JPH07201741A - 非晶質半導体薄膜の製造装置 - Google Patents
非晶質半導体薄膜の製造装置Info
- Publication number
- JPH07201741A JPH07201741A JP5335503A JP33550393A JPH07201741A JP H07201741 A JPH07201741 A JP H07201741A JP 5335503 A JP5335503 A JP 5335503A JP 33550393 A JP33550393 A JP 33550393A JP H07201741 A JPH07201741 A JP H07201741A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- magnetic field
- semiconductor thin
- parallel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 薄膜形成基板が主に基板面に対して平行方
向に形成された磁場中に設置され、プラズマ化された原
料ガスを用いて、基板上に非晶質半導体薄膜を堆積する
薄膜製造装置 【効果】 本発明で考案した非晶質半導体薄膜製造装
置を用いて非晶質半導体薄膜を形成し、アモルファス太
陽電池の光活性層に用いることにより、アモルファス太
陽電池の変換効率を向上せしめることができる。
向に形成された磁場中に設置され、プラズマ化された原
料ガスを用いて、基板上に非晶質半導体薄膜を堆積する
薄膜製造装置 【効果】 本発明で考案した非晶質半導体薄膜製造装
置を用いて非晶質半導体薄膜を形成し、アモルファス太
陽電池の光活性層に用いることにより、アモルファス太
陽電池の変換効率を向上せしめることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、次期代替エネルギ−と
して有望視されている高効率アモルファス太陽電池の製
造に適した高品質非晶質半導体薄膜製造装置に関する。
して有望視されている高効率アモルファス太陽電池の製
造に適した高品質非晶質半導体薄膜製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】化石燃料の枯渇、原子力発電用燃料の安
全性の問題、および大気中ＣＯ2 濃度増加による地球環
境破壊が危惧される昨今、代替エネルギ−の開発および
普及が急務となっている。高効率アモルファス太陽電池
は次期代替エネルギ−として有望視されている。
全性の問題、および大気中ＣＯ2 濃度増加による地球環
境破壊が危惧される昨今、代替エネルギ−の開発および
普及が急務となっている。高効率アモルファス太陽電池
は次期代替エネルギ−として有望視されている。
【０００３】アモルファス太陽電池の光活性層の多く
は、プラズマＣＶＤ（化学気相堆積）装置を用いてモノ
シラン、ジシランガスのグロ−放電分解により、水素化
アモルファスシリコン薄膜を形成していた。この場合、
グロ−放電は高周波電源、ＤＣ電源を用いて真空反応槽
中に誘起され、ガスはプラズマ状態となる。平行平板型
電極を有するプラズマＣＶＤ装置では電極に直流電圧も
しくは交播電圧が印加され、荷電粒子はその電圧によっ
て生じる電界に沿ってドリフトする。その結果、基板に
はさまざまなエネルギ−を有するイオン、電子および中
性粒子が基板に入射する。このなかで、高エネルギ−荷
電粒子は成膜した膜に照射されることにより、膜特性を
低下させる言われているが、従来の平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置では、荷電粒子の成膜表面への入射が避けら
れなかった。
は、プラズマＣＶＤ（化学気相堆積）装置を用いてモノ
シラン、ジシランガスのグロ−放電分解により、水素化
アモルファスシリコン薄膜を形成していた。この場合、
グロ−放電は高周波電源、ＤＣ電源を用いて真空反応槽
中に誘起され、ガスはプラズマ状態となる。平行平板型
電極を有するプラズマＣＶＤ装置では電極に直流電圧も
しくは交播電圧が印加され、荷電粒子はその電圧によっ
て生じる電界に沿ってドリフトする。その結果、基板に
はさまざまなエネルギ−を有するイオン、電子および中
性粒子が基板に入射する。このなかで、高エネルギ−荷
電粒子は成膜した膜に照射されることにより、膜特性を
低下させる言われているが、従来の平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置では、荷電粒子の成膜表面への入射が避けら
れなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、プラズマＣ
ＶＤ装置を用いて水素化アモルファスシリコン薄膜を成
膜するにあたって、成膜表面への高エネルギ−荷電粒子
入射により、非晶質半導体薄膜の電気特性が低下するこ
とを防ぐための装置開発を目的としている。また、非晶
質半導体薄膜が水素化アモルファスシリコン薄膜であ
り、アモルファス太陽電池の光活性層として用いられる
場合には、この水素化アモルファスシリコン薄膜の膜特
性を向上させ、アモルファス太陽電池の光電変換効率を
向上させることが重要な課題である。
ＶＤ装置を用いて水素化アモルファスシリコン薄膜を成
膜するにあたって、成膜表面への高エネルギ−荷電粒子
入射により、非晶質半導体薄膜の電気特性が低下するこ
とを防ぐための装置開発を目的としている。また、非晶
質半導体薄膜が水素化アモルファスシリコン薄膜であ
り、アモルファス太陽電池の光活性層として用いられる
場合には、この水素化アモルファスシリコン薄膜の膜特
性を向上させ、アモルファス太陽電池の光電変換効率を
向上させることが重要な課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、薄膜形成基板
が、主に該基板面に対して平行方向に形成された磁場中
に設置され、プラズマ化された原料ガスにより、該基板
上に非晶質半導体薄膜を堆積するように構成された非晶
質半導体薄膜の製造装置、であり、また、基板面に対し
て平行方向成分の最大静磁場強度が、基板とガス分解電
力印加電極の間において５ガウス以上である上記装置、
であり、また、基板面に対して垂直方向成分の最大静磁
場強度が、基板とガス分解電力印加電極の間において１
ガウス以下である上記装置、であり、また、上記装置を
用いて形成される非晶質半導体薄膜からなる水素化アモ
ルファスシリコン薄膜、であり、また、上記形成された
水素化アモルファスシリコン薄膜を光活性層として用い
るアモルファスシリコン太陽電池、である。
が、主に該基板面に対して平行方向に形成された磁場中
に設置され、プラズマ化された原料ガスにより、該基板
上に非晶質半導体薄膜を堆積するように構成された非晶
質半導体薄膜の製造装置、であり、また、基板面に対し
て平行方向成分の最大静磁場強度が、基板とガス分解電
力印加電極の間において５ガウス以上である上記装置、
であり、また、基板面に対して垂直方向成分の最大静磁
場強度が、基板とガス分解電力印加電極の間において１
ガウス以下である上記装置、であり、また、上記装置を
用いて形成される非晶質半導体薄膜からなる水素化アモ
ルファスシリコン薄膜、であり、また、上記形成された
水素化アモルファスシリコン薄膜を光活性層として用い
るアモルファスシリコン太陽電池、である。
【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。
【０００７】基板に入射する荷電粒子には、電子、原料
ガス分子イオンおよびその解離生成物である分子イオ
ン、原子イオンなどがある。本発明においては、基板に
垂直方向に印加された電界により、ドリフトする荷電粒
子の基板入射を抑制するために、成膜入射基板面に平行
に磁場を形成し、また、排除すべき荷電粒子の価数、質
量に応じて、磁場の強度調節を行う。
ガス分子イオンおよびその解離生成物である分子イオ
ン、原子イオンなどがある。本発明においては、基板に
垂直方向に印加された電界により、ドリフトする荷電粒
子の基板入射を抑制するために、成膜入射基板面に平行
に磁場を形成し、また、排除すべき荷電粒子の価数、質
量に応じて、磁場の強度調節を行う。
【０００８】磁場の形成にあたっては、フェライト磁
石、サマリュ−ムコバルト磁石等のキュリ−点が２００
℃以上の永久磁石の設置により行うものと、電磁石のコ
イルに電流を通電することにより行うものいずれも使用
できるが、永久磁石と電磁石を併用しても構わない。磁
場強度は、非晶質半導体薄膜の電気特性低下を引き起こ
すと思われる荷電粒子の磁場中でのラ−マ−半径が電極
間距離よりも同じ程度かまたは、小さくなるように調節
されることが好ましい。例えば、１００ｅＶに加速され
た電子が基板に入射してくる場合には、３０ガウスで１
ｃｍ幅以上の磁場を形成することにより入射が阻止でき
る。また１００ｅＶに加速された水素イオンが基板に入
射する場合には、５００ガウスで３ｃｍ幅以上の磁場を
形成することにより入射が抑制できる。また、荷電粒子
の入射が完全に阻止されない場合においても、基板垂直
方向の運動は抑制され、基板表面に対して水平方向の運
動へと変換されるため、膜内部への荷電粒子の進入は抑
制されることが期待されるのである。
石、サマリュ−ムコバルト磁石等のキュリ−点が２００
℃以上の永久磁石の設置により行うものと、電磁石のコ
イルに電流を通電することにより行うものいずれも使用
できるが、永久磁石と電磁石を併用しても構わない。磁
場強度は、非晶質半導体薄膜の電気特性低下を引き起こ
すと思われる荷電粒子の磁場中でのラ−マ−半径が電極
間距離よりも同じ程度かまたは、小さくなるように調節
されることが好ましい。例えば、１００ｅＶに加速され
た電子が基板に入射してくる場合には、３０ガウスで１
ｃｍ幅以上の磁場を形成することにより入射が阻止でき
る。また１００ｅＶに加速された水素イオンが基板に入
射する場合には、５００ガウスで３ｃｍ幅以上の磁場を
形成することにより入射が抑制できる。また、荷電粒子
の入射が完全に阻止されない場合においても、基板垂直
方向の運動は抑制され、基板表面に対して水平方向の運
動へと変換されるため、膜内部への荷電粒子の進入は抑
制されることが期待されるのである。
【０００９】図１は本発明の非晶質半導体薄膜製造装置
の一例を示す図である。図において、１はチャンバ−、
２は永久磁石または電磁石、３は薄膜形成用基板、４は
基板・磁石支持体、５は基板加熱ヒ−タ−付き電極、６
はガス分解電力印加電極、７は放電抑制電極（シ−ル
ド）、８は電気絶縁物、９はガス供給系、１０はガス分
解電力供給用電源、１１は排気系である。
の一例を示す図である。図において、１はチャンバ−、
２は永久磁石または電磁石、３は薄膜形成用基板、４は
基板・磁石支持体、５は基板加熱ヒ−タ−付き電極、６
はガス分解電力印加電極、７は放電抑制電極（シ−ル
ド）、８は電気絶縁物、９はガス供給系、１０はガス分
解電力供給用電源、１１は排気系である。
【００１０】図１に示される非晶質半導体薄膜の製造装
置におけるチャンバ−１および装置内の部品は、非磁性
体で構成されることが望ましい。特に、薄膜形成用基板
３、基板・磁石支持体４、基板加熱ヒ−タ−付き電極５
は、基板に対して垂直方向の磁場成分が生じないように
するために、非磁性体とすることが好ましい。
置におけるチャンバ−１および装置内の部品は、非磁性
体で構成されることが望ましい。特に、薄膜形成用基板
３、基板・磁石支持体４、基板加熱ヒ−タ−付き電極５
は、基板に対して垂直方向の磁場成分が生じないように
するために、非磁性体とすることが好ましい。
【００１１】光活性層である、水素化アモルファスシリ
コン薄膜は、モノシラン、ジシランガスの純ガス、もし
くはモノシランまたは、ジシランガスと水素ガスの混合
ガスのグロ−放電分解により薄膜形成が行われる。光活
性層の形成温度は、100 〜250 ℃、好ましくは 150〜 2
25℃、形成圧力は、0.01〜１Torr、好ましくは0.03〜0.
3 Torr で行われる。
コン薄膜は、モノシラン、ジシランガスの純ガス、もし
くはモノシランまたは、ジシランガスと水素ガスの混合
ガスのグロ−放電分解により薄膜形成が行われる。光活
性層の形成温度は、100 〜250 ℃、好ましくは 150〜 2
25℃、形成圧力は、0.01〜１Torr、好ましくは0.03〜0.
3 Torr で行われる。
【００１２】プラズマＣＶＤ法に用いられる電源として
は、主として、ＤＣ電源または、５０Ｈｚ以上の交流電
界を発生させる電源が用いられることが好ましい。工業
的には１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚの周波数が使
用されことが好ましく、適宜、成膜目的に合わせて周波
数の設定が行われる。
は、主として、ＤＣ電源または、５０Ｈｚ以上の交流電
界を発生させる電源が用いられることが好ましい。工業
的には１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚの周波数が使
用されことが好ましく、適宜、成膜目的に合わせて周波
数の設定が行われる。
【００１３】非晶質半導体薄膜は、水素化アモルファス
シリコン薄膜、水素化アモルファスシリコンゲルマン薄
膜、水素化シリコンカーボン薄膜等であり、アモルファ
ス太陽電池の光活性層を形成するものである。これら非
晶質半導体薄膜は、分子内にシリコンを有する化合物、
ゲルマン、シリルゲルマン等の分子内にゲルマニウムを
有する化合物、炭化水素ガス等から目的の半導体薄膜に
応じて適宜選択される原料ガスに、プラズマＣＶＤ法を
適用することにより容易に形成される。原料ガスを水素
やヘリウム等で希釈して用いることや原料ガスにごく微
量のジボランを添加すること等、非晶質半導体薄膜形成
における従来技術を併用することについては、なんら本
発明の効果を妨げるものではない。
シリコン薄膜、水素化アモルファスシリコンゲルマン薄
膜、水素化シリコンカーボン薄膜等であり、アモルファ
ス太陽電池の光活性層を形成するものである。これら非
晶質半導体薄膜は、分子内にシリコンを有する化合物、
ゲルマン、シリルゲルマン等の分子内にゲルマニウムを
有する化合物、炭化水素ガス等から目的の半導体薄膜に
応じて適宜選択される原料ガスに、プラズマＣＶＤ法を
適用することにより容易に形成される。原料ガスを水素
やヘリウム等で希釈して用いることや原料ガスにごく微
量のジボランを添加すること等、非晶質半導体薄膜形成
における従来技術を併用することについては、なんら本
発明の効果を妨げるものではない。
【００１４】図２は本発明の非晶質半導体薄膜を光活性
層とする太陽電池の層構成を示す図である。図におい
て、１００は透光性基板、２００は透明電極、３００は
ｐ型半導体薄膜、４００はｉ型半導体薄膜、５００はｎ
型半導体薄膜、６００は金属電極である。
層とする太陽電池の層構成を示す図である。図におい
て、１００は透光性基板、２００は透明電極、３００は
ｐ型半導体薄膜、４００はｉ型半導体薄膜、５００はｎ
型半導体薄膜、６００は金属電極である。
【００１５】光活性層たるｉ型半導体薄膜の膜厚は、光
電変換素子の用途に応じて適宜決定されるものであり、
本発明の限定条件ではない。本発明の効果を達成するた
めには、1000〜10000 Åで十分である。
電変換素子の用途に応じて適宜決定されるものであり、
本発明の限定条件ではない。本発明の効果を達成するた
めには、1000〜10000 Åで十分である。
【００１６】透光性基板、透明電極、金属電極等につい
ては、特に限定される条件はない。透光性基板として
は、青板ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等、従
来用いられているガラス基板材料が有用であるが、さら
に、金属やプラスチックスも基板材料として用いること
ができる。プラスチックス材料においては、100 ℃以上
の温度に耐える材料を有効に用いることができる。
ては、特に限定される条件はない。透光性基板として
は、青板ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等、従
来用いられているガラス基板材料が有用であるが、さら
に、金属やプラスチックスも基板材料として用いること
ができる。プラスチックス材料においては、100 ℃以上
の温度に耐える材料を有効に用いることができる。
【００１７】透明電極としては、酸化スズ、酸化インジ
ウム、酸化亜鉛等の金属酸化物や透光性の金属等を有効
に用いることができる。
ウム、酸化亜鉛等の金属酸化物や透光性の金属等を有効
に用いることができる。
【００１８】金属電極としては、必ずしも透光性である
必要がないので、アルミニウム、クロム、ニッケル−ク
ロム、銀、金、白金等の金属や酸化スズ、酸化インジウ
ム、酸化亜鉛等の金属酸化物の中から適宜、選択して用
いることができる。
必要がないので、アルミニウム、クロム、ニッケル−ク
ロム、銀、金、白金等の金属や酸化スズ、酸化インジウ
ム、酸化亜鉛等の金属酸化物の中から適宜、選択して用
いることができる。
【００１９】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。 実施例１ ５ｃｍ角透明導電性基板上にｐ型、ｉ型、ｎ型半導体お
よび金属電極を形成したアモルファス太陽電池を作製し
た。薄膜形成装置としては、平行平板型プラズマＣＶＤ
装置を用いた。ガス分解には、高周波電力をガス分解電
力印加電極に印加して行った。酸化スズからなる透明電
極付きガラス基板を当該成膜装置内に設置し、真空排気
ならびに基板加熱を行い、基板温度 180℃、シランガス
流量 1sccm、メタンガス流量 1sccm、水素ガス流量20sc
cm、％水素希釈ジボランガス流量3sccm、圧力0.15Torr
において、ｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜を60Å形成した。
明する。 実施例１ ５ｃｍ角透明導電性基板上にｐ型、ｉ型、ｎ型半導体お
よび金属電極を形成したアモルファス太陽電池を作製し
た。薄膜形成装置としては、平行平板型プラズマＣＶＤ
装置を用いた。ガス分解には、高周波電力をガス分解電
力印加電極に印加して行った。酸化スズからなる透明電
極付きガラス基板を当該成膜装置内に設置し、真空排気
ならびに基板加熱を行い、基板温度 180℃、シランガス
流量 1sccm、メタンガス流量 1sccm、水素ガス流量20sc
cm、％水素希釈ジボランガス流量3sccm、圧力0.15Torr
において、ｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈ膜を60Å形成した。
【００２０】次に、水素化アモルファスシリコンカ−バ
イド（ａ−ＳｉＣx:Ｈ）膜を 150Å形成した。ａ−Ｓｉ
Ｃx:Ｈ膜の作製は、原料ガスとして、シラン／メタン／
水素を2/2/5 の割合で導入し、圧力0.15Torrにおいて、
高周波電力を印加して薄膜形成を行った。また、メタン
流量は形成終了時には０となるように流量制御を行っ
た。
イド（ａ−ＳｉＣx:Ｈ）膜を 150Å形成した。ａ−Ｓｉ
Ｃx:Ｈ膜の作製は、原料ガスとして、シラン／メタン／
水素を2/2/5 の割合で導入し、圧力0.15Torrにおいて、
高周波電力を印加して薄膜形成を行った。また、メタン
流量は形成終了時には０となるように流量制御を行っ
た。
【００２１】次に、5cm 角透明導電性基板をｉ層形成室
の基板加熱ヒ−タ−付き電極側に設置し、磁場を印加し
て行った。磁場を印加するため、図１に示されるような
配置で、基板端の両側から５ｃｍのところに棒状のサマ
リウムコバルト永久磁石を基板に平行に設置し、基板成
膜表面に対して、平行磁場が形成されるような配置を行
った。磁場強度の測定を行ったところ、基板中央、基板
表面上１ｃｍのところで、約110 ガウスであった。ま
た、基板垂直方向の磁場成分はほぼ、０ガウスであっ
た。ｉ型半導体薄膜はシランを高周波電力で分解し、基
板温度 180℃で、厚み5500Åの水素化アモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜を形成した。続いて、ｎ型半
導体薄膜を、基板温度 180℃で、ｎ型微結晶シリコン薄
膜を 400Å形成した。その後、薄膜形成装置から取り出
し、Ａｇ電極を蒸着し、図２に示したアモルファス太陽
電池を作製した。ＡＭ（エアーマス）1.5 、100 mW／cm
2 の疑似太陽光下で、アモルファス太陽電池の光電特性
を測定した結果、光電変換素子特性は曲線因子が 0.790
と非常に高い値が得られ、本発明の効果が確認されたう
えに、短絡光電流18.9mA／cm2 、開放端電圧O.920Vを得
て、結果として、光電変換効率13.7％という極めて高い
値が得られることが確認された。結果を表１に示す。
の基板加熱ヒ−タ−付き電極側に設置し、磁場を印加し
て行った。磁場を印加するため、図１に示されるような
配置で、基板端の両側から５ｃｍのところに棒状のサマ
リウムコバルト永久磁石を基板に平行に設置し、基板成
膜表面に対して、平行磁場が形成されるような配置を行
った。磁場強度の測定を行ったところ、基板中央、基板
表面上１ｃｍのところで、約110 ガウスであった。ま
た、基板垂直方向の磁場成分はほぼ、０ガウスであっ
た。ｉ型半導体薄膜はシランを高周波電力で分解し、基
板温度 180℃で、厚み5500Åの水素化アモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜を形成した。続いて、ｎ型半
導体薄膜を、基板温度 180℃で、ｎ型微結晶シリコン薄
膜を 400Å形成した。その後、薄膜形成装置から取り出
し、Ａｇ電極を蒸着し、図２に示したアモルファス太陽
電池を作製した。ＡＭ（エアーマス）1.5 、100 mW／cm
2 の疑似太陽光下で、アモルファス太陽電池の光電特性
を測定した結果、光電変換素子特性は曲線因子が 0.790
と非常に高い値が得られ、本発明の効果が確認されたう
えに、短絡光電流18.9mA／cm2 、開放端電圧O.920Vを得
て、結果として、光電変換効率13.7％という極めて高い
値が得られることが確認された。結果を表１に示す。
【００２２】実施例２ 実施例１において、サマリウムコバルト永久磁石をフェ
ライト磁石に交換し、薄膜形成基板表面中央で、さらに
基板表面上１ｃｍのところで、約５ガウスの平行静磁場
が形成された。また、薄膜形成基板垂直方向の磁場成分
はほぼ、０ガウスであった。ＡＭ（エアーマス）1.5 、
100 mW／cm2 の擬似太陽光下で、太陽電池の光電特性を
測定した結果、光電変換素子特性は曲線因子が 0.772と
非常に高い値が得られ、本発明の効果が確認されたうえ
に、短絡光電流18.9mA／cm2 、開放端電圧O.914Vを得
て、結果として、光電変換効率13.3％という高い値が得
られることが確認された。結果を表１に示す。
ライト磁石に交換し、薄膜形成基板表面中央で、さらに
基板表面上１ｃｍのところで、約５ガウスの平行静磁場
が形成された。また、薄膜形成基板垂直方向の磁場成分
はほぼ、０ガウスであった。ＡＭ（エアーマス）1.5 、
100 mW／cm2 の擬似太陽光下で、太陽電池の光電特性を
測定した結果、光電変換素子特性は曲線因子が 0.772と
非常に高い値が得られ、本発明の効果が確認されたうえ
に、短絡光電流18.9mA／cm2 、開放端電圧O.914Vを得
て、結果として、光電変換効率13.3％という高い値が得
られることが確認された。結果を表１に示す。
【００２３】比較例１ 実施例１において、サマリュ−ムコバルト永久磁石を取
り外し、薄膜形成基板に静磁場印加を行わないで、ｉ型
半導体薄膜の成膜を行い太陽電池の成膜を行った。その
結果、ＡＭ−1.5 、100 mW／cm2 の擬似太陽光下での光
電変換素子特性は曲線因子が 0.750と低くなり、短絡光
電流18.5mA／cm2 、開放端電圧O.915Vが得られ、結果と
して、光電変換効率12.7％と実施例よりも効率で１％程
低下をきたし、実施例１の薄膜形成基板平行静磁場印加
成膜に比べて著しく特性が低下した。この結果を表１に
示す。
り外し、薄膜形成基板に静磁場印加を行わないで、ｉ型
半導体薄膜の成膜を行い太陽電池の成膜を行った。その
結果、ＡＭ−1.5 、100 mW／cm2 の擬似太陽光下での光
電変換素子特性は曲線因子が 0.750と低くなり、短絡光
電流18.5mA／cm2 、開放端電圧O.915Vが得られ、結果と
して、光電変換効率12.7％と実施例よりも効率で１％程
低下をきたし、実施例１の薄膜形成基板平行静磁場印加
成膜に比べて著しく特性が低下した。この結果を表１に
示す。
【００２４】比較例２ 実施例２において、基板表面中央、さらに基板表面上１
ｃｍのところで、約１ガウスであるように基板との距離
を調節してｉ型半導体薄膜の成膜を行い太陽電池を作製
した。その結果、ＡＭ−1.5 、100 mW／cm2 の擬似太陽
光下での光電変換素子特性は曲線因子は 0.748でほぼ、
比較例２と同等で、短絡光電流18.6mA／cm2 、開放端電
圧O.916Vが得られ、結果として、光電変換効率12.7％と
ほぼ、比較例１の磁場のない場合と同特性が得られ、効
果なきものと判断された。結果を表１に示す。
ｃｍのところで、約１ガウスであるように基板との距離
を調節してｉ型半導体薄膜の成膜を行い太陽電池を作製
した。その結果、ＡＭ−1.5 、100 mW／cm2 の擬似太陽
光下での光電変換素子特性は曲線因子は 0.748でほぼ、
比較例２と同等で、短絡光電流18.6mA／cm2 、開放端電
圧O.916Vが得られ、結果として、光電変換効率12.7％と
ほぼ、比較例１の磁場のない場合と同特性が得られ、効
果なきものと判断された。結果を表１に示す。
【００２５】比較例３ 実施例１において、基板端から０ｃｍのところに棒状の
サマリウムコバルト永久磁石を基板片側のみに平行に密
着させて設置した実験をおこなった。磁場強度の測定を
行ったところ、基板中央、基板表面上１ｃｍのところ
で、基板面に平行な磁場成分は約150 ガウスであった。
また、基板垂直方向の磁場成分は約15ガウスであった。
この状態でｉ型半導体薄膜の成膜を行い太陽電池を作製
した。その結果、ＡＭ−1.5 、100 mW／cm2 の擬似太陽
光下での光電変換素子特性は曲線因子で 0.677と低く、
短絡光電流18.0mA／cm2 、開放端電圧O.903Vが得られ、
結果として、光電変換効率11.0％と、比較例１の磁場を
設置しない場合よりも太陽電池特性が低下した。結果を
表１に示す。
サマリウムコバルト永久磁石を基板片側のみに平行に密
着させて設置した実験をおこなった。磁場強度の測定を
行ったところ、基板中央、基板表面上１ｃｍのところ
で、基板面に平行な磁場成分は約150 ガウスであった。
また、基板垂直方向の磁場成分は約15ガウスであった。
この状態でｉ型半導体薄膜の成膜を行い太陽電池を作製
した。その結果、ＡＭ−1.5 、100 mW／cm2 の擬似太陽
光下での光電変換素子特性は曲線因子で 0.677と低く、
短絡光電流18.0mA／cm2 、開放端電圧O.903Vが得られ、
結果として、光電変換効率11.0％と、比較例１の磁場を
設置しない場合よりも太陽電池特性が低下した。結果を
表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【発明の効果】以上のように、プラズマＣＶＤ法による
ｉ型半導体薄膜成膜装置の基板とガス分解電力印加電極
の間に５ガウス以上の平行磁場を形成することのできる
装置を用いることにより、作製されたアモルファス太陽
電池特性は、薄膜形成基板面に対して平行磁場を印加し
ないものおよび、基板面垂直磁場成分が存在するものと
比較して、変換効率が向上した。すなわち、本発明は実
用レベルにおいての非晶質半導体薄膜形成およびそれを
用いて作製したアモルファス太陽電池の光電変換効率の
改善に大きく貢献するものであり、その産業上の利用可
能性は極めて大きいものて言わざるを得ない。
ｉ型半導体薄膜成膜装置の基板とガス分解電力印加電極
の間に５ガウス以上の平行磁場を形成することのできる
装置を用いることにより、作製されたアモルファス太陽
電池特性は、薄膜形成基板面に対して平行磁場を印加し
ないものおよび、基板面垂直磁場成分が存在するものと
比較して、変換効率が向上した。すなわち、本発明は実
用レベルにおいての非晶質半導体薄膜形成およびそれを
用いて作製したアモルファス太陽電池の光電変換効率の
改善に大きく貢献するものであり、その産業上の利用可
能性は極めて大きいものて言わざるを得ない。
【図１】本発明の非晶質半導体薄膜製造装置を示す図
【図２】本発明の非晶質太陽電池の層構成例を示す図
１ チャンバ− ２ 永久磁石または電磁石 ３ 薄膜形成用基板 ４ 基板・磁石支持体 ５ 基板加熱ヒ−タ−付き電極 ６ ガス分解電力印加電極 ７ 放電抑制電極（シ−ルド） ８ 電気絶縁物 ９ ガス供給系 １０ ガス分解電力供給用電源 １１ 排気系 １００ 透光性基板 ２００ 透明電極 ３００ ｐ型半導体薄膜 ４００ ｉ型半導体薄膜 ５００ ｎ型半導体薄膜 ６００ 金属電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳川 紀行 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内 (72)発明者 福田 伸 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内 (72)発明者 福田 信弘 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三井 東圧化学株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 薄膜形成基板が、主に該基板面に対して
平行方向に形成された磁場中に設置され、プラズマ化さ
れた原料ガスにより、該基板上に非晶質半導体薄膜を堆
積するように構成された非晶質半導体薄膜の製造装置。 - 【請求項２】 基板面に対して平行方向成分の最大静磁
場強度が、基板とガス分解電力印加電極の間において５
ガウス以上である請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 基板面に対して垂直方向成分の最大静磁
場強度が、基板とガス分解電力印加電極の間において１
ガウス以下である請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載した装置を用いて形成さ
れる非晶質半導体薄膜からなる水素化アモルファスシリ
コン薄膜。 - 【請求項５】 形成された請求項４記載の水素化アモル
ファスシリコン薄膜を光活性層として用いるアモルファ
スシリコン太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5335503A JPH07201741A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 非晶質半導体薄膜の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5335503A JPH07201741A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 非晶質半導体薄膜の製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201741A true JPH07201741A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18289308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5335503A Pending JPH07201741A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 非晶質半導体薄膜の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07201741A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100365327B1 (ko) * | 1998-10-22 | 2003-03-15 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 전계와플라즈마를이용한비정질막의결정화장비 |
| KR100387522B1 (ko) * | 2001-06-23 | 2003-06-18 | 김형준 | 열안정성이 취약한 비전도성 기판상의 반도체 박막의열처리 장치 및 방법 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5335503A patent/JPH07201741A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100365327B1 (ko) * | 1998-10-22 | 2003-03-15 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 전계와플라즈마를이용한비정질막의결정화장비 |
| KR100387522B1 (ko) * | 2001-06-23 | 2003-06-18 | 김형준 | 열안정성이 취약한 비전도성 기판상의 반도체 박막의열처리 장치 및 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4696758A (en) | Gas mixtures for the vapor deposition of semiconductor material | |
| JP3073327B2 (ja) | 堆積膜形成方法 | |
| JPS6356699B2 (ja) | ||
| US20080188062A1 (en) | Method of forming microcrystalline silicon film | |
| JPH0143449B2 (ja) | ||
| US4415760A (en) | Amorphous silicon solar cells incorporating an insulating layer in the body of amorphous silicon and a method of suppressing the back diffusion of holes into an N-type region | |
| JPH07201741A (ja) | 非晶質半導体薄膜の製造装置 | |
| JPH0544198B2 (ja) | ||
| JPH0340515B2 (ja) | ||
| JPH0142125B2 (ja) | ||
| EP0886325A1 (en) | Amorphous silicon photovoltaic devices and method of making thereof | |
| Kessels | Remote plasma deposition of hydrogenated amorphous silicon: plasma processes, film growth, and material properties | |
| Jain et al. | Effect of argon plasma treatment on electronic properties of doped hydrogenated Silicon thin films for photovoltaic applications | |
| TWI412624B (zh) | 薄膜沉積裝置及其用以製備薄膜之方法 | |
| US20100116334A1 (en) | Vhf energized plasma deposition process for the preparation of thin film materials | |
| JPH07211641A (ja) | 電子ビーム蒸着器 | |
| JPS61234031A (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JPS5835988A (ja) | アモルフアスシリコン太陽電池 | |
| JPS6216031B2 (ja) | ||
| Bruno et al. | KINETIC STUDY OF THE DEPOSITION PROCESS OF GLOW DISCHARGE a-Si: H FOR HIGH EFFICIENCY SOLAR CELLS CHARACTERIZATION OF SiH: H | |
| JPH08204218A (ja) | 非晶質半導体薄膜製造装置 | |
| JPS61234030A (ja) | 堆積膜形成法 | |
| Niira et al. | A-Si: H//spl mu/c-Si: H tandem solar cell by novel PECVD method | |
| JPS61193431A (ja) | 堆積膜形成法 | |
| Bruno et al. | KINETIC STUDY OF THE DEPOSITION PROCESS OF GLOW DISCHARGE a-Si: H |