グロー放電法、化学気相成
長法、スパツタ法により製造されるが、太陽電池
用としてはシリコン中に水素を含有させる必要性
からグロー放電法が用いられている。この方法に
よるとｉ（ノンドープ）層やｎ形層は製造条件に
より微結晶化させることが出来るが、ｐ形層は困
難であり、ｐ形微結晶層の製造が望まれていた。 非晶質や微結晶シリコン中の不純物の拡散実験
から、不純物の拡散が水素の拡散により律速され
るため物質による差が小さく、低温においても非
常に速いことがわかつた。例えば、400℃の温度
においてボロンの拡散定数は2.3×10-12cm2sec-1で
あり、アンチモンは8.5×10-13cm2sec-1と結晶シリ
コン中に較べ1013倍以上大きい。これは400℃の
温度で拡散層を作るのに十分な値であり、ｉ層が
容易に微結晶化できることを考えれば、これに拡
散によつてｐ形あるいはｎ形層とすることができ
ることは明らかである。不純物の拡散が膜中への
水素の拡散に依存するため、水素プラズマ中で行
なえば効果的である。 拡散方法としては固相拡散、気相拡散が共に考
えられるが、ドープトオキサイド等からの固相拡
散を用いれば装置汚染は全くなくなり、ドープト
オキサイドを反射防止膜として使うことも考えら
れる。また、ジボランやホスフイン等からの気相
拡散では、加熱部分以外はほとんどドーピングさ
れないので、装置の汚染によるオートドーピング
の必配もなく、この方法によればpin形の太陽電
池も同一反応炉内で連続的に製造することができ
る。 〔発明の実施例〕 実施例 １ 第１図は、pin形太陽電池の構成図である。基
板１としてステンレス板を用い、モノシランのグ
ロー放電分解により400℃の温度でノンドープ水
素含有非晶質シリコン層２を20nｍ形成する。そ
してこの温度のままモノシランを止め、水素希釈
のホスフインを流して15分間のグロー放電を行い
上記シリコン層２をｎ形化する。次に一旦高真空
に引いた後に基板温度を350℃に下げ、再びモノ
シランを流してグロー放電を行いノンドープ水素
含有シリコン層３を600nｍ形成する。この時、
高周波電力を高くしてノンドープ層を微結晶化す
る。最後に350℃の温度のまま水素希釈のジボラ
ンを流して20分間のグロー放電を行ない、微結晶
化ｐ形水素含有シリコン層４とする。以上の方法
により作製したpin形太陽電池に透明導電膜を塗
布し特性の測定を行つたところ3.8％の光電変換
効率を得た。この太陽電池の分光感度特性は短波
長領域の感度が高く、微結晶化の効果が明らかで
あつた。第１表に各々太陽電池の電流値（分光感
度）を示す。これらの表においては、上記実施例
におけるｐ形の水素含有シリコン層が非晶質の場
合と、これを微結晶化した場合の特性を比較した
ものである。
【表】
第１表からわかるように、本発明によるｐ形微
結晶では、電流値が増加している。このことは分
光感度特性が向上していることを表わしている。 次に、本発明によるｎ形微結晶層とｎ形非晶質
層の電圧値を比較したものを第２表に示す。
結晶では、電流値が増加している。このことは分
光感度特性が向上していることを表わしている。 次に、本発明によるｎ形微結晶層とｎ形非晶質
層の電圧値を比較したものを第２表に示す。
本発明の製造方法に依れば次の如き利点を生
む。 (1) 微結晶化したｐ形（又はｎ形）シリコン層を
得るに、一旦ノン・ドープの微結晶化した後、
所望の導電形の不純物を導入する工程を採用す
る。このためこれまで広く用いられているグロ
ー放電法を用いては得ることが出来ないｐ形の
微結晶化シリコン層を簡単に得ることが出来
る。そして非晶質に代えて微結晶を採用し得る
結果として太陽電池の分光感度特性を改善する
ことが出来る。 (2) 更に前述した通り、本発明においてはｐ形又
はｎ形のシリコン層を得るに一旦ノン・ドープ
のシリコン層を形成した後所望の不純物を導入
しているため、製造装置への汚染が小さく、従
がつて形成されるシリコン層へのオートドーピ
ングの心配がなくなる。この効果は基板上に先
ず形成する非晶質シリコン層の場合に特に大き
い効果を生む。結果として当初予定したpin構
造を容易に得ることを可能とする。
む。 (1) 微結晶化したｐ形（又はｎ形）シリコン層を
得るに、一旦ノン・ドープの微結晶化した後、
所望の導電形の不純物を導入する工程を採用す
る。このためこれまで広く用いられているグロ
ー放電法を用いては得ることが出来ないｐ形の
微結晶化シリコン層を簡単に得ることが出来
る。そして非晶質に代えて微結晶を採用し得る
結果として太陽電池の分光感度特性を改善する
ことが出来る。 (2) 更に前述した通り、本発明においてはｐ形又
はｎ形のシリコン層を得るに一旦ノン・ドープ
のシリコン層を形成した後所望の不純物を導入
しているため、製造装置への汚染が小さく、従
がつて形成されるシリコン層へのオートドーピ
ングの心配がなくなる。この効果は基板上に先
ず形成する非晶質シリコン層の場合に特に大き
い効果を生む。結果として当初予定したpin構
造を容易に得ることを可能とする。
第１図および第２図は、pin形太陽電池の構成
図である。 １……基板、２……ｎ形シリコン層、３……微
結晶ノンドープシリコン層、４……微結晶ｐ形シ
リコン層、５……ボロン混入透明導電膜。
図である。 １……基板、２……ｎ形シリコン層、３……微
結晶ノンドープシリコン層、４……微結晶ｐ形シ
リコン層、５……ボロン混入透明導電膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ pin形構造を有する水素含有非晶質太陽電池
の製造方法において、 (1) 所定基体上にノン・ドープの水素含有非晶質
シリコン層を形成する工程、 (2) 該ノン・ドープの水素含有非晶質シリコン層
に第１の導電形の不純物を拡散する工程、 (3) 該第１の導電形の水素含有非晶質シリコン層
上にノン・ドープなる水素含有非晶質シリコン
層を形成する工程、 (4) 該ノン・ドープなる水素含有非晶質シリコン
膜を微結晶化する工程、 (5) 前記(4)の工程で微結晶化を施こしたノン・ド
ープなる水素含有非晶質シリコン膜に前記第１
の導電形と反対導電形の不純物を拡散する工
程、 を有することを特徴とする太陽電池の製造方法。 ２ 前記(5)の工程は所定の不純物および水素を含
むグロー放電中で熱処理することによつてなされ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
太陽電池の製造方法。 ３ 前記(4)の工程と(5)の工程が同一の工程中で実
施され、当該工程は前記ノン・ドープなる水素含
有非晶質シリコン膜上に所定不純物を含有する透
明導電膜を設けた後、熱処理を施こしてなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太陽電
池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57216991A JPS59107575A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57216991A JPS59107575A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107575A JPS59107575A (ja) | 1984-06-21 |
| JPS6310592B2 true JPS6310592B2 (ja) | 1988-03-08 |
Family
ID=16697093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57216991A Granted JPS59107575A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107575A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5180690A (en) * | 1988-12-14 | 1993-01-19 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method of forming a layer of doped crystalline semiconductor alloy material |
| RU2698491C1 (ru) * | 2019-03-06 | 2019-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет" | Способ изготовления преобразователя солнечной энергии с высоким КПД |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP57216991A patent/JPS59107575A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107575A (ja) | 1984-06-21 |
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