JPH10294482A - シリコン系薄膜光電変換装置 - Google Patents
シリコン系薄膜光電変換装置Info
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- JPH10294482A JPH10294482A JP9099944A JP9994497A JPH10294482A JP H10294482 A JPH10294482 A JP H10294482A JP 9099944 A JP9099944 A JP 9099944A JP 9994497 A JP9994497 A JP 9994497A JP H10294482 A JPH10294482 A JP H10294482A
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-
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマＣＶＤ法による低温プロセスを用い
て形成される結晶質シリコン系薄膜光電変換層における
結晶粒界や粒内欠陥を低減し、それによって光電変換特
性が改善されたシリコン系薄膜光電変換装置を提供す
る。 【解決手段】 シリコン系薄膜光電変換装置は、基板
（１０１）上に形成された少なくとも１つの光電変換ユ
ニット（１１１）を含み、その光電変換ユニット（１１
１）は、プラズマＣＶＤ法によって順次積層された１導
電型半導体層（１０４）と、結晶質を含むシリコン系薄
膜光電変換層（１０５）と、逆導電型半導体層（１０
６）とを含み、１導電型半導体層（１０４）は０．０１
原子％以上の導電型決定不純物原子を含む非晶質シリコ
ン系薄膜を含みかつこの非晶質シリコン系薄膜（１０
４）が光電変換層（１０５）と直接接していることを特
徴としている。
て形成される結晶質シリコン系薄膜光電変換層における
結晶粒界や粒内欠陥を低減し、それによって光電変換特
性が改善されたシリコン系薄膜光電変換装置を提供す
る。 【解決手段】 シリコン系薄膜光電変換装置は、基板
（１０１）上に形成された少なくとも１つの光電変換ユ
ニット（１１１）を含み、その光電変換ユニット（１１
１）は、プラズマＣＶＤ法によって順次積層された１導
電型半導体層（１０４）と、結晶質を含むシリコン系薄
膜光電変換層（１０５）と、逆導電型半導体層（１０
６）とを含み、１導電型半導体層（１０４）は０．０１
原子％以上の導電型決定不純物原子を含む非晶質シリコ
ン系薄膜を含みかつこの非晶質シリコン系薄膜（１０
４）が光電変換層（１０５）と直接接していることを特
徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜光電変換装置に
関し、特に、シリコン系薄膜光電変換装置の性能改善に
関するものである。
関し、特に、シリコン系薄膜光電変換装置の性能改善に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、たとえば多結晶シリコンや微結晶
シリコンのような結晶質シリコンを含む薄膜を利用した
光電変換装置の開発が精力的に行なわれている。これら
の開発は、安価な基板上に低温プロセスで良質の結晶質
シリコン薄膜を形成することによって光電変換装置の低
コスト化と高性能化を両立させようという試みであり、
太陽電池だけでなく光センサ等の様々な光電変換装置へ
の応用が期待されている。
シリコンのような結晶質シリコンを含む薄膜を利用した
光電変換装置の開発が精力的に行なわれている。これら
の開発は、安価な基板上に低温プロセスで良質の結晶質
シリコン薄膜を形成することによって光電変換装置の低
コスト化と高性能化を両立させようという試みであり、
太陽電池だけでなく光センサ等の様々な光電変換装置へ
の応用が期待されている。
【０００３】このような良質の結晶質シリコン薄膜を形
成する方法としては、基板上に大結晶粒径のシリコン薄
膜の下地層を何らかのプロセスで形成した後に、この下
地層をシード層または結晶化制御層として用いることに
よって、結晶粒界や粒内欠陥が少なくて一方向に強く結
晶配向した良質の光電変換層となる結晶質シリコン薄膜
をその下地層上に堆積させるという手法が知られてい
る。より具体的には、基板上に堆積されたシリコン膜を
ゾーンメルト法によって大結晶粒径化したものを下地層
に用いる方法がSolar Energy Materials and Solar Cel
ls, Vol.34, 1994, p.285 に記載されており、また、基
板上に堆積されたシリコン膜を固相成長法によって大粒
径化したものを下地層に用いる方法がSolar Energy Mat
erials andSolar Cells, Vol.34, 1994, p.257 に記載
されている。しかし、これらのいずれにおいても、下地
層または光電変換層の形成に５００℃以上の比較的に高
温度のプロセスを含んでいることから、用いられ得る基
板の種類に制約がある。
成する方法としては、基板上に大結晶粒径のシリコン薄
膜の下地層を何らかのプロセスで形成した後に、この下
地層をシード層または結晶化制御層として用いることに
よって、結晶粒界や粒内欠陥が少なくて一方向に強く結
晶配向した良質の光電変換層となる結晶質シリコン薄膜
をその下地層上に堆積させるという手法が知られてい
る。より具体的には、基板上に堆積されたシリコン膜を
ゾーンメルト法によって大結晶粒径化したものを下地層
に用いる方法がSolar Energy Materials and Solar Cel
ls, Vol.34, 1994, p.285 に記載されており、また、基
板上に堆積されたシリコン膜を固相成長法によって大粒
径化したものを下地層に用いる方法がSolar Energy Mat
erials andSolar Cells, Vol.34, 1994, p.257 に記載
されている。しかし、これらのいずれにおいても、下地
層または光電変換層の形成に５００℃以上の比較的に高
温度のプロセスを含んでいることから、用いられ得る基
板の種類に制約がある。
【０００４】また、結晶質シリコン系光電変換層の下地
層として非晶質シリコン系薄膜を用いた光電変換装置
が、特開平７−２６３７３２に記載されている。この非
晶質シリコン系薄膜は基板材料と結晶質シリコン系薄膜
との熱膨張係数の相違による歪を緩和させることを目的
としているが、この技術も５００℃以上の高温度のプロ
セスにおける熱応力に対処するために必要とされるもの
であり、また、このような形成方法によって高い光電変
換特性が得られたという事例は未だ存在していない。
層として非晶質シリコン系薄膜を用いた光電変換装置
が、特開平７−２６３７３２に記載されている。この非
晶質シリコン系薄膜は基板材料と結晶質シリコン系薄膜
との熱膨張係数の相違による歪を緩和させることを目的
としているが、この技術も５００℃以上の高温度のプロ
セスにおける熱応力に対処するために必要とされるもの
であり、また、このような形成方法によって高い光電変
換特性が得られたという事例は未だ存在していない。
【０００５】他方、安価な低融点ガラスの基板を用いる
ことができかつ熱膨張係数の差異に基づく積層膜内の応
力や歪が生じにくい比較的低温のプロセスのみを用いる
方法であって、優れた光電変換効率の結晶質シリコン系
薄膜光電変換装置を形成し得る方法が近年脚光を浴びて
いる。たとえば、微結晶シリコンのｐｉｎ接合からなる
光電変換ユニットを含む光電変換装置がAppl.Phys.Let
t.,Vol.65,1994,p.860に記載されている。この光電変換
ユニットは、簡便にプラズマＣＶＤ法で順次積層された
ｐ型半導体層、光電変換層たるｉ型半導体層およびｎ型
半導体層からなり、これらの半導体層のすべてが微結晶
シリコンであることを特徴としている。
ことができかつ熱膨張係数の差異に基づく積層膜内の応
力や歪が生じにくい比較的低温のプロセスのみを用いる
方法であって、優れた光電変換効率の結晶質シリコン系
薄膜光電変換装置を形成し得る方法が近年脚光を浴びて
いる。たとえば、微結晶シリコンのｐｉｎ接合からなる
光電変換ユニットを含む光電変換装置がAppl.Phys.Let
t.,Vol.65,1994,p.860に記載されている。この光電変換
ユニットは、簡便にプラズマＣＶＤ法で順次積層された
ｐ型半導体層、光電変換層たるｉ型半導体層およびｎ型
半導体層からなり、これらの半導体層のすべてが微結晶
シリコンであることを特徴としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】光電変換ユニットを構
成するシリコン系薄膜のすべてを低温プロセスのみで形
成しようとする場合、光電変換層のための下地層とし
て、シード層となり得る大粒径結晶質シリコン薄膜を形
成することは非常に困難である。しかしながら、上述の
先行技術中で、微結晶シリコンのｐｉｎ接合をプラズマ
ＣＶＤ法にて低温で形成する光電変換ユニットでは、導
電型微結晶シリコンが光電変換層の下地層となっている
ものの、これは単に光電変換層との材料的類似性を考慮
したものであって、光電変換層の結晶性を積極的に制御
しようとするためのものではない。また、この下地層の
導電型微結晶シリコン膜は小粒径の結晶シリコンが多数
存在する膜であるので、この上に形成される結晶質シリ
コン系光電変換層はその成長初期過程で多数の結晶核を
生じ、結果として光電変換特性に悪影響を及ぼす結晶粒
界や粒内欠陥の多い膜になりやすいという問題がある。
成するシリコン系薄膜のすべてを低温プロセスのみで形
成しようとする場合、光電変換層のための下地層とし
て、シード層となり得る大粒径結晶質シリコン薄膜を形
成することは非常に困難である。しかしながら、上述の
先行技術中で、微結晶シリコンのｐｉｎ接合をプラズマ
ＣＶＤ法にて低温で形成する光電変換ユニットでは、導
電型微結晶シリコンが光電変換層の下地層となっている
ものの、これは単に光電変換層との材料的類似性を考慮
したものであって、光電変換層の結晶性を積極的に制御
しようとするためのものではない。また、この下地層の
導電型微結晶シリコン膜は小粒径の結晶シリコンが多数
存在する膜であるので、この上に形成される結晶質シリ
コン系光電変換層はその成長初期過程で多数の結晶核を
生じ、結果として光電変換特性に悪影響を及ぼす結晶粒
界や粒内欠陥の多い膜になりやすいという問題がある。
【０００７】本発明の目的は、上述のような先行技術の
課題に鑑み、安価な基板が使用可能な低温プロセスのみ
を用いて形成されるシリコン系光電変換装置において、
結晶質シリコン系薄膜光電変換層中の結晶粒界や粒内欠
陥を低減させて光電変換特性を改善することにある。
課題に鑑み、安価な基板が使用可能な低温プロセスのみ
を用いて形成されるシリコン系光電変換装置において、
結晶質シリコン系薄膜光電変換層中の結晶粒界や粒内欠
陥を低減させて光電変換特性を改善することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるシリコン系
薄膜光電変換装置は、基板上に形成された少なくとも１
つの光電変換ユニットを含み、その光電変換ユニット
は、プラズマＣＶＤ法によって順次積層された１導電型
半導体層と、結晶質を含むシリコン系薄膜の光電変換層
と、逆導電型半導体層とを含み、１導電型半導体層は、
０．０１原子％以上の導電型決定不純物原子を含む非晶
質シリコン系薄膜を含みかつこの非晶質シリコン系薄膜
が光電変換層と直接接していることを特徴としている。
薄膜光電変換装置は、基板上に形成された少なくとも１
つの光電変換ユニットを含み、その光電変換ユニット
は、プラズマＣＶＤ法によって順次積層された１導電型
半導体層と、結晶質を含むシリコン系薄膜の光電変換層
と、逆導電型半導体層とを含み、１導電型半導体層は、
０．０１原子％以上の導電型決定不純物原子を含む非晶
質シリコン系薄膜を含みかつこの非晶質シリコン系薄膜
が光電変換層と直接接していることを特徴としている。
【０００９】すなわち、本発明者らは、上述の先行技術
における課題を解決すべく検討を重ねた結果、光電変換
ユニットに含まれる半導体層のすべてをプラズマＣＶＤ
法にて低温で形成するシリコン系薄膜光電変換装置の場
合に、光電変換層の下地となる導電型層において、結晶
質シリコン系光電変換層の結晶核発生の要因となる小粒
径の結晶シリコンの密度を少なくすること、すなわちそ
の極限として光電変換層と隣接する界面部分を結晶粒の
存在しない非晶質状態にすることにより、光電変換層の
成長初期過程における結晶核発生密度が適度に抑制され
て、結晶粒界や粒内欠陥が少なくかつ一方向に強く結晶
配向した良質の光電変換層が得られることを見出したの
である。
における課題を解決すべく検討を重ねた結果、光電変換
ユニットに含まれる半導体層のすべてをプラズマＣＶＤ
法にて低温で形成するシリコン系薄膜光電変換装置の場
合に、光電変換層の下地となる導電型層において、結晶
質シリコン系光電変換層の結晶核発生の要因となる小粒
径の結晶シリコンの密度を少なくすること、すなわちそ
の極限として光電変換層と隣接する界面部分を結晶粒の
存在しない非晶質状態にすることにより、光電変換層の
成長初期過程における結晶核発生密度が適度に抑制され
て、結晶粒界や粒内欠陥が少なくかつ一方向に強く結晶
配向した良質の光電変換層が得られることを見出したの
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態によるシリコン系薄膜光電変換装置を模式的な斜視図
で図解している。この装置の基板１０１にはステンレス
等の金属、有機フィルム、または低融点の安価なガラス
等が用いられ得る。
態によるシリコン系薄膜光電変換装置を模式的な斜視図
で図解している。この装置の基板１０１にはステンレス
等の金属、有機フィルム、または低融点の安価なガラス
等が用いられ得る。
【００１１】基板１０１上の裏面電極１１０は、下記の
薄膜（Ａ）と（Ｂ）のうちの１以上を含み、たとえば蒸
着法やスパッタ法によって形成され得る。 （Ａ） Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰ
ｔから選択された少なくとも１以上の金属またはこれら
の合金からなる金属薄膜。 （Ｂ） ＩＴＯ、ＳｎＯ2 およびＺｎＯから選択された
少なくとも１以上の酸化物からなる透明導電性薄膜。
薄膜（Ａ）と（Ｂ）のうちの１以上を含み、たとえば蒸
着法やスパッタ法によって形成され得る。 （Ａ） Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、ＣｕおよびＰ
ｔから選択された少なくとも１以上の金属またはこれら
の合金からなる金属薄膜。 （Ｂ） ＩＴＯ、ＳｎＯ2 およびＺｎＯから選択された
少なくとも１以上の酸化物からなる透明導電性薄膜。
【００１２】裏面電極１１０上には光電変換ユニット１
１１のうちの１導電型半導体層１０４がプラズマＣＶＤ
法にて堆積される。この１導電型半導体層１０４として
は、たとえば導電型決定不純物原子であるリンが０．０
１原子％以上ドープされたｎ型非晶質シリコン層、また
はボロンが０．０１原子％以上ドープされたｐ型非晶質
シリコン層などが用いられ得る。しかし、１導電型半導
体層１０４に関するこれらの条件は限定的なものではな
く、不純物原子としてはたとえばｐ型非晶質シリコンに
おいてはアルミニウム等でもよく、また非晶質シリコン
カーバイドや非晶質シリコンゲルマニウム等の合金材料
の層を用いてもよい。導電型非晶質シリコン系薄膜１０
４の厚さは１〜５０ｎｍの範囲内に設定され、より好ま
しくは２〜１０ｎｍの範囲内に設定される。
１１のうちの１導電型半導体層１０４がプラズマＣＶＤ
法にて堆積される。この１導電型半導体層１０４として
は、たとえば導電型決定不純物原子であるリンが０．０
１原子％以上ドープされたｎ型非晶質シリコン層、また
はボロンが０．０１原子％以上ドープされたｐ型非晶質
シリコン層などが用いられ得る。しかし、１導電型半導
体層１０４に関するこれらの条件は限定的なものではな
く、不純物原子としてはたとえばｐ型非晶質シリコンに
おいてはアルミニウム等でもよく、また非晶質シリコン
カーバイドや非晶質シリコンゲルマニウム等の合金材料
の層を用いてもよい。導電型非晶質シリコン系薄膜１０
４の厚さは１〜５０ｎｍの範囲内に設定され、より好ま
しくは２〜１０ｎｍの範囲内に設定される。
【００１３】下地となる１導電型半導体層１０４上に
は、光電変換層１０５として、結晶質を含むシリコン系
薄膜がプラズマＣＶＤ法によって４００℃以下の下地温
度のもとで形成される。この光電変換層１０５として
は、ノンドープのｉ型多結晶シリコン薄膜や体積結晶化
分率８０％以上のｉ型微結晶シリコン薄膜、あるいは微
量の不純物を含む弱ｐ型または弱ｎ型で光電変換機能を
十分に備えている結晶質シリコン系薄膜が使用され得
る。また、光電変換層１０５はこれらに限定されず、合
金材料であるシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウ
ム等の膜を用いてもよい。
は、光電変換層１０５として、結晶質を含むシリコン系
薄膜がプラズマＣＶＤ法によって４００℃以下の下地温
度のもとで形成される。この光電変換層１０５として
は、ノンドープのｉ型多結晶シリコン薄膜や体積結晶化
分率８０％以上のｉ型微結晶シリコン薄膜、あるいは微
量の不純物を含む弱ｐ型または弱ｎ型で光電変換機能を
十分に備えている結晶質シリコン系薄膜が使用され得
る。また、光電変換層１０５はこれらに限定されず、合
金材料であるシリコンカーバイドやシリコンゲルマニウ
ム等の膜を用いてもよい。
【００１４】光電変換層１０５の膜厚は０．５〜２０μ
ｍの範囲内で、より好ましくは１〜１０μｍの範囲内に
設定され、結晶質を含むシリコン系薄膜光電変換層とし
て必要かつ十分な厚さである。光電変換層１０５は４０
０℃以下という低温で形成されるので、結晶粒界や粒内
における欠陥を終端または不活性化させる水素原子を多
く含み、その好ましい水素含有量は２〜３０原子％の範
囲内であり、より好ましいは４〜２０原子％の範囲内に
ある。
ｍの範囲内で、より好ましくは１〜１０μｍの範囲内に
設定され、結晶質を含むシリコン系薄膜光電変換層とし
て必要かつ十分な厚さである。光電変換層１０５は４０
０℃以下という低温で形成されるので、結晶粒界や粒内
における欠陥を終端または不活性化させる水素原子を多
く含み、その好ましい水素含有量は２〜３０原子％の範
囲内であり、より好ましいは４〜２０原子％の範囲内に
ある。
【００１５】シリコン系薄膜光電変換層１０５に含まれ
る結晶粒の多くは、下地層から上方に柱状に延びて成長
している。それらの多くの結晶粒は膜面に平行に（１１
０）の優先結晶配向面を有し、Ｘ線回折で求めた（２２
０）回折ピークに対する（１１１）回折ピークの強度比
が１／５以下であることが好ましく、１／１０以下であ
ることがより好ましい。
る結晶粒の多くは、下地層から上方に柱状に延びて成長
している。それらの多くの結晶粒は膜面に平行に（１１
０）の優先結晶配向面を有し、Ｘ線回折で求めた（２２
０）回折ピークに対する（１１１）回折ピークの強度比
が１／５以下であることが好ましく、１／１０以下であ
ることがより好ましい。
【００１６】光電変換層１０５上には、その下地層１０
４とは逆タイプの導電型半導体層１０６としての微結晶
シリコン系薄膜がプラズマＣＶＤ法によって堆積され
る。この逆導電型微結晶シリコン系薄膜１０６として
は、たとえば導電型決定不純物原子であるボロンが０．
０１原子％以上ドープされたｐ型微結晶シリコン薄膜、
またはリンが０．０１原子％以上ドープされたｎ型微結
晶シリコン薄膜などが用いられ得る。しかし、逆導電型
半導体層１０６についてのこれらの条件は限定的なもの
ではなく、不純物原子としてはたとえばｐ型微結晶シリ
コンにおいてはアルミニウム等でもよく、また微結晶シ
リコンカーバイドや微結晶シリコンゲルマニウム等の合
金材料の膜を用いてもよい。なお、逆導電型微結晶シリ
コン系薄膜１０６の厚さは３〜１００ｎｍの範囲内に設
定され、より好ましくは５〜５０ｎｍの範囲内に設定さ
れる。
４とは逆タイプの導電型半導体層１０６としての微結晶
シリコン系薄膜がプラズマＣＶＤ法によって堆積され
る。この逆導電型微結晶シリコン系薄膜１０６として
は、たとえば導電型決定不純物原子であるボロンが０．
０１原子％以上ドープされたｐ型微結晶シリコン薄膜、
またはリンが０．０１原子％以上ドープされたｎ型微結
晶シリコン薄膜などが用いられ得る。しかし、逆導電型
半導体層１０６についてのこれらの条件は限定的なもの
ではなく、不純物原子としてはたとえばｐ型微結晶シリ
コンにおいてはアルミニウム等でもよく、また微結晶シ
リコンカーバイドや微結晶シリコンゲルマニウム等の合
金材料の膜を用いてもよい。なお、逆導電型微結晶シリ
コン系薄膜１０６の厚さは３〜１００ｎｍの範囲内に設
定され、より好ましくは５〜５０ｎｍの範囲内に設定さ
れる。
【００１７】光電変換ユニット１１１上には、ＩＴＯ、
ＳｎＯ2 、ＺｎＯ等から選択された少なくとも１以上の
層からなる透明導電性酸化膜が形成され、さらにこの上
にグリッド電極としてＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ等
から選択された少なくとも１以上の金属またはこれらの
合金の層を含む櫛形状の金属電極１０８がスパッタ法ま
たは蒸着法により形成され、これによって図１に示され
ているような光電変換装置が完成する。
ＳｎＯ2 、ＺｎＯ等から選択された少なくとも１以上の
層からなる透明導電性酸化膜が形成され、さらにこの上
にグリッド電極としてＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｔ等
から選択された少なくとも１以上の金属またはこれらの
合金の層を含む櫛形状の金属電極１０８がスパッタ法ま
たは蒸着法により形成され、これによって図１に示され
ているような光電変換装置が完成する。
【００１８】図３は、本発明の第２の実施の形態による
シリコン系薄膜光電変換装置を模式的な斜視図で図解し
ている。図３の光電変換装置においては、図１の場合と
同様に基板３０１上に裏面電極３１０が形成されるが、
裏面電極３１０上には、１導電型微結晶シリコン系薄膜
３０４ａがプラズマＣＶＤ法で堆積された後に同一導電
型の非晶質シリコン系薄膜３０４ｂがプラズマＣＶＤ法
で堆積される。
シリコン系薄膜光電変換装置を模式的な斜視図で図解し
ている。図３の光電変換装置においては、図１の場合と
同様に基板３０１上に裏面電極３１０が形成されるが、
裏面電極３１０上には、１導電型微結晶シリコン系薄膜
３０４ａがプラズマＣＶＤ法で堆積された後に同一導電
型の非晶質シリコン系薄膜３０４ｂがプラズマＣＶＤ法
で堆積される。
【００１９】１導電型微結晶シリコン系薄膜３０４ａと
しては、たとえば導電型系不純物原子であるリンが０．
０１原子％以上ドープされたｎ型微結晶シリコン薄膜、
またはボロンが０．０１原子％以上ドープされたｐ型微
結晶シリコン薄膜などが用いられ得る。しかし、１導電
型微結晶シリコン層３０４ａについてのこれらの条件は
限定的なものではなく、不純物原子としてはたとえばｐ
型微結晶シリコンにおいてはアルミニウム等でもよく、
また微結晶シリコンカーバイドや微結晶シリコンゲルマ
ニウム等の合金材料の膜を用いてもよい。１導電型微結
晶シリコン系薄膜３０４ａの厚さは３〜１００ｎｍの範
囲内に設定され、より好ましくは５〜５０ｎｍの範囲内
に設定される。
しては、たとえば導電型系不純物原子であるリンが０．
０１原子％以上ドープされたｎ型微結晶シリコン薄膜、
またはボロンが０．０１原子％以上ドープされたｐ型微
結晶シリコン薄膜などが用いられ得る。しかし、１導電
型微結晶シリコン層３０４ａについてのこれらの条件は
限定的なものではなく、不純物原子としてはたとえばｐ
型微結晶シリコンにおいてはアルミニウム等でもよく、
また微結晶シリコンカーバイドや微結晶シリコンゲルマ
ニウム等の合金材料の膜を用いてもよい。１導電型微結
晶シリコン系薄膜３０４ａの厚さは３〜１００ｎｍの範
囲内に設定され、より好ましくは５〜５０ｎｍの範囲内
に設定される。
【００２０】１導電型微結晶シリコン薄膜３０４ａ上に
は、非晶質シリコン系薄膜３０４ｂ、光電変換層３０
５、逆導電型半導体層３０６、透明前面電極３０７、お
よび櫛形状金属電極３０８が、図１中のそれぞれ対応す
る要素１０４〜１０８と同様に形成され、これによって
第２の実施の形態による図３の光電変換装置が完成す
る。
は、非晶質シリコン系薄膜３０４ｂ、光電変換層３０
５、逆導電型半導体層３０６、透明前面電極３０７、お
よび櫛形状金属電極３０８が、図１中のそれぞれ対応す
る要素１０４〜１０８と同様に形成され、これによって
第２の実施の形態による図３の光電変換装置が完成す
る。
【００２１】図５は、本発明の第３の実施の形態による
タンデム型シリコン系薄膜光電変換装置を模式的な斜視
図で図解している。図５のタンデム型光電変換装置にお
いては、図１の場合と同様に基板５０１上の複数の半導
体層５０２〜５０６が、図１の基板１０１上の複数の半
導体層１０２〜１０６に対応して同様に形成される。
タンデム型シリコン系薄膜光電変換装置を模式的な斜視
図で図解している。図５のタンデム型光電変換装置にお
いては、図１の場合と同様に基板５０１上の複数の半導
体層５０２〜５０６が、図１の基板１０１上の複数の半
導体層１０２〜１０６に対応して同様に形成される。
【００２２】しかし、図５のタンデム型光電変換装置に
おいては、第１の光電変換ユニット５１１上に重ねて第
２の光電変換ユニット５１２がさらに形成される。第２
の光電変換ユニット５１２は、第１の光電変換ユニット
５１１上に順次積層された１導電型の微結晶または非晶
質のシリコン系薄膜５１３、実質的に真正半導体である
非晶質シリコン系薄膜光電変換層５１４、および逆導電
型の微結晶または非晶質のシリコン系薄膜５１５を含ん
でる。
おいては、第１の光電変換ユニット５１１上に重ねて第
２の光電変換ユニット５１２がさらに形成される。第２
の光電変換ユニット５１２は、第１の光電変換ユニット
５１１上に順次積層された１導電型の微結晶または非晶
質のシリコン系薄膜５１３、実質的に真正半導体である
非晶質シリコン系薄膜光電変換層５１４、および逆導電
型の微結晶または非晶質のシリコン系薄膜５１５を含ん
でる。
【００２３】第２の光電変換ユニット５１２上には、前
面透明電極５０７および櫛形状金属電極５０８が図１中
の対応する要素１０７および１０８と同様に形成され、
これによって図５のタンデム型光電変換装置が完成す
る。
面透明電極５０７および櫛形状金属電極５０８が図１中
の対応する要素１０７および１０８と同様に形成され、
これによって図５のタンデム型光電変換装置が完成す
る。
【００２４】
【実施例】以下において、本発明のいくつかの実施例に
よるシリコン系薄膜光電変換装置としてのシリコン系薄
膜太陽電池が、比較例による太陽電池とともに説明され
る。
よるシリコン系薄膜光電変換装置としてのシリコン系薄
膜太陽電池が、比較例による太陽電池とともに説明され
る。
【００２５】（比較例１）図２に示されているような多
結晶シリコン薄膜太陽電池が、比較例１として作製され
た。まず、ガラス基板２０１上に、裏面電極２１０とし
て、厚さ３００ｎｍのＡｇ膜２０２とその上の厚さ１０
０ｎｍのＺｎＯ膜２０３のそれぞれがスパッタ法にて形
成された。裏面電極２１０上には、厚さ３０ｎｍでリン
ドープされたｎ型微結晶シリコン層２０４、厚さ３μｍ
でノンドープの多結晶シリコン光電変換層２０５、およ
び厚さ１５ｎｍでボロンドープされたｐ型微結晶シリコ
ン層２０６がそれぞれプラズマＣＶＤ法により成膜さ
れ、ｎｉｐ光電変換ユニット２１１が形成された。光電
変換ユニット２１１上には、前面電極２０７として、厚
さ８０ｎｍの透明導電性ＩＴＯ膜がスパッタ法にて堆積
され、その上に電流取出のための櫛形Ａｇ電極２０８が
蒸着法にて形成された。
結晶シリコン薄膜太陽電池が、比較例１として作製され
た。まず、ガラス基板２０１上に、裏面電極２１０とし
て、厚さ３００ｎｍのＡｇ膜２０２とその上の厚さ１０
０ｎｍのＺｎＯ膜２０３のそれぞれがスパッタ法にて形
成された。裏面電極２１０上には、厚さ３０ｎｍでリン
ドープされたｎ型微結晶シリコン層２０４、厚さ３μｍ
でノンドープの多結晶シリコン光電変換層２０５、およ
び厚さ１５ｎｍでボロンドープされたｐ型微結晶シリコ
ン層２０６がそれぞれプラズマＣＶＤ法により成膜さ
れ、ｎｉｐ光電変換ユニット２１１が形成された。光電
変換ユニット２１１上には、前面電極２０７として、厚
さ８０ｎｍの透明導電性ＩＴＯ膜がスパッタ法にて堆積
され、その上に電流取出のための櫛形Ａｇ電極２０８が
蒸着法にて形成された。
【００２６】ｎ型微結晶シリコン層２０４は、ＲＦプラ
ズマＣＶＤ法により、以下に示す条件にて堆積された。
すなわち、反応ガスの流量としてはシランが５ｓｃｃ
ｍ、水素が２００ｓｃｃｍ、そしてホスフィンが０．０
５ｓｃｃｍであり、反応室内圧力は１Ｔｏｒｒに設定さ
れた。また、ＲＦパワー密度は１５０ｍＷ／ｃｍ2 であ
り、成膜速度は２００℃であった。これと同一の成膜条
件でガラス基板上に直接堆積した厚さ３００ｎｍのｎ型
微結晶シリコン膜の暗導電率は、１０Ｓ／ｃｍであっ
た。さらに、このｎ型微結晶シリコン層２０４上に形成
される多結晶シリコン光電変換層２０５は、成膜温度３
００℃のもとでＲＦプラズマＣＶＤ法により堆積され
た。多結晶シリコン光電変換層２０５において、２次イ
オン質量分析法から求めた水素含有量は５原子％であ
り、Ｘ線回折における（２２０）回折ピークに対する
（１１１）回折ピークの強度比は１／４であった。
ズマＣＶＤ法により、以下に示す条件にて堆積された。
すなわち、反応ガスの流量としてはシランが５ｓｃｃ
ｍ、水素が２００ｓｃｃｍ、そしてホスフィンが０．０
５ｓｃｃｍであり、反応室内圧力は１Ｔｏｒｒに設定さ
れた。また、ＲＦパワー密度は１５０ｍＷ／ｃｍ2 であ
り、成膜速度は２００℃であった。これと同一の成膜条
件でガラス基板上に直接堆積した厚さ３００ｎｍのｎ型
微結晶シリコン膜の暗導電率は、１０Ｓ／ｃｍであっ
た。さらに、このｎ型微結晶シリコン層２０４上に形成
される多結晶シリコン光電変換層２０５は、成膜温度３
００℃のもとでＲＦプラズマＣＶＤ法により堆積され
た。多結晶シリコン光電変換層２０５において、２次イ
オン質量分析法から求めた水素含有量は５原子％であ
り、Ｘ線回折における（２２０）回折ピークに対する
（１１１）回折ピークの強度比は１／４であった。
【００２７】この比較例１の太陽電池に入射光２０９と
してＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2 の光量で照射
したときの出力特性においては、開放端電圧が０．４６
１Ｖ、短絡電流密度が２６．８ｍＡ／ｃｍ2 、曲線因子
が７４．５％、そして変換効率が９．２％であった。
してＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2 の光量で照射
したときの出力特性においては、開放端電圧が０．４６
１Ｖ、短絡電流密度が２６．８ｍＡ／ｃｍ2 、曲線因子
が７４．５％、そして変換効率が９．２％であった。
【００２８】（実施例１）図１の第１の実施の形態に対
応して、実施例１としての多結晶シリコン薄膜太陽電池
が作製された。この実施例１の太陽電池は、ｎ型微結晶
シリコン層２０４の代わりに厚さ３０ｎｍのｎ型非晶質
シリコン層１０４を含んでいることのみにおいて比較例
１の太陽電池と異なっている。すなわち、実施例１によ
る図１の太陽電池中の要素１０１〜１０３および１０５
〜１０８は、比較例１による図２の太陽電池中の要素２
０１〜２０３および２０５〜２０８のそれぞれに対応し
た同じ方法と条件によって形成されたものである。
応して、実施例１としての多結晶シリコン薄膜太陽電池
が作製された。この実施例１の太陽電池は、ｎ型微結晶
シリコン層２０４の代わりに厚さ３０ｎｍのｎ型非晶質
シリコン層１０４を含んでいることのみにおいて比較例
１の太陽電池と異なっている。すなわち、実施例１によ
る図１の太陽電池中の要素１０１〜１０３および１０５
〜１０８は、比較例１による図２の太陽電池中の要素２
０１〜２０３および２０５〜２０８のそれぞれに対応し
た同じ方法と条件によって形成されたものである。
【００２９】図１中のｎ型非晶質シリコン層１０４は、
ＲＦプラズマＣＶＤ法により、以下に示す条件にて堆積
された。すなわち、反応ガスの流量としては、シランが
１０ｓｃｃｍ、水素が１０ｓｃｃｍ、そしてホスフィン
が０．０５ｓｃｃｍであり、反応室内圧力は１Ｔｏｒｒ
に設定された。ＲＦパワー密度は１５ｍＷ／ｃｍ2 であ
り、成膜温度は１５０℃であった。これと同一の成膜条
件でガラス基板上に直接堆積した厚さ３００ｎｍのｎ型
非晶質シリコン膜の暗導電率は５×１０-6Ｓ／ｃｍであ
った。このｎ型非晶質シリコンの下地層１０４上に形成
された多結晶シリコン光電変換層１０５において、２次
イオン質量分析法から求めた水素含有量は比較例１とほ
ぼ同じ５原子％であったが、Ｘ線回折における（２２
０）回折ピークに対する（１１１）回折ピークの強度比
は１／９に減少した。
ＲＦプラズマＣＶＤ法により、以下に示す条件にて堆積
された。すなわち、反応ガスの流量としては、シランが
１０ｓｃｃｍ、水素が１０ｓｃｃｍ、そしてホスフィン
が０．０５ｓｃｃｍであり、反応室内圧力は１Ｔｏｒｒ
に設定された。ＲＦパワー密度は１５ｍＷ／ｃｍ2 であ
り、成膜温度は１５０℃であった。これと同一の成膜条
件でガラス基板上に直接堆積した厚さ３００ｎｍのｎ型
非晶質シリコン膜の暗導電率は５×１０-6Ｓ／ｃｍであ
った。このｎ型非晶質シリコンの下地層１０４上に形成
された多結晶シリコン光電変換層１０５において、２次
イオン質量分析法から求めた水素含有量は比較例１とほ
ぼ同じ５原子％であったが、Ｘ線回折における（２２
０）回折ピークに対する（１１１）回折ピークの強度比
は１／９に減少した。
【００３０】このような実施例１の太陽電池に入射光１
０９としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2 の光量
で照射したときの出力特性においては、開放端電圧が
０．５４０Ｖ、短絡電流密度が２７．０ｍＡ／ｃｍ2 、
曲線因子が６４．８％、そして変換効率が９．４％であ
った。
０９としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2 の光量
で照射したときの出力特性においては、開放端電圧が
０．５４０Ｖ、短絡電流密度が２７．０ｍＡ／ｃｍ2 、
曲線因子が６４．８％、そして変換効率が９．４％であ
った。
【００３１】（実施例２）図３の第２の実施の形態に対
応して、実施例２としての多結晶シリコン薄膜太陽電池
が作製された。この実施例２の太陽電池は、ｎ型微結晶
シリコン層２０４の代わりに厚さ３０ｎｍのｎ型微結晶
シリコン層３０４ａとその上に積層された厚さ５ｎｍの
ｎ型非晶質シリコン層３０４ｂを含んでいることのみに
おいて比較例１の太陽電池と異なっている。すなわち、
実施例２による図３の太陽電池中の要素３０１〜３０３
および３０５〜３０８は、比較例１による図２の太陽電
池中の要素２０１〜２０３および２０５〜２０８のそれ
ぞれに対応した同じ方法と条件によって形成されたもの
である。
応して、実施例２としての多結晶シリコン薄膜太陽電池
が作製された。この実施例２の太陽電池は、ｎ型微結晶
シリコン層２０４の代わりに厚さ３０ｎｍのｎ型微結晶
シリコン層３０４ａとその上に積層された厚さ５ｎｍの
ｎ型非晶質シリコン層３０４ｂを含んでいることのみに
おいて比較例１の太陽電池と異なっている。すなわち、
実施例２による図３の太陽電池中の要素３０１〜３０３
および３０５〜３０８は、比較例１による図２の太陽電
池中の要素２０１〜２０３および２０５〜２０８のそれ
ぞれに対応した同じ方法と条件によって形成されたもの
である。
【００３２】この実施例２におけるｎ型微結晶シリコン
層３０４ａおよびｎ型非晶質シリコン層３０４ｂは、そ
れぞれ、比較例１のｎ型微結晶シリコン層２０４および
実施例１のｎ型非晶質シリコン層１０４と同様に成膜さ
れた。このｎ型非晶質シリコン層３０４ｂ上に形成され
た多結晶シリコン光電変換層３０５についてのＸ線回折
における（２２０）回折ピークに対する（１１１）回折
ピークの強度比は１／１２であった。
層３０４ａおよびｎ型非晶質シリコン層３０４ｂは、そ
れぞれ、比較例１のｎ型微結晶シリコン層２０４および
実施例１のｎ型非晶質シリコン層１０４と同様に成膜さ
れた。このｎ型非晶質シリコン層３０４ｂ上に形成され
た多結晶シリコン光電変換層３０５についてのＸ線回折
における（２２０）回折ピークに対する（１１１）回折
ピークの強度比は１／１２であった。
【００３３】このような実施例２の太陽電池に入射光３
０９としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2 の光量
で照射したときの出力特性においては、開放端電圧が
０．５４４Ｖ、短絡電流密度が２７．２ｍＡ／ｃｍ2 、
曲線因子が７４．４％、そして変換効率が１１．０％で
あった。
０９としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2 の光量
で照射したときの出力特性においては、開放端電圧が
０．５４４Ｖ、短絡電流密度が２７．２ｍＡ／ｃｍ2 、
曲線因子が７４．４％、そして変換効率が１１．０％で
あった。
【００３４】（比較例１、実施例１および実施例２の比
較）実施例１と比較例１とを比べれば明らかなように、
実施例１では太陽電池出力特性の中で開放端電圧が０．
５４０Ｖであって、比較例１の０．４６１Ｖに比べて顕
著に高くなっている。これは、実施例１においてｎ型非
晶質シリコン層１０４を下地としているので、その上の
光電変換層１０５の成長初期において発生する結晶核密
度が適度に抑制され、結晶粒界や粒内欠陥が少なくて結
晶配向軸の揃った良質の光電変換層１０５が得られたこ
とによる。このことは、光電変換層１０５についてのＸ
線回折における（２２０）回折ピークに対する（１１
１）回折ピークの強度比が１／９のように小さな値であ
ることによって裏付けられている。また、比較例１で
は、ｎ型微結晶シリコン層２０４と光電変換層２０５と
が実質的に結晶材料同士の接合を形成しているのに対し
て、実施例１では非晶質層１０４と結晶質層１０５との
ヘテロ接合を形成しているので、このヘテロ接合も開放
端電圧を向上させるように作用している。
較）実施例１と比較例１とを比べれば明らかなように、
実施例１では太陽電池出力特性の中で開放端電圧が０．
５４０Ｖであって、比較例１の０．４６１Ｖに比べて顕
著に高くなっている。これは、実施例１においてｎ型非
晶質シリコン層１０４を下地としているので、その上の
光電変換層１０５の成長初期において発生する結晶核密
度が適度に抑制され、結晶粒界や粒内欠陥が少なくて結
晶配向軸の揃った良質の光電変換層１０５が得られたこ
とによる。このことは、光電変換層１０５についてのＸ
線回折における（２２０）回折ピークに対する（１１
１）回折ピークの強度比が１／９のように小さな値であ
ることによって裏付けられている。また、比較例１で
は、ｎ型微結晶シリコン層２０４と光電変換層２０５と
が実質的に結晶材料同士の接合を形成しているのに対し
て、実施例１では非晶質層１０４と結晶質層１０５との
ヘテロ接合を形成しているので、このヘテロ接合も開放
端電圧を向上させるように作用している。
【００３５】他方、実施例１においては、低導電率のｎ
型非晶質シリコン層１０４が比較例１におけるｎ型微結
晶シリコン層２０４と同じ膜厚を有しているので直列抵
抗が大きくなって、曲線因子が比較例１の７４．５％に
比べて６４．８％に低下している。その結果、開放端電
圧の向上の効果が曲線因子の低下の効果によって相殺さ
れてしまい、実施例１の変換効率９．４％と比較例１の
変換効率９．２％との間には、わずかな改善しかみられ
ない。
型非晶質シリコン層１０４が比較例１におけるｎ型微結
晶シリコン層２０４と同じ膜厚を有しているので直列抵
抗が大きくなって、曲線因子が比較例１の７４．５％に
比べて６４．８％に低下している。その結果、開放端電
圧の向上の効果が曲線因子の低下の効果によって相殺さ
れてしまい、実施例１の変換効率９．４％と比較例１の
変換効率９．２％との間には、わずかな改善しかみられ
ない。
【００３６】実施例２は、このような実施例１の出力特
性をさらに改善したものである。すなわち、実施例２に
おいては、実施例１の比較的厚い非晶質シリコン層２０
４の代わりとして、高導電率のｎ型微結晶シリコン層３
０４ａを堆積した後に膜厚の薄いｎ型非晶質シリコン層
３０４ｂが堆積されているので、直列抵抗の増大が抑制
されて比較例１の場合とほぼ同等の曲線因子７４．４％
が維持されている。しかも、実施例２においては、光電
変換層３０５がｎ型非晶質シリコン層３０４ｂ上に堆積
されているので、実施例１の場合と同様の効果によって
同様の高い開放端電圧０．５４４Ｖが得られ、その結果
として１１．０％の高い光電変換効率が得られている。
性をさらに改善したものである。すなわち、実施例２に
おいては、実施例１の比較的厚い非晶質シリコン層２０
４の代わりとして、高導電率のｎ型微結晶シリコン層３
０４ａを堆積した後に膜厚の薄いｎ型非晶質シリコン層
３０４ｂが堆積されているので、直列抵抗の増大が抑制
されて比較例１の場合とほぼ同等の曲線因子７４．４％
が維持されている。しかも、実施例２においては、光電
変換層３０５がｎ型非晶質シリコン層３０４ｂ上に堆積
されているので、実施例１の場合と同様の効果によって
同様の高い開放端電圧０．５４４Ｖが得られ、その結果
として１１．０％の高い光電変換効率が得られている。
【００３７】（比較例２）図４に示されているようなタ
ンデム型太陽電池が比較例２として作製された。この比
較例２の太陽電池においては、要素４０１〜４０６が比
較例１の対応する要素２０１〜２０６と同様に形成され
た。しかし、この比較例２においては、第１の光電変換
ユニット４１１上に、さらに非晶質シリコン光電変換ユ
ニット４１２が積層された。この第２の光電変換ユニッ
ト４１２は、それぞれが非晶質のｎ層４１３、ｉ層４１
４、およびｐ層４１５を含んでいる。非晶質光電変換層
４１４の厚さは、０．４μｍにされた。このような第２
の光電変換セル４１２上に前面透明電極４０７および櫛
形金属電極４０８を比較例１の対応する要素２０７およ
び２０８と同様に形成することによって、図４に示され
ているような比較例２のタンデム型太陽電池が作製され
た。
ンデム型太陽電池が比較例２として作製された。この比
較例２の太陽電池においては、要素４０１〜４０６が比
較例１の対応する要素２０１〜２０６と同様に形成され
た。しかし、この比較例２においては、第１の光電変換
ユニット４１１上に、さらに非晶質シリコン光電変換ユ
ニット４１２が積層された。この第２の光電変換ユニッ
ト４１２は、それぞれが非晶質のｎ層４１３、ｉ層４１
４、およびｐ層４１５を含んでいる。非晶質光電変換層
４１４の厚さは、０．４μｍにされた。このような第２
の光電変換セル４１２上に前面透明電極４０７および櫛
形金属電極４０８を比較例１の対応する要素２０７およ
び２０８と同様に形成することによって、図４に示され
ているような比較例２のタンデム型太陽電池が作製され
た。
【００３８】このような比較例２による非晶質シリコン
薄膜／多結晶シリコン薄膜型のタンデム型太陽電池に対
して入射光４０９としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／
ｃｍ 2 の光量で照射したときの出力特性においては、開
放端電圧が１．３４Ｖ、短絡電流密度が１３．３ｍＡ／
ｃｍ2 、曲線因子が７３．３％、そして変換効率が１
３．０％であった。
薄膜／多結晶シリコン薄膜型のタンデム型太陽電池に対
して入射光４０９としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／
ｃｍ 2 の光量で照射したときの出力特性においては、開
放端電圧が１．３４Ｖ、短絡電流密度が１３．３ｍＡ／
ｃｍ2 、曲線因子が７３．３％、そして変換効率が１
３．０％であった。
【００３９】（実施例３）図５の第３の実施の形態に対
応して、実施例３としてタンデム型太陽電池が作製され
た。この実施例３のタンデム型太陽電池においては、そ
の要素５０１〜５０６が、実施例１の対応する要素１０
１〜１０６と同様に形成された。しかし、この実施例３
のタンデム型太陽電池においては、第１の光電変換ユニ
ット５１１上に、図４の比較例２の半導体層４１３〜４
１５と同様の半導体層５１３〜５１５が形成された。す
なわち、実施例３における第２の光電変換ユニット５１
２は、図４の比較例２における非晶質シリコン光電変換
ユニット４１２と同じ条件で形成されている。このよう
な第２の光電変換ユニット５１２上に、さらに前面透明
電極５０７および櫛形金属電極５０８を比較例２の対応
する要素４０７および４０８と同様に形成することによ
って、図５に示されているような実施例３のタンデム型
太陽電池セルが作製された。
応して、実施例３としてタンデム型太陽電池が作製され
た。この実施例３のタンデム型太陽電池においては、そ
の要素５０１〜５０６が、実施例１の対応する要素１０
１〜１０６と同様に形成された。しかし、この実施例３
のタンデム型太陽電池においては、第１の光電変換ユニ
ット５１１上に、図４の比較例２の半導体層４１３〜４
１５と同様の半導体層５１３〜５１５が形成された。す
なわち、実施例３における第２の光電変換ユニット５１
２は、図４の比較例２における非晶質シリコン光電変換
ユニット４１２と同じ条件で形成されている。このよう
な第２の光電変換ユニット５１２上に、さらに前面透明
電極５０７および櫛形金属電極５０８を比較例２の対応
する要素４０７および４０８と同様に形成することによ
って、図５に示されているような実施例３のタンデム型
太陽電池セルが作製された。
【００４０】この実施例３による非晶質シリコン薄膜／
多結晶シリコン薄膜型のタンデム型太陽電池に対して入
射光５０９としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2
の光量で照射したときの出力特性としては、開放端電圧
が１．４２Ｖ、短絡電流密度が１３．５ｍＡ／ｃｍ2 、
曲線因子が７３．１％、そして変換効率が１４．０％で
あった。
多結晶シリコン薄膜型のタンデム型太陽電池に対して入
射光５０９としてＡＭ１．５の光を１００ｍＷ／ｃｍ2
の光量で照射したときの出力特性としては、開放端電圧
が１．４２Ｖ、短絡電流密度が１３．５ｍＡ／ｃｍ2 、
曲線因子が７３．１％、そして変換効率が１４．０％で
あった。
【００４１】（比較例２と実施例３の比較）比較例１と
実施例１との比較において述べたように、単一の光電変
換ユニット１１１を含む実施例１の多結晶シリコン薄膜
太陽電池においては、開放端電圧の向上の効果が曲線因
子の低下の効果によって相殺されたために、変換効率に
は大きな改善がみられなかった。しかし、非晶質シリコ
ン光電変換ユニット５１２を含む実施例３のタンデム型
太陽電池においては、光電変換効率が１４．０％であっ
て、比較例２の光電変換効率１３．０％に比べてかなり
高くなっている。これは、タンデム化によって第１光電
変換ユニット５１１の低曲線因子の影響を少なくできる
ことによるものである。すなわち、曲線因子が低くても
開放端電圧が高い実施例１のような薄膜多結晶シリコン
太陽電池であっても、非晶質シリコン系光電変換ユニッ
トと組合せてタンデム化することによって、優れた光電
変換効率を得ることができる。
実施例１との比較において述べたように、単一の光電変
換ユニット１１１を含む実施例１の多結晶シリコン薄膜
太陽電池においては、開放端電圧の向上の効果が曲線因
子の低下の効果によって相殺されたために、変換効率に
は大きな改善がみられなかった。しかし、非晶質シリコ
ン光電変換ユニット５１２を含む実施例３のタンデム型
太陽電池においては、光電変換効率が１４．０％であっ
て、比較例２の光電変換効率１３．０％に比べてかなり
高くなっている。これは、タンデム化によって第１光電
変換ユニット５１１の低曲線因子の影響を少なくできる
ことによるものである。すなわち、曲線因子が低くても
開放端電圧が高い実施例１のような薄膜多結晶シリコン
太陽電池であっても、非晶質シリコン系光電変換ユニッ
トと組合せてタンデム化することによって、優れた光電
変換効率を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、結晶質
を含むシリコン系光電変換層を高品質化することがで
き、それによってシリコン系薄膜光電変換装置の高性能
化に大きく貢献することができる。
を含むシリコン系光電変換層を高品質化することがで
き、それによってシリコン系薄膜光電変換装置の高性能
化に大きく貢献することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による結晶質シリコ
ン系薄膜光電変換装置を示す模式的な斜視図である。
ン系薄膜光電変換装置を示す模式的な斜視図である。
【図２】先行技術による比較例１としての結晶質シリコ
ン系薄膜光電変換装置を示す模式的な斜視図である。
ン系薄膜光電変換装置を示す模式的な斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による結晶質シリコ
ン系薄膜光電変換装置を示す模式的な斜視図である。
ン系薄膜光電変換装置を示す模式的な斜視図である。
【図４】先行技術による比較例２としての非晶質シリコ
ン薄膜／結晶質シリコン薄膜型のタンデム型光電変換装
置を示す模式的な斜視図である。
ン薄膜／結晶質シリコン薄膜型のタンデム型光電変換装
置を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による非晶質シリコ
ン薄膜／結晶質シリコン薄膜型のタンデム型光電変換装
置を示す模式的な斜視図である。
ン薄膜／結晶質シリコン薄膜型のタンデム型光電変換装
置を示す模式的な斜視図である。
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１：ガラス等の
基板 １０２、２０２、３０２、４０２、５０２：Ａｇ等の膜 １０３、２０３、３０３、４０３、５０３：ＺｎＯ等の
膜 ２０４、３０４ａ、４０４：たとえばｎ型の１導電型微
結晶シリコン層 １０４、３０４ｂ、５０４：たとえばｎ型の１導電型非
晶質シリコン層 １０５、２０５、３０５、４０５、５０５：結晶質シリ
コン光電変換層 １０６、２０６、３０６、４０６、５０６：たとえばｐ
型の逆導電型微結晶シリコン層 １０７、２０７、３０７、４０７、５０７：ＩＴＯ等の
透明導電膜 １０８、２０８、３０８、４０８、５０８：Ａｇ等の櫛
形電極 １０９、２０９、３０９、４０９、５０９：照射光 １１０、２１０、３１０、４１０、５１０：裏面電極 １１１、２１１、３１１、４１１、５１１：結晶質シリ
コン光電変換ユニット ４１２、５１２：非晶質シリコン光電変換ユニット
基板 １０２、２０２、３０２、４０２、５０２：Ａｇ等の膜 １０３、２０３、３０３、４０３、５０３：ＺｎＯ等の
膜 ２０４、３０４ａ、４０４：たとえばｎ型の１導電型微
結晶シリコン層 １０４、３０４ｂ、５０４：たとえばｎ型の１導電型非
晶質シリコン層 １０５、２０５、３０５、４０５、５０５：結晶質シリ
コン光電変換層 １０６、２０６、３０６、４０６、５０６：たとえばｐ
型の逆導電型微結晶シリコン層 １０７、２０７、３０７、４０７、５０７：ＩＴＯ等の
透明導電膜 １０８、２０８、３０８、４０８、５０８：Ａｇ等の櫛
形電極 １０９、２０９、３０９、４０９、５０９：照射光 １１０、２１０、３１０、４１０、５１０：裏面電極 １１１、２１１、３１１、４１１、５１１：結晶質シリ
コン光電変換ユニット ４１２、５１２：非晶質シリコン光電変換ユニット
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に形成された少なくとも１つの光
電変換ユニットを含み、 前記光電変換ユニットは、プラズマＣＶＤ法によって順
次積層された１導電型半導体層と、結晶質を含むシリコ
ン系薄膜光電変換層と、逆導電型半導体層とを含み、 前記１導電型半導体層は、０．０１原子％以上の導電型
決定不純物原子を含む非晶質シリコン系薄膜を含みかつ
この非晶質シリコン系薄膜が前記光電変換層と直接接し
ていることを特徴とするシリコン系薄膜光電変換装置。 - 【請求項２】 前記１導電型非晶質シリコン系薄膜の厚
さが１〜５０ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求
項１に記載のシリコン系薄膜光電変換装置。 - 【請求項３】 前記光電変換層は４００℃以下の下地温
度のもとで形成されたものであり、８０％以上の体積結
晶化分率と、２〜３０原子％の範囲内の水素含有量と、
０．５〜２０μｍの範囲内の厚さとを有していることを
特徴とする請求項１または２に記載のシリコン系薄膜光
電変換装置。 - 【請求項４】 前記光電変換層はその膜面に平行に（１
１０）の優先結晶配向面を有し、そのＸ線回折における
（２２０）回折ピークに対する（１１１）回折ピークの
強度比が１／５以下であることを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかの項に記載のシリコン系薄膜光電変換装
置。 - 【請求項５】 前記シリコン系薄膜光電変換装置は前記
基板上で前記光電変換ユニット上にさらに積層された非
晶質シリコン系光電変換ユニットを含むタンデム型であ
ることを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記
載のシリコン系薄膜光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09994497A JP4033517B2 (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | シリコン系薄膜光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09994497A JP4033517B2 (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | シリコン系薄膜光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10294482A true JPH10294482A (ja) | 1998-11-04 |
| JP4033517B2 JP4033517B2 (ja) | 2008-01-16 |
Family
ID=14260828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09994497A Expired - Lifetime JP4033517B2 (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | シリコン系薄膜光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4033517B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057359A (ja) * | 2000-06-01 | 2002-02-22 | Sharp Corp | 積層型太陽電池 |
| WO2008146693A1 (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 酸化物透明導電膜、およびそれを用いた光電変換素子、光検出素子 |
| WO2010044378A1 (ja) | 2008-10-14 | 2010-04-22 | 株式会社カネカ | シリコン系薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| US8203071B2 (en) | 2007-01-18 | 2012-06-19 | Applied Materials, Inc. | Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same |
| US8575472B2 (en) | 2009-12-15 | 2013-11-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for producing same |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP09994497A patent/JP4033517B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057359A (ja) * | 2000-06-01 | 2002-02-22 | Sharp Corp | 積層型太陽電池 |
| US8203071B2 (en) | 2007-01-18 | 2012-06-19 | Applied Materials, Inc. | Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same |
| WO2008146693A1 (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 酸化物透明導電膜、およびそれを用いた光電変換素子、光検出素子 |
| JP5229919B2 (ja) * | 2007-05-23 | 2013-07-03 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 酸化物透明導電膜を用いた光電変換素子及び光検出素子 |
| WO2010044378A1 (ja) | 2008-10-14 | 2010-04-22 | 株式会社カネカ | シリコン系薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| US8530267B2 (en) | 2008-10-14 | 2013-09-10 | Kaneka Corporation | Silicon-based thin film solar cell and method for manufacturing same |
| US8575472B2 (en) | 2009-12-15 | 2013-11-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photoelectric conversion device and method for producing same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4033517B2 (ja) | 2008-01-16 |
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