JPH07153698A - シリコン積層体 - Google Patents
シリコン積層体Info
- Publication number
- JPH07153698A JPH07153698A JP5300468A JP30046893A JPH07153698A JP H07153698 A JPH07153698 A JP H07153698A JP 5300468 A JP5300468 A JP 5300468A JP 30046893 A JP30046893 A JP 30046893A JP H07153698 A JPH07153698 A JP H07153698A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon
- polycrystalline silicon
- intermediate film
- base material
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気的特性の改善が図れかつシリコン膜が剥
離し難いシリコン積層体を提供すること。 【構成】 このシリコン積層体20は、焼結ＳｉＣ基板21
と、この表面に製膜されたＳｉＣx （０＜ｘ＜１）の中
間膜22と、この中間膜22上に製膜された多結晶シリコン
膜23とで構成されている。そして、中間膜22の作用によ
り多結晶シリコン膜24の膜ストレスが低減され、かつ化
学量論化合物であるＳｉＣに較べ炭素原子の比率が少な
いＳｉＣx を中間膜として適用しているためＳｉの比率
が高い分シリコンとの格子不整合が緩和され、これに伴
い中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキシャル的に成
長させることが可能となる。従って、このシリコン積層
体20を太陽電池等に適用した場合、その光電変換効率の
向上が図れ、かつシリコン膜が剥離し難いためその物理
的耐性も向上すると共に、シリコン層と裏面電極との間
のオーミック性接合も可能となる。
離し難いシリコン積層体を提供すること。 【構成】 このシリコン積層体20は、焼結ＳｉＣ基板21
と、この表面に製膜されたＳｉＣx （０＜ｘ＜１）の中
間膜22と、この中間膜22上に製膜された多結晶シリコン
膜23とで構成されている。そして、中間膜22の作用によ
り多結晶シリコン膜24の膜ストレスが低減され、かつ化
学量論化合物であるＳｉＣに較べ炭素原子の比率が少な
いＳｉＣx を中間膜として適用しているためＳｉの比率
が高い分シリコンとの格子不整合が緩和され、これに伴
い中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキシャル的に成
長させることが可能となる。従って、このシリコン積層
体20を太陽電池等に適用した場合、その光電変換効率の
向上が図れ、かつシリコン膜が剥離し難いためその物理
的耐性も向上すると共に、シリコン層と裏面電極との間
のオーミック性接合も可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳｉＣ基材とこの基材
上に製膜された多結晶シリコン膜とでその主要部が構成
され、例えば、太陽電池の一部を構成するシリコン層と
裏面電極部材として一体的に適用可能なシリコン積層体
に係り、特に、その電気的特性の改善が図れるシリコン
積層体の改良に関するものである。
上に製膜された多結晶シリコン膜とでその主要部が構成
され、例えば、太陽電池の一部を構成するシリコン層と
裏面電極部材として一体的に適用可能なシリコン積層体
に係り、特に、その電気的特性の改善が図れるシリコン
積層体の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種のシリコン積層体としては、例え
ば、特開昭５５−７３４５０号公報に記載されたものが
知られている。
ば、特開昭５５−７３４５０号公報に記載されたものが
知られている。
【０００３】すなわち、このシリコン積層体は、融解槽
に収容された融体シリコン内に一連の穴を備えた網状構
造のカーボンファイバー織布等を浸漬し、上記穴内並び
に表面に融体シリコンを充填並びに被覆すると共に、こ
の融体を結晶化させて製造された構造のものが知られて
おり、例えば、図３に示された太陽電池のシリコン層と
裏面電極部材等として一体的に適用されている。
に収容された融体シリコン内に一連の穴を備えた網状構
造のカーボンファイバー織布等を浸漬し、上記穴内並び
に表面に融体シリコンを充填並びに被覆すると共に、こ
の融体を結晶化させて製造された構造のものが知られて
おり、例えば、図３に示された太陽電池のシリコン層と
裏面電極部材等として一体的に適用されている。
【０００４】尚、図３中、ａはｐ型シリコン層、ｂはｎ
型シリコン層、ｃはＩＴＯ等の反射防止層、ｄは櫛歯状
電極、ｅはオーミック性接合層、ｆは裏面電極をそれぞ
れ示している。
型シリコン層、ｃはＩＴＯ等の反射防止層、ｄは櫛歯状
電極、ｅはオーミック性接合層、ｆは裏面電極をそれぞ
れ示している。
【０００５】ところで、このシリコン積層体において
は、上記融体シリコンを保持しかつ結晶化させる一連の
穴を備えた網状構造のカーボンファイバー織布等が適用
されており、このカーボンファイバー織布等が上記穴を
備えている分だけその電気抵抗が大きくなるため、この
シリコン積層体が組込まれた太陽電池についてはその光
電変換効率の向上を図り難い欠点があった。
は、上記融体シリコンを保持しかつ結晶化させる一連の
穴を備えた網状構造のカーボンファイバー織布等が適用
されており、このカーボンファイバー織布等が上記穴を
備えている分だけその電気抵抗が大きくなるため、この
シリコン積層体が組込まれた太陽電池についてはその光
電変換効率の向上を図り難い欠点があった。
【０００６】このため、従来においては、通常、熱ＣＶ
Ｄ法やプラズマＣＶＤ法等の製膜手段によりシート状の
炭素系基材や耐熱性金属基材面に多結晶シリコン膜を直
接製膜させてシリコン積層体を製造し、このシリコン積
層体を上記太陽電池等に組込む方法が採られている。
Ｄ法やプラズマＣＶＤ法等の製膜手段によりシート状の
炭素系基材や耐熱性金属基材面に多結晶シリコン膜を直
接製膜させてシリコン積層体を製造し、このシリコン積
層体を上記太陽電池等に組込む方法が採られている。
【０００７】しかし、上記製膜手段を適用して製造され
た後者のシリコン積層体においても以下のような問題が
あった。
た後者のシリコン積層体においても以下のような問題が
あった。
【０００８】まず、シート状の炭素系基材面に対して熱
ＣＶＤ法等の手段により多結晶シリコン膜を製膜した場
合、上記炭素系基材とシリコンの熱膨張係数の差異に起
因して製膜された多結晶シリコン膜にストレスが生じ易
くなり、このストレスに伴い上記多結晶シリコン膜の膜
厚をある程度の大きさに設定しないと膜内に欠陥やクラ
ックが発生し易く、かつ、上記膜ストレスが原因となっ
て基材から多結晶シリコン膜が剥がれ易くなる問題があ
った。
ＣＶＤ法等の手段により多結晶シリコン膜を製膜した場
合、上記炭素系基材とシリコンの熱膨張係数の差異に起
因して製膜された多結晶シリコン膜にストレスが生じ易
くなり、このストレスに伴い上記多結晶シリコン膜の膜
厚をある程度の大きさに設定しないと膜内に欠陥やクラ
ックが発生し易く、かつ、上記膜ストレスが原因となっ
て基材から多結晶シリコン膜が剥がれ易くなる問題があ
った。
【０００９】他方、耐熱性金属基材面に上記熱ＣＶＤ法
等の手段により多結晶シリコン膜を製膜した場合、製膜
された多結晶シリコン膜内に耐熱性金属基材の金属成分
が拡散されてしまうことがあり、この金属成分の拡散具
合により上記多結晶シリコン膜の電気的特性が変動し易
い問題があった。
等の手段により多結晶シリコン膜を製膜した場合、製膜
された多結晶シリコン膜内に耐熱性金属基材の金属成分
が拡散されてしまうことがあり、この金属成分の拡散具
合により上記多結晶シリコン膜の電気的特性が変動し易
い問題があった。
【００１０】このような技術的背景の下、本発明者は、
ＳｉＣ基材とこのＳｉＣ基材上に製膜された多結晶シリ
コン膜とでその主要部が構成されるシリコン積層体を考
案した。すなわち、化学的並びに物理的性質がシリコン
と類似するＳｉＣを基材に適用することにより、上記基
材と多結晶シリコン膜間における化学的、物理的親和性
を向上させることが可能になるため、多結晶シリコン製
膜後における膜ストレスの低減が図れると共に基材と多
結晶シリコン膜間のオーミック性接合をも形成でき、更
に、上記多結晶シリコン膜内への金属成分の拡散をも防
止できる利点を有している。
ＳｉＣ基材とこのＳｉＣ基材上に製膜された多結晶シリ
コン膜とでその主要部が構成されるシリコン積層体を考
案した。すなわち、化学的並びに物理的性質がシリコン
と類似するＳｉＣを基材に適用することにより、上記基
材と多結晶シリコン膜間における化学的、物理的親和性
を向上させることが可能になるため、多結晶シリコン製
膜後における膜ストレスの低減が図れると共に基材と多
結晶シリコン膜間のオーミック性接合をも形成でき、更
に、上記多結晶シリコン膜内への金属成分の拡散をも防
止できる利点を有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、基材として
炭化シリコン(ＳｉＣ)を適用した上記シリコン積層体は
上述したような利点を有しているが、基材を構成する炭
化シリコン(ＳｉＣ)とシリコン（Ｓｉ）との格子不整合
に起因して上記基材上に多結晶シリコン膜をエピタキシ
ャル成長させることが困難なため、多結晶シリコン膜の
基材との界面に結晶成長の不十分な未成長領域が形成さ
れてしまうことがあった。
炭化シリコン(ＳｉＣ)を適用した上記シリコン積層体は
上述したような利点を有しているが、基材を構成する炭
化シリコン(ＳｉＣ)とシリコン（Ｓｉ）との格子不整合
に起因して上記基材上に多結晶シリコン膜をエピタキシ
ャル成長させることが困難なため、多結晶シリコン膜の
基材との界面に結晶成長の不十分な未成長領域が形成さ
れてしまうことがあった。
【００１２】このため、多結晶シリコン膜における電子
移動度等電気的特性の向上を図る上において未だ改善の
余地を有していた。
移動度等電気的特性の向上を図る上において未だ改善の
余地を有していた。
【００１３】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、多結晶シリコン
膜における電子移動度等電気的特性が更に改善されたシ
リコン積層体を提供することにある。
れたもので、その課題とするところは、多結晶シリコン
膜における電子移動度等電気的特性が更に改善されたシ
リコン積層体を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、シリコン積層体が、ＳｉＣ基材と、このＳｉ
Ｃ基材表面に形成されたＳｉＣx(但し、０＜ｘ＜１)よ
り成る中間膜と、この中間膜上に製膜された多結晶シリ
コン膜とで構成されることを特徴とするものである。
る発明は、シリコン積層体が、ＳｉＣ基材と、このＳｉ
Ｃ基材表面に形成されたＳｉＣx(但し、０＜ｘ＜１)よ
り成る中間膜と、この中間膜上に製膜された多結晶シリ
コン膜とで構成されることを特徴とするものである。
【００１５】そして、このシリコン積層体によれば、Ｓ
ｉＣ基材と多結晶シリコン膜との間に化学的並びに物理
的にＳｉＣとシリコンの中間的性質を有するＳｉＣx の
中間膜が介在されているため、化学的親和性の向上と多
結晶シリコン製膜後における膜ストレスの低減が図れ
る。更に、化学量論化合物であるＳｉＣに較べ炭素原子
の比率が少ないＳｉＣx (但し、０＜ｘ＜１)を上記中間
膜として適用しており、この中間膜はＳｉの比率が高い
分シリコン(Ｓｉ)との格子不整合が緩和され、これに伴
い上記中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキシャル的
に成長させることが可能になると共に、中間膜との界面
にシリコンの未成長領域が形成され難くなるため、多結
晶シリコン膜における結晶性が向上してその電気的特性
の改善が図れる。
ｉＣ基材と多結晶シリコン膜との間に化学的並びに物理
的にＳｉＣとシリコンの中間的性質を有するＳｉＣx の
中間膜が介在されているため、化学的親和性の向上と多
結晶シリコン製膜後における膜ストレスの低減が図れ
る。更に、化学量論化合物であるＳｉＣに較べ炭素原子
の比率が少ないＳｉＣx (但し、０＜ｘ＜１)を上記中間
膜として適用しており、この中間膜はＳｉの比率が高い
分シリコン(Ｓｉ)との格子不整合が緩和され、これに伴
い上記中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキシャル的
に成長させることが可能になると共に、中間膜との界面
にシリコンの未成長領域が形成され難くなるため、多結
晶シリコン膜における結晶性が向上してその電気的特性
の改善が図れる。
【００１６】従って、この発明に係るシリコン積層体を
太陽電池等に適用した場合、電気的特性の改善に伴い光
電変換効率等の向上が図れ、かつ、その膜厚を薄く設定
しても製膜された多結晶シリコン膜には欠陥やクラック
等が存在しないと共にＳｉＣ基材からの剥離も起り難い
ためその物理的耐性が向上し、更に、シリコン層と裏面
電極との間のオーミック性接合も可能となる利点を有し
ている。
太陽電池等に適用した場合、電気的特性の改善に伴い光
電変換効率等の向上が図れ、かつ、その膜厚を薄く設定
しても製膜された多結晶シリコン膜には欠陥やクラック
等が存在しないと共にＳｉＣ基材からの剥離も起り難い
ためその物理的耐性が向上し、更に、シリコン層と裏面
電極との間のオーミック性接合も可能となる利点を有し
ている。
【００１７】ここで、上記中間膜を構成するＳｉＣx の
ｘの値は、０＜ｘ＜１の範囲内においてＳｉＣ基材側で
はＳｉＣに近い大きな値に設定する一方、多結晶シリコ
ン膜側に近付くにつれてｘの値が連続的に小さくなるよ
うに設定し中間膜内の組成が厚み方向で変化するよう調
整してもよいし、あるいは、０＜ｘ＜１の範囲内の特定
の値に設定し中間膜内の組成が厚み方向で略一定となる
よう調整してもよく、上記多結晶シリコン膜の目的とす
る電気的特性に応じて任意に選択できる。
ｘの値は、０＜ｘ＜１の範囲内においてＳｉＣ基材側で
はＳｉＣに近い大きな値に設定する一方、多結晶シリコ
ン膜側に近付くにつれてｘの値が連続的に小さくなるよ
うに設定し中間膜内の組成が厚み方向で変化するよう調
整してもよいし、あるいは、０＜ｘ＜１の範囲内の特定
の値に設定し中間膜内の組成が厚み方向で略一定となる
よう調整してもよく、上記多結晶シリコン膜の目的とす
る電気的特性に応じて任意に選択できる。
【００１８】次に、請求項２に係る発明は、請求項１記
載の発明に係るシリコン積層体を前提とし、ＳｉＣx
(但し、０＜ｘ＜１)より成る中間膜内にｎ型又はｐ型ド
ーパントが混入されていることを特徴とするものであ
る。
載の発明に係るシリコン積層体を前提とし、ＳｉＣx
(但し、０＜ｘ＜１)より成る中間膜内にｎ型又はｐ型ド
ーパントが混入されていることを特徴とするものであ
る。
【００１９】そして、請求項２記載の発明に係るシリコ
ン積層体によれば、ＳｉＣx より成る中間膜内にｎ型又
はｐ型ドーパントが混入されているため、このｎ型又は
ｐ型ドーパントの作用によりＳｉＣ基材と多結晶シリコ
ン膜との間のオーミック性接合を更に完全に形成するこ
とが可能になると共に中間膜の電気抵抗も下げられ、か
つ多結晶シリコン膜に対して電界が生じるためＢＳＦ
（Back Surface Field）効果を得ることも可能となる。
ン積層体によれば、ＳｉＣx より成る中間膜内にｎ型又
はｐ型ドーパントが混入されているため、このｎ型又は
ｐ型ドーパントの作用によりＳｉＣ基材と多結晶シリコ
ン膜との間のオーミック性接合を更に完全に形成するこ
とが可能になると共に中間膜の電気抵抗も下げられ、か
つ多結晶シリコン膜に対して電界が生じるためＢＳＦ
（Back Surface Field）効果を得ることも可能となる。
【００２０】従って、このシリコン積層体についてはＢ
ＳＦ型太陽電池等にそのまま適用することが可能とな
り、かつ、その膜厚を薄く設定しても製膜された多結晶
シリコン膜には欠陥やクラック等が存在しないと共にＳ
ｉＣ基材からの剥離も起こり難いためその物理的耐性の
向上も図れる利点を有している。
ＳＦ型太陽電池等にそのまま適用することが可能とな
り、かつ、その膜厚を薄く設定しても製膜された多結晶
シリコン膜には欠陥やクラック等が存在しないと共にＳ
ｉＣ基材からの剥離も起こり難いためその物理的耐性の
向上も図れる利点を有している。
【００２１】尚、ＳｉＣx より成る中間膜内に混入され
るｎ型ドーパントとしては、Ｐ（リン）、Ｓｂ（アンチ
モン）、Ａｓ（ひ素）等があり、ｐ型ドーパントとして
は、Ｂ（ボロン）、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウ
ム）、Ａｌ（アルミニウム）等がある。また、これ等の
ドーパントは、中間膜の製膜時にＰＨ3 （フォスフィ
ン）ガス、ＡｓＨ3（アルシン）ガス、Ｂ2Ｈ6（ジボラ
ン）ガス、Ｂ（ＣＨ3）3（トリメチルボロン）ガス等の
ドーパントガスを作用させることにより上記中間膜内に
混入させることができる。
るｎ型ドーパントとしては、Ｐ（リン）、Ｓｂ（アンチ
モン）、Ａｓ（ひ素）等があり、ｐ型ドーパントとして
は、Ｂ（ボロン）、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウ
ム）、Ａｌ（アルミニウム）等がある。また、これ等の
ドーパントは、中間膜の製膜時にＰＨ3 （フォスフィ
ン）ガス、ＡｓＨ3（アルシン）ガス、Ｂ2Ｈ6（ジボラ
ン）ガス、Ｂ（ＣＨ3）3（トリメチルボロン）ガス等の
ドーパントガスを作用させることにより上記中間膜内に
混入させることができる。
【００２２】また、請求項１〜２記載の発明に係るシリ
コン積層体の適用対象としては上記太陽電池に限らず、
例えば光センサ等が挙げられる。
コン積層体の適用対象としては上記太陽電池に限らず、
例えば光センサ等が挙げられる。
【００２３】
【作用】請求項１に係る発明によれば、ＳｉＣ基材と、
このＳｉＣ基材表面に形成されたＳｉＣx (但し、０＜
ｘ＜１)より成る中間膜と、この中間膜上に製膜された
多結晶シリコン膜とでシリコン積層体が構成されてお
り、化学的並びに物理的にＳｉＣとシリコンの中間的性
質を有するＳｉＣx の中間膜の作用によりＳｉＣ基材と
多結晶シリコン膜との化学的親和性の向上と多結晶シリ
コン製膜後における膜ストレスの低減が図れ、かつ、上
記多結晶シリコン膜とＳｉＣ基材間のオーミック性接合
をより完全に形成することも可能となる。
このＳｉＣ基材表面に形成されたＳｉＣx (但し、０＜
ｘ＜１)より成る中間膜と、この中間膜上に製膜された
多結晶シリコン膜とでシリコン積層体が構成されてお
り、化学的並びに物理的にＳｉＣとシリコンの中間的性
質を有するＳｉＣx の中間膜の作用によりＳｉＣ基材と
多結晶シリコン膜との化学的親和性の向上と多結晶シリ
コン製膜後における膜ストレスの低減が図れ、かつ、上
記多結晶シリコン膜とＳｉＣ基材間のオーミック性接合
をより完全に形成することも可能となる。
【００２４】更に、化学量論化合物であるＳｉＣに較べ
炭素原子の比率が少ないＳｉＣx(但し、０＜ｘ＜１）を
上記中間膜として適用しており、この中間膜はＳｉの比
率が高い分シリコン(Ｓｉ)との格子不整合が緩和され、
これに伴い上記中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキ
シャル的に成長させることが可能になると共に、中間膜
との界面にシリコンの未成長領域が形成され難くなるた
め、多結晶シリコン膜の結晶性が向上してその電気的特
性の改善を図ることが可能となる。
炭素原子の比率が少ないＳｉＣx(但し、０＜ｘ＜１）を
上記中間膜として適用しており、この中間膜はＳｉの比
率が高い分シリコン(Ｓｉ)との格子不整合が緩和され、
これに伴い上記中間膜上に多結晶シリコン膜をエピタキ
シャル的に成長させることが可能になると共に、中間膜
との界面にシリコンの未成長領域が形成され難くなるた
め、多結晶シリコン膜の結晶性が向上してその電気的特
性の改善を図ることが可能となる。
【００２５】また、請求項２に係る発明によれば、Ｓｉ
Ｃx (但し、０＜ｘ＜１)より成る上記中間膜内にｎ型又
はｐ型ドーパントが混入されているため、このｎ型又は
ｐ型ドーパントの作用によりＳｉＣ基材と多結晶シリコ
ン膜との間のオーミック性接合を更に完全に形成するこ
とが可能になると共に、中間膜の電気抵抗も下げられ、
かつ、多結晶シリコン膜に対して電界が生じるためＢＳ
Ｆ（Back Surface Field）効果を得ることも可能とな
る。
Ｃx (但し、０＜ｘ＜１)より成る上記中間膜内にｎ型又
はｐ型ドーパントが混入されているため、このｎ型又は
ｐ型ドーパントの作用によりＳｉＣ基材と多結晶シリコ
ン膜との間のオーミック性接合を更に完全に形成するこ
とが可能になると共に、中間膜の電気抵抗も下げられ、
かつ、多結晶シリコン膜に対して電界が生じるためＢＳ
Ｆ（Back Surface Field）効果を得ることも可能とな
る。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００２７】［実施例１］まず、この実施例に係るシリ
コン積層体２０は、図１に示すように焼結ＳｉＣ基材２
１と、このＳｉＣ基材２１上に製膜されかつＳｉＣ基材
２１から離れるにつれてｘの値が連続的に小さく設定さ
れているＳｉＣx （０＜ｘ＜１）から成る中間膜２２
と、この中間膜２２上にエピタキシャル的に成長された
多結晶シリコン膜２３とでその主要部が構成されてい
る。
コン積層体２０は、図１に示すように焼結ＳｉＣ基材２
１と、このＳｉＣ基材２１上に製膜されかつＳｉＣ基材
２１から離れるにつれてｘの値が連続的に小さく設定さ
れているＳｉＣx （０＜ｘ＜１）から成る中間膜２２
と、この中間膜２２上にエピタキシャル的に成長された
多結晶シリコン膜２３とでその主要部が構成されてい
る。
【００２８】そして、このシリコン積層体２０は以下に
述べるような方法にて製造されている。すなわち、図２
に示すようにアークプラズマ並びに誘導プラズマを形成
できる高温プラズマ発生部１と、この高温プラズマ発生
部１に隣接して設けられ内部に基材ホルダー７を備える
反応室３とでその主要部が構成される装置内に上記焼結
ＳｉＣ基材２１を配置し、かつ、反応室３内を〜１０-3
Torrまで真空引きを行って反応室３内の空気等を排気し
た後、プラズマ点火後の急加熱や局所的過熱を防ぐため
点火に先がけ上記基材ホルダー７に設けられＳｉＣ基材
２１を水平方向へ移動操作する移動機構（図示せず）を
作動させた。
述べるような方法にて製造されている。すなわち、図２
に示すようにアークプラズマ並びに誘導プラズマを形成
できる高温プラズマ発生部１と、この高温プラズマ発生
部１に隣接して設けられ内部に基材ホルダー７を備える
反応室３とでその主要部が構成される装置内に上記焼結
ＳｉＣ基材２１を配置し、かつ、反応室３内を〜１０-3
Torrまで真空引きを行って反応室３内の空気等を排気し
た後、プラズマ点火後の急加熱や局所的過熱を防ぐため
点火に先がけ上記基材ホルダー７に設けられＳｉＣ基材
２１を水平方向へ移動操作する移動機構（図示せず）を
作動させた。
【００２９】次に、プラズマ発生部１内へアルゴンガス
と水素ガスを導入すると共にプラズマ点火を行った。電
源は最初に直流を投入しその後に高周波を投入した。
尚、高温プラズマフレームの形状はアルゴンガス、水素
ガスの流量でかなり変化するが安定した状態を比較的容
易に得ることができた。また、この装置にはアルゴンガ
スと水素ガスの導入口並びにシリコン原料の導入口に圧
力制御弁が取付けられ、かつ、反応室３の下流側には排
気系４が設けられておりこれ等機構により反応室３内の
圧力は〜５５０Torrに保持されている。
と水素ガスを導入すると共にプラズマ点火を行った。電
源は最初に直流を投入しその後に高周波を投入した。
尚、高温プラズマフレームの形状はアルゴンガス、水素
ガスの流量でかなり変化するが安定した状態を比較的容
易に得ることができた。また、この装置にはアルゴンガ
スと水素ガスの導入口並びにシリコン原料の導入口に圧
力制御弁が取付けられ、かつ、反応室３の下流側には排
気系４が設けられておりこれ等機構により反応室３内の
圧力は〜５５０Torrに保持されている。
【００３０】そして、上記ＳｉＣ基材２１を高温プラズ
マと基材ホルダー７内に設けられた加熱手段８により加
熱してその表面温度が十分上昇していることを放射温度
計を用いてモニターし、かつ、その表面温度がシリコン
の融点直下の温度（１４００℃）になった時点で上記ガ
ス導入口からシランガスとメタンガスとの混合ガスを導
入し、シランガス流量については０．５リットル／ｍｉ
ｎに設定する一方、メタンガス流量については０．５リ
ットル／ｍｉｎから連続的に下げて最終的には０リット
ル／ｍｉｎに設定し、この混合ガスをＳｉＣ基材２１上
で気相反応させてそのｘの値が連続的に小さく設定され
たＳｉＣx （０＜ｘ＜１）から成る中間膜２２を形成し
た。
マと基材ホルダー７内に設けられた加熱手段８により加
熱してその表面温度が十分上昇していることを放射温度
計を用いてモニターし、かつ、その表面温度がシリコン
の融点直下の温度（１４００℃）になった時点で上記ガ
ス導入口からシランガスとメタンガスとの混合ガスを導
入し、シランガス流量については０．５リットル／ｍｉ
ｎに設定する一方、メタンガス流量については０．５リ
ットル／ｍｉｎから連続的に下げて最終的には０リット
ル／ｍｉｎに設定し、この混合ガスをＳｉＣ基材２１上
で気相反応させてそのｘの値が連続的に小さく設定され
たＳｉＣx （０＜ｘ＜１）から成る中間膜２２を形成し
た。
【００３１】次いで、ＳｉＣ基材２１の温度を１４００
℃に保持する一方、上記シランガスとメタンガスから成
る混合ガスの供給を停止すると共に、シリコン原料の導
入口から定量のシリコン粒子６を導入してこのシリコン
粒子６を高温プラズマ中にて溶融させ、かつ、この溶融
物を上記中間膜２２上に製膜させた。
℃に保持する一方、上記シランガスとメタンガスから成
る混合ガスの供給を停止すると共に、シリコン原料の導
入口から定量のシリコン粒子６を導入してこのシリコン
粒子６を高温プラズマ中にて溶融させ、かつ、この溶融
物を上記中間膜２２上に製膜させた。
【００３２】そして、この製膜処理を２〜３分間行い、
かつ、シリコン粒子６の供給停止後も高周波を投入して
アルゴンの高温プラズマを継続させ５〜１０分程度の冷
却制御を行い膜厚１mm程度の多結晶シリコン膜２３を形
成して上記シリコン積層体２０を製造した。
かつ、シリコン粒子６の供給停止後も高周波を投入して
アルゴンの高温プラズマを継続させ５〜１０分程度の冷
却制御を行い膜厚１mm程度の多結晶シリコン膜２３を形
成して上記シリコン積層体２０を製造した。
【００３３】尚、基材ホルダー７に設けられた移動機構
は上記中間膜２２の形成前からシリコン膜の冷却制御中
も継続して作動させておりＳｉＣ基材２１表面への入熱
の均一化を図っている。
は上記中間膜２２の形成前からシリコン膜の冷却制御中
も継続して作動させておりＳｉＣ基材２１表面への入熱
の均一化を図っている。
【００３４】 （製 膜 条 件） 反応室内の圧力 〜５５０Ｔｏｒｒ ＤＣプラズマ投入電力 ５ＫＷ ＲＦプラズマ投入電力 ３０ＫＷ アルゴンガス流量 ６０〜８０リットル／ｍｉｎ 水素ガス流量 ２〜４リットル／ｍｉｎ シランガス流量 ０．５リットル／ｍｉｎ メタンガス流量 ０〜０．５リットル／ｍｉｎ シリコン粒子の粒径 ７５〜１５０μｍ シリコン粒子の供給量 １ｇ／ｍｉｎ 高温プラズマ発生部と基材間距離 １０〜２０ｃｍ この様にして求められた多結晶シリコン膜２３について
ＴＥＭ観察を行ったところ、膜厚１mm程度でその結晶粒
径は１００μｍ程度に達していることが確認でき、か
つ、その膜特性も均一になっていることが確認された。
ＴＥＭ観察を行ったところ、膜厚１mm程度でその結晶粒
径は１００μｍ程度に達していることが確認でき、か
つ、その膜特性も均一になっていることが確認された。
【００３５】［実施例２］上記中間膜２２を形成する
際、メタンガスの流量を０．３リットル／ｍｉｎと定量
条件に設定し、この条件で厚み方向の組成が略一定のＳ
ｉＣx （ｘ＝０．８）から成る中間膜２２を形成してい
る点を除き実施例１と略同一の条件でシリコン積層体を
製造した。
際、メタンガスの流量を０．３リットル／ｍｉｎと定量
条件に設定し、この条件で厚み方向の組成が略一定のＳ
ｉＣx （ｘ＝０．８）から成る中間膜２２を形成してい
る点を除き実施例１と略同一の条件でシリコン積層体を
製造した。
【００３６】そして、このシリコン積層体２０の多結晶
シリコン膜２３についてＴＥＭ観察を行ったところ、実
施例１に係る多結晶シリコン膜と略同一の特性を有して
いることが確認された。
シリコン膜２３についてＴＥＭ観察を行ったところ、実
施例１に係る多結晶シリコン膜と略同一の特性を有して
いることが確認された。
【００３７】［実施例３］上記ＳｉＣx （０＜ｘ＜１）
の中間膜２２を形成する際に、５ミリリットル／ｍｉｎ
流量のフォスフィンガスを導入してｎ型ドーパントのリ
ン（Ｐ）が混入された上記中間膜２２を形成している点
を除き実施例１と略同一の条件でシリコン積層体を製造
した。
の中間膜２２を形成する際に、５ミリリットル／ｍｉｎ
流量のフォスフィンガスを導入してｎ型ドーパントのリ
ン（Ｐ）が混入された上記中間膜２２を形成している点
を除き実施例１と略同一の条件でシリコン積層体を製造
した。
【００３８】ＴＥＭ観察の結果、この多結晶シリコン膜
も実施例１に係る多結晶シリコン膜と略同一の特性を有
していた。
も実施例１に係る多結晶シリコン膜と略同一の特性を有
していた。
【００３９】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、化学的並
びに物理的にＳｉＣとシリコンの中間的性質を有するＳ
ｉＣx の中間膜の作用によりＳｉＣ基材と多結晶シリコ
ン膜との化学的親和性の向上と多結晶シリコン製膜後に
おける膜ストレスの低減が図れ、かつ、上記多結晶シリ
コン膜とＳｉＣ基材間のオーミック性接合をより完全に
形成することも可能となる。更に、化学量論化合物であ
るＳｉＣに較べ炭素原子の比率が少ないＳｉＣx(但し、
０＜ｘ＜１）を上記中間膜として適用しており、この中
間膜はＳｉの比率が高い分シリコン(Ｓｉ)との格子不整
合が緩和され、これに伴い上記中間膜上に多結晶シリコ
ン膜をエピタキシャル的に成長させることが可能になる
と共に、中間膜との界面にシリコンの未成長領域が形成
され難くなるため、多結晶シリコン膜の結晶性が向上し
てその電気的特性の改善を図ることが可能となる。
びに物理的にＳｉＣとシリコンの中間的性質を有するＳ
ｉＣx の中間膜の作用によりＳｉＣ基材と多結晶シリコ
ン膜との化学的親和性の向上と多結晶シリコン製膜後に
おける膜ストレスの低減が図れ、かつ、上記多結晶シリ
コン膜とＳｉＣ基材間のオーミック性接合をより完全に
形成することも可能となる。更に、化学量論化合物であ
るＳｉＣに較べ炭素原子の比率が少ないＳｉＣx(但し、
０＜ｘ＜１）を上記中間膜として適用しており、この中
間膜はＳｉの比率が高い分シリコン(Ｓｉ)との格子不整
合が緩和され、これに伴い上記中間膜上に多結晶シリコ
ン膜をエピタキシャル的に成長させることが可能になる
と共に、中間膜との界面にシリコンの未成長領域が形成
され難くなるため、多結晶シリコン膜の結晶性が向上し
てその電気的特性の改善を図ることが可能となる。
【００４０】従って、その電気的特性が良好でかつ多結
晶シリコン膜が剥離し難いシリコン積層体を提供できる
効果を有している。
晶シリコン膜が剥離し難いシリコン積層体を提供できる
効果を有している。
【００４１】また、請求項２に係る発明によれば、Ｓｉ
Ｃx の中間膜内に混入されたｎ型又はｐ型ドーパントの
作用によりＳｉＣ基材と多結晶シリコン膜との間のオー
ミック性接合を更に完全に形成することが可能になると
共に、中間膜の電気抵抗も下げられ、かつ、多結晶シリ
コン膜に対して電界が生じるためＢＳＦ（Back Surface
Field）効果を得ることも可能となる。
Ｃx の中間膜内に混入されたｎ型又はｐ型ドーパントの
作用によりＳｉＣ基材と多結晶シリコン膜との間のオー
ミック性接合を更に完全に形成することが可能になると
共に、中間膜の電気抵抗も下げられ、かつ、多結晶シリ
コン膜に対して電界が生じるためＢＳＦ（Back Surface
Field）効果を得ることも可能となる。
【００４２】従って、ＢＳＦ型太陽電池等にそのまま適
用され、しかも電気的特性が良好でかつ多結晶シリコン
膜が剥離し難いシリコン積層体を提供できる効果を有し
ている。
用され、しかも電気的特性が良好でかつ多結晶シリコン
膜が剥離し難いシリコン積層体を提供できる効果を有し
ている。
【図１】実施例に係るシリコン積層体の概略断面図。
【図２】実施例の製法に適用された装置の構成概念図。
【図３】従来の太陽電池の概略断面図。
２０ シリコン積層体 ２１ 焼結ＳｉＣ基材 ２２ ＳｉＣx から成る中間膜 ２３ 多結晶シリコン膜
Claims (2)
- 【請求項１】ＳｉＣ基材と、このＳｉＣ基材表面に形成
されたＳｉＣx (但し、０＜ｘ＜１)より成る中間膜と、
この中間膜上に製膜された多結晶シリコン膜とで構成さ
れることを特徴とするシリコン積層体。 - 【請求項２】ＳｉＣx (但し、０＜ｘ＜１)より成る上記
中間膜内にｎ型又はｐ型ドーパントが混入されているこ
とを特徴とする請求項１記載のシリコン積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5300468A JPH07153698A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | シリコン積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5300468A JPH07153698A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | シリコン積層体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153698A true JPH07153698A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=17885164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5300468A Pending JPH07153698A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | シリコン積層体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07153698A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999049523A1 (de) * | 1996-09-18 | 1999-09-30 | Deutsche Shell Aktiengesellschaft | Keramisches substrat für kristalline silicium-dünnschicht-solarzellen |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP5300468A patent/JPH07153698A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999049523A1 (de) * | 1996-09-18 | 1999-09-30 | Deutsche Shell Aktiengesellschaft | Keramisches substrat für kristalline silicium-dünnschicht-solarzellen |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5373171A (en) | Thin film single crystal substrate | |
| US4077818A (en) | Process for utilizing low-cost graphite substrates for polycrystalline solar cells | |
| KR900007042B1 (ko) | 복수 챔버 부착 및 격리 시스템과 방법 | |
| JP4906169B2 (ja) | 被覆工作物を製造するための方法、その方法の利用およびそのための装置 | |
| JPH0650744B2 (ja) | カドミウム水銀テルル化物の製法 | |
| JPS6349751B2 (ja) | ||
| US5007971A (en) | Pin heterojunction photovoltaic elements with polycrystal BP(H,F) semiconductor film | |
| US4710786A (en) | Wide band gap semiconductor alloy material | |
| US5211761A (en) | Photovoltaic device and manufacturing method thereof | |
| Besomi et al. | Growth and characterization of heteroepitaxial zinc selenide | |
| JP4283478B2 (ja) | 電子素子基板上へのＳｉＣ単結晶の成長方法 | |
| JPH07153698A (ja) | シリコン積層体 | |
| TW200824140A (en) | Methods and systems for manufacturing polycrystalline silicon and silicon-germanium solar cells | |
| JP7400389B2 (ja) | 炭化珪素多結晶膜、炭化珪素多結晶膜の製造方法および炭化珪素多結晶膜の成膜装置 | |
| JPH07153687A (ja) | シリコン積層体 | |
| Green et al. | High gain Si Ge heterojunction bipolar transistors grown by rapid thermal chemical vapor deposition | |
| JPH07153697A (ja) | シリコン積層体 | |
| JP2592809B2 (ja) | 光起電力素子の製造方法 | |
| JPH03101274A (ja) | アモルファス太陽電池の製造方法 | |
| JP2664056B2 (ja) | 薄膜単結晶基板 | |
| Wang et al. | Polycrystalline silicon thin‐film solar cells on various substrates | |
| JPH06140647A (ja) | シリコン積層体 | |
| JPH06224140A (ja) | シリコン積層体の製造方法 | |
| JP2675174B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| US8946062B2 (en) | Polycrystalline silicon thick films for photovoltaic devices or the like, and methods of making same |