JPH0714075B2 - Method for manufacturing photoelectric conversion element - Google Patents
Method for manufacturing photoelectric conversion elementInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は非晶質シリコン(以下a−Si:Hとも略称する)
光電変換素子の製造法に関し、特に優れた光電特性を安
定して有する光電変換素子のり製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si: H).
The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion element, and more particularly to a method for manufacturing a photoelectric conversion element paste that stably has excellent photoelectric characteristics.
光電変換素子特に非晶質シリコン太陽電池の高効率化が
検討されて通常の成膜速度においては或る程度の成果を
あげつつあるが、高速成膜条件においては、未だ効率の
向上は緒についたばかりである。すなわち、光活性層
(実質的に真性の薄膜)の形成速度が20Å/S程度もしく
はこれを越えるような速度成膜条件においては、所望の
高効率化は達成されていない。本発明者らは先に、高速
でかつ高効率を達成するためにジシラン(Si2H6)を原
料とする非晶質シリコン太陽電池の製造方法を開示し
た。これはジシランを原料とした場合、或る閾値を越え
るエネルギーが供給される条件下でジシランをグロー放
電分解することが原理的に不可欠であることを開示した
ものである(例えば、特開昭58−1725号他)。ここで云
う閾値とは、薄膜の形成速度が放電電力よりも、主とし
てジシラン流量に依存して変化するような放電電力と定
義される。ついで本発明者らは、第一の導電性薄膜がジ
シランをベースにして不純物を添加することにより形成
される方法を開示した(例えば、特開昭58−34407号
他)。Higher efficiency of photoelectric conversion elements, especially amorphous silicon solar cells, has been studied and some results have been achieved at normal film forming speeds, but under high-speed film forming conditions, the improvement of efficiency is still in progress. I just started. That is, the desired high efficiency has not been achieved under the rate film forming conditions in which the formation rate of the photoactive layer (substantially intrinsic thin film) is about 20 Å / S or more. The present inventors have previously disclosed a method for producing an amorphous silicon solar cell using disilane (Si 2 H 6 ) as a raw material in order to achieve high speed and high efficiency. This discloses that, when disilane is used as a raw material, it is in principle essential to perform glow discharge decomposition of disilane under the condition that energy exceeding a certain threshold is supplied (for example, JP-A-58). -1725 and others). The threshold value here is defined as the discharge power at which the thin film formation rate changes mainly depending on the flow rate of disilane rather than the discharge power. Next, the present inventors disclosed a method in which the first conductive thin film was formed by adding an impurity based on disilane (for example, JP-A-58-34407).
一般に、第一の導電性の薄膜上に、プラズマCVD法によ
り、真性の薄膜を形成する場合、該形成した第一の導電
性薄膜がプラズマ・ダメージを受け、その構成元素が真
性の薄膜中に混入したり、また第一の導電性の薄膜と実
質的に真性の薄膜の界面特性の低下を招来するという問
題がある。Generally, when an intrinsic thin film is formed on the first electroconductive thin film by the plasma CVD method, the formed first electroconductive thin film is plasma-damaged and its constituent elements are included in the intrinsic thin film. There is a problem that they are mixed in, or the interface characteristics between the first conductive thin film and the substantially intrinsic thin film are deteriorated.
したがって、本発明者らが詳細に検討したところ、プラ
ズマCVD法により形成した第一の導電性の薄膜の上に、
プラズマCVD法により、実質的に真性の薄膜を堆積して
得られた光電変換素子は、その性能、特性が一定せず、
特性値が非常に不安定になるという再現性についての問
題が新たに生ずることがわかった。Therefore, the present inventors have studied in detail, on the first conductive thin film formed by the plasma CVD method,
The photoelectric conversion device obtained by depositing a substantially intrinsic thin film by the plasma CVD method has inconsistent performance and characteristics,
It was found that the problem of reproducibility that the characteristic value becomes very unstable newly occurs.
本発明の目的は高速成膜条件においても短絡電流の低下
や曲線因子の低下を起すことがない、高光電変換効率の
光電変換素子を再現性良く製造する方法を提供すること
である。An object of the present invention is to provide a method for producing a photoelectric conversion element with high photoelectric conversion efficiency with good reproducibility, which does not cause a decrease in short-circuit current or a decrease in fill factor even under high-speed film formation conditions.
本発明者らはかかる問題を解決するため、鋭意検討した
結果、プラズマCVD法により形成した第一の導電性薄膜
の上に、直接プラズマCVD法により実質的に真性の薄膜
を堆積した素子の構造自体に本質的な問題があることを
見出し、本発明を完成するに到ったものである。In order to solve such a problem, the inventors of the present invention have made extensive studies and found that a structure of an element in which a substantially intrinsic thin film is directly deposited by a plasma CVD method on a first conductive thin film formed by a plasma CVD method. The inventors have found that there is an inherent problem, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、 基体上に、第一の電極、第一の導電性薄膜、より薄い第
一の実質的に真性の薄膜、より厚い第二の実質的に真性
の薄膜、第二の導電性薄膜、第二の電極の順に形成せし
める光電変換素子の製造法であって、プラズマCVD法に
より該第一の導電性薄膜を形成した後、該第一の導電性
を賦与する不純物の供給を停止し該より薄い第一の実質
的に真性の薄膜を形成することを特徴とする光電変換素
子の製造方法であり、好ましくは、より薄い第一の実質
的に真性の薄膜の厚みが25乃至500オングストロームで
ある製造方法を要旨とするものである。That is, the present invention provides a first electrode, a first conductive thin film, a thinner first substantially intrinsic thin film, a thicker second substantially intrinsic thin film, and a second conductive film on a substrate. Is a method for manufacturing a photoelectric conversion element in which a conductive thin film and a second electrode are formed in that order, after forming the first conductive thin film by a plasma CVD method, supplying an impurity that imparts the first conductivity. A method for manufacturing a photoelectric conversion element, characterized in that the thinner first substantially intrinsic thin film is formed, preferably, the thickness of the thinner first substantially intrinsic thin film is 25 to The main point is a manufacturing method of 500 Å.
本発明の方法により製造される素子を、第1図に示した
模式図を参照しながらより具体的に定義すれば、基体上
に形成せしめられた第一の電極上に、第一の導電性薄膜
が形成されており、該第一の導電性薄膜上に、より薄い
第一の実質的に真性の薄膜が形成されており、該より薄
い第一の実質的に真性の薄膜上に、より厚い第二の実質
的に真性の薄膜が形成されており、該より厚い第二の実
質的に真性の薄膜の上に、第二の導電性薄膜が形成され
ており、さらに該第二の導電性薄膜上に、第二の電極が
順次形成せしめられた光電変換素子である。The device manufactured by the method of the present invention will be more specifically defined with reference to the schematic view shown in FIG. 1. The first conductive film is formed on the first electrode formed on the substrate. A thin film is formed, a thinner first substantially intrinsic thin film is formed on the first conductive thin film, and a thinner first substantially intrinsic thin film is formed on the first conductive thin film. A thick second substantially intrinsic thin film is formed, a second conductive thin film is formed on the thicker second substantially intrinsic thin film, and the second conductive thin film is further formed. Is a photoelectric conversion element in which a second electrode is sequentially formed on a conductive thin film.
以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の対象とする光電変換素子において、その最も特
徴とするところは、実質的に真性の薄膜が、より薄い第
一の実質的に真性の薄膜上と、より厚い第二の実質的に
真性の薄膜とから構成されていることてある。言い換え
れば、当然のことながら、該より薄い第一の実質的に真
性の薄膜が第一の導電性薄膜と接するように、つまり第
一の導電性薄膜はより薄い第一の実質的に真性の薄膜を
介して、該より厚い第二の実質的に真性の薄膜と接して
いる形態をとっていることである。In the photoelectric conversion element targeted by the present invention, the most characteristic feature thereof is that the substantially intrinsic thin film has a thinner first substantially intrinsic thin film and a thicker second substantially intrinsic thin film. It is composed of a thin film of. In other words, of course, such that the thinner first substantially intrinsic thin film is in contact with the first conductive thin film, i.e., the first conductive thin film is the thinner first substantially intrinsic thin film. It is in the form of being in contact with the thicker second substantially intrinsic thin film through the thin film.
該より薄い第一の実質的に真性の薄膜は、第一の導電性
薄膜の形成後、該第一の導電性を与える不純物(ドーパ
ント)の供給を停止して、連続的にプラズマCVD法によ
り形成された薄膜であることが望ましい。さらに好まし
くは、この、より薄い第一の実質的に真性の薄膜は非晶
質(アモルファスシリコン)(a−Si:H)であり、膜厚
が25Å以上の膜であることである。膜厚が25Å未満であ
ると、得られる光電変換素子の特性の不安定性は解消せ
ず、本発明の目的を達成することは出来ない。なお、膜
厚の上限は、数千Å以内の範囲であれば特に臨界的に限
定されるものではないが、高々、500Å程度で充分であ
る。そして、特性および上記実用上の観点から、プラズ
マCVDにより形成された、40乃至200Åの範囲の厚みを有
するアモルファスシリコン膜が特に好ましい。The thinner first substantially intrinsic thin film is formed by forming a first conductive thin film and then stopping the supply of impurities (dopant) that imparts the first conductive property, and continuously performing the plasma CVD method. It is preferably a formed thin film. More preferably, this thinner first substantially intrinsic thin film is amorphous (amorphous silicon) (a-Si: H) and has a film thickness of 25 Å or more. When the film thickness is less than 25Å, the instability of the characteristics of the obtained photoelectric conversion element cannot be eliminated, and the object of the present invention cannot be achieved. The upper limit of the film thickness is not critically limited as long as it is within a range of several thousand liters, but at most about 500 liters is sufficient. From the characteristics and the practical viewpoint, an amorphous silicon film formed by plasma CVD and having a thickness in the range of 40 to 200Å is particularly preferable.
本発明において、アモルファスシリコン薄膜の形成に使
用するシラン化合物としては、一般式SinH2n+2(n=1
〜3)で表される水素化シリコンが好ましいものとして
挙げられる。ここでn=1、2および3はそれぞれ具体
的にモノシラン(SiH4)、ジシラン(Si2H6)およびト
リシラン(Si3H8)に対応する。In the present invention, the silane compound used to form the amorphous silicon thin film has a general formula Si n H 2n + 2 (n = 1
~ 3) silicon hydrides represented by the following are preferred. Here, n = 1, 2 and 3 specifically correspond to monosilane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ) and trisilane (Si 3 H 8 ), respectively.
本発明の特徴は、第一の導電性薄膜上に、少なくともよ
り薄い第一の実質的に真性の薄膜がプラズマCVD法によ
り形成されることであるが、この薄膜の好ましい製造方
法は、第一の導電性薄膜をプラズマCVD法により形成し
た後、該第一の導電性薄膜を形成する条件において、該
第一の導電性を賦与する不純物の供給を停止して薄膜の
形成を続行することである。すなわち、第一の導電性薄
膜は、シラン化合物、第一の導電性を賦与する不純物ガ
ス、希釈ガスおよび炭素含有化合物ガスなどの混合ガス
を、グロー放電法によって分解するプラズマCVDによっ
て形成されるが、この不純物の供給のみを停止してその
他の条件は同一として薄膜の形成を続行すればよいので
ある。A feature of the present invention is that at least a thinner first substantially intrinsic thin film is formed on the first conductive thin film by a plasma CVD method. After forming the conductive thin film by plasma CVD method, under the condition of forming the first conductive thin film, by stopping the supply of the impurity imparting the first conductive thin film to continue the formation of the thin film. is there. That is, the first conductive thin film is formed by plasma CVD that decomposes a mixed gas such as a silane compound, an impurity gas that imparts the first conductivity, a diluent gas and a carbon-containing compound gas by a glow discharge method. It is only necessary to stop the supply of the impurities and keep the other conditions the same to continue the thin film formation.
なお、薄膜が形成される時の基体の温度および雰囲気圧
力は、それぞれ100〜400℃および0.01〜10Torrの範囲で
充分である。The temperature of the substrate and the atmospheric pressure when the thin film is formed are sufficient in the ranges of 100 to 400 ° C. and 0.01 to 10 Torr, respectively.
本発明においは、少なくとも第一の導電性薄膜およびよ
り薄い第一の実質的に真性の薄膜の形成はプラズマCVD
によって行われるが、その他の、より厚い第二の実質的
に真性の薄膜、第二の導電性薄膜等は、好ましくはプラ
ズマCVDにより形成される。なお、第二の導電性薄膜は
もともとその膜厚がそれほど厚くないため、光CVD法に
より形成されることも勿論好ましい実施の態様である。
これらの形成条件についは、本発明においては、本質的
に臨界的な条件ではなく、したがって特に限定するもの
ではないが、念のため以下好ましい実施の条件について
説明する。In the present invention, the formation of at least the first conductive thin film and the thinner first substantially intrinsic thin film is plasma CVD.
Other thicker second substantially intrinsic thin films, second conductive thin films, etc. are preferably formed by plasma CVD. Since the second conductive thin film is originally not so thick, it is of course a preferable embodiment to be formed by the photo CVD method.
In the present invention, these forming conditions are not essentially critical conditions and thus are not particularly limited, but for the sake of caution, the preferred conditions for implementation will be described below.
本発明においては、より厚い第二の実質的に真性の薄膜
(以下i膜と略称する)は、上記したごとく好ましくは
シラン化合物のプラズマCVD法により形成される。該i
膜を高速で形成するためには、本発明者らがすでに提案
しているように、ジシランを用い、かつ閾値以上の放電
エネルギーの供給下に該プラズマCVDが行われることが
望ましい。しかして、ここに云う閾値とは、該i膜の形
成速度が主としてジシラン流量にのみ依存して変化し、
印加エネルギー量によっては実質的に影響されることの
ないような、ジシラン単位質量当たりの最低のエネルギ
ー量として定義される。該閾値について、より具体的に
は、本発明者らが特開昭58−1726号公報に開示している
ように、a−Si:H膜の形成速度がグロー放電に用いる高
周波電力に依存して変化しなくなるところのグロー放電
電力の値である。In the present invention, the thicker second substantially intrinsic thin film (hereinafter abbreviated as i film) is preferably formed by the plasma CVD method of the silane compound as described above. The i
In order to form a film at a high speed, it is desirable that the plasma CVD is performed using disilane and supplying discharge energy equal to or higher than a threshold value, as already proposed by the present inventors. The threshold value here means that the formation rate of the i film changes mainly depending only on the disilane flow rate,
It is defined as the lowest amount of energy per unit mass of disilane that is substantially unaffected by the amount of energy applied. Regarding the threshold value, more specifically, as disclosed by the present inventors in Japanese Patent Laid-Open No. 58-1726, the formation rate of the a-Si: H film depends on the high frequency power used for glow discharge. It is the value of the glow discharge power where it does not change.
かかる閾値は本発明者らが提案しているように供給エネ
ルギー(Supplied Energy)として表すのが便利であ
る。It is convenient to express such a threshold value as the supplied energy as proposed by the present inventors.
供給エネルギーの算出は次式による。The supply energy is calculated by the following formula.
〔I〕式に用いる成膜条件の単位はRF電力(W)、原料
ガス流量(標準状態毎分当たりの流量=SCCM)、であ
り、1344=60(分)×22.4(/mol)で表される係数で
ある。たとえば、ジシラン30SCCM、希釈のためのヘリウ
ムガス270SCCMのときは、平均分子量=(30×62.2+270
×4/300=98.2、ジシラン重量分率=(30×62.2)/(3
00×9.82)=0.633であり、RF電力(グロー放電電力)
=100Wのときには、〔I〕式に代入して、 を得る。 The unit of the film forming conditions used in the formula [I] is RF power (W), raw material gas flow rate (standard state flow rate per minute = SCCM), and is represented by 1344 = 60 (min) × 22.4 (/ mol) Is a coefficient that is For example, in the case of disilane 30SCCM and helium gas 270SCCM for dilution, the average molecular weight = (30 x 62.2 + 270
X4 / 300 = 98.2, disilane weight fraction = (30 x 62.2) / (3
00 x 9.82) = 0.633, RF power (glow discharge power)
= 100W, substitute in the formula [I], To get
なお、閾値の値は先に定義した通りであるが、該閾値は
使用する反応装置や反応条件によって異なることは言う
までもない。かかる閾値についてたとえば平行平板型プ
ラズマCVD装置について本発明者らの検討結果による実
際の具体的な数値を例示すると、ジシラン単独では40
(KJ/g−Si2H6)、ヘリウム希釈10%ジシランの場合は1
0(KJ/g−Si2H6)、水素希釈10%ジシランの場合は30
(KJ/g−Si2H6)の如くであり、希釈されたジシランの
方が低い閾値を示す。The threshold value is as defined above, but it goes without saying that the threshold value varies depending on the reaction apparatus and reaction conditions used. With respect to such a threshold value, for example, when an actual specific numerical value based on the result of the study conducted by the present inventors for a parallel plate type plasma CVD apparatus is illustrated, disilane alone is 40
(KJ / g-Si 2 H 6 ), 1 for helium diluted 10% disilane
0 (KJ / g-Si 2 H 6 ), 30 for hydrogen diluted 10% disilane
(KJ / g-Si 2 H 6 ), with diluted disilane showing a lower threshold.
i膜の厚みは通常約2000Å〜1μ程度であるが、その形
成温度および形成圧力は、通常それぞれ100〜400℃およ
び0.01〜10Torrの範囲で充分であり、水素やヘリウム等
の希釈ガスを用いジシランガスをこれらの希釈ガスによ
り希釈して使用することもまた、光電変換素子の高性能
化のために好ましいことである。The thickness of the i film is usually about 2000Å to 1μ, but the forming temperature and the forming pressure are usually 100 to 400 ° C. and 0.01 to 10 Torr, respectively, and disilane gas such as hydrogen or helium is used. It is also preferable to dilute the compound with these diluting gases for use in order to improve the performance of the photoelectric conversion element.
本発明において、第一の導電性薄膜と第二の導電性薄膜
とは、互いに異なる導電型を有するものである。例え
ば、第一の導電型をp型とすれば、第二の導電型はn型
になる如くである。In the present invention, the first conductive thin film and the second conductive thin film have different conductivity types. For example, if the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type.
以下、第一の導電型をp型として場合について説明する
が、その逆の場合もありあることは云うまでもない。Hereinafter, the case where the first conductivity type is the p-type will be described, but it goes without saying that the opposite case may be possible.
第一の導電性薄膜つまりp膜は、シラン化合物、第一の
導電性を付与する不純物ガス、希釈ガスおよび炭素含有
化合物ガス等の混合ガスをグロー放電により分解するプ
ラズマCVDにより形成される。いま、上記i膜の形成に
ジシランが用いられたときは、p膜の形成においてもま
たジシランが用いられることが好ましい。そしてさらに
いえば、この場合は、本発明の特徴たるより薄い第一の
実質的に真性の薄膜も、またジシランから形成されるこ
とが好ましい。本発明において、p型の導電性を賦与す
る不純物ガスとしては、周期律表第III族の化合物が用
いられるが、特にジボランガスが好ましい。また、希釈
ガスとしては、水素やヘリウムが好ましい。さらに炭素
含有化合物ガスとしては、モノメチルシラン、ジメチル
シラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、モノ
エチルシラン、ジエチルシラン、トリエチルシラン、テ
トラエチルシラン等のアルキルシラン;エチレン、アセ
チレン等の不飽和炭化水素;メタン、エタン、プロパ
ン、ブタン等の飽和炭化水素が好適に用いられる。これ
らの中でも、アルキルシランや、アセチレンを用いるこ
とが、光電変換素子の特性向上のために好ましい。The first conductive thin film, that is, the p film is formed by plasma CVD in which a mixed gas such as a silane compound, an impurity gas imparting the first conductivity, a diluent gas and a carbon-containing compound gas is decomposed by glow discharge. When disilane is used to form the i film, it is preferable to use disilane also to form the p film. And, more specifically, in this case, the thinner first substantially intrinsic thin film, which is a feature of the present invention, is also preferably formed from disilane. In the present invention, a compound of Group III of the periodic table is used as the impurity gas that imparts p-type conductivity, and diborane gas is particularly preferable. Further, hydrogen or helium is preferable as the diluent gas. Further, as the carbon-containing compound gas, alkyl silanes such as monomethylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, monoethylsilane, diethylsilane, triethylsilane and tetraethylsilane; unsaturated hydrocarbons such as ethylene and acetylene; methane, Saturated hydrocarbons such as ethane, propane and butane are preferably used. Among these, it is preferable to use alkylsilane or acetylene for improving the characteristics of the photoelectric conversion element.
p膜の厚みは通常約100Å〜500Å程度であるが、その形
成温度および形成圧力は、通常それぞれ100〜400℃、好
ましくは120〜250℃;および0.01〜10Torr好ましくは0.
05〜2Torrである。The thickness of the p film is usually about 100Å to 500Å, but its forming temperature and forming pressure are usually 100 to 400 ° C, preferably 120 to 250 ° C; and 0.01 to 10 Torr, preferably 0.
05 to 2 Torr.
一方第二の導電性薄膜は、本事例においては、n型の膜
である。(以下、該薄膜をn膜と略称する)。該n膜は
シラン化合物、第二の導電性を付与する不純物ガスおよ
び希釈ガス等の混合ガスをプラズマCVDもしくは光CVDし
て形成される。従って、シラン化合物としてはモノシラ
ンおよびジシランのいずれもが有効に用いられる。n型
の導電性を賦与する不純物ガスとしては、周期律表第V
族の化合物が用いられるが、特にホスフィンガスが好ま
しい。なお、n膜は微結晶化されることが、導電度を向
上させるために好ましい。該微結晶化のためには、水素
を希釈ガスとして用いるのが好ましい。On the other hand, the second conductive thin film is an n-type film in this case. (Hereinafter, the thin film is abbreviated as n film). The n film is formed by plasma CVD or photo CVD of a mixed gas such as a silane compound, an impurity gas imparting the second conductivity, and a diluent gas. Therefore, both monosilane and disilane are effectively used as the silane compound. As an impurity gas that imparts n-type conductivity, there are V
Although a compound of the group is used, phosphine gas is particularly preferable. Note that it is preferable that the n film is microcrystallized in order to improve the conductivity. It is preferable to use hydrogen as a diluent gas for the microcrystallization.
n膜の厚みは通常約100Å〜500Å程度であるが、その形
成温度および形成圧力は、通常それぞれ100〜400℃a好
ましくは120〜250℃;および0.01〜10Torr好ましくは0.
05〜2Torrである。なお、好ましい水素希釈量は、水素
流量/シラン化合物流量の比で5〜100程度である。The thickness of the n film is usually about 100Å to 500Å, but its forming temperature and forming pressure are usually 100 to 400 ° C a, preferably 120 to 250 ° C; and 0.01 to 10 Torr, preferably 0.
05 to 2 Torr. The preferable hydrogen dilution amount is about 5 to 100 in terms of the ratio of hydrogen flow rate / silane compound flow rate.
本発明の方法を実施するためには、プラズマCVDが継続
して実施できる成膜装置が好適に用いられる。すなわ
ち、基体導入手段、基体加熱手段、基体保持手段、ガス
導入手段、真空排気手段、プラズマ放電電極およびプラ
ズマ放電電源の各手段を少なくも基本的に具備した成膜
装置であり、好ましくは、これらの装置は、基本移送手
段を介して互いに連結されており、かつ必要に応じてゲ
ート弁等で仕切られていることが好ましい。第2図には
このような、本発明を実施するに適した成膜装置の例が
模式的に示されている。まず、上記のごときプラズマCV
D装置に第一の電極が設けられた基体を設置し、真空排
気下、該基体を100〜400℃に加熱する。ついで原料ガス
を導入しつつ真空排気手段によりp膜形成室内を排気し
て、該成膜装置内の圧力を0.01〜10Torrの範囲に保持し
プラズマCVDを行いp膜を形成する。p膜を必要膜厚形
成後ジボラン等のドーパントの供給を停止してさらに25
〜500Åの厚みの薄膜(すなわち、より薄い第一の実質
的に真性の薄膜)を形成する。In order to carry out the method of the present invention, a film forming apparatus capable of continuously performing plasma CVD is preferably used. That is, the film forming apparatus is basically equipped with at least each of the substrate introducing means, the substrate heating means, the substrate holding means, the gas introducing means, the vacuum exhausting means, the plasma discharge electrode, and the plasma discharge power source, and these are preferable. It is preferable that the above-mentioned devices are connected to each other through a basic transfer means, and if necessary, are partitioned by a gate valve or the like. FIG. 2 schematically shows an example of such a film forming apparatus suitable for carrying out the present invention. First, plasma CV as above
The substrate provided with the first electrode is installed in the D device, and the substrate is heated to 100 to 400 ° C. under vacuum evacuation. Then, while introducing the raw material gas, the inside of the p film forming chamber is evacuated by the vacuum evacuation means, the pressure inside the film forming apparatus is maintained in the range of 0.01 to 10 Torr, and plasma CVD is performed to form the p film. After the p film is formed to the required thickness, the supply of the dopant such as diborane is stopped and further 25
Form a thin film of ~ 500Å (ie, a thinner first substantially intrinsic film).
つぎにこの薄膜を形成した基体は、基本移送手段によ
り、i膜(すなわち、より厚い第二の実質的に真性の薄
膜)形成のためのプラズマCVD装置に移送される。i膜
形成室においてi膜を形成した後、さらに基体移送手段
により、n膜形成室に移送される。なお、n膜はプラズ
マCVDまた光CVDのいずれかの方法で形成される。n膜が
形成された後、基体移送手段により第二の電極形成装置
に移送され、かくして第二の電極が形成された後で光電
変換素子として形成装置該に取り出されるのである。Then, the substrate on which the thin film is formed is transferred to the plasma CVD apparatus for forming the i film (that is, the thicker second substantially intrinsic thin film) by the basic transfer means. After the i film is formed in the i film forming chamber, it is further transferred to the n film forming chamber by the substrate transfer means. The n film is formed by either plasma CVD or photo CVD. After the n film is formed, it is transferred to the second electrode forming device by the substrate transferring means, and after the second electrode is formed, it is taken out to the forming device as a photoelectric conversion element.
勿論、上記の実施態様は、第一の電極を分割しておいて
複数の光電変換素子、たとえば太陽電池を形成し、第二
の電極でこれらを直列接続した形で得る集積型太陽電池
の形成においても有用である。Of course, in the above embodiment, the first electrode is divided to form a plurality of photoelectric conversion elements, for example, solar cells, and the second electrodes are connected in series to form an integrated solar cell. Is also useful in.
本発明で用いる基体や電極の材料については特に制限さ
れず、従来用いられている物質が有効に用いられる。The materials of the substrate and electrodes used in the present invention are not particularly limited, and conventionally used substances can be effectively used.
たとえば、基板としては絶縁性又は導電性、透明又は不
透明のいずれかの性質を有するものでもよい。基本的に
はガラス、アルミナ、シリコン、ステンレススティー
ル、アルミニウム、モリブデン、耐熱性高分子等の物質
で形成されるフィルムあるいは板状の材料を基体として
有効に用いることができる。電極材料としては、光入射
側にはもちろん透明あるいは透明性の材料を用いなけれ
ばならないが、これ以外の実質的な制限はない。アルミ
ニウム、モリブデン、ニクロム、ITO、酸化錫、ステン
レススティール等の薄膜又は薄板が電極材料として有効
に用いられる。For example, the substrate may be one having an insulating property, a conductive property, a transparent property, or an opaque property. Basically, a film or plate-like material formed of a substance such as glass, alumina, silicon, stainless steel, aluminum, molybdenum, and heat resistant polymer can be effectively used as the substrate. As the electrode material, of course, a transparent or transparent material must be used on the light incident side, but there is no other practical limitation. Thin films or thin plates of aluminum, molybdenum, nichrome, ITO, tin oxide, stainless steel, etc. are effectively used as the electrode material.
以下、実施例により本発明の実施の態様をさらに具体的
に説明する。なお、以下の例に於いて、薄膜の厚みは触
針式膜厚計および多重干渉計により測定した。そして実
際の膜厚の制御は、厚みを実際の成膜時間で除したもの
を平均成膜速度として、該速度を用いて所要成膜厚みを
得るに要する成膜時間を制御する方法により実施した。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to Examples. In the following examples, the thickness of the thin film was measured with a stylus type film thickness meter and a multiple interferometer. The actual film thickness was controlled by a method in which the film thickness was divided by the actual film formation time as an average film formation rate, and the film formation time required to obtain the required film thickness was controlled using the average film formation rate. .
成膜装置として、第2図に模式図に示した成膜装置を使
用した。As the film forming apparatus, the film forming apparatus shown in the schematic view of FIG. 2 was used.
基体挿入室1で真空加熱された基体6は、p膜形成室2
に移送された。p膜は、原料ガスの流量比がジボラン/
ジシラン=2/100、アセチレン/ジシラン=1/10、ジシ
ラン/水素=1/20で;形成温度100〜300℃;圧力0.1〜1
Torrでグロー放電により約200Åの厚みに形成された。
ついで、アセチレンとジボランの供給を停止して連続的
に、第一の実質的に真性の薄膜を第1表に示す厚みに形
成した。ついでゲート弁19を解放し、基体移送手段16に
より、該基体をi膜形成室3に移送した。i膜形成室で
は形成温度100〜400℃、圧力0.05〜2Torrで放電エネル
ギーの閾値以上の条件において、ジシランのプラズマCV
Dによりi膜が形成された。つぎにn膜形成室4に移送
され、モノシランと水素希釈ホスフィンとから微結晶化
n膜がプラズマCVDにより形成された。原料ガス流量
は、ホスフィン/ジシラン=1/100、ジシラン/水素=1
/50であった。ついで電極形成室5へ移送され、真空蒸
着により、アルミニウム電極が形成された。The substrate 6 vacuum-heated in the substrate insertion chamber 1 is the p-film forming chamber 2
Was transferred to. The p film has a source gas flow rate ratio of diborane /
Disilane = 2/100, acetylene / disilane = 1/10, disilane / hydrogen = 1/20; formation temperature 100-300 ° C; pressure 0.1-1
It was formed to a thickness of about 200Å by glow discharge with Torr.
Then, the supply of acetylene and diborane was stopped and a first substantially intrinsic thin film was continuously formed to a thickness shown in Table 1. Then, the gate valve 19 was opened, and the substrate was transferred to the i-film forming chamber 3 by the substrate transfer means 16. In the i-film forming chamber, plasma CV of disilane is formed under the condition that the forming temperature is 100 to 400 ° C, the pressure is 0.05 to 2 Torr, and the discharge energy is above the threshold
An i film was formed by D. Next, it was transferred to the n film forming chamber 4, and a microcrystallized n film was formed by plasma CVD from monosilane and hydrogen-diluted phosphine. Source gas flow rate is phosphine / disilane = 1/100, disilane / hydrogen = 1
It was / 50. Then, it was transferred to the electrode forming chamber 5 and an aluminum electrode was formed by vacuum evaporation.
かくして得られた光電変換素子の光電変換特性がAM1、1
00mW/cm2の光を照射しつつ計測された。結果を第1表
に、実施例1乃至実施例4として示した。The photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element thus obtained are AM1, 1
It was measured while irradiating with light of 00mW / cm 2 . The results are shown in Table 1 as Examples 1 to 4.
第1表には、また比較のための例として、より薄い第一
の実質的に真性の薄膜の膜厚が20Åと薄い例(比較例
1)および該薄膜を全く形成しない例(比較例2)もま
た示されている。Table 1 also shows, as a comparative example, a thinner first substantially intrinsic thin film having a thickness of 20Å (Comparative Example 1) and an example in which the thin film is not formed at all (Comparative Example 2). ) Is also shown.
これらの比較のための例と比べるまでもなく、本発明の
実施例においては、F.F.(曲線因子)および短絡電流の
についての改善が著しく、その結果として、光電変換素
効率が極めて優れた光電変換素子が得られることが明ら
かである。 Needless to say, compared with these comparative examples, in the examples of the present invention, the FF (fill factor) and the short-circuit current were significantly improved, and as a result, the photoelectric conversion element efficiency was extremely excellent. It is clear that the device is obtained.
〔発明の効果〕 以上のごとく、本発明の、プラズマCVD法により形成さ
れた第一の導電性薄膜と第二の実質的に真性の薄膜との
間に特定の厚みを有する第一の実質的に真性の薄膜をプ
ラズマCVD法により形成して介在せしめる方法によれ
ば、たとえば上記実施例に示すように、F.F.(曲線因
子)および短絡電流等の特性値が大幅に改善され、その
結果として、光電変換素効率が極めて優れた光電変換素
子の製造法が提供されるのであり、その産業上の利用可
能性は極めて大きいと云わねばならない。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the first substantially thin film having a specific thickness between the first conductive thin film and the second substantially intrinsic thin film formed by the plasma CVD method. According to the method of forming and interposing an intrinsic thin film in the plasma CVD method, characteristic values such as FF (fill factor) and short-circuit current are significantly improved, as a result, as a result, Since a method for manufacturing a photoelectric conversion element having extremely excellent photoelectric conversion element efficiency is provided, it must be said that its industrial applicability is extremely large.
第1図は本発明のより得られる光電変換素子の構成の一
例を示す断面模式図である。第2図は本発明の素子を形
成するために好ましい装置の一例を示す模式図である。
図において、1……基体挿入室、2……p膜形成室、3
……i膜形成室、4……n膜形成室、5……第二電極形
成室兼基体取り出し室、6……基体、9……放電電力印
加電極、10……設置電極、11……基体加熱ヒータ、12…
…電極材料加熱ヒータ、13……金属マスク、14および20
……真空排気ライン、15……原料ガス導入ライン、16…
…基体移送手段、17……絶縁性物質、18……放電電力印
加電源、19……ゲート弁FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the configuration of a photoelectric conversion element obtained by the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a preferable apparatus for forming the element of the present invention.
In the figure, 1 ... Substrate insertion chamber, 2 ... P film formation chamber, 3
…… i film forming chamber, 4 …… n film forming chamber, 5 …… second electrode forming chamber and substrate extraction chamber, 6 …… substrate, 9 …… discharge power application electrode, 10 …… installed electrode, 11 …… Substrate heating heater, 12 ...
… Electrode material heater, 13 …… Metal mask, 14 and 20
...... Vacuum exhaust line, 15 …… Source gas introduction line, 16…
… Substrate transfer means, 17 …… Insulating material, 18 …… Discharge power application power source, 19 …… Gate valve
Claims (2)
膜、より薄い第一の実質的に真性の薄膜、より厚い第二
の実質的に真性の薄膜、第二の導電性薄膜、第二の電極
の順に形成せしめる光電変換素子の製造方法であって、
プラズマCVD法により該第一の導電性薄膜を形成した
後、該第一の導電性を賦与する不純物の供給を停止しプ
ラズマを停止することなく連続的に該より薄い第一の実
質的に真性の薄膜を形成することを特徴とする光電変換
素子の製造方法。1. A first electrode, a first conductive thin film, a thinner first substantially intrinsic thin film, a thicker second substantially intrinsic thin film, and a second conductive material on a substrate. A method of manufacturing a photoelectric conversion element in which a thin film and a second electrode are sequentially formed,
After forming the first conductive thin film by the plasma CVD method, the supply of the impurities imparting the first conductivity is stopped to continuously and without stopping the plasma, the first substantially thinner intrinsic thin film. 2. A method for manufacturing a photoelectric conversion element, which comprises forming a thin film of.
が25乃至500オングストロームである特許請求の範囲第
1項記載の方法。2. The method of claim 1 wherein the thickness of the thinner first substantially intrinsic film is 25 to 500 angstroms.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61018032A JPH0714075B2 (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Method for manufacturing photoelectric conversion element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP61018032A JPH0714075B2 (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Method for manufacturing photoelectric conversion element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62177981A JPS62177981A (en) | 1987-08-04 |
JPH0714075B2 true JPH0714075B2 (en) | 1995-02-15 |
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JP61018032A Expired - Lifetime JPH0714075B2 (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Method for manufacturing photoelectric conversion element |
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Families Citing this family (1)
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59107574A (en) * | 1982-12-13 | 1984-06-21 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacturing method for amorphous silicon solar cells |
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1986
- 1986-01-31 JP JP61018032A patent/JPH0714075B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPS59107574A (en) * | 1982-12-13 | 1984-06-21 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacturing method for amorphous silicon solar cells |
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JPS62177981A (en) | 1987-08-04 |
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