JP2001068708A - 半導体素子、太陽電池素子及び半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子、太陽電池素子及び半導体素子の製造方法

Info

Publication number
JP2001068708A
JP2001068708A JP24335999A JP24335999A JP2001068708A JP 2001068708 A JP2001068708 A JP 2001068708A JP 24335999 A JP24335999 A JP 24335999A JP 24335999 A JP24335999 A JP 24335999A JP 2001068708 A JP2001068708 A JP 2001068708A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
crystal
crystal orientation
semiconductor layer
polycrystalline silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24335999A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Isomura
雅夫 磯村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP24335999A priority Critical patent/JP2001068708A/ja
Publication of JP2001068708A publication Critical patent/JP2001068708A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546Polycrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学的手法を用いることなく簡便な方法
で凹凸面を備える半導体素子を提供することを目的とす
る 【構成】 第1の結晶方位を有する第1の結晶系半導体
4を備え、該第1の結晶系半導体4上に、前記第1の結
晶方位とは異なる結晶方位に結晶が成長することにより
表面が凹凸化された第2の結晶系半導体6を有すること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶或いは多結
晶等の結晶系半導体層を備える太陽電池素子等の半導体
素子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】単結晶或いは多結晶等の結晶系半導体層
を備える太陽電池素子にあっては、その太陽電池特性向
上のために、光入射面にテクスチャ構造と呼ばれる凹凸
面が形成されている。斯かる凹凸面は、従来エッチング
溶液を用いた化学的エッチングにより形成されている。
例えば単結晶Siの場合、NaOHやKOH等のアルカ
リ性溶液を用いた化学的エッチングにより、その表面に
凹凸面が形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上記のよう
に化学的エッチングにより凹凸面を形成する場合には、
エッチング溶液の管理や使用済のエッチング溶液の廃液
処理設備等が必要となり、製造コストの増大を招いてい
た。
【0004】そこで、本発明は、斯かる化学的手法を用
いることなく簡便な方法で凹凸面を備える太陽電池素子
等の半導体素子及びその製造方法を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明半導体素子は、第
1の結晶方位を有する第1の結晶系半導体層と、該第1
の結晶系半導体層上に形成された、前記第1の結晶方位
とは異なる結晶方位に結晶が成長することにより表面が
凹凸化された第2の結晶系半導体層とを有することを特
徴とする。
【0006】また、本発明太陽電池素子は、第1の結晶
方位を有する第1の結晶系半導体層と、該第1の結晶系
半導体層上に形成された、前記第1の結晶方位とは異な
る結晶方位に結晶が成長することにより光入射面が凹凸
化された第2の結晶系半導体層とを有することを特徴と
する。
【0007】さらに、本発明半導体素子の製造方法は、
第1の結晶方位を有する第1の結晶系半導体層上に、前
記第1の結晶方位とは異なる第2の結晶方位を有する第
2の結晶系半導体層を成長させることにより、該第2の
結晶系半導体層の表面を凹凸化する工程を備えることを
特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態に係
る半導体素子の一例となる太陽電池素子の素子構造断面
図である。同図において、1は基板であり例えばガラス
からなる。2は該基板1上に形成された高反射性を有す
る導電膜からなる第1電極であり、例えばスパッタ法に
より形成された厚さ2μm程度のAg膜から構成するこ
とができる。3はn型の微結晶またはアモルファスシリ
コンからなる厚さ約300Åのn層であり、4は該n層
上に形成された真性の多結晶シリコンからなる第1i層
である。該第1i層4は例えばプラズマCVD法により
形成され、形成条件を調整することによりその結晶方位
が(111)方向とされている。
【0009】ここで、図2は、プラズマCVD法を用い
て形成したシリコン膜の結晶性をX線回折により解析し
た結果を示す特性図である。尚、シリコン膜はガラス基
板上に表1の形成条件を用いて2μm程度の厚さに形成
した。
【0010】
【表1】
【0011】同図において、縦軸は反応圧力であり横軸
はRF電力である。図中、X線回折による解析の結果ア
モルファス構造を有するシリコン膜が得られた条件は黒
丸で示している。また、結晶性を有するシリコン膜が得
られた条件は、白抜き丸で示すと共に結晶方位をあわせ
て示している。
【0012】図2から、基板温度210℃、SiH4
量10sccm、H2流量200sccm、圧力0.3
Torrの条件においては、RF電力を20W未満とす
るとすることにより結晶方位が(110)方向の多結晶
シリコン膜が得られ、またRF電力を600W以上とす
ることにより結晶方位が(111)方向の多結晶シリコ
ンを得られることがわかる。また、他の条件が同一であ
れば、基板温度を高くすることにより結晶方位を(11
1)方向から(110)方向に変化させることができる
ことがわかっている。さらに、反応圧力を高くする、或
いはSiH4に対するH2の希釈率を低くすることによ
り、結晶方位を(111)方向から(110)方向に変
化させることができる。このように、プラズマCVD法
を用いて多結晶シリコン膜を形成する場合にあっては、
その形成条件を調整することにより、結晶方位の異なる
多結晶シリコンを得ることができるのである。
【0013】図1を参照して、第1i層4は前述の通り
結晶方位が(111)方向の多結晶シリコンから構成さ
れている。このため、その表面には、図3の要部拡大断
面図に示す如く、結晶粒界に起因する微小な凹凸40が
形成されている。この微小な凹凸40の斜面Aは、多結
晶シリコンの結晶方位が(111)方向であることから
(110)面となるものが存在する。
【0014】そこで、本発明にあっては第1i層4上
に、結晶方位が(110)方向の多結晶シリコンからな
る第2i層5を形成している。前述の様に、結晶方位が
(110)方向の多結晶シリコンは、プラズマCVD法
を用いてその形成条件を調整することにより形成するこ
とができる。
【0015】このように結晶方位が(111)方向の多
結晶シリコンからなる第1i層4上に結晶方位が(11
0)方向の多結晶シリコンからなる第2i層5を形成す
ると、第2i層5の成長は、第1i層4表面に存在する
凹凸40を成長核として該凹凸40の斜面A上から選択
的に成長する。そして、このように斜面A上から第2i
層5の成長が始まると、図3に示す如く、第2i層5は
凹凸40の形状を反映して成長初期においては凹凸状に
成長することとなる。そして、この凹凸状に成長する結
晶粒5'、5'同士が互いに接すると横方向への成長が止
まり、縦方向への成長が支配的となって次第に凹凸の大
きさが小さくなる。従って、成長時間を適宜制御するこ
とにより、第2i層5の表面に所望の大きさの凹凸面を
形成することが可能となる。例えば、本実施形態におけ
るような太陽電池素子においては、凹凸面の大きさを高
さ数千Å、凹凸間の幅を数千Åとすることが好ましいの
で、第2i層5の表面に形成される凹凸面の大きさがこ
の大きさとなったときに成長を停止させると良い。
【0016】そして、この第2i層5上にp型の微結晶
または非晶質シリコンからなる厚さ約200Åのp層
6、SnO2,ITO,ZnO等の透明導電膜からなる
第2電極7及びAg,Al等の導電材料からなる櫛形状
の集電極8を設けることにより、本発明に係る半導体素
子としての太陽電池素子が得られる。
【0017】以上の様に、本発明によれば、結晶方位が
(111)方向の多結晶シリコンからなる第1i層4上
に、結晶方位が(110)方向の多結晶シリコンを成長
させることにより、従来の様に化学的エッチングを用い
ることなく表面が凹凸化された第2i層5を得ることが
できる。従って、従来のようにエッチング溶液の保守管
理やエッチング廃液処理のための装置を不要とすること
ができるので、製造コストの低減を図ることができる。
【0018】尚、本実施形態にあっては結晶方位が(1
11)方向の多結晶シリコンからなる第1i層上に、結
晶方位が(110)方向の多結晶シリコンからなる第2
i層を形成したが、これとは逆に、結晶方位が(11
0)方向の多結晶シリコンからなる第1i層上に、結晶
方位が(111)方向の多結晶シリコンからなる第2i
層を形成しても良い。斯かる形態によれば、第1i層表
面に存在する凹凸の斜面では結晶方向が(111)方向
となるので、この凹凸を核として第2i層が成長し、そ
の表面に凹凸面が形成されることとなる。
【0019】(実施例)本発明の実施例として、以下の
様にして図1に示す太陽電池素子を製造した。
【0020】まず、基板1としてガラスを用い、この基
板1上にスパッタ法を用いて厚さ約2μmのAg膜から
なる第1電極2を形成した。そして、この第1電極2上
にプラズマCVD法を用いてn型の微結晶シリコンから
なる厚さ約300Åのn層3を形成した。
【0021】次に、プラズマCVD法を用い、基板温度
150℃、SiH4流量20sccm、H2流量600s
ccm、圧力0.3Torr、RF電力100mW/c
2の条件で、前記n層3上に結晶方位が(111)方
向の多結晶シリコンからなる厚さ約3μmの第1i層4
を形成した。
【0022】次いで、該第1i層4上に、プラズマCV
D法を用い、基板温度300℃、SiH4流量20sc
cm、H2流量300sccm、RF電力100mW/
cm2の条件で、結晶方位が(110)方向の多結晶シ
リコンからなる第2i層5を成長させた。そして、表面
に形成される凹凸面の大きさが6000Å程度となった
時点で第2i層5の成長を停止した。
【0023】さらに、該第2i層5上にプラズマCVD
法を用いてp型のアモルファスシリコンからなる厚さ約
200Åのp層6、スパッタ法を用いてITOからなる
厚さ約700Åの第2電極7、及びスクリーン印刷法に
よりAgからなる櫛形状の集電極8を順次形成すること
により図1に示す構造の太陽電池素子を製造した。
【0024】以上の様にして製造した太陽電池素子の太
陽電池特性を測定したところ、約28mA/cm2の短
絡電流が得られた。一方、第2i層5を備えない以外は
実施例と同一の方法で製造した太陽電池素子の特性を測
定したところ、22mA/cm2の短絡電流しか得られ
なかった。従って、本発明により太陽電池特性の向上に
有効な凹凸面を備える太陽電池素子を提供することがで
きた。
【0025】以上、本発明について説明したが、本発明
は上記の実施の形態に記載した構造の太陽電池素子に限
定されるものではない。例えば本発明を太陽電池素子に
適用するにあたっては、以下のような構造の太陽電池素
子に適用することもできる。
【0026】図4は本発明に係る別の実施の形態に係る
半導体素子としての太陽電池素子の素子構造断面図であ
り、同図において11は結晶方位が(111)のn型の
単結晶シリコンからなる基板であり、該基板1の一主面
上にはプラズマCVD法により結晶方位が(110)方
向のn型の多結晶シリコンからなるn層12が形成され
ている。本実施形態によれば基板11が単結晶シリコン
からなるために結晶粒界が存在しないが、斯かる場合に
は基板11表面をAr,Xr,Xe等の希ガスのプラズ
マに晒すことにより該基板11表面に微小な凹凸を形成
することができる。そして、この凹凸の斜面は前述の実
施形態と同様(110)方向の結晶方位を有するので、
上記n層12はこの凹凸を核として成長し、ピラミッド
状の凹凸面が形成される。そして、この凹凸面上にp型
の非晶質シリコンからなるp層13、ITOからなる厚
さ約700Åの第2電極14及びAgからなる櫛形状の
集電極15が形成される。また、基板11の他主面上に
はAlからなる第1電極16が形成されている。斯かる
構成においても、n層12の表面に凹凸面が形成されて
いるので、太陽電池特性を向上することができる。ま
た、上記n層12とp層13との間に、さらに厚さ約1
00Åの真性非晶質シリコンからなるi層を設けること
で、太陽電池特性の一層の向上を図ることができる。加
えて、基板11と第1電極16との接触界面にn+層を
設けることによってもBSF効果によりさらに太陽電池
特性の向上を図ることができる。
【0027】また、本発明は太陽電池に限らず、凹凸構
造を備える他の半導体素子にも適用できることはいうま
でもない。
【0028】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、化
学的エッチングを用いることなく凹凸面を有する半導体
素子を提供することができる。従って、溶液の保守管理
やエッチング廃液処理のための装置を不要とすることが
できるので、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明半導体素子の一例となる太陽電池素子の
素子構造断面図である。
【図2】プラズマCVD法により形成したシリコン膜の
結晶性を示す特性図である。
【図3】図1の太陽電池素子の要部拡大断面図である。
【図4】本発明の他の実施の形態に係る太陽電池素子の
素子構造断面図である。
【符号の説明】
1…基板、2…第1電極、3…n層、4…第1i層、5
…凹凸、6…第2i層、7…p層、8…第2電極、9…
集電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の結晶方位を有する第1の結晶系半
    導体層と、該第1の結晶系半導体層上に形成された、前
    記第1の結晶方位とは異なる結晶方位に結晶が成長する
    ことにより表面が凹凸化された第2の結晶系半導体層と
    を有することを特徴とする半導体素子。
  2. 【請求項2】 第1の結晶方位を有する第1の結晶系半
    導体層と、該第1の結晶系半導体層上に形成された、前
    記第1の結晶方位とは異なる結晶方位に結晶が成長する
    ことにより光入射面が凹凸化された第2の結晶系半導体
    層とを有することを特徴とする太陽電池素子。
  3. 【請求項3】 第1の結晶方位を有する第1の結晶系半
    導体層上に、前記第1の結晶方位とは異なる第2の結晶
    方位を有する第2の結晶系半導体層を成長させることに
    より、該第2の結晶系半導体層の表面を凹凸化する工程
    を備えることを特徴とする半導体素子の製造方法。
JP24335999A 1999-08-30 1999-08-30 半導体素子、太陽電池素子及び半導体素子の製造方法 Pending JP2001068708A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24335999A JP2001068708A (ja) 1999-08-30 1999-08-30 半導体素子、太陽電池素子及び半導体素子の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24335999A JP2001068708A (ja) 1999-08-30 1999-08-30 半導体素子、太陽電池素子及び半導体素子の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001068708A true JP2001068708A (ja) 2001-03-16

Family

ID=17102675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24335999A Pending JP2001068708A (ja) 1999-08-30 1999-08-30 半導体素子、太陽電池素子及び半導体素子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001068708A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7023055B2 (en) * 2003-10-29 2006-04-04 International Business Machines Corporation CMOS on hybrid substrate with different crystal orientations using silicon-to-silicon direct wafer bonding
JP2012023350A (ja) * 2010-06-18 2012-02-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置の作製方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7023055B2 (en) * 2003-10-29 2006-04-04 International Business Machines Corporation CMOS on hybrid substrate with different crystal orientations using silicon-to-silicon direct wafer bonding
US7364958B2 (en) 2003-10-29 2008-04-29 International Business Machines Corporation CMOS on hybrid substrate with different crystal orientations using silicon-to-silicon direct wafer bonding
JP2012023350A (ja) * 2010-06-18 2012-02-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置の作製方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2740337B2 (ja) 光起電力素子
WO1999063600A1 (en) Silicon-base thin-film photoelectric device
JP2001189478A (ja) 半導体素子及びその製造方法
JPH0458193B2 (ja)
JPH0614554B2 (ja) 薄膜太陽電池の製造方法
JPH0714764A (ja) 薄膜多結晶シリコン及びその製造方法
JP2000252500A (ja) シリコン系薄膜光電変換装置
JP4340031B2 (ja) 太陽電池用基板の粗面化方法
JP4193962B2 (ja) 太陽電池用基板および薄膜太陽電池
JP2003282458A (ja) 半導体素子及びその製造方法
JP3672754B2 (ja) シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法
JP2000058892A (ja) シリコン系薄膜光電変換装置
JP3725246B2 (ja) 薄膜光電材料およびそれを含む薄膜型光電変換装置
JP4756820B2 (ja) 太陽電池
JP2001068708A (ja) 半導体素子、太陽電池素子及び半導体素子の製造方法
JPH11145498A (ja) シリコン系薄膜光電変換装置
JP2007088434A (ja) 光起電力素子
JP2003188400A (ja) 結晶性SiC膜の製造方法、結晶性SiC膜及び太陽電池
JP4335351B2 (ja) シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法
JP3695923B2 (ja) 透明電極基板及びその作製方法並びに光起電力素子の製造方法
JP2841335B2 (ja) 光起電力装置の製造方法
JPS62209871A (ja) 光起電力装置の製造方法
JP2000058889A (ja) シリコン系薄膜およびシリコン系薄膜光電変換装置
JP3094730B2 (ja) 太陽電池素子
JP2000252499A (ja) 薄膜光電変換装置の製造方法