JP2002505039A - アモルファスシリコン光電池装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は薄膜半導体太陽電池の製造方法に関する。この薄膜半導体太陽電池は、キャリア物質上に積層されたｐ型層及びｎ型層を少なくとも備え、ｐ型層の構成、特にそのｐ型層の光学的バンドギャップ及び／または導電率と、ｎ型層の構成、特にｎ型層の光学的バンドギャップ及び／または導電率とが、それぞれの半導体層が形成される場所において所定ガスの配合及び／または流量を制御することにより、時間及び／または空間的に連続的に変化する。

Description

【発明の詳細な説明】 アモルファスシリコン光電池装置とその製造方法 本出願に係る発明は、光電池薄膜半導体装置を提供するための方法、特に、こ の方法により製造可能な太陽電池及びその他の装置に関する。 薄膜半導体装置は多種多様に応用できる。例えば、アモルファスシリコン、微 結晶シリコンまたは多結晶シリコンを組み込んだ太陽電池は、入射する照射線か ら電気を生成するために使用される。 米国特許出願番号４，７２１，５３５号には、そのｐ型層が三層から成り、そ の三層すべてが炭素を含むと共にその中間層がほう素（ボロン）によってドープ された太陽電池が開示されている。その構成は段状に変化しているので、このよ うな層は連続工程で製造することはできない。 Ｋ．ミヤチ（K．Miyachi）氏等による論文「１３．０％の高い変換効率を有す る単一ピン型太陽電池の製造(Fabrication of single pin type solar cells wi th high conversion efficiency of 13.0%)」には、二層の段階的な層から成る ｐ型層が開示されている。第１の層では、炭素濃度はシランに対するジメチルの 割合を増大させることによって増大させられる。第２の層では、この割合が減じ られる。この論文には、層のドーピングは開示されていない。 欧州特許出願番号０，４３７，７６７号には、炭素あるいは窒素を加えること によって、ｎ型層の大きなバンドギャップが実現されたａ−ＳｉＧｅ：Ｈが開示 されている。これによって、バンドの配置と、層がその間に生成される障壁に関 係する問題が引き起こされる。 本発明は、ｐ型及び／またはｎ型の段階的な層を含む太陽電池のすべての層が 連続的な仕方で形成される方法を提供する。さらに、本発明は、高効率を有し、 この方法により製造される太陽電池を提供する。 本発明が提供する薄膜半導体太陽電池は、ｐ型層と、キャリア物質（carrier material）の上に積層されたｎ型層とを少なくとも備え、 前記ｐ型層の構成、特に該ｐ型層の光学的バンドギャップ及び／または導電率 と、前記ｎ型層の構成、特に該ｎ型層の光学的バンドギャップ及び／または導電 率とが、それぞれの半導体層が形成される場所において所定のガスの配合及び／ または流量を制御することにより、時間的及び／または空間的に連続的に変化す るように構成されたことを特徴とする。 さらに本発明は、キャリア物質の基板と、 前記基板上に積層されたｐ型層と、 前記ｐ型層上に積層されたｎ型層とを備え、 前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかの光学的バンドギャップ及び／または 導電率とが空間的に変化する薄膜半導体太陽電池を提供する。 本発明のさらなる利点、特徴及び詳細は以下の添付図面を参照しながら説明さ れる。 図１は、本発明にかかる方法に従って製造された、すなわち本発明にかかる太 陽電池を示した図である。 図２は、図１中の層３の好ましい実施態様を示した図である。 図３は、図１中の層５の好ましい実施態様を示した図である。 図４は、本発明にかかる方法の好ましい実施態様を実行するための装置の側面 図の略図である。 図５は、従来技術によって得られた薄膜シリコン太陽電池に関する電流電圧曲 線のグラフを示した図である。 図６は、本発明によって得られた薄膜シリコン太陽電池の好ましい実施態様に おけるｐ型層に関する電流電圧曲線のグラフである。 図７は、本発明によって得られた薄膜シリコン太陽電池の好ましい実施態様に おけるｎ型層に関する電流電圧曲線のグラフである。 薄膜シリコン太陽電池構造１０の一例を以下に説明する。ガラスプレート１は 透明な導電性の金属酸化物、または様々な透明な金属酸化物の多層構造２で覆わ れている。この金属酸化物構造の最上部には、水素と炭素のような他の合金化剤 （alloying agents）に加えて、ボロンのようなドーパント原子を含んでいる薄 いシリコン層３が積層されている。それからこの薄いシリコン層３の最上部には 、シリコンに加えて意図的な成分として水素のみを含む薄いシリコン層４が積層 されている。この薄いシリコン層４の最上部には、水素に加えて、リンのような ドーパント原子を含んでいる薄いシリコン層５が積層されている。この薄いシリ コン層５の最上部には、好ましくは高反射性金属、導電性金属酸化物もしくはそ れら両方の組成物である電気的端子（electrical terminal）６が積層されてい る。ドープされたシリコン層３は好ましくは１００Å未満の厚さであるが、しか し最大２００Åの厚さになることもある、ｐ型のドープされた層である。ドープ されていないシリコン層４は、本質的に純粋なアモルファス、多結晶、あるいは 微結晶（microcrystalline）と呼ばれる小結晶（small crystals）とアモルファ ス結合化組織（amorphous connecting tissue）との組成物であるかどうかに依 存して、３００Åと２００，０００Åの間の層厚を持つ。ドープされたシリコン 層５は好ましくは２００Å未満の厚さであるが、最大２，０００Åの厚さになる こともでき、ｎ型のドープされた層である。 シリコンに基づいた薄膜太陽電池において、照射エネルギから電気エネルギへ の変換効率はドープされた層３と層５が比較的質が劣ることから制限される。導 電率を増大させることにおけるドーパント原子の効率は制限され、それはそれで 太陽電池構造の開放回路電圧を制限する。ドープされた層の導電率をより高い濃 度のドーパント原子を取り入れることによって改善するための従来の技術では、 電池構造の変換効率は改善されない。その理由は、これらの技術を使用するドー プされた層では、ドープされない層４が最も敏感になるスペクトル範囲において 光吸収係数が増大し、その結果、電子端末に集めることができる移動キャリアの 生成に十分に寄与しない空間領域に光吸収が再配置されるからである。本発明にかかるｐ型層の設計 図２は、本発明にかかるｐ型層の断面を概略的に示した図である。このバンド ギャップ設計された（bandgap-engeneered）ｐ型層は、従来のデバイス１０の層 ３に取って代わるものである。ｐ型層は次の部分層から成る。第１の６Åの層厚 が層１１であり、層１１では光学的バンドギャップが１．９５ｅＶから１．６ｅ Ｖまで変化する。次の５４Åの層厚が層１２であり、層１２では光学的バンドギ ャップが１．６ｅＶから１．９５ｅＶまで変化する。層１１と１２の導電率は両 方とも、１×１０^-7Ω^-1ｃｍ^-1を十分超えた値である。層１２の上には層厚１４ Åの層１３が積層され、層１３は導電率が１×１０^-7Ω^-1ｃｍ^-1を超えた値から １×１０^-10Ω^-1ｃｍ^-1未満の値まで変化し、バンドギャップは１．９５ｅＶか ら２．１ｅＶを越える値まで変化する。最後に、層厚１４Åの層１４が積層され 、層１４は１×10^-10Ω^-1ｃｍ^-1未満の導電率を持ち、２．１ｅＶより高い値か らおよそ次のドープされない層（構造１０の層４）のバンドギャップまで変化す る光学的バンドギャップを有する。層１１、１２、１３、及び１４の層厚は上記 に示された値の５０％から２００％の間で変化してもよい。上記に示された値は 好ましい層厚である。本発明にかかるｎ型層の設計 図３は、本発明にかかるｎ型層の断面を概略的に示した図である。このバンド ギャップ設計されたｎ型層は従来のデバイス１０の層５に取って代わるものであ る。ｎ型層は次の部分層から成る。第１の層２１はドープされていない層４のバ ンドギャップより高いバンドギャップを有する層であって、３６Åの層厚を持つ 。 第２の層は、最大２，０００Åまでの層厚、好ましくは２００Å未満の層厚を有 するアモルファス層あるいは微結晶層であり得るｎ型のドープされた層５である 。本発明にかかるｐ型層の製造方法 本発明にかかる方法を実施するために使用される真空容器３３は、ガス管３８ 、３９、４０、４１及び４２を有するガス多岐管を備える。容器の排気ガス開口 部には、ガス流の大きさを変えることにより容器内の全圧を一定に保持すること が制御可能な絞り弁が取り付けられている。容器は、無線周波数信号発生器３４ と、好ましくは電気的にアースされた最上部金属プレート３１と、無線周波数信 号発生器３４により駆動される最下部金属プレート３２とを備える。駆動される 金属プレート３２の面積はおよそ１４４ｃｍ²である。最上部金属プレートと最 下部金属プレートとの間の距離は１２ｍｍから１５ｍｍである。発生器３４から の電力は、当業者に知られている方法による整合回路網を使って金属プレート３ １と３２を備えた電力系統につなげられる。真空容器は、熱電対３７によって制 御される温度まで加熱可能な加熱装置３６も備える。当該ｐ型層はイタリアに本 拠を置くエレットロラバ・エス・ピー・エー社（Elettrorava SpA）によって作 られた真空容器内で製造された。この会社は米国コロラド州を拠点とするエム・ ヴィ・エス・システム社（MVSystems）からライセンスを受けてその真空容器を 製造した。キャリア物質３５は、厚さ１ｍｍのガラスプレートから成り、フッ素 でドープされた酸化スズの透明な導電性の電気的端子で薄く被覆され、２つの金 属プレート３１，３２の内の一つの上に配置される。それは好ましくは薄く被覆 された表を下にした電気的端子を持つ金属プレート３１上に取り付けられる。最 上部金属プレート３１は好ましくは電気的にアースされ、最下部金属プレート３ ２は無線周波数信号発生器３４によって駆動される。薄く被覆されたキャリア物 質は真空容器３３の加熱装置３６の近傍にある。加熱装置３６は、例えば２２０ ℃から３００℃の範囲の設定温度に設定され、そして熱電対３７に接続される。 薄く被 覆されたキャリア物質は、アルゴンのような不活性ガスが容器３３全体に存在す る間に、１４０℃と１８０℃の間にある望ましい処理温度まで加熱される。薄く 被覆されたキャリア物質が望ましい処理温度範囲内に温度が安定化されると、ア ルゴンガス流は停止され、そしてシランが２０標準ｃｍ³／分（standard cm³/mi nute）とメタンが４５標準ｃｍ³／分と体積百分率１％のジボランを含む水素／ ジボランの混合ガスが７標準ｃｍ³／分とから成るもう一つのガス流が組み合わ される。無線周波数信号発生器は２つの金属プレート３１と３２を備えた無線周 波数電力系統に３．５ワットの電力出力と１３．５６ＭＨｚの出力周波数をもた らすようあらかじめセットされる。発生器はこの時点でまだスイッチを入れられ ていない。整合回路網は３．５ワットの順電力（forward power）においてゼロ 近くの反射電力をもたらす周知条件にあらかじめセットされる。容器内のガス全 圧は０．７ミリバールであり、この圧力は残りの工程を通じて維持される。ガス 流が一度安定化させられると、無線周波数信号発生器がスイッチオンにされ、混 合ガス内での放電が開始される。放電が開始されるとすぐに、混合ガスのメタン 成分は、メタンガス管３８内の容器３３近くのバルブ４８を閉じることによって 遮断される。このことによって、半導体層が形成される間に、容器内のメタン成 分の崩壊が引き起こされる。このことによって、本発明にかかる層１１に望まし い空間的バンドギャップ変化が引き起こされる。本発明による様々な層の厚さを 作り上げるために必要とされる時間は、よく定義された条件における様々な別々 の積層被膜から決定され得る積層速度から得られる。半導体層の層厚６Åが３秒 間でできあがると、メタンガス流は再び、層厚５４Åを有する層１２を作り上げ るのに十分な時間内で、積層の間に最大４５標準ｃｍ³／分まで時間に比例して ガス流を増大させるといった制御された方法で増大させる。この時間の長さは２ ７秒である。この層が完成すると、混合ガスの水素／ジボラン成分は、水素／ジ ボランのガス管３９内の容器３３近くのバルブ４９を閉じることによって遮 断される。このことによって、半導体層が形成される間に、容器内の水素及びジ ボラン成分の崩壊が引き起こされる。このことによって、本発明にかかる層１３ において、空間的導電率変化と共に望ましい空間的バンドギャップ変化が引き起 こされる。半導体層の１４Åの層厚が水素／ジボランのガス管３９内のバルブを 閉じた後７秒できあがると、メタンガス管３８内のバルブも再び閉じられ、次の ７秒においてさらなる１４Å層厚の形成が可能となる。これによって、本発明に かかる層１４内に望ましい空間的バンドギャップ変化が引き起こされる。層１４ の完成の後、無線周波数信号発生器を切り替えることによって放電が停止され、 その結果、半導体層はもうこれ以上積み重なることはない。 シリコン構造はドープされていない層とｎ型層とを当業者に知られた方法に従 って積層することによって完成される。あるいは、ｎ型層は本発明に従って形成 される。 本発明にかかる設計によるｐ型層は、ジボラン、トリメチルボロン、あるいは シリコンをｐ型にドープすることが知られているその他のドーパントガスを使用 して作ることが可能である。本発明にかかる設計によるｐ型層は、メタン、炭素 酸化物、あるいはバンドギャップを増大させることが知られているその他の化学 的物質を使用して作ることが可能である。上記の例における水素はヘリウムに置 き換えても良いが、好ましいガスは水素である。 本発明にかかる設計によるｐ型層を作るための方法は、例えば正確に確定され た混合ガス流がそのそれぞれを通過する多くのガスゾーンを作ることよって継続 的に移動するキャリア物質の場合に、真空容器内で静止的でないキャリア物質に も適用することができる。本発明にかかるｎ層の製造方法 本発明にかかるｎ型層とＰ型層を作るために多くのガスゾーンを構築すること によって、積層された層の均質性は言うに及ばす、生産処理能力も改善される。 それぞれのガスゾーンにおける混合ガスの組成は、それらの利点を得るよう正確 に制御することができる。 本発明にかかる方法を展開するために使用される真空容器３３は、ｐ型層を作 るための方法と同等であり、本発明にかかるｐ型層を作るための方法において説 明された。しかしながら、最上部金属プレートと最下部の駆動金属プレートとの 距離は今は２０ｍｍと２５ｍｍとの間にある。キャリア物質は２つの金属プレー ト３１，３２の内の一つの上に配置される。キャリア物質は、電気的端子、ｐ型 にドープされた薄膜、ドープされていない薄膜あるいは任意数のこれらの薄い被 覆物から成る多層構造によって薄く被覆されても良い。本発明の目的のため、ガ ラスプレートはフッ素でドープされた酸化スズの透明の導電性の電気的端子で薄 く被覆され、続いてその最上部にｐ型にドープされた薄膜とドープされていない 薄膜が積層された。キャリア物質は好ましくは、表を下にした薄く被覆（メッキ ）された被膜を備えた最上部金属プレート３１上に取り付けられる。金属プレー ト３１は好ましくは電気的にアースされ、最下部金属プレート３２は無線周波数 信号発生器によって駆動される。薄く被覆されたキャリア物質は真空容器３３内 の加熱装置３６に近接している。加熱装置３６は、例えば３００℃から３５０℃ の範囲の設定温度に設定され、そして熱電対３７に接続される。薄く被覆された キャリア物質は、アルゴンのような不活性ガスが容器３３全体に存在する間に、 １８０℃と２２０℃の間にある望ましい処理温度まで加熱される。薄く被覆され たキャリア物質が望ましい処理温度範囲内に温度が安定化されると、アルゴンガ ス流は停止され、そして４０標準ｃｍ³／分のシランと１１標準ｃｍ³／分の水素 とから成るもう一つのガス流が組み合わされる。無線周波数信号発生器は２つの 金属プレート３１と３２を備えた無線周波数電力系統に３ワットの電力出力と１ ３．５６ＭＨｚの出力周波数をもたらすようあらかじめセットされる。発生器は この時点でまだスイッチを入れられていない。整合回路網は３．５ワットの順電 力においてゼロ近くの反射電力をもたらす周知条件にあらかじめセットされる。 容器内のガス全圧は０．５ミリバールであり、この圧力は残りの工程を通じて維 持される。ガス流が一度安定化させられると、無線周波数信号発生器がスイッチ オンにされ、混合ガス内での放電が開始される。積層サイクルを確定する２８秒 の放電の後、混合ガスのシラン成分は、シランガス管３８内の容器３３近くのバ ルブを閉じることによって遮断される。同時に、水素流は１００標準ｃｍ³／分 まで増大される。この状況は２０秒間維持される。後者の２０秒の間に、以前に 積層された層はその層厚と特性を変化させる処理を経験する。この処理は水素処 理として定義される。この処理の後、以前のシラン／水素混合物が再構築され、 積層サイクルが２８秒の間だけ維持される。積層サイクルの後、水素処理が再び 適用される。交互の積層サイクル及び水素処置は１から１０回適用できるが、し かし２回が好ましい。これによって、ドープされていない素材４のバンドギャッ プよりも大きなバンドギャップを有する望ましい層厚を有する望ましい素材が生 み出される。ｎ型層は当業者に知られている従来の方法を使用するｎ層で完成さ れる。 本発明にかかる設計によるｎ型層は、ホスフィン、アルシン、あるいはシリコ ンをｎ型にドープすることが知られているその他のドーパントガスを使用して作 ることができる。上記の例で水素はヘリウムに置き換えて良いが、好ましいガス は水素である。 本発明にかかる設計によるｎ型層を作る方法は、例えば正確に確定された混合 ガス流がそのそれぞれを通過する多くのガスゾーンを作ることよって継続的に移 動するキャリア物質の場合に、真空容器内で静止的でないキャリア物質にも適用 することができる。 本発明にかかるｎ型層とＰ型層を作るために多くのガスゾーンを構築すること によって、積層された層の均質性は言うに及ばす、生産処理能力も改善される。 それぞれのガスゾーンにおける混合ガスの組成は、それらの利点を得るよう正確 に制御することができる。 薄膜シリコン太陽電池は通常、プラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）方法を 使って作られる。８ｍｍ−８０ｍｍ離れた二枚の金属プレート３１，３２（図４ ）の間において、ソースとなるガス混合ガスが交流電解によって解離される。プ レート３１，３２は真空容器３３に密封される。電界が無線周波数信号発生器３ ４によって生み出され、電圧信号は一般に１３００万から１億５０００万ヘルツ の範囲にある周波数を持つ。無線周波数電力は、その上に積層されるべきキャリ ア物質の領域面積に依存して、通常５ワットに制限される。キャリア物質３５上 に半導体を形成する際、ソースガスが真空容器３３内に導かれ、無線周波数信号 発生器がスイッチオンにされる。キャリア物質は１４０℃から３５０℃の間の所 定温度まで加熱され、それによってソースガス混合物は２０標準ｃｍ³／分と１ ００標準ｃｍ³／分（sccm）となり、容器内の圧力は０．２ミリバールと２ミリ バールとの間に維持される。 図５は、公知の方法に従って得られた薄膜シリコン太陽電池に対する電流−電 圧曲線のグラフを示している。図６は、電池構造のｐ型層に関係する本発明によ り得られた薄膜シリコン太陽電池に対する電流−電圧曲線のグラフを示している 。図７は、電池構造のｎ型層に関係する本発明により得られた薄膜シリコン太陽 電池に対する電流−電圧曲線のグラフを示している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年７月１５日（１９９９．７．１５） 【補正内容】 請求の範囲（補正） １． キャリア物質の基板と、第１の電気的端子に接続されたｐ型層と、作り 出された電荷キャリアを吸収するための中間層と、第２の電気的端子に電気的に 接続されたｎ型層とを含み、前記ｐ型層及び前記ｎ型層の光学的バンドギャップ 及び導電率の構成が、それぞれの層が形成される場所において所定のガスの組成 及び／または流量を制御することによって、時間的及び／または空間的に変化す るように構成された薄膜シリコン太陽電池の製造方法であって、 前記ｐ型層は、 その上に電気的端子を有する前記基板を、シランと、ジボラン又はトリメチル ボロンといったドーパントガスと、炭素酸化物のメタンのようなバンドギャップ を増加させるためのバンドギャップ増加剤と、水素またはヘリウムとを含む混合 ガスの放電に当てる工程と、 続いて前記混合ガス内のバンドギャップ増加剤の含有量を減少させる工程と、 続いて再び前記混合ガス内のバンドギャップ増加剤の含有量を増加させる工程 と、 続いて前記ドーパントガス及び水素またはヘリウムの含有量を減少させる工程 と、 続いて前記混合ガス内のバンドギャップ増加剤の含有量を減少させる工程とに より製造され、 前記ｎ型層は、 一層以上を備えた前記基板を、シランと、ホスフィン又はアルシンといったド ーパントガスと、水素またはヘリウムとを含む混合ガスの放電に当てる工程と、 続いて前記混合ガスの前記シラン成分を減少させ、かつ前記混合ガスの水素の 含有量を増加させる工程とによって製造されることを特徴とする薄膜シリコン太 陽電池の製造方法。 ２． 前記混合ガスにおける前記バンドギャップ増加剤の含有量の前記最初の 減少は前記混合ガスの放電後すぐに実行され、約３秒間継続されることを特徴と する請求項１に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。 ３． 前記混合ガスにおける前記バンドギャップ増加剤の含有量の前記増加は 約２７秒間継続されることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜シリコン 太陽電池の製造方法。 ４． 前記混合ガスにおける前記ドーパントガス及び水素またはヘリウムの含 有量の前記減少は約７秒間継続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ かに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。 ５． 前記混合ガスにおける前記ドーパントガス及び前記水素またはヘリウム の含有量の２回目の減少は約７秒間の間継続されることを特徴とする請求項１乃 至４のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。 ６． 前記混合ガスにおける前記シラン成分の前記減少は前記混合ガスの放電 開始の約２８秒後に実行され、約２０秒間継続されることを特徴とする請求項１ 乃至５のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。 ７． 前記混合ガスにおける前記バンドギャップ増加剤の含有量の前記再度の 減少は約２８秒間継続されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載 の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。 ８． 前記混合ガスのガス成分の減少及び増加はそれぞれ反応装置につながっ たガス管を閉じたり、開いたりして実行されることを特徴とする請求項１乃至７ のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。 ９． 前記基板は、そのそれぞれにおいて正確に確定された混合ガスが存在す る多数のガスゾーンを通って移動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれ かに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。 １０． 圧力は０．２ミリバールと２ミリバールとの間に維持されることを特 徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。 １１． キャリア物質の基板と、該基板上に提供され第１の電気的端子に有効 的に接続されたｐ型層と、該ｐ型層上に提供され第２の電気的端子に有効的に接 続されたｎ型層とを備えた薄膜シリコン太陽電池であって、 前記ｐ型層及び前記ｎ型層の両方の光学的バンドギャップ及び／または導電率 が連続的に空間的に変化し、 前記ｐ型層は、前記第１の電気的端子に近接すると共に該電気的端子から遠ざ かるにつれて光学的バンドギャップが減少するドープされた部分層を含み、 前記ｎ型層は、二層以上の部分層を含むことを特徴とする薄膜シリコン太陽電 池。 １２． 前記ドープされた部分層は約６Åの層厚を持ち、その中で光学的バン ドギャップが約１．９５ｅＶから１．６ｅＶまで変化することを特徴とする請求 項１１に記載の薄膜シリコン太陽電池。 １３． 前記ｎ型層の第１の部分層は約３６Åの層厚を持ち、前記ｎ型層の第 ２の部分層は約２００Åから２０００Åの層厚を持つことを特徴とする請求項１ １または１２に記載の薄膜シリコン太陽電池。 １４． 前記ｐ型層は、少なくとも３層のさらなる部分層を含むことを特徴と する請求項１１乃至１３のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。 １５． 前記さらなる部分層の第１の部分層は約５４Åの層厚を持ち、その光 学的バンドギャップが約１．６ｅＶから１．９５ｅＶまで変化することを特徴と する請求項１１乃至１４のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。 １６． 前記ｐ型層の前記さらなる部分層の第２の部分層は約１４Åの層厚を 持ち、該第２の部分層の導電率は１×１０^-7Ω^-1ｃｍ^-1を超える値から１×１０^-10 Ω^-1ｃｍ^-1未満の値まで変化すると共に、そのバンドギャップは約１．３５ ｅＶから２．１ｅＶを越える値まで変化することを特徴とする請求項１４ま たは１５に記載の薄膜シリコン太陽電池。 １７． 前記ｐ型層の前記さらなる部分層の第３の部分層は約１４Åの層厚を 持ち、その導電率は１×１０^-10Ω^-1ｃｍ^-1未満であり、その光学的バンドギャ ップは約２．１ｅＶを越える値からほぼ次の中間層のバンドギャップまで変化す ることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電 池。 １８． 前記キャリア物質は電気的端子によって薄く被覆されていることを特 徴とする請求項１１乃至１７のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。 １９． 前記キャリア物質には、電気的端子とｎ型層及び／またはドープされ ていない層とから成る多層構造が提供されていること特徴とする請求項１１乃至 １８のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。 ２０． 前記キャリア物質は、ガラス、金属、半導体、重合体またはプラスチ ックから作られたシートであることを特徴とする請求項１１乃至１９のいずれか に記載の薄膜シリコン太陽電池。 ２１． 前記電気的端子は、金属、金属酸化物、ドープされた金属、またはそ れらの組成物から作られた被膜であることを特徴とする請求項１１乃至２０のい ずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。 ２２． 前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する中間層は微結晶シ リコンを含むことを特徴とする請求項１１乃至２１のいずれかに記載の薄膜シリ コン太陽電池。 ２３． 前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する中間層は多結晶シ リコンを含むことを特徴とする請求項１１乃至２２のいずれかに記載の薄膜シリ コン太陽電池。 ２４． 前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する中間層は単結晶シ リコンを含むことを特徴とする請求項１１乃至２３のいずれかに記載の薄膜シリ コン太陽電池。 ２５． 請求項１乃至１０のいずれかに記載された方法に従って製造された薄 膜シリコン太陽電池。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ｐ型層と、キャリア物質の上に積層されたｎ型層とを少なくとも備え、 前記ｐ型層の構成、特に該ｐ型層の光学的バンドギャップ及び／または導電率 と、前記ｎ型層の構成、特に該ｎ型層の光学的バンドギャップ及び／または導電 率とが、それぞれの半導体層が形成される場所において所定のガスの配合及び／ または流量を制御することにより、時間的及び／または空間的に連続的に変化す るように構成されたことを特徴とする薄膜シリコン太陽電池の製造方法。 ２． 前記ガス流は、薄膜が連続的に積層される間に時間に関する所定の流量 率において所定のガスの一つ以上のガス流を出したり止めたりすることによって 制御されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜半導体太陽電池の製造方法。 ３． 請求項１または２に記載された半導体ｐ型層をキャリア物質上に製造す るための方法であって、周波数が１０ｋＨｚと１８０ｋＨｚとの間にある無線周 波数放電を使用、または直流放電を使用することを特徴とする薄膜シリコン太陽 電池の半導体層製造方法。 ４． 請求項１乃至３のいずれかに記載された半導体ｐ型層をキャリア物質上 に製造するための方法であって、ガスを所定の解離温度まで加熱し、それによっ て該ガスが複数の断片に解離し、その中の一次的断片または二次的断片が半導体 層を積み重ねるため前記キャリア物質の基板上に凝結するようしたことを特徴と する薄膜シリコン太陽電池の半導体層製造方法。 ５． キャリア物質の基板と、 前記基板上に積層されたｐ型層と、 前記ｐ型層上に積層されたｎ型層とを備え、 前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかの光学的バンドギャップ及び／または 導電率とが空間的に変化することを特徴とする薄膜半導体太陽電池。 ６． 前記ｐ型層は少なくとも３層の部分層を含むことを特徴とする請求項５ に記載の薄膜半導体太陽電池。 ７． 前記ｐ型層は電気的端子に近接するドープされた第４の部分層を含み、 該第４の部分層において光学的バンドギャップが前記電気的端子から遠ざかる方 向に減少することを特徴とする請求項５または６に記載の薄膜半導体太陽電池。 ８． 前記ｎ型層は少なくとも２層の部分層を含むことを特徴とする請求項５ 乃至７のいずれかに記載の薄膜半導体太陽電池。 ９． 前記キャリア物質は電気的端子によって薄く被覆されていることを特徴 とする請求項５乃至８のいずれかに記載の薄膜半導体太陽電池。 １０． 前記キャリア物質は、電気的端子、ｎ型層、ドープされていない層、 または任意数のこれらの被覆物から成る多層構造のいずれかによって薄く被覆さ れていることを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の薄膜半導体太陽電 池。 １１． 前記キャリア物質は、電気的端子、ｐ型層、ドープされていない層、 または任意数のこれらの被覆から成る多層構造のいずれかによって薄く被覆され ていることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の薄膜半導体太陽電 池。 １２． 前記キャリア物質は、ガラス、金属、半導体、重合体またはプラスチ ックから作られたシートであることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれかに 記載の薄膜半導体太陽電池。 １３． 前記電気的端子は、金属、金属酸化物、ドープされた金属酸化物、ま たはそれらの組成物から作られた被覆物であることを特徴とする請求項５乃至１ ２のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。 １４． 前記キャリア物質は（電気的端子の有無にかかわらず）積層容器内に おいて静止または移動していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記 載の薄膜シリコン太陽電池。 １５． 前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する層は微結晶シリコ ンから成ることを特徴とする請求項５乃至１３のいずれかに記載の薄膜半導体太 陽電池。 １６． 前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する層は多結晶シリコ ンから成ることを特徴とする請求項５乃至１３のいずれかまたは請求項１５に記 載の薄膜半導体太陽電池。 １７． 前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する層は単結晶シリコ ンから成ることを特徴とする請求項５乃至１３のいずれかまたは請求項１５もし くは１６に記載の薄膜半導体太陽電池。 １８． 請求項１乃至１７のいずれかに記載されたｐ型層が提供された薄膜半 導体太陽電池。 １９． 請求項１乃至17のいずれかに記載されたｎ型層が提供された薄膜半導 体太陽電池。