JP2006216624A - Solar cell and its production process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池及び太陽電池の製造方法に関し、特に光電変換層を高品質にすることが可能な太陽電池及び太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a solar cell and a method for manufacturing a solar cell, and more particularly to a solar cell and a method for manufacturing a solar cell that can make a photoelectric conversion layer of high quality.
太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が知られている。太陽電池の種類の一つとして、光電変換層をプラズマCVD法で製膜して形成する薄膜Si系太陽電池が知られている。薄膜Si系太陽電池に用いる光電変換層の膜のひとつとして、微結晶シリコンゲルマニウム膜の開発が行われている。微結晶シリコンゲルマニウム膜は、微結晶シリコンにくらべてナローギャップであり、吸収特性に優れるため、アモルファスシリコンや微結晶シリコンなどの他の光電変換材料との積層構造により長波長の太陽光を吸収して高効率化を図るための光電変換材料として期待されている。 Solar cells that convert sunlight energy into electrical energy are known. As one type of solar cell, a thin-film Si-based solar cell in which a photoelectric conversion layer is formed by plasma CVD is known. A microcrystalline silicon germanium film has been developed as one of photoelectric conversion layer films used for thin-film Si solar cells. Microcrystalline silicon germanium film has a narrow gap compared to microcrystalline silicon and has excellent absorption characteristics, so it absorbs long-wavelength sunlight by a laminated structure with other photoelectric conversion materials such as amorphous silicon and microcrystalline silicon. Therefore, it is expected as a photoelectric conversion material for improving efficiency.
関連する技術として、特開2001−284619号公報に光起電力装置が開示されている。本公報によれば、この光起電力装置は、ゲルマニウムの組成比が20%以上50%以下の微結晶シリコンゲルマニウムを光活性層として用い、且つその膜厚が1μm以下であることを特徴とする。前記微結晶シリコンゲルマニウムは、プラズマCVDで形成され、その際の成膜時の基板温度を200℃以上に設定していても良い。この明細書では0.2nm/s程度を製膜速度の目標としており、より高速製膜における高品質化が記されていない。より高速な製膜速度においても対応可能な微結晶シリコンゲルマニウムの高品質化技術および構造が求められている。 As a related technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-284619 discloses a photovoltaic device. According to this publication, this photovoltaic device uses microcrystalline silicon germanium having a germanium composition ratio of 20% or more and 50% or less as a photoactive layer, and has a film thickness of 1 μm or less. . The microcrystalline silicon germanium may be formed by plasma CVD, and the substrate temperature at the time of film formation may be set to 200 ° C. or higher. In this specification, the target of the film forming speed is set to about 0.2 nm / s, and the improvement in quality in the higher speed film forming is not described. There is a need for a technology and structure for improving the quality of microcrystalline silicon germanium that can be applied even at higher film forming speeds.
従って、本発明の目的は、i層として微結晶シリコンゲルマニウムを用いる薄膜太陽電池における太陽電池の諸特性を向上させることが可能な太陽電池の製造方法及び太陽電池を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a solar cell manufacturing method and a solar cell capable of improving various characteristics of the solar cell in a thin film solar cell using microcrystalline silicon germanium as the i layer.
また、本発明の他の目的は、i層として微結晶シリコンゲルマニウムを用いる薄膜太陽電池における微結晶シリコンゲルマニウム膜を高品質化させることが可能な太陽電池の製造方法及び太陽電池を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a solar cell manufacturing method and a solar cell capable of improving the quality of a microcrystalline silicon germanium film in a thin film solar cell using microcrystalline silicon germanium as an i layer. is there.
本発明の更に他の目的は、i層として微結晶シリコンゲルマニウムを用いる薄膜太陽電池における長波長感度を向上させることが可能な太陽電池の製造方法及び太陽電池を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a solar cell manufacturing method and a solar cell capable of improving the long wavelength sensitivity in a thin film solar cell using microcrystalline silicon germanium as the i layer.
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the best mode for carrying out the invention. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of the claims and the best mode for carrying out the invention. However, these numbers and symbols should not be used for interpreting the technical scope of the invention described in the claims.
従って、上記課題を解決するために、本発明の太陽電池の製造方法は、(a)透明導電膜(2)を形成された透明な絶縁性基板(1)における透明導電膜(2)上に光電変換層(8)を形成する工程と、(b)光電変換層(8)上に裏面電極層(10)を形成する工程とを具備する。(a)工程は、(a1)透明導電膜(2)側にp層としての第1微結晶シリコン層(3)を形成する工程と、(a2)第1微結晶シリコン(3)上にi層としての第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)を、シリコン用原料ガスとゲルマニウム用原料ガスとを含むガスを用いたプラズマCVD法により0.2nm/s以上の製膜速度で形成する工程とを備える。(a2)工程は、プラズマCVD法における放電電極(13)と基板(2)との距離が、0より大きく8mm以下である。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the method for manufacturing a solar cell of the present invention comprises (a) a transparent conductive film (2) on a transparent conductive film (2) on which a transparent conductive film (2) is formed. A step of forming a photoelectric conversion layer (8), and a step of (b) forming a back electrode layer (10) on the photoelectric conversion layer (8). The step (a) includes (a1) forming a first microcrystalline silicon layer (3) as a p layer on the transparent conductive film (2) side, and (a2) i on the first microcrystalline silicon (3). Forming a first microcrystalline silicon germanium layer (4) as a layer at a deposition rate of 0.2 nm / s or more by plasma CVD using a gas containing a silicon source gas and a germanium source gas; Is provided. In the step (a2), the distance between the discharge electrode (13) and the substrate (2) in the plasma CVD method is greater than 0 and 8 mm or less.
上記の太陽電池の製造方法において、(a2)工程は、プラズマCVD法におけるそのシリコン用原料ガスとそのゲルマニウム用原料ガスとを合わせた総流量が、基板(2)の単位面積を基準として、0.05SLM/m2以上2SLM/m2以下である。 In the above solar cell manufacturing method, in the step (a2), the total flow rate of the silicon source gas and the germanium source gas in the plasma CVD method is 0 based on the unit area of the substrate (2). 0.05 SLM / m 2 or more and 2 SLM / m 2 or less.
上記の太陽電池の製造方法において、(a2)工程は、プラズマCVD法における基板(2)の温度が、170℃以上300℃以下であるある。 In the above solar cell manufacturing method, in the step (a2), the temperature of the substrate (2) in the plasma CVD method is 170 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
上記課題を解決するために、本発明の太陽電池の製造方法は、(a)透明導電膜(2)を形成された透明な基板(1)における透明導電膜(2)上に光電変換層(8)を形成する工程と、(b)光電変換層(8)上に裏面電極層(10)を形成する工程とを具備する。(a)工程は、(a1)透明導電膜(2)側にp層としての第1微結晶シリコン層(3)を形成する工程と、(a2)第1微結晶シリコン(3)の上方にi層としての第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)を、シリコン用原料ガスとゲルマニウム用原料ガスとを含むガスを用いたプラズマCVD法により0.2nm/s以上の製膜速度で形成する工程とを備える。(a2)工程は、プラズマCVD法におけるそのシリコン用原料ガスとそのゲルマニウム用原料ガスとを合わせた総流量が、基板(1)の単位面積を基準として、0.05SLM/m2以上2SLM/m2以下である。 In order to solve the above-described problems, a method for producing a solar cell of the present invention includes (a) a photoelectric conversion layer (2) on a transparent conductive film (2) in a transparent substrate (1) on which a transparent conductive film (2) is formed. 8) and (b) forming a back electrode layer (10) on the photoelectric conversion layer (8). The step (a) includes (a1) forming a first microcrystalline silicon layer (3) as a p-layer on the transparent conductive film (2) side, and (a2) above the first microcrystalline silicon (3). forming a first microcrystalline silicon germanium layer (4) as an i layer by a plasma CVD method using a gas containing a silicon source gas and a germanium source gas at a deposition rate of 0.2 nm / s or more. With. In the step (a2), the total flow rate of the silicon source gas and the germanium source gas in the plasma CVD method is 0.05 SLM / m 2 or more and 2 SLM / m based on the unit area of the substrate (1). 2 or less.
上記の太陽電池の製造方法において、(a2)工程は、プラズマCVD法における基板(2)の温度が、170℃以上300℃以下である。 In the solar cell manufacturing method, in the step (a2), the temperature of the substrate (2) in the plasma CVD method is 170 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
上記課題を解決するために、本発明の太陽電池の製造方法は、(a)透明導電膜(2)を形成された透明な基板(1)における透明導電膜(2)上に光電変換層(8)を形成する工程と、(b)光電変換層(8)上に裏面電極層(10)を形成する工程とを具備する。(a)工程は、(a1)透明導電膜(2)側にp層としての第1微結晶シリコン層(3)を形成する工程と、(a2)第1微結晶シリコン(3)の上方にi層としての第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)を、シリコン用原料ガスとゲルマニウム用原料ガスとを含むガスを用いたプラズマCVD法により0.2nm/s以上の製膜速度で形成する工程とを備える。(a2)工程は、プラズマCVD法における基板(2)の温度が、170℃以上300℃以下である。 In order to solve the above-described problems, a method for producing a solar cell of the present invention includes (a) a photoelectric conversion layer (2) on a transparent conductive film (2) in a transparent substrate (1) on which a transparent conductive film (2) is formed. 8) and (b) forming a back electrode layer (10) on the photoelectric conversion layer (8). The step (a) includes (a1) forming a first microcrystalline silicon layer (3) as a p-layer on the transparent conductive film (2) side, and (a2) above the first microcrystalline silicon (3). forming a first microcrystalline silicon germanium layer (4) as an i layer by a plasma CVD method using a gas containing a silicon source gas and a germanium source gas at a deposition rate of 0.2 nm / s or more. With. In the step (a2), the temperature of the substrate (2) in the plasma CVD method is 170 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
上記の太陽電池の製造方法において、(a)工程は、(a1)と(a2)工程との間に、(a3)第1微結晶シリコン(3)の上方にバッファ層(9)を形成する工程をさらに備える。バッファ層(9)は、第1微結晶シリコン層(3)とは異なる第2微結晶シリコン層、及び、第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)とは異なる第2微結晶シリコンゲルマニウム層の少なくとも一方を含む。(a2)工程は、第1微結晶シリコン(3)の上方かつバッファ層(9)上に、第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)を形成する。 In the solar cell manufacturing method described above, the step (a) includes (a3) forming a buffer layer (9) above the first microcrystalline silicon (3) between the steps (a1) and (a2). The method further includes a step. The buffer layer (9) includes at least a second microcrystalline silicon layer different from the first microcrystalline silicon layer (3) and a second microcrystalline silicon germanium layer different from the first microcrystalline silicon germanium layer (4). Including one. In the step (a2), the first microcrystalline silicon germanium layer (4) is formed above the first microcrystalline silicon (3) and on the buffer layer (9).
上記の太陽電池の製造方法において、バッファ層(9)は、その第2微結晶シリコン層を含む。その第2微結晶シリコン層は、第1微結晶シリコン層(3)よりもp型不純物の濃度が低い。バッファ層の膜厚は例えば2nmから50nmである。 In the above solar cell manufacturing method, the buffer layer (9) includes the second microcrystalline silicon layer. The second microcrystalline silicon layer has a lower p-type impurity concentration than the first microcrystalline silicon layer (3). The thickness of the buffer layer is, for example, 2 nm to 50 nm.
上記の太陽電池の製造方法において、バッファ層(9)は、その第2微結晶シリコンゲルマニウム層を含む。その第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)よりもゲルマニウム濃度が低い。 In the above solar cell manufacturing method, the buffer layer (9) includes the second microcrystalline silicon germanium layer. The second microcrystalline silicon germanium layer has a lower germanium concentration than the first microcrystalline silicon germanium layer (4).
上記の太陽電池の製造方法において、その第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)から第1微結晶シリコン層(3)へ向かってゲルマニウム濃度が減少している。上記のバッファ層の膜厚は例えば2nm以上50nm以下である。 In the solar cell manufacturing method, the germanium concentration of the second microcrystalline silicon germanium layer decreases from the first microcrystalline silicon germanium layer (4) toward the first microcrystalline silicon layer (3). The film thickness of the buffer layer is, for example, not less than 2 nm and not more than 50 nm.
上記の太陽電池の製造方法において、(a2)工程は、そのプラズマCVD法における基板(1)の温度が、200℃以上240℃以下である。 In the solar cell manufacturing method, in the step (a2), the temperature of the substrate (1) in the plasma CVD method is 200 ° C. or higher and 240 ° C. or lower.
上記課題を解決するために本発明の太陽電池は、透明な基板(1)上に形成された透明導電膜(2)と、透明導電膜(2)上に形成された光電変換層(8)と、光電変換層(8)上に形成された裏面電極(10)とを具備する。光電変換層(8)は、透明導電膜(2)側に形成されたp層としての第1微結晶シリコン層(3)と、第1微結晶シリコン(3)上に形成されたバッファ層(9)と、バッファ層(9)上に形成されたi層としての第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)とを備える。バッファ層(9)は、第1微結晶シリコン層(3)とは異なる第2微結晶シリコン層、及び、第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)とは異なる第2微結晶シリコンゲルマニウム層の少なくとも一方を含む。 In order to solve the above problems, a solar cell of the present invention includes a transparent conductive film (2) formed on a transparent substrate (1) and a photoelectric conversion layer (8) formed on the transparent conductive film (2). And a back electrode (10) formed on the photoelectric conversion layer (8). The photoelectric conversion layer (8) includes a first microcrystalline silicon layer (3) as a p layer formed on the transparent conductive film (2) side, and a buffer layer (on the first microcrystalline silicon (3)). 9) and a first microcrystalline silicon germanium layer (4) as an i layer formed on the buffer layer (9). The buffer layer (9) includes at least a second microcrystalline silicon layer different from the first microcrystalline silicon layer (3) and a second microcrystalline silicon germanium layer different from the first microcrystalline silicon germanium layer (4). Including one.
上記の太陽電池において、バッファ層(9)は、その第2微結晶シリコン層を含む。その第2微結晶シリコン層は、第1微結晶シリコン層(3)よりもp型不純物の濃度が低い。 In the above solar cell, the buffer layer (9) includes the second microcrystalline silicon layer. The second microcrystalline silicon layer has a lower p-type impurity concentration than the first microcrystalline silicon layer (3).
上記の太陽電池において、バッファ層(9)は、その第2微結晶シリコンゲルマニウム層を含む。その第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)よりもゲルマニウム濃度が低い。 In the above solar cell, the buffer layer (9) includes the second microcrystalline silicon germanium layer. The second microcrystalline silicon germanium layer has a lower germanium concentration than the first microcrystalline silicon germanium layer (4).
上記の太陽電池において、その第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、第1微結晶シリコンゲルマニウム層(4)から第1微結晶シリコン層(3)へ向かってゲルマニウム濃度が減少している。 In the above solar cell, the germanium concentration of the second microcrystalline silicon germanium layer decreases from the first microcrystalline silicon germanium layer (4) toward the first microcrystalline silicon layer (3).
上記の太陽電池において、その第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、膜厚が2nm以上50nm以下である。 In the above solar cell, the second microcrystalline silicon germanium layer has a thickness of 2 nm to 50 nm.
本発明により、薄膜太陽電池の発電層であるi層として用いる微結晶シリコンゲルマニウムを高品質化させることができる。また、長波長感度を向上させることができる。そして、微結晶シリコンゲルマニウムを光電変換層として含む太陽電池の諸特性を向上させることができる。 According to the present invention, the quality of microcrystalline silicon germanium used as an i layer which is a power generation layer of a thin film solar cell can be improved. Moreover, long wavelength sensitivity can be improved. And various characteristics of the solar cell which contains microcrystalline silicon germanium as a photoelectric converting layer can be improved.
以下、本発明の太陽電池及び太陽電池の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。本実施の形態では、単一の微結晶シリコンゲルマニウム薄膜太陽電池について説明する。ただし、微結晶シリコン薄膜太陽電池のような他の太陽電池と組合せて、多層構造(例示:タンデム構造)の太陽電池に用いることも可能である。また本発明では基板面入射型pin構造の太陽電池について述べているが、本技術はnip構造そして膜面入射型の太陽電池についても同様な効果が見込める。 Hereinafter, embodiments of a solar cell and a method for manufacturing a solar cell of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, a single microcrystalline silicon germanium thin film solar cell is described. However, it can also be used in combination with other solar cells such as a microcrystalline silicon thin film solar cell for a solar cell having a multilayer structure (example: tandem structure). Although the present invention describes a solar cell having a substrate surface incident type pin structure, the present technology can be expected to have the same effect for a nip structure and a film surface incident type solar cell.
(第1〜3の実施の形態)
図1は、本発明の太陽電池の第1の実施の形態の構成を示す断面図である。太陽電池は、基板1と、表面電極2と、光電変換層8と、裏面電極10とを具備する。
(First to third embodiments)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment of the solar cell of the present invention. The solar cell includes a substrate 1, a
基板1は、太陽電池が製膜される透明な基板である。基板1は、薄板状の白板ガラスに例示される。表面電極2は、太陽電池における太陽光の入射側の電極であり、酸化錫(SnO2)や酸化亜鉛(ZnO)のような透明導電酸化物体に例示される。
The substrate 1 is a transparent substrate on which a solar cell is formed. The substrate 1 is exemplified by a thin plate-like white plate glass. The
光電変換層8は、光を電気に変換する層である。光電変換層8は、p層3と、i層4と、n層5とを備える。p層3は、p型不純物をドープされた半導体層である。p層3は、p型微結晶シリコンに例示される。i層4は、不純物を積極的にドープしない半導体層である。i層4は、微結晶シリコンゲルマニウムを含む。n層5は、n型不純物をドープされた半導体層である。n層5は、n型微結晶シリコンに例示される。なお、p層3とi層4との間、i層4とn層5との間、表面電極2と光電変換層8との間、に他の層が挿入されていても良い。そのような層は、その上部の層の結晶性を改善する層や、他の層からの不純物の拡散を防止する層に例示される。
The
裏面電極10は、太陽電池における裏面側の電極である。裏面電極層10は、第1裏面電極層6と第2裏面電極層7を備える。第1裏面電極層6は、ZnOや酸化インジウム錫(ITO)のような透明導電酸化物体に例示される。第2裏面電極層7は、銀(Ag)やアルミニウム(Al)のような反射率の高い金属に例示される。なお、裏面電極層10と光電変換層8との間に他の層(例示:裏面電極10の反射率や光散乱性を向上させる層が挿入されていても良い。
The
次に、本発明の太陽電池の製造方法の第1の実施の形態について説明する。図2は、本発明の太陽電池を製造するプラズマCVD装置の一例を示す概略図である。プラズマCVD装置20は、真空チャンバ11と、超高周波電源17と、ガス供給部18と図示していない真空チャンバを真空排気するターボ分子ポンプやロータリーポンプ、原料ガスを排気するドライポンプ(図示されず)を具備する。図示していないが、p、i、n各層に対して製膜を行なうプラズマCVD装置は異なり、各プラズマCVD装置は、搬送室を経由して真空中で基板が輸送できるような構成となっている。
Next, a first embodiment of the solar cell manufacturing method of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a plasma CVD apparatus for producing the solar cell of the present invention. The
超高周波電源17は、所望の特性の超高周波(プラズマ励起周波数、例示:60〜120MHz)電力を真空チャンバ11内の放電用の電極(後述)へ供給する。ガス供給部18は、ガス蓄積部16から、ガス流量制御装置15を介して所望の流量、流量比の原料ガス19を真空チャンバ11内へ供給する。ただし、ガス蓄積部16は、複数の種類のガスのガスボンベに例示される。ガス流量制御装置15は、複数のガスボンベの各々に対応して設けられたマスフローメータに例示される。真空チャンバ11では、供給される超高周波電力、及び、供給される一つ又は複数の種類のガスにより、薄膜Si系太陽電池の各層となる膜が基板2上に製膜される。
The ultrahigh
真空チャンバ11は、第1電極12と、第2電極13と、原料ガス供給部14とを備える。第1電極12は、基板を加熱するヒーターの機能を含もので、基板1を保持し、接地されている。第2電極13は、超高周波電源17から所望の電力を供給され、第1電極12との間で供給された原料ガス19のプラズマを生成する。第2電極13は、基板2との距離がギャップ長dGだけ離れて、第1電極12に対向している。ここでは、矩形状の棒で構成されるラダー電極を用いているが、平行平板型電極であっても構わない。原料ガス供給部14は、第2電極13のラダーの隙間を通して、プラズマの形成される空間(第1電極12と第2電極13との間)へ原料ガス19を供給する。ただし、第2電極13と原料ガス供給部14とが一体となり、いずれか一方が他方の機能を含んでいても良い。
The
太陽電池の製造方法について説明する。
(1)まず、基板1としての白板ガラス基板の表面に、表面電極2としてSnO2が熱CVD法により形成された基材を純水やアルコールを用いて洗浄する。白板ガラスとSnO2との間にはSnO2を成長させるために必要な膜や反射率を低減させる為の屈折率調整膜が挿入されていても良い。
(2)次に、基板1をp層製膜用のプラズマCVD装置内に設置して表面電極2を形成された基板1における表面電極2上に、光電変換層8のp層3としてのp型微結晶シリコン膜をプラズマCVD法で製膜する。製膜条件は、10−4Pa以下にチャンバ11を真空排気した後、基板1を150℃に加熱した。そして、真空チャンバ11内に原料ガスであるSiH4、H2およびp型不純物ガスであるB2H6を各々3、300、0.02sccm導入し、圧力を67Paに制御した。ギャップ長dgは5mmである。そして、超高周波電源17から超高周波電力100MHz−5kW/m2を第2電極13に供給することにより第2電極13と基板1との間にプラズマを発生させ、表面電極2上にp層3としてp型微結晶シリコン層を20nm製膜する。
(3)続いて、p層3上に、i層4としての微結晶シリコンゲルマニウム膜をプラズマCVD法で500nm製膜する。このとき、プラズマCVD法における製膜条件は後述する。
(4)次に、i層4上に、n層5としてのn型微結晶シリコン膜をプラズマCVD法で製膜する。製膜条件は、10−4Pa以下にチャンバ11を真空排気した後、基板1を170℃に加熱した。そして、真空チャンバ11内に原料ガスであるSiH4、H2およびn型不純物ガスであるPH3を各々3、300、0.1sccm導入し、圧力を93Paに制御した。ギャップ長dgは5mmである。そして、超高周波電源17から超高周波電力60MHz−1.5kW/m2を第2電極13に供給することにより第2電極13と基板1との間にプラズマを発生させ、i層4上にn層5としてn型微結晶シリコン層を30nm製膜する。
(5)その後、裏面電極層10として、n層5上に第1裏面電極層6としてのZnO膜を80nm、第1裏面電極層6上に第2裏面電極層7としてのAg膜を300nm、それぞれスパッタ法で製膜する。製膜条件は、従来用いられているものと同様である。
A method for manufacturing a solar cell will be described.
(1) First, a base material in which SnO 2 is formed as a
(2) Next, p as the p layer 3 of the
(3) Subsequently, a microcrystalline silicon germanium film as the
(4) Next, an n-type microcrystalline silicon film as the
(5) Thereafter, as the
このようにして、単一光電変換層構造の微結晶シリコンゲルマニウム薄膜太陽電池が形成される。 In this way, a microcrystalline silicon germanium thin film solar cell having a single photoelectric conversion layer structure is formed.
次に、i層4としての微結晶シリコンゲルマニウム膜の製膜条件について以下に説明する。
微結晶シリコンゲルマニウム膜をi層4に含む本発明の太陽電池は、製膜速度を0.2nm/s以上の従来より高速製膜においても、その特性が良好となることが発明者の実験により明らかとなった。プラズマCVD法において、そのような製膜速度となる場合として、以下のような製膜条件が好ましい。
(イ)原料ガスとして、シリコン用原料ガスとゲルマニウム用原料ガスとを用いる。シリコン用原料ガスは、SiH4、Si2H6及びSiF4のうちの少なくとも一つを含む。ゲルマニウム用原料ガスは、GeH4及びGeF4のうちの少なくとも一つを含む。実施例ではそれぞれSiH4およびGeH4を用い、これにH2を加えて原料ガスとして用いたが、上記その他の原料ガスに対しても同様な効果を有する。
(ロ)製膜圧力を67Pa〜1333Paとする。
(ハ)プラズマCVDの励起周波数を13.56MHz〜120MHzとする。
(ニ)投入電力を1〜10kW/m2以上とする。
Next, conditions for forming a microcrystalline silicon germanium film as the
According to the inventors' experiment, the solar cell of the present invention including the microcrystalline silicon germanium film in the i-
(A) A raw material gas for silicon and a raw material gas for germanium are used as the raw material gas. The silicon source gas contains at least one of SiH 4 , Si 2 H 6 and SiF 4 . The germanium source gas contains at least one of GeH 4 and GeF 4 . In the examples, SiH 4 and GeH 4 were used, respectively, and H 2 was added thereto and used as the source gas. However, the same effect is obtained for the other source gases.
(B) The film forming pressure is set to 67 Pa to 1333 Pa.
(C) The excitation frequency of plasma CVD is set to 13.56 MHz to 120 MHz.
(D) The input power is set to 1 to 10 kW / m 2 or more.
上記(イ)〜(ニ)の条件の下で、ギャップ長dG、基板温度、基板の単位面積あたりの原料となるガスの全流量(基板の単位面積あたりに供給されるシリコン用原料ガスとゲルマニウム用原料ガスとの流量和=シリコン用原料ガス流量+ゲルマニウム用原料ガス流量)、H2流量 について、以下の条件とする。 Under the above conditions (a) to (d), the gap flow rate d G , the substrate temperature, the total flow rate of the gas serving as the raw material per unit area of the substrate (the silicon source gas supplied per unit area of the substrate, and The sum of the flow rates with the germanium source gas = the silicon source gas flow rate + the germanium source gas flow rate) and the H 2 flow rate are as follows.
[第1の実施の形態]
(ホ)ギャップ長dG
図3(a)〜(d)は、ギャップ長dGと各太陽電池特性との関係を示すグラフである。(a)は、短絡電流(縦軸)とギャップ長(横軸)との関係を示す。(b)は、開放電圧(縦軸)とギャップ長(横軸)との関係を示す。(c)は、形状因子(縦軸)とギャップ長(横軸)との関係を示す。(d)は、変換効率(縦軸)とギャップ長(横軸)との関係を示す。各グラフの縦軸は、それぞれギャップ長dG=10mmの値で規格化した値を示している。製膜条件は、製膜圧力:267Pa、励起周波数:100MHz、投入電力:2kW/m2、基板温度:180℃、全流量:0.4SLM/m2、H2流量:10SLM/m2、製膜速度は約0.5nm/s、膜中ゲルマニウム濃度:約19%である。
[First Embodiment]
(E) Gap length d G
Figure 3 (a) ~ (d) is a graph showing the relationship between the gap length d G and the solar cell characteristics. (A) shows the relationship between the short circuit current (vertical axis) and the gap length (horizontal axis). (B) shows the relationship between the open circuit voltage (vertical axis) and the gap length (horizontal axis). (C) shows the relationship between the shape factor (vertical axis) and the gap length (horizontal axis). (D) shows the relationship between conversion efficiency (vertical axis) and gap length (horizontal axis). The vertical axis of each graph indicates a value normalized by a value of gap length d G = 10 mm. Film forming conditions are: film forming pressure: 267 Pa, excitation frequency: 100 MHz, input power: 2 kW / m 2 , substrate temperature: 180 ° C., total flow rate: 0.4 SLM / m 2 , H2 flow rate: 10 SLM / m 2 , film formation The speed is about 0.5 nm / s and the germanium concentration in the film is about 19%.
図3(a)〜(d)に示されるように、どの場合もギャップ長dGが短いほど特性が良いことがわかる。すなわち、ギャップ長dG(第1電極12と基板2との距離)は、小さいほど好ましい。求める特性から、上限としては、8mm以下が好ましい。特性がより明確に向上する5mm以下がより好ましい。下限としては、安定的にプラズマが形成されれば、0より大きければ制限は無い。しかし、実際の製造ラインにおいて製造する場合の製造装置の設計や、ギャップ長dGの均一性に伴う製造歩留まりなどから、0.1mm以上であることがより好ましい。この範囲で微結晶シリコンゲルマニウム膜を製膜することにより、微結晶シリコンゲルマニウム膜を高品質にすることができ、太陽電池特性を向上することが可能となる。
As shown in FIG. 3 (a) ~ (d) , all cases it is understood that the more characteristics good short gap length d G. That is, the gap length d G (the distance between the
[第2の実施の形態]
(へ)基板温度
図4(a)〜(e)は、基板温度と各太陽電池特性との関係を示すグラフである。(a)は、短絡電流(縦軸)と基板温度(横軸)との関係を示す。(b)は、開放電圧(縦軸)と基板温度(横軸)との関係を示す。(c)は、形状因子(縦軸)と基板温度(横軸)との関係を示す。(d)は、変換効率(縦軸)と基板温度(横軸)との関係を示す。(e)は、800nm以上の波長に対する短絡電流(縦軸)と基板温度(横軸)との関係を示す。各グラフの縦軸は、それぞれ基板温度=160℃の値で規格化した値を示している。製膜条件は、製膜圧力:267Pa、励起周波数:100MHz、投入電力:2kW/m2、ギャップ長dG:5mm、0.4SLM/m2、H2流量:10SLM/m2、製膜速度は約0.5nm/s、膜中ゲルマニウム濃度:約19%である。
[Second Embodiment]
(F) Substrate temperature FIGS. 4A to 4E are graphs showing the relationship between the substrate temperature and the characteristics of each solar cell. (A) shows the relationship between short circuit current (vertical axis) and substrate temperature (horizontal axis). (B) shows the relationship between the open circuit voltage (vertical axis) and the substrate temperature (horizontal axis). (C) shows the relationship between the shape factor (vertical axis) and the substrate temperature (horizontal axis). (D) shows the relationship between conversion efficiency (vertical axis) and substrate temperature (horizontal axis). (E) shows the relationship between the short circuit current (vertical axis) and the substrate temperature (horizontal axis) for wavelengths of 800 nm or more. The vertical axis of each graph indicates a value normalized by a value of substrate temperature = 160 ° C., respectively. Film forming conditions are film forming pressure: 267 Pa, excitation frequency: 100 MHz, input power: 2 kW / m 2 , gap length d G : 5 mm, 0.4 SLM / m 2 , H2 flow rate: 10 SLM / m 2 , film forming speed is About 0.5 nm / s, germanium concentration in the film: about 19%.
図4(a)〜(e)に示されるように、いずれの場合も基板温度160℃〜300℃の範囲で特性にピークを有することがわかる。すなわち、求める特性から、温度範囲は170℃以上、300℃以下が好ましい。より好ましくは、200℃以上、240℃以下である。この範囲で微結晶シリコンゲルマニウム膜を製膜することにより、微結晶シリコンゲルマニウム膜を高品質にすることができ、太陽電池特性を向上することが可能となる。 As shown in FIGS. 4A to 4E, it can be seen that in any case, the characteristics have a peak in the range of the substrate temperature of 160 ° C. to 300 ° C. That is, from the required characteristics, the temperature range is preferably 170 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. More preferably, it is 200 degreeC or more and 240 degrees C or less. By forming the microcrystalline silicon germanium film within this range, the microcrystalline silicon germanium film can be improved in quality, and the solar cell characteristics can be improved.
[第3の実施の形態]
(ト)基板の単位面積あたりの原料となるガスの全流量
図5(a)〜(d)は、基板の単位面積あたりの全流量と各太陽電池特性との関係を示すグラフである。(a)は、短絡電流(縦軸)と単位面積あたりの全流量(横軸)との関係を示す。(b)は、開放電圧(縦軸)と単位面積あたりの全流量(横軸)との関係を示す。(c)は、形状因子(縦軸)と単位面積あたりの全流量(横軸)との関係を示す。(d)は、変換効率(縦軸)と単位面積あたりの全流量(横軸)との関係を示す。各グラフの縦軸は、それぞれ単位面積あたりの全流量=1.5の値で規格化した値を示している。製膜条件は、製膜圧力:267Pa、励起周波数:100MHz、投入電力:2kW/m2、ギャップ長dG:5mm、基板温度:180℃、H2流量:原料となるガスの全流量の25倍、製膜速度は約0.5nm/s、膜中ゲルマニウム濃度:約19%である。
[Third Embodiment]
(G) Total flow rate of gas as raw material per unit area of substrate FIGS. 5A to 5D are graphs showing the relationship between the total flow rate per unit area of the substrate and the characteristics of each solar cell. (A) shows the relationship between the short circuit current (vertical axis) and the total flow rate per unit area (horizontal axis). (B) shows the relationship between the open circuit voltage (vertical axis) and the total flow rate per unit area (horizontal axis). (C) shows the relationship between the shape factor (vertical axis) and the total flow rate per unit area (horizontal axis). (D) shows the relationship between the conversion efficiency (vertical axis) and the total flow rate per unit area (horizontal axis). The vertical axis of each graph indicates a value normalized by the value of total flow rate per unit area = 1.5. The film forming conditions are: film forming pressure: 267 Pa, excitation frequency: 100 MHz, input power: 2 kW / m 2 , gap length d G : 5 mm, substrate temperature: 180 ° C., H 2 flow rate: 25 of the total flow rate of the raw material gas. The film forming speed is about 0.5 nm / s, and the germanium concentration in the film is about 19%.
図5(a)〜(d)に示されるように、どの場合も単位面積あたりの全流量が小さいほど特性が良いことがわかる。すなわち、単位面積あたりの全流量は、小さいほど好ましい。求める特性から、上限としては、1SLM/m2以下が好ましい。特性がより明確に向上する0.5SLM/m2以下がより好ましい。下限としては、安定的にプラズマが形成され、製膜速度0.2nm/s以上を維持できる条件として、0.05SLM/m2以上であることが好ましい。この範囲で微結晶シリコンゲルマニウム膜を製膜することにより、微結晶シリコンゲルマニウム膜を高品質にすることができ、太陽電池特性を向上することが可能となる。本実施例では製膜速度が約0.5nm/sにて行なった結果であり、製膜速度に対して原料ガスの利用効率が高い条件で製膜することが膜質を向上させるために有効であることが分かる。SiH4で考えると微結晶Siが単結晶Siと同等の密度として、1m2あたり基板と電極の両方に同じだけ製膜されるとして1SLMにて約4.5nm/sの製膜速度が最大となる。これより0.5SLM/m2の流量に対して0.5nm/sはガス利用効率22.2%にあたり、上記0.5SLM/m2以下が望ましいとはガス利用効率22.2%以上が望ましいことを意味する。 As shown in FIGS. 5A to 5D, it can be seen that in all cases, the smaller the total flow rate per unit area, the better the characteristics. That is, the smaller the total flow rate per unit area, the better. From the required characteristics, the upper limit is preferably 1 SLM / m 2 or less. 0.5 SLM / m 2 or less is more preferable because the characteristics are more clearly improved. The lower limit is preferably 0.05 SLM / m 2 or more as a condition for stably forming plasma and maintaining a film forming rate of 0.2 nm / s or more. By forming the microcrystalline silicon germanium film within this range, the microcrystalline silicon germanium film can be improved in quality, and the solar cell characteristics can be improved. In this example, the film forming speed is about 0.5 nm / s, and it is effective for improving the film quality to form the film under conditions where the utilization efficiency of the source gas is high with respect to the film forming speed. I understand that there is. Considering SiH 4 , microcrystalline Si has the same density as single crystal Si, and if the same amount of film is formed on both the substrate and the electrode per 1 m 2 , the film forming speed of about 4.5 nm / s is the maximum at 1 SLM. Become. This more 0.5 nm / s with respect to a flow rate of 0.5 SLM / m 2 per the gas utilization efficiency 22.2%, preferably not less than 22.2% gas utilization efficiency and the 0.5 SLM / m 2 or less is desirable Means that.
ただし、成膜速度を1nm/s程度で実験を行った場合、図示しないが、図5に対応する特性が全体的に向上する。従って、成膜速度を1nm/s程度とする場合、求める特性を考慮して、2SLM/m2が上限値となる。 However, when the experiment is performed at a film formation rate of about 1 nm / s, the characteristics corresponding to FIG. Accordingly, when the film forming speed is about 1 nm / s, 2SLM / m 2 is the upper limit value in consideration of the required characteristics.
以上の(イ)〜(ト)の条件で、i層4としての微結晶シリコンゲルマニウム膜を製膜することにより、太陽電池特性を向上することが可能となる。
By forming a microcrystalline silicon germanium film as the
なお、(ホ)(図3)で示す好ましい条件において、図4〜図5が成り立っている。同様に(へ)(図4)で示す好ましい条件において、図3、図5が成り立っている。(ト)(図5)で示す好ましい条件において、図3〜図4が成り立っている。 In addition, in the preferable conditions shown by (e) (FIG. 3), FIGS. 4-5 is formed. Similarly, FIG. 3 and FIG. 5 hold under the preferable conditions shown in (f) (FIG. 4). (G) Under the preferable conditions shown in FIG. 5, FIGS. 3 to 4 are established.
[第4の実施の形態]
図6は、本発明の太陽電池の第4の実施の形態の構成を示す断面図である。太陽電池は、基板1と、表面電極2と、光電変換層8と、裏面電極10とを具備する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a sectional view showing the configuration of the fourth embodiment of the solar cell of the present invention. The solar cell includes a substrate 1, a
本実施の形態の太陽電池は、光電変換層8が、p層3とi層4との間に、バッファ層9を設けている点で第1〜3の実施の形態と異なる。バッファ層9は、p層3のp型微結晶シリコンとは異なる微結晶シリコン、及び、i層4の微結晶シリコンゲルマニウムとは異なる微結晶シリコンゲルマニウムの少なくとも一方を含んでいる。
The solar cell of the present embodiment is different from the first to third embodiments in that the
ここで、バッファ層9が微結晶シリコンの場合、その微結晶シリコンは、p層3のp型微結晶シリコンよりもp型不純物の濃度が低い。その微結晶シリコンは、より好ましくは、i型の微結晶シリコンである。
一方、バッファ層9が微結晶シリコンゲルマニウムの場合、その微結晶シリコンゲルマニウムは、i層4の微結晶シリコンゲルマニウムよりもゲルマニウム濃度が低い。そのゲルマニウム濃度は、バッファ層9中で概ね一定であっても良いし、i層4からp層3に向かって減少していても良い。
Here, when the
On the other hand, when the
太陽電池におけるその他の構成については、第1〜3の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。 Since other configurations in the solar cell are the same as those in the first to third embodiments, the description thereof is omitted.
次に、本発明の太陽電池の製造方法の第4の実施の形態について説明する。図2は、本発明の太陽電池を製造するプラズマCVD装置の一例を示す概略図である。プラズマCVD装置20は、第1の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
Next, a fourth embodiment of the solar cell manufacturing method of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a plasma CVD apparatus for producing the solar cell of the present invention. Since the
太陽電池の製造方法について説明する。
(1)まず、基板1としての白板ガラス基板の表面に、表面電極2としてSnO2が熱CVD法により形成された基材を純水やアルコールを用いて洗浄する。白板ガラスとSnO2との間にはSnO2を成長させるために必要な膜や反射率を低減させる為の屈折率調整膜が挿入されていても良い。
(2)次に、基板1をp層製膜用のプラズマCVD装置内に設置して表面電極2を形成された基板1における表面電極2上に、光電変換層8のp層3としてのp型微結晶シリコン膜をプラズマCVD法で製膜する。製膜条件は、10−4Pa以下にチャンバ11を真空排気した後、基板1を150℃に加熱した。そして、真空チャンバ11内に原料ガスであるSiH4、H2およびp型不純物ガスであるB2H6を各々3、300、0.02sccm導入し、圧力を67Paに制御した。ギャップ長dgは25mmである。そして、超高周波電源17から超高周波電力100MHz−5kW/m2を第2電極13に供給することにより第2電極13と基板1との間にプラズマを発生させ、前記第1透明導電膜2上にp層3としてp型微結晶シリコン層を20nm製膜する。
(3)続いて、p層3上に、バッファ層9としてのi型微結晶シリコン膜をプラズマCVD法で製膜する。バッファ層の製膜はp層製膜室とi層製膜室のどちらで作製しても良いし、当然バッファ層専用の製膜室で作製しても良い。製膜条件は、10−4Pa以下にチャンバ11を真空排気した後、基板1を180℃に加熱した。そして、真空チャンバ11内に原料ガスであるSiH4、H2を各々0.4SLM/m2、11SLM/m2導入し、圧力を67Paに制御した。ギャップ長dgは5mmである。そして、超高周波電源17から超高周波電力100MHz−2kW/m2を第2電極13に供給することにより第2電極13と基板1との間にプラズマを発生させ、前記第p層3上にバッファ層として微結晶シリコン層を製膜する。このとき原料ガスとしてGeH4を入れることで微結晶SiGeからなるバッファ層が作製出来る。またSiH4とGeH4の流量を時間変調することでp層3からi層4にかけてGe濃度が増加するプロファイルを持つバッファ層を作製することが出来る。
(4)続いて、バッファ層9上に、i層4としての微結晶シリコンゲルマニウム膜をプラズマCVD法で500nm製膜する。このとき、プラズマCVD法における製膜条件は第1の実施の形態と同様である。
(5)次に、i層4上に、n層5としてのn型微結晶シリコン膜をプラズマCVD法で製膜する。製膜条件は、10−4Pa以下にチャンバ11を真空排気した後、基板1を170℃に加熱した。そして、真空チャンバ11内に原料ガスであるSiH4、H2およびn型不純物ガスであるPH3を各々3、300、0.1sccm導入し、圧力を93Paに制御した。ギャップ長dgは25mmである。そして、超高周波電源17から超高周波電力60MHz−1.5kW/m2を第2電極13に供給することにより第2電極13と基板1との間にプラズマを発生させ、前記i層4上にn層5としてn型微結晶シリコン層を30nm製膜する。
(6)その後、裏面電極層10として、n層5上に第1裏面電極層6としてのZnO膜を80nm、第1裏面電極層6上に第2裏面電極層7としてのAg膜を300nm、それぞれスパッタ法で製膜する。製膜条件は、従来用いられているものと同様である。
A method for manufacturing a solar cell will be described.
(1) First, a base material in which SnO 2 is formed as a
(2) Next, p as the p layer 3 of the
(3) Subsequently, an i-type microcrystalline silicon film as the
(4) Subsequently, a microcrystalline silicon germanium film as the
(5) Next, an n-type microcrystalline silicon film as the
(6) Thereafter, as the
このようにして、単一光電変換層構造の微結晶シリコンゲルマニウム薄膜太陽電池が形成される。 In this way, a microcrystalline silicon germanium thin film solar cell having a single photoelectric conversion layer structure is formed.
次に、バッファ層9としての微結晶シリコン膜について以下に説明する。
微結晶シリコン膜(または微結晶シリコンゲルマニウム膜)の製膜方法及び製膜条件は、1例を示したが従来用いられているものと同様である。本発明においては、その膜厚の方が重要である。図7(a)〜(e)は、バッファ層の膜厚と各太陽電池特性との関係を示すグラフである。(a)は、短絡電流(縦軸)とバッファ層の膜厚(横軸)との関係を示す。(b)は、開放電圧(縦軸)とバッファ層の膜厚(横軸)との関係を示す。(c)は、形状因子(縦軸)とバッファ層の膜厚(横軸)との関係を示す。(d)は、変換効率(縦軸)とバッファ層の膜厚(横軸)との関係を示す。(e)は、800nm以上の波長に対する短絡電流(縦軸)とバッファ層の膜厚(横軸)との関係を示す。各グラフの縦軸は、それぞれバッファ層の膜厚=0の値で規格化した値を示している。
Next, the microcrystalline silicon film as the
Although a method for forming a microcrystalline silicon film (or a microcrystalline silicon germanium film) and film forming conditions are shown as an example, they are the same as those conventionally used. In the present invention, the film thickness is more important. 7A to 7E are graphs showing the relationship between the thickness of the buffer layer and the characteristics of each solar cell. (A) shows the relationship between the short circuit current (vertical axis) and the thickness of the buffer layer (horizontal axis). (B) shows the relationship between the open circuit voltage (vertical axis) and the thickness of the buffer layer (horizontal axis). (C) shows the relationship between the shape factor (vertical axis) and the thickness of the buffer layer (horizontal axis). (D) shows the relationship between the conversion efficiency (vertical axis) and the thickness of the buffer layer (horizontal axis). (E) shows the relationship between the short circuit current (vertical axis) and the thickness of the buffer layer (horizontal axis) for wavelengths of 800 nm or more. The vertical axis of each graph indicates the value normalized by the value of the buffer layer thickness = 0.
図7(a)〜(d)に示されるように、バッファ層9を挿入することで、各特性が向上することがわかる。一方、図7(e)を参照すると、800nm以上の波長に対する短絡電流は、バッファ層9の膜厚が50nm以下の範囲で特性が向上していることがわかる。微結晶シリコンゲルマニウム太陽電池は、微結晶シリコン太陽電池では吸収係数が低い800nm以上の波長を効率よく吸収できるので、アモルファスシリコン太陽電池や微結晶シリコン太陽電池との積層構造を考えられている。そのような場合を考慮すると、バッファ層9の膜厚は、その上限を800nm以上の波長に対する短絡電流が向上する50nm以下にすることが好ましい。その下限は、バッファ層9がp層3を覆うことができる2nm以上にすることが好ましい。製造歩留まりを考慮すると5nm以上がより好ましい。このような傾向は、微結晶シリコンゲルマニウムをバッファ層に用いた場合も同様であった。この範囲でバッファ層9を製膜することにより、太陽電池特性、特に、800nm以上の波長に対する短絡電流特性を向上することが可能となる。
As shown in FIGS. 7A to 7D, it can be seen that the insertion of the
1 基板
2 表面電極
3 p層
4 i層
5 n層
6 第1裏面電極層
7 第2裏面電極層
8 光電変換層
9 バッファ層
10 裏面電極層
11 真空チャンバ
12 第1電極
13 第2電極
14 原料ガス供給部
15 ガス流量制御装置
16 ガス蓄積部
17 高周波電源
18 ガス供給部
19 原料ガス
20 プラズマCVD装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (16)
(b)前記光電変換層上に裏面電極を形成する工程と
を具備し、
前記(a)工程は、
(a1)前記透明導電膜側にp層としての第1微結晶シリコン層を形成する工程と、
(a2)前記第1微結晶シリコン上にi層としての第1微結晶シリコンゲルマニウム層を、シリコン用原料ガスとゲルマニウム用原料ガスとを含むガスを用いたプラズマCVD法により0.2nm/s以上の製膜速度で形成する工程と
を備え、
前記(a2)工程は、
前記プラズマCVD法における放電電極と前記基板との距離が、0より大きく8mm以下である
太陽電池の製造方法。 (A) forming a photoelectric conversion layer on the transparent conductive film in the transparent insulating substrate on which the transparent conductive film is formed;
(B) forming a back electrode on the photoelectric conversion layer, and
The step (a)
(A1) forming a first microcrystalline silicon layer as a p layer on the transparent conductive film side;
(A2) The first microcrystalline silicon germanium layer as the i layer on the first microcrystalline silicon is 0.2 nm / s or more by a plasma CVD method using a gas containing a silicon source gas and a germanium source gas. Forming at a film forming speed of
The step (a2)
The method for manufacturing a solar cell, wherein a distance between the discharge electrode and the substrate in the plasma CVD method is greater than 0 and equal to or less than 8 mm.
前記(a2)工程は、
前記プラズマCVD法における前記シリコン用原料ガスと前記ゲルマニウム用原料ガスとを合わせた総流量が、前記基板の単位面積を基準として、0.05SLM/m2以上2SLM/m2以下である
太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell of Claim 1,
The step (a2)
The total flow rate of the silicon source gas and the germanium source gas in the plasma CVD method is 0.05 SLM / m 2 or more and 2 SLM / m 2 or less based on the unit area of the substrate. Production method.
前記(a2)工程は、
前記プラズマCVD法における前記基板の温度が、170℃以上300℃以下である
太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell of Claim 1 or 2,
The step (a2)
The method for manufacturing a solar cell, wherein a temperature of the substrate in the plasma CVD method is 170 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
(b)前記光電変換層上に裏面電極を形成する工程と
を具備し、
前記(a)工程は、
(a1)前記透明導電膜側にp層としての第1微結晶シリコン層を形成する工程と、
(a2)前記第1微結晶シリコン上にi層としての第1微結晶シリコンゲルマニウム層を、シリコン用原料ガスとゲルマニウム用原料ガスとを含むガスを用いたプラズマCVD法により0.2nm/s以上の製膜速度で形成する工程と
を備え、
前記(a2)工程は、
前記プラズマCVD法における前記シリコン用原料ガスと前記ゲルマニウム用原料ガスとを合わせた総流量が、前記基板の単位面積を基準として、0.05SLM/m2以上2SLM/m2以下である
太陽電池の製造方法。 (A) forming a photoelectric conversion layer on the transparent conductive film in the transparent substrate on which the transparent conductive film is formed;
(B) forming a back electrode on the photoelectric conversion layer, and
The step (a)
(A1) forming a first microcrystalline silicon layer as a p layer on the transparent conductive film side;
(A2) The first microcrystalline silicon germanium layer as the i layer on the first microcrystalline silicon is 0.2 nm / s or more by a plasma CVD method using a gas containing a silicon source gas and a germanium source gas. Forming at a film forming speed of
The step (a2)
The total flow rate of the silicon source gas and the germanium source gas in the plasma CVD method is 0.05 SLM / m 2 or more and 2 SLM / m 2 or less based on the unit area of the substrate. Production method.
前記(a2)工程は、
前記プラズマCVD法における前記基板の温度が、170℃以上300℃以下である
太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell of Claim 4,
The step (a2)
The method for manufacturing a solar cell, wherein a temperature of the substrate in the plasma CVD method is 170 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
(b)前記光電変換層上に裏面電極層を形成する工程と
を具備し、
前記(a)工程は、
(a1)前記透明導電膜側にp層としての第1微結晶シリコン層を形成する工程と、
(a2)前記第1微結晶シリコン上にi層としての第1微結晶シリコンゲルマニウム層を、シリコン用原料ガスとゲルマニウム用原料ガスとを含むガスを用いたプラズマCVD法により0.2nm/s以上の製膜速度で形成する工程と
を備え、
前記(a2)工程は、
前記プラズマCVD法における前記基板の温度が、170℃以上300℃以下である
太陽電池の製造方法。 (A) forming a photoelectric conversion layer on the transparent conductive film in the transparent substrate on which the transparent conductive film is formed;
(B) forming a back electrode layer on the photoelectric conversion layer,
The step (a)
(A1) forming a first microcrystalline silicon layer as a p layer on the transparent conductive film side;
(A2) The first microcrystalline silicon germanium layer as the i layer on the first microcrystalline silicon is 0.2 nm / s or more by a plasma CVD method using a gas containing a silicon source gas and a germanium source gas. Forming at a film forming speed of
The step (a2)
The method for manufacturing a solar cell, wherein a temperature of the substrate in the plasma CVD method is 170 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
前記(a)工程は、前記(a1)と前記(a2)工程との間に、
(a3)前記第1微結晶シリコンの上方にバッファ層を形成する工程をさらに備え、
前記バッファ層は、前記第1微結晶シリコン層とは異なる第2微結晶シリコン層、及び、前記第1微結晶シリコンゲルマニウム層とは異なる第2微結晶シリコンゲルマニウム層の少なくとも一方を含み、
前記(a2)工程は、前記第1微結晶シリコンの上方かつ前記バッファ層上に、前記第1微結晶シリコンゲルマニウム層を形成する
太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell as described in any one of Claims 1 thru | or 6,
In the step (a), between the steps (a1) and (a2),
(A3) further comprising a step of forming a buffer layer above the first microcrystalline silicon,
The buffer layer includes at least one of a second microcrystalline silicon layer different from the first microcrystalline silicon layer and a second microcrystalline silicon germanium layer different from the first microcrystalline silicon germanium layer,
The step (a2) includes forming the first microcrystalline silicon germanium layer above the first microcrystalline silicon and on the buffer layer.
前記バッファ層は、前記第2微結晶シリコン層を含み、
前記第2微結晶シリコン層は、前記第1微結晶シリコン層よりもp型不純物の濃度が低い
太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell of Claim 7,
The buffer layer includes the second microcrystalline silicon layer,
The method for manufacturing a solar cell, wherein the second microcrystalline silicon layer has a lower concentration of p-type impurities than the first microcrystalline silicon layer.
前記バッファ層は、前記第2微結晶シリコンゲルマニウム層を含み、
前記第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、前記第1微結晶シリコンゲルマニウム層よりもゲルマニウム濃度が低い
太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell of Claim 7,
The buffer layer includes the second microcrystalline silicon germanium layer,
The method for producing a solar cell, wherein the second microcrystalline silicon germanium layer has a germanium concentration lower than that of the first microcrystalline silicon germanium layer.
前記第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、前記第1微結晶シリコンゲルマニウム層から前記第1微結晶シリコン層へ向かってゲルマニウム濃度が減少している
太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell of Claim 9,
The method for manufacturing a solar cell, wherein the second microcrystalline silicon germanium layer has a germanium concentration decreasing from the first microcrystalline silicon germanium layer toward the first microcrystalline silicon layer.
前記(a2)工程は、
前記プラズマCVD法における前記基板の温度が、200℃以上240℃以下である
太陽電池の製造方法。 In the manufacturing method of the solar cell as described in any one of Claim 3, 5, and 6,
The step (a2)
The method for manufacturing a solar cell, wherein the temperature of the substrate in the plasma CVD method is 200 ° C. or higher and 240 ° C. or lower.
前記透明導電膜上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された裏面電極と
を具備し、
前記光電変換層は、
前記透明導電膜側に形成されたp層としての第1微結晶シリコン層と、
前記第1微結晶シリコン上に形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に形成されたi層としての第1微結晶シリコンゲルマニウム層と
を備え、
前記バッファ層は、
前記第1微結晶シリコン層とは異なる第2微結晶シリコン層、及び、前記第1微結晶シリコンゲルマニウム層とは異なる第2微結晶シリコンゲルマニウム層の少なくとも一方を含む
太陽電池。 A transparent conductive film formed on a transparent substrate;
A photoelectric conversion layer formed on the transparent conductive film;
Comprising a back electrode formed on the photoelectric conversion layer,
The photoelectric conversion layer is
A first microcrystalline silicon layer as a p-layer formed on the transparent conductive film side;
A buffer layer formed on the first microcrystalline silicon;
A first microcrystalline silicon germanium layer as an i layer formed on the buffer layer,
The buffer layer is
A solar cell comprising at least one of a second microcrystalline silicon layer different from the first microcrystalline silicon layer and a second microcrystalline silicon germanium layer different from the first microcrystalline silicon germanium layer.
前記バッファ層は、前記第2微結晶シリコン層を含み、
前記第2微結晶シリコン層は、前記第1微結晶シリコン層よりもp型不純物の濃度が低い
太陽電池。 The solar cell according to claim 12,
The buffer layer includes the second microcrystalline silicon layer,
The second microcrystalline silicon layer has a lower concentration of p-type impurities than the first microcrystalline silicon layer.
前記バッファ層は、前記第2微結晶シリコンゲルマニウム層を含み、
前記第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、前記第1微結晶シリコンゲルマニウム層よりもゲルマニウム濃度が低い
太陽電池。 The solar cell according to claim 12,
The buffer layer includes the second microcrystalline silicon germanium layer,
The second microcrystalline silicon germanium layer has a lower germanium concentration than the first microcrystalline silicon germanium layer.
前記第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、前記第1微結晶シリコンゲルマニウム層から前記第1微結晶シリコン層へ向かってゲルマニウム濃度が減少している
太陽電池。 The solar cell according to claim 14, wherein
The solar cell in which the second microcrystalline silicon germanium layer has a germanium concentration decreasing from the first microcrystalline silicon germanium layer toward the first microcrystalline silicon layer.
前記第2微結晶シリコンゲルマニウム層は、膜厚が2nm以上50nm以下である
太陽電池。 The solar cell according to claim 14 or 15,
The second microcrystalline silicon germanium layer has a thickness of 2 nm to 50 nm.
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