JPH08298332A - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents
光起電力装置の製造方法Info
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- JPH08298332A JPH08298332A JP7102596A JP10259695A JPH08298332A JP H08298332 A JPH08298332 A JP H08298332A JP 7102596 A JP7102596 A JP 7102596A JP 10259695 A JP10259695 A JP 10259695A JP H08298332 A JPH08298332 A JP H08298332A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光入射側に凹凸を有する光起電力装置を製造
する際に、半導体層形成後に絶縁層を形成することによ
り、絶縁層からの構成元素の半導体への拡散を防止する
と共に、半導体層の部分的欠損の影響を低減し、光起電
力特性を向上させる。 【構成】 ｎ型の多結晶シリコン膜１の表面に凹凸を形
成した後（ａ）、プラズマＣＶＤにより、多結晶シリコ
ン膜１の凹凸表面上に、ｉ型の非晶質シリコン層２及び
ｐ型の非晶質シリコン層３を連続的に形成し（ｂ）、次
に、非晶質シリコン層３上にＳｉＯ2 膜からなる絶縁層
７を形成し（ｃ）、次いで、ＩＴＯ膜からなる表面電極
４を絶縁層７上に形成し（ｄ）、最後に、表面電極４上
にＴｉ／Ａｇ膜からなる集電極５を、多結晶シリコン膜
１の平坦な他方の表面にＡｌ膜からなる裏面電極６を形
成する（ｅ）。ｐ型の非晶質シリコン層３の一部を酸化
または窒化してＳｉＯ2 またはＳｉＮからなる絶縁層７
を形成しても良い。
する際に、半導体層形成後に絶縁層を形成することによ
り、絶縁層からの構成元素の半導体への拡散を防止する
と共に、半導体層の部分的欠損の影響を低減し、光起電
力特性を向上させる。 【構成】 ｎ型の多結晶シリコン膜１の表面に凹凸を形
成した後（ａ）、プラズマＣＶＤにより、多結晶シリコ
ン膜１の凹凸表面上に、ｉ型の非晶質シリコン層２及び
ｐ型の非晶質シリコン層３を連続的に形成し（ｂ）、次
に、非晶質シリコン層３上にＳｉＯ2 膜からなる絶縁層
７を形成し（ｃ）、次いで、ＩＴＯ膜からなる表面電極
４を絶縁層７上に形成し（ｄ）、最後に、表面電極４上
にＴｉ／Ａｇ膜からなる集電極５を、多結晶シリコン膜
１の平坦な他方の表面にＡｌ膜からなる裏面電極６を形
成する（ｅ）。ｐ型の非晶質シリコン層３の一部を酸化
または窒化してＳｉＯ2 またはＳｉＮからなる絶縁層７
を形成しても良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体層を積層してな
る光起電力装置の製造方法に関する。
る光起電力装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光起電力装置において、照射光を効率良
く利用できるように光路長を長くして吸収量を多くすべ
く、光入射側表面を凹凸化させることにより光閉じ込め
効果を利用することが行われている。図６は、このよう
な従来の光起電力装置の構造図である。図６において、
51は表面に凹凸を有するｎ型の多結晶シリコン膜であ
り、多結晶シリコン膜51上に、ｉ型の非晶質シリコン層
52及びｐ型の非晶質シリコン層53がこの順に積層されて
いる。非晶質シリコン層53上には、光入射側の表面電極
54及び集電極55が形成され、多結晶シリコン膜51の平坦
な方の表面には裏面電極56が形成されている。
く利用できるように光路長を長くして吸収量を多くすべ
く、光入射側表面を凹凸化させることにより光閉じ込め
効果を利用することが行われている。図６は、このよう
な従来の光起電力装置の構造図である。図６において、
51は表面に凹凸を有するｎ型の多結晶シリコン膜であ
り、多結晶シリコン膜51上に、ｉ型の非晶質シリコン層
52及びｐ型の非晶質シリコン層53がこの順に積層されて
いる。非晶質シリコン層53上には、光入射側の表面電極
54及び集電極55が形成され、多結晶シリコン膜51の平坦
な方の表面には裏面電極56が形成されている。
【０００３】確かに、このように光入射側に凹凸形状を
採用することにより取り出される電流は増加するが、こ
の多結晶シリコン膜51の凹部または凸部には薄膜の半導
体層が形成されにくく、多結晶シリコン膜51のような凹
凸化させた半導体の表面に薄膜の半導体層を均一に積層
することは難しい。従って、形成すべき半導体薄膜が部
分的に欠損（図６のＡ部分）または薄くなることが避け
られず、この結果、却って光起電力特性が劣化するとい
う問題があった。
採用することにより取り出される電流は増加するが、こ
の多結晶シリコン膜51の凹部または凸部には薄膜の半導
体層が形成されにくく、多結晶シリコン膜51のような凹
凸化させた半導体の表面に薄膜の半導体層を均一に積層
することは難しい。従って、形成すべき半導体薄膜が部
分的に欠損（図６のＡ部分）または薄くなることが避け
られず、この結果、却って光起電力特性が劣化するとい
う問題があった。
【０００４】このような問題を解決する手段として、ガ
ラス上の凹凸透明電極上に予め絶縁層を形成し、この上
に導電型が異なる複数の非晶質薄膜半導体層（例えばｐ
ｉｎ非晶質シリコン積層体）を形成した非晶質光起電力
装置が考案されている（特公平５−74951 号公報）。こ
の光起電力装置では、透明電極上に絶縁層を形成するこ
とにより、透明電極の凹凸面の凹凸状態を緩和して、該
透明電極上に非晶質半導体層が均一に積層されやすくす
ると共に、この絶縁層上に積層された非晶質薄膜半導体
層を凸部が突き抜けることを防止し、その凹凸形状によ
る光起電力特性の向上を確保できるようにしている。
ラス上の凹凸透明電極上に予め絶縁層を形成し、この上
に導電型が異なる複数の非晶質薄膜半導体層（例えばｐ
ｉｎ非晶質シリコン積層体）を形成した非晶質光起電力
装置が考案されている（特公平５−74951 号公報）。こ
の光起電力装置では、透明電極上に絶縁層を形成するこ
とにより、透明電極の凹凸面の凹凸状態を緩和して、該
透明電極上に非晶質半導体層が均一に積層されやすくす
ると共に、この絶縁層上に積層された非晶質薄膜半導体
層を凸部が突き抜けることを防止し、その凹凸形状によ
る光起電力特性の向上を確保できるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
５−74951 号公報に開示された光起電力装置では、絶縁
層，非晶質薄膜半導体層の順に形成するので、先に形成
された絶縁層が、非晶質薄膜半導体層の形成時に熱及び
プラズマにさらされるために、絶縁層の構成元素が非晶
質薄膜半導体層中に拡散し、その膜特性が劣化して光起
電力特性が低下するという問題点が残されていた。
５−74951 号公報に開示された光起電力装置では、絶縁
層，非晶質薄膜半導体層の順に形成するので、先に形成
された絶縁層が、非晶質薄膜半導体層の形成時に熱及び
プラズマにさらされるために、絶縁層の構成元素が非晶
質薄膜半導体層中に拡散し、その膜特性が劣化して光起
電力特性が低下するという問題点が残されていた。
【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、薄膜半導体層を形成した後に絶縁層を形成する
ことにより、薄膜半導体層の部分的欠損に起因する光起
電力特性の劣化を防止すると共に、絶縁層の構成元素の
拡散に伴う光起電力特性の低下を防止できる光起電力装
置の製造方法を提供することを目的とする。
であり、薄膜半導体層を形成した後に絶縁層を形成する
ことにより、薄膜半導体層の部分的欠損に起因する光起
電力特性の劣化を防止すると共に、絶縁層の構成元素の
拡散に伴う光起電力特性の低下を防止できる光起電力装
置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願に係る第１発明の光
起電力装置の製造方法は、表面に凹凸が存在する半導体
上に、１または複数の半導体薄膜を積層してなり、前記
半導体及び半導体薄膜への光照射により起電力を生じる
光起電力装置を製造する方法において、前記半導体薄膜
の上に絶縁層を積層形成する工程を有することを特徴と
する。
起電力装置の製造方法は、表面に凹凸が存在する半導体
上に、１または複数の半導体薄膜を積層してなり、前記
半導体及び半導体薄膜への光照射により起電力を生じる
光起電力装置を製造する方法において、前記半導体薄膜
の上に絶縁層を積層形成する工程を有することを特徴と
する。
【０００８】本願に係る第２発明の光起電力装置の製造
方法は、表面に凹凸が存在する半導体上に、１または複
数の半導体薄膜を積層してなり、前記半導体及び半導体
薄膜への光照射により起電力を生じる光起電力装置を製
造する方法において、前記半導体薄膜の上部を絶縁化し
て絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする。
方法は、表面に凹凸が存在する半導体上に、１または複
数の半導体薄膜を積層してなり、前記半導体及び半導体
薄膜への光照射により起電力を生じる光起電力装置を製
造する方法において、前記半導体薄膜の上部を絶縁化し
て絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする。
【０００９】
【作用】第１発明では、表面に凹凸が存在する半導体上
に半導体薄膜，絶縁層をこの順に積層形成する。また、
第２発明では、表面に凹凸が存在する半導体上に半導体
薄膜を積層形成し、その半導体薄膜の上部を酸化処理ま
たは窒化処理により絶縁層に変える。このようにする
と、半導体薄膜の形成時にその内部に絶縁層の構成元素
が拡散するという従来の問題点を解決し、光起電力特性
の低下を防ぐ。また、もし半導体薄膜の欠損が生じて
も、絶縁層は凹凸化された光入射側の表面に形成されて
いるので、その欠損部分において、半導体層／絶縁層／
電極構造のＭＩＳ型太陽電池を形成し、半導体薄膜の欠
損に伴う光起電力特性の低下を補償する。
に半導体薄膜，絶縁層をこの順に積層形成する。また、
第２発明では、表面に凹凸が存在する半導体上に半導体
薄膜を積層形成し、その半導体薄膜の上部を酸化処理ま
たは窒化処理により絶縁層に変える。このようにする
と、半導体薄膜の形成時にその内部に絶縁層の構成元素
が拡散するという従来の問題点を解決し、光起電力特性
の低下を防ぐ。また、もし半導体薄膜の欠損が生じて
も、絶縁層は凹凸化された光入射側の表面に形成されて
いるので、その欠損部分において、半導体層／絶縁層／
電極構造のＭＩＳ型太陽電池を形成し、半導体薄膜の欠
損に伴う光起電力特性の低下を補償する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて具体的に説明する。
いて具体的に説明する。
【００１１】多結晶シリコン上に非晶質シリコンを形成
したヘテロ接合光起電力装置において、poly-Si(ｎ型）
／a-Si（ｉ型）／a-Si（ｐ型）構造のＨＩＴ（Heteroju
nction with Intrinsic Thin-layer）型の光起電力装置
について、本発明の実施例を説明する。
したヘテロ接合光起電力装置において、poly-Si(ｎ型）
／a-Si（ｉ型）／a-Si（ｐ型）構造のＨＩＴ（Heteroju
nction with Intrinsic Thin-layer）型の光起電力装置
について、本発明の実施例を説明する。
【００１２】図１は、本発明の製造方法にて製造したこ
のようなＨＩＴ型の光起電力装置の構造図である。図１
において、１は表面に凹凸を有するｎ型の多結晶シリコ
ン膜（膜厚： 300μｍ）であり、多結晶シリコン膜１上
に、ｉ型の非晶質シリコン層２（膜厚：10〜200 Å）及
びｐ型の非晶質シリコン層３（膜厚：50〜200 Å）がこ
の順に積層されている。非晶質シリコン層３上には、Ｓ
ｉＯ2 膜からなる絶縁層７（膜厚：５〜50Å）が形成さ
れている。また、絶縁層７上には、ＩＴＯ膜からなる表
面電極４（膜厚：500 〜1500Å）及びＴｉ／Ａｇ膜から
なる集電極５（幅５μｍ以下×厚さ５μｍ）が形成さ
れ、多結晶シリコン膜１の平坦な方の表面にはＡｌ膜か
らなる裏面電極６（厚さ２μｍ以下）が形成されてい
る。なお、積層すべき非晶質シリコン層２，３が成膜さ
れずに欠損している部分（Ｂ部分）が存在している。
のようなＨＩＴ型の光起電力装置の構造図である。図１
において、１は表面に凹凸を有するｎ型の多結晶シリコ
ン膜（膜厚： 300μｍ）であり、多結晶シリコン膜１上
に、ｉ型の非晶質シリコン層２（膜厚：10〜200 Å）及
びｐ型の非晶質シリコン層３（膜厚：50〜200 Å）がこ
の順に積層されている。非晶質シリコン層３上には、Ｓ
ｉＯ2 膜からなる絶縁層７（膜厚：５〜50Å）が形成さ
れている。また、絶縁層７上には、ＩＴＯ膜からなる表
面電極４（膜厚：500 〜1500Å）及びＴｉ／Ａｇ膜から
なる集電極５（幅５μｍ以下×厚さ５μｍ）が形成さ
れ、多結晶シリコン膜１の平坦な方の表面にはＡｌ膜か
らなる裏面電極６（厚さ２μｍ以下）が形成されてい
る。なお、積層すべき非晶質シリコン層２，３が成膜さ
れずに欠損している部分（Ｂ部分）が存在している。
【００１３】次に、このような構成の光起電力装置の製
造方法について説明する。
造方法について説明する。
【００１４】図２は、その製造方法の第１例の工程を示
す断面図である。まず、ｎ型の多結晶シリコン膜１を洗
浄した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いた面方位性エ
ッチングにより、ピッチ及び高さが10μｍ程度の凹凸を
多結晶シリコン膜１の一方の表面に形成する（図２
（ａ））。次に、プラズマＣＶＤにより、多結晶シリコ
ン膜１の凹凸表面上に、ｉ型の非晶質シリコン層２及び
ｐ型の非晶質シリコン層３を連続的に形成する（図２
（ｂ））。この際、部分的に非晶質シリコン層２，３が
形成されず、欠損部分（Ｃ部分）が生じる。なお、この
ときのプラズマＣＶＤによる形成条件は、以下の通りで
ある。 ｉ型の非晶質シリコン層２ 原料ガス：ＳｉＨ4 ，成膜温度： 120℃，圧力： 0.2Ｔ
ｏｒｒ，パワー：30ｍＷ／ｃｍ2 ｐ型の非晶質シリコン層３ 原料ガス：Ｂ2 Ｈ6 ：ＳｉＨ4 ：Ｈ2 ＝ 0.1：５：100
，成膜温度： 120℃，圧力： 0.2Ｔｏｒｒ，パワー：3
0ｍＷ／ｃｍ2
す断面図である。まず、ｎ型の多結晶シリコン膜１を洗
浄した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いた面方位性エ
ッチングにより、ピッチ及び高さが10μｍ程度の凹凸を
多結晶シリコン膜１の一方の表面に形成する（図２
（ａ））。次に、プラズマＣＶＤにより、多結晶シリコ
ン膜１の凹凸表面上に、ｉ型の非晶質シリコン層２及び
ｐ型の非晶質シリコン層３を連続的に形成する（図２
（ｂ））。この際、部分的に非晶質シリコン層２，３が
形成されず、欠損部分（Ｃ部分）が生じる。なお、この
ときのプラズマＣＶＤによる形成条件は、以下の通りで
ある。 ｉ型の非晶質シリコン層２ 原料ガス：ＳｉＨ4 ，成膜温度： 120℃，圧力： 0.2Ｔ
ｏｒｒ，パワー：30ｍＷ／ｃｍ2 ｐ型の非晶質シリコン層３ 原料ガス：Ｂ2 Ｈ6 ：ＳｉＨ4 ：Ｈ2 ＝ 0.1：５：100
，成膜温度： 120℃，圧力： 0.2Ｔｏｒｒ，パワー：3
0ｍＷ／ｃｍ2
【００１５】次に、プラズマＣＶＤにより、非晶質シリ
コン層３上にＳｉＯ2 膜からなる絶縁層７を形成する
（図２（ｃ））。次いで、スパッタ法にて、ＩＴＯ膜か
らなる表面電極４を絶縁層７上に形成する（図２
（ｄ））。最後に、表面電極４上にＴｉ／Ａｇ膜からな
る集電極５を、多結晶シリコン膜１の他方の平坦な表面
にＡｌ膜からなる裏面電極６を、何れも蒸着により形成
する（図２（ｅ））。
コン層３上にＳｉＯ2 膜からなる絶縁層７を形成する
（図２（ｃ））。次いで、スパッタ法にて、ＩＴＯ膜か
らなる表面電極４を絶縁層７上に形成する（図２
（ｄ））。最後に、表面電極４上にＴｉ／Ａｇ膜からな
る集電極５を、多結晶シリコン膜１の他方の平坦な表面
にＡｌ膜からなる裏面電極６を、何れも蒸着により形成
する（図２（ｅ））。
【００１６】図３は、その製造方法の第２例の工程を示
す断面図である。まず、ｎ型の多結晶シリコン膜１を洗
浄した後、第１例と同様の手法にて、その一方の表面に
ピッチ及び高さが10μｍ程度の凹凸を形成する（図３
（ａ））。次に、プラズマＣＶＤにより、多結晶シリコ
ン膜１の凹凸表面上に、ｉ型の非晶質シリコン層２及び
ｐ型の非晶質シリコン層３を連続的に形成する（図３
（ｂ））。なお、このときのプラズマＣＶＤによる形成
条件は、第１例と同様である。この際、非晶質シリコン
層２，３の成膜が不十分であって他の領域よりもその膜
厚が薄くなる部分（Ｄ部分）が部分的に生じる。
す断面図である。まず、ｎ型の多結晶シリコン膜１を洗
浄した後、第１例と同様の手法にて、その一方の表面に
ピッチ及び高さが10μｍ程度の凹凸を形成する（図３
（ａ））。次に、プラズマＣＶＤにより、多結晶シリコ
ン膜１の凹凸表面上に、ｉ型の非晶質シリコン層２及び
ｐ型の非晶質シリコン層３を連続的に形成する（図３
（ｂ））。なお、このときのプラズマＣＶＤによる形成
条件は、第１例と同様である。この際、非晶質シリコン
層２，３の成膜が不十分であって他の領域よりもその膜
厚が薄くなる部分（Ｄ部分）が部分的に生じる。
【００１７】次に、硝酸中にこの中間体を浸漬させ、形
成した非晶質シリコン層３の表層側の一部を酸化させる
ことにより絶縁化して、ＳｉＯ2 膜からなる絶縁層７を
形成する（図３（ｃ））。また、非晶質シリコン層２，
３の成膜が不十分である部分では、両非晶質シリコン層
２，３が酸化されて絶縁層７（ＳｉＯ2 膜）となる。こ
こで形成される絶縁層７の膜厚は、硝酸の濃度及び温度
, 浸漬時間により決定される。一例として、本実施例で
は、ＨＮＯ3 ：50ｇ／Ｈ2 Ｏ：１リットル、50℃で１分
間浸すこととし、これにより厚さ20ÅのＳｉＯ2 膜を形
成した。なお、硝酸によるシリコンの酸化反応は以下の
通りである。 Ｓｉ＋４ＨＮＯ3 →ＳｉＯ2 ＋４ＮＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ
成した非晶質シリコン層３の表層側の一部を酸化させる
ことにより絶縁化して、ＳｉＯ2 膜からなる絶縁層７を
形成する（図３（ｃ））。また、非晶質シリコン層２，
３の成膜が不十分である部分では、両非晶質シリコン層
２，３が酸化されて絶縁層７（ＳｉＯ2 膜）となる。こ
こで形成される絶縁層７の膜厚は、硝酸の濃度及び温度
, 浸漬時間により決定される。一例として、本実施例で
は、ＨＮＯ3 ：50ｇ／Ｈ2 Ｏ：１リットル、50℃で１分
間浸すこととし、これにより厚さ20ÅのＳｉＯ2 膜を形
成した。なお、硝酸によるシリコンの酸化反応は以下の
通りである。 Ｓｉ＋４ＨＮＯ3 →ＳｉＯ2 ＋４ＮＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ
【００１８】次いで、上述の第１例と同様に、スパッタ
法にて、ＩＴＯ膜からなる表面電極４を絶縁層７上に形
成した後（図３（ｄ））、表面電極４上にＴｉ／Ａｇ膜
からなる集電極５を、多結晶シリコン膜１の他方の平坦
な表面にＡｌ膜からなる裏面電極６を、何れも蒸着によ
り形成する（図３（ｅ））。
法にて、ＩＴＯ膜からなる表面電極４を絶縁層７上に形
成した後（図３（ｄ））、表面電極４上にＴｉ／Ａｇ膜
からなる集電極５を、多結晶シリコン膜１の他方の平坦
な表面にＡｌ膜からなる裏面電極６を、何れも蒸着によ
り形成する（図３（ｅ））。
【００１９】上述した実施例において、多結晶シリコン
に代えて単結晶シリコンを用いても良い。また、シリコ
ンの他にゲルマニウムでも良い。また、非晶質シリコン
の代わりにゲルマニウム，シリコンゲルマニウムまたは
シリコンカーボンでも良い。更に、非晶質の代わりに微
結晶を用いてもよい。テクスチャ化は上述したエッチン
グによる場合の他に、切削治具による機械的な加工処理
を行っても良い。
に代えて単結晶シリコンを用いても良い。また、シリコ
ンの他にゲルマニウムでも良い。また、非晶質シリコン
の代わりにゲルマニウム，シリコンゲルマニウムまたは
シリコンカーボンでも良い。更に、非晶質の代わりに微
結晶を用いてもよい。テクスチャ化は上述したエッチン
グによる場合の他に、切削治具による機械的な加工処理
を行っても良い。
【００２０】絶縁層７としては、上述したＳｉＯ2 のよ
うな酸化物の他に、ＳｉＮのような窒化物またはＳｉＣ
のような炭化物も有効である。また、絶縁層７の形成方
法としては、上述した例の他に、プラズマによる非晶質
シリコンの酸化，窒化という処理法も考えられる。
うな酸化物の他に、ＳｉＮのような窒化物またはＳｉＣ
のような炭化物も有効である。また、絶縁層７の形成方
法としては、上述した例の他に、プラズマによる非晶質
シリコンの酸化，窒化という処理法も考えられる。
【００２１】表面電極４には、上述のＩＴＯの他に、Ｚ
ｎＯ，ＳｎＯ2 なども使用可能であり、形成方法は、ス
パッタ法以外にＣＶＤ法もある。また、集電極５の形成
方法として、上述の蒸着以外にスパッタ法も可能であ
る。
ｎＯ，ＳｎＯ2 なども使用可能であり、形成方法は、ス
パッタ法以外にＣＶＤ法もある。また、集電極５の形成
方法として、上述の蒸着以外にスパッタ法も可能であ
る。
【００２２】次に、図１に示す構成の本発明の光起電力
装置（以下、本発明例という）と、前述した図６に示す
構成の従来の光起電力装置（以下、従来例という）との
光起電力特性を下記表１に示す。なお、従来例は絶縁層
７（ＳｉＯ2 膜）が存在しない点だけが異なっており、
他の部分の構成は本発明例と全く同一である。
装置（以下、本発明例という）と、前述した図６に示す
構成の従来の光起電力装置（以下、従来例という）との
光起電力特性を下記表１に示す。なお、従来例は絶縁層
７（ＳｉＯ2 膜）が存在しない点だけが異なっており、
他の部分の構成は本発明例と全く同一である。
【００２３】
【表１】
【００２４】また、本発明例の効果及び絶縁層７（Ｓｉ
Ｏ2 膜）の最適膜厚を検証するために、本発明例におけ
る絶縁層７（ＳｉＯ2 膜）の膜厚と光起電力特性との関
係を図４に示す。
Ｏ2 膜）の最適膜厚を検証するために、本発明例におけ
る絶縁層７（ＳｉＯ2 膜）の膜厚と光起電力特性との関
係を図４に示す。
【００２５】表１，図４の結果から分かるように、絶縁
層７を挿入することにより、光起電力特性の開放電圧Ｖ
OC及び短絡電流ＩSCが向上している。多結晶シリコン上
に形成される非晶質シリコンが下地の凹凸のために部分
的に成膜されていないところが存在すると、従来例で
は、その欠損部分の影響により光起電力特性の低下を招
いていた。本発明例の構造では、その欠損部分（図１の
Ｂ部分）に絶縁層７を挟んだＭＩＳ型光起電力装置が形
成され、光起電力特性の低下を補償できる。ＭＩＳ型光
起電力装置においては、絶縁層の膜厚がその光起電力特
性に大きく影響を及ぼす。図４より、絶縁層の膜厚が20
Åのときに変換効率ηが最も高く、５〜50Åの範囲の場
合に、絶縁層が存在しない従来例に比べて光起電力特性
が向上している。これは、ＭＩＳ型光起電力装置の開放
電圧ＶOCは絶縁層の膜厚とともに向上するが、膜厚が厚
くなると短絡電流ＩSCが低下する傾向を持つためであ
る。
層７を挿入することにより、光起電力特性の開放電圧Ｖ
OC及び短絡電流ＩSCが向上している。多結晶シリコン上
に形成される非晶質シリコンが下地の凹凸のために部分
的に成膜されていないところが存在すると、従来例で
は、その欠損部分の影響により光起電力特性の低下を招
いていた。本発明例の構造では、その欠損部分（図１の
Ｂ部分）に絶縁層７を挟んだＭＩＳ型光起電力装置が形
成され、光起電力特性の低下を補償できる。ＭＩＳ型光
起電力装置においては、絶縁層の膜厚がその光起電力特
性に大きく影響を及ぼす。図４より、絶縁層の膜厚が20
Åのときに変換効率ηが最も高く、５〜50Åの範囲の場
合に、絶縁層が存在しない従来例に比べて光起電力特性
が向上している。これは、ＭＩＳ型光起電力装置の開放
電圧ＶOCは絶縁層の膜厚とともに向上するが、膜厚が厚
くなると短絡電流ＩSCが低下する傾向を持つためであ
る。
【００２６】次に、非晶質シリコン光起電力装置への本
発明の適用例について説明する。図５は、このような光
起電力装置の構造図である。図５において、11は表面に
凹凸が形成された基板である。基板11上には、ｎ型の非
晶質シリコン層12（膜厚： 500Å），ｉ型の非晶質シリ
コン層13（膜厚：6000Å），ｐ型の非晶質シリコン層14
（膜厚： 100Å）がこの順に積層形成されている。ま
た、非晶質シリコン層14上には、ＳｉＯ2 膜からなる絶
縁層15, ＩＴＯ膜からなる光入射側電極としての表面電
極16及びＴｉ／Ａｇ膜からなる集電極17が形成され、が
この順に形成されている。
発明の適用例について説明する。図５は、このような光
起電力装置の構造図である。図５において、11は表面に
凹凸が形成された基板である。基板11上には、ｎ型の非
晶質シリコン層12（膜厚： 500Å），ｉ型の非晶質シリ
コン層13（膜厚：6000Å），ｐ型の非晶質シリコン層14
（膜厚： 100Å）がこの順に積層形成されている。ま
た、非晶質シリコン層14上には、ＳｉＯ2 膜からなる絶
縁層15, ＩＴＯ膜からなる光入射側電極としての表面電
極16及びＴｉ／Ａｇ膜からなる集電極17が形成され、が
この順に形成されている。
【００２７】次に、図５に示す構成の光起電力装置の製
造方法について、簡単に説明する。基板11上に、プラズ
マＣＶＤ法により、ｎ型の非晶質シリコン層12，ｉ型の
非晶質シリコン層13，ｐ型の非晶質シリコン層14を連続
的に形成する。この際のプラズマＣＶＤによる形成条件
は、以下の通りである。 ｎ型の非晶質シリコン層12 原料ガス：ＰＨ3 ：ＳｉＨ4 ＝１：10，成膜温度： 120
℃，圧力： 0.2Ｔｏｒｒ，パワー：30ｍＷ／ｃｍ2 ｉ型の非晶質シリコン層13 原料ガス：ＳｉＨ4 ，成膜温度： 200℃，圧力： 0.2Ｔ
ｏｒｒ，パワー：30ｍＷ／ｃｍ2 ｐ型の非晶質シリコン層14 前述の非晶質シリコン層３と同じ
造方法について、簡単に説明する。基板11上に、プラズ
マＣＶＤ法により、ｎ型の非晶質シリコン層12，ｉ型の
非晶質シリコン層13，ｐ型の非晶質シリコン層14を連続
的に形成する。この際のプラズマＣＶＤによる形成条件
は、以下の通りである。 ｎ型の非晶質シリコン層12 原料ガス：ＰＨ3 ：ＳｉＨ4 ＝１：10，成膜温度： 120
℃，圧力： 0.2Ｔｏｒｒ，パワー：30ｍＷ／ｃｍ2 ｉ型の非晶質シリコン層13 原料ガス：ＳｉＨ4 ，成膜温度： 200℃，圧力： 0.2Ｔ
ｏｒｒ，パワー：30ｍＷ／ｃｍ2 ｐ型の非晶質シリコン層14 前述の非晶質シリコン層３と同じ
【００２８】その後、上述した実施例と同様に、硝酸中
に浸漬させて、非晶質シリコン層14の酸化によって絶縁
層15を形成する。そして、表面電極16をスパッタ法にて
形成し、集電極17を蒸着により形成する。
に浸漬させて、非晶質シリコン層14の酸化によって絶縁
層15を形成する。そして、表面電極16をスパッタ法にて
形成し、集電極17を蒸着により形成する。
【００２９】絶縁層としてＳｉＯ2 膜を形成した後に、
そのＳｉＯ2 膜を半導体層のプロセス温度下にさらすこ
とは、ＳｉＯ2 膜の元素の拡散を活性化させ、この元素
の混入によって半導体層の特性の低下を招くことにな
る。しかしながら、本実施例でも、半導体層を形成した
後に絶縁層となるＳｉＯ2 膜を形成しているので、この
ような問題は発生しない。
そのＳｉＯ2 膜を半導体層のプロセス温度下にさらすこ
とは、ＳｉＯ2 膜の元素の拡散を活性化させ、この元素
の混入によって半導体層の特性の低下を招くことにな
る。しかしながら、本実施例でも、半導体層を形成した
後に絶縁層となるＳｉＯ2 膜を形成しているので、この
ような問題は発生しない。
【００３０】ここで比較のために、図５に示すような非
晶質シリコン光起電力装置において、ＳｉＯ2 膜の絶縁
層の形成後に 200℃で１時間アニールした場合と、Ｓｉ
Ｏ2膜の絶縁層の形成後にそのまま室温で放置した場合
とで、何れもＩＴＯ膜の表面電極を形成して、２種類の
光起電力装置を製造し、それぞれの光起電力特性を測定
した。その測定結果を下記表２に示す。アニール処理を
行った場合には光起電力特性が低下している。
晶質シリコン光起電力装置において、ＳｉＯ2 膜の絶縁
層の形成後に 200℃で１時間アニールした場合と、Ｓｉ
Ｏ2膜の絶縁層の形成後にそのまま室温で放置した場合
とで、何れもＩＴＯ膜の表面電極を形成して、２種類の
光起電力装置を製造し、それぞれの光起電力特性を測定
した。その測定結果を下記表２に示す。アニール処理を
行った場合には光起電力特性が低下している。
【００３１】
【表２】
【００３２】なお、この実施例において、非晶質シリコ
ンの代わりにゲルマニウム，シリコンゲルマニウム，シ
リコンカーボンでも良い。また、非晶質の代わりに微結
晶を用いても良い。
ンの代わりにゲルマニウム，シリコンゲルマニウム，シ
リコンカーボンでも良い。また、非晶質の代わりに微結
晶を用いても良い。
【００３３】絶縁層の形成後に非晶質半導体をプラズマ
ＣＶＤにて形成する場合には、熱に加えてプラズマによ
る表面エネルギも付与されるので、絶縁層の構成元素の
拡散は更に活性化されることが予想される。従って、本
発明のように、半導体層の形成後に絶縁層を形成する方
法では、製造される光起電力装置の特性の向上を図れ
る。
ＣＶＤにて形成する場合には、熱に加えてプラズマによ
る表面エネルギも付与されるので、絶縁層の構成元素の
拡散は更に活性化されることが予想される。従って、本
発明のように、半導体層の形成後に絶縁層を形成する方
法では、製造される光起電力装置の特性の向上を図れ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明では半導体薄膜を形
成した後に、絶縁層を成膜するか、または、半導体薄膜
の一部を酸化，窒化等により絶縁層化して絶縁層を形成
するかしたので、結晶系基板の表面に薄膜半導体層を成
膜して形成するＨＩＴ構造のような成膜型の接合光起電
力装置、及び、凹凸を形成した非晶質半導体層の表面に
さらに非晶質半導体を形成して接合とした光起電力装置
等の光起電力装置について、半導体薄膜中に絶縁層の構
成元素が拡散して光起電力特性を低下させるという従来
の問題点を解決することが可能となり、光起電力特性を
向上させた光起電力装置を製造することができる。
成した後に、絶縁層を成膜するか、または、半導体薄膜
の一部を酸化，窒化等により絶縁層化して絶縁層を形成
するかしたので、結晶系基板の表面に薄膜半導体層を成
膜して形成するＨＩＴ構造のような成膜型の接合光起電
力装置、及び、凹凸を形成した非晶質半導体層の表面に
さらに非晶質半導体を形成して接合とした光起電力装置
等の光起電力装置について、半導体薄膜中に絶縁層の構
成元素が拡散して光起電力特性を低下させるという従来
の問題点を解決することが可能となり、光起電力特性を
向上させた光起電力装置を製造することができる。
【図１】本発明により製造された光起電力装置の構造図
である。
である。
【図２】本発明の製造方法の工程を示す断面図である。
【図３】本発明の製造方法の工程を示す断面図である。
【図４】絶縁層の膜厚と光起電力特性との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】本発明により製造された光起電力装置の構造図
である。
である。
【図６】従来の方法により製造された光起電力装置の構
造図である。
造図である。
１ 多結晶シリコン膜（ｎ型） ２ 非晶質シリコン層（ｉ型） ３ 非晶質シリコン層（ｐ型） ４ 表面電極 ５ 集電極 ６ 裏面電極 ７ 絶縁層 11 基板 12 非晶質シリコン層（ｎ型） 13 非晶質シリコン層（ｉ型） 14 非晶質シリコン層（ｐ型） 15 絶縁層 16 表面電極 17 集電極
Claims (2)
- 【請求項１】 表面に凹凸が存在する半導体上に、１ま
たは複数の半導体薄膜を積層してなり、前記半導体及び
半導体薄膜への光照射により起電力を生じる光起電力装
置を製造する方法において、前記半導体薄膜の上に絶縁
層を積層形成する工程を有することを特徴とする光起電
力装置の製造方法。 - 【請求項２】 表面に凹凸が存在する半導体上に、１ま
たは複数の半導体薄膜を積層してなり、前記半導体及び
半導体薄膜への光照射により起電力を生じる光起電力装
置を製造する方法において、前記半導体薄膜の上部を絶
縁化して絶縁層を形成する工程を有することを特徴とす
る光起電力装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10259695A JP3281760B2 (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 光起電力装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10259695A JP3281760B2 (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08298332A true JPH08298332A (ja) | 1996-11-12 |
| JP3281760B2 JP3281760B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=14331627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10259695A Expired - Fee Related JP3281760B2 (ja) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | 光起電力装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3281760B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007045645A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 水素製造装置、水素製造装置の製造方法および水素の製造方法 |
| WO2011102009A1 (ja) * | 2010-02-16 | 2011-08-25 | 株式会社Kit | 太陽電池およびその製造方法、並びに太陽電池の製造装置 |
| WO2012014668A1 (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-02 | 株式会社Ｋｉｔ | 太陽電池およびその製造方法、並びに太陽電池の製造装置 |
| JP2012049156A (ja) * | 2010-08-24 | 2012-03-08 | Osaka Univ | 太陽電池およびその製造方法 |
| JPWO2012014668A1 (ja) * | 2010-07-29 | 2013-09-12 | 小林 光 | 太陽電池およびその製造方法、並びに太陽電池の製造装置 |
| JP2017509153A (ja) * | 2014-03-26 | 2017-03-30 | サンパワー コーポレイション | 太陽電池の受光面のパッシベーション |
-
1995
- 1995-04-26 JP JP10259695A patent/JP3281760B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007045645A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 水素製造装置、水素製造装置の製造方法および水素の製造方法 |
| WO2011102009A1 (ja) * | 2010-02-16 | 2011-08-25 | 株式会社Kit | 太陽電池およびその製造方法、並びに太陽電池の製造装置 |
| CN102844846A (zh) * | 2010-02-16 | 2012-12-26 | 小林光 | 一种太阳能电池及太阳能电池的制造方法、以及太阳能电池的制造装置 |
| JP5666552B2 (ja) * | 2010-02-16 | 2015-02-12 | 小林 光 | 太陽電池およびその製造方法、並びに太陽電池の製造装置 |
| CN102844846B (zh) * | 2010-02-16 | 2015-07-01 | 小林光 | 一种太阳能电池及太阳能电池的制造方法、以及太阳能电池的制造装置 |
| WO2012014668A1 (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-02 | 株式会社Ｋｉｔ | 太陽電池およびその製造方法、並びに太陽電池の製造装置 |
| JPWO2012014668A1 (ja) * | 2010-07-29 | 2013-09-12 | 小林 光 | 太陽電池およびその製造方法、並びに太陽電池の製造装置 |
| JP5806667B2 (ja) * | 2010-07-29 | 2015-11-10 | 小林 光 | 太陽電池およびその製造方法、並びに太陽電池の製造装置 |
| JP2012049156A (ja) * | 2010-08-24 | 2012-03-08 | Osaka Univ | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP2017509153A (ja) * | 2014-03-26 | 2017-03-30 | サンパワー コーポレイション | 太陽電池の受光面のパッシベーション |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3281760B2 (ja) | 2002-05-13 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |