JP2012151506A5

JP2012151506A5 -

Info

Publication number: JP2012151506A5
Application number: JP2012089512A
Authority: JP
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-05-30

Description

本発明は、基板上に形成された透明導電膜上に、第１のｐ型半導体層、ｉ型非晶質シリコン系光電変換層、第１のｎ型半導体層、第２のｐ型半導体層、ｉ型微結晶シリコン系光電変換層および第２のｎ型半導体層を、同一のプラズマＣＶＤ成膜室内で、順次形成して二重ｐｉｎ構造積層体を形成し、第１のｐ型半導体層、ｉ型非晶質シリコン系光電変換層および第１のｎ型半導体層は、プラズマＣＶＤ成膜室における成膜圧力が２００Ｐａ以上３０００Ｐａ以下および電極単位面積当たりの電力密度が０．０１Ｗ／ｃｍ ² 以上０．３Ｗ／ｃｍ ² 以下で形成されることを特徴とするシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法である。

本発明にかかるシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法において、第１のｎ型半導体層は結晶質シリコン系半導体を含むことができる。また、第１のｐ型半導体層の厚さを２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とし、ｉ型非晶質シリコン系光電変換層の厚さを０．１μｍ以上０．５μｍ以下とし、第１のｎ型半導体層の厚さを２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。また、第２のｐ型半導体層の厚さを２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とし、ｉ型微結晶シリコン系光電変換層の厚さを０．５μｍ以上２０μｍ以下とし、第２のｎ型半導体層の厚さを２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることができる。

また、本発明にかかるシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法において、第２のｐ型半導体層を、基板の下地温度が２５０℃以下であり、プラズマＣＶＤ成膜室内に導入する原料ガスが、シラン系ガスと水素ガスを含有する希釈ガスとを含み、シラン系ガスに対する希釈ガスの流量が１００倍以上の条件で形成することができる。また、第１のｐ型半導体層および第２のｐ型半導体層の導電型決定不純物原子を、ボロン原子またはアルミニウム原子とすることができる。また、第１のｎ型半導体層の導電型決定不純物原子濃度を３×１０ ¹⁹ ｃｍ ^-3 以下とし、第２のｐ型半導体層の導電型決定不純物原子濃度を５×１０ ¹⁹ ｃｍ ^-3 以下とすることができる。

また、本発明にかかるシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法において、ｉ型微結晶シリコン系光電変換層を、基板の下地温度が２５０℃以下であり、プラズマＣＶＤ成膜室に導入する原料ガスがシラン系ガスと希釈ガスとを含み、シラン系ガスに対する希釈ガスの流量が３０倍以上１００倍以下の条件で形成し、ラマン分光法により測定される４８０ｎｍ ^-1 におけるピークに対する５２０ｎｍ ^-1 におけるピークのピーク強度比Ｉ ₅₂₀ ／Ｉ ₄₈₀ を５以上１０以下とすることができる。また、第２のｎ型半導体層を、基板の下地温度が２５０℃以下であり、プラズマＣＶＤ成膜室に導入する原料ガス中のシリコン原子に対するリン原子の含有率が０．１原子％以上５原子％以下の条件で形成することができる。

また、本発明にかかるシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法において、二重ｐｉｎ構造積層体を形成した後に、二重ｐｉｎ構造積層体を含むシリコン系薄膜光電変換装置をプラズマＣＶＤ成膜室から搬出し、プラズマＣＶＤ成膜室のカソード上および／または室内面上の残留膜を除去することができる。ここで、残留膜の除去は、水素ガスと、不活性ガスと、フッ素系のクリーニングガスとからなる群より選ばれる少なくとも１種のガスをプラズマ化したガスプラズマによって行うことができる。

また、本発明にかかるシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法においては、上記の製造方法により形成された二重ｐｉｎ構造積層体の第２のｎ型半導体層上に、さらに、ｐ型半導体層、ｉ型結晶質シリコン系光電変換層およびｎ型半導体層から構成される結晶質ｐｉｎ構造積層体を少なくとも１つ積層することができる。

Claims

基板上に形成された透明導電膜上に、第１のｐ型半導体層、ｉ型非晶質シリコン系光電変換層、第１のｎ型半導体層、第２のｐ型半導体層、ｉ型微結晶シリコン系光電変換層および第２のｎ型半導体層を、同一のプラズマＣＶＤ成膜室内で、順次形成して二重ｐｉｎ構造積層体を形成し、
前記第１のｐ型半導体層、前記ｉ型非晶質シリコン系光電変換層および前記第１のｎ型半導体層は、前記プラズマＣＶＤ成膜室における成膜圧力が２００Ｐａ以上３０００Ｐａ以下および電極単位面積当たりの電力密度が０．０１Ｗ／ｃｍ ² 以上０．３Ｗ／ｃｍ ² 以下で形成されることを特徴とするシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記第１のｎ型半導体層は結晶質シリコン系半導体を含むことを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記第１のｐ型半導体層の厚さは２ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記ｉ型非晶質シリコン系光電変換層の厚さは０．１μｍ以上０．５μｍ以下であり、前記第１のｎ型半導体層の厚さは２ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記第２のｐ型半導体層の厚さは２ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、前記ｉ型微結晶シリコン系光電変換層の厚さは０．５μｍ以上２０μｍ以下であり、前記第２のｎ型半導体層の厚さは２ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記第２のｐ型半導体層は、前記基板の下地温度が２５０℃以下であり、前記プラズマＣＶＤ成膜室内に導入する原料ガスが、シラン系ガスと水素ガスを含有する希釈ガスとを含み、前記シラン系ガスに対する前記希釈ガスの流量が１００倍以上の条件で形成されることを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記第１のｐ型半導体層および前記第２のｐ型半導体層の導電型決定不純物原子は、ボロン原子またはアルミニウム原子であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記第１のｎ型半導体層の導電型決定不純物原子濃度が３×１０ ¹⁹ ｃｍ ^-3 以下であり、前記第２のｐ型半導体層の導電型決定不純物原子濃度が５×１０ ¹⁹ ｃｍ ^-3 以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記ｉ型微結晶シリコン系光電変換層は、前記基板の下地温度が２５０℃以下であり、前記プラズマＣＶＤ成膜室に導入する原料ガスがシラン系ガスと希釈ガスとを含み、シラン系ガスに対する希釈ガスの流量が３０倍以上１００倍以下の条件で形成され、ラマン分光法により測定される４８０ｎｍ ^-1 におけるピークに対する５２０ｎｍ ^-1 におけるピークのピーク強度比Ｉ ₅₂₀ ／Ｉ ₄₈₀ が５以上１０以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記第２のｎ型半導体層は、前記基板の下地温度が２５０℃以下であり、前記プラズマＣＶＤ成膜室に導入する原料ガス中のシリコン原子に対するリン原子の含有率が０．１原子％以上５原子％以下の条件で形成されることを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記二重ｐｉｎ構造積層体を形成した後に、前記二重ｐｉｎ構造積層体を含むシリコン系薄膜光電変換装置を前記プラズマＣＶＤ成膜室から搬出し、前記プラズマＣＶＤ成膜室のカソード上および／または室内面上の残留膜を除去することを特徴とする請求項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
前記残留膜の除去は、水素ガスと、不活性ガスと、フッ素系のクリーニングガスとからなる群より選ばれる少なくとも１種のガスをプラズマ化したガスプラズマによって行われることを特徴とする請求項１０に記載のシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。
請求項１に記載の製造方法により形成された二重ｐｉｎ構造積層体の第２のｎ型半導体層上に、さらに、ｐ型半導体層、ｉ型結晶質シリコン系光電変換層およびｎ型半導体層から構成される結晶質ｐｉｎ構造積層体を少なくとも１つ積層することを特徴とするシリコン系薄膜光電変換装置の製造方法。