JP2716633B2 - Photovoltaic element, method of manufacturing the same, and power generator using the same - Google Patents
Photovoltaic element, method of manufacturing the same, and power generator using the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はシリコン系非単結晶半導
体材料からなるpin型の光起電力素子及びその製造方
法、並びに発電装置に係わる。特にi型層中のバンドギ
ャップを変化させたpin型の光起電力素子に関するも
のであり、加えて該光起電力素子を利用した発電システ
ムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pin type photovoltaic element made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, a method of manufacturing the same, and a power generator. In particular, the present invention relates to a pin-type photovoltaic element in which a band gap in an i-type layer is changed, and also relates to a power generation system using the photovoltaic element.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、シリコン系非単結晶半導体材料か
らなるpin構造の光起電力素子において、i層がシリ
コン原子とゲルマニウム原子を含有し、i型層中でバン
ドギャップが変化している光起電力素子については、以
下に示すように様々な提案がなされている。例えば、 (1)“Optimum deposition conditions for a-(Si,G
e):H using a triode-configurated rf glow discharge
system”,J. A. Bragagnolo, P. Littlefield,A. Mas
trovito and G. Storti, Conf. Rec. 19th IEEE Photov
oltaic Specilists Conference-1987,pp.878, (2)“Efficiency improvement in amorphous-SiGe:H
solar cells and its application to tandem type so
lar cells”,S. Yoshida, S. Yamanaka, M. Konagai a
nd K. Takahashi, Conf. Rec. 19th IEEE Photovoltaic
Specilists Conference-1987,pp.1101, (3)“Stability and terrestrial application of a
-Si tandem type solarcells”,A. Hiroe, H. Yamagis
hi, H. Nishio, M. Kondo and Y. Tawada, Conf. Rec.
19th IEEE Photovoltaic Specilists Conference-1987,
pp.1111, (4)“Preparation of high quality a-SiGe:H films
and its application to the high efficiency triple
-junction amorphous solar cells”,K. Sato,K. Kawa
bata, S. Terazono, H. Sasaki, M. Deguchi, T. Itaga
ki, H. Morikawa, M. Aiga and K. Fujikawa, Conf. Re
c. 20th IEEE Photovoltaic SpecilistsConference-198
8 pp.73, (5)USP4,816,082、 (6)USP4,471,155、 (7)USP4,782,376 等が報告されている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a photovoltaic device having a pin structure made of a silicon-based non-single-crystal semiconductor material, light whose i-layer contains silicon atoms and germanium atoms and whose band gap changes in the i-type layer. Various proposals have been made for electromotive force elements as described below. For example, (1) “Optimum deposition conditions for a- (Si, G
e): H using a triode-configurated rf glow discharge
system ”, JA Bragagnolo, P. Littlefield, A. Mas
trovito and G. Storti, Conf. Rec. 19th IEEE Photov
oltaic Specilists Conference-1987, pp.878, (2) “Efficiency improvement in amorphous-SiGe: H
solar cells and its application to tandem type so
lar cells ”, S. Yoshida, S. Yamanaka, M. Konagai a
nd K. Takahashi, Conf. Rec.19th IEEE Photovoltaic
Specilists Conference-1987, pp.1101, (3) “Stability and terrestrial application of a
-Si tandem type solarcells ”, A. Hiroe, H. Yamagis
hi, H. Nishio, M. Kondo and Y. Tawada, Conf. Rec.
19th IEEE Photovoltaic Specilists Conference-1987,
pp.1111, (4) “Preparation of high quality a-SiGe: H films
and its application to the high efficiency triple
-junction amorphous solar cells ”, K. Sato, K. Kawa
bata, S. Terazono, H. Sasaki, M. Deguchi, T. Itaga
ki, H. Morikawa, M. Aiga and K. Fujikawa, Conf. Re
c. 20th IEEE Photovoltaic SpecilistsConference-198
8 pp. 73, (5) USP 4,816,082, (6) USP 4,471,155, (7) USP 4,782,376 and the like have been reported.
【0003】また、バンドギャップが変化している光起
電力素子の特性の理論的な研究は、例えば、 (8)“A novel design for amorphous Silicon alloy
solar cells”,S. Guha, J. Yang, A. Pawlikiewicz,
T. Glatfelter, R. Ross and S. R. Ovshinsky,Conf.
Rec. 20th IEEE Photovoltaic Specilists Conference-
1988 pp.79, (9)“Numerical modeling of multijunction, amorp
hous silicon based P-I-N solar cells”,A. H. Pawl
ikiewicz and S. Guha, Conf. Rec. 20th IEEE Photovo
ltaic Specilists Conference-1988 pp.251, 等が報告されている。A theoretical study of the characteristics of a photovoltaic device having a changed band gap is described in, for example, (8) “A novel design for amorphous silicon alloy”.
solar cells ”, S. Guha, J. Yang, A. Pawlikiewicz,
T. Glatfelter, R. Ross and SR Ovshinsky, Conf.
Rec. 20th IEEE Photovoltaic Specilists Conference-
1988 pp.79, (9) “Numerical modeling of multijunction, amorp
hous silicon based PIN solar cells ”, AH Pawl
ikiewicz and S. Guha, Conf. Rec. 20th IEEE Photovo
ltaic Specilists Conference-1988 pp.251, etc. have been reported.
【0004】このような従来技術の光起電力素子ではp
/i,n/i界面近傍での光励起キャリアーの再結合を
防止する目的、開放電圧を上げる目的、及び正孔のキャ
リアーレンジを向上させる目的で前記界面にバンドギャ
ップが変化している層を挿入している。In such a conventional photovoltaic element, p
A layer having a variable band gap is inserted at the interface for the purpose of preventing recombination of photoexcited carriers near the / i, n / i interface, increasing the open-circuit voltage, and improving the hole carrier range. doing.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のシリコン原子と
ゲルマニウム原子を含有しバンドギャップが変化してい
る光起電力素子は、実用上、より高い性能と信頼性が要
求され、光励起キャリアーの再結合の抑制、開放電圧及
び正孔のキャリアーレンジ関し、更なる向上が望まれて
いる。A conventional photovoltaic device containing silicon atoms and germanium atoms and having a changed band gap requires higher performance and reliability in practical use, and recombination of photoexcited carriers. It is desired to further improve the suppression of the voltage drop, the open circuit voltage and the hole carrier range.
【0006】また従来の光起電力素子は、光起電力素子
に照射される照射光が弱い場合に変換効率が低下すると
いう問題点があった。更に従来の光起電力素子はi層中
に歪があり、振動等があるところでアニーリングされる
と光電変換効率が低下するという問題点があった。本発
明は上記従来の問題点を解決する光起電力素子を提供す
る事を目的とする。即ち、本発明は、光励起キャリアー
の再結合を防止し、開放電圧及び正孔のキャリアーレン
ジを向上した光起電力素子を提供する事を目的とする。In addition, the conventional photovoltaic element has a problem that the conversion efficiency is reduced when the light applied to the photovoltaic element is weak. Further, the conventional photovoltaic element has a problem that the photoelectric conversion efficiency is reduced when the i-layer has a strain and is annealed where there is vibration or the like. An object of the present invention is to provide a photovoltaic element that solves the above-mentioned conventional problems. That is, an object of the present invention is to provide a photovoltaic element in which recombination of photoexcited carriers is prevented and the open voltage and the carrier range of holes are improved.
【0007】また、本発明は、光起電力素子に照射され
る照射光が低い場合に変換効率を向上した光起電力素子
を提供する事を目的とする。更に本発明は、長期間振動
下でアニーリングした場合に光電変換効率が低下しにく
い光起電力素子を提供する事を目的とする。更に加えて
本発明は、温度変化に対して光電変換効率が変化しにく
い光起電力素子を提供することを目的とする。It is another object of the present invention to provide a photovoltaic device having improved conversion efficiency when the light applied to the photovoltaic device is low. It is a further object of the present invention to provide a photovoltaic element in which the photoelectric conversion efficiency is unlikely to decrease when annealing is performed under vibration for a long period of time. Still another object of the present invention is to provide a photovoltaic element whose photoelectric conversion efficiency hardly changes with temperature change.
【0008】また更に加えて、本発明は上記目的を達成
した光起電力素子を利用したシステムを提供する事を目
的とする。Still another object of the present invention is to provide a system using a photovoltaic device which has achieved the above-mentioned object.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子
は、アモルファス又は微結晶を有するpin型光起電力
素子において、i型層が、p型層の側に位置しマイクロ
波及び1乃至100MHzの高周波の存在下でCVD法
により堆積された第1のi型層と、n型層の側に位置
し、1乃至100MHzの高周波の存在下でCVD法に
より堆積された第2のi型層とを有するi型積層構造で
あって、前記第1のi型層は、シリコン原子及びゲルマ
ニウム原子を含有し、該層でのバンドギャップの極小値
は、中央より前記p型層方向に位置し、前記第2のi型
層は、アモルファスシリコン又は微結晶シリコンを有
し、30nm以下の膜厚に設定されており、前記マイク
ロ波エネルギーは、原料ガスを100%分解するマイク
ロ波エネルギーよりも低く設定され、同時に印加される
前記高周波エネルギーは、前記マイクロ波エネルギーよ
り高く設定されたことを特徴とする。According to the present invention, there is provided a photovoltaic device comprising a pin type photovoltaic device having an amorphous or microcrystalline structure, wherein an i-type layer is located on a side of the p-type layer and the microwave and 1 to 3 A first i-type layer deposited by the CVD method in the presence of a high frequency of 100 MHz and a second i-type layer located on the side of the n-type layer and deposited by the CVD method in the presence of a high frequency of 1 to 100 MHz. And wherein the first i-type layer contains silicon atoms and germanium atoms, and the minimum value of the band gap of the first i-type layer is closer to the p-type layer than the center. The second i-type layer includes amorphous silicon or microcrystalline silicon and has a thickness of 30 nm or less, and the microwave energy is more than the microwave energy that decomposes the source gas by 100%. Low Is set, the said high frequency energy applied simultaneously, wherein said set higher than the microwave energy.
【0010】又その製造方法は、n型半導体を形成する
工程と、シリコン原子を含有するプラズマを形成するた
めの1乃至100MHzの高周波エネルギーを印加し、
これによってRF−i型半導体を堆積する工程と、シリ
コン原子及びゲルマニウム原子を含有するガスに、プラ
ズマを形成するためのマイクロ波エネルギー及び1乃至
100MHzの高周波エネルギーを同時に印加し、これ
によってシリコン原子及びゲルマニウム原子を含有した
MW−i型半導体を堆積する工程と、をこの順に有する
光起電力素子の製造方法であって、前記MW−i型半導
体を堆積する工程におけるマイクロ波エネルギーは、前
記シリコン原子及びゲルマニウム原子を含有するガスを
100%分解するマイクロ波エネルギーよりも低く設定
され、該工程における前記高周波エネルギーは、前記マ
イクロ波エネルギーより高く設定されていることを特徴
とする光起電力素子の製造方法とする。[0010] In the manufacturing method, an n-type semiconductor is formed, and high-frequency energy of 1 to 100 MHz is applied for forming a plasma containing silicon atoms.
Thus, the step of depositing the RF-i type semiconductor and the simultaneous application of microwave energy for forming a plasma and high-frequency energy of 1 to 100 MHz to the gas containing silicon atoms and germanium atoms, whereby silicon atoms and Depositing an MW-i type semiconductor containing germanium atoms in this order, wherein the microwave energy in the step of depositing the MW-i type semiconductor is the silicon atom And the microwave energy for decomposing the gas containing germanium atoms by 100% is set lower than the microwave energy, and the high-frequency energy in the step is set higher than the microwave energy. Method.
【0011】[0011]
【作用】以下図面を参照しながら作用と共に構成を詳細
に説明する。図1は本発明の光起電力素子の一例を示す
模式的説明図である。本発明の光起電力素子は、光反射
層と光反射増加層を有する導電性基板101、n型のシ
リコン系非単結晶半導体層102、RFプラズマCVD
法によるi型層109、シリコン原子とゲルマニウム原
子とを含有するマイクロ波プラズマ法による実質的にi
型の非単結晶半導体層103、RFプラズマCVD法に
よるi型層108、p型のシリコン系非単結晶半導体層
104、透明電極105、及び集電電極106等から構
成されている。The operation and the configuration will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one example of the photovoltaic element of the present invention. The photovoltaic device of the present invention includes a conductive substrate 101 having a light reflection layer and a light reflection enhancement layer, an n-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 102, and RF plasma CVD.
Layer 109 formed by the method, substantially i by the microwave plasma method containing silicon atoms and germanium atoms.
A non-single-crystal semiconductor layer 103 of a type, an i-type layer 108 by an RF plasma CVD method, a p-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 104, a transparent electrode 105, a current collecting electrode 106, and the like.
【0012】マイクロ波プラズマCVD法によるi型層
においてバンドギャップの最小値はp型層方向に片寄っ
ていて、且つi型層のp型層側で伝導帯の電界が大きい
ことによって電子と正孔の分離が効率よく行われp型層
とi型層の界面近傍での電子と正孔の再結合を減少させ
ることができる。またi型層からn型層に向かって価電
子帯の電界が大きくなっていることによってi型層とn
型層の近傍で光励起された電子と正孔の再結合を減少さ
せることができる。In the i-type layer formed by microwave plasma CVD, the minimum value of the band gap is deviated in the direction of the p-type layer, and the electric field of the conduction band is large on the p-type layer side of the i-type layer. Is efficiently performed, and recombination of electrons and holes near the interface between the p-type layer and the i-type layer can be reduced. Further, since the electric field in the valence band increases from the i-type layer toward the n-type layer,
Recombination of electrons and holes excited by light in the vicinity of the mold layer can be reduced.
【0013】更に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層中にドナーとなる価電子制御剤とアクセプターと
なる価電子制御剤とを同時に添加することによって電子
と正孔のキャリアーレンジを長くすることができる。特
にバンドギャップが最小値のところで価電子制御剤を比
較的多く含有させることによって電子と正孔のキャリア
ーレンジを効果的に長くすることができる。その結果n
型層とマイクロ波プラズマCVD法によるi型層の界面
近傍の高電界を更に有効に利用することができて該i型
層中で光励起された電子と正孔の収集効率を格段に向上
させることがでる。またn型層と該i型層の界面近傍に
於いて欠陥準位(いわゆるD- , D+ )が価電子制御剤
で補償されることによって欠陥準位を介したホッピング
伝導により暗電流(逆バイアス時)が減少する。特に界
面近傍に於いては、価電子制御剤を該i型層の内部より
も多く含有させることによって、界面近傍特有の構成元
素が急激に変化することにより生じる歪等の内部応力を
減少させることができ、その結果界面近傍の欠陥準位を
減少させることができる。このことによって光起電力素
子の開放電圧及びフィルファクターを向上させることが
できる。Further, by simultaneously adding a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor to an i-type layer formed by microwave plasma CVD, the carrier range of electrons and holes can be increased. it can. In particular, by including a relatively large amount of the valence electron controlling agent at the minimum band gap, the carrier range of electrons and holes can be effectively extended. As a result n
A high electric field near the interface between the i-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method can be used more effectively, and the collection efficiency of the photo-excited electrons and holes in the i-type layer can be significantly improved. Comes out. Further, in the vicinity of the interface between the n-type layer and the i-type layer, defect levels (so-called D− and D +) are compensated by a valence electron controlling agent, so that hopping conduction via the defect levels causes dark current (reverse). Bias). In particular, in the vicinity of the interface, the internal stress such as strain caused by a sudden change of the constituent element peculiar to the interface is reduced by containing a larger amount of the valence electron controlling agent than in the i-type layer. As a result, defect levels near the interface can be reduced. As a result, the open voltage and the fill factor of the photovoltaic element can be improved.
【0014】加えてマイクロ波プラズマCVD法による
i型層内部にドナーとなる価電子制御剤とアクセプター
となる価電子制御剤を同時に含有させることによって光
劣化に対する耐久性が増加する。そのメカニズムの詳細
は不明であるが、次のように考えられる。すなわち、一
般に光照射によって生成した未結合手がキャリアーの再
結合中心により光起電力素子の特性が劣化するものと考
えられている。そして本発明の場合、i型層内のドナー
となる価電子制御剤とアクセプターとなる価電子制御剤
の両方が含有され、それらは100%活性化していな
い。その結果光照射によって未結合手が生成したとして
も、それらが活性化していない価電子制御剤と反応して
未結合手を補償するものと考えられる。In addition, the durability against light degradation is increased by simultaneously including a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor in the i-type layer by microwave plasma CVD. Although the details of the mechanism are unknown, it is considered as follows. That is, it is generally considered that the dangling bonds generated by light irradiation deteriorate the characteristics of the photovoltaic element due to the recombination centers of carriers. In the case of the present invention, both the valence electron controlling agent serving as a donor and the valence electron controlling agent serving as an acceptor in the i-type layer are contained, and they are not 100% activated. As a result, even if dangling bonds are generated by light irradiation, it is considered that they react with the inactive valence electron controlling agent to compensate for dangling bonds.
【0015】また特に光起電力素子に照射される光強度
が弱い場合にも、欠陥準位が価電子制御剤によって補償
されているため光励起された電子と正孔がトラップさせ
る確率が減少する、また前記したように逆バイアス時の
暗電流が少ないために十分な起電力を生じることができ
る。その結果光起電力素子への照射光強度が弱い場合に
於いても優れた光電変換効率を示すものである。In addition, even when the light intensity applied to the photovoltaic element is low, the probability that the photoexcited electrons and holes are trapped is reduced because the defect levels are compensated by the valence electron controlling agent. Further, as described above, since the dark current at the time of reverse bias is small, a sufficient electromotive force can be generated. As a result, excellent photoelectric conversion efficiency is exhibited even when the intensity of light irradiated on the photovoltaic element is low.
【0016】加えて本発明の光起電力素子は、長期間振
動下でアニーリングした場合においても光電変換効率が
低下しにくいものである。この詳細なメカニズムは不明
であるが次のように考えられる。すなわち、バンドギャ
ップを連続的に変える為に構成元素も変化させて光起電
力素子を形成する。そのため光起電力素子内部に歪が蓄
積される。即ち光起電力素子内部に弱い結合が多く存在
することになる。そして振動によってi型の非単結晶半
導体中の弱い結合が切れて未結合手が形成される。しか
しドナーとなる価電子制御剤とアクセプターとなる価電
子制御剤とを同時に添加すること局所的な柔軟性が増
し、長期間の振動によるアニーリングにおいても光起電
力素子の光電変換効率の低下を抑制することができるも
のと考えられる。この他に、活性化していないドナーや
アクセプターは主に3配位するため局所的な柔軟性が増
すことが考えられる。その結果、長期間振動下でアニー
リングして光電変換効率が低下しにくいものと考えられ
る。しかし活性化していないドナーやアクセプターは欠
陥を形成するため、ある量以下にしなければならない。
即ち、活性化していないドナーやアクセプターの好まし
い量は0.1〜100ppmである。In addition, the photovoltaic element of the present invention has a low photoelectric conversion efficiency even when it is annealed under vibration for a long time. Although the detailed mechanism is unknown, it is considered as follows. That is, the photovoltaic element is formed by changing the constituent elements in order to continuously change the band gap. Therefore, strain is accumulated inside the photovoltaic element. That is, many weak couplings exist inside the photovoltaic element. Then, the weak bond in the i-type non-single-crystal semiconductor is broken by vibration, and an unbonded bond is formed. However, the simultaneous addition of a valence electron controlling agent as a donor and a valence electron controlling agent as an acceptor increases local flexibility and suppresses a decrease in photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element even during annealing due to long-term vibration. It is thought that we can do it. In addition, it is conceivable that an unactivated donor or acceptor is mainly coordinated with three, thereby increasing local flexibility. As a result, it is considered that annealing occurs for a long period of time under vibration and the photoelectric conversion efficiency does not easily decrease. However, unactivated donors and acceptors must be reduced to a certain amount or less to form defects.
That is, the preferred amount of the unactivated donor or acceptor is 0.1 to 100 ppm.
【0017】更に加えて、p型層とマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層の間にRFプラズマCVD法によ
るi型層を堆積速度2nm/sec以下で30nm以下
設けることにより、更に光起電力素子の光電変換効率を
向上する事ができる。特に本発明の光起電力素子は、温
度変化の大きい環境で使用した場合に光電変換効率が変
化しにくいものである。In addition, by providing an i-type layer by RF plasma CVD at a deposition rate of 2 nm / sec or less and 30 nm or less between the p-type layer and the i-type layer by microwave plasma CVD, the photovoltaic element is further improved. Can be improved in photoelectric conversion efficiency. In particular, the photovoltaic element of the present invention has a small change in photoelectric conversion efficiency when used in an environment with a large temperature change.
【0018】RFプラズマCVD法で堆積したi型層の
非単結晶半導体層は、堆積速度2nm/sec以下で、
気相反応が起こり難く低パワーで堆積する。その結果堆
積膜のパッキングデンシティーが高く、且つ該i型層を
前記マイクロ波プラズマCVD法による堆積膜と積層し
た場合に、i型層間の界面準位が少なくなるものであ
る。特にマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜の堆
積速度が5nm/sec以上の堆積速度で堆積した場
合、マイクロ波プラズマを停止した後はi型層の表面近
傍は十分緩和されていないため表面準位が非常に多くな
っている。このようなi型層の表面にRFプラズマCV
D法によって堆積速度の遅い堆積膜を形成することによ
ってマイクロ波プラズマCVD法による堆積膜の表面準
位をRFプラズマCVD法による堆積膜の形成と同時に
起こる水素原子の拡散によるアニーリングにより減少さ
せることができると考えられる。The i-type non-single-crystal semiconductor layer deposited by the RF plasma CVD method has a deposition rate of 2 nm / sec or less.
The gas phase reaction is unlikely to occur and deposits with low power. As a result, the packing density of the deposited film is high, and when the i-type layer is laminated with the deposited film by the microwave plasma CVD method, the interface state between the i-type layers is reduced. In particular, when the deposition rate of the deposited film by the microwave plasma CVD method is 5 nm / sec or more, after the microwave plasma is stopped, the surface level near the surface of the i-type layer is not sufficiently relaxed, so that the surface state is low. Very much. RF plasma CV is applied to the surface of such an i-type layer.
By forming a deposition film having a low deposition rate by the D method, it is possible to reduce the surface state of the deposition film by the microwave plasma CVD method by annealing by diffusion of hydrogen atoms which occurs simultaneously with the formation of the deposition film by the RF plasma CVD method. It is considered possible.
【0019】更に加えて、n型層とマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層の間にRFプラズマCVD法によ
るi型層を堆積速度2nm/sec以下で30nm以下
挿入することにより、更に光起電力素子の光電変換効率
を向上する事ができる。特に本発明の光起電力素子は、
温度変化の大きい環境で使用した場合に光電変換効率が
変化しにくいものである。Furthermore, by inserting an i-type layer by RF plasma CVD at a deposition rate of 2 nm / sec or less at 30 nm or less between the n-type layer and the i-type layer by microwave plasma CVD, the photovoltaic power is further increased. The photoelectric conversion efficiency of the device can be improved. In particular, the photovoltaic element of the present invention,
When used in an environment with a large temperature change, the photoelectric conversion efficiency is unlikely to change.
【0020】マイクロ波プラズマCVD法の堆積におい
ては、RFプラズマCVD法と比較して、イオンの運動
エネルギーが大きいため、下部の半導体層にダメージを
与えることが考えられる。従って、下部の半導体層はイ
オンダメージに対して耐性のある半導体層を用いる必要
があり、更にマイクロ波プラズマCVD法で堆積する堆
積膜は半導体として良質であると共に、堆積条件が下部
の半導体層に対しダメージを与えにくい条件で堆積する
ことが必要である。本発明の光起電力素子の堆積条件は
この目的を達成するのに適したものである。In the deposition by the microwave plasma CVD method, the kinetic energy of ions is larger than that in the RF plasma CVD method, and therefore, it is considered that the lower semiconductor layer is damaged. Therefore, it is necessary to use a semiconductor layer having resistance to ion damage as the lower semiconductor layer. Further, the deposited film deposited by the microwave plasma CVD method is of good quality as a semiconductor, and the deposition conditions are lower than that of the lower semiconductor layer. It is necessary to deposit under conditions that are unlikely to cause damage. The deposition conditions for the photovoltaic device of the present invention are suitable to achieve this purpose.
【0021】その結果、n型層とRFプラズマCVD法
によるi型層の界面において界面準位の少ない光起電力
素子を形成することができ、該光起電力素子の開放電
圧、短絡電流等が向上するものである。図2は本発明の
光起電力素子のバンドギャップの変化の例を模式的に説
明する図である。この図はバンドギャップの1/2(E
G/2)を基準にi型層内のバンドギャップの変化を示
している。図に於いて右側がn型層(不図示)側で、左
側がp型層(不図示)側である。図2の例は、バンドギ
ャップの最小値がp型層の近くにあり、且つバンドギャ
ップの最大値はp型層とn型層に接してあるように構成
されているものである。i型層211及びi型層212
はマイクロ波プラズマCVD法により堆積された層であ
り、i型層213はRFプラズマCVD法により堆積し
た非単結晶シリコン層である。i型層211とi型層2
13はバンドギャップがほぼ等しくなるようにi型層2
11と213の水素含有量を調節したものである。As a result, a photovoltaic element having a small interface state can be formed at the interface between the n-type layer and the i-type layer by RF plasma CVD, and the open-circuit voltage and short-circuit current of the photovoltaic element can be reduced. It will improve. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a change in the band gap of the photovoltaic device of the present invention. This figure shows half of the band gap (E
The change of the band gap in the i-type layer is shown based on G / 2). In the figure, the right side is an n-type layer (not shown) side, and the left side is a p-type layer (not shown) side. The example of FIG. 2 is configured such that the minimum value of the band gap is near the p-type layer and the maximum value of the band gap is in contact with the p-type layer and the n-type layer. i-type layer 211 and i-type layer 212
Is a layer deposited by microwave plasma CVD, and the i-type layer 213 is a non-single-crystal silicon layer deposited by RF plasma CVD. i-type layer 211 and i-type layer 2
13 is an i-type layer 2 so that the band gaps are substantially equal.
11 and 213 were adjusted for the hydrogen content.
【0022】また図3は図2と同じようにして描かれた
バンドギャップの変化の模式的説明図である。図3に於
いては図2と同じように、バンドギャップの最小値はp
型層寄りにあるが、バンドギャップの最大値はp型層に
接してあるように構成されたものである。i型層221
及びi型層222はマイクロ波プラズマCVD法により
堆積した層であり、i型層223はRFプラズマCVD
法により堆積した非単結晶シリコン層である。i型層2
21とi型層223のバンドギャップは不連続に接続さ
れているものである。図3のバンドギャップ構成にする
ことによって特に開放電圧をあげることができる。FIG. 3 is a schematic illustration of the change in the band gap drawn in the same manner as FIG. 3, the minimum value of the band gap is p as in FIG.
Although it is closer to the mold layer, the maximum value of the band gap is configured so as to be in contact with the p-type layer. i-type layer 221
The i-type layer 222 is a layer deposited by a microwave plasma CVD method, and the i-type layer 223 is an RF plasma CVD
It is a non-single-crystal silicon layer deposited by a method. i-type layer 2
21 and the band gap of the i-type layer 223 are discontinuously connected. With the band gap configuration shown in FIG. 3, the open circuit voltage can be particularly increased.
【0023】図4から図10まではn型層とマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層との間及びp型層とマイ
クロ波プラズマCVD法によるi型層との間にRFプラ
ズマCVD法によるほぼi型の非単結晶層を有する光起
電力素子のバンドギャップの変化の模式的説明図であ
る。各図はEG/2を基準にバンドギャップの変化を描
いたものであり、バンド図の右側がn型層、左側がp型
層である。FIG. 4 to FIG. 10 show that an RF plasma CVD method is used between the n-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD and between the p-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD. It is a schematic explanatory view of a change of a band gap of a photovoltaic element having an i-type non-single-crystal layer. Each figure depicts a change in band gap based on E G / 2. The right side of the band diagram is an n-type layer, and the left side is a p-type layer.
【0024】図4はp型層側のi型層中にRFプラズマ
CVD法によるi型層312があり、バンドギャップが
n型層側からp型層に向かって減少しているマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層311があり、n型層側
近傍にRFプラズマCVD法によるi型層313がある
例である。そしてバンドギャップの最小値がi型層31
2とi型層311の界面にあるものである。またi型層
311とi型層312の間のバンドの接合は、バンドが
不連続に接続されているものである。このようにRFプ
ラズマCVD法によるi型層をもうけることによって光
起電力素子の逆バイアス時の欠陥準位を介したホッピン
グ伝導による暗電流を極力抑えることができるものであ
る。その結果光起電力素子の開放電圧が増加するもので
ある。FIG. 4 shows a microwave plasma CVD in which the i-type layer 312 formed by the RF plasma CVD method is provided in the i-type layer on the p-type layer side, and the band gap decreases from the n-type layer side toward the p-type layer. In this example, there is an i-type layer 311 formed by a method and an i-type layer 313 formed by RF plasma CVD near the n-type layer. And the minimum value of the band gap is the i-type layer 31.
2 and an i-type layer 311 at the interface. Further, the bonding of the bands between the i-type layer 311 and the i-type layer 312 is such that the bands are discontinuously connected. Thus, by providing the i-type layer by the RF plasma CVD method, the dark current due to hopping conduction via the defect level at the time of reverse bias of the photovoltaic element can be suppressed as much as possible. As a result, the open-circuit voltage of the photovoltaic element increases.
【0025】またRFプラズマCVD法によるi型層3
12の層厚は非常に重要な因子であって好ましい層厚の
範囲は1〜30nmである。バンドギャップが一定のi
型層の層厚が1nmより薄い場合、欠陥準位を介したホ
ッピング伝導による暗電流を抑えることができず、光起
電力素子の開放電圧の向上が望めなくなるものである。
一方RFプラズマCVD法によるi型層312の層厚
が、30nmより厚い場合では、i型層312とバンド
ギャップが変化しているi型層311の界面近傍に光励
起された正孔が蓄積され易くなるため、光励起されたキ
ャリアーの収集効率が減少する。即ち短絡光電流が減少
するものである。The i-type layer 3 is formed by RF plasma CVD.
The layer thickness of 12 is a very important factor, and the preferred range of the layer thickness is 1 to 30 nm. I with constant band gap
If the thickness of the mold layer is less than 1 nm, dark current due to hopping conduction via defect levels cannot be suppressed, and improvement in the open voltage of the photovoltaic element cannot be expected.
On the other hand, when the layer thickness of the i-type layer 312 by RF plasma CVD is larger than 30 nm, photoexcited holes are likely to be accumulated near the interface between the i-type layer 312 and the i-type layer 311 having a changed band gap. Therefore, the collection efficiency of photoexcited carriers decreases. That is, the short-circuit photocurrent is reduced.
【0026】また、RFプラズマCVD法によるi型層
313の層厚は非常に重要な因子であって、好ましい層
厚は1〜30nmである。バンドギャップ一定のi型層
の層厚が1nmより薄い場合、欠陥準位を介したホッピ
ング伝導による暗電流を抑えることができず、光起電力
素子の開放電圧の向上が望めなくなる。一方、RFプラ
ズマCVD法によるi型層313の層厚が、30nmよ
り厚い場合では、i型層312とバンドギャップが変化
しているi型層311の界面近傍に光励起された正孔が
蓄積され易くなるため、光励起されたキャリアーの収集
効率が減少する。即ち、短絡光電流が減少する。The layer thickness of the i-type layer 313 by RF plasma CVD is a very important factor, and the preferable layer thickness is 1 to 30 nm. When the thickness of the i-type layer having a constant band gap is smaller than 1 nm, dark current due to hopping conduction via a defect level cannot be suppressed, and an improvement in the open-circuit voltage of the photovoltaic element cannot be expected. On the other hand, when the layer thickness of the i-type layer 313 by RF plasma CVD is greater than 30 nm, holes excited by light are accumulated near the interface between the i-type layer 312 and the i-type layer 311 having a changed band gap. As a result, the collection efficiency of photoexcited carriers decreases. That is, the short-circuit photocurrent decreases.
【0027】図5はp型層とマイクロ波CVD法による
i型層321との間にRFプラズマCVD法によるバン
ドギャップ一定のi型層322を設け、またn型層とマ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層321との間
に、バンドギャップがi型層321と等しくなっている
RFプラズマCVD法によるi型層323を設けた例で
ある。FIG. 5 shows that an i-type layer 322 having a constant band gap is provided between the p-type layer and the i-type layer 321 by microwave CVD, and the n-type layer and the i-type layer 321 by microwave plasma CVD. In this example, an i-type layer 323 is formed between the i-type layer 321 and the i-type layer 321 by RF plasma CVD, the band gap of which is equal to that of the i-type layer 321.
【0028】図6はp型層とマイクロ波RFプラズマC
VD法によるi型層331との間、及びn型層とマイク
ロ波プラズマCVD法によるi型層331との間にRF
プラズマCVD法によるi型層332、333を設けた
例である。光起電力素子に逆バイアスを印加した場合
に、より一層暗電流が減少し光起電力素子の開放電圧が
大きくなるものである。FIG. 6 shows a p-type layer and a microwave RF plasma C.
RF between the i-type layer 331 by the VD method and between the n-type layer and the i-type layer 331 by the microwave plasma CVD method.
This is an example in which i-type layers 332 and 333 are provided by a plasma CVD method. When a reverse bias is applied to the photovoltaic element, the dark current further decreases and the open voltage of the photovoltaic element increases.
【0029】図7から図10までは、p型層とマイクロ
波プラズマCVD法によるi型層の間及びn型層とマイ
クロ波プラズマCVD法によるi型層の間に、RFプラ
ズマCVD法によるバンドギャップ一定のi型層を有
し、且つマイクロ波プラズマCVD法によるi型層のp
型層方向またはn型層方向にバンドギャップが急激に変
化している領域を有する光起電力素子の例である。図に
於いてバンド図はバンドギャップの1/2(EG/2)
を基準に描いてあり、またバンド図の右側がn型層、左
側がp型層である。FIGS. 7 to 10 show bands between the p-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method and between the n-type layer and the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method. It has an i-type layer having a constant gap, and has an i-type layer formed by microwave plasma CVD.
This is an example of a photovoltaic element having a region where the band gap changes rapidly in the direction of the mold layer or the n-type layer. In the figure, the band diagram is 1/2 of the band gap (E G / 2)
, And the right side of the band diagram is the n-type layer, and the left side is the p-type layer.
【0030】図7は、p型層とマイクロ波プラズマCV
D法によるi型層341及びn型層とマイクロ波プラズ
マCVD法によるi型層341との間にRFプラズマC
VD法によるバンドギャップ一定のi型層342、34
3を有し、また、バンドギャップが変化しているi型層
341があって、i型層341はバンドギャップ最小の
位置がp型層側に片寄っており、i型層341のバンド
ギャップとi型層342、343のバンドギャップが連
続している例である。バンドギャップを連続することに
よってi型層のバンドギャップが変化しているi型層で
光励起された電子と正孔を効率よくn型層及びp型層に
それぞれ収集することができる。また特にバンドギャッ
プ一定のi型層342、343が5nm以下の薄い場合
にi型層のバンドギャップが急激に変化しているi型層
は、光起電力素子に逆バイアスを印加した場合の暗電流
を減少させることができ従って光起電力素子の開放電圧
を大きくすることができるものである。FIG. 7 shows a p-type layer and a microwave plasma CV.
RF plasma C is applied between the i-type layer 341 and the n-type layer by the D method and the i-type layer 341 by the microwave plasma CVD method.
I-type layers 342, 34 having a constant band gap by VD method
3, the band gap of the i-type layer 341 is changed, and the position of the minimum band gap of the i-type layer 341 is offset toward the p-type layer side. This is an example in which the band gaps of the i-type layers 342 and 343 are continuous. By continuing the band gap, electrons and holes photoexcited in the i-type layer in which the band gap of the i-type layer is changed can be efficiently collected in the n-type layer and the p-type layer, respectively. In particular, when the i-type layers 342 and 343 each having a constant band gap are as thin as 5 nm or less, the i-type layer in which the band gap of the i-type layer changes rapidly becomes darker when a reverse bias is applied to the photovoltaic element. The current can be reduced, so that the open-circuit voltage of the photovoltaic element can be increased.
【0031】図8は、マイクロ波プラズマCVD法によ
るバンドギャップが変化しているi型層351が、RF
プラズマCVD法によるバンドギャップ一定のi型層3
52、353と不連続で比較的緩やかに接続されている
例である。しかしバンドギャップ一定のi型層352、
353とバンドギャップが変化しているi型層351で
バンドギャップが広がる方向で緩やかに接続しているの
で、バンドギャップが変化しているi型層351で光励
起されたキャリアーは効率よくバンドギャップ一定のi
型層352、353に注入される。その結果光励起キャ
リアーの収集効率は大きくなるものである。FIG. 8 shows that the i-type layer 351 whose band gap is changed by the microwave plasma CVD method is an RF type.
I-type layer 3 with constant band gap by plasma CVD
This is an example in which the connection is discontinuously and relatively loosely connected to 52 and 353. However, the i-type layer 352 having a constant band gap,
Since the 353 and the i-type layer 351 having the changed band gap are gently connected in the direction in which the band gap is widened, the carriers photoexcited in the i-type layer 351 having the changed band gap can efficiently have a constant band gap. I
It is injected into the mold layers 352, 353. As a result, the collection efficiency of the photoexcited carriers increases.
【0032】バンドギャップが一定のi型層とバンドギ
ャップが変化しているi型層とを連続に接続するか不連
続に接続するかは、バンドギャップ一定のi型層及びバ
ンドギャップが急激に変化しているi型層との層厚に依
存するものである。バンドギャップ一定のi型層が5n
m以下と薄く、かつバンドギャップが急激に変化してい
るi型層の層厚が10nm以下の場合にはバンドギャッ
プ一定のi型層とバンドギャップが変化しているi型層
とが連続して接続されている方が、光起電力素子の光電
変換効率は大きくなり、一方バンドギャップ一定のi型
層の層厚が5nm以上に厚く、且つバンドギャップが急
激に変化しているi型層の層厚が10から30nmの場
合にはバンドギャップが一定のi型層とバンドギャップ
が変化しているi型層とが不連続に接続している方が光
起電力素子の変換効率は向上するものである。Whether the i-type layer having a constant band gap and the i-type layer having a changing band gap are connected continuously or discontinuously depends on whether the i-type layer having a constant band gap and the band gap are rapidly changed. It depends on the thickness of the i-type layer that is changing. 5n i-type layer with constant band gap
When the thickness of the i-type layer whose band gap is rapidly changing is as thin as 10 m or less, the i-type layer having a constant band gap and the i-type layer whose band gap is changing are continuous. Connected, the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element increases, while the i-type layer having a constant band gap has a thickness of 5 nm or more, and the i-type layer has a rapidly changing band gap. In the case where the layer thickness is 10 to 30 nm, the conversion efficiency of the photovoltaic element is improved when the i-type layer having a constant band gap and the i-type layer having a changed band gap are connected discontinuously. Is what you do.
【0033】図9は、バンドギャップ一定のi型層36
2、363とバンドギャップが変化しているi型層36
1とが2段階で接続している例である。またバンドギャ
ップが極小の位置がp型層寄りにある例である。バンド
ギャップが極小の位置から緩やかにバンドギャップを広
げる段階と急激に広げる段階とを経てバンドギャップの
広い一定のi型層362、363に接続することによっ
て、バンドギャップが変化している領域で光励起された
キャリアーを効率よく収集できるものである。また図9
に於いてはi型層363向かってバンドギャップが急激
に変化しているi型層361を有するものである。FIG. 9 shows an i-type layer 36 having a fixed band gap.
I-type layer 36 whose band gap is changed to 2,363
1 is an example in which connection is made in two stages. In this example, the position where the band gap is minimal is closer to the p-type layer. By connecting to the constant i-type layers 362 and 363 having a wide band gap through a step of gradually expanding the band gap from a position where the band gap is extremely small and a step of rapidly expanding the band gap, light excitation is performed in a region where the band gap is changed. The collected carriers can be collected efficiently. FIG.
In this case, the i-type layer 361 has an i-type layer 361 whose band gap changes rapidly toward the i-type layer 363.
【0034】図10は、マイクロ波プラズマCVD法に
よるi層371とp型層及びn型層との間に、RFプラ
ズマCVD法によるi型層373、374を有する光起
電力素子であり、特にi型層373とi型層371との
間にマイクロ波プラズマCVD法によるバンドギャップ
が一定のi型層372を有するものである。i型層37
2とi型層371とは2段階のバンドギャップの変化を
経て連続的に接続されている例である。FIG. 10 shows a photovoltaic element having i-type layers 373 and 374 formed by RF plasma CVD between an i-layer 371 formed by microwave plasma CVD and p-type and n-type layers. An i-type layer 372 having a constant band gap by microwave plasma CVD is provided between the i-type layer 373 and the i-type layer 371. i-type layer 37
This is an example in which 2 and the i-type layer 371 are continuously connected via a two-step band gap change.
【0035】上記のようなバンドギャップ一定の領域と
バンドギャップの変化しているi型層とを構成元素の類
似した状態で接続することによって内部歪を減少させる
ことができる。その結果長期間振動下でアニーリングし
てもi層内の弱い結合が切断されて欠陥準位が増加して
光電気の変換効率が低下するという現象が生じ難くな
り、高い光電変換効率を維持することができるものであ
る。The internal strain can be reduced by connecting the above-described region having a constant band gap and the i-type layer whose band gap is changed in a state where the constituent elements are similar. As a result, even if annealing is performed under vibration for a long period of time, a phenomenon in which a weak bond in the i-layer is broken and the defect level increases to lower the photoelectric conversion efficiency is less likely to occur, and high photoelectric conversion efficiency is maintained. Is what you can do.
【0036】また前述したように価電子制御剤をi型層
に含有させることによってi型層中のキャリアーのキャ
リアーレンジを大きくすることができるためキャリアー
の収集効率を大きくすることができる。特に価電子制御
剤をバンドギャップの変化に対応させてバンドギャップ
の狭いところで多くバンドギャップの広いところで少な
くすることによって更に光励起キャリアーの収集効率を
大きくすることができるものである。更にバンドギャッ
プ一定のi型層において、p型層及びn型層側で価電子
制御剤を、バンドギャップ最小のところよりも多く含有
させることによってp/i界面及びn/i界面近傍での
光励起キャリアーの再結合を防止することができ光起電
力素子の光電気変換効率を向上させることができるもの
である。Further, as described above, the incorporation of the valence electron controlling agent in the i-type layer can increase the carrier range of the carriers in the i-type layer, thereby increasing the carrier collection efficiency. In particular, the collection efficiency of photoexcited carriers can be further increased by increasing the number of valence electron controlling agents in a narrow band gap and decreasing the number in a wide band gap corresponding to a change in the band gap. Further, in the i-type layer having a constant band gap, the valence electron controlling agent is contained in the p-type layer and the n-type layer side more than the band gap minimum, so that the photoexcitation near the p / i interface and the n / i interface is achieved. It can prevent the recombination of carriers and can improve the photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic element.
【0037】本発明に於いてシリコン原子とゲルマニウ
ム原子を含有するi型層のバンドギャップ極小のところ
のバンドギャップの好ましい範囲は、照射光のスペクト
ルにより種々選択されるものではあるが、1.1〜1.
6eVが望ましいものである。また本発明のバンドギャ
ップが連続的に変化している光起電力素子に於いて、価
電子帯のテイルステイトの傾きは、光起電力素子の特性
を左右する重要な因子であってバンドギャップの極小値
のところのテイルステイトの傾きからバンドギャップ最
大のところのテイルステイトの傾きまでなめらかに連続
していることが好ましいものである。In the present invention, the preferable range of the band gap at the minimum band gap of the i-type layer containing silicon atoms and germanium atoms is variously selected depending on the spectrum of the irradiation light, but 1.1. ~ 1.
6 eV is desirable. Further, in the photovoltaic device of the present invention in which the band gap is continuously changed, the inclination of the tail state of the valence band is an important factor that affects the characteristics of the photovoltaic device. It is preferable that the slope of the tail state at the minimum value is smoothly continuous from the slope of the tail state at the maximum band gap.
【0038】以上pin構造の光起電力素子について説
明したが、pinpin構造やpinpinpin構造
等のpin構造を積層した光起電力素子についても適用
できるものである。図11は本発明の光起電力素子の堆
積膜形成方法を行うに適した堆積膜形成装置の模式的説
明図である。該堆積膜形成装置は、堆積室1001、誘
電体窓1002、ガス導入管1003、基板1004、
加熱ヒーター1005、真空計1006、コンダクタン
スバルブ1007、補助バルブ1008、リークバルブ
1009、導波部1010、バイアス電源1011、バ
イアス棒1012、シャッター1013、原料ガス供給
装置1020、マスフローコントローラー1021〜1
029、ガス流入バルブ1031〜1039、原料ガス
ボンベのバルブ1051〜1059、圧力調整器106
1〜1069、原料ガスボンベ1071〜1079等か
ら構成されている。The photovoltaic element having the pin structure has been described above, but the present invention can also be applied to a photovoltaic element having a pin structure such as a pinpin structure or a pinpinpin structure. FIG. 11 is a schematic explanatory view of a deposited film forming apparatus suitable for performing the method for forming a deposited film of a photovoltaic element of the present invention. The deposition film forming apparatus includes a deposition chamber 1001, a dielectric window 1002, a gas introduction pipe 1003, a substrate 1004,
Heater 1005, vacuum gauge 1006, conductance valve 1007, auxiliary valve 1008, leak valve 1009, waveguide 1010, bias power supply 1011, bias rod 1012, shutter 1013, source gas supply device 1020, mass flow controller 1021 to 1
029, gas inflow valves 1031-1039, source gas cylinder valves 1051-1059, pressure regulator 106
1 to 1069, source gas cylinders 1071 to 1079, and the like.
【0039】本発明の光起電力素子の好ましい堆積方法
に於ける堆積メカニズムの詳細は不明であるが、つぎの
ように考えられる。原料ガスを100%分解するに必要
なマイクロ波エネルギーより低いマイクロ波エネルギー
を前記原料ガスに作用させることによって、高いRFエ
ネルギーをマイクロ波エネルギーと同時に前記原料ガス
に作用させて堆積膜を形成するに適した活性種を選択で
きるものと考えられる。更に原料ガスを分解するときの
堆積室内の内圧が50mTorr以下の状態では良質な
堆積膜を形成するに適した活性種の平均自由工程が充分
に長いために気相反応が極力抑えられると考えられる。
そしてまた堆積室内の内圧が50mTorr以下の状態
ではRFエネルギーは、原料ガスの分解にほとんど影響
を与えず、堆積室内のプラズマと基板の間の電位を制御
しているものと考えられる。即ちマイクロ波プラズマC
VD法の場合、プラズマと基板の間の電位差は小さい
が、RFエネルギーをマイクロ波エネルギーと同時に投
入することによってプラズマと基板の間の電位差(プラ
ズマ側が+で、基板側が−)を大きくすることができ
る。このようにプラズマ電位が基板に対してプラスで高
いことによって、マイクロ波エネルギーで分解した活性
種が基板上に堆積し、同時にプラズマ電位で加速された
+イオンが基板上に衝突し基板表面での緩和反応が促進
され良質な堆積膜が得られるものと考えられる。特にこ
の効果は堆積速度が数nm/sec以上のときに効果が
顕著になるものである。Although the details of the deposition mechanism in the preferred method of depositing a photovoltaic device of the present invention are unknown, it is considered as follows. By applying microwave energy lower than the microwave energy required to decompose the source gas to 100% on the source gas, high RF energy is simultaneously applied to the microwave energy on the source gas to form a deposited film. It is believed that a suitable active species can be selected. Further, it is considered that when the internal pressure in the deposition chamber when the source gas is decomposed is 50 mTorr or less, the mean free path of active species suitable for forming a high-quality deposited film is sufficiently long, so that the gas phase reaction is suppressed as much as possible. .
When the internal pressure in the deposition chamber is 50 mTorr or less, it is considered that the RF energy hardly affects the decomposition of the source gas, and controls the potential between the plasma in the deposition chamber and the substrate. That is, the microwave plasma C
In the case of the VD method, although the potential difference between the plasma and the substrate is small, the potential difference between the plasma and the substrate (+ on the plasma side and − on the substrate side) can be increased by applying RF energy simultaneously with microwave energy. it can. Since the plasma potential is positive and high with respect to the substrate, active species decomposed by the microwave energy are deposited on the substrate, and at the same time, + ions accelerated by the plasma potential collide with the substrate and generate It is considered that the relaxation reaction is promoted and a high-quality deposited film is obtained. In particular, this effect becomes remarkable when the deposition rate is several nm / sec or more.
【0040】更にRFはDCと違って周波数が高いため
電離したイオンと電子の分布によってプラズマの電位と
基板の電位の差が決まってくる。すなわちイオンと電子
のシナジティクによって基板とプラズマの電位差が決ま
ってくるものである。従って堆積室内でスパークが起こ
りにくいという効果がある。その結果安定したグロー放
電を10時間以上に及び長時間維持することができるも
のである。Further, since RF has a high frequency unlike DC, the difference between the plasma potential and the substrate potential is determined by the distribution of ionized ions and electrons. That is, the potential difference between the substrate and the plasma is determined by the synergistic effect between the ions and the electrons. Therefore, there is an effect that spark is less likely to occur in the deposition chamber. As a result, a stable glow discharge can be maintained for 10 hours or longer.
【0041】また加えて、バンドギャップを変化させた
層を堆積させることにおいて、原料ガスの流量及び流量
比が経時的または空間的に変化するため、DCの場合D
C電圧を経時的または空間的に適宜変化させる必要があ
る。ところが本発明の堆積膜形成方法に於いては、原料
ガスの流量及び流量比の経時的または空間的な変化によ
ってイオンの割合が変化する。それに対応してRFのセ
ルフバイアスが自動的に変化する。その結果RFをバイ
アス棒に印加して原料ガス流量及び原料ガス流量比を変
えた場合、DCバイアスの場合と比較して放電が非常に
安定するものである。In addition, in depositing a layer having a changed band gap, the flow rate and the flow rate ratio of the source gas change with time or spatially.
It is necessary to appropriately change the C voltage over time or spatially. However, in the method for forming a deposited film according to the present invention, the ratio of ions changes due to a temporal or spatial change in the flow rate and the flow rate ratio of the source gas. The RF self-bias automatically changes accordingly. As a result, when the source gas flow rate and the source gas flow rate ratio are changed by applying RF to the bias rod, the discharge is very stable as compared with the case of DC bias.
【0042】更に加えて、堆積膜形成方法に於いて所望
のバンドギャップの変化を得るためにはシリコン原子含
有ガスとゲルマニウム含有ガスとを堆積室から5m以下
の距離のところで混合することが好ましいものである。
5mより離れて前記原料ガスを混合すると、所望のバン
ドギャップ変化に対応してマスフローコントロラーを制
御しても原料ガスの混合位置が離れているために原料ガ
スの変化に遅れや原料ガスの相互拡散が起こり、所望の
バンドギャップに対してズレが生じる。即ち原料ガスの
混合位置が離れすぎているとバンドギャップの制御性が
低下するものである。In addition, in order to obtain a desired change in band gap in the method of forming a deposited film, it is preferable to mix a gas containing silicon atoms and a gas containing germanium at a distance of 5 m or less from the deposition chamber. It is.
If the source gases are mixed at a distance of more than 5 m, even if the mass flow controller is controlled in response to a desired change in band gap, the source gas mixing positions are far apart, so that the source gas changes late and the source gases may not be mixed. Diffusion occurs, causing a deviation from a desired band gap. That is, if the mixing positions of the source gases are too far apart, the controllability of the band gap is reduced.
【0043】また更に加えてi型層中に含有される水素
含有量を層厚方向に変化させるには、水素含有量を多く
したいところでバイアス棒に印加するRFエネルギーを
大きくし、水素含有量を少なくしたいところでバイアス
棒に印加するRFエネルギーを小さくすれば良い。一方
RFエネルギーと同時にDCエネルギーを印加する場合
においては、水素原子の含有量を多くしたいところでバ
イアス棒に印加するDC電圧を+極性で大きな電圧を印
加すれば良く、水素含有量を少なくしたいときには、バ
イアス棒に印加するDC電圧を+極性で小さな電圧を印
加すれば良い。Further, in order to change the hydrogen content contained in the i-type layer in the layer thickness direction, the RF energy applied to the bias rod is increased where the hydrogen content is desired to be increased, and the hydrogen content is reduced. The RF energy applied to the bias rod may be reduced where it is desired to reduce it. On the other hand, when the DC energy is applied simultaneously with the RF energy, the DC voltage applied to the bias rod may be increased by applying a large voltage with a positive polarity where the content of hydrogen atoms is to be increased, and when the hydrogen content is to be reduced, What is necessary is just to apply a small voltage with a positive polarity to the DC voltage applied to the bias rod.
【0044】本発明の光起電力素子は、例えば以下のよ
うにして堆積膜形成される。まず図11の堆積室100
1内に堆積膜形成用の基板1004を取り付け堆積室内
を10-5Torr台以下に充分に排気する。この排気に
はターボ分子ポンプが適しているが、オイル拡散ポンプ
であってもよい。オイル拡散ポンプの場合はオイルが堆
積室に逆拡散しないように堆積室1001の内圧が10
-4Torr以下になったらH2,He,Ar,Ne,K
r,Xe等のガスを堆積室内へ導入するのがよい。堆積
室内の排気を充分に行った後、H2,He,Ar,N
e,Kr,Xe等のガスを、堆積膜形成用の原料ガスを
流したときとほぼ同等の堆積室内圧になるように堆積室
内に導入する。堆積室内の圧力としては、0.5〜50
mTorrが最適な範囲である。堆積室内の内圧が安定
したら、基板加熱ヒーター1005のスイッチを入れ基
板を100〜500℃に加熱する。基板の温度が所定の
温度で安定したらH2,He,Ar,Ne,Kr,Xe
等のガスを止め堆積膜形成用の原料ガスをガスボンベか
らマスフローコントローラーを介して所定の量を堆積室
に導入する。The photovoltaic element of the present invention is formed, for example, as follows. First, the deposition chamber 100 shown in FIG.
A substrate 1004 for forming a deposited film is mounted in the chamber 1, and the inside of the deposition chamber is sufficiently evacuated to a level of 10 -5 Torr or less. A turbo molecular pump is suitable for this exhaust, but an oil diffusion pump may be used. In the case of an oil diffusion pump, the internal pressure of the deposition chamber 1001 is set to 10 so that oil does not diffuse back into the deposition chamber.
-4 Torr or less, H 2 , He, Ar, Ne, K
A gas such as r or Xe is preferably introduced into the deposition chamber. After sufficiently exhausting the deposition chamber, H 2 , He, Ar, N
Gases such as e, Kr, and Xe are introduced into the deposition chamber so that the pressure in the deposition chamber is substantially the same as when the source gas for forming the deposited film is flowed. The pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50
mTorr is the optimal range. When the internal pressure in the deposition chamber is stabilized, the substrate heater 1005 is turned on to heat the substrate to 100 to 500 ° C. When the substrate temperature is stabilized at a predetermined temperature, H 2 , He, Ar, Ne, Kr, and Xe are used.
Then, a predetermined amount of a raw material gas for forming a deposited film is introduced from a gas cylinder into the deposition chamber via a mass flow controller.
【0045】堆積室内へ導入される堆積膜形成用の原料
ガスの供給量は、堆積室の堆積によって適宜決定される
ものである、一方堆積膜形成用の原料ガスを堆積室に導
入した場合の堆積室内の内圧は、非常に重要な因子であ
り、最適な堆積室内の内圧は、0.5〜50mTorr
である。また本発明の光起電力素子の堆積膜形成方法に
於いて、堆積膜形成用に堆積室内に投入されるマイクロ
波エネルギーは、重要な因子である。該マイクロ波エネ
ルギーは堆積室内に導入される原料ガスの流量によって
適宜決定されるものであるが、前記原料ガスを100%
分解するのに必要なマイクロ波エネルギーよりも小さい
エネルギーであって、好ましい範囲としては、0.02
〜1W/cm3である。マイクロ波エネルギーの好まし
い周波数の範囲としては0.5〜10GHzが挙げられ
る。特に2.45GHz付近の周波数が適している。ま
た堆積膜形成方法によって再現性のある堆積膜を形成す
るため及び数時間から数十時間にわたって堆積膜を形成
するためにはマイクロ波エネルギーの周波数の安定性が
非常に重要である。周波数の変動が±2%の範囲である
ことが好ましいものである。さらにマイクロ波のリップ
ルも±2%が好ましい範囲である。更に堆積室内に前記
マイクロ波エネルギーと同時に投入されるRFエネルギ
ーは、前記マイクロ波エネルギーとの組み合わせに於い
て非常に重要な因子でありRFエネルギーの好ましい範
囲としては、0.04〜2W/cm3である。The supply amount of the source gas for forming the deposited film introduced into the deposition chamber is appropriately determined by the deposition in the deposition chamber. The internal pressure in the deposition chamber is a very important factor, and the optimal internal pressure in the deposition chamber is 0.5 to 50 mTorr.
It is. In the method of forming a deposited film for a photovoltaic device according to the present invention, the microwave energy input into the deposition chamber for forming the deposited film is an important factor. The microwave energy is appropriately determined according to the flow rate of the source gas introduced into the deposition chamber.
The energy is smaller than the microwave energy required for decomposition, and a preferable range is 0.02.
11 W / cm 3 . A preferable frequency range of the microwave energy is 0.5 to 10 GHz. Particularly, a frequency around 2.45 GHz is suitable. Further, in order to form a deposited film with reproducibility by a deposited film forming method and to form a deposited film over several hours to several tens of hours, the stability of the frequency of microwave energy is very important. It is preferable that the fluctuation of the frequency be in the range of ± 2%. Further, the ripple of the microwave is preferably in a range of ± 2%. RF energy is simultaneously turned further the microwave energy into the deposition chamber, a preferable range of the a factor very important In combination with the microwave energy RF energy, 0.04~2W / cm 3 It is.
【0046】RFエネルギーの好ましい周波数の範囲と
しては1〜100MHzが挙げられる。特に13.56
MHzが最適である。またRFの周波数の変動は±2%
以内で波形はなめらかな波形が好ましいものである。R
Fエネルギーを供給する場合、RFエネルギー供給用の
バイアス棒の面積とアースの面積との面積比によって適
宜選択されるものではあるが、特にRFエネルギー供給
用のバイアス棒の面積がアースの面積よりも狭い場合、
RFエネルギー供給用の電源側のセルフバイアス(DC
成分)をアースした方が良いものである。更にRFエネ
ルギー供給用の電源側のセルフバイアス(DC成分)を
アースしない場合は、RFエネルギー供給用のバイアス
棒の面積をプラズマが接するアースの面積よりも大きく
するのが好ましいのである。A preferable frequency range of the RF energy is 1 to 100 MHz. Especially 13.56
MHz is optimal. RF frequency fluctuation is ± 2%
A smooth waveform is preferable within the range. R
When F energy is supplied, it is appropriately selected according to the area ratio between the area of the bias rod for supplying RF energy and the area of the ground. In particular, the area of the bias rod for supplying RF energy is larger than the area of the ground. If narrow,
Self-bias on power supply side for RF energy supply (DC
It is better to ground the component). Further, when the self-bias (DC component) on the power supply side for supplying the RF energy is not grounded, it is preferable that the area of the bias rod for supplying the RF energy be larger than the area of the ground contacting the plasma.
【0047】このようなマイクロ波エネルギーを導波部
1010から誘電体窓1002を介して堆積室に導入
し、同時にRFエネルギーをバイアス電源1011から
バイアス棒1012を介して堆積室に導入する。このよ
うな状態で所望の時間原料ガスを分解し前記基板上に所
望の層厚の堆積膜を形成する。その後マイクロ波エネル
ギーおよびRFエネルギーの投入を止め、堆積室内を排
気し、H2,He,Ar,Ne,Kr,Xe等のガスで
充分パージした後、堆積した非単結晶半導体膜を堆積室
から取り出す。Such microwave energy is introduced from the waveguide 1010 through the dielectric window 1002 into the deposition chamber, and at the same time, RF energy is introduced from the bias power supply 1011 through the bias rod 1012 into the deposition chamber. In such a state, the source gas is decomposed for a desired time to form a deposited film having a desired thickness on the substrate. Thereafter, the input of microwave energy and RF energy is stopped, the deposition chamber is evacuated, and sufficiently purged with a gas such as H 2 , He, Ar, Ne, Kr, or Xe. Take out.
【0048】また前記RFエネルギーに加えて、前記バ
イアス棒1012にDC電圧を印加しても良い。DC電
圧の極性としては前記バイアス棒がプラスになるように
電圧を印加するのが好ましい方向である。そしてDC電
圧の好ましい範囲としては、10〜300Vである。図
12は、本発明の光起電力素子のRFプラズマCVD法
によるi型層の堆積に適した堆積膜形成装置の模式的説
明図である。該堆積膜形成装置は、堆積室1101、カ
ソード1102、ガス導入管1103、基板1104、
加熱ヒーター1105、真空計1106、コンダクタン
スバルブ1107、補助バルブ1108、リークバルブ
1109、RF電源1111、RFマッチングボックス
1112、原料ガス供給装置1020、マスフローコン
トローラー1021〜1029、ガス流入バルブ103
1〜1039、原料ガスボンベのバルブ1051〜10
59、圧力調整器1061〜1069、原料ガスボンベ
1071〜1079等から構成されている。A DC voltage may be applied to the bias rod 1012 in addition to the RF energy. It is preferable to apply the voltage so that the bias bar becomes positive as the polarity of the DC voltage. The preferable range of the DC voltage is 10 to 300 V. FIG. 12 is a schematic explanatory view of a deposition film forming apparatus suitable for depositing an i-type layer of the photovoltaic element of the present invention by RF plasma CVD. The deposition film forming apparatus includes a deposition chamber 1101, a cathode 1102, a gas introduction pipe 1103, a substrate 1104,
Heater 1105, vacuum gauge 1106, conductance valve 1107, auxiliary valve 1108, leak valve 1109, RF power supply 1111, RF matching box 1112, source gas supply device 1020, mass flow controllers 1021 to 1029, gas inflow valve 103
1 to 1039, valves 1051 to 10 of raw material gas cylinders
59, pressure regulators 1061 to 1069, source gas cylinders 1071 to 1079, and the like.
【0049】本発明の光起電力素子のRFプラズマCV
D法によるi型層は、例えば以下のようにして形成され
る。まず、マイクロ波プラズマCVD法によりi型層ま
で堆積した基板を堆積室1101内のヒーター上に基板
1104として取り付ける。扉を閉じ堆積室1101内
を10-3Torr台以下に充分に排気する。H2,H
e,Ar,Ne,Kr,Xe等のガス等の基板加熱用ガ
スをRFプラズマCVDを行うときと同等の流量及び圧
力で流す。同時に基板加熱ヒーター1105のスイッチ
を入れ、所望の基板温度になるように加熱ヒーター11
05の温度をセットする。基板の温度が所定の温度で安
定したら基板加熱用ガスを止め堆積膜形成用の原料ガス
をガスボンベからマスフローコントローラーを介して所
定の量を堆積室1101に導入する。堆積室の内圧が原
料ガスによって所望の圧力になって安定したら、RF電
源から所望のRFエネルギーをマッチングボックス11
12を介してカソード電極1102に導入する。そして
プラズマを生起し所定の時間堆積を持続する。所定の時
間堆積後、RFエネルギーの供給を止め、基板加熱用ヒ
ーターを止め、原料ガスを止めて堆積室内を十分にパー
ジする。基板温度が室温程度に下がったら、基板を堆積
室から取り出す。RF plasma CV of photovoltaic device of the present invention
The i-type layer by the method D is formed, for example, as follows. First, a substrate deposited up to an i-type layer by a microwave plasma CVD method is mounted as a substrate 1104 on a heater in a deposition chamber 1101. The door is closed and the inside of the deposition chamber 1101 is sufficiently evacuated to a level of 10 −3 Torr or less. H 2 , H
A substrate heating gas such as e, Ar, Ne, Kr, Xe or the like is flowed at the same flow rate and pressure as when RF plasma CVD is performed. At the same time, the switch of the substrate heater 1105 is turned on, and the heater 11 is set to a desired substrate temperature.
Set the temperature at 05. When the temperature of the substrate is stabilized at a predetermined temperature, the gas for heating the substrate is stopped, and a predetermined amount of a raw material gas for forming a deposited film is introduced from a gas cylinder into the deposition chamber 1101 via a mass flow controller. When the internal pressure of the deposition chamber is stabilized at a desired pressure by the source gas, desired RF energy is supplied from the RF power source to the matching box 11.
12 to the cathode electrode 1102. Then, plasma is generated and deposition is continued for a predetermined time. After deposition for a predetermined time, the supply of RF energy is stopped, the heater for heating the substrate is stopped, the source gas is stopped, and the deposition chamber is sufficiently purged. When the substrate temperature has dropped to about room temperature, the substrate is taken out of the deposition chamber.
【0050】該RFプラズマCVD法でi型層を堆積す
る場合、基板温度は100〜350℃、内圧は0.1〜
10Torr、RFパワーは0.01〜5.0W/cm
2、堆積速度は0.01〜2nm/secが最適条件と
して挙げられる。本発明の光起電力素子の更に好ましい
堆積装置は、図4−3及び4−4に示すように、マイク
ロ波プラズマCVD装置とRFプラズマCVD装置とを
連続的に接続した装置が好ましいものである。マイクロ
波プラズマCVD法による堆積室とRFプラズマCVD
法による堆積室はゲートで分離されているのが好ましい
ものである。該ゲートとしては、機械的なゲートバルブ
やガスゲートが好ましい。When the i-type layer is deposited by the RF plasma CVD method, the substrate temperature is 100 to 350 ° C. and the internal pressure is 0.1 to
10 Torr, RF power is 0.01 to 5.0 W / cm
2. The optimum condition for the deposition rate is 0.01 to 2 nm / sec. A more preferable apparatus for depositing the photovoltaic element of the present invention is an apparatus in which a microwave plasma CVD apparatus and an RF plasma CVD apparatus are continuously connected as shown in FIGS. 4-3 and 4-4. . Deposition chamber and microwave plasma CVD by microwave plasma CVD
The deposition chamber by the method is preferably separated by a gate. The gate is preferably a mechanical gate valve or gas gate.
【0051】以上のような堆積膜形成方法に於いて、シ
リコン堆積用の原料ガスとして挙げられる化合物として
はつぎのものが適している。具体的にシリコン原子を含
有するガス化し得る化合物としてはSiH4,Si
2H6,SiF4,SiFH3,SiF2H2,SiF3H,
Si3H8,SiD4,SiHD3,SiH2D2,SiH3
D,SiFD3,SiF2D2,SiD3H,Si2D3H3
等が挙げられる。In the above-described method for forming a deposited film, the following compounds are suitable as compounds that can be mentioned as a source gas for silicon deposition. Specifically, gaseous compounds containing silicon atoms include SiH 4 , Si
2 H 6, SiF 4, SiFH 3, SiF 2 H 2, SiF 3 H,
Si 3 H 8 , SiD 4 , SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3
D, SiFD 3 , SiF 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D 3 H 3
And the like.
【0052】ゲルマニウム堆積用の原料ガスとして挙げ
られる化合物としては次のものが適している。具体的に
はゲルマニウム原子を含有するガス化し得る化合物とし
てはGeH4,GeD4,GeF4,GeFH3,GeF2
H2,GeF3H,GeHD3,GeH2D2,GeH3D,
Ge2H6,Ge2D6等が挙げられる。The following compounds are suitable as compounds listed as source gases for germanium deposition. Specifically, gaseous compounds containing germanium atoms include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 , GeFH 3 , and GeF 2.
H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , GeH 2 D 2 , GeH 3 D,
Ge 2 H 6 and Ge 2 D 6 are exemplified.
【0053】本発明に於いて非単結晶半導体層の価電子
制御するために非単結晶半導体層に導入される価電子制
御剤としては周期率表第III族原子及び第V族原子が
挙げられる。本発明に於いて非単結晶半導体層の価電子
制御するために非単結晶半導体層に導入される価電子制
御剤としては周期率III族及び第V族原子が挙げられ
る。In the present invention, examples of the valence control agent introduced into the non-single-crystal semiconductor layer for controlling the valence electrons of the non-single-crystal semiconductor layer include Group III atoms and Group V atoms of the periodic table. . In the present invention, examples of the valence electron controlling agent introduced into the non-single-crystal semiconductor layer for controlling the valence electrons of the non-single-crystal semiconductor layer include Group III and V atoms of the periodicity.
【0054】本発明に於いて第III族原子導入用の出
発物資として有効に使用されるものとしては、具体的に
はホウ素原子導入用としては、B2H6,B4H10,B5H
9,B5H11,B6H10,B6H12,B6H14等の水素化ホ
ウ素、BF3,BCl3等のハロゲン化ホウ素等を挙げる
ことができる。このほかにAlCl3,GaCl3,In
Cl3,TlCl3等も挙げることができる。In the present invention, a material effectively used as a starting material for introducing a group III atom, specifically, for introducing a boron atom, is B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H
9, B 5 H 11, B 6 H 10, B 6 H 12, B 6 H 14 , etc. borohydride, may be mentioned BF 3, BCl 3 or the like boron halide or the like. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , In
Cl 3 and TlCl 3 can also be mentioned.
【0055】本発明に於いて、第V族原子導入用の出発
物質として有効に使用されるのは、具体的には燐原子導
入用としてはPH3,P3H4等の水素化燐、PH4I,P
F3,PF5,PCl3,PCl5,PBr3,PBr5,P
I3等のハロゲン 化燐が挙げられる。このほかAs
H3,AsF3,AsCl3,AsBr5,AsF5,Sb
H3,SbF3,SbF5,SbCl3,SbCl5,Bi
H3,BiCl3,BiBr3等も挙げることができる。In the present invention, the starting material for introducing a group V atom is effectively used. Specifically, for the purpose of introducing a phosphorus atom, a hydrogenated phosphorus such as PH 3 or P 3 H 4 , PH 4 I, P
F 3 , PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 , P
Halogenated phosphorus such as I 3 and the like. In addition, As
H 3 , AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 5 , AsF 5 , Sb
H 3 , SbF 3 , SbF 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , Bi
H 3 , BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned.
【0056】非単結晶半導体層のi型層に本発明の目的
を達成するために導入される周期率表第III族原子及
び第V族原子の導入量は1000ppm以下が好ましい
範囲として挙げられる。また本発明の目的を達成するた
めに周期率表第III族原子と第V族原子を同時に補償
するように添加するのが好ましいものである。また前記
ガス化し得る化合物をH2,D2,He,Ne,Ar,X
e,Kr等のガスで適宜希釈して堆積室に導入しても良
い。特に前記ガス化し得る化合物を希釈するに最適なガ
スとしてはH2,Heが挙げられる。It is preferable that the introduction amount of Group III and Group V atoms of the periodic table introduced into the i-type layer of the non-single-crystal semiconductor layer to achieve the object of the present invention is 1000 ppm or less. In order to achieve the object of the present invention, it is preferable to add the group III atom and the group V atom in the periodic table so that they are simultaneously compensated. In addition, the compound capable of being gasified is H 2 , D 2 , He, Ne, Ar, X
It may be appropriately diluted with a gas such as e or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, H 2 and He are mentioned as the most suitable gas for diluting the gasifiable compound.
【0057】窒素含有ガスとしてはN3,NH3,N
D3,NO,NO3,N2Oが挙げられる。酸素含有ガス
としてはO2,CO,CO2,NO,NO2,N2O,CH
3CH2OH,CH3OH等が挙げられる。以下に本発明
の光起電力素子の構成を詳細に説明する。As the nitrogen-containing gas, N 3 , NH 3 , N
D 3 , NO, NO 3 , and N 2 O are mentioned. Examples of the oxygen-containing gas include O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, and CH.
3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like. Hereinafter, the configuration of the photovoltaic element of the present invention will be described in detail.
【0058】導電性基板 導電性基板は、導電性材料であってもよく、絶縁性材料
または導電性材料で支持体を形成し、その上に導電性処
理をしたものがあっても良い。導電性支持体としては、
例えば、NiCr,ステンレス、Al,Cr,Mo,A
u,Nb,Ta,V,Ti,Pt,Pb,Sn等の金属
または、これらの合金が挙げられる。 Conductive Substrate The conductive substrate may be a conductive material, or may be a support formed of an insulating material or a conductive material and then subjected to a conductive treatment. As the conductive support,
For example, NiCr, stainless steel, Al, Cr, Mo, A
Metals such as u, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, Sn and the like, or alloys thereof.
【0059】電気絶縁性支持体としては、ポリエステ
ル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセ
テート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリエチレン、ポリアミド、等の合成樹脂の
フィルム、またはシート、ガラス、セラミックス、紙な
どが挙げられる。これらの電気絶縁性支持体は、好適に
は少なくともその一方の表面を導電処理し、該導電処理
された表面側に光起電力層を設けるのが望ましい。Examples of the electrically insulating support include films or sheets of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyethylene, and polyamide, and sheets, glass, ceramics, and paper. Is mentioned. It is preferable that at least one surface of these electrically insulating supports is subjected to conductive treatment, and a photovoltaic layer is provided on the conductive-treated surface side.
【0060】たとえばガラスであれば、その表面に、N
iCr,Al,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,T
i,Pt,Pb,In2O3,ITO(In2O3+SnO
2)等らか成る薄膜を設けることによって導電性を付与
し、あるいはポリエステルフィルム等の合成樹脂フィル
ムであれば、NiCr,Al,Ag,Pb,Zn,N
i,Au,Cr,Mo,Ir,Nb,Ta,V,Ti,
Pt等の金属薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッ
タリング等でその表面に設け、または前記金属でその表
面を面をラミネート処理して、その表面に導電性を付与
する。支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面のシー
ト状であることができる。その厚さは所望通りの光起電
力素子を形成し得るように適宜決定するが光起電力素子
としての柔軟性が要求れれる場合には、支持体としての
機能が十分発揮される範囲で可能な限り薄くすることが
できる。しかしながら、支持体の製造上および取扱い
上、機械的強度等の点から、通常は10μm以上とされ
る。For example, in the case of glass, N
iCr, Al, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, T
i, Pt, Pb, In 2 O 3 , ITO (In 2 O 3 + SnO
2 ) Conductivity is imparted by providing a thin film made of a material such as NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, N if the film is a synthetic resin film such as a polyester film.
i, Au, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti,
A thin metal film such as Pt is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, or the like, or the surface is laminated with the metal to impart conductivity to the surface. The shape of the support may be a sheet having a smooth surface or an uneven surface. The thickness is appropriately determined so that a desired photovoltaic element can be formed, but when flexibility as a photovoltaic element is required, the thickness can be set within a range where the function as a support can be sufficiently exhibited. It can be as thin as possible. However, the thickness is usually 10 μm or more from the viewpoints of production and handling of the support, mechanical strength and the like.
【0061】光反射層 光反射層としては、Ag,Al,Cu,AlSi等の可
視光から近赤外で反射率の高い金属が適している。これ
らの金属は、抵抗加熱真空蒸着法、電子ビーム真空蒸着
法、共蒸着及びスパッタリング法等で形成するのが適し
ている。光反射層としてのこれらの金属の層厚としては
10nmから5000nmが適した層厚として挙げられ
る。これらの金属をテクスチャー化するためにはこれら
の金属の堆積時の基板温度を200℃以上とすれば良
い。 Light Reflecting Layer For the light reflecting layer, a metal such as Ag, Al, Cu, or AlSi having a high reflectance in the near infrared to near infrared region is suitable. These metals are suitably formed by a resistance heating vacuum evaporation method, an electron beam vacuum evaporation method, a co-evaporation method, a sputtering method, or the like. Suitable layer thicknesses of these metals as the light reflecting layer are 10 nm to 5000 nm. In order to texture these metals, the substrate temperature at the time of depositing these metals may be 200 ° C. or higher.
【0062】反射増加層 反射増加層としてはZnO,SnO2,In2O3,IT
O,TiO2,CdO,Cd2SnO4,Bi2O3,Mo
O3,NaxWO3等が最適なものとして挙げられる。該
反射増加層の堆積方法としては真空蒸着法、スパッタリ
ング法、CVD法、スプレー法、スピンオン法、ディッ
プ法等が適した方法として挙げられる。[0062] ZnO is a reflection enhancing layer reflection enhancing layer, SnO 2, In 2 O 3 , IT
O, TiO 2 , CdO, Cd 2 SnO 4 , Bi 2 O 3 , Mo
O 3 , Na x WO 3 and the like are mentioned as the most suitable ones. As a method for depositing the reflection increasing layer, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, a spray method, a spin-on method, a dipping method, and the like are mentioned as suitable methods.
【0063】また反射増加層の層厚としては、前記反射
増加層の材料の屈折率により最適な層厚は異なるが、好
ましい層厚の範囲としては50nm〜10μmがあげら
れる。更に反射増加層をテクスチャー化するためには、
反射増加層を堆積する場合の基板温度を300℃以上に
上げるのが好ましいものである。The optimum thickness of the reflection-enhancing layer varies depending on the refractive index of the material of the reflection-enhancing layer, but a preferable range of the layer thickness is 50 nm to 10 μm. In order to further texture the reflection enhancement layer,
It is preferable to raise the substrate temperature to 300 ° C. or more when depositing the reflection enhancing layer.
【0064】p型層またはn型層 p型層またはn型層は、光起電力素子の特性を左右する
重要な層である。p型層またはn型層の非晶質材料(a
−と表示する)(微結晶材料(μc−と表示する)も非
晶質材料の範疇に入ることは言うまでもない。)として
は、例えばa−Si:H,a−Si:HX,a−Si
C:H,a−SiC:HX,a−SiGe:H,a−S
iGeC:H,a−SiO:H,a−SiN:H,a−
SiON:HX,a−SiOCN:HX,μc−Si:
H,μc−SiC:H,μc−Si:HX,μc−Si
C:HX,μc−SiGe:H,μc−SiO:H,μ
c−SiGeC:H,μc−SiN:H,μc−SiO
N:HX,μc−SiOCN:HX,等にp型の価電子
制御剤(周期率表第III族原子 B,Al,Ga,I
n,Ti)やn型の価電子制御剤(周期率表第V族原子
P,As,Sb,Bi)を高濃度に添加した材料が挙
げられ、多結晶材料(poly−と表示する)として
は、例えばpoly−Si:H,poly−Si:H
X,poly−SiC:H,poly−SiC:HX、
poly−SiGe:H,poly−Si,poly−
SiC,poly−SiGe,等にp型の価電子制御剤
(周期率表第III族原子 B,Al,Ga,In,T
l)やn型の価電子制御剤(周期率表第V族原子 P,
As,Sb,Bi)を高濃度に添加した材料が挙げられ
る。The p-type layer or the n-type layer The p-type layer or the n-type layer is an important layer that affects the characteristics of the photovoltaic device. The amorphous material of the p-type layer or the n-type layer (a
(It is needless to say that a microcrystalline material (expressed as μc-) is also included in the category of an amorphous material.), For example, a-Si: H, a-Si: HX, a-Si
C: H, a-SiC: HX, a-SiGe: H, a-S
iGeC: H, a-SiO: H, a-SiN: H, a-
SiON: HX, a-SiOCN: HX, μc-Si:
H, μc-SiC: H, μc-Si: HX, μc-Si
C: HX, μc-SiGe: H, μc-SiO: H, μ
c-SiGeC: H, μc-SiN: H, μc-SiO
N: HX, μc-SiOCN: HX, etc., p-type valence electron controlling agents (Group III atoms B, Al, Ga, I
n, Ti) or a material in which an n-type valence electron controlling agent (group V atom P, As, Sb, Bi) in the periodic table is added at a high concentration, and as a polycrystalline material (denoted as poly-). Are, for example, poly-Si: H, poly-Si: H
X, poly-SiC: H, poly-SiC: HX,
poly-SiGe: H, poly-Si, poly-
SiC, poly-SiGe, etc., p-type valence electron controlling agents (Group III atoms B, Al, Ga, In, T
l) and n-type valence electron controlling agent (Group V atom P,
Materials to which As, Sb, Bi) are added at a high concentration can be given.
【0065】特に光入射側のp型層またはn型層には、
光吸収の少ない結晶性の半導体層かバンドギャップの広
い非晶質半導体層が適している。p型層への周期率表第
III族原子の添加量およびn型層への周期率表第V族
原子の添加量は0.1〜50at%が最適量として挙げ
られる。またp型層またはn型層に含有される水素原子
(H,D)またはハロゲン原子はp型層またはn型層の
未結合手を補償する働きをしp型層またはn型層のドー
ピング効率を向上させるものである。p型層またはn型
層へ添加される水素原子またはハロゲン原子は0.1〜
40at%が最適量として挙げられる。特にp型層また
はn型層が結晶性の場合、水素原子またはハロゲン原子
は0.1〜8at%が最適量として挙げられる。更にp
型層/i型層、n型層/i型層の各界面側で水素原子ま
たは/及びハロゲン原子の含有量が多く分布しているも
のが好ましい分布形態として挙げられ、該界面近傍での
水素原子または/及びハロゲン原子の含有量はバルク内
の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲として挙
げられる。このようにp型層/i型層、n型層/i型層
の各界面近傍で水素原子またはハロゲン原子の含有量を
多くすることによって該界面近傍の欠陥準位や機械的歪
を減少させることができ本発明の光起電力素子の光起電
力や光電流を増加させることができる。In particular, the p-type layer or the n-type layer on the light incident side includes:
A crystalline semiconductor layer with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable. The optimum amount of the group III atom added to the p-type layer and the group V atom added to the n-type layer is 0.1 to 50 at%. Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms contained in the p-type layer or the n-type layer work to compensate for dangling bonds of the p-type layer or the n-type layer, and doping efficiency of the p-type layer or the n-type layer. Is to improve. A hydrogen atom or a halogen atom added to the p-type layer or the n-type layer is 0.1 to
40 at% is mentioned as the optimum amount. In particular, when the p-type layer or the n-type layer is crystalline, the optimum amount of hydrogen atoms or halogen atoms is 0.1 to 8 at%. And p
A preferable distribution form is one in which a large amount of hydrogen atoms and / or halogen atoms is distributed on each interface side of the n-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The preferred range of the content of atoms and / or halogen atoms is 1.1 to 2 times the content in the bulk. By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms in the vicinity of each interface between the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, the defect level and mechanical strain near the interface are reduced. Accordingly, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.
【0066】光起電力素子のp型層及びn型層の電気特
性としては活性化エネルギーが0.2eV以下のものが
好ましく、0.1eV以下のものが最適である。また比
抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以
下が最適である。さらにp型層及びn型層の層厚は1〜
50nmが好ましく、3〜10nmが最適である。The p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element preferably have an activation energy of 0.2 eV or less, and most preferably have an activation energy of 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Further, the layer thickness of the p-type layer and the n-type layer is 1 to
50 nm is preferred, and 3 to 10 nm is optimal.
【0067】光起電力素子のp型層またはn型層の堆積
を適した原料ガスとしては、シリコン原子を含有したガ
ス化し得る化合物、ゲルマニウム原子を含有したガス化
し得る化合物、炭素原子を含有したガス化し得る化合物
等、及び該化合物の混合ガスを挙げることができる。具
体的にシリコン原子を含有するガス化し得る化合物とし
てはSiH4,Si2H6,SiF4,SiFH3,SiF2
H3,SiF3H,Si3H8,SiD4,SiHD3,Si
H2D2,SiH3D,SiFD3,SiF2D2,SiD3
H,Si2D3H3等が挙げられる。As the source gas suitable for depositing the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic element, a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a germanium atom, and a carbon atom were used. Examples thereof include a compound that can be gasified, and a mixed gas of the compound. Specific examples of the gasizable compounds containing silicon atoms include SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , SiFH 3 , and SiF 2.
H 3 , SiF 3 H, Si 3 H 8 , SiD 4 , SiHD 3 , Si
H 2 D 2 , SiH 3 D, SiFD 3 , SiF 2 D 2 , SiD 3
H, Si 2 D 3 H 3 and the like.
【0068】具体的にゲルマニウム原子を含有するガス
化し得る化合物としてはGeH4,GeD4,GeF4,
GeFH3,GeF2H2,GeF3H,GeHD3,Ge
H3D2,GeH3D,Ge2H6,Ge2D6等が挙げられ
る。具体的に炭素原子を含有するガス化し得る化合物と
してはCH4,CD4,C2H2n+2(nは整数)CnH
2n(nは整数),C2H2,C6H6,CO2,CO等が挙
げられる。Specific examples of the gasifiable compound containing a germanium atom include GeH 4 , GeD 4 , GeF 4 ,
GeFH 3 , GeF 2 H 2 , GeF 3 H, GeHD 3 , Ge
H 3 D 2 , GeH 3 D, Ge 2 H 6 , Ge 2 D 6 and the like can be mentioned. Specific examples of the gasizable compound containing a carbon atom include CH 4 , CD 4 , C 2 H 2n + 2 (n is an integer) and C n H
2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6 H 6 , CO 2 , CO and the like.
【0069】窒素含有ガスとしてはN2,NH3,N
D3,NO,NO2,N2Oが挙げられる。酸素含有ガス
としてはO2,CO,CO2,NO,NO3,N3O,CH
3CH2OH,CH3OH等が挙げられる。価電子制御す
るためにp型層またはn型層に導入される物質としては
周期率表第III族原及び第V族原子が挙げられる。As the nitrogen-containing gas, N 2 , NH 3 , N
D 3 , NO, NO 2 , and N 2 O. Examples of oxygen-containing gases include O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 3 , N 3 O, and CH.
3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like. As a substance introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling valence electrons, there may be mentioned a group III element and a group V atom of the periodic table.
【0070】第III族原子導入用の出発物資として有
効に使用されるものとしては、具体的にはホウ素原子導
入としては、B2H6,B4H10,B5H9,B5H11,B6
H10,B6H12,B6H14等の水素化ホウ素、BF3,B
Cl3等のハロゲン化ホウ素等を挙げることができる。
このほかにAlCl3,GaCl3,InCl3,TlC
l3等も挙げることができる。特にB2H6,BF3が適し
ている。Examples of useful starting materials for introducing Group III atoms include, specifically, boron atoms, such as B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 , and B 5 H. 11 , B 6
H 10, B 6 H 12, B 6 H 14 , etc. borohydride, BF 3, B
Examples thereof include boron halide such as Cl 3 .
In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 , TIC
l 3 and the like can also be mentioned. Particularly, B 2 H 6 and BF 3 are suitable.
【0071】第V族原子導入用の出発物質として有効に
使用されるのは、具体的には燐原子導入用としてはPH
3,P2H4等の水素化燐、PH4I,PF3,PF5,PC
l3,PCl5,PBr3,PBr5,PI3等のハロゲン
化燐が挙げられる。このほかAsH3,AsF3,AsC
l3,AsBr3,AsF5,SbH3,SbF3,Sb
F5,SbCl3,SbCl5,BiH3,BiCl3,B
iBr3等も挙げることができる。特にPH3,PF3が
適している。Effectively used as a starting material for introducing a group V atom is, specifically, PH for introducing a phosphorus atom.
3 , hydrogenated phosphorus such as P 2 H 4 , PH 4 I, PF 3 , PF 5 , PC
and phosphorus halides such as l 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 and PI 3 . In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsC
l 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 , SbF 3 , Sb
F 5, SbCl 3, SbCl 5 , BiH 3, BiCl 3, B
iBr 3 and the like can also be mentioned. Particularly, PH 3 and PF 3 are suitable.
【0072】光起電力素子に適したp型層またはn型層
の堆積方法は、RFプラズマCVD法とマイクロ波プラ
ズマCVD法である。特にRFプラズマCVD法で堆積
する場合、容量結合型のRFプラズマCVD法が適して
いる。該RFプラズマCVD法でp型層またはn型層を
堆積する場合、堆積室内の基板温度は100〜350
℃、内圧は0.1〜10Torr、RFパワーは0.0
1〜5.0W/cm2、堆積速度は0.01〜3nm/
secが最適条件として挙げられる。The p-type or n-type layer deposition method suitable for a photovoltaic element is an RF plasma CVD method or a microwave plasma CVD method. In particular, when depositing by RF plasma CVD, a capacitively coupled RF plasma CVD is suitable. When a p-type layer or an n-type layer is deposited by the RF plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350
° C, internal pressure is 0.1-10 Torr, RF power is 0.0
1-5.0 W / cm 2 , deposition rate 0.01-3 nm /
sec is an optimal condition.
【0073】また前記ガス化し得る化合物をH2,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特に微結晶半導体やa−Si
C:H等の光吸収の少ないかバンドギャップの広い層を
堆積する場合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希
釈し、RFパワーは比較的高いパワーを導入するのが好
ましいものである。RFの周波数としては1MHz〜1
00MHzが適した範囲であり、特に13.56MHz
近傍の周波数が最適である。The compounds capable of being gasified are H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, microcrystalline semiconductors and a-Si
When depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as C: H, it is preferable to dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce a relatively high RF power. . RF frequency is 1MHz ~ 1
00 MHz is a suitable range, especially 13.56 MHz
Nearby frequencies are optimal.
【0074】p型層またはn型層をマイクロ波プラズマ
CVD法で堆積する場合、マイクロ波プラズマCVD装
置は、堆積室に誘電体窓(アルミナセラミックス等)を
介して導波管でマイクロ波を導入する方法が適してい
る。マイクロ波プラズマCVD法でp型層またはn型層
を前述したマイクロ波パワーとRFパワーを同時に原料
ガスに印加して堆積する膜形成方法も適した堆積方法で
あるが、更に広い堆積条件で光起電力素子に適用可能な
堆積膜を形成することができる。すなわち、p型層また
はn型層を一般のマイクロ波プラズマCVD法で堆積す
る場合、堆積室内の基板温度は100〜400℃、内圧
は0.5〜30mTorr、マイクロ波パワーは0.0
1〜1W/cm3、マイクロ波の周波数は0.5〜10
GHzが好ましい範囲として挙げられる。When a p-type layer or an n-type layer is deposited by a microwave plasma CVD method, the microwave plasma CVD apparatus introduces a microwave into a deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics or the like) through a waveguide. The method is suitable. A film formation method of simultaneously depositing a p-type layer or an n-type layer by applying the above-mentioned microwave power and RF power to the source gas by microwave plasma CVD is also a suitable deposition method. A deposited film applicable to the electromotive element can be formed. That is, when a p-type layer or an n-type layer is deposited by a general microwave plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., the internal pressure is 0.5 to 30 mTorr, and the microwave power is 0.0.
1-1 W / cm 3 , microwave frequency is 0.5-10
GHz is a preferred range.
【0075】また前記ガス化し得る化合物をH2 ,H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特に微結晶半導体やa−Si
C:H等の光吸収の少ないかバンドギャップの広い層を
堆積する場合は水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希
釈し、マイクロ波パワーは比較的高いパワーを導入する
のが好ましいものである。The compound capable of being gasified is H 2 , H
The gas may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber. In particular, microcrystalline semiconductors and a-Si
When depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as C: H or the like, it is preferable to dilute the source gas by 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce a relatively high microwave power. is there.
【0076】マイクロ波プラズマCVD法によるi型層 光起電力素子に於いて、マイクロ波プラズマCVD法に
よるi型層は照射光に対してキャリアを発生輸送する重
要な層である。i型層としては、僅かp型、僅かn型の
層も使用できるものである。本発明の光起電力素子のi
型層としては、シリコン原子とゲルマニウム原子とを含
有してi型層の層厚方向にバンドギャップがなめらかに
変化し、バンドギャップの極小値がi型層の中央の位置
よりp型層とi型層の界面方向に片寄っている。また、
該i型層中にドナーとなる価電子制御剤とアクセプター
となる価電子制御剤とが同時にドーピングされているも
のが好ましい。In the i-type layer photovoltaic device by the microwave plasma CVD method, the i-type layer by the microwave plasma CVD method is an important layer for generating and transporting carriers with respect to irradiation light. As the i-type layer, a slightly p-type or slightly n-type layer can be used. I of the photovoltaic device of the present invention
The type layer contains silicon atoms and germanium atoms, and the band gap changes smoothly in the layer thickness direction of the i-type layer. It is offset toward the interface of the mold layer. Also,
It is preferable that the i-type layer is simultaneously doped with a valence electron controlling agent serving as a donor and a valence electron controlling agent serving as an acceptor.
【0077】該i型層に含有される水素原子(H,D)
またはハロゲン原子(X)は、i型層の未結合手を補償
する働きをし、i型層でのキャリアの移動度と寿命の積
を向上させるものである。またp型層/i型層の各界面
の界面準位を補償する働きをし、光起電力素子の光起電
力、光電流そして光応答性を向上させる効果のあるもの
である。i型層に含有される水素原子または/及びハロ
ゲン原子は1〜40at%が最適な含有量として挙げら
れる。特に、p型層/i型層の各界面側で水素原子また
は/及びハロゲン原子の含有量が多く分布しているもの
が好ましい分布形態として挙げられ、該界面近傍での水
素原子または/及びハロゲン原子の含有量はバルク内の
含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲として挙げ
られる。更にシリコン原子の含有量に対応して水素原子
または/及びハロゲン原子の含有量が変化していること
が好ましいものである。シリコン原子の含有量が最小の
ところでの水素原子または/ハロゲン原子の含有量は1
〜10at%が好ましい範囲で、水素原子または/及び
ハロゲン原子の含有量の最大の領域の0.3〜0.8倍
が好ましい範囲である。Hydrogen atoms (H, D) contained in the i-type layer
Alternatively, the halogen atom (X) works to compensate for dangling bonds of the i-type layer, and improves the product of the mobility and the lifetime of carriers in the i-type layer. Further, it has a function of compensating the interface state of each interface of the p-type layer / i-type layer, and has an effect of improving the photovoltaic power, the photocurrent, and the photoresponsiveness of the photovoltaic element. The optimal content of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to 40 at%. In particular, a preferred distribution form includes a large distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms on each interface side of the p-type layer / i-type layer. The preferred range of the content of atoms is 1.1 to 2 times the content in the bulk. Further, it is preferable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed in accordance with the content of silicon atoms. Where the content of silicon atoms is the minimum, the content of hydrogen atoms or / halogen atoms is 1
A preferred range is 10 to 10 at%, and a preferred range is 0.3 to 0.8 times the maximum region of the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms.
【0078】水素原子または/及びハロゲン原子の含有
量をシリコン原子に対応させて変化させる、即ちバンド
ギャップに対応して、バンドギャップの狭いところで水
素原子または/及びハロゲン原子の含有量が少なくなっ
ているものである。メカニズムの詳細については不明で
はあるが、本発明の堆積膜形成方法によればシリコン原
子とゲルマニウム原子を含有する合金系半導体の堆積に
於いて、シリコン原子とゲルマニウム原子のイオン化率
の違いによってそれぞれの原子が獲得するRFエネルギ
ーに差が生じ、その結果合金系半導体において水素含有
量または/ハロゲン含有量が少なくても十分に緩和が進
み良質な合金系半導体が堆積できるものと考えられる。The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed corresponding to silicon atoms, that is, the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms decreases in a narrow band gap corresponding to the band gap. Is what it is. Although the details of the mechanism are unknown, according to the method of forming a deposited film of the present invention, in the deposition of an alloy semiconductor containing silicon atoms and germanium atoms, each of them depends on the difference in ionization rate between silicon atoms and germanium atoms. It is considered that there is a difference in the RF energy obtained by the atoms, and as a result, even if the hydrogen content or / halogen content in the alloy-based semiconductor is small, the relaxation is sufficiently advanced and a good-quality alloy-based semiconductor can be deposited.
【0079】加えてシリコン原子とゲルマニウム原子と
を含有するi型層に酸素及び/または窒素を100pp
m以下の微量添加することによって、光起電力素子の長
期にわたる振動によるアニーリングに対して耐久性が良
くなるものである。その原因については詳細は不明であ
るが、次のように考えられる。即ち、シリコン原子とゲ
ルマニウム原子との構成比が層厚方向に連続的に変化し
ているためシリコン原子とゲルマニウム原子とが一定の
割合で混合されている場合よりも残留歪が多くなる傾向
になるものと考えられる。このような系に酸素原子また
は/及び窒素原子を添加することによって構造的な歪を
減少させることができ、その結果、光起電力素子の長期
にわたる振動によるアニーリングに対して耐久性が良く
なるものと考えられる。酸素原子または/及び窒素原子
の層厚方向での分布としてはゲルマニウム原子の含有量
に対応して増減している分布が好ましいものである。こ
の分布は水素原子または/及びハロゲン原子の分布とは
反対の分布であるが、構造的な歪を取り除く効果と未結
合手を減少させる効果とのかねあいでこのような分布が
好ましいものと考えられる。更にこのような水素原子
(または/及びハロゲン原子)及び酸素原子(または/
及び窒素原子)を分布させることによって価電子帯及び
伝導帯のテイルステイトがなめらかに連続的に接続され
るものである。In addition, 100 pp of oxygen and / or nitrogen is added to the i-type layer containing silicon atoms and germanium atoms.
By adding a small amount of m or less, the durability of the photovoltaic element against annealing due to long-term vibration is improved. Although the details of the cause are unknown, it is considered as follows. That is, since the composition ratio of silicon atoms and germanium atoms changes continuously in the layer thickness direction, the residual strain tends to be larger than when silicon atoms and germanium atoms are mixed at a fixed ratio. It is considered something. By adding oxygen atoms and / or nitrogen atoms to such a system, the structural strain can be reduced, and as a result, the durability of the photovoltaic element against annealing due to long-term vibration is improved. it is conceivable that. As the distribution of oxygen atoms and / or nitrogen atoms in the layer thickness direction, a distribution that increases or decreases in accordance with the content of germanium atoms is preferable. This distribution is opposite to the distribution of hydrogen atoms and / or halogen atoms, but such a distribution is considered preferable in view of the effect of removing structural distortion and the effect of reducing dangling bonds. . Further, such hydrogen atom (or / and halogen atom) and oxygen atom (or /
And nitrogen atoms), the tail states of the valence band and the conduction band are smoothly and continuously connected.
【0080】i型層の層厚は、光起電力素子の構造(例
えばシングルセル、タンデムセル、トリプルセル)及び
i型層のバンドギャップに大きく依存するが0.05〜
1.0μmが最適な層厚として挙げられる。本発明の堆
積膜形成方法によるシリコン原子とゲルマニウム原子を
含有するi型層は、堆積速度を5nm/sec以上に上
げても価電子帯側のテイルステイトが少ないものであっ
て、テイルステイトの傾きは60meV以下であり、且
つ電子スピン共鳴(esr)による未結合手の密度は1
017/cm3以下である。The thickness of the i-type layer greatly depends on the structure of the photovoltaic element (for example, single cell, tandem cell, triple cell) and the band gap of the i-type layer.
1.0 μm is mentioned as the optimum layer thickness. The i-type layer containing silicon atoms and germanium atoms by the method of forming a deposited film of the present invention has a small valence band tail state even when the deposition rate is increased to 5 nm / sec or more, and the tail state inclination Is not more than 60 meV and the density of dangling bonds by electron spin resonance (esr) is 1
0 17 / cm 3 or less.
【0081】またi型層のバンドギャップはp型層/i
型層、n型層/i型層の各界面側で広くなるように設計
することが好ましいものである。このように設計するこ
とによって、光起電力素子の光起電力、光電流を大きく
することができ、更に長時間使用した場合の光劣化等を
防止することができる。光起電力素子のi型層には、前
述したマイクロ波と高周波(RF)と同時に印加して堆
積膜を形成する方法が最適である。The band gap of the i-type layer is p-type layer / i
It is preferable to design so as to be wider on each interface side of the mold layer and the n-type layer / i-type layer. With such a design, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic element can be increased, and furthermore, it is possible to prevent light deterioration or the like when used for a long time. For the i-type layer of the photovoltaic element, the above-described method of applying a microwave and radio frequency (RF) simultaneously to form a deposited film is optimal.
【0082】RFプラズマCVD法によるi型層 RFプラズマCVD法によるi型層は、2nm以下の堆
積速度で堆積したものであって、堆積膜中に含有される
水素原子及び/またはハロゲン原子の含有量は1〜40
at%の範囲が好ましいものである。水素原子及びハロ
ゲン原子の結合状態はシリコン原子に水素原子1個結合
した状態またはハロゲン原子1個結合した状態が好まし
いものである。シリコン原子に水素原子が1個結合した
状態を表す赤外吸収スペクトルの2000cm-1のピー
クの半値幅の値をピーク高さで割った値が、マイクロ波
プラズマCVD法によるi型層の2000cm-1のピー
クの半値幅をピーク高さで割った値より大きいものが好
ましい。 I-Type Layer by RF Plasma CVD The i-type layer by RF plasma CVD is deposited at a deposition rate of 2 nm or less, and contains hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the deposited film. Amount is 1-40
The range of at% is preferable. The bonding state of a hydrogen atom and a halogen atom is preferably a state in which one hydrogen atom or one halogen atom is bonded to a silicon atom. Value the value of the half width divided by the peak height of the peak of the infrared absorption spectrum of 2000 cm -1 to the silicon atom is hydrogen atom represents one bound state, the i-type layer by microwave plasma CVD 2000 cm - larger than the value obtained by dividing the half-width of the first peak in the peak height is preferable.
【0083】透明電極 透明電極はインジウム酸化物、インジウム−スズ酸化物
の透明電極が適したものである。透明電極の堆積にはス
パッタリング法と真空蒸着法が最適な堆積方法である。
透明電極は以下のようにして堆積される。 Transparent Electrode As the transparent electrode, a transparent electrode of indium oxide or indium-tin oxide is suitable. For deposition of the transparent electrode, a sputtering method and a vacuum deposition method are the most suitable deposition methods.
The transparent electrode is deposited as follows.
【0084】DCマグネトロンスパッタリング装置にお
いて、インジウム酸化物から成る透明電極を基板上に堆
積する場合、ターゲットは金属インジウム(In)やイ
ンジウム酸化物(In2O3)等のターゲットが用いられ
る。更にインジウム−スズ酸化物から成る透明電極を基
板上に堆積する場合ターゲットは金属スズ、金属インジ
ウムまたは金属スズと金属インジウムの合金、スズ酸化
物、インジウム酸化物、インジウム−スズ酸化物等のタ
ーゲットを適宜組み合わせて用いられる。In the case of depositing a transparent electrode made of indium oxide on a substrate in a DC magnetron sputtering device, a target such as metal indium (In) or indium oxide (In 2 O 3 ) is used. Further, when depositing a transparent electrode made of indium-tin oxide on a substrate, the target may be a target such as metal tin, metal indium or an alloy of metal tin and metal indium, tin oxide, indium oxide, and indium-tin oxide. They are used in an appropriate combination.
【0085】スパッタリング法で堆積する場合、基板温
度は重要な因子であって、25℃〜600℃が好ましい
範囲として挙げられる。また透明電極をスパッタリング
法で堆積する場合の、スパッタリング用のガスとして、
アルゴンガス(Ar)、ネオンガス(Ne)、キセノン
ガス(Xe)、ヘリウムガス(He)等の不活性ガスが
挙げられ、特にArガスが最適なものである。また前記
不活性ガスに酸素ガス(O2)を必要に応じて添加する
ことが好ましいものである。特に金属をターゲットにし
ている場合、酸素ガス(O2)は必須のものである。When depositing by sputtering, the substrate temperature is an important factor, and a preferred range is 25 ° C. to 600 ° C. Also, when depositing a transparent electrode by a sputtering method, as a sputtering gas,
An inert gas such as an argon gas (Ar), a neon gas (Ne), a xenon gas (Xe), a helium gas (He), and the like are preferable, and an Ar gas is particularly preferable. It is preferable to add oxygen gas (O 2 ) to the inert gas as needed. Particularly when a metal is targeted, oxygen gas (O 2 ) is essential.
【0086】更に前記不活性ガス等によってターゲット
をスパッタリングする場合、放電空間の圧力は効果的に
スパッタリングを行うために、0.1〜50mTorr
が好ましい範囲として挙げられる。加えてスパッタリン
グ法の場合の電源としてはDC電源やRF電源が適した
ものとして挙げられる。スパッタリング時の電力として
は10〜1000Wが適した範囲である。Further, when sputtering the target with the inert gas or the like, the pressure in the discharge space is set to 0.1 to 50 mTorr in order to perform sputtering effectively.
Is a preferred range. In addition, as a power source in the case of the sputtering method, a DC power source and an RF power source are suitable. A suitable range for the electric power during sputtering is 10 to 1000 W.
【0087】透明電極の堆積速度は、放電空間内の圧力
や放電電力に依存し、最適な堆積速度としては、0.0
1〜10nm/secの範囲である。真空蒸着法におい
て透明電極を堆積するに適した蒸着源としては、金属ス
ズ、金属インジウム、インジウム−スズ合金が挙げられ
る。また透明電極を堆積するときの基板温度としては2
5℃〜600℃の範囲が適した範囲である。The deposition rate of the transparent electrode depends on the pressure in the discharge space and the discharge power.
It is in the range of 1 to 10 nm / sec. Examples of a deposition source suitable for depositing a transparent electrode in a vacuum deposition method include metal tin, metal indium, and an indium-tin alloy. The substrate temperature for depositing the transparent electrode is 2
A range of 5 ° C to 600 ° C is a suitable range.
【0088】更に、透明電極を堆積するとき、堆積室を
10-5Torr台以下に減圧した後に酸素ガス(O2)
を5×10-5Torr〜9×10-4Torrの範囲で堆
積室に導入することが必要である。この範囲で酸素を導
入することによって蒸着源から気化した前記金属が気相
中の酸素と反応して良好な透明電極が堆積される。ま
た、前記真空度でRF電力を導入してプラズマを発生さ
せて、該プラズマを介して蒸着を行っても良い。Further, when depositing a transparent electrode, the pressure of the deposition chamber is reduced to the order of 10 −5 Torr or less, and then oxygen gas (O 2 )
Must be introduced into the deposition chamber in the range of 5 × 10 −5 Torr to 9 × 10 −4 Torr. By introducing oxygen in this range, the metal vaporized from the evaporation source reacts with oxygen in the gas phase to deposit a good transparent electrode. Alternatively, plasma may be generated by introducing RF power at the degree of vacuum, and vapor deposition may be performed via the plasma.
【0089】上記条件による透明電極の好ましい堆積速
度の範囲としては0.01〜10nm/secである。
堆積速度が0.01nm/sec未満であると生産性が
低下し10nm/secより大きくなると粗な膜となり
透過率、導伝率や密着性が低下する。透明電極の層厚
は、反射防止膜の条件を満たすような条件に堆積するの
が好ましいものである。具体的な該透明電極の層厚とし
ては50〜300nmが好ましい範囲として挙げられ
る。The preferable range of the deposition rate of the transparent electrode under the above conditions is 0.01 to 10 nm / sec.
When the deposition rate is less than 0.01 nm / sec, the productivity is reduced, and when the deposition rate is more than 10 nm / sec, the film becomes a coarse film, and the transmittance, the conductivity and the adhesion are reduced. It is preferable that the transparent electrode is deposited under such conditions that the thickness of the antireflection film is satisfied. As a specific layer thickness of the transparent electrode, a preferable range is 50 to 300 nm.
【0090】本発明の発電システムは、本発明の光起電
力素子と、該光起電力素子の電圧及び/または電流をモ
ニターし蓄電池及び/または外部負荷への前記光起電力
素子からの電力の供給を制御する制御システムと、前記
光起電力素子からの電力の蓄積及び/または外部負荷へ
の電力の供給を行う蓄電池とから構成されている。図2
0は本発明の電力供給システムの一例であって光起電力
素子のみを電源とする場合の基本回路であるが、該電力
供給システムは、太陽電池としての本発明の光起電力素
子9001、該光起電力素子の電圧制御用のダイオード
9002、蓄電池としての働き及び電圧安定化用のコン
デンサー9003、及び負荷9004等から構成されて
いる。A power generation system according to the present invention includes a photovoltaic element according to the present invention, and monitors the voltage and / or current of the photovoltaic element to transfer power from the photovoltaic element to a storage battery and / or an external load. It comprises a control system for controlling the supply, and a storage battery for storing power from the photovoltaic element and / or supplying power to an external load. FIG.
0 is an example of a power supply system of the present invention, which is a basic circuit when only a photovoltaic element is used as a power supply, and the power supply system includes a photovoltaic element 9001 of the present invention as a solar cell; It comprises a diode 9002 for controlling the voltage of the photovoltaic element, a capacitor 9003 for functioning as a storage battery and for stabilizing the voltage, a load 9004, and the like.
【0091】図21は本発明の電力供給システムの一例
であって光起電力素子を利用した充電用基本回路であ
る。該回路は本発明の光起電力素子を太陽電池9101
とし、逆流防止用ダイオード9102、電圧をモニター
し電圧を制御する電圧制御回路9103、二次電池91
04、負荷9105等から構成されている。逆流防止用
ダイオードとしてはシリコンダイオードやショットキー
ダイオード等が適している。二次電池としては、ニッケ
ルカドミニウム電池、充電式酸化銀電池、鉛蓄電池、フ
ライホイールエネルギー貯蔵ユニット等が挙げられる。
図22は電圧制御回路9103の例を示す。電圧制御回
路は、電池が満充電になるまでは太陽電池の出力とほぼ
等しいが、満充電になると、充電制御ICにより充電電
流はストップされる。FIG. 21 shows an example of a power supply system according to the present invention, which is a basic charging circuit using a photovoltaic element. The circuit uses the photovoltaic element of the present invention in a solar cell 9101.
Backflow prevention diode 9102, voltage control circuit 9103 for monitoring voltage and controlling voltage, and secondary battery 91
04, a load 9105, and the like. A silicon diode, a Schottky diode, or the like is suitable as the backflow prevention diode. Examples of the secondary battery include a nickel cadmium battery, a rechargeable silver oxide battery, a lead storage battery, and a flywheel energy storage unit.
FIG. 22 illustrates an example of the voltage control circuit 9103. The voltage control circuit is substantially equal to the output of the solar cell until the battery is fully charged, but when the battery is fully charged, the charging current is stopped by the charge control IC.
【0092】このような光起電力を利用した太陽電池シ
ステムは、自動車用のバッテリー充電システム、船用バ
ッテリー充電システム、街灯点灯システム、排気システ
ム等の電源として使用可能である。また図23は太陽電
池とディーゼル発電とハイブリッド式の電源システムの
ブロック図である。該発電システムはディーゼル発電機
9401、太陽電池9402、整流器9403、充放電
制御装置9404、蓄電池9405、直流交流変換装置
9406、切り替え器9407、交流負荷9408等か
ら構成されている。The solar cell system utilizing such photovoltaic power can be used as a power source for an automobile battery charging system, a ship battery charging system, a streetlight lighting system, an exhaust system, and the like. FIG. 23 is a block diagram of a power supply system of a hybrid type using a solar cell and diesel power generation. The power generation system includes a diesel generator 9401, a solar cell 9402, a rectifier 9403, a charge / discharge control device 9404, a storage battery 9405, a DC / AC converter 9406, a switch 9407, an AC load 9408, and the like.
【0093】更に図24は商用電源バックアップ式太陽
電池電源システムのブロック図である。該電源システム
は太陽電池9501、充放電制御装置9502、蓄電池
9503、直流交流変換装置9504、商用電源950
5、無瞬断切り替え器9506、負荷9507等から構
成されている。また更に加えて図25は商用電源完全連
係式太陽電池電源システムのブロック図である。該電源
システムは太陽電池9601、直流交流変換器960
2、商用電源9603、負荷9604、逆潮流9605
等から構成されている。FIG. 24 is a block diagram of a commercial power supply backup solar cell power supply system. The power supply system includes a solar battery 9501, a charge / discharge control device 9502, a storage battery 9503, a DC / AC converter 9504, and a commercial power supply 950.
5, a non-instantaneous interruption switch 9506, a load 9507, and the like. FIG. 25 is a block diagram of a fully-coupled commercial power supply solar cell power supply system. The power supply system includes a solar cell 9601 and a DC / AC converter 960.
2, commercial power supply 9603, load 9604, reverse power flow 9605
And so on.
【0094】以上のように本発明の光起電力素子を太陽
電池として使用した電源システムは、長期間安定して使
用でき、且つ太陽電池に照射される照射光が変動する場
合に於いても光起電力素子として充分に機能することか
ら、優れた安定性を示すものである。As described above, the power supply system using the photovoltaic device of the present invention as a solar cell can be used stably for a long period of time, and even when the irradiation light applied to the solar cell fluctuates. Since it functions sufficiently as an electromotive element, it shows excellent stability.
【0095】[0095]
【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。 (実施例1) 図11に示す原料ガス供給装置1020と堆積装置10
00からなるマイクロ波プラズマCVD法による製造装
置及び図12に示す原料ガス供給装置1020と堆積装
置1100とからなるRFプラズマCVD法による製造
装置により、本発明の光起電力素子を作製した。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto. (Example 1) Source gas supply device 1020 and deposition device 10 shown in FIG.
The photovoltaic element of the present invention was manufactured using a manufacturing apparatus based on a microwave plasma CVD method consisting of a raw material gas supply apparatus 1020 and a deposition apparatus 1100 shown in FIG.
【0096】図中の1071〜1079のガスボンベに
は、本発明のシリコン系非単結晶半導体材料からなるp
型層、i型層及びn型層を作製するための原料ガスが密
封されており、1071はSiH4ガスボンベ、107
2はH2ガスボンベ、1073はH2ガスで1%に希釈さ
れたBF3ガス(以下「BF3(1%)/H2」と略記す
る)ボンベ、1074はH2ガスで1%に希釈されたP
H3ガス(以下「PH3(1%)/H2」と略記する)ボ
ンベ、1075はSi2H6ガスボンベ、1076はGe
H4ガスボンベ、1077はH2ガスで2000ppmに
希釈されたBF3ガス(以下「BF3(2000ppm)
/H2」と略記する)ボンベ、1078はH2ガスで20
00ppmに希釈されたPH3ガス(以下PH3(200
0ppm)/H2」と略記する)ボンベ、1079はH
eガスで1%に希釈されたNOガス(以下「NO/H
e」と略記する)ボンベである。また、あらかじめ、ガ
スボンベ1071〜1079を取り付ける際に、各々の
ガスを、バルブ1051〜1059から流入バルブ10
31〜1039のガス配管内に導入してある。In the figures, gas cylinders 1071 to 1079 are made of p-type non-single-crystal semiconductor material of the present invention.
The source gas for producing the mold layer, the i-type layer and the n-type layer is sealed, and 1071 is a SiH 4 gas cylinder, 107
2 is an H 2 gas cylinder, 1073 is a BF 3 gas diluted to 1% with H 2 gas (hereinafter abbreviated as “BF 3 (1%) / H 2 ”), and 1074 is a 1% diluted H 2 gas. Done P
H 3 gas (hereinafter abbreviated as “PH 3 (1%) / H 2 ”) cylinder, 1075: Si 2 H 6 gas cylinder, 1076: Ge
The H 4 gas cylinder and 1077 are BF 3 gas diluted to 2000 ppm with H 2 gas (hereinafter “BF 3 (2000 ppm)
/ H 2 )), 1078 is H 2 gas at 2078.
PH 3 gas diluted to 00 ppm (hereinafter PH 3 (200
0 ppm) / H 2 ") cylinder, 1079 is H
NO gas diluted to 1% with e gas (hereinafter “NO / H
e "). When the gas cylinders 1071 to 1079 are attached in advance, each gas is supplied from the valves 1051 to 1059 through the inflow valve 10.
31 to 1039 are introduced into the gas pipes.
【0097】図中1004及び1104は基板であり、
50mm角、厚さ1mmのステンレス(SUS430B
A)製で、表面に鏡面加工を施して、スパッタリング法
により、反射層としてテクスチャー化した銀(Ag)薄
膜を100nm、更に、反射増加層として酸化亜鉛(Z
nO)薄膜を1μm蒸着してある。まず、ガスボンベ1
071よりSiH4ガス、ガスボンベ1072よりH2ガ
ス、ガスボンベ1073よりBF3(1%)/H2ガス、
ガスボンベ1074よりPH3(1%)/H2ガス、ガス
ボンベ1075よりSi2H6ガス、ガスボンベ1076
よりGeH4ガス、ガスボンベ1077よりBF3(20
00ppm)/H2、ガスボンベ1078よりPH3(2
000ppm)/H2、ガスボンベ1079よりNO/
Heを、バルブ1051〜1059を開けて導入し、圧
力調整器1061/1069により各ガス圧力を約2k
g/cm2調整した。In the figure, reference numerals 1004 and 1104 denote substrates.
50mm square, 1mm thick stainless steel (SUS430B
A), a mirror-finished surface is applied, and a textured silver (Ag) thin film is formed as a reflective layer by sputtering to a thickness of 100 nm, and further a zinc oxide (Z
nO) A 1 μm thin film is deposited. First, gas cylinder 1
071, SiH 4 gas from gas cylinder 1072, H 2 gas from gas cylinder 1073, BF 3 (1%) / H 2 gas from gas cylinder 1073,
PH 3 (1%) / H 2 gas from gas cylinder 1074, Si 2 H 6 gas, gas cylinder 1076 from gas cylinder 1075
GeH 4 gas and BF 3 (20
00ppm) / H 2 , PH 3 (2
000 ppm) / H 2 , NO /
He is introduced by opening valves 1051 to 1059, and each gas pressure is adjusted to about 2 k by a pressure regulator 1061/1069.
g / cm 2 was adjusted.
【0098】次に流入バルブ1031〜1039、堆積
室1001及び1101のリークバルブ1009及び1
109が閉じられていることを確認し、また、流出バル
ブ1041〜1049、補助バルブ1008及び110
8が開かれていることを確認して、コンダクタンス(バ
タフライ型)バルブ1007及び1107を全開にし
て、不図示の真空ポンプにより堆積室1001、110
1及びガス配管内を排気し、真空計1006及び110
6の読みが約1×10-4Torrになった時点で補助バ
ルブ1008、1108、流出バルブ1041〜104
9を閉じた。Next, the inflow valves 1031 to 1039 and the leak valves 1009 and 1 of the deposition chambers 1001 and 1101 are set.
109 is closed and outflow valves 1041 to 1049, auxiliary valves 1008 and 110
8 is opened, the conductance (butterfly type) valves 1007 and 1107 are fully opened, and the deposition chambers 1001 and 110 are opened by a vacuum pump (not shown).
1 and the gas pipe are evacuated, and vacuum gauges 1006 and 110
When the reading of No. 6 becomes about 1 × 10 −4 Torr, the auxiliary valves 1008 and 1108 and the outflow valves 1041 to 104
9 was closed.
【0099】次に、流入バルブ1031〜1039を徐
々に開けて、各々のガスをマスフローコントローラー1
021〜1029内に導入した。以上のようにして成膜
の準備が完了した後、基板1004、1104上に、n
型層、RFプラズマCVD法及びマイクロ波プラズマC
VD法によるi型層およびp型層の成膜を行なった。Next, the inlet valves 1031 to 1039 are gradually opened to allow each gas to flow through the mass flow controller 1.
021 to 1029. After the preparation for film formation is completed as described above, n
Mold layer, RF plasma CVD method and microwave plasma C
An i-type layer and a p-type layer were formed by the VD method.
【0100】n型層を作製するには、基板1004を加
熱ヒーター1005により350℃に加熱し、流出バル
ブ1041、1044及び補助バルブ1008を徐々に
開いて、SiH4ガス、PH3(1%)/H2ガスをガス
導入管1003を通じて堆積室1001内に流入させ
た。この時、SiH4ガス流量が50sccm、PH
3(1%)/H2ガス流量が200sccmとなるように
各々のマスフローコントローラー1021、1024で
調整した。堆積室1001内の圧力は、10mTorr
となるように真空計1006を見ながらコンダクタンス
バルブ1007の開口を調整した。In order to form an n-type layer, the substrate 1004 is heated to 350 ° C. by the heater 1005, the outflow valves 1041, 1044 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened, and the SiH 4 gas, PH 3 (1%) / H 2 gas was introduced into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is
The mass flow controllers 1021 and 1024 adjusted the flow rate of 3 (1%) / H 2 gas to 200 sccm. The pressure in the deposition chamber 1001 is 10 mTorr
The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while watching the vacuum gauge 1006 so that
【0101】その後、シャッター1013を閉じて、バ
イアス電源1011の直流(以下「DC」と略記する)
バイアスを50Vに設定して、バイアス棒1012に印
加し、続けて不図示のマイクロ波電源の電力を130m
W/cm3に設定し、不図示の導波管、導波部1010
及び誘電体窓1002を通じて堆積室1001内にマイ
クロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を生起さ
せ、シャッター1013を開けて、基板1004上にn
型層の作製を開始し、層厚10nmのn型層を作製した
ところで、シャッター1013を閉じてマイクロ波グロ
ー放電を止め、流出バルブ1041、1044及び補助
バルブ1008を閉じて、堆積室1001内へのガス流
入を止め、n型層の作製を終えた。Thereafter, the shutter 1013 is closed, and the direct current (hereinafter abbreviated as “DC”) of the bias power source 1011 is closed.
The bias was set to 50 V and applied to the bias rod 1012, and then the power of the microwave power source (not shown) was set to 130 m.
W / cm 3 , and a waveguide (not shown)
Then, microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 through the dielectric window 1002 to generate microwave glow discharge, the shutter 1013 is opened, and n
When the formation of the mold layer is started and the n-type layer having a thickness of 10 nm is formed, the shutter 1013 is closed to stop the microwave glow discharge, the outflow valves 1041 and 1044 and the auxiliary valve 1008 are closed, and the inside of the deposition chamber 1001 is introduced. Was stopped, and the fabrication of the n-type layer was completed.
【0102】次に基板1004を堆積室1001より取
り出し、図12に示すRFプラズマCVD法による堆積
装置1100の堆積室1101に設置し、RFプラズマ
CVD法によるi型層を作製した。RFプラズマCVD
法によるi型層を作製するには、基板1104を加熱ヒ
ーター1105により350℃に加熱し、流出バルブ1
041、1042及び補助バルブ1108を徐々に開い
て、SiH4ガス、H2ガスをガス導入管1103を通じ
て堆積室1101内に流入させた。この時、SiH4ガ
ス流量が8sccm、H2ガス流量が100sccmと
なるように各々のマスフローコントローラー1021、
1022調整した。堆積室1101内の圧力は、0.5
Torrとなるように真空計1106を見ながらコンダ
クタンスバルブ1107の開口を調整した。Next, the substrate 1004 was taken out of the deposition chamber 1001 and placed in the deposition chamber 1101 of the deposition apparatus 1100 by the RF plasma CVD method shown in FIG. 12 to produce an i-type layer by the RF plasma CVD method. RF plasma CVD
In order to form an i-type layer by the method, the substrate 1104 is heated to 350 ° C.
041 and 1042 and the auxiliary valve 1108 were gradually opened to allow SiH 4 gas and H 2 gas to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the mass flow controllers 1021 and 1021 were set so that the flow rate of the SiH 4 gas was 8 sccm and the flow rate of the H 2 gas was 100 sccm.
1022 was adjusted. The pressure in the deposition chamber 1101 is 0.5
The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while watching the vacuum gauge 1106 so that the pressure became Torr.
【0103】その後、RF電源1111の電力を120
mW/cm2に設定し、RFマッチングボックス111
2を通じてカソード1102にRF電力を導入し、RF
グロー放電を生起させ、マイクロ波プラズマCVD法に
より作製したi型層上にRFプラズマCVD法によるi
型層の作製を開始し、層厚10nmのi型層を作製した
ところで、RFグロー放電を止め、流出バルブ104
1、1042及び補助バルブ1108を閉じて、堆積室
1101内へのガス流入を止めi型層の作製を終えた。Thereafter, the power of the RF power supply 1111 is reduced to 120
mW / cm 2 and the RF matching box 111
2 to the cathode 1102 through RF power,
A glow discharge is generated and an i-type layer formed by microwave plasma CVD is used to form an i-type layer formed by RF plasma CVD.
When the production of the mold layer was started and the i-type layer having a thickness of 10 nm was produced, the RF glow discharge was stopped, and the outflow valve 104 was formed.
1, 1042 and the auxiliary valve 1108 were closed, the gas flow into the deposition chamber 1101 was stopped, and the fabrication of the i-type layer was completed.
【0104】次に基板1104を堆積室1101より取
り出し、図11に示すマイクロ波プラズマCVD法によ
る堆積装置1000の堆積室1001に設置し、マイク
ロ波プラズマCVD法によるi型層を作製した。マイク
ロ波プラズマCVD法によるi型層を作製するには、基
板1004を加熱ヒーター1005により350℃に加
熱し、流出バルブ1041、1042、1046及び補
助バルブ1008を徐々に開いて、SiH4ガス、H2ガ
ス、GeH4ガスをガス導入管1003を通じて堆積室
1001内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が
200sccm、H2ガス流量が500sccm、Ge
H4ガス流量が1sccmとなるように各々のマスフロ
ーコントローラー1021、1022、1026調整し
た。堆積室1001内の圧力は、表2に示す値になるよ
うに真空計1006を見ながらコンダクタンスバルブ1
007の開口を調整した。Next, the substrate 1104 was taken out of the deposition chamber 1101 and placed in the deposition chamber 1001 of the deposition apparatus 1000 by the microwave plasma CVD method shown in FIG. 11 to produce an i-type layer by the microwave plasma CVD method. In order to form an i-type layer by a microwave plasma CVD method, the substrate 1004 is heated to 350 ° C. by the heater 1005, and the outflow valves 1041, 1042, 1046 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened, and SiH 4 gas, H Two gases, GeH 4 gas, were introduced into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, the flow rate of SiH 4 gas was 200 sccm, the flow rate of H 2 gas was 500 sccm,
The mass flow controllers 1021, 1022, and 1026 were adjusted so that the H 4 gas flow rate was 1 sccm. The pressure inside the deposition chamber 1001 is controlled by the conductance valve 1
The opening of 007 was adjusted.
【0105】次に、シャッター1013を閉じ、不図示
のマイクロ波電源の電力を170mW/cm3に設定
し、不図示の導波管、導波部1010及び誘電体窓10
02を通じて堆積室1001内にマイクロ波電力を導入
し、マイクロ波グロー放電を生起させ、バイアス電源1
011の高周波(以下「RF」と略記する)バイアスを
350mW/cm3に、DCバイアスをRFカット用の
コイルを介して0Vにそれぞれ設定して、バイアス棒1
012に印加した。その後、シャッター1013を開け
て、RFプラズマCVD法によるi型層上にマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層の作製を開始し、同時
に、SiH4ガス流量及びGeH4ガス流量を、図14に
示す流量パターンに従ってマスフローコントローラー1
021、1026で調整し、層厚300nmのi型層を
作製したところで、シャッター1013を閉じ、バイア
ス電源1011の出力を切り、マイクロ波グロー放電を
止め、流出バルブ1041、1042、1046及び補
助バルブ1008を閉じて、堆積室1001内へのガス
流入を止めた。Next, the shutter 1013 is closed, the power of the microwave power supply (not shown) is set to 170 mW / cm 3 , and the waveguide, the waveguide 1010 and the dielectric window 10 (not shown) are set.
02, a microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 to generate a microwave glow discharge,
A high-frequency (hereinafter abbreviated as “RF”) bias of 011 was set to 350 mW / cm 3 , and a DC bias was set to 0 V via an RF cut coil, and the bias rod 1
012. Thereafter, the shutter 1013 is opened to start the production of the i-type layer by the microwave plasma CVD method on the i-type layer by the RF plasma CVD method. At the same time, the flow rates of the SiH 4 gas and the GeH 4 gas are shown in FIG. Mass flow controller 1 according to flow pattern
When the i-type layer having a layer thickness of 300 nm was prepared by adjusting at 021 and 1026, the shutter 1013 was closed, the output of the bias power supply 1011 was turned off, the microwave glow discharge was stopped, the outflow valves 1041, 1042, 1046, and the auxiliary valve 1008. Was closed, and the gas flow into the deposition chamber 1001 was stopped.
【0106】続いて、p型層を作製するには、基板10
04を加熱ヒーター1005により300℃に加熱し、
流出バルブ1041〜1043及び補助バルブ1008
を徐々に開いて、SiH4ガス、H2ガス、BF3(1
%)/H2ガスをガス導入管1003を通じて堆積室1
001内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が1
0sccm、H2ガス流量が700sccm、BF3(1
%)/H2ガス流量が30sccmとなるように各々の
マスフローコントローラー1021〜1023で調整し
た。堆積1001内の圧力は、25mTorrとなるよ
うに真空計1006を見ながらコンダクタンスバルブ1
007の開口を調整した。Subsequently, to form a p-type layer, the substrate 10
04 to 300 ° C. with a heater 1005,
Outflow valves 1041 to 1043 and auxiliary valve 1008
Is gradually opened, and SiH 4 gas, H 2 gas, BF 3 (1
%) / H 2 gas through the gas introduction pipe 1003 to the deposition chamber 1
001. At this time, the SiH 4 gas flow rate is 1
0 sccm, H 2 gas flow rate 700 sccm, BF 3 (1
%) / H 2 gas flow rate was adjusted to 30 sccm by each of the mass flow controllers 1021 to 1023. The pressure inside the deposition 1001 is controlled by the conductance valve 1 while watching the vacuum gauge 1006 so as to be 25 mTorr.
The opening of 007 was adjusted.
【0107】その後、不図示のマイクロ波電源の電力を
250mW/cm3に設定し、不図示の導波管、導波部
1010及び誘電体窓1002を通じて堆積室1001
内にマイクロ波電力を導入し、マイクロ波グロー放電を
生起させ、シャッター1013に開け、マイクロ波プラ
ズマCVD法によるi型層上にp型層の作製を開始し、
層厚10nmのp型層を作製したところでシャッター1
013を閉じ、マイクロ波グロー放電を止め、流出バル
ブ1041〜1043及び補助バルブ1008を閉じ
て、堆積室1001内へのガス流入を止め、p型層の作
製を終えた。After that, the power of the microwave power supply (not shown) was set to 250 mW / cm 3 , and the deposition chamber 1001
Microwave power is introduced into the inside, a microwave glow discharge is generated, the shutter 1013 is opened, and the formation of a p-type layer on the i-type layer by microwave plasma CVD is started.
When a 10-nm-thick p-type layer was produced, shutter 1 was used.
013, the microwave glow discharge was stopped, the outflow valves 1041 to 1043 and the auxiliary valve 1008 were closed, the flow of gas into the deposition chamber 1001 was stopped, and the production of the p-type layer was completed.
【0108】それぞれの層を作製する際に、必要なガス
以外の流出バルブ1041〜1049は完全に閉じられ
ていることは言うまでもなく、また、それぞれのガスが
堆積室1001及び1101内、流出バルブ1041〜
1049から堆積室1001及び1101に至る配管内
に残留することを避けるために、流出バルブ1041〜
1049を閉じ、補助バルブ1008及び1108を開
き、さらにコンダクタンスバルブ1007及び1107
を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必要
に応じて行う。When forming the respective layers, it goes without saying that the outflow valves 1041 to 1049 other than the necessary gas are completely closed, and the respective gases are supplied into the deposition chambers 1001 and 1101 and outflow valve 1041. ~
In order to avoid remaining in the piping from 1049 to the deposition chambers 1001 and 1101, the outflow valves 1041
1049 is closed, auxiliary valves 1008 and 1108 are opened, and conductance valves 1007 and 1107 are closed.
Is fully opened, and the operation of once evacuating the system to a high vacuum is performed as necessary.
【0109】次に、p型層上に、透明電極として、IT
O(In2O3+SnO2) 薄膜を70μm、更に集電電
極として、アルミニウム(Al)薄膜を2μm真空蒸着
し、光起電力素子を作製した(素子No.実1−1〜
7、比1−1)。以上の、光起電力素子の作製素子の作
製条件を表1に示す。作製した光起電力素子(素子N
o.実1−1〜7及び素子No.比1−1)の初期特
性、低照度特性及び耐久特性の測定を行なった。Next, on the p-type layer, an IT
An O (In 2 O 3 + SnO 2 ) thin film was vacuum-deposited with a 70 μm thin film, and an aluminum (Al) thin film was further vacuum-deposited with a thickness of 2 μm as a current collecting electrode to produce a photovoltaic element (element Nos. 1-1 to 1-1).
7, ratio 1-1). Table 1 shows the conditions for manufacturing the above-described photovoltaic element. The fabricated photovoltaic element (element N
o. Examples 1-1 to 7 and element Nos. The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics of the ratio 1-1) were measured.
【0110】初期特性の測定は、作製した光起電力素子
(素子No.実1−1〜7、比1−1)を、AM−1.
5(100mW/cm2)光照射下に設置して、V−I
特性を測定することにより得られる、開放電圧及び曲線
因子により行った。測定の結果を表2に示す。低照度特
性の測定は、作製した光起電力素子(素子No.実1−
1〜7、比1−1)を、AM−1.5(10mW/cm
2)光照射下に設置して、V−I特性を測定することに
より得られる光電変換効率により行った。測定の結果を
表2に示す。The measurement of the initial characteristics was carried out by measuring the photovoltaic elements (element Nos. 1-1 to 7; ratio 1-1) produced by using AM-1.
5 (100 mW / cm 2 )
The measurement was performed by the open-circuit voltage and the fill factor obtained by measuring the characteristics. Table 2 shows the measurement results. The measurement of the low illuminance characteristics was performed using the manufactured photovoltaic element (element No. 1-).
1 to 7, ratio 1-1) with AM-1.5 (10 mW / cm
2 ) It was installed under light irradiation, and the measurement was performed based on the photoelectric conversion efficiency obtained by measuring the VI characteristics. Table 2 shows the measurement results.
【0111】耐久特性の測定は、作製した光起電力素子
(素子No.実1−1〜7、比1−1)を、湿度70
%、温度60℃の暗所に設置し、3600rpmで1m
mの振動を48時間加えた後の、光電変換効率の変化に
より行った。測定の結果を表2に示す。表2から分かる
通り、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を堆積
室1001内の圧力が50mTorr以下で作製するこ
とにより、優れた特性の光起電力素子が得られることが
判明した。The durability characteristics were measured by measuring the photovoltaic elements (element Nos. 1-1 to 7, ratio 1-1) produced at a humidity of 70%.
%, Placed in a dark place at a temperature of 60 ° C., and 1 m at 3600 rpm
The measurement was performed by changing the photoelectric conversion efficiency after applying vibration of m for 48 hours. Table 2 shows the measurement results. As can be seen from Table 2, it was found that a photovoltaic element having excellent characteristics was obtained by forming an i-type layer by microwave plasma CVD at a pressure in the deposition chamber 1001 of 50 mTorr or less.
【0112】次に、バリウム硼珪酸ガラス(コーニング
(株)製7059)基板を用い、SiH4ガス流量及び
GeH4ガス流量及びマイクロ波電力を表3に示す値と
した以外は、素子No.実1−5のマイクロ波プラズマ
CVD法によるi型層と同じ作製条件で、シャッター1
013を2分間開けて基板上にマイクロ波プラズマCV
D法によるi型層を作製して原料ガス分解効率測定用サ
ンプルを作製した(サンプルNo.1−1〜5)。Next, a device No. was prepared except that a barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) substrate was used and the SiH 4 gas flow rate, GeH 4 gas flow rate, and microwave power were set to the values shown in Table 3. The shutter 1 was manufactured under the same manufacturing conditions as those of the i-type layer by the microwave plasma CVD method of Example 1-5.
013 for 2 minutes and microwave plasma CV on the substrate
An i-type layer was prepared by the method D to prepare samples for measuring the efficiency of raw material gas decomposition (Sample Nos. 1-1 to 5).
【0113】作製した原料ガス分解効率測定用サンプル
の膜厚を層厚測定器(TENCORINSTRUMEN
TS製alpha step 100)で測定し、層厚
により原料ガスの分解効率を求めた。その結果を表3に
示す。次に、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層
を作製する際に、マイクロ波電源の電力を表4に示す値
とした以外は、素子No.実1−5の光起電力素子と同
じ作製条件で、基板上に反射層、反射増加層、n型層、
i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成し、光起電
力素子を作製した(素子No.実1−8〜10及び比1
−2〜3)。The thickness of the prepared sample for measuring the decomposition efficiency of the raw material gas was measured with a layer thickness measuring instrument (TENCOINSTRUMENT).
The decomposition efficiency of the raw material gas was determined based on the layer thickness by measuring with alpha step 100 manufactured by TS. Table 3 shows the results. Next, when producing the i-type layer by the microwave plasma CVD method, the element No. Under the same manufacturing conditions as the photovoltaic element of Example 1-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer,
An i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed to produce a photovoltaic element (element Nos. 1-8 to 10 and a ratio of 1).
-2-3).
【0114】作製した光起電力素子(素子No.実1−
8〜10及び比1−2〜3)を素子No.実1−5と同
様な方法で、初期特性、低照度特性、耐久特性を測定し
た。測定の結果を表4に示す。表4から分かるとおり、
原料ガスを100%分解するのに必要なマイクロ波エネ
ルギーより低いマイクロ波エネルギーで原料ガスを分解
することにより、優れた特性の光起電力素子が得られる
ことが判明した。The manufactured photovoltaic element (element No. 1-
8 to 10 and the ratios 1-2 to 3) were used for the device Nos. The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1-5. Table 4 shows the measurement results. As can be seen from Table 4,
It has been found that a photovoltaic element having excellent characteristics can be obtained by decomposing a source gas with microwave energy lower than that required for decomposing the source gas by 100%.
【0115】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、RFバイアスを表5に示す値と
した以外は、素子No.実1−5の光起電力素子と同じ
作製条件で、基板上に反射層、反射増加層、n型層、i
型層、p型層、透明電極、集電電極を形成し、光起電力
素子を作製した(素子No.実1−11〜14及び比1
−4)。Next, when producing the i-type layer by the microwave plasma CVD method, except that the RF bias was set to the value shown in Table 5, the device No. Under the same manufacturing conditions as the photovoltaic element of Example 1-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, i
A photovoltaic element was manufactured by forming a mold layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collecting electrode (element Nos. 1-11 to 14 and ratio 1).
-4).
【0116】作製した光起電力素子(素子No.実1−
11〜14及び比1−4)を素子No.実1−5と同様
な方法で、初期特性、低照度特性、耐久特性を測定し
た。測定の結果を表5に示す。表5から分かる通り、マ
イクロ波エネルギーより高いRFエネルギーを原料ガス
に作用させることにより、優れた特性の光起電力素子が
得られることが判明した。The manufactured photovoltaic element (element No. 1-
Nos. 11 to 14 and the ratio 1-4) were assigned to the element Nos. The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1-5. Table 5 shows the measurement results. As can be seen from Table 5, it was found that a photovoltaic element having excellent characteristics was obtained by applying RF energy higher than microwave energy to the source gas.
【0117】次に、ステンレス基板とバリウム硼珪酸ガ
ラス(コーニング(株)製7059)基板を用い、Si
H4ガス流量及びGeH4ガス流量を表6に示す値とした
以外は、素子No.実1−5のマイクロ波プラズマCV
D法によるi型層と同じ作製条件で、基板上にi型層を
1μm作製して物性測定用サンプルを作製した(サンプ
ルNo.1−6〜10)。Next, using a stainless steel substrate and a barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) substrate,
The element Nos. 1 and 2 except that the H 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate were set to the values shown in Table 6. Actual 1-5 microwave plasma CV
Under the same manufacturing conditions as for the i-type layer according to Method D, an i-type layer was formed on the substrate to a thickness of 1 μm to prepare samples for measuring physical properties (Sample Nos. 1-6 to 10).
【0118】更に、バリウム硼珪酸ガラス(コーニング
(株)製7059)基板を用い、素子No.実1−5の
RFプラズマCVD法によるi型層と同じ作製条件で、
基板上にi型層を1μm作製して物性測定用サンプルを
作製した(サンプルNo.1−11)。作製した物性測
定用サンプルのバンドギャップと組成の分析を行い、S
i原子とGe原子の組成比と、バンドギャップの関係を
求めた。Further, using a barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) substrate, the element No. Under the same manufacturing conditions as the i-type layer by the RF plasma CVD method of Example 1-5,
An i-type layer was formed on the substrate at 1 μm to prepare a sample for measuring physical properties (Sample No. 1-11). The band gap and composition of the prepared sample for measuring physical properties were analyzed, and S
The relationship between the composition ratio of i atoms and Ge atoms and the band gap was determined.
【0119】バンドギャップの測定は、i型層を作製し
たガラス基板を、分光光度計(日立製作所製330型)
に設置し、i型層の吸収係数の波長依存性を測定し、ア
モルファス太陽電池(高橋清、小長井誠共著(株)昭晃
堂)のp109に記載の方法により、i型層のバンドギ
ャップを求めた。組成分析は、i型層を作製したステン
レス基板を、オージェ電子分光分析装置(日本電子製J
AMP−3)に設置して、Si原子とGe原子の組成比
を測定した。バンドギャップと組成分析の結果を表6に
示す。For the measurement of the band gap, the glass substrate on which the i-type layer was formed was placed on a spectrophotometer (type 330 manufactured by Hitachi, Ltd.).
And the wavelength dependence of the absorption coefficient of the i-type layer was measured, and the band gap of the i-type layer was determined by the method described on p. I asked. In the composition analysis, the stainless steel substrate on which the i-type layer was formed was placed on an Auger electron spectrometer (JEOL J
AMP-3), and the composition ratio of Si atoms and Ge atoms was measured. Table 6 shows the results of band gap and composition analysis.
【0120】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、SiH4ガス流量及びGeH4ガ
ス流量を図15に示す流量パターンに従ってマスフロー
コントローラー1021、1026で調整した以外は、
素子No.実1−5の光起電力素子と同じ作製条件で、
基板上に反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型
層、透明電極、集電電極を形成し、光起電力素子を作製
した(素子No.比1−5)。Next, when producing an i-type layer by microwave plasma CVD, except that the SiH 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate were adjusted by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow pattern shown in FIG.
Element No. Under the same manufacturing conditions as the photovoltaic element of Example 1-5,
A reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed on a substrate to produce a photovoltaic element (element number ratio 1-5).
【0121】作製した光起電力素子(素子No.比1−
5)を素子No.実1−5と同様な方法で、初期特性、
低照度特性、耐久特性を測定した。測定の結果、素子N
o.比1−5に対し、素子No.実1−5は初期特性の
開放電圧が1.02倍、曲線因子が1.03倍、低照度
特性が1.08倍、耐久特性が1.07倍優れていた。The manufactured photovoltaic element (element No. ratio 1-
5) is replaced with the element No. The initial characteristics,
Low illuminance characteristics and durability characteristics were measured. As a result of the measurement, the element N
o. For the ratio 1-5, the device No. Example 1-5 had 1.02 times the open-circuit voltage of the initial characteristics, 1.03 times the fill factor, 1.08 times the low illuminance characteristics, and 1.07 times the durability characteristics.
【0122】次に、素子No.実1−5と素子No.比
1−5のマイクロ波プラズマCVD法によるi型層にお
けるSi原子とGe原子の層厚方向の組成分析を、前記
組成分析と同様な方法で行った。そして、前述した、サ
ンプルNo.1−6〜10により求めたSi原子とGe
原子の組成比とバンドギャップの関係より、マイクロ波
プラズマCVD法によるi型層の層厚方向のバンドギャ
ップの変化を求めた。その結果を図16に示す。図16
から分かるとおり、素子No.実1−5の光起電力素子
では、バンドギャップの極小値の位置がi型層の中央の
位置よりp型層とi型層の界面方向に片寄っており、素
子No.比1−5の光起電力素子では、バンドギャップ
の極小値の位置がi型層の中央の位置よりn型層とi型
層の界面方向に片寄っていることが分かった。Next, the device No. Example 1-5 and the element No. The composition analysis of Si atoms and Ge atoms in the layer thickness direction in the i-type layer by microwave plasma CVD at a ratio of 1-5 was performed in the same manner as the above-described composition analysis. Then, as described above, the sample No. Si atom and Ge determined by 1-6 to 10
From the relationship between the atomic composition ratio and the band gap, the change in the band gap in the thickness direction of the i-type layer by microwave plasma CVD was determined. FIG. 16 shows the result. FIG.
As can be seen from FIG. In the photovoltaic device of Ex. 1-5, the position of the minimum value of the band gap is shifted from the center position of the i-type layer toward the interface between the p-type layer and the i-type layer. In the photovoltaic element having the ratio of 1-5, it was found that the position of the minimum value of the band gap was shifted from the center position of the i-type layer toward the interface between the n-type layer and the i-type layer.
【0123】RFプラズマCVD法によるi型層を作製
する際に、SiH4ガス流量とRF放電電力を表7に示
す値とした以外は、素子No.実1−5の光起電力素子
と同じ作製条件で、基板上に反射層、反射増加層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成し、光
起電力素子を作製した(素子No.実1−15〜19及
び比1−6)。When an i-type layer was produced by the RF plasma CVD method, except that the flow rate of the SiH 4 gas and the RF discharge power were set to the values shown in Table 7, the device Nos. Under the same manufacturing conditions as the photovoltaic device of Example 1-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed on a substrate, The element was produced (element No. actual 1-15 to 19 and ratio 1-6).
【0124】作製した光起電力素子(素子No.実1−
15〜19及び比1−6)を素子No.実1−5と同様
な方法で、初期特性、低照度特性、耐久特性を測定し
た。その結果を表7に示す。次に、バリウム硼珪酸ガラ
ス(コーニング(株)製7059)基板を用い、SiH
4ガス流量及びRF放電電力を表7に示す値とした以外
は、素子No.実1−5のRFプラズマCVD法による
i型層と同じ作製条件で、基板上にi型層を1μm作製
して堆積速度測定用サンプルを作製した(サンプルN
o.1−12〜17)。作製した堆積速度測定用サンプ
ルの堆積速度をサンプルNo.1−1〜5と同様な方法
により求めた。その結果を表7に示す。The manufactured photovoltaic element (element No. 1-
Nos. 15 to 19 and the ratio 1-6) were used for the device Nos. The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1-5. Table 7 shows the results. Next, using a barium borosilicate glass (7059 manufactured by Corning Incorporated) substrate,
4 except that the gas flow rate and the RF discharge power were the values shown in Table 7. Under the same manufacturing conditions as the i-type layer by the RF plasma CVD method of Example 1-5, an i-type layer was formed on the substrate at 1 μm to prepare a sample for measuring the deposition rate (sample N).
o. 1-12-17). The deposition rate of the produced sample for measuring the deposition rate was designated as Sample No. It determined by the same method as 1-1 to 5. Table 7 shows the results.
【0125】表7から分かる通り、RFプラズマCVD
法によるi型層の堆積速度を2nm/sec以下で作製
することにより、優れた特性の光起電力素子が得られる
ことが判明した。RFプラズマCVD法によるi型層を
作製する際に、該i型層の層厚を表8に示す値とした以
外は、素子No.実1−5の光起電力素子と同じ作製条
件で、基板上に反射層、反射増加層、n型層、i型層、
p型層、透明電極、集電電極を形成し、光起電力素子を
作製した(素子No.実1−20〜22及び比1−7〜
8)。As can be seen from Table 7, RF plasma CVD
It has been found that a photovoltaic element having excellent characteristics can be obtained by manufacturing the i-type layer at a deposition rate of 2 nm / sec or less by the method. When an i-type layer was produced by the RF plasma CVD method, except that the thickness of the i-type layer was set to the value shown in Table 8, the device No. Under the same manufacturing conditions as the photovoltaic element of Example 1-5, a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer,
A p-type layer, a transparent electrode, and a collecting electrode were formed to produce a photovoltaic element (element numbers 1-20 to 22 and ratios 1 to 7).
8).
【0126】作製した光起電力素子(素子No.実1−
20〜22及び比1−7〜8)を素子No.実1−5と
同様な方法で、初期特性、低照度特性、耐久特性を測定
した。測定の結果を表8に示す。表8から分かる通り、
層厚が30nm以下のRFプラズマCVD法によるi型
層を設けた光起電力素子(素子No.実1−20〜2
2)が優れた特性を有することが判明した。The manufactured photovoltaic element (element No. 1-
20 to 22 and the ratios 1 to 7 to 8) were used for the device Nos. The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1-5. Table 8 shows the measurement results. As can be seen from Table 8,
A photovoltaic element provided with an i-type layer having a layer thickness of 30 nm or less by an RF plasma CVD method (element Nos. 1-20 to 2)
2) was found to have excellent properties.
【0127】次に、単結晶シリコン基板を用い、RF放
電電力を表9に示す値とした以外は、素子No.実1−
5のRFプラズマCVD法によるi型層と同じ作製条件
で、基板上にRFプラズマCVD法によるi型層を1μ
m作製して赤外分光測定用サンプルを作製した(サンプ
ルNo.1−18〜22)。更に、単結晶シリコン基板
を用い、素子No.実1−5のマイクロ波プラズマCV
D法によるi型層と同じ作製条件で、基板上にマイクロ
波プラズマCVD法によるi型層を1μm作製して赤外
分光測定用サンプルを作製した(サンプルNo.1−2
3)。Next, the device Nos. 1 and 2 were manufactured using the single crystal silicon substrate and changing the RF discharge power to the values shown in Table 9. Actual 1-
5 under the same manufacturing conditions as the i-type layer formed by the RF plasma CVD method.
m to prepare samples for infrared spectrometry (Sample Nos. 1-18 to 22). Further, using a single crystal silicon substrate, the device No. Actual 1-5 microwave plasma CV
Under the same manufacturing conditions as the i-type layer by the D method, an i-type layer of 1 μm was formed on the substrate by the microwave plasma CVD method to prepare a sample for infrared spectrometry.
3).
【0128】作製した赤外分光測定用サンプル(サンプ
ルNo.1−18〜23)を赤外分光光度計(PERK
IN ELMER製1720−X)に設置し、赤外吸収
スペクトルの2000cm-1のピークにおける、半値幅
をピーク高さで割った値を求めた。結果を表9に示す。
次に、RFプラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、RF放電電力をを表9に示す値とした以外は、素子
No.実1−5の光起電力素子と同じ作製条件で、基板
上に反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透
明電極、集電電極を形成し、光起電力素子を作製した
(素子No.実1−23〜26)。The infrared spectrophotometer (sample Nos. 1-18 to 23) thus prepared was subjected to an infrared spectrophotometer (PERK).
It was installed on IN ELMER 1720-X), and the value obtained by dividing the half width at the peak of 2000 cm -1 of the infrared absorption spectrum by the peak height was obtained. Table 9 shows the results.
Next, when producing the i-type layer by the RF plasma CVD method, except that the RF discharge power was set to the value shown in Table 9, the device Nos. Under the same manufacturing conditions as those of the photovoltaic element of Example 1-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed on a substrate. The element was produced (element No. 1-23 to 26).
【0129】作製した光起電力素子(素子No.実1−
23〜26)を素子No.実1−5と同様な方法で、初
期特性、低照度特性、耐久特性を測定した。測定の結果
を表9に示す。表9から分かる通り、赤外吸収スペクト
ルの2000cm-1のピークにおける、半値幅をピーク
高さで割った値が、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層寄りRFプラズマCVD法によるi型層の方が大
きい光起電力素子が優れた特性を有することが判明し
た。The manufactured photovoltaic element (element No. 1-
Nos. 23 to 26) as element Nos. The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1-5. Table 9 shows the measurement results. As can be seen from Table 9, the value obtained by dividing the half width at the peak of 2000 cm -1 of the infrared absorption spectrum by the peak height is closer to the i-type layer by the microwave plasma CVD method than the i-type layer by the RF plasma CVD method. It has been found that a photovoltaic element having a large value has excellent characteristics.
【0130】以上の測定結果より、本発明のマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層を内圧50mTorr以
下で、原料ガスを100%分解するのに必要なマイクロ
波エネルギーより低いマイクロ波エネルギーとマイクロ
波エネルギーよりも高いRFエネルギーとを原料ガスに
作用させて形成し、層厚方向にバンドギャップがなめら
かに変化し、バンドギャップの極小値の位置がi型層の
中央の位置よりp型層とi型層の界面方向に片寄り、R
FプラズマCVD法によるi型層を2nm/sec以下
の堆積速度で、30nm以下の層厚形成した光起電力素
子(素子No.実1−1〜23)が、従来の光起電力素
子(素子No.比1−1〜8)に対して、優れた特性を
有することが判明し、本発明の効果が実証された。From the above measurement results, the microwave energy and the microwave energy lower than the microwave energy required to decompose the raw material gas by 100% at an internal pressure of 50 mTorr or less and the i-type layer by the microwave plasma CVD method of the present invention are shown. RF energy higher than that applied to the source gas, the band gap changes smoothly in the layer thickness direction, and the minimum value of the band gap is located between the center of the i-type layer and the p-type layer and the i-type. Offset towards the interface of the layer, R
A photovoltaic element (element Nos. 1-1 to 23) in which an i-type layer formed by F plasma CVD was formed at a deposition rate of 2 nm / sec or less and a thickness of 30 nm or less was replaced with a conventional photovoltaic element (element No. ratio 1-1 to 8), it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0131】(実施例2) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、SiH4ガス流量及びGeH4ガス流量を、実施例1
と同様に図14に示す流量パターンに従ってマスフロー
コントローラー1021、1026で調整した後に、S
iH4ガス流量を200sccm、GeH4ガス流量を1
sccmに維持し、バンドギャップ最大値の領域を表1
0に示す層厚となるように作製した以外は、実施例1の
素子No.実1−5と同じ作製条件で、基板上に、反射
層、透明導電層、n型層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子N
o.実2−1〜8)。Example 2 When fabricating an i-type layer by microwave plasma CVD, the flow rates of SiH 4 gas and GeH 4 gas were changed in Example 1.
After the adjustment by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow pattern shown in FIG.
iH 4 gas flow rate 200 sccm, GeH 4 gas flow rate 1
Table 1 shows the region of the maximum band gap value maintained at sccm.
0, except that the device was manufactured to have the layer thickness shown in FIG. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, a reflective layer, a transparent conductive layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode,
A collector electrode was prepared to produce a photovoltaic device (device N
o. Actual 2-1 to 8).
【0132】作製した光起電力素子(素子No.実2−
1〜8)を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度
特性及び耐久特性を測定した。その結果を表10に示
す。表10から分かる通り、本発明のバンドギャップ最
大値の領域の層厚が1〜30nmである光起電力素子
(素子No.実2−1〜7)が優れた特性を有すること
が判明し、本発明の効果が実証された。The manufactured photovoltaic element (element No. 2-
1) to 8), the initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1. Table 10 shows the results. As can be seen from Table 10, it was found that the photovoltaic devices (device Nos. 2-1 to 7) in which the layer thickness in the band gap maximum value region of the present invention is 1 to 30 nm have excellent characteristics. The effects of the present invention have been demonstrated.
【0133】(実施例3) RFプラズマCVD法によるi型層を作製する際に、B
F3(2000ppm)/H2ガスボンベ1077及びP
H3(2000ppm)/H2ガスボンベ1078を用
い、BF3(2000ppm)/H2ガス流量を0.04
sccm、PH3(2000ppm)/H2流量を0.0
2sccm流す以外は、実施例1 の素子No.実1−
5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、透明導電層、
n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製し
て光起電力素子を作製した(素子No.実3)。(Example 3) When producing an i-type layer by RF plasma CVD, B
F 3 (2000 ppm) / H 2 gas cylinder 1077 and P
Using a H 3 (2000 ppm) / H 2 gas cylinder 1078, the BF 3 (2000 ppm) / H 2 gas flow rate was set to 0.04.
sccm, PH 3 (2000 ppm) / H 2 flow rate 0.0
Except for flowing 2 sccm, the device No. of Example 1 was used. Actual 1-
Under the same manufacturing conditions as in 5, a reflective layer, a transparent conductive layer,
An n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 3).
【0134】実施例3(素子No.実3)で作製した光
起電力素子を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照
度特性及び耐久特性を測定したところ、素子No.実1
−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得ら
れた。また、素子No.実3を、二次イオン質量分析装
置(CAMECA製IMS−3F)により組成分析した
ところ、RFプラズマCVD法によるi型層中にB原子
及びP原子が含有されていることが確認された。The initial characteristics, low illuminance characteristics and endurance characteristics of the photovoltaic device manufactured in Example 3 (element No. 3) were measured in the same manner as in Example 1. Real 1
Initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics similar to -5 were obtained. In addition, the element No. The composition of Real 3 was analyzed by a secondary ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA), and it was confirmed that B- and P-atoms were contained in the i-type layer by RF plasma CVD.
【0135】(実施例4) RFプラズマCVD法によるi型層を作製する際に、P
H3(2000ppm)/H2ガスボンベに代えてH2ガ
スで2000ppmに希釈されたAsH3ガス(以下
「AsH3/H2」と略記する)ボンベを用い、AsH3
/H2ガスを0.1sccm流す以外は、実施例3と同
じ作製条件で、基板上に、反射層、反射増加層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No.実4)。実施例4
(素子No.実4)で作製した光起電力素子を実施例1
と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を
測定したところ、素子No.実3と同様な初期特性、低
照度特性及び耐久特性が得られた。(Example 4) When producing an i-type layer by RF plasma CVD, P
H 3 (2000ppm) / H 2 in place of the gas cylinder AsH diluted to 2000ppm by H 2 gas 3 gas (hereinafter abbreviated as "AsH 3 / H 2") using a cylinder, AsH 3
A reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collecting electrode were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 3 except that a flow rate of / H 2 gas was 0.1 sccm. Was fabricated to produce a photovoltaic element (element No. Ex. 4). Example 4
Example 1 shows the photovoltaic element manufactured in (Element No. 4).
The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Example 3 were obtained.
【0136】(実施例5) マイクロ波プラズマCVD法及びRFプラズマCVD法
によるi型層を作製する際に、NO/Heガスボンベ1
079を用い、NO/Heガス流量をマイクロ波プラズ
マCVD法によるi型層では0.5sccm、RFプラ
ズマCVD法によるi型層では0.05sccm流した
以外は、実施例1の素子No.実1−5と同じ作製条件
で、基板上に、反射層、反射増加層、n型層、i型層、
p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を
作製した(素子No.実5)。作製した光起電力素子
(素子No.実5)を実施例1と同様な方法で、初期特
性、低照度特性及び耐久特性を測定したところ、素子N
o.実1−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特
性が得られた。また、素子No.実5を、二次イオン質
量分析装置により組成分析したところ、i型層中にN原
子及びO原子が含有されていることが確認された。Example 5 When producing an i-type layer by microwave plasma CVD and RF plasma CVD, a NO / He gas cylinder 1 was used.
No. 079 was used, and the flow rate of the NO / He gas was 0.5 sccm for the i-type layer formed by microwave plasma CVD and 0.05 sccm for the i-type layer formed by RF plasma CVD. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer,
A p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element No. 5). The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics of the fabricated photovoltaic element (element No. 5) were measured in the same manner as in Example 1.
o. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as in Example 1-5 were obtained. In addition, the element No. The composition of Real 5 was analyzed by a secondary ion mass spectrometer, and it was confirmed that the i-type layer contained N atoms and O atoms.
【0137】(実施例6) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、Si2H6ガスボンベを用い、Si2H6ガス流量を4
0sccmとし、SiH4ガス流量を図7(a)に示す
流量パターンに従ってマスフローコントローラー102
1で調整した以外は、実施例1の素子No.実1−5と
同じ作製条件で、基板上に、反射層、反射増加層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No.実6)。Example 6 When producing an i-type layer by microwave plasma CVD, a Si 2 H 6 gas cylinder was used and the Si 2 H 6 gas flow rate was set to 4
The flow rate of the SiH 4 gas was set to 0 sccm, and the mass flow controller 102 was set in accordance with the flow rate pattern shown in FIG.
1 except that the element No. 1 was adjusted. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, a photovoltaic element was manufactured by manufacturing a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate. (Element No. Ex. 6).
【0138】作製した光起電力素子(素子No.実6)
を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、素子No.実1−5と同様
な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得られた。ま
た、実施例6(素子No.実6)の光起電力素子のSi
原子と水素原子のi型層中における層厚方向の分布を、
二次イオン質量分析装置(CAMECA製IMS−3
F)により分析した。その結果を図18に示す。以上の
結果より、水素原子の含有量がSi原子の含有量に対応
して変化している光起電力素子が優れた特性を有するこ
とが判明し、本発明の効果が実証された。The fabricated photovoltaic element (element No. 6)
Was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 1. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as in Example 1-5 were obtained. Further, the Si of the photovoltaic element of Example 6 (element No. 6) was used.
The distribution of atoms and hydrogen atoms in the i-type layer in the thickness direction is
Secondary ion mass spectrometer (IMEC-3 manufactured by CAMECA)
F). FIG. 18 shows the result. From the above results, it was found that the photovoltaic element in which the content of hydrogen atoms changed in accordance with the content of Si atoms had excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0139】(実施例7) 原料ガス供給装置1020における、SiH4ガスとG
eH4ガスの混合するポイントと堆積室1001との間
の距離を表11に示す値とした以外は、実施例1の素子
No.実1−5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、
反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電
電極を作製して光起電力素子を作製した(素子No.実
7)。(Embodiment 7) In a source gas supply device 1020, SiH 4 gas and G
Element No. 1 of Example 1 was repeated except that the distance between the mixing point of the eH 4 gas and the deposition chamber 1001 was set to the value shown in Table 11. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, a reflective layer,
A photovoltaic element was produced by producing a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode (element No. 7).
【0140】作製した光起電力素子(素子No.実7)
を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定した。測定の結果を表11に示す。表1
1から分かる通り、SiH4ガスとGeH4ガスの混合す
るポイントと堆積室1001との間の距離を5m以下と
することにより、一層良好な特性の光起電力素子が得ら
れることが判明した。The fabricated photovoltaic element (element No. 7)
Was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 1. Table 11 shows the measurement results. Table 1
As can be seen from FIG. 1, it was found that by setting the distance between the point at which the SiH 4 gas and the GeH 4 gas are mixed and the deposition chamber 1001 to 5 m or less, a photovoltaic element having better characteristics could be obtained.
【0141】(実施例8) 実施例1の素子No.実1−5と同じ作製条件で、光起
電力素子を作製し、これを用いて、太陽電池モジュール
を作製し、図21に示すような回路構成のアナログ時計
を作った。図22において、太陽電池モジュール910
1で発生した電力は、逆流防止ダイオード9102を経
て、2次電池9104に充電される。9103は、過充
電防止用ダイオードである。太陽電池モジュール910
1及び2次電池9104からの電力は、アナログ時計の
駆動回路9105に供給される。(Embodiment 8) A photovoltaic element was manufactured under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, and using this, a solar cell module was manufactured, and an analog timepiece having a circuit configuration as shown in FIG. 21 was manufactured. In FIG. 22, a solar cell module 910 is shown.
The power generated in 1 is charged to the secondary battery 9104 via the backflow prevention diode 9102. 9103 is an overcharge prevention diode. Solar cell module 910
Power from the primary and secondary batteries 9104 is supplied to a drive circuit 9105 of the analog timepiece.
【0142】(比較例2) 比較例として素子No.比1−7と同じ作製条件で、光
起電力素子を作製し、これを用いて、実施例8と同様な
アナログ時計を作った。実施例8と比較例2で作製した
アナログ時計を室内の壁に設置し、毎日8.5時間室内
灯を点灯したところ、実施例8のアナログ時計は一日中
動いたものの、比較例のアナログ時計は一日中は動かな
く、本発明による発電システムの効果が実証された。Comparative Example 2 As a comparative example, the device No. A photovoltaic element was manufactured under the same manufacturing conditions as in the ratio 1-7, and an analog timepiece similar to that of Example 8 was manufactured using the same. When the analog timepieces produced in Example 8 and Comparative Example 2 were installed on the indoor wall and the interior lights were turned on for 8.5 hours every day, the analog timepiece of Example 8 moved all day, but the analog timepiece of Comparative Example It was stationary all day, demonstrating the effect of the power generation system according to the invention.
【0143】(実施例9) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、SiH4ガス流量及びGeH4ガス流量を図19に示
す流量パターンに従ってマスフローコントローラー10
21、1026で調整した以外は、実施例1の素子N
o.実1−5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、反
射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電
極を作製して光起電力素子を作製した(素子No.実
9)。作製した光起電力素子(素子No.実9)を実施
例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久特
性を測定したところ、実施例1の素子No.実1−5と
同様な初期特性、低照度特性及び耐久性が得られ、本発
明の効果が実証された。Example 9 When fabricating an i-type layer by microwave plasma CVD, the flow rate of SiH 4 gas and the flow rate of GeH 4 gas were adjusted according to the flow pattern shown in FIG.
21, the device N of Example 1 was adjusted.
o. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, a photovoltaic element was manufactured by manufacturing a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate. (Element No. 9). The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the fabricated photovoltaic element (element No. 9) were measured in the same manner as in Example 1. The same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability as those of Example 1-5 were obtained, demonstrating the effects of the present invention.
【0144】(実施例10) RFプラズマCVD法によるi型層を作製する際に、B
F3(2000ppm)/H2ガスボンベに代えてH2ガ
スで1%に希釈されたB2H6ガス(以下「B2H6(1
%)/H2」と略記する)ボンベを用い、RFプラズマ
CVD法によるi型層の形成時にB2H6(1%)/H2
ガスを0.05sccm流す以外は、実施例1の素子N
o.実1−5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、反
射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電
極を作製して光起電力素子を作製した(素子No.実1
0)。作製した光起電力素子(素子No.実10)を実
施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び耐久
特性を測定したところ、実施例1の素子No.実1−5
と同様な初期特性、低照度特性及び耐久性が得られ、本
発明の効果が実証された。Example 10 When an i-type layer was produced by RF plasma CVD, B
B 2 H 6 gas diluted to 1% with H 2 gas instead of F 3 (2000 ppm) / H 2 gas cylinder (hereinafter “B 2 H 6 (1
%) / H 2 )) and B 2 H 6 (1%) / H 2 when forming an i-type layer by RF plasma CVD.
Except for flowing the gas at 0.05 sccm, the device N of Example 1 was used.
o. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, a photovoltaic element was manufactured by forming a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate. (Element No. Actual 1
0). The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the fabricated photovoltaic element (element No. 10) were measured in the same manner as in Example 1. Real 1-5
The same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability as those described above were obtained, demonstrating the effects of the present invention.
【0145】(実施例11) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、NO/Heガスを図26に示す流量パターンに従っ
て各々マスフローコントローラー1029で調整した以
外は、実施例1の素子No.実1−5と同じ作製条件
で、基板上に、反射層、反射増加層、n型層、i型層、
p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を
作製した(素子No.実11)。Example 11 The device of Example 1 was repeated except that the NO / He gas was adjusted by the mass flow controller 1029 in accordance with the flow pattern shown in FIG. 26 when the i-type layer was produced by the microwave plasma CVD method. No. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer,
A p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element No. 11).
【0146】作製した光起電力素子(素子No.実1
1)を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性
及び耐久特性を測定したところ、実施例1の素子No.
実1−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久性が得
られた。また、実施例11(素子No.実11)の光起
電力素子のN原子とO原子のi型層中における層厚方向
の分布を、二次イオン質量分析装置により分析した。そ
の結果を図27に示す。以上の結果より、本発明の効果
が実証された。The fabricated photovoltaic element (element No. 1)
The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics of the element No. 1) of Example 1 were measured in the same manner as in Example 1.
The same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability as those of Example 1-5 were obtained. The distribution of N atoms and O atoms in the i-type layer in the layer thickness direction of the photovoltaic element of Example 11 (element No. 11) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer. FIG. 27 shows the result. From the above results, the effect of the present invention was demonstrated.
【0147】(実施例12) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、SiH4ガス流量及びGeH4ガス流量を図28に示
す流量パターンに従ってマスフローコントローラー10
21、1026で調整し、且つマイクロ波プラズマCV
D法によるi型層を形成後RFプラズマCVD法による
i型層を表12に示す作製条件で作製した以外は実施例
1の素子No.実1−5と同じ条件で、基板上に、反射
層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子N
o.実12)。作製した光起電力素子(素子No.実1
2)を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性
及び耐久特性を測定したところ、実施例1の素子No.
実1−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が
得られ、本発明の効果が実証された。(Example 12) When manufacturing an i-type layer by microwave plasma CVD, the flow rate of SiH 4 gas and the flow rate of GeH 4 gas were changed according to the flow pattern shown in FIG.
21, 1026 and microwave plasma CV
After forming the i-type layer by the method D, an i-type layer was manufactured by the RF plasma CVD method under the manufacturing conditions shown in Table 12. Under the same conditions as in Example 1-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode,
A collector electrode was prepared to produce a photovoltaic device (device N
o. Actual 12). The fabricated photovoltaic element (element No. 1)
2) The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1.
The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Example 1-5 were obtained, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0148】(実施例13) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、バイアス電源1011のRFバイアスを250mW
/cm3に、DCバイアスをRFカット用のコイルを介
して50Vにそれぞれ設定して、バイアス棒1012に
印加した以外は、実施例9と同じ作製条件で、基板上
に、反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透
明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No.実13)。作製した光起電力素子(素子N
o.実13)を実施例9と同様な方法で、初期特性、低
照度特性及び耐久特性を測定したところ、実施例9と同
様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得られ、本発
明の効果が実証された。(Example 13) When manufacturing an i-type layer by microwave plasma CVD, the RF bias of the bias power supply 1011 was set to 250 mW.
/ Cm 3 , a DC bias was set to 50 V through a coil for RF cut, and a bias was applied to the bias bar 1012 under the same manufacturing conditions as in Example 9 except that a reflection layer, a reflection increase A photovoltaic element was produced by producing a layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode and a current collecting electrode (element No. 13). The fabricated photovoltaic element (element N
o. Example 13) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 9. As a result, initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics similar to those in Example 9 were obtained. Has been demonstrated.
【0149】(実施例14) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、H2ガスボンベに代えて不図示のD2ガスボンベを用
い、D2ガスを300sccm流す以外は、実施例1の
素子No.実1−5と同じ作製条件で、基板上に、反射
層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子N
o.実14)。Example 14 Example 1 was repeated except that a D 2 gas (not shown) was used instead of the H 2 gas cylinder when the i-type layer was produced by the microwave plasma CVD method, and D 2 gas was flowed at 300 sccm. Element No. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode,
A collector electrode was prepared to produce a photovoltaic device (device N
o. Actual 14).
【0150】作製した光起電力素子(素子No.実1
4)を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性
及び耐久特性を測定したところ、実施例1の素子No.
実1−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が
得られた。また、実施例14(素子No.実14)の光
起電力素子を、二次イオン質量分析装置により組成分析
したところ、i型層中にD原子が含有されていることが
確認され、本発明の効果が実証された。The fabricated photovoltaic element (element No. 1)
4) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 1.
The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as in Example 1-5 were obtained. Further, when the composition of the photovoltaic device of Example 14 (Element No. 14) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer, it was confirmed that the i-type layer contained D atoms. The effect was demonstrated.
【0151】(実施例15) n型層を作製する際に、バイアス電源1011のDCバ
イアスを、シャッター1013を開けると同時に、50
Vから80Vに一定の割合で変化させる以外は、実施例
1の素子No.実1−5と同じ作製条件で、基板上に、
反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No.実15)。作製した光起電力素子(素子No.実
15)を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特
性及び耐久特性を測定したところ、実施例1の素子N
o.実1−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特
性が得られ、本発明の効果が実証された。(Example 15) In manufacturing the n-type layer, the DC bias of the bias power supply 1011 was changed to 50 at the same time when the shutter 1013 was opened.
V of Example 1 except that the voltage was changed from V to 80 V at a constant rate. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, on a substrate,
A photovoltaic element was produced by producing a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode (element No. 15). The fabricated photovoltaic element (element No. 15) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 1.
o. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Example 1-5 were obtained, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0152】(実施例16) 図12に示すRFプラズマCVD法による製造装置によ
り、実施例1のRFプラズマCVD法によるi型層と同
様な手順により、本発明の光起電力素子のn型層とp型
層を作製した。(Example 16) The n-type layer of the photovoltaic device of the present invention was manufactured by the manufacturing apparatus based on the RF plasma CVD method shown in FIG. And a p-type layer were produced.
【0153】n型層を作製するには、基板1104を加
熱ヒーター1105により350℃に加熱し、流出バル
ブ1042、1044、1045及び補助バルブ110
8を除々に開いて、H2ガス、PH3(1%)/H2ガ
ス、Si2H6ガスをガス導入管1103を通じて堆積室
1101内に流入させた。この時、H2ガス流量が50
sccm、PH3(1%)/H2ガス流量が5sccm、
Si2H6ガス流量が3sccmとなるように各々のマス
フローコントローラー1022、1024、1025で
調整した。堆積室1101内の圧力は、1Torrとな
るように真空計1106を見ながらコンダクタンスバル
ブ1107の開口を調整した。To form an n-type layer, the substrate 1104 is heated to 350 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1042, 1044, 1045 and the auxiliary valve 110 are heated.
8 was gradually opened, and H 2 gas, PH 3 (1%) / H 2 gas, and Si 2 H 6 gas were caused to flow into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the H 2 gas flow rate is 50
sccm, PH 3 (1%) / H 2 gas flow rate is 5 sccm,
The mass flow controllers 1022, 1024, and 1025 adjusted the flow rates of the Si 2 H 6 gas to 3 sccm. The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while watching the vacuum gauge 1106 so that the pressure in the deposition chamber 1101 became 1 Torr.
【0154】その後、RF電源1111の電力を120
mW/cm2に設定し、RFマッチングボックス111
2を通じてカソード1102にRF電力を導入し、RF
グロー放電を生起させ、基板1104上にn型層の形成
を開始し、層厚10nmのn型層を形成したところでR
Fグロー放電を止め、流出バルブ1042、1044、
1045及び補助バルブ1108を閉じて、堆積室11
01内へのガス流入を止め、n型層の形成を終えた。Thereafter, the power of the RF power supply 1111 is reduced to 120
mW / cm 2 and the RF matching box 111
2 to the cathode 1102 through RF power,
Glow discharge is caused to start forming an n-type layer on the substrate 1104, and when an n-type layer having a thickness of 10 nm is formed, R
F glow discharge is stopped, and outflow valves 1042, 1044,
1045 and the auxiliary valve 1108 are closed, and the deposition chamber 11 is closed.
The flow of gas into 01 was stopped, and the formation of the n-type layer was completed.
【0155】次に実施励の素子No.実1−5と同じ作
製条件でn型層上にRFプラズマCVD法によるi型層
を作製した。次に、堆積室1101よりRFプラズマC
VD法によるi型層を作製した基板1104を取り出
し、実施例1と同様なマイクロ波プラズマCVD法によ
る堆積装置1000に設置し、実施例1の素子No.実
1−5と同じ作製条件でRFプラズマCVD法によるi
型層上にマイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作
製した。Next, the device No. Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, an i-type layer was formed on the n-type layer by RF plasma CVD. Next, RF plasma C is deposited from the deposition chamber 1101.
The substrate 1104 on which the i-type layer was formed by the VD method was taken out and set in the same deposition apparatus 1000 by the microwave plasma CVD method as in the first embodiment. I by the RF plasma CVD method under the same manufacturing conditions as in Example 1-5.
An i-type layer was formed on the mold layer by microwave plasma CVD.
【0156】次に、堆積室1000よりマイクロ波プラ
ズマCVD法によるi型層を作製した基板1004を取
り出し、前述のRFプラズマCVD法による堆積装置1
100に設置し、マイクロ波プラズマCVD法によるi
型層上にp型層を作製した。p型層を作製するには、基
板1104を加熱ヒーター1105により200℃に加
熱し、流出バルブ1041〜1043及び1108を除
々に開いて、SiH4ガス、H2ガス、BF3(1%)/
H2ガスをガス導入管1103を通じて堆積室1101
内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が0.5s
ccm、H2ガス流量が100sccm、BF3(1%)
/H2ガス流量が1sccmとなるように各々のマスフ
ローコントローラー1021〜1023で調整した。堆
積室1101内の圧力は、1Torrとなるように真空
計1106を見ながらコンダクタンスバルブ1107の
開口を調整した。Next, the substrate 1004 on which the i-type layer has been formed by the microwave plasma CVD method is taken out from the deposition chamber 1000, and the deposition apparatus 1 by the above-described RF plasma CVD method is taken out.
100 and i by microwave plasma CVD method.
A p-type layer was formed on the mold layer. In order to form a p-type layer, the substrate 1104 is heated to 200 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1041 to 1043 and 1108 are opened gradually, and SiH 4 gas, H 2 gas, BF 3 (1%) /
H 2 gas is introduced into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103.
Allowed to flow in. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 0.5 s.
ccm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, BF 3 (1%)
Each of the mass flow controllers 1021 to 1023 was adjusted so that the / H 2 gas flow rate became 1 sccm. The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while watching the vacuum gauge 1106 so that the pressure in the deposition chamber 1101 became 1 Torr.
【0157】その後、RF電源1111の電力を2W/
cm2に設定し、RFマッチングボックス1112を通
じてカソード1102にRF電力を導入し、RFグロー
放電を生起させ、i型層上にp型層の形成を開始し、層
厚5nmのp型層を形成したところでRFグロー放電を
止め、流出バルブ1041〜1043及び補助バルブ1
108を閉じて、堆積室1101内へのガス流入を止
め、p型層の形成を終えた。次に、p型層上に、実施例
1と同様に透明電極と集電電極を蒸着し、光起電力素子
を作製した(素子No.実16)。以上の、光起電力素
子の作製条件を表13に示す。After that, the power of the RF power supply 1111 is reduced by 2 W /
cm 2 , and RF power is introduced into the cathode 1102 through the RF matching box 1112 to generate an RF glow discharge, start forming a p-type layer on the i-type layer, and form a p-type layer having a thickness of 5 nm. When the RF glow discharge is stopped, the outflow valves 1041 to 1043 and the auxiliary valve 1
108 was closed, the gas flow into the deposition chamber 1101 was stopped, and the formation of the p-type layer was completed. Next, a transparent electrode and a current collecting electrode were deposited on the p-type layer in the same manner as in Example 1 to produce a photovoltaic element (element No. 16). Table 13 shows the conditions for manufacturing the photovoltaic element described above.
【0158】(比較例3) RFプラズマCVD法によるi型層を作製しない以外
は、実施例16と同じ作製条件で、基板上に、反射層、
反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電
電極を作製して光起電力素子を作製した(素子No.比
3)。Comparative Example 3 A reflective layer was formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 16 except that an i-type layer was not formed by RF plasma CVD.
A photovoltaic element was produced by producing a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode and a current collecting electrode (element number ratio 3).
【0159】作製した光起電力素子(素子No.実16
及び素子No.比3)を実施例1と同様な方法で、初期
特性、低照度特性及び耐久特性を測定した。測定の結
果、素子No.比3の光起電力素子に対して、素子N
o.実16の光起電力素子は、初期特性の開放電圧が
1.04倍、曲線因子が1.03倍、低照度特性の光電
変換効率が1.08倍、耐久特性の光電変換効率の低下
が1.09倍優れており、本発明の効果が実証された。The fabricated photovoltaic element (element No. 16)
And element No. The ratio 3) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the device No. For the photovoltaic element of ratio 3, the element N
o. The photovoltaic element of Example 16 has an open-circuit voltage of initial characteristics of 1.04 times, a fill factor of 1.03 times, a photoelectric conversion efficiency of low illuminance characteristics of 1.08 times, and a decrease in photoelectric conversion efficiency of durability characteristics. 1.09 times better, demonstrating the effect of the present invention.
【0160】(実施例17) 表14に示す作製条件で、実施例1と同様な方法によ
り、基板上に、反射層、反射増加層、第1のn型層、第
1のi型層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型
層、第2のp型層、透明電極、集電電極を作製して光起
電力素子を作製した(素子No.実17)。Example 17 Under the manufacturing conditions shown in Table 14, a reflective layer, a reflection increasing layer, a first n-type layer, a first i-type layer, A first p-type layer, a second n-type layer, a second i-type layer, a second p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element No. 17).
【0161】(比較例4) 第1のRFプラズマCVD法によるi型層1及びi型層
2を作製しない以外は、実施例17と同じ作製条件で、
基板上に、反射層、反射増加層、第1のn型層、第1の
i型層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、
第2のp型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力
素子を作製した(素子No.比4)。Comparative Example 4 The same manufacturing conditions as in Example 17 were used, except that the i-type layer 1 and the i-type layer 2 were not formed by the first RF plasma CVD method.
On a substrate, a reflection layer, a reflection enhancement layer, a first n-type layer, a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, a second i-type layer,
A second p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element number ratio 4).
【0162】以上のようにして作製した光起電力素子
(素子No.実17及び比4)を実施例1と同様な方法
で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を測定した。測
定の結果、素子No.比4の光起電力素子に対して、素
子No.実17の光起電力素子は、初期特性の開放電圧
が1.03倍、曲線因子が1.03倍、低照度特性の光
電変換効率が1.08倍、耐久特性の光電変換効率の低
下が1.10倍優れており、本発明の効果が実証され
た。The photovoltaic elements (element No. 17 and ratio 4) produced as described above were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the device No. With respect to the photovoltaic element having a ratio of 4, In the photovoltaic element of Example 17, the open-circuit voltage of the initial characteristics is 1.03 times, the fill factor is 1.03 times, the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristics is 1.08 times, and the decrease of the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristics is small. 1.10 times better, demonstrating the effect of the present invention.
【0163】(実施例18) 表15に示す作製条件で、実施例1と同様な方法によ
り、基板上に、反射層、反射増加層、第1のn型層、第
1のi型層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型
層、第2のp型層、第3のn型層、第3のi型層、第3
のp型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子
を作製した(素子No.実18)。(Example 18) Under the manufacturing conditions shown in Table 15, a reflective layer, a reflection increasing layer, a first n-type layer, a first i-type layer, A first p-type layer, a second n-type layer, a second i-type layer, a second p-type layer, a third n-type layer, a third i-type layer, a third
A p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 18).
【0164】(比較例5) 第1のi型層及び第2のRFプラズマCVD法によるi
型層1及びi型層2を作製しない以外は、基板上に、反
射層、反射増加層、第1のn型層、第1のi型層、第1
のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2のp型
層、第3のn型層、第3のi型層、第3のp型層、透明
電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素
子No.比5)。Comparative Example 5 The first i-type layer and the second i-type layer formed by the RF plasma CVD method were used.
Except that the mold layer 1 and the i-type layer 2 are not formed, a reflective layer, a reflection increasing layer, a first n-type layer, a first i-type layer, a first
P-type layer, second n-type layer, second i-type layer, second p-type layer, third n-type layer, third i-type layer, third p-type layer, transparent electrode, A current collecting electrode was produced to produce a photovoltaic element (element number ratio 5).
【0165】作製した光起電力素子(素子No.実18
及び比5)を実施例1と同様な方法で、初期特性、低照
度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、素子N
o.比5に対して、素子No.実18は、初期特性の開
放電圧が1.03倍、曲線因子が1.03倍、低照度特
性の光電変換効率が1.09倍、耐久特性の光電変換効
率の低下が1.07倍優れており、本発明の効果が実証
された。The fabricated photovoltaic element (element No. 18)
The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1 with the ratio 5). As a result of the measurement, the element N
o. For element ratio No. 5, Actually, the open voltage of the initial characteristics is 1.03 times, the fill factor is 1.03 times, the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristics is 1.09 times, and the decrease of the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristics is 1.07 times better. Thus, the effect of the present invention was demonstrated.
【0166】(実施例19) 図13に示す多室分離型堆積装置により、本発明の光起
電力素子を作製した。図中1201及び1210はロー
ド、アンロード室、1202、1203、1205〜1
207及び1029は実施例16と同様なRFプラズマ
CVD法による各層の堆積室、1204及び1208は
実施例1と同様なマイクロ波プラズマCVD法による各
層の堆積室、1211〜1219は各室を隔てるゲート
バルブ、1221、1222、1224〜1226及び
1228はカソード電極、1223及び1227はマイ
クロ波の導波部及び誘電体窓である。(Example 19) A photovoltaic element of the present invention was manufactured by a multi-chamber separation type deposition apparatus shown in FIG. In the figure, reference numerals 1201 and 1210 denote load and unload chambers, 1202, 1203, 1205-1.
Reference numerals 207 and 1029 denote chambers for depositing each layer by the same RF plasma CVD method as in Embodiment 16, 1204 and 1208 denote chambers for depositing each layer by the microwave plasma CVD method as in Embodiment 1, and 1211 to 1219 gates separating the chambers. The bulbs 1221, 1222, 1224-1226 and 1228 are cathode electrodes, and 1223 and 1227 are microwave waveguides and dielectric windows.
【0167】まず、基板をロード室1201に設置し、
ロード室1201内を真空排気した後に、ゲートバルブ
1211を開けて、基板を第1のn型層堆積室1202
に移動し、ゲートバルブ1211を閉じた。次に、実施
例17の第1のn型層と同じ条件で、基板上に第1のn
型層を作製した。次に、ゲートバルブ1212を開け
て、基板を第1のRFプラズマCVD法によるi型層堆
積室1203に移動し、ゲートバルブ1212を閉じ
た。次に、実施例17の第1のRFプラズマCVD法に
よるi型層1と同じ条件で、第1のn型層上に第1のR
FプラズマCVD法によるi型層1を作製した。次に、
ゲートバルブ1213を開けて、基板を第1のマイクロ
波プラズマCVD法によるi型層堆積室1204に移動
し、ゲートバルブ1213を閉じた。次に実施例17の
第1のマイクロ波プラズマCVD法によるi型層と同じ
条件で、第1のRFプラズマCVD法によるi型層1上
に第1のマイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作
製した。 次に、ゲートバルブ1214を開けて、基板
を第1のRFプラズマCVD法によるi型層堆積室12
05に移動し、ゲートバルブ1214を閉じた。次に、
実施例17の第1のRFプラズマCVD法によるi型層
2と同じ条件で、第1のマイクロ波プラズマCVD法に
よるi型層上に第1のRFプラズマCVD法によるi型
層2を作製した。First, the substrate is set in the load chamber 1201,
After the inside of the load chamber 1201 is evacuated, the gate valve 1211 is opened, and the substrate is removed from the first n-type layer deposition chamber 1202.
And the gate valve 1211 was closed. Next, the first n-type layer was formed on the substrate under the same conditions as those of the first n-type layer of Example 17.
A mold layer was prepared. Next, the gate valve 1212 was opened, the substrate was moved to the i-type layer deposition chamber 1203 by the first RF plasma CVD method, and the gate valve 1212 was closed. Next, the first R-type layer 1 was formed on the first n-type layer under the same conditions as those of the i-type layer 1 by the first RF plasma CVD method in Example 17.
An i-type layer 1 was produced by the F plasma CVD method. next,
The gate valve 1213 was opened, the substrate was moved to the i-type layer deposition chamber 1204 by the first microwave plasma CVD method, and the gate valve 1213 was closed. Next, an i-type layer formed by the first microwave plasma CVD method is formed on the i-type layer 1 formed by the first RF plasma CVD method under the same conditions as those of the i-type layer formed by the first microwave plasma CVD method in Example 17. Produced. Next, the gate valve 1214 is opened, and the substrate is placed in the i-type layer deposition chamber 12 by the first RF plasma CVD method.
05, and the gate valve 1214 was closed. next,
Under the same conditions as the i-type layer 2 by the first RF plasma CVD method of Example 17, the i-type layer 2 by the first RF plasma CVD method was formed on the i-type layer by the first microwave plasma CVD method. .
【0168】ゲートバルブ1215を開けて、基板を第
1のp型層堆積室1206に移動し、ゲートバルブ12
15を閉じた。次に、実施例17の第1のp型層と同じ
条件で、第1のRFプラズマCVD法によるi型層2上
に第1のp型層を作製した。次に、ゲートバルブ121
6を開けて、基板を第2のn型層堆積室1207に移動
し、ゲートバルブ1216を閉じた。次に、実施例17
の第2のn型層と同じ条件で、第1のp型層上に第2の
n型層を作製した。次に、ゲートバルブ1217を開け
て、基板を第2のi型層堆積室1208に移動し、ゲー
トバルブ1217を閉じた。次に、実施例17の第2の
i型層と同じ条件で、第2のn型層上に第2のi型層を
作製した。次に、ゲートバルブ1218を開けて、基板
を第2のp型層堆積室1209に移動し、ゲートバルブ
1218を閉じた。次に、実施例17の第2のp型層と
同じ条件で、第2のi型層上に第2のp型層を作製し
た。次に、ゲートバルブ1219を開けて、基板をアン
ロード室1210に移動し、ゲートバルブ1219を閉
じ、アンロード室1210より基板を取りだし、光起電
力素子の作製した(素子No.実19)。The gate valve 1215 is opened, the substrate is moved to the first p-type layer deposition chamber 1206, and the gate valve 1215 is opened.
15 was closed. Next, a first p-type layer was formed on the i-type layer 2 by the first RF plasma CVD method under the same conditions as the first p-type layer of Example 17. Next, the gate valve 121
6 was opened, the substrate was moved to the second n-type layer deposition chamber 1207, and the gate valve 1216 was closed. Next, Example 17
Under the same conditions as the second n-type layer, a second n-type layer was formed on the first p-type layer. Next, the gate valve 1217 was opened, the substrate was moved to the second i-type layer deposition chamber 1208, and the gate valve 1217 was closed. Next, a second i-type layer was formed on the second n-type layer under the same conditions as the second i-type layer of Example 17. Next, the gate valve 1218 was opened, the substrate was moved to the second p-type layer deposition chamber 1209, and the gate valve 1218 was closed. Next, a second p-type layer was formed on the second i-type layer under the same conditions as the second p-type layer in Example 17. Next, the gate valve 1219 was opened, the substrate was moved to the unload chamber 1210, the gate valve 1219 was closed, the substrate was taken out of the unload chamber 1210, and a photovoltaic element was manufactured (element No. 19).
【0169】作製した光起電力素子(素子No.実1
9)の実施例1と同様な方法で、初期特性、低照度特性
及び耐久特性を測定した。測定の結果、実施例17(素
子No.実17)の光起電力素子に対して、実施例19
(素子No.実19)の光起電力素子は、初期特性の開
放電圧が1.01倍、曲線因子が1.02倍、低照度特
性の光電変換効率が1.03倍、耐久特性の光電変換効
率の低下が1.02倍優れており、本発明の光起電力素
子を多室分離型堆積装置で作製することにより、より一
層優れた特性を有する光起電力素子が得られることが判
明し、本発明の効果が実証された。The fabricated photovoltaic element (element No. 1)
The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 1 of 9). As a result of the measurement, the photovoltaic device of Example 17 (element No. 17)
The photovoltaic element (element No. 19) has an open-circuit voltage of 1.01 times, a fill factor of 1.02 times, a photoelectric conversion efficiency of low illuminance characteristics of 1.03 times, and a photoelectric characteristic of endurance characteristics. The reduction in conversion efficiency is 1.02 times better, and it has been found that a photovoltaic element having even more excellent characteristics can be obtained by manufacturing the photovoltaic element of the present invention with a multi-chamber separation type deposition apparatus. Thus, the effect of the present invention was demonstrated.
【0170】(実施例20) 実施例17と同じ作製条件で、光起電力素子を作製し、
これを用いて、太陽電池モジュールを作製し、図21に
示すような回路構成の車載換気ファンを作った。図21
において、自動車のボンネットに張り付けた太陽電池モ
ジュール9101で発生した電力は、逆流防止ダイオー
ド9102を経て、2次電池9104に充電される。9
103は、過充電防止用ダイオードである。太陽電池モ
ジュール9101及び2次電池9104からの電力は、
換気ファンのモーター9105に供給される。Example 20 A photovoltaic element was manufactured under the same manufacturing conditions as in Example 17, and
Using this, a solar cell module was produced, and an in-vehicle ventilation fan having a circuit configuration as shown in FIG. 21 was produced. FIG.
In, the electric power generated by the solar cell module 9101 attached to the hood of the automobile is charged into the secondary battery 9104 via the backflow prevention diode 9102. 9
103 is an overcharge prevention diode. The power from the solar cell module 9101 and the secondary battery 9104 is
It is supplied to the motor 9105 of the ventilation fan.
【0171】(比較例6) 比較例として素子No.比4と同じ作製条件で、光起電
力素子を作製し、これを用いて、実施例21と同様な車
載換気ファンを作った。実施例20と比較例6で作製し
た車載換気ファンを取り付けた自動車を、エンジンを回
転させたアイドリング状態で168時間放置し、その後
晴天下でエンジンを止めて換気ファン稼働させた状態で
放置し、自動車室内の温度を測定した。その結果、比較
例6の車載冷却ファンに対して、実施例20の車載冷却
ファンは、室内の温度が3度低く、本発明による発電シ
ステムの効果が実証された。Comparative Example 6 As a comparative example, the device No. A photovoltaic element was produced under the same production conditions as in Ratio 4, and using this, a vehicle-mounted ventilation fan similar to that of Example 21 was produced. The vehicle equipped with the in-vehicle ventilation fan manufactured in Example 20 and Comparative Example 6 was left for 168 hours in an idling state in which the engine was rotated, and then left in a sunny state with the engine stopped and the ventilation fan operated, The temperature in the car interior was measured. As a result, the in-vehicle cooling fan of Example 20 had a room temperature lower by 3 degrees than the in-vehicle cooling fan of Comparative Example 6, and the effect of the power generation system according to the present invention was demonstrated.
【0172】(実施例21) 図11に示す原料ガス供給装置1020と堆積装置10
00からなるマイクロ波プラズマCVD法による製造装
置及び図12に示す原料ガス供給装置1020と堆積装
置1100とからなるRFプラズマCVD法による製造
装置により、本発明の光起電力素子を作製した。本実施
例では、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層にB
とP原子をドーピングした。(Example 21) A source gas supply device 1020 and a deposition device 10 shown in FIG.
The photovoltaic element of the present invention was manufactured using a manufacturing apparatus based on a microwave plasma CVD method consisting of a raw material gas supply apparatus 1020 and a deposition apparatus 1100 shown in FIG. In this embodiment, B is added to the i-type layer by microwave plasma CVD.
And P atoms were doped.
【0173】実施例1の素子No.実1−5と同じ作製
条件で、基板上に、反射層、反射増加層、n型層を形成
し、続いて次のようにしてRFプラズマCVD法及びマ
イクロ波プラズマCVD法によるi型層の成膜を行っ
た。基板1004を堆積室1001より取り出し、図4
−2に示すRFプラズマCVD法による堆積装置110
0の堆積室1101に設置し、RFプラズマCVD法に
よるi型層を作製した。The device No. of Example 1 Under the same manufacturing conditions as in Example 1-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, and an n-type layer were formed on the substrate, and then an i-type layer was formed by RF plasma CVD and microwave plasma CVD as follows. A film was formed. The substrate 1004 is taken out of the deposition chamber 1001, and
-2 Deposition apparatus 110 by RF plasma CVD method
No. 0 deposition chamber 1101 to produce an i-type layer by RF plasma CVD.
【0174】RFプラズマCVD法によるi型層を作製
するには、基板1104を加熱ヒーター1105により
350℃に加熱し、流出バルブ1041、1042、1
047、1048及び補助バルブ1108を徐々に開い
て、SiH4ガス、H2ガス、BF3(2000ppm)
/H2ガス、PH3(2000ppm)/H2をガスをガ
ス導入管1103を通じて堆積室1101内に流入させ
た。この時、SiH4ガス流量が8sccm、H2ガス流
量が100sccm、BF3(2000ppm)/H2ガ
ス流量0.04sccm、PH3(2000ppm)/
H2ガス流量1sccmとなるように各々のマスフロー
コントローラー1021、1022、1027、102
8調整した。堆積室1101内の圧力は、0.5Tor
rとなるように真空計1106を見ながらコンダクタン
スバルブ1107の開口を調整した。In order to form an i-type layer by the RF plasma CVD method, the substrate 1104 is heated to 350 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1041, 1042,
047, 1048 and the auxiliary valve 1108 are gradually opened, and SiH 4 gas, H 2 gas, BF 3 (2000 ppm)
/ H 2 gas and PH 3 (2000 ppm) / H 2 gas were introduced into the deposition chamber 1101 through the gas introduction pipe 1103. At this time, the SiH 4 gas flow rate was 8 sccm, the H 2 gas flow rate was 100 sccm, BF 3 (2000 ppm) / H 2 gas flow rate 0.04 sccm, PH 3 (2000 ppm) /
Each of the mass flow controllers 1021, 1022, 1027, 102 is set so that the H 2 gas flow rate becomes 1 sccm.
8 adjustments were made. The pressure in the deposition chamber 1101 is 0.5 Torr
The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while watching the vacuum gauge 1106 so as to obtain r.
【0175】その後、RF電源1111の電力を120
mW/cm2に設定し、RFマッチングボックス111
2を通じてカソード1102にRF電力を導入し、RF
グロー放電を生起させ、n型層上にRFプラズマCVD
法によるi型層の作製を開始し、層厚10nmのi型層
を作製したところで、RFグロー放電を止め、流出バル
ブ1041、1042及び補助バルブ1108を閉じ
て、堆積室1101内へのガス流入を止めi型層の作製
を終えた。Thereafter, the power of the RF power supply 1111 is reduced to 120
mW / cm 2 and the RF matching box 111
2 to the cathode 1102 through RF power,
Glow discharge is generated, and RF plasma CVD is performed on the n-type layer.
When the i-type layer is formed by the method and the i-type layer having a thickness of 10 nm is formed, the RF glow discharge is stopped, the outflow valves 1041 and 1042 and the auxiliary valve 1108 are closed, and the gas flows into the deposition chamber 1101. And the fabrication of the i-type layer was completed.
【0176】次に基板1104を堆積室1101より取
り出し、図11に示すマイクロ波プラズマCVD法によ
る堆積装置1000の堆積室1001に設置し、マイク
ロ波プラズマCVD法によるi型層を作製した。マイク
ロ波プラズマCVD法によるi型層を作製するには、基
板1004を加熱ヒーター1005により350℃に加
熱し、流出バルブ1041、1042、1046〜10
48及び補助バルブ1008を徐々に開いて、SiH4
ガス、H2ガス、GeH4ガス、BF3(2000pp
m)/H2ガス、PH3(2000ppm)/H2をガス
導入管1003を通じて堆積室1001内に流入させ
た。 この時、SiH4ガス流量が200sccm、H2
ガス流量が500sccm、GeH4ガス流量が1sc
cm、BF3(2000ppm)/H2ガス流量0.2s
ccm、PH3(2000ppm)/H2ガス流量0.1
sccmとなるように各々のマスフローコントローラー
1021、1022、1026〜1028調整した。堆
積室1001内の圧力は、表16に示す値になるように
真空計1006を見ながらコンダクタンスバルブ100
7の開口を調整した。Next, the substrate 1104 was taken out of the deposition chamber 1101 and placed in the deposition chamber 1001 of the deposition apparatus 1000 by the microwave plasma CVD method shown in FIG. 11 to produce an i-type layer by the microwave plasma CVD method. In order to form an i-type layer by a microwave plasma CVD method, the substrate 1004 is heated to 350 ° C. by a heater 1005, and the outflow valves 1041, 1042, 1046 to 1046
48 and the auxiliary valve 1008 are gradually opened, and SiH 4
Gas, H 2 gas, GeH 4 gas, BF 3 (2000 pp
m) / H 2 gas and PH 3 (2000 ppm) / H 2 were introduced into the deposition chamber 1001 through the gas introduction pipe 1003. At this time, SiH 4 gas flow rate 200 sccm, H 2
Gas flow rate is 500 sccm, GeH 4 gas flow rate is 1 sc
cm, BF 3 (2000 ppm) / H 2 gas flow rate 0.2 s
ccm, PH 3 (2000 ppm) / H 2 gas flow rate 0.1
Each mass flow controller 1021, 1022, 1026 to 1028 was adjusted so as to be sccm. The pressure inside the deposition chamber 1001 is monitored by the conductance valve 100
The opening of No. 7 was adjusted.
【0177】次に、シャッター1013を閉じ、不図示
のマイクロ波電源の電力を170mW/cm3に設定
し、不図示の導波管、導波部1010及び誘電体窓10
02を通じて堆積室1001内にマイクロ波電力を導入
し、マイクロ波グロー放電を生起させ、バイアス電源1
011のRFバイアスを350mW/cm3に、DCバ
イアスをRFカット用のコイルを介して0Vにそれぞれ
設定して、バイアス棒1012に印加した。その後、シ
ャッター1013を開けて、RFプラズマCVD法によ
るi型層上にマイクロ波プラズマCVD法によるi型層
の作製を開始し、同時に、SiH4ガス流量及びGeH4
ガス流量を、図14に示す流量パターンに従ってマスフ
ローコントローラー1021、1026で調整し、層厚
300nmのi型層を作製したところで、シャッター1
013を閉じ、バイアス電源1011の出力を切り、マ
イクロ波グロー放電を止め、流出バルブ1041、10
42、1046及び補助バルブ1008を閉じて、堆積
室1001内へのガス流入を止めた。Next, the shutter 1013 is closed, the power of the microwave power supply (not shown) is set to 170 mW / cm 3 , and the waveguide, the waveguide 1010 and the dielectric window 10 (not shown) are set.
02, a microwave power is introduced into the deposition chamber 1001 to generate a microwave glow discharge,
The RF bias of 011 was set to 350 mW / cm 3 , and the DC bias was set to 0 V via an RF cut coil, and applied to the bias bar 1012. After that, the shutter 1013 is opened to start the production of the i-type layer by the microwave plasma CVD method on the i-type layer by the RF plasma CVD method, and at the same time, the flow rate of SiH 4 gas and GeH 4
The gas flow rate was adjusted by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow rate pattern shown in FIG.
013, the output of the bias power supply 1011 is turned off, the microwave glow discharge is stopped, and the outflow valves 1041, 10
42, 1046 and the auxiliary valve 1008 were closed to stop the gas flow into the deposition chamber 1001.
【0178】続いて、実施例1と同条件でRFプラズマ
CVD法によるi型層上にp型層を作製した。更に、p
型層上に、透明電極として、ITO(In2O3+SnO
2)薄膜を70μm、更に集電電極として、アルミニウム
(Al)薄膜を2μm真空蒸着し、光起電力素子を作製
した(素子No.実21−1〜7、比7−1)。作製し
た光起電力素子(素子No.実21−1〜7及び素子N
o.比7−1)の初期特性、低照度特性及び耐久特性の
測定を行なった。結果を表16に示す。Subsequently, a p-type layer was formed on the i-type layer by RF plasma CVD under the same conditions as in Example 1. Furthermore, p
ITO (In 2 O 3 + SnO) as a transparent electrode on the mold layer
2 ) A thin film of 70 μm was further vacuum-deposited with an aluminum (Al) thin film of 2 μm as a current collecting electrode to produce a photovoltaic element (element Nos. 21-1 to 7; ratio 7-1). The fabricated photovoltaic devices (device Nos. 21-1 to 21-7 and device N
o. The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the ratio 7-1) were measured. Table 16 shows the results.
【0179】表16から分かる通り、マイクロ波プラズ
マCVD法によるi型層を堆積室1001内の圧力が5
0mTorr以下で作製することにより、優れた特性の
光起電力素子が得られることが判明した。また、バリウ
ム硼珪酸ガラス(コーニング(株)製7059)基板を
用い、SiH4ガス流量及びGeH4ガス流量及びマイク
ロ波電力を表3に示す値とした以外は、素子No.実2
1−5のマイクロ波プラズマCVD法によるi型層と同
じ作製条件で、シャッター1013を2分間開けて基板
上にマイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製
し、層厚により原料ガスの分解効率を求めたところ、表
3と同様な結果となった。As can be seen from Table 16, the pressure in the deposition chamber 1001 was 5
It has been found that a photovoltaic element having excellent characteristics can be obtained by manufacturing at 0 mTorr or less. In addition, a barium borosilicate glass (Corning Co., Ltd. 7059) substrate was used, and the SiH 4 gas flow rate, the GeH 4 gas flow rate, and the microwave power were set to the values shown in Table 3, and the device Nos. Real 2
The shutter 1013 was opened for 2 minutes under the same manufacturing conditions as those of the i-type layer by the microwave plasma CVD method of 1-5 to form an i-type layer on the substrate by the microwave plasma CVD method. Was obtained, and the same result as in Table 3 was obtained.
【0180】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、マイクロ波電源の電力を表17
に示す値とした以外は、素子No.実21−5の光起電
力素子と同じ作製条件で、基板上に反射層、反射増加
層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形
成し、光起電力素子を作製した(素子No.実21−8
〜10及び7−2〜3)。Next, when producing an i-type layer by microwave plasma CVD, the power of the microwave power supply was
, Except that the values shown in FIG. A reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collecting electrode are formed on a substrate under the same manufacturing conditions as those of the photovoltaic element of Example 21-5. An element was manufactured (Element No. 21-8).
-10 and 7-2-3).
【0181】作製した光起電力素子(素子No.実21
−8〜10及び7−2〜3)を素子No.実21−5と
同様な方法で、初期特性、低照度特性、耐久特性を測定
した。測定の結果を表17に示す。表17から分かると
おり、原料ガスを100%分解するのに必要なマイクロ
波エネルギーより低いマイクロ波エネルギーで原料ガス
を分解することにより、優れた特性の光起電力素子が得
られることが判明した。The fabricated photovoltaic element (element No. 21)
-8 to 10 and 7-2 to 3) were used as element Nos. The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 21-5. Table 17 shows the measurement results. As can be seen from Table 17, it was found that a photovoltaic element having excellent characteristics was obtained by decomposing the source gas with microwave energy lower than the microwave energy required to decompose the source gas by 100%.
【0182】次に、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際に、RFバイアスを表18に示す値
とした以外は、素子No.実21−5の光起電力素子と
同じ作製条件で、基板上に反射層、反射増加層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成し、光
起電力素子を作製した(素子No.実21−11〜14
及び7−4)。Next, when producing the i-type layer by the microwave plasma CVD method, except that the RF bias was set to the value shown in Table 18, the device No. A reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collecting electrode were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as those of the photovoltaic element of Example 21-5. Elements were manufactured (element Nos. 21-11 to 14).
And 7-4).
【0183】作製した光起電力素子(素子No.実21
−11〜14及び7−4)を素子No.実21−5と同
様な方法で、初期特性、低照度特性、耐久特性を測定し
た。測定の結果を表18に示す。表18から分かる通
り、マイクロ波エネルギーより高いRFエネルギーを原
料ガスに作用させることにより、優れた特性の光起電力
素子が得られることが判明した。The manufactured photovoltaic element (element No. 21)
-11 to 14 and 7-4) were replaced by element Nos. The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 21-5. Table 18 shows the measurement results. As can be seen from Table 18, it was found that a photovoltaic element having excellent characteristics was obtained by applying RF energy higher than the microwave energy to the source gas.
【0184】次に、ステンレス基板とバリウム硼珪酸ガ
ラス(コーニング(株)製7059)基板を用い、Si
H4ガス流量及びGeH4ガス流量を表6に示す値とした
以外は、素子No.実21−5のマイクロ波プラズマC
VD法によるi型層と同じ作製条件で、基板上にi型層
を1μm作製して物性測定用サンプルを作製した。更
に、バリウム硼珪酸ガラス(コーニング(株)製705
9)基板を用い、素子No.実21−5のRFプラズマ
CVD法によるi型層と同じ作製条件で、基板上にi型
層を1μm作製して物性測定用サンプルを作製した。Next, using a stainless steel substrate and a barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) substrate,
The element Nos. 1 and 2 except that the H 4 gas flow rate and the GeH 4 gas flow rate were set to the values shown in Table 6. Actual 21-5 microwave plasma C
Under the same manufacturing conditions as for the i-type layer by the VD method, an i-type layer was formed on the substrate at 1 μm to prepare a sample for measuring physical properties. Furthermore, barium borosilicate glass (705 made by Corning Co., Ltd.)
9) The device No. Under the same manufacturing conditions as those of the i-type layer by RF plasma CVD method in Ex. 21-5, an i-type layer was formed on the substrate at 1 μm to prepare a sample for measuring physical properties.
【0185】作製した物性測定用サンプルのバンドギャ
ップと組成の分析を行い、Si原子とGe原子の組成比
と、バンドギャップの関係を求めたところ表6と同じ結
果が得られた。次に、マイクロ波プラズマCVD法によ
るi型層を作製する際に、SiH4ガス流量及びGeH4
ガス流量を図15に示す流量パターンに従ってマスフロ
ーコントローラー1021、1026で調整した以外
は、素子No.実21−5の光起電力素子と同じ作製条
件で、基板上に反射層、反射増加層、n型層、i型層、
p型層、透明電極、集電電極を形成し、光起電力素子を
作製した(素子No.比7−5)。The bandgap and composition of the manufactured sample for measuring physical properties were analyzed, and the relationship between the composition ratio of Si atoms and Ge atoms and the bandgap was determined. The same results as in Table 6 were obtained. Next, when fabricating an i-type layer by microwave plasma CVD, the SiH 4 gas flow rate and GeH 4
The device Nos. 1 and 2 were prepared except that the gas flow rate was adjusted by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow pattern shown in FIG. Under the same manufacturing conditions as the photovoltaic element of Actual 21-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer,
A p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed, and a photovoltaic element was manufactured (element number ratio 7-5).
【0186】作製した光起電力素子(素子No.比7−
5)を素子No.実21−5と同様な方法で、初期特
性、低照度特性、耐久特性を測定した。測定の結果、素
子No.比7−5に対し、素子No.実21−5は初期
特性の開放電圧が1.02倍、曲線因子が1.03倍、
低照度特性が1.09倍、耐久特性が1.07倍優れて
いた。The fabricated photovoltaic element (element number ratio 7-
5) is replaced with the element No. The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 21-5. As a result of the measurement, the device No. For the ratio 7-5, the device No. In the actual 21-5, the open-circuit voltage of the initial characteristics is 1.02 times, the fill factor is 1.03 times,
The low illuminance characteristics were 1.09 times better and the durability characteristics were 1.07 times better.
【0187】更に、素子No.実21−5と素子No.
比7−5のマイクロ波プラズマCVD法によるi型層に
おけるSi原子とGe原子の層厚方向の組成分析を、前
記組成分析と同様な方法でおこなったところ、素子N
o.実21−5の光起電力素子では、バンドギャップの
極小値の位置がi型層の中央の位置よりp型層とi型層
の界面方向に片寄っており、素子No.比7−5の光起
電力素子では、バンドギャップの極小値の位置がi型層
の中央の位置よりn型層とi型層の界面方向に片寄って
いることが分かった。Further, the device No. Actual 21-5 and the element No.
When the composition analysis of Si atoms and Ge atoms in the layer thickness direction in the i-type layer by microwave plasma CVD at a ratio of 7-5 was performed in the same manner as the composition analysis, the element N
o. In the photovoltaic element of Actual 21-5, the position of the minimum value of the band gap is shifted from the center position of the i-type layer toward the interface between the p-type layer and the i-type layer. In the photovoltaic element having the ratio of 7-5, it was found that the position of the minimum value of the band gap was shifted more toward the interface between the n-type layer and the i-type layer than the center position of the i-type layer.
【0188】比較のため、マイクロ波プラズマCVD法
によるi型層を作製する際に、BF3(2000pp
m)/H2及びPH3(2000ppm)/H2を流さな
い以外は、素子No.実21−5の光起電力素子と同じ
作製条件で、基板上に反射層、反射増加層、n型層、i
型層、p型層、透明電極、集電電極を形成し、光起電力
素子を作製した(素子No.実21−15)。For comparison, BF 3 (2000 pp) was used to form an i-type layer by microwave plasma CVD.
m) / H 2 and PH 3 (2000 ppm) / H 2 except that element No. Under the same manufacturing conditions as the actual photovoltaic element of 21-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer,
A photovoltaic element was manufactured by forming a mold layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode (Element Nos. 21 to 15).
【0189】作製した光起電力素子(素子No.実21
ー15)を素子No.実21−5と同様な方法で、初期
特性、低照度特性、耐久特性を測定した。測定の結果、
素子No.実21−15に対し、素子No.実21−5
は初期特性の開放電圧が1.02倍、曲線因子が1.0
3倍、低照度特性が1.09倍、耐久特性が1.07倍
優れていた。The fabricated photovoltaic element (element No. 21)
-15) for the element No. The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 21-5. As a result of the measurement,
Element No. In contrast to 21-21, the element No. Real 21-5
Means that the open-circuit voltage of the initial characteristics is 1.02 times and the fill factor is 1.0
3 times, the low illuminance characteristic was 1.09 times, and the durability characteristic was 1.07 times.
【0190】また、素子No.実21−5の光起電力素
子を、二次イオン質量分析装置により組成分析したとこ
ろ、該i型層中にB及びP原子が含有されていることが
確認された。RFプラズマCVD法によるi型層を作製
する際に、SiH4ガス流量とRF放電電力を表19に
示す値とした以外は、素子No.実21−5の光起電力
素子と同じ作製条件で、基板上に反射層、反射増加層、
n型層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を形成
し、光起電力素子を作製した(素子No.実21−16
〜20及び比7−6)。The device No. The composition of the photovoltaic element No. 21-5 was analyzed by a secondary ion mass spectrometer, and it was confirmed that the i-type layer contained B and P atoms. When an i-type layer was produced by the RF plasma CVD method, the element No. was changed except that the SiH 4 gas flow rate and the RF discharge power were set to the values shown in Table 19. Under the same manufacturing conditions as the photovoltaic element of Example 21-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer,
An n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were formed, and a photovoltaic device was manufactured (Element Nos. 21 to 16).
-20 and ratio 7-6).
【0191】作製した光起電力素子(素子No.実21
−16〜20及び比7−6)を素子No.実21−5と
同様な方法で、初期特性、低照度特性、耐久特性を測定
した。その結果を表19に示す。表19から分かる通
り、RFプラズマCVD法によるi型層の堆積速度を2
nm/sec以下で作製することにより、優れた特性の
光起電力素子が得られることが判明した。The fabricated photovoltaic element (element No. 21)
-16 to 20 and the ratio 7-6) were used for the device No. The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 21-5. Table 19 shows the results. As can be seen from Table 19, the deposition rate of the i-type layer by RF plasma CVD was 2
It has been found that a photovoltaic element having excellent characteristics can be obtained by manufacturing at a speed of nm / sec or less.
【0192】RFプラズマCVD法によるi型層を作製
する際に、該i型層の層厚を表20に示す値とした以外
は、素子No.実21−5の光起電力素子と同じ作製条
件で、基板上に反射層、反射増加層、n型層、i型層、
p型層、透明電極、集電電極を形成し、光起電力素子を
作製した(素子No.実21−21〜23及び比7−7
〜8)。[0192] When an i-type layer was produced by an RF plasma CVD method, the element No. Under the same manufacturing conditions as the photovoltaic element of Actual 21-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer,
A p-type layer, a transparent electrode, and a collecting electrode were formed to produce a photovoltaic element (element Nos. 21-21 to 23-23 and ratio 7-7).
To 8).
【0193】作製した光起電力素子(素子No.実21
−21〜23及び比7−7〜8)を素子No.実21−
5と同様な方法で、初期特性、低照度特性、耐久特性を
測定した。測定の結果を表20に示す。表20から分か
る通り、層厚が30nm以下のRFプラズマCVD法に
よるi型層を設けた光起電力素子(素子No.実21−
21〜23)が優れた特性を有することが判明した。The fabricated photovoltaic element (element No. 21)
-21 to 23 and ratios 7-7 to 8) were used for the device Nos. Real 21-
The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics were measured in the same manner as in Example 5. Table 20 shows the measurement results. As can be seen from Table 20, a photovoltaic element (element No. 21-) provided with an i-type layer formed by an RF plasma CVD method having a layer thickness of 30 nm or less.
21-23) were found to have excellent properties.
【0194】次に、RFプラズマCVD法によるi型層
を作製する際に、RF放電電力を表21に示す値とした
以外は、素子No.実21−5の光起電力素子と同じ作
製条件で、基板上に反射層、反射増加層、n型層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を形成し、光起電力素
子を作製した(素子No.実21−24〜27)。作製
した光起電力素子(素子No.実21−24〜27)を
素子No.実21−5と同様な方法で、初期特性、低照
度特性、耐久特性を測定した。測定の結果を表21に示
す。表21から分かる通り、赤外吸収スペクトルの20
00cm-1のピークにおける、半値幅をピーク高さで割
った値が、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層寄
りRFプラズマCVD法によるi型層の方が大きい光起
電力素子が優れた特性を有することが判明した。Next, when producing the i-type layer by the RF plasma CVD method, except that the RF discharge power was set to the value shown in Table 21, element No. A reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a collecting electrode were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as those of the photovoltaic element of Example 21-5. The element was produced (element No. actual 21-24 to 27). The produced photovoltaic elements (element Nos. 21-24 to 27) are referred to as element Nos. The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 21-5. Table 21 shows the measurement results. As can be seen from Table 21, 20 in the infrared absorption spectrum
The value obtained by dividing the half-width at the peak of 00 cm -1 by the peak height indicates that the i-type layer formed by the RF plasma CVD method is larger than the i-type layer formed by the microwave plasma CVD method. Was found to have.
【0195】以上の測定結果より、本発明のマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層を内圧50mTorr以
下で、原料ガスを100%分解するのに必要なマイクロ
波エネルギーより低いマイクロ波エネルギーとマイクロ
波エネルギーよりも高いRFエネルギーとを原料ガスに
作用させて形成し、層厚方向にバンドギャップがなめら
かに変化し、バンドギャップの極小値の位置がi型層の
中央の位置よりp型層とi型層の界面方向に片寄り、i
型層中にドナー及びアクセプターとなる価電子制御剤が
ドープされ、RFプラズマCVD法によるi型層を2n
m/sec以下の堆積速度で、30nm以下の層厚形成
した光起電力素子が、従来の光起電力素子に対して、優
れた特性を有することが判明し、本発明の効果が実証さ
れた。From the above measurement results, the microwave energy and the microwave energy lower than the microwave energy required to decompose the raw material gas by 100% at an internal pressure of 50 mTorr or less and the i-type layer by the microwave plasma CVD method of the present invention are shown. RF energy higher than that applied to the source gas, the band gap changes smoothly in the layer thickness direction, and the minimum value of the band gap is located between the center of the i-type layer and the p-type layer and the i-type. Offset towards the interface of the layer, i
A valence electron controlling agent serving as a donor and an acceptor is doped in the i-type layer, and the i-type layer is
It was found that a photovoltaic device formed with a layer thickness of 30 nm or less at a deposition rate of m / sec or less had superior characteristics to a conventional photovoltaic device, and the effect of the present invention was demonstrated. .
【0196】(実施例22) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、SiH4ガス流量及びGeH4ガス流量を、実施例1
と同様に図14に示す流量パターンに従ってマスフロー
コントローラー1021、1026で調整した後に、S
iH4ガス流量を200sccm、GeH4ガス流量を1
sccmに維持し、バンドギャップ最大値の領域を表2
2に示す層厚となるように作製した以外は、実施例21
の素子No.実21−5と同じ作製条件で、基板上に、
反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No.実22−1〜8)。(Example 22) When fabricating an i-type layer by microwave plasma CVD, the flow rates of SiH 4 gas and GeH 4 gas were changed in Example 1.
After the adjustment by the mass flow controllers 1021 and 1026 according to the flow pattern shown in FIG.
iH 4 gas flow rate 200 sccm, GeH 4 gas flow rate 1
Table 2 shows the region of the maximum band gap value while maintaining the band gap at sccm.
Example 21 except that the layer thickness was as shown in FIG.
Element No. Under the same manufacturing conditions as the actual 21-5, on the substrate,
A photovoltaic element was produced by producing a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode (element Nos. 22-1 to 22-8).
【0197】作製した光起電力素子(素子No.実22
−1〜8)を実施例21と同様な方法で、初期特性、低
照度特性及び耐久特性を測定した。その結果を表22に
示す。表22から分かる通り、本発明のバンドギャップ
最大値の領域の層厚が1〜30nmである光起電力素子
(素子No.実22−1〜7)が優れた特性を有するこ
とが判明し、本発明の効果が実証された。The fabricated photovoltaic element (element No. 22
-1 to 8) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 21. Table 22 shows the results. As can be seen from Table 22, it was found that the photovoltaic devices (device Nos. 22-1 to 22-7) having a layer thickness of 1 to 30 nm in the band gap maximum value region of the present invention had excellent characteristics, The effects of the present invention have been demonstrated.
【0198】(実施例23) マイクロ波プラズマCVD法に及びRFプラズマCVD
法によるi型層を作製する際に、PH3(2000pp
m)/H2ガスボンベに代えてAsH3/H2ガスボンベ
を用い、マイクロ波プラズマCVD法によるi型層では
AsH3/H2ガスを0.2sccm、RFプラズマCV
D法によるi型層では0.5sccm流す以外は、実施
例21の素子No.実21−5と同じ作製条件で、基板
上に、反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、
透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No.実23)。実施例23(素子No.実2
3)で作製した光起電力素子を実施例21と同様な方法
で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を測定したとこ
ろ、素子No.実21−5と同様な初期特性、低照度特
性及び耐久特性が得られた。(Example 23) Microwave plasma CVD and RF plasma CVD
When producing an i-type layer by the method, PH 3 (2000 pp
m) / H 2 using AsH 3 / H 2 gas cylinder in place of the gas cylinder, the microwave plasma CVD method under the i-type layer by 0.2sccm the AsH 3 / H 2 gas, RF plasma CV
In the device No. of Example 21, except that the flow rate was 0.5 sccm in the i-type layer by the method D. Under the same manufacturing conditions as in Example 21-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer,
A transparent electrode and a current collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 23). Example 23 (element No. actual 2)
The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the photovoltaic device manufactured in 3) were measured in the same manner as in Example 21. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Example 21-5 were obtained.
【0199】(実施例24) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、BF3(2000ppm)/H2ガス流量を図32に
示す流量パターンで、PH3(2000ppm)/H2ガ
ス流量を図33に示す流量パターンに従って、各々マス
フローコントローラー1027、1028を調節し、R
FプラズマCVD法によるi型層を作製する際にBF3
(2000ppm)/H2ガス流量を0.06scc
m、PH3(2000ppm)/H2ガス流量を2scc
mとした、実施例21の素子No.実21−5と同じ作
製条件で、基板上に、反射層、反射増加層、n型層、i
型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力
素子を作製した(素子No.実24)。(Example 24) When producing an i-type layer by microwave plasma CVD, the flow rate of BF 3 (2000 ppm) / H 2 gas was set to PH 3 (2000 ppm) / H 2 according to the flow pattern shown in FIG. The gas flow rate was adjusted by mass flow controllers 1027 and 1028 according to the flow rate pattern shown in FIG.
When fabricating an i-type layer by F plasma CVD, BF 3
(2000 ppm) / H 2 gas flow rate 0.06 scc
m, PH 3 (2000 ppm) / H 2 gas flow rate 2 scc
m of the device of Example 21. Under the same manufacturing conditions as in Example 21-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, i
A photovoltaic element was produced by producing a mold layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode (element No. 24).
【0200】実施例24(素子No.実24)で作製し
た光起電力素子を実施例21と同様な方法で、初期特
性、低照度特性及び耐久特性を測定したところ、素子N
o.実21−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久
特性が得られた。また、実施例24(素子No.実2
4)の光起電力素子のi型層中のB及びP原子の分布を
二次イオン質量分析装置により分析した。結果を図34
及び図35に示す。以上の結果より、本発明の効果が実
証された。The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the photovoltaic device manufactured in Example 24 (element No. 24) were measured in the same manner as in Example 21.
o. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Example 21-5 were obtained. Example 24 (element No. 2)
The distribution of B and P atoms in the i-type layer of the photovoltaic element of 4) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer. FIG. 34 shows the results.
35 and FIG. From the above results, the effect of the present invention was demonstrated.
【0201】(実施例25) マイクロ波プラズマCVD法及びRFプラズマCVD法
によるi型層を作製する際に、NO/Heガスボンベ1
079を用い、NO/Heガス流量をマイクロ波プラズ
マCVD法によるi型層では0.5sccm、RFプラ
ズマCVD法によるi型層では0.05sccm流した
以外は、実施例21の素子No.実21−5と同じ作製
条件で、基板上に、反射層、反射増加層、n型層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素
子を作製した(素子No.実25)。Example 25 When producing an i-type layer by microwave plasma CVD and RF plasma CVD, a NO / He gas cylinder 1 was used.
No. 079, and the flow rate of the NO / He gas was 0.5 sccm for the i-type layer by the microwave plasma CVD method and 0.05 sccm for the i-type layer by the RF plasma CVD method. Under the same manufacturing conditions as in Example 21-5, a photovoltaic element was manufactured by manufacturing a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate. (Element No. 25).
【0202】作製した光起電力素子(素子No.実2
5)を実施例21と同様な方法で、初期特性、低照度特
性及び耐久特性を測定したところ、素子No.実21−
5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得られ
た。また、実施例25の光起電力素子を二次イオン質量
分析装置により組成分析したところ、i型層中にO及び
N原子が確認された。The manufactured photovoltaic element (element No. 2)
5) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 21. Real 21-
The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as in Example 5 were obtained. Further, when the composition of the photovoltaic device of Example 25 was analyzed by a secondary ion mass spectrometer, O and N atoms were confirmed in the i-type layer.
【0203】(実施例26) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、Si2H6ガスボンベを用い、Si2H6ガス流量を4
0sccmとし、SiH4ガス流量を図17に示す流量
パターンに従ってマスフローコントローラー1021で
調整した以外は、実施例21の素子No.実21−5と
同じ作製条件で、基板上に、反射層、反射増加層、n型
層、i型層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No.実26)。(Example 26) When an i-type layer was produced by microwave plasma CVD, an Si 2 H 6 gas cylinder was used and the Si 2 H 6 gas flow rate was set at 4%.
Element No. 21 of Example 21 except that the flow rate of the SiH 4 gas was adjusted by the mass flow controller 1021 in accordance with the flow rate pattern shown in FIG. Under the same manufacturing conditions as in Example 21-5, a photovoltaic element was manufactured by manufacturing a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate. (Element No. 26).
【0204】作製した光起電力素子(素子No.実2
6)を実施例21と同様な方法で、初期特性、低照度特
性及び耐久特性を測定したところ、素子No.実21−
5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得られ
た。また、実施例26(素子No.実26)の光起電力
素子のSi原子と水素原子のi型層中における層厚方向
の分布を、二次イオン質量分析装置(CAMECA製
IMS−3F)により分析したところ、図18と同様な
傾向を示した。以上の結果より、水素原子の含有量がS
i原子の含有量に対応して変化している光起電力素子が
優れた特性を有することが判明し、本発明の効果が実証
された。The fabricated photovoltaic element (element No. 2)
6) was measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 21. Real 21-
The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as in Example 5 were obtained. The distribution of Si atoms and hydrogen atoms in the i-type layer in the thickness direction of the photovoltaic element of Example 26 (element No. 26) was measured using a secondary ion mass spectrometer (manufactured by CAMECA).
Analysis by IMS-3F) showed the same tendency as in FIG. From the above results, the content of hydrogen atoms was S
It has been found that the photovoltaic element that changes corresponding to the i-atom content has excellent characteristics, demonstrating the effect of the present invention.
【0205】(実施例27) 原料ガス供給装置1020における、SiH4ガスとG
eH4ガスの混合するポイントと堆積室1001との間
の距離を表23に示す値とした以外は、実施例21の素
子No.実21−5と同じ作製条件で、基板上に、反射
層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、
集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子N
o.実27−1〜5)。(Example 27) In a source gas supply apparatus 1020, SiH 4 gas and G
The device No. of Example 21 was changed except that the distance between the mixing point of the eH 4 gas and the deposition chamber 1001 was a value shown in Table 23. Under the same manufacturing conditions as in Example 21-5, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode,
A collector electrode was prepared to produce a photovoltaic device (device N
o. Actual 27-1 to 5).
【0206】作製した光起電力素子(素子No.実27
−1〜5)を実施例21と同様な方法で、初期特性、低
照度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果を表23
に示す。表23から分かる通り、SiH4ガスとGeH4
ガスの混合するポイントと堆積室1001との間の距離
を5m以下とすることにより、一層良好な特性の光起電
力素子が得られることが判明した。The fabricated photovoltaic element (element No. 27)
-1 to 5) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 21. Table 23 shows the measurement results.
Shown in As can be seen from Table 23, SiH 4 gas and GeH 4
It has been found that by setting the distance between the gas mixing point and the deposition chamber 1001 to be 5 m or less, a photovoltaic element having better characteristics can be obtained.
【0207】(実施例28) 実施例21の素子No.実21−5及び21−15と同
じ作製条件で、光起電力素子を作製し、これを用いて、
太陽電池モジュールを作製し、図21に示すような回路
構成のアナログ時計を作った。作製したアナログ時計を
室内の壁に設置したところ、素子No.実21−15を
用いたアナログ時計に比べ素子No.実21−5を用い
たアナログ時計は一層優れた性能を示した。(Example 28) The device Nos. A photovoltaic element was manufactured under the same manufacturing conditions as in Examples 21-5 and 21-15, and
A solar cell module was manufactured, and an analog timepiece having a circuit configuration as shown in FIG. 21 was manufactured. When the produced analog timepiece was installed on a wall in a room, the element No. In comparison with the analog timepiece using the actual 21-15, the element No. The analog timepiece using the actual 21-5 showed even better performance.
【0208】(実施例29) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、SiH4ガス流量及びGeH4ガス流量を図19に示
す流量パターンに従ってマスフローコントローラー10
21、1026で調整した以外は、実施例21の素子N
o.実21−5と同じ作製条件で、基板上に、反射層、
反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電極、集電
電極を作製して光起電力素子を作製した(素子No.実
29)。作製した光起電力素子(素子No.実29)を
実施例21と同様な方法で、初期特性、低照度特性及び
耐久特性を測定したところ、実施例21の素子No.実
21−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久性が得
られ、本発明の効果が実証された。Example 29 When producing an i-type layer by microwave plasma CVD, the flow rate of SiH 4 gas and the flow rate of GeH 4 gas were changed according to the flow pattern shown in FIG.
21, the element N of Example 21
o. Under the same manufacturing conditions as in Example 21-5, a reflective layer,
A photovoltaic element was produced by producing a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode (element No. 29). The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the fabricated photovoltaic device (device No. 29) were measured in the same manner as in Example 21. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability as those of Example 21-5 were obtained, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0209】(実施例30) マイクロ波プラズマCVD法及びRFプラズマCVD法
によるi型層を作製する際に、BF3/H2ガスボンベに
代えてH2ガスで2000ppmに希釈したB2H6ガス
(B2H6/H2ガス)ボンベを用い、マイクロ波プラズ
マCVD法によるi型層の形成時にB2H6/H2ガスを
1sccm、RFプラズマCVD法によるi型層の形成
時にB2H6/H2ガスを0.05sccm流す以外は、
実施例21の素子No.実21−5と同じ作製条件で、
基板上に、反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型
層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製
した(素子No.実30)。作製した光起電力素子(素
子No.実30)を実施例21と同様な方法で、初期特
性、低照度特性及び耐久特性を測定したところ、実施例
21の素子No.実21−5と同様な初期特性、低照度
特性及び耐久性が得られ、本発明の効果が実証された。(Example 30) In preparing an i-type layer by microwave plasma CVD or RF plasma CVD, a B 2 H 6 gas diluted to 2000 ppm with H 2 gas instead of a BF 3 / H 2 gas cylinder. (B 2 H 6 / H 2 gas) using a bomb, B and B 2 H 6 / H 2 gas during the formation of the i-type layer by microwave plasma CVD method 1 sccm, during the formation of the i-type layer by RF plasma CVD method 2 Except for flowing H 6 / H 2 gas at 0.05 sccm,
The device No. Under the same manufacturing conditions as in Real 21-5,
On the substrate, a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element No. 30). The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the manufactured photovoltaic device (Element No. 30) were measured in the same manner as in Example 21. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability as those of Example 21-5 were obtained, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0210】(実施例31) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、NO/Heガスを図26に示す流量パターンに従っ
て各々マスフローコントローラー1029で調整した以
外は、実施例21の素子No.実21−5と同じ作製条
件で、基板上に、反射層、反射増加層、n型層、i型
層、p型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素
子を作製した(素子No.実31)。Example 31 The device of Example 21 was prepared except that the NO / He gas was adjusted by the mass flow controller 1029 in accordance with the flow pattern shown in FIG. 26 when the i-type layer was produced by the microwave plasma CVD method. No. Under the same manufacturing conditions as in Example 21-5, a photovoltaic element was manufactured by manufacturing a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate. (Element No. 31).
【0211】作製した光起電力素子(素子No.実3
1)を実施例21と同様な方法で、初期特性、低照度特
性及び耐久特性を測定したところ、実施例21の素子N
o.実21−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久
性が得られた。また、実施例11(素子No.実31)
の光起電力素子のN原子とO原子のi型層中における層
厚方向の分布を、二次イオン質量分析装置により分析し
たところ図27と同様な傾向を示した。以上の結果よ
り、本発明の効果が実証された。The manufactured photovoltaic element (element No. 3)
1) The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 21.
o. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability as those of Example 21-5 were obtained. Example 11 (Element No. 31)
When the distribution of N atoms and O atoms in the i-type layer of the photovoltaic element in the i-type layer in the layer thickness direction was analyzed by a secondary ion mass spectrometer, a tendency similar to that of FIG. 27 was shown. From the above results, the effect of the present invention was demonstrated.
【0212】(実施例32) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、SiH4ガス流量及びGeH4ガス流量を図28に示
す流量パターンに従ってマスフローコントローラー10
21、1026で調整し、且つマイクロ波プラズマCV
D法によるi型層を作製後、RFプラズマCVD法によ
るi型層を表12の作製条件で作製した以外は実施例2
1の素子No.実21−5と同じ条件で、基板上に、反
射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No.実32)。作製した光起電力素子(素子No.実
32)を実施例21と同様な方法で、初期特性、低照度
特性及び耐久特性を測定したところ、実施例21の素子
No.実21−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐
久特性が得られ、本発明の効果が実証された。Example 32 When fabricating an i-type layer by microwave plasma CVD, the flow rate of SiH 4 gas and the flow rate of GeH 4 gas were changed according to the flow pattern shown in FIG.
21, 1026 and microwave plasma CV
Example 2 except that after the i-type layer was formed by the D method, the i-type layer was formed by the RF plasma CVD method under the manufacturing conditions shown in Table 12.
Element No. 1 Under the same conditions as in Example 21-5, a photovoltaic element was produced by producing a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate ( Element No. 32). The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the fabricated photovoltaic device (Element No. 32) were measured in the same manner as in Example 21. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Example 21-5 were obtained, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0213】(実施例33) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、バイアス電源1011のRFバイアスを250mW
/cm3に、DCバイアスをRFカット用のコイルを介
して50Vにそれぞれ設定して、バイアス棒1012に
印加した以外は、実施例29と同じ作製条件で、基板上
に、反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透
明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No.実33)。作製した光起電力素子(素子N
o.実33)を実施例29と同様な方法で、初期特性、
低照度特性及び耐久特性を測定したところ、実施例29
と同様な初期特性、低照度特性及び耐久特性が得られ、
本発明の効果が実証された。(Example 33) When an i-type layer was produced by microwave plasma CVD, the RF bias of the bias power supply 1011 was set to 250 mW.
/ Cm 3 , a DC bias was set to 50 V via a coil for RF cut, and a bias was applied to the bias bar 1012 under the same manufacturing conditions as in Example 29. A photovoltaic element was produced by producing a layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode (element No. 33). The fabricated photovoltaic element (element N
o. Example 33) was obtained in the same manner as in Example 29 by using the initial characteristics,
When the low illuminance characteristic and the durability characteristic were measured,
The same initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics as
The effects of the present invention have been demonstrated.
【0214】(実施例34) マイクロ波プラズマCVD法によるi型層を作製する際
に、H2ガスボンベに代えて不図示のD2ガスボンベを用
い、D2ガスを300sccm流す以外は、実施例21
の素子No.実21−5と同じ作製条件で、基板上に、
反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No.実34)。Example 34 Example 21 was repeated except that, when an i-type layer was produced by microwave plasma CVD, a D 2 gas cylinder (not shown) was used instead of the H 2 gas cylinder and D 2 gas was flowed at 300 sccm.
Element No. Under the same manufacturing conditions as the actual 21-5, on the substrate,
A photovoltaic element was produced by producing a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode (element No. 34).
【0215】作製した光起電力素子(素子No.実3
4)を実施例21と同様な方法で、初期特性、低照度特
性及び耐久特性を測定したところ、実施例21の素子N
o.実21−5と同様な初期特性、低照度特性及び耐久
特性が得られた。また、実施例14(素子No.実3
4)の光起電力素子を、二次イオン質量分析装置により
組成分析したところ、i型層中にD原子が含有されてい
ることが確認され、本発明の効果が実証された。The manufactured photovoltaic element (element No. 3)
4) The initial characteristics, the low illuminance characteristics, and the durability characteristics were measured in the same manner as in Example 21.
o. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Example 21-5 were obtained. Example 14 (element No. 3)
When the composition of the photovoltaic element of 4) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer, it was confirmed that the i-type layer contained D atoms, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0216】(実施例35) n型層を作製する際に、バイアス電源1011のDCバ
イアスを、シャッター1013を開けると同時に、50
Vから80Vに一定の割合で変化させる以外は、実施例
21の素子No.実21−5と同じ作製条件で、基板上
に、反射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透
明電極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No.実35)。作製した光起電力素子(素子N
o.実35)を実施例21と同様な方法で、初期特性、
低照度特性及び耐久特性を測定したところ、実施例21
の素子No.実21−5と同様な初期特性、低照度特性
及び耐久特性が得られ、本発明の効果が実証された。(Example 35) In manufacturing an n-type layer, the DC bias of the bias power supply 1011 was changed to 50 at the same time when the shutter 1013 was opened.
V of Example 21 except that the voltage was changed from V to 80 V at a constant rate. Under the same manufacturing conditions as in Example 21-5, a photovoltaic element was manufactured by manufacturing a reflective layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate. (Element No. 35). The fabricated photovoltaic element (element N
o. Example 35) was obtained in the same manner as in Example 21 by using the initial characteristics,
When the low illuminance characteristic and the durability characteristic were measured,
Element No. The same initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics as those of Example 21-5 were obtained, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0217】(実施例36) 本実施例では、図12に示すRFプラズマCVD法によ
る堆積装置を用い、n型層及びp型層を実施例16と同
一条件で作製し、他は実施例21の素子No.実21−
5と同条件で作製した(素子No.実36−1)。(Example 36) In this example, an n-type layer and a p-type layer were produced under the same conditions as in Example 16 by using a deposition apparatus by the RF plasma CVD method shown in FIG. Element No. Real 21-
5 was manufactured under the same conditions as in Example 5 (Element No. 36-1).
【0218】また、マイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際、BF3(2000ppm)/H2ガ
ス及びPH3(2000ppm)/H2ガスを用いない以
外は、実施例36−1と同じ作製条件で、基板上に、反
射層、反射増加層、n型層、i型層、p型層、透明電
極、集電電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No.実36−2)。[0218] Further, when producing an i-type layer by microwave plasma CVD, the procedure of Example 36-1 was repeated except that BF 3 (2000 ppm) / H 2 gas and PH 3 (2000 ppm) / H 2 gas were not used. Under the same manufacturing conditions, a photovoltaic element was manufactured by manufacturing a reflection layer, a reflection enhancement layer, an n-type layer, an i-type layer, a p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode on a substrate (element No. 36-2).
【0219】作製した光起電力素子(素子No.実36
−1〜2)を実施例21と同様な方法で、初期特性、低
照度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、素子N
o.実36−2の光起電力素子に対して、素子No.実
36−1の光起電力素子は、初期特性の開放電圧が1.
03倍、曲線因子が1.04倍、低照度特性の光電変換
効率が1.09倍、耐久特性の光電変換効率の低下が
1.08倍優れており、本発明の効果が実証された。The fabricated photovoltaic element (element No. 36)
-1 and 2) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 21. As a result of the measurement, the element N
o. In contrast to the photovoltaic element of Ex. The photovoltaic element of Actual 36-1 has an open-circuit voltage of initial characteristics of 1.
03 times, the fill factor was 1.04 times, the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristics was 1.09 times, and the decrease of the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristics was 1.08 times, which proved the effect of the present invention.
【0220】(実施例37) 表24に示す作製条件で、実施例21と同様な方法によ
り、基板上に、反射層、反射増加層、第1のn型層、第
1のi型層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型
層、第2のp型層、透明電極、集電電極を作製して光起
電力素子を作製した(素子No.実37−1)。(Example 37) Under the manufacturing conditions shown in Table 24, a reflective layer, a reflection increasing layer, a first n-type layer, a first i-type layer, A first p-type layer, a second n-type layer, a second i-type layer, a second p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element No. 37-1).
【0221】第1のマイクロ波プラズマCVD法による
i型層を作製する際、BF3(2000ppm)/H2ガ
ス及びPH3(2000ppm)/H2ガスを用いない以
外は、素子No.実37−1と同じ作製条件で、基板上
に、反射層、反射増加層、第1のn型層、第1のi型
層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型層、第2
のp型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子
を作製した(素子No.実37−2)。When an i-type layer was produced by the first microwave plasma CVD method, the device No. 1 was prepared except that BF 3 (2000 ppm) / H 2 gas and PH 3 (2000 ppm) / H 2 gas were not used. Under the same manufacturing conditions as in Example 37-1, a reflective layer, a reflection increasing layer, a first n-type layer, a first i-type layer, a first p-type layer, a second n-type layer, 2 i-type layer, 2nd
A p-type layer, a transparent electrode, and a current collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 37-2).
【0222】以上のようにして作製した光起電力素子
(素子No.実37−1〜2)を実施例21と同様な方
法で、初期特性、低照度特性及び耐久特性を測定した。
測定の結果、素子No.実37−2の光起電力素子に対
して、素子No.実37−1の光起電力素子は、初期特
性の開放電圧が1.04倍、曲線因子が1.03倍、低
照度特性の光電変換効率が1.08倍、耐久特性の光電
変換効率の低下が1.09倍優れており、本発明の効果
が実証された。The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability characteristics of the photovoltaic devices (element Nos. 37-1 and 37-2) manufactured as described above were measured in the same manner as in Example 21.
As a result of the measurement, the device No. For the photovoltaic element of Ex. The photovoltaic element of Example 37-1 has an open-circuit voltage of initial characteristics of 1.04 times, a fill factor of 1.03 times, a photoelectric conversion efficiency of low illuminance characteristics of 1.08 times, and a photoelectric conversion efficiency of endurance characteristics. The reduction was 1.09 times better, demonstrating the effect of the present invention.
【0223】(実施例38) 表25に示す作製条件で、実施例21と同様な方法によ
り、基板上に、反射層、反射増加層、第1のn型層、第
1のi型層、第1のp型層、第2のn型層、第2のi型
層、第2のp型層、第3のn型層、第3のi型層、第3
のp型層、透明電極、集電電極を作製して光起電力素子
を作製した(素子No.実38−1)。(Example 38) Under the manufacturing conditions shown in Table 25, a reflective layer, a reflection increasing layer, a first n-type layer, a first i-type layer, A first p-type layer, a second n-type layer, a second i-type layer, a second p-type layer, a third n-type layer, a third i-type layer, a third
A p-type layer, a transparent electrode and a current collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 38-1).
【0224】次に、第1のi型層及び第2のマイクロ波
プラズマCVD法によるi型層を作製する際、BF
3(2000ppm)/H2ガス及びPH3(2000p
pm)/H2ガスを用いない以外は、素子No.実38
−1と同様にして、基板上に、反射層、反射増加層、第
1のn型層、第1のi型層、第1のp型層、第2のn型
層、第2のi型層、第2のp型層、第3のn型層、第3
のi型層、第3のp型層、透明電極、集電電極を作製し
て光起電力素子を作製した(素子No.実38−2)。Next, when fabricating the first i-type layer and the second i-type layer by the microwave plasma CVD method, BF
3 (2000 ppm) / H 2 gas and PH 3 (2000p
pm) / H 2 gas was not used. Real 38
In the same manner as -1, the reflective layer, the reflection increasing layer, the first n-type layer, the first i-type layer, the first p-type layer, the second n-type layer, and the second i-type layer are formed on the substrate. Mold layer, second p-type layer, third n-type layer, third
The i-type layer, the third p-type layer, the transparent electrode, and the current collecting electrode were produced to produce a photovoltaic element (element No. 38-2).
【0225】作製した光起電力素子(素子No.実38
−1〜2)を実施例21と同様な方法で、初期特性、低
照度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、素子N
o.実38−2に対して、素子No.実38−1は、初
期特性の開放電圧が1.03倍、曲線因子が1.04
倍、低照度特性の光電変換効率が1.08倍、耐久特性
の光電変換効率の低下が1.07倍優れており、本発明
の効果が実証された。The fabricated photovoltaic element (element No. 38)
-1 and 2) were measured for initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics in the same manner as in Example 21. As a result of the measurement, the element N
o. With respect to the element No. 38-2, Actual 38-1 has an open-circuit voltage of 1.03 times the initial characteristic and a fill factor of 1.04.
2 times, the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristics was 1.08 times, and the decrease of the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristics was 1.07 times, which proved the effect of the present invention.
【0226】(実施例39) 図13に示す多室分離型堆積装置により、本発明の光起
電力素子を作製した。各層の作製条件は実施例37と同
一とし、実施例19の手順に従って光起電力素子を作製
した(素子No.実39)。作製した光起電力素子(素
子No.実39)の実施例21と同様な方法で、初期特
性、低照度特性及び耐久特性を測定した。測定の結果、
実施例37(素子No.実37)の光起電力素子に対し
て、実施例39(素子No.実39)の光起電力素子
は、初期特性の開放電圧が1.01倍、曲線因子が1.
02倍、低照度特性の光電変換効率が1.02倍、耐久
特性の光電変換効率の低下が1.03倍優れており、本
発明の光起電力素子を多室分離型堆積装置で作製するこ
とにより、より一層優れた特性を有する光起電力素子が
得られることが判明し、本発明の効果が実証された。Example 39 A photovoltaic element of the present invention was manufactured using the multi-chamber separation type deposition apparatus shown in FIG. The conditions for forming each layer were the same as in Example 37, and a photovoltaic device was manufactured according to the procedure of Example 19 (Element No. 39). The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability characteristics of the manufactured photovoltaic element (element No. 39) were measured in the same manner as in Example 21. As a result of the measurement,
Compared to the photovoltaic element of Example 37 (Element No. 37), the photovoltaic element of Example 39 (Element No. 39) had an open-circuit voltage of 1.01 times the initial characteristic and a fill factor of 1.
The photovoltaic element of the present invention is manufactured with a multi-chamber separation type deposition apparatus because the photoelectric conversion efficiency of the low illuminance characteristic is 1.02 times and the reduction of the photoelectric conversion efficiency of the durability characteristic is 1.03 times. As a result, it was found that a photovoltaic element having more excellent characteristics was obtained, and the effect of the present invention was proved.
【0227】(実施例40) 素子No.実37−1〜2と同じ作製条件で、光起電力
素子を作製し、これを用いて、太陽電池モジュールを作
製し、図21に示すような回路構成の車載換気ファンを
作った。素子No.実37−1〜2を用いた車載換気フ
ァンを取り付けた自動車を、エンジンを回転させたアイ
ドリング状態で168時間放置し、その後晴天下でエン
ジンを止めて換気ファン稼働させた状態で放置し、自動
車室内の温度を測定した。その結果、素子No.実37
−2を用いた車載冷却ファンに対して、素子No.実3
7−1を用いた車載冷却ファンは、室内の温度が3度低
くなった。(Example 40) The device Nos. A photovoltaic element was produced under the same production conditions as in Examples 37-1 and 37-2, and a solar cell module was produced using the photovoltaic element, thereby producing a vehicle-mounted ventilation fan having a circuit configuration as shown in FIG. Element No. The vehicle equipped with the in-vehicle ventilation fan using the actual 37-1 and 37-2 was left for 168 hours in an idling state where the engine was rotated, and then left in a state where the engine was stopped and the ventilation fan was operated in fine weather, The room temperature was measured. As a result, the device No. Real 37
No.-2 is used for the in-vehicle cooling fan. Real 3
The indoor temperature of the in-vehicle cooling fan using 7-1 was lowered by 3 degrees.
【0228】[0228]
【表1】 ┌─────┬────────────────────────────┐ │基 板│SUS430BA 50mm角 厚さ1mm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反 射 層│銀(Ag)薄膜 100 nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反射増加層│酸化亜鉛(ZnO)薄膜 1μm │ ├─┬───┼──────┬─────┬───┬────┬───┬──┤ │ │層 の│使用ガス │マイクロ波│バ イ│圧 力│基板 │層厚│ │ │ │及び流量 │放電電力 │ │ │温度 │ │ │ │名 称│(sccm) │(mW/cm3) │ア ス│(mTorr) │(℃)│(nm)│ │ ├───┼──────┼─────┼───┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 50 │ │ DC │ │ │ │ │各│n型層│PH3/H2 200 │ 130 │ │ 10 │ 350 │ 10 │ │ │ │(1%希釈) │ │ 50V │ │ │ │ │層├───┼──────┼─────┼───┼────┼───┼──┤ │ │RF │SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │の│フ゜ラス゛マ│ │ │ │ │ │ │ │ │CVD法 │H2 100 │RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │作│による│ │(mW/cm2) │ │ │ │ │ │ │i型層│ │ │ │ │ │ │ │製├───┼──────┼─────┼───┼────┼───┼──┤ │ │マイクロ波│SiH4 図14 │ │RF │ │ │ │ │条│フ゜ラス゛マ│参照 │ │ 350 │ │ │ │ │ │CVD法 │H2 500 │ │(mW/ │表2参照│ │ │ │件│による│GeH4 図14 │ 170 │ cm3)│ │ 350 │300 │ │ │i型層│参照 │ │ DC 0V│ │ │ │ │ ├───┼──────┼─────┼───┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 10 │ │ │ │ │ │ │ │p 型層│H2 700 │ 250 │ │ 25 │ 300 │ 10 │ │ │ │BF3/H2 30 │ │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │ ├─┴───┼──────┴─────┴───┴────┴───┴──┤ │透明電極 │ITO(In2O3+SnO2)薄膜 70nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │集電電極 │アルミニウム(Al)薄膜2μm │ └─────┴────────────────────────────┘[Table 1] │ │substrate│SUS430BA 50mm square, 1mm thick │ ├─────┼────────────────────────────┤ │Reflection layer│Silver (Ag) thin film 100 nm │ │ │Reflection increasing layer│Zinc oxide (ZnO) thin film 1 μm │ ├層 │ │ layer │ gas │ microwave │ bias │ pressure power │ substrate │ thickness │ │ │ │ and flow │ discharge power │ │ │ temperature │ │ │ │ name │ (sccm) │ (mW / cm 3) │ A scan │ (mTorr) │ (℃) │ (nm ) │ │ ├───┼──────┼─────┼───┼────┼───┼──┤ │ │ │ │ SiH 4 50 │ │ DC │ │ │ │ │ each │ n-type layer │ PH 3 / H 2 200 │ 130 │ │ 10 │ 350 │ 10 │ │ │ │ (1% dilution) │ │ 50V │ │ │ │ │ RF │ │RF │SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ ││ plasma │ │ │ │ │ │ │ │ │CVD method │H 2 100 │RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ works │ in accordance │ │ (mW / cm 2) │ │ │ │ │ │ │i type layer │ │ │ │ │ │ │ │ │Production │ │Microwave│SiH 4 14 │ │RF │ │ │ │ │ conditions │ plasma │ reference │ │ 350 │ │ │ │ │ │CVD method │H 2 500 │ │ (mW / │ table 2 refer │ │ │ │ matter by │ │GeH 4 14 │ 170 │ cm 3 ) │ │ 350 │ 300 │ │ │ │ i-type layer │ reference │ │ DC 0V│ │ │ │ │ ├───┼──── ├───┼──── H │ │ │SiH 4 10 │ │ │ │ │ │ │ │ │p-type layer │H 2 700 │ 250 │ │ 25 │ 300 │ 10 │ │ │ │ BF 3 / H 2 30 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ ├─┴───┼──────┴─ │ │Transparent electrode │ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) thin film 70nm │ ├─────┼────── │ │Current collecting electrode │Aluminum (Al) thin film 2μm │ └─────┴──────── ────────────────────┘
【0229】[0229]
【表2】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │堆積室内の│ 初期特性 │低照度特性│耐久特性 │ │ │ ├────┬────┼─────┼──────┤ │素子No. │圧 力│ │ │光電変換 │光電変換効率│ │ │ │開放電圧│曲線因子│ │ │ │ │ (mTorr) │ │ │効 率 │の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−1│ 0.5 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−2│ 1 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.05 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−3│ 2 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.08 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−4│ 5 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.09 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−5│ 10 │ 1.04 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−6│ 20 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−7│ 50 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比1−1│ 100 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比1
−1を基準とした相対値[Table 2] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ Initial characteristics in deposition chamber │ Low illumination Characteristics│Durability characteristics │ │ │ ├────┬────┼─────┼──────┤ │Device No. │Pressure│ │ │Photoelectric conversion │Photoelectric conversion efficiency│ │ │ │Open circuit voltage│Fill factor│ │ │ │ │ │ (mTorr) │ │ │ Decrease in efficiency │ │ ├────┼─────┼────┼────┼───── │ │Real 1-1│ 0.5 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼────実 │Real 1-2│ 1 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.05 │ ├────┼─────┼────┼────┼─── │ │Real 1-3│ 2 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.08 │ 1.06 │ ├────┼─────┼─── │ │Real 1-4│ 5 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.09 │ ├────┼─────┼─── │ │Real 1-5│ 10 │ 1.04 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.08 │ ├────┼─────┼── │ │Real 1-6│ 20 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.07 │ ├────┼─────┼─ │ │Real 1-7│ 50 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.06 │ ├────┼─────┼ │ │ Ratio 1-1 │ 100 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴───── ┴────┴────┴─────┴──────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics and durability are 1
Relative value based on -1
【0230】[0230]
【表3】 ┌────┬───────┬───────────────────┐ │ │ ガス流量 │ 各マイクロ波電力(W/cm3) における │ │サンプル│ (sccm) │ 原料ガスの分解効率(%) │ │ No ├───┬───┼───┬───┬───┬───┬───┤ │ │SiH4 │GeH4 │ 0.1 │ 0.2 │ 0.3 │ 0.4 │ 0.5 │ ├────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤ │ 1−1 │200 │ 1 │ 24 │ 45 │ 68 │ 93 │ 100 │ ├────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤ │ 1−2 │170 │ 20 │ 25 │ 48 │ 73 │ 97 │ 100 │ ├────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤ │ 1−3 │140 │ 40 │ 27 │ 51 │ 76 │ 99 │ 100 │ ├────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤ │ 1−4 │110 │ 60 │ 28 │ 53 │ 81 │100 │ 100 │ ├────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤ │ 1−5 │ 80 │ 80 │ 31 │ 58 │ 88 │100 │ 100 │ └────┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘ [Table 3] ┌────┬───────┬───────────────────┐ │ │ Gas flow │ Each microwave power (W / cm │ │ sample │ in 3) (sccm) decomposition efficiency │ raw material gas (%) │ │ No ├───┬───┼───┬───┬───┬───┬── │ │ │SiH 4 │GeH 4 │ 0.1 │ 0.2 │ 0.3 │ 0.4 │ 0.5 │ ├────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼ │ │ 1-1 │ 200 │ 1 │ 24 │ 45 │ 68 │ 93 │ 100 │ ├────┼───┼───┼───┼───┼───┼─ ──┼───┤ │ 1-2 │ 170 │ 20 │ 25 │ 48 │ 73 │ 97 │ 100 │ ├────┼───┼───┼───┼───┼── │ │ 1-3 │ 140 │ 40 │ 27 │ 51 │ 76 │ 99 │ 100 │ ├────┼───┼───┼───┼─ │ │ 1-4 │ 110 │ 60 │ 28 │ 53 │ 81 │ 100 │ 100 │ ├────┼───┼───┼─── │ │ 1-5 │ 80 │ 80 │ 31 │ 58 │ 88 │100 │ 100 │ └────┴───┴───┴ ───┴───┴───┴───┴───┘
【0231】[0231]
【表4】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │マイクロ波│ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │素子No. │電力 ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │(W/cm3) │開放電圧│曲線因子│光電変換 │光電変換効率│ │ │ │ │ │効 率 │の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−8│ 0.1 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−9│ 0.2 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−10│ 0.3 │ 1.01 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比1−2│ 0.4 │ 1.00 │ 1.01 │ 1.01 │ 1.01 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比1−3│ 0.5 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比1
−3を基準とした相対値[Table 4] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ Microwave │ Initial characteristics │ Low illuminance characteristics │ Durability │ │Device No. │Power ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │ (W / cm 3 ) │Open-circuit voltage│Fill factor│Photoelectric Conversion │ Photoelectric conversion efficiency │ │ │ │ │ │ Reduction of efficiency │ │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼───── │ │Real 1-8│ 0.1 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──── │ │Real 1-9│ 0.2 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼─── │ │Real 1-10│ 0.3 │ 1.01 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼ │ │ Ratio 1-2 │ 0.4 │ 1.00 │ 1.01 │ 1.01 │ 1.01 │ ├────┼─────┼────┼────┼ │ │ Ratio 1-3 │ 0.5 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴──── ┴─────┴──────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics and durability are 1
Relative value based on -3
【0232】[0232]
【表5】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │RFバイアス│ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │素子No. │ ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │(mW/cm3) │開放電圧│曲線因子│光電変換 │光電変換効率│ │ │ │ │ │効 率 │ の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比1−4│ 150 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−11│ 200 │ 1.02 │ 1.01 │ 1.04 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−12│ 250 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−13│ 300 │ 1.04 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−14│ 350 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.06 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比1
−4を基準とした相対値[Table 5] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │RF bias│ Initial characteristics │Low illumination characteristics │ durability │ │ element No. │ ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │ (mW / cm 3) │ open circuit voltage │ fill factor │ photoelectric conversion │ photoelectric conversion efficiency │ │ │ │ │ │ efficiency │ decrease │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼────── │ │ Ratio 1-4 │ 150 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼───── ─┤ │Real 1-11│ 200 │ 1.02 │ 1.01 │ 1.04 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──── │ │Real 1-12│ 250 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─── ──┼──────┤ │Real 1-13│ 300 │ 1.04 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼── │ │Real 1-14│ 350 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.06 │ └────┴─────┴────┴────┴─ ────┴──────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics and durability are 1
Relative value based on -4
【0233】[0233]
【表6】 ┌─────┬──────────┬───────┬─────┐ │ │ガス流量(sccm)│バンドギャップ│組 成 比│ │サンプル ├────┬─────┤ ├──┬──┤ │ No. │SiH4 │GeH4 │ (eV) │Si│Ge│ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1−6 │ 200 │ 1 │ 1.71 │100 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1−7 │ 170 │ 20 │ 1.60 │8.7 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1−8 │ 140 │ 40 │ 1.52 │3.3 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1−9 │ 110 │ 60 │ 1.45 │1.9 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1−10│ 80 │ 80 │ 1.38 │1.1 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1−11│ │ │ 1.69 │ │ │ └─────┴────┴─────┴───────┴──┴──┘ [Table 6] ┌─────┬──────────┬───────┬─────┐ │ │ gas flow rate (sccm) │ band gap │ composition ratio │ │ Sample ├────┬─────┤ ├──┬──┤ │ No. │SiH 4 │GeH 4 │ (eV) │Si│Ge│ │ │ 1- 6 │ 200 │ 1 │ 1.71 │ 100 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1-7 │ 170 │ 20 │ 1.60 │8.7 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1-8 │ 140 │ 40 │ 1.52 │3.3 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1-9 │ 110 │ 60 │ 1.45 │1.9 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1-10│ 80 │ 80 │ 1.38 │1.1 │ 1 │ ├─────┼────┼─────┼───────┼──┼──┤ │ 1-11│ │ │ 1.69 │ │ │ └─────┴ └─────┴ ── ─┴─────┴───────┴──┴──┘
【0234】[0234]
【表7】 ┌────┬───┬───┬───┬─────┬────┬─────┐ │ │SiH4カ゛│RF電力│堆積 │初期特性 │低照度 │耐久特性 │ │素子No. │ス流量 │ │速度 ├──┬──┼────┼─────┤ │サンフ゜ルNo.│(SCCM)│(mW/ │(nm/ │開放│曲線│光電変換│光電変換効│ │ │ │ cm2)│ sec)│電圧│因子│効 率│率の低下 │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−15│ 1 │ 15 │ 0.05 │1.02│1.04│ 1.07 │ 1.07 │ │(1-12) │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−16│ 2 │ 30 │ 0.1 │1.03│1.03│ 1.08 │ 1.06 │ │(1-13) │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−17│ 10 │ 150 │ 0.5 │1.03│1.04│ 1.07 │ 1.07 │ │(1-14) │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−18│ 20 │ 300 │ 1.1 │1.02│1.03│ 1.07 │ 1.07 │ │(1-15) │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−19│ 40 │ 500 │ 2.0 │1.01│1.03│ 1.06 │ 1.05 │ │(1-16) │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │比1−6 │ 60 │ 1000 │ 2.8 │1.00│1.00│ 1.00 │ 1.00 │ │(1-17) │ │ │ │ │ │ │ │ └────┴───┴───┴───┴──┴──┴────┴─────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比1
−6を基準とした相対値[Table 7] ┌────┬───┬───┬───┬─────┬────┬─────┐ │ │ SiH 4゛ │ RF power │ deposition │ Initial characteristics │Low illuminance │Durability characteristics │ │Device No. │Flow rate │ │Speed ├──┬──┼────┼─────┤ │Sample No.│ (SCCM) │ (mW / │ (nm / │ open │ curve │ photoelectric conversion │ photoelectric conversion effect │ │ │ │ cm 2 ) │ sec) │ voltage │ factor │ efficiency │ reduction of rate │ ├────┼───┼───┼ │ │Real 1-15│ 1 │ 15 │ 0.05 │1.02│1.04│ 1.07 │ 1.07 │ │ (1-12) │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │ Actual 1-16│ 2 │ 30 │ 0.1 │1.03│1.03│ 1.08 │ 1.06 │ │ (1-13) │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼── ── │ │Real 1-17│ 10 │ 150 │ 0.5 │1.03│1.04│ 1.07 │ 1.07 │ │ (1-14) │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼─── ├────┼─── │ │Real 1-18│ 20 │ 300 │ 1.1 │1.02│1.03│ 1.07 │ 1.07 │ │ (1- 15) │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │ Actual 1-19 │ 40 │ 500 │ 2.0 │1.01│1.03│ 1.06 │ 1.05 │ │ (1-16) │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼───┼───┼──┼ │ │ Ratio 1-6 │ 60 │ 1000 │ 2.8 │ │ │ │ │ │ │ │ 1.00 │ │ (1-17) │ │ │ │ │ │ │ │ └─ ───┴───┴───┴───┴──┴──┴────┴─────┘ Note) The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability are 1
Relative value based on -6
【0235】[0235]
【表8】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │RFプラズ│ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │ │マCVD法├────┬────┼─────┼──────┤ │素子No. │によるi型│ │ │光電変換 │光電変換効率│ │ │層の層厚 │開放電圧│曲線因子│ │ │ │ │ (nm) │ │ │効 率 │の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比1−7│ 0 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−20│ 1 │ 1.02 │ 1.01 │ 1.03 │ 1.04 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−21│ 3 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−5│ 10 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実1−22│ 30 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比1−8│ 50 │ 1.01 │ 1.00 │ 1.01 │ 1.02 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比1
−7を基準とした相対値[Table 8] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │RF plasm│ Initial characteristics │Low illuminance characteristics │ Endurance characteristics │ │ │Ma CVD method ├────┬────┼─────┼──────┤ │ i-type by device No. │ │ │ │ Photoelectric conversion │ Photoelectric conversion efficiency │ │ │ layer thickness │ open circuit voltage │ fill factor │ │ │ │ │ (nm) │ │ │ efficiency │ decrease │ ├────┼─────┼────┼─── │ │ Ratio 1-7 │ 0 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ ├────┼─────┼────┼── │ │Real 1-20│ 1 │ 1.02 │ 1.01 │ 1.03 │ 1.04 │ ├────┼─────┼────┼─ │ │Real 1-21│ 3 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.06 │ ├────┼ │ │Real 1-5│ 10 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.08 │ ├──── ┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │Real 1-22│ 30 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.07 │ ├─── │ │ Ratio 1-8 │ 50 │ 1.01 │ 1.00 │ 1.01 │ 1.02 │ └── ──┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics and durability are 1
Relative value based on -7
【0236】[0236]
【表9】 ┌────┬───┬──────┬─────┬────┬─────┐ │ │RF放電│2000cm-1ヒ゜ーク│初期特性 │低照度 │耐久特性 │ │素子No. │電力 │の半値幅を高├──┬──┼────┼─────┤ │サンフ゜ルNo.│(mW/ │さで割った値│開放│曲線│光電変換│光電変換効│ │ │ cm2)│ │電圧│因子│効 率│率の低下 │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−23│ 90 │ 1.31 │1.02│1.03│ 1.04 │ 1.06 │ │(1-18) │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−5 │ 120 │ 1.16 │1.02│1.02│ 1.04 │ 1.06 │ │(1-19) │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−24│ 150 │ 1.07 │1.01│1.02│ 1.05 │ 1.05 │ │(1-20) │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−25│ 180 │ 0.95 │1.00│1.01│ 1.02 │ 1.01 │ │(1-21) │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実1−26│ 210 │ 0.88 │1.00│1.00│ 1.00 │ 1.00 │ │(1-22) │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │1−23 │ │ 1.0 │ │ │ │ │ └────┴───┴──────┴──┴──┴────┴─────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.実1-2
6を基準とした相対値、半値幅を高さで割った値は、サ
ンプルNo.1−23を基準とした相対値[Table 9] ┌────┬───┬──────┬─────┬────┬─────┐ │ │RF discharge│2000cm -1 peak│Initial characteristics │Low Illumination │Durability │ │Device No.│Power │Half width of │High │Sample No.│ (mW / │ Value │ open │ curve │ photoelectric conversion │ photoelectric conversion effect │ │ │ cm 2 ) │ │ voltage │ factor │ efficiency │ reduction of rate │ ├────┼───┼──────┼── 23 │Real 1-23│ 90 │ 1.31 │1.02│1.03│ 1.04 │ 1.06 │ │ (1-18) │ │ │ │ │ │ │ │ ├─── │ │Real 1-5 │ 120 │ 1.16 │1.02│1.02│ 1.04 │ 1.06 │ │ ( 1-19) │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │ Actual −24│ 150 │ 1.07 │1.01│1.02│ 1.05 │ 1.05 │ │ (1-20) │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼──────┼──┼──実 │Real 1-25│ 180 │ 0.95 │1.00│1.01│ 1.02 │ 1.01 │ │ (1-21) │ │ │ │ │ │ │ ├────┼─ ├────┼─ │ │Real 1-26│ 210 │ 0.88 │1.00│1.00│ 1.00 │ 1.00 │ │ (1-22 ) │ │ │ │ │ │ │ │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │1-23 │ │ │ 1.0 │ │ │ │ │ └────┴───┴──────┴──┴──┴────┴─────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics and durability , Element No. 1-2
The relative value based on 6 and the value obtained by dividing the half width by the height are the relative values based on Sample No. 1-23.
【0237】[0237]
【表10】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │バンド │ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │ │ギャップ ├────┬────┼─────┼──────┤ │素子No. │最大値の │ │ │光電変換 │光電変換効率│ │ │領域の │開放電圧│曲線因子│ │ │ │ │層厚(nm) │ │ │効 率 │の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実2−1│ 1 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.03 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実2−2│ 2 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.04 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実2−3│ 3 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実2−4│ 5 │ 1.04 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実2−5│ 10 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実2−6│ 20 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.05 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実2−7│ 30 │ 1.01 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.04 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実2−8│ 50 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.実2
−8を基準とした相対値[Table 10] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ band │ initial characteristics │ low illuminance characteristics │ Endurance characteristics │ │ │ Gap ├────┬────┼─────┼──────┤ │ Device No. │ Maximum value │ │ │ Photoelectric conversion │ Photoelectric conversion efficiency │ │ │ │ Open voltage │ Fill factor │ │ │ │ │ Layer thickness (nm) │ │ │ Efficiency │ Reduction of area │ の│ │Real 2-1│ 1 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.03 │ ├────┼─────┼────┼────┼ │ │Real 2-2│ 2 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.04 │ ├────┼─────┼────┼────実 │Real 2-3│ 3 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼ │ │Real 2-4│ 5 │ 1.04 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.06 │ ├──── │ │Real 2-5│ 10 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.06 │ ├─── │ │Real 2-6│ 20 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.05 │ ├── │ │Real 2-7│ 30 │ 1.01 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.04 │ ├─ │ │Real 2-8│ 50 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └ ────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ Note) The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability Real 2
Relative value based on -8
【0238】[0238]
【表11】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ガスの混合│ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │素子No. │ポイントと├────┬────┼─────┼──────┤ │ │堆積室間の│開放電圧│曲線因子│光電変換 │光電変換効率│ │ │距離(m)│ │ │効 率 │ の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実7−1│ 1 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.05 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実7−2│ 2 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実7−3│ 3 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.04 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実7−4│ 5 │ 1.01 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.03 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実7−5│ 8 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.実7
−5を基準とした相対値[Table 11] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ Gas mixture │ Initial characteristics │ Low illumination Characteristics │ Durability │ │ Device No. │ Point and ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │ Opening voltage between deposition chamber │ Fill factor │ Photo Conversion │ photoelectric conversion efficiency │ │ │ distance (m) │ │ │ efficiency │ decrease │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼─実 │Real 7-1│ 1 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.05 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼ │ │Real 7-2│ 2 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼───── │ │Real 7-3│ 3 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.04 │ ├────┼─────┼── │ │Real 7-4│ 5 │ 1.01 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.03 │ ├────┼─────┼── │ │Real 7-5│ 8 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴─ ───┴────┴─────┴──────┘ Note) The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability
Relative value based on -5
【0239】[0239]
【表12】 ┌─────┬───────┬─────┬────┬────┬────┐ │ │使用ガス及び │RF │圧 力│基板温度│層厚 │ │ │流 量 │放電電力 │ │ │ │ │RFプラズ│ (sccm) │(W/cm2) │ (Torr) │(℃) │(nm)│ │マCVD法├───────┼─────┼────┼────┼────┤ │によるi型│SiH4 8 │ │ │ │ │ │層の作製条│ H2 100 │ │ │ │ │ │件 │BF3/H2 1 │ │ │ │ │ │ │(2000ppm希釈)│ │ │ │ │ │ │PH3 /H2 0.06│ 0.12 │ 500 │ 300 │ 10 │ │ │(2000ppm希釈)│ │ │ │ │ └─────┴───────┴─────┴────┴────┴────┘[Table 12] ┌─────┬───────┬─────┬────┬────┬────┐ │ │used gas and │RF │pressure │Substrate temperature│Layer thickness │ │ │Flow rate │Discharge power │ │ │ │ │ │RF plasm│ (sccm) │ (W / cm 2 ) │ (Torr) │ (℃) │ (nm) │ │Ma CVD methodCVD i-type │SiH 4 8 According to ───────┼─────┼────┼────┼────┤ │ │ │ │ │ │ Preparation of │ layer Article │ H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ case │BF 3 / H 2 1 │ │ │ │ │ │ │ │ (2000ppm dilution) │ │ │ │ │ │ │PH 3 / H 2 0.06│ 0.12 │ 500 │ 300 │ 10 │ │ │ (2000ppm dilution) │ │ │ │ │ └─────┴───────┴─────┴────┴────┴────┘
【0240】[0240]
【表13】 ┌─────┬────────────────────────────┐ │基 板│SUS430BA 50mm角 厚さ1mm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反 射 層│銀(Ag)薄膜 100 nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反射増加層│酸化亜鉛(ZnO)薄膜 1μm │ ├─┬───┼───────┬─────┬────┬────┬────┤ │ │層 の│使用ガス及び │RF │圧 力│基板温度│層厚 │ │各│ │流 量 │放電電力 │ │ │ │ │ │名 称│ (sccm) │(W/cm2) │ (Torr) │(℃) │(nm)│ │層├───┼───────┼─────┼────┼────┼────┤ │ │ │Si2H6 3 │ │ │ │ │ │の│n型層│PH3 /H2 5 │ 0.12 │ 1 │ 350 │ 10 │ │ │ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │作│ │ H2 50 │ │ │ │ │ │ ├───┼───────┴─────┴────┴────┴────┤ │製│i型層│ 素子No.実1−5と同じ │ │ ├───┼───────┬─────┬────┬────┬────┤ │条│ │SiH4 0.5 │ │ │ │ │ │ │p型層│H2 100 │ 2 │ 1 │ 200 │ 5 │ │件│ │BF3/H2 1 │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈) │ │ │ │ │ ├─┴───┼───────┴─────┴────┴────┴────┤ │透明電極 │ITO(In2O3+SnO2)薄膜 70nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │集電電極 │アルミニウム(Al)薄膜2μm │ └─────┴────────────────────────────┘[Table 13] │ │substrate│SUS430BA 50mm square 50mm thickness 1mm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │Reflection layer│Silver (Ag) thin film 100 nm │ │ │Reflection increasing layer│Zinc oxide (ZnO) thin film 1 μm │ ├使用 │ │ layer │ used gas and │ RF │ pressure │ substrate Temperature │ Layer thickness │ │ Each │ │ Flow rate │ Discharge power │ │ │ │ │ │ Name │ (sccm) │ (W / cm 2 ) │ (Torr) │ (℃) │ (nm) │ │ ──┼───────┼─────┼────┼────┼────┤ │ │ │Si 2 H 6 3 │ │ │ │ │ │ n-type layer │ PH 3 / H 2 5 │ 0.12 │ 1 │ 350 │ 10 │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ work │ H 2 50 │ │ │ │ │ │ │ │ │ made | i-type layer | Same as actual 1-5 │ │ ├───┼───────┬─────┬────┬────┬────┤ │ Article │ │SiH 4 0.5 │ │ │ │ │ │ │ p-type layer │ H 2 100 │ 2 │ 1 │ 200 │ 5 │ │ case │ │ BF 3 / H 2 1 │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ ├─┴───┼───────┴─────┴────┴────┴────┤ │Transparent electrode │ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) thin film 70nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │ Current collecting electrode │ Aluminum (Al) thin film 2μm │ └─────┴────────────────────────────┘
【0241】[0241]
【表14】 ┌─────┬────────────────────────────┐ │基 板│SUS430BA 50mm角 厚さ1mm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反 射 層│銀(Ag)薄膜 100 nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反射増加層│酸化亜鉛(ZnO)薄膜 1μm │ ├─┬───┼──────┬────┬────┬────┬───┬──┤ │ │層 の│使用ガス │ │バ イ│圧力 │基板 │層厚│ │ │名 称│及び流量 │放電電力│ │ │温度 │ │ │ │ │(sccm) │ │ア ス│(mTorr) │(℃)│(nm)│ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │Si2H6 1│ RF │ │ │ │ │ │各│第1の│H2 50│ 80 │ │ 1500 │ 370 │ 20 │ │ │n型層│PH3/H2 1│(mW/cm2)│ │ │ │ │ │層│ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │の│第1のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │作│マCVD法│BF3/H2 0.02│RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 20 │ │ │による│(2000ppm) │(mW/cm2)│ │ │ │ │ │製│i型層│PH3/H2 0.4 │ │ │ │ │ │ │ │1 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │条├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のマ│SiH4図29参照│マイクロ│ RF │ │ │ │ │件│イクロ波フ│H2 500│波 │ 350 │ │ │ │ │ │゜ラス゛マC│GeH4図29参照│ 170 │(mW/cm3)│ 10 │ 350 │300 │ │ │VD法に│ │(mW/cm3)│DC 0V │ │ │ │ │ │よるi│ │ │ │ │ │ │ │ │型層 │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │ │マCVD法│BF3/H2 2 │RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │による│(2000ppm) │(mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │i型層│PH3/H2 0.05│ │ │ │ │ │ │ │2 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 0.05│ RF │ │ │ │ │ │ │第1の│H2 100│ 1.5 │ │ 2000 │ 250 │ 10 │ │ │p 型層│BF3/H2 5│(W/cm2) │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │ ├─┼───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │各│ │Si2H6 1│ RF │ │ │ │ │ │ │第2の│H2 50│ 80 │ │ 1500 │ 300 │ 10 │ │層│n型層│PH3/H2 1│(mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │ │の├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 200│マイクロ│ RF │ │ │ │ │作│第2の│H2 700│波 │ 250 │ │ │ │ │ │i型層│ │ 130 │(mW/cm3)│ 5 │ 300 │150 │ │製│ │ │(mW/cm3)│ DC │ │ │ │ │ │ │ │ │ OV │ │ │ │ │条├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 0.05│ RF │ │ │ │ │ │件│第2の│H2 100│ 1.5 │ │ 2000 │ 200 │ 5 │ │ │p 型層│BF3/H2 5│ (W/cm2)│ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │ ├─┴───┼──────┴────┴────┴────┴───┴──┤ │透明電極 │ITO(In2O3+SnO2)薄膜 70nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │集電電極 │アルミニウム(Al)薄膜2μm │ └─────┴────────────────────────────┘[Table 14] │ | Base | SUS430BA 50mm square 1mm thick │ ├─────┼────────────────────────────┤ │Reflection layer│Silver (Ag) thin film 100 nm │ │ │Reflection increasing layer│Zinc oxide (ZnO) thin film 1 μm │ ├使用 │ │Layer │Used gas │ │Buy │Pressure │Substrate │Layer thickness│ │ │Name│ and flow rate │Discharge power│ │ │Temperature │ │ │ │ │ (sccm) │ │As│ (mTorr) │ (℃) │ (nm) │ │ ├───┼─ ─────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │Si 2 H 6 1│ RF │ │ │ │ │ │ the │ first │H 2 50│ 80 │ │ 1500 │ 370 │ 20 │ │ │n type layer │PH 3 / H 2 1│ (mW / cm 2) │ │ │ │ │ │ layer │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ First R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │ │F │ 2 │H 2 100 │ │ │ │ │ │ │Work│Ma CVD method│BF 3 / H 2 0.02│RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 20 │ │ │ in accordance │ (2000ppm) │ (mW / cm 2) │ │ │ │ │ │ made │i type layer │PH 3 / H 2 0.4 │ │ │ │ │ │ │ │1 │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ Article ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ 1st machine │ SiH 4 Fig. 29 Referring │ micro │ RF │ │ │ │ │ matter │ microwave off │H 2 500│ wave │ 350 │ │ │ │ │ │ ° plasma C│GeH 4 29 see │ 170 │ (mW / cm 3 ) │ 10 │ 350 │300 │ │ │VD According to the law │ │ (mW / cm 3 ) │DC 0V │ │ │ │ │ │ │I i│ │ │ │ │ │ │ │ │ │Type layer │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼───── ├───┼───── │ │ │First R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │ │F Plus ゜ │H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ │Ma CVD method│BF 3 / H 2 2 │RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │ (2000ppm) │ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │i type Layer │PH 3 / H 2 0.05│ │ │ │ │ │ │ │ │2 │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼ ├───┼──────┼────┼────┼ │ │ │ │SiH 4 0.05│ RF │ │ │ │ │ │ │ │First │H 2 100│ 1.5 │ │ 2000 │ 250 │ 10 │ │ │p-type layer│ BF 3 / H 2 5 │ (W / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ ├─┼───┼──────┼──── ┼────┼─── ┼───┼──┤ │ Each │ │Si 2 H 6 1│ RF │ │ │ │ │ │ │ second │H 2 50│ 80 │ │ 1500 │ 300 │ 10 │ │ layer │n type layer │ PH 3 / H 2 1│ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │SiH 4 200 │ Micro │ RF │ │ │ │ │ │ Work │ Second │ H 2 700 │ Wave │ 250 │ │ │ │ │ │ │ i-type layer │ │ 130 │ (mW / cm 3 ) │ 5 │ 300 │ 150 │ │ │ │ │ │ (mW / cm 3 ) │ DC │ │ │ │ │ │ │ │ │ OV │ │ │ │ │ │ Article │ │ │ │SiH 4 0.05│ RF │ │ │ │ │ │ │ │Second │H 2 100│ 1.5 │ │ 2000 │ 200 │ 5 │ │ │ p-type layer │ BF 3 / H 2 5 │ (W / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ ├─┴───┼── │ │Transparent electrode │ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) thin film 70nm │ ├─────┼ │ │Current collecting electrode │Aluminum (Al) thin film 2μm │ └─────┴── ──────────────────────────┘
【0242】[0242]
【表15】 ┌─────┬────────────────────────────┐ │基 板│SUS430BA 50mm角 厚さ1mm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反 射 層│銀(Ag)薄膜 100 nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反射増加層│酸化亜鉛(ZnO)薄膜 1μm │ ├─┬───┼─────┬─────┬────┬────┬───┬──┤ │ │層 の│使用ガス │マイクロ波│バ イ│圧 力│基 板│層厚│ │ │ │及び流量 │放電電力 │ │ │温 度│ │ │ │名 称│(sccm) │(mW/cm3) │ア ス│(mTorr) │(℃)│(nm)│ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1の│SiH4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │n型層│PH3/H2 200│ 130 │ │ 10 │ 350 │ 10 │ │各│ │(1%希釈)│ │ 50V │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │条│Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │ │マCVD法│BF3/H20.05│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │件│による│(2000ppm) │ (mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │i型層│PH3/H2 1 │ │ │ │ │ │ │ │1 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │層│第1のマ│SiH4 図30│ │ │ │ │ │ │ │イクロ波フ│参照 │ │ RF │ │ │ │ │の│゜ラス゛マC│H2 500│ │ 350 │ │ │ │ │ │VD法に│GeH4 図30│ 170 │(mW/cm3)│ 10 │ 350 │250 │ │作│よるi│参照 │ │DC 0V │ │ │ │ │ │型層 │ │ │ │ │ │ │ │製├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │条│Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │ │マCVD法│BF3/H2 0.5│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │件│による│(2000ppm) │ (mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │i型層│PH3/H20.01│ │ │ │ │ │ │ │2 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 10│ │ │ │ │ │ │ │第1の│H2 700│ 250 │ │ 25 │ 350 │ 10 │ │ │ p型層│BF3/H2 30│ │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈)│ │ │ │ │ │ ├─┼───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第2の│SiH4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │ │PH3/H2 200│ 130 │ 50V │ 10 │ 350 │ 10 │ │ │n型層│(1%希釈)│ │ │ │ │ │ │各├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │製│第2のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │条│マCVD法│BF3/H2 0.1│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │による│(2000ppm) │ (mW/cm2)│ │ │ │ │ │件│i型層│PH3/H2 3 │ │ │ │ │ │ │ │1 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第2のマ│SiH4 図31│ │ │ │ │ │ │層│イクロ波フ│参照 │ │ RF │ │ │ │ │ │゜ラス゛マC│H2 500│ │ 280 │ │ │ │ │の│VD法に│GeH4 図31│ │(mW/cm3)│ 10 │ 350 │200 │ │ │よるi│参照 │ 210 │DC 0V │ │ │ │ │作│型層 │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │製│第2のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │条│マCVD法│BF3/H2 0.5│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │による│(2000ppm) │ (mW/cm2)│ │ │ │ │ │件│i型層│PH3/H20.05│ │ │ │ │ │ │ │2 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 10│ │ │ │ │ │ │ │第2の│H2 700│ 250 │ │ 25 │ 350 │ 10 │ │ │ p型層│BF3/H2 30│ │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈)│ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第3の│SiH4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │ │PH3/H2 200│ 130 │ 50V │ 10 │ 300 │ 10 │ │ │n型層│(1%希釈)│ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │ │ │ RF │ │ │ │ │ │第3の│SiH4 200│ │ 300 │ │ │ │ │ │ │ │ 150 │(mW/cm3)│ 5 │ 300 │100 │ │ │i型層│H2 700│ │ DC │ │ │ │ │ │ │ │ │ OV │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第3の│SiH4 10│ │ │ │ │ │ │ │ │H2 700│ 250 │ │ 25 │ 300 │ 5 │ │ │p型層│BF3/H2 30│ │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈)│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├─┴───┼─────┴─────┴────┴────┴───┴──┤ │透明電極 │ITO(In2O3+SnO2)薄膜 70nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │集電電極 │アルミニウム(Al)薄膜2μm │ └─────┴────────────────────────────┘[Table 15] │ | Base | SUS430BA 50mm square 1mm thick │ ├─────┼────────────────────────────┤ │Reflection layer│Silver (Ag) thin film 100 nm │ │ │Reflection increasing layer│Zinc oxide (ZnO) thin film 1 μm │ ├層 │ │ layer │ gas │ microwave │ bias │ pressure │ │ temperature │ │ │ │ name │ (sccm) │ (mW / cm 3 ) │ AS │ (mTorr) │ (℃) │ (nm) │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ 1 │SiH 4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │n type layer │PH 3 / H 2 200│ 130 │ │ 10 │ 350 │ 10 │ │ the │ │ (1% dilution) │ │ 50V │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │First R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Article│F Plus ゜ │H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ │ │Ma CVD method │BF 3 / H 2 0.05│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ Case │ (2000ppm) │ ( mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ │ i-type layer │PH 3 / H 2 1 │ │ │ │ │ │ │ │ │1 │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─── ├───┼─── │ │ layer │ first mask │ SiH 4 Fig. 30 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ Reference │ │ RF │ │ │ │ │ │ ゜ ゛ C C H H 2 500 │ │ 350 │ │ │ │ │ │ VD method │ GeH 4 Fig. 30 │ 170 │ (mW / cm 3 ) │ 10 │ 350 │ 250 │ │ product │ yo │││ │ │ │ │ │ type layer │ │ │ │ │ │ │ │ R │ │ 1st R │ SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │ Article │ F 2 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ Ma CVD method │ BF 3 / H 2 0.5 │ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10 │ │ | │ (2000 ppm) │ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ │ i-type layer │ PH 3 / H 2 0.01 │ │ │ │ │ │ │ │ │2 │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH 4 10│ │ │ │ │ │ │ │ │First │H 2 700│ 250 │ │ 25 │ 350 │ 10 │ │ │ p-type layer │BF 3 / H 2 30│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ ├─┼───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ Second | SiH 4 50 │ │ DC │ │ │ │ │ │ │ PH 3 / H 2 200 │ 130 │ 50V │ 10 │ 350 │ 10 │ │ │ n-type layer │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ ┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ made │ second R │ SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │ │ F ││H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ │Article│Ma CVD method│BF 3 / H 2 0.1│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │ (2000ppm) │ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ case │ i-type layer │ PH 3 / H 2 3 │ │ │ │ │ │ │ │ │ 1 │ (2000 ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼──マ │ │Second machine│SiH 4 Fig.31│ │ │ │ │ │ │ │Layer│Micro wave│Reference │ │ RF │ │ │ │ │ │ ゜ ゛ C C │ H 2 500 │ │ 280 │ │ │ │ │ │ VD method │ GeH 4 Fig. 31 │ │ (mW / cm 3 ) │ 10 │ 350 │ 200 │ │ │ i Reference │ 210 │DC 0V │ │ │ │ │ │Work│Type layer │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼─── ┼──┤ │ made │ second R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │F plasma │H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ conditions │ Ma CVD method │BF 3 / H 2 0.5│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10 │ │ │ (2000 ppm) │ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ case │ i-type layer │ PH 3 / H 2 0.05 │ │ │ │ │ │ │ │2 │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH 4 10│ │ │ │ │ │ │ │ │Second │H 2 700 │ 250 │ │ 25 │ 350 │ 10 │ │ │ p-type layer │ BF 3 / H 2 30 │ │ │ │ │ │ │ │ │ (1% Dilution) │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ Third │ SiH 4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │PH 3 / H 2 200│ 130 │ 50V │ 10 │ 300 │ 10 │ │ │n type layer │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼ │ │ │ │ │ │ RF │ │ │ │ │ │ │ Third │ SiH 4 200 │ │ 300 │ │ │ │ │ │ │ │ │ 150 │ (mW / cm 3 ) │ 5 │ 300 │ 100 │ │ │ i-type layer │ H 2 700 │ │ DC │ │ │ │ │ │ │ │ │ OV │ │ │ │ ├───┼ ├───┼ ├───┼ ─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │Third │SiH 4 10│ │ │ │ │ │ │ │ │ │H 2 700 │ 250 │ │ 25 │ 300 │ 5 │ │ │ p-type layer │ BF 3 / H 2 30 │ │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├─┴───┼─────┴─────┴────┴────┴───┴──┤ │ Transparent electrode │ ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) 70nm thin film │ ├─────┼────────────────────────────┤ │Current collecting electrode │Aluminum (Al) thin film 2μm │ │ ─────┴────────────────────────────┘
【0243】[0243]
【表16】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │堆積室内の│ 初期特性 │低照度特性│耐久特性 │ │ │ ├────┬────┼─────┼──────┤ │素子No. │圧 力│ │ │光電変換 │光電変換効率│ │ │ │開放電圧│曲線因子│ │ │ │ │ (mTorr) │ │ │効 率 │の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−1│ 0.5 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−2│ 1 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−3│ 2 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−4│ 5 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−5│ 10 │ 1.04 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−6│ 20 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−7│ 50 │ 1.03 │ 1.01 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比7−1│ 100 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比7
−1を基準とした相対値[Table 16] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ Initial characteristics in deposition chamber │ Low illumination Characteristics│Durability characteristics │ │ │ ├────┬────┼─────┼──────┤ │Device No. │Pressure│ │ │Photoelectric conversion │Photoelectric conversion efficiency│ │ │ │Open circuit voltage│Fill factor│ │ │ │ │ │ (mTorr) │ │ │ Decrease in efficiency │ │ ├────┼─────┼────┼────┼───── │ │Real 21-1│ 0.5 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼──── ─┼──────┤ │Real 21-2│ 1 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─── ──┼──────┤ │Real 21-3│ 2 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.06 │ ├────┼─────┼─── │ │Real 21-4│ 5 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.07 │ 1.08 │ ├────┼─────┼─── │ │Real 21-5│ 10 │ 1.04 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.08 │ ├────┼─────┼── │ │Real 21-6│ 20 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼─ │ │Real 21-7│ 50 │ 1.03 │ 1.01 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼ │ │ Ratio 7-1 │ 100 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴───── ┴────┴────┴─────┴──────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics and durability are 7
Relative value based on -1
【0244】[0244]
【表17】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │マイクロ波│ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │素子No. │電力 ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │(W/cm3) │開放電圧│曲線因子│光電変換 │光電変換効率│ │ │ │ │ │効 率 │の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−8│ 0.1 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−9│ 0.2 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.09 │ 1.09 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−10│ 0.3 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比7−2│ 0.4 │ 1.00 │ 1.01 │ 1.01 │ 1.02 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比7−3│ 0.5 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比7
−3を基準とした相対値[Table 17] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ Microwave │ Initial characteristics │ Low illuminance characteristics │ Endurance characteristics │ │ Device No. │ Power ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │ (W / cm 3 ) │ Open-circuit voltage │ Fill factor │ Photoelectric Conversion │ Photoelectric conversion efficiency │ │ │ │ │ │ Reduction of efficiency │ │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼───── │ │Real 21-8│ 0.1 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──── │ │Real 21-9│ 0.2 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.09 │ 1.09 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼─── │ │Real 21-10│ 0.3 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼ │ │ Ratio 7-2 │ 0.4 │ 1.00 │ 1.01 │ 1.01 │ 1.02 │ ├────┼─────┼────┼────┼ ─────┼──────┤ │ Ratio 7-3 │ 0.5 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴──── ┴─────┴──────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability are 7
Relative value based on -3
【0245】[0245]
【表18】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │RFバイアス│ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │素子No. │ ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │(mW/cm3) │開放電圧│曲線因子│光電変換 │光電変換効率│ │ │ │ │ │効 率 │ の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比7−4│ 150 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−11│ 200 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−12│ 250 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−13│ 300 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−14│ 350 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.05 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比7
−4を基準とした相対値[Table 18] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ RF bias │ Initial characteristics │ Low illuminance characteristics │ Endurance characteristics │ │Device No. │ ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │ (mW / cm 3 ) │Open circuit voltage│Fill factor│Photoelectric conversion │ photoelectric conversion efficiency │ │ │ │ │ │ efficiency │ decrease │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼────── ┤ │ Ratio 7-4 │ 150 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼───── │ │Real 21-11│ 200 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──── │ │Real 21-12│ 250 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.08 │ ├────┼─────┼────┼────┼── │ │Real 21-13│ 300 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼── │ │Real 21-14│ 350 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.07 │ 1.05 │ └────┴─────┴────┴────┴─ ────┴──────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability are 7
Relative value based on -4
【0246】[0246]
【表19】 ┌────┬───┬───┬───┬─────┬────┬─────┐ │ │SiH4カ゛│RF電力│堆積 │初期特性 │低照度 │耐久特性 │ │素子No. │ス流量 │ │速度 ├──┬──┼────┼─────┤ │ │(sccm)│(mW/ │(nm/ │開放│曲線│光電変換│光電変換効│ │ │ │ cm2)│ sec)│電圧│因子│効 率│率の低下 │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−16│ 1 │ 15 │ 0.05 │1.03│1.03│ 1.08 │ 1.07 │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−17│ 2 │ 30 │ 0.1 │1.04│1.03│ 1.07 │ 1.07 │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−18│ 10 │ 150 │ 0.5 │1.04│1.02│ 1.07 │ 1.08 │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−19│ 20 │ 300 │ 1.1 │1.03│1.02│ 1.07 │ 1.07 │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−20│ 40 │ 500 │ 2.0 │1.03│1.02│ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │比7−6 │ 60 │ 1000 │ 2.8 │1.00│1.00│ 1.00 │ 1.00 │ └────┴───┴───┴───┴──┴──┴────┴─────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比7
−6を基準とした相対値[Table 19] ┌────┬───┬───┬───┬─────┬────┬─────┐ │ │ SiH 4゛ │ RF power │ deposition │ Initial characteristics │Low illuminance │Durability characteristics │ │Device No. │open│curve│photoelectric conversion│photoelectric conversion effect│ │ │ │cm 2 ) │sec) │voltage│factor│efficiency │ │Real 21-16│ 1 │ 15 │ 0.05 │1.03│1.03│ 1.08 │ 1.07 │ ├────┼───┼── │ │Real 21-17│ 2 │ 30 │ 0.1 │1.04│1.03│ 1.07 │ 1.07 │ ├────┼─ │ │Real 21-18│ 10 │ 150 │ 0.5 │1.04│1.02│ 1.07 │ 1.08 │ ├─ │ │Real 21-19│ 20 │ 300 │ 1.1 │1.03│1.02│ 1.07 │ 1.07 │ │ │ Real 21-20│ 40 │ 500 │ 2.0 │ 1.03│1.02│ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼───┼───┼───┼──┼──┼────┼─────┤ │ Ratio 7-6 │ 60 │ 1000 │ 2.8 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴───┴───┴───┴──┴──┴────┴─────┘ └────┴───┴───┴───┴──┴──┴────┴─────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics and durability are 7
Relative value based on -6
【0247】[0247]
【表20】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │RFプラズ│ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │ │マCVD法├────┬────┼─────┼──────┤ │素子No. │によるi型│ │ │光電変換 │光電変換効率│ │ │層の層厚 │開放電圧│曲線因子│ │ │ │ │ (nm) │ │ │効 率 │の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比7−7│ 0 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−21│ 1 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.05 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−22│ 3 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−5│ 10 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実21−23│ 30 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.05 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │比7−8│ 50 │ 1.01 │ 1.00 │ 1.02 │ 1.01 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.比7
−7を基準とした相対値[Table 20] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ RF plasm │ Initial characteristics │ Low illuminance characteristics │ Endurance characteristics │ │ │Ma CVD method ├────┬────┼─────┼──────┤ │ i-type by device No. │ │ │ │ Photoelectric conversion │ Photoelectric conversion efficiency │ │ │ layer thickness │ open circuit voltage │ fill factor │ │ │ │ │ (nm) │ │ │ efficiency │ decrease │ ├────┼─────┼────┼─── │ │ Ratio 7-7 │ 0 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ ├────┼─────┼────┼── │ │Real 21-21│ 1 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.05 │ ├────┼─────┼────┼─ ───┼─────┼──────┤ │Real 21-22│ 3 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.07 │ ├──── │ │Real 21-5│ 10 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├──── │ │Real 21−23│ 30 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.05 │ ├─── │ │ Ratio 7-8 │ 50 │ 1.01 │ 1.00 │ 1.02 │ 1.01 │ └── ──┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ Note) Initial characteristics, low illuminance characteristics and durability are 7
Relative value based on -7
【0248】[0248]
【表21】 ┌────┬───┬──────┬─────┬────┬─────┐ │ │RF放電│2000cm-1ヒ゜ーク│初期特性 │低照度 │耐久特性 │ │素子No. │電力 │の半値幅を高├──┬──┼────┼─────┤ │ │(mW/ │さで割った値│開放│曲線│光電変換│光電変換効│ │ │ cm2)│ │電圧│因子│効 率│率の低下 │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−24│ 90 │ 1.31 │1.03│1.02│ 1.04 │ 1.05 │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−5 │ 120 │ 1.16 │1.02│1.03│ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−25│ 150 │ 1.07 │1.01│1.01│ 1.04 │ 1.05 │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−26│ 180 │ 0.95 │1.00│1.01│ 1.01 │ 1.02 │ ├────┼───┼──────┼──┼──┼────┼─────┤ │実21−27│ 210 │ 0.88 │1.00│1.00│ 1.00 │ 1.00 │ └────┴───┴──────┴──┴──┴────┴─────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.実21
−27を基準とした相対値[Table 21] ┌────┬───┬──────┬─────┬────┬─────┐ │ │RF discharge│2000cm -1 peak│Initial characteristics │Low illuminance │Durability │ │Element No.│Power │Half width of power │ divided by high │ │ │ (mW / │ value│Open │Curve│Photoelectric conversion│Photoelectric conversion effect│ │ │cm 2 ) │ │Voltage│Factor│Efficiency│Decrease in rate │ ├────┼───┼──────┼──┼── │ │Real 21-24│ 90 │ 1.31 │1.03│1.02│ 1.04 │ 1.05 │ ├────┼───┼──────┼──┼ │ │Real 21-5 │ 120 │ 1.16 │1.02│1.03│ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼───┼──────┼─ │ │Real 21-25│ 150 │ 1.07 │1.01│1.01│ 1.04 │ 1.05 │ ├────┼───┼─ │ │Real 21−26│ 180 │ 0.95 │1.00│1.01│ 1.01 │ 1.02 │ ├────┼───┼ │ │Real 21-27│ 210 │ 0.88 │1.00│1.00│ 1.00 │ 1.00 │ └────┴── ─┴──────┴──┴──┴────┴─────┘ Note) The initial characteristics, low illuminance characteristics and durability
Relative value based on −27
【0249】[0249]
【表22】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │バンド │ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │ │ギャップ ├────┬────┼─────┼──────┤ │素子No. │最大値の │ │ │光電変換 │光電変換効率│ │ │領域の │開放電圧│曲線因子│ │ │ │ │層厚(nm) │ │ │効 率 │の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実45−1│ 1 │ 1.01 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.03 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実45−2│ 2 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.04 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実45−3│ 3 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実45−4│ 5 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実45−5│ 10 │ 1.04 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実45−6│ 20 │ 1.04 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実45−7│ 30 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.05 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実45−8│ 50 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.実22
−8を基準とした相対値[Table 22] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ band │ initial characteristics │ low illuminance characteristics │ Endurance characteristics │ │ │ Gap ├────┬────┼─────┼──────┤ │ Device No. │ Maximum value │ │ │ Photoelectric conversion │ Photoelectric conversion efficiency │ │ │ │ Open voltage │ Fill factor │ │ │ │ │ Layer thickness (nm) │ │ │ Efficiency │ Reduction of area │ の│ │Real 45-1│ 1 │ 1.01 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.03 │ ├────┼─────┼────┼────┼ │ │Real 45-2│ 2 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.04 │ ├────┼─────┼────┼──── │ │Real 45-3│ 3 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─ │ │Real 45-4│ 5 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.07 │ ├────┼ │ │Real 45-5│ 10 │ 1.04 │ 1.02 │ 1.06 │ 1.06 │ ├──── │ │Real 45-6│ 20 │ 1.04 │ 1.02 │ 1.05 │ 1.06 │ ├─── │ │Real 45-7│ 30 │ 1.02 │ 1.02 │ 1.04 │ 1.05 │ ├── │ │ Actual 45-8 │ 50 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └─ ───┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ Note) The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability twenty two
Relative value based on -8
【0250】[0250]
【表23】 ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ガスの混合│ 初期特性 │低照度特性│ 耐久特性 │ │素子No. │ポイントと├────┬────┼─────┼──────┤ │ │堆積室間の│開放電圧│曲線因子│光電変換 │光電変換効率│ │ │距離(m)│ │ │効 率 │ の低下 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実27−1│ 1 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実27−2│ 2 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実27−3│ 3 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実27−4│ 5 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼──────┤ │実27−5│ 8 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴────┴────┴─────┴──────┘ 注)初期特性、低照度特性及び耐久性は、素子No.実27
−5を基準とした相対値[Table 23] ┌────┬─────┬─────────┬─────┬──────┐ │ │ Gas mixture │ Initial characteristics │ Low illumination Characteristics │ Durability │ │ Device No. │ Point and ├────┬────┼─────┼──────┤ │ │ Opening voltage between deposition chamber │ Fill factor │ Photo Conversion │ photoelectric conversion efficiency │ │ │ distance (m) │ │ │ efficiency │ decrease │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼─実 │Real 27-1│ 1 │ 1.03 │ 1.03 │ 1.06 │ 1.07 │ ├────┼─────┼────┼────┼─────┼ │ │Real 27-2│ 2 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.05 │ 1.06 │ ├────┼─────┼────┼────┼───── │ │Real 27-3│ 3 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.04 │ 1.06 │ ├────┼─────┼─── │ │Real 27-4│ 5 │ 1.02 │ 1.03 │ 1.02 │ 1.05 │ ├────┼─────┼─── │ │Real 27-5│ 8 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ 1.00 │ └────┴─────┴── ──┴────┴─────┴──────┘ Note) The initial characteristics, low illuminance characteristics, and durability
Relative value based on -5
【0251】[0251]
【表24】 ┌─────┬────────────────────────────┐ │基 板│SUS430BA 50mm角 厚さ1mm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反 射 層│銀(Ag)薄膜 100 nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反射増加層│酸化亜鉛(ZnO)薄膜 1μm │ ├─┬───┼──────┬────┬────┬────┬───┬──┤ │ │層 の│使用ガス │ │バ イ│圧力 │基板 │層厚│ │ │名 称│及び流量 │放電電力│ │ │温度 │ │ │ │ │(sccm) │ │ア ス│(mTorr) │(℃)│(nm)│ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │Si2H6 1│ RF │ │ │ │ │ │ │第1の│H2 50│ 80 │ │ 1500 │ 370 │ 20 │ │ │n型層│PH3/H2 1│(mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │ │各├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │層│マCVD法│BF3/H2 0.03│RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 20│ │ │による│(2000ppm) │(mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │i型層│PH3/H2 0.5 │ │ │ │ │ │ │の│1 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のマ│SiH4図29参照│マイクロ│ RF │ │ │ │ │作│イクロ波フ│H2 500│波 │ 350 │ │ │ │ │ │゜ラス゛マC│GeH4図29参照│ 170 │(mW/cm3)│ 10 │ 350 │300 │ │ │VD法に│BF3/H2 0.3│(mW/cm3)│DC 0V │ │ │ │ │製│よるi│(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ │型層2 │PH3/H2 0.5│ │ │ │ │ │ │ │ │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │条├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │件│マCVD法│BF3/H2 3 │RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │による│(2000ppm) │(mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │i型層│PH3/H2 0.05│ │ │ │ │ │ │ │ │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 0.05│ RF │ │ │ │ │ │ │第1の│H2 100│ 1.5 │ │ 2000 │ 250 │ 10 │ │ │p 型層│BF3/H2 5│(W/cm2) │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │ ├─┼───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │Si2H6 1│ RF │ │ │ │ │ │各│第2の│H2 50│ 80 │ │ 1500 │ 300 │ 10 │ │ │n型層│PH3/H2 1│(mW/cm2)│ │ │ │ │ │層│ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │の│ │SiH4 200│マイクロ│ RF │ │ │ │ │ │第2の│H2 700│波 │ 250 │ │ │ │ │作│i型層│ │ 130 │(mW/cm3)│ 5 │ 300 │150 │ │ │ │ │(mW/cm3)│ DC 0V │ │ │ │ │製├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 0.05│ RF │ │ │ │ │ │条│第2の│H2 100│ 1.5 │ │ 2000 │ 200 │ 5 │ │ │p 型層│BF3/H2 5│ (W/cm2)│ │ │ │ │ │件│ │(1%希釈) │ │ │ │ │ │ ├─┴───┼──────┴────┴────┴────┴───┴──┤ │透明電極 │ITO(In2O3+SnO2)薄膜 70nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │集電電極 │アルミニウム(Al)薄膜2μm │ └─────┴────────────────────────────┘[Table 24] │ | Base | SUS430BA 50mm square 1mm thick │ ├─────┼────────────────────────────┤ │Reflection layer│Silver (Ag) thin film 100 nm │ │ │Reflection increasing layer│Zinc oxide (ZnO) thin film 1 μm │ ├使用 │ │Layer │Used gas │ │Buy │Pressure │Substrate │Layer thickness│ │ │Name│ and flow rate │Discharge power│ │ │Temperature │ │ │ │ │ (sccm) │ │As│ (mTorr) │ (℃) │ (nm) │ │ ├───┼─ ─────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │Si 2 H 6 1│ RF │ │ │ │ │ │ │ first │H 2 50│ 80 │ │ 1500 │ 370 │ 20 │ │ │n type layer │PH 3 / H 2 1│ (mW / cm 2) │ │ │ │ │ │ │ │ ( 1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ │ each ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ first R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │ │F Plus H│H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ Layer │ Ma CVD method │ BF 3 / H 2 0.03 │ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 20 │ │ │ due (2000 ppm) │ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ │ i-type layer │ PH 3 / H 2 0.5 │ │ │ │ │ │ │ │ 1 │ (2000 ppm) │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │First machine│SiH 4 See Fig.29│Micro │ RF │ │ │ │ │ operation │ microwave off │H 2 500│ wave │ 350 │ │ │ │ │ │ ° plasma C│GeH 4 29 see │ 170 │ (mW / cm 3 ) │ 10 │ 350 │300 │ │ │VD method BF 3 / H 2 0.3│ (mW / cm 3) │DC 0V │ │ │ │ │ manufactured │ According i│ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ │ type layer 2 │PH 3 / H 2 0.5│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ │ ┤ │ │ first R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │F plasma │H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ matter │ Ma CVD method │BF 3 / H 2 3 │RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10 │ │ │ (2000 ppm) │ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ i-type layer │ PH 3 / H 2 0.05 │ │ │ │ │ │ │ │ (2000 ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │ │SiH 4 0.05│ RF │ │ │ │ │ │ │ │ 1st │ H 2 100 │ 1.5 │ │ 2000 │ 250 │ 10 │ │ │ p-type layer │ BF 3 / H 2 5 │ (W / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ │ (1 % Dilution) │ │ │ │ │ │ │ ├ ┼───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │Si 2 H 6 1│ RF │ │ │ │ │ │ each │ second │H 2 50│ 80 │ │ 1500 │ 300 │ 10 │ │ │n type layer │PH 3 / H 2 1│ (mW / cm 2) │ │ │ │ │ │ layer │ │ (1% Dilution) │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼──────┼────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │ SiH 4 200 │ Micro │ RF │ │ │ │ │ │ │ Second │ H 2 700 │ Wave │ 250 │ │ │ │ │ Work │ i-type layer │ 130 │ (mW / cm 3 ) │ 5 │ 300 │ 150 │ │ │ │ │ (mW / cm 3 ) │ DC 0V │ │ │ │ │ │Production H │ │ │SiH 4 0.05│ RF │ │ │ │ │ │ │Second │H 2 100 │ 1.5 │ │ 2000 │ 200 │ 5 │ │ │p-type layer │ BF 3 / H 2 5 │ (W / cm 2) │ │ │ │ │ │ matter │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ ├─┴───┼──────┴────┴────┴────┴───┴──┤ │ transparent electrode │ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) Thin film 70nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │ Current collecting electrode │ Aluminum (Al) Thin film 2μm │ └─────┴────────────────────────────┘
【0252】[0252]
【表25】 ┌─────┬────────────────────────────┐ │基 板│SUS430BA 50mm角 厚さ1mm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反 射 層│銀(Ag)薄膜 100 nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │反射増加層│酸化亜鉛(ZnO)薄膜 1μm │ ├─┬───┼─────┬─────┬────┬────┬───┬──┤ │ │層 の│使用ガス │マイクロ波│バ イ│圧 力│基 板│層厚│ │ │ │及び流量 │放電電力 │ │ │温 度│ │ │ │名 称│(sccm) │(mW/cm3) │ア ス│(mTorr) │(℃)│(nm)│ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1の│SiH4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │n型層│PH3/H2 200│ 130 │ │ 10 │ 350 │ 10 │ │ │ │(1%希釈)│ │ 50V │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │各│マCVD法│BF3/H20.03│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │による│(2000ppm) │ (mW/cm2)│ │ │ │ │ │層│i型層│PH3/H2 2 │ │ │ │ │ │ │ │1 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │の├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のマ│SiH4 図30│ │ │ │ │ │ │作│イクロ波フ│参照 │ │ RF │ │ │ │ │ │゜ラス゛マC│H2 500│ │ 350 │ │ │ │ │製│VD法に│GeH4 図30│ 170 │(mW/cm3)│ 10 │ 350 │250 │ │ │よるi│参照 BF3/│ │DC 0V │ │ │ │ │条│型層 │H2 1(200│ │ │ │ │ │ │ │ │0ppm)PH3/H│ │ │ │ │ │ │件│ │2 0.3(2000│ │ │ │ │ │ │ │ │ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第1のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │ │マCVD法│BF3/H2 0.3│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │による│(2000ppm) │ (mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │i型層│PH3/H20.05│ │ │ │ │ │ │ │2 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 10│ │ │ │ │ │ │ │第1の│H2 700│ 250 │ │ 25 │ 350 │ 10 │ │ │ p型層│BF3/H2 30│ │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈)│ │ │ │ │ │ ├─┼───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第2の│SiH4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │ │PH3/H2 200│ 130 │ 50V │ 10 │ 350 │ 10 │ │ │n型層│(1%希釈)│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第2のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │ │Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │ │マCVD法│BF3/H2 0.1│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │による│(2000ppm) │ (mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │i型層│PH3/H2 2 │ │ │ │ │ │ │ │1 │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │各├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第2のマ│SiH4 図31│ │ │ │ │ │ │層│イクロ波フ│参照 │ │ RF │ │ │ │ │ │゜ラス゛マC│H2 500│ │ 280 │ │ │ │ │の│VD法に│GeH4 図31│ │(mW/cm3)│ 10 │ 350 │200 │ │ │よるi│参照 │ 210 │DC 0V │ │ │ │ │作│型層 │BF3/H2 0.5│ │ │ │ │ │ │ │ │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │製│ │PH3/H2 0.1│ │ │ │ │ │ │ │ │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │条├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第2のR│SiH4 8 │ │ │ │ │ │ │件│Fフ゜ラス゛│H2 100 │ │ │ │ │ │ │ │マCVD法│BF3/H2 1│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │による│(2000ppm) │ (mW/cm2)│ │ │ │ │ │ │i型層│PH3/H20.05│ │ │ │ │ │ │ │ │(2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH4 10│ │ │ │ │ │ │ │第2の│H2 700│ 250 │ │ 25 │ 350 │ 10 │ │ │ p型層│BF3/H2 30│ │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈)│ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第3の│SiH4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │ │PH3/H2 200│ 130 │ 50V │ 10 │ 300 │ 10 │ │ │n型層│(1%希釈)│ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │ │ │ RF │ │ │ │ │ │第3の│SiH4 200│ │ 300 │ │ │ │ │ │ │ │ 150 │(mW/cm3)│ 5 │ 300 │100 │ │ │i型層│H2 700│ │ DC │ │ │ │ │ │ │ │ │ OV │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │第3の│SiH4 10│ │ │ │ │ │ │ │ │H2 700│ 250 │ │ 25 │ 250 │ 5 │ │ │p型層│BF3/H2 30│ │ │ │ │ │ │ │ │(1%希釈)│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├─┴───┼─────┴─────┴────┴────┴───┴──┤ │透明電極 │ITO(In2O3+SnO2)薄膜 70nm │ ├─────┼────────────────────────────┤ │集電電極 │アルミニウム(Al)薄膜2μm │ └─────┴────────────────────────────┘[Table 25] │ | Base | SUS430BA 50mm square 1mm thick │ ├─────┼────────────────────────────┤ │Reflection layer│Silver (Ag) thin film 100 nm │ │ │Reflection increasing layer│Zinc oxide (ZnO) thin film 1 μm │ ├層 │ │ layer │ gas │ microwave │ bias │ pressure │ Name │ (sccm) │ (mW / cm 3 ) │ AS │ (mTorr) │ (℃) │ Power │ Substrate │ Layer Thickness │ │ │ │ and Flow Rate │ Discharge Power │ │ │ Temperature │ │ │ (nm) │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ 1 │SiH 4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │n type layer │PH 3 / H 2 200│ 130 │ │ 10 │ 350 │ 10 │ │ │ │ (1% dilution) │ │ 50V │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │First R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │ │F glass ゛ │H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ │Each│Ma CVD method│BF 3 / H 2 0.03│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │ (2000ppm) │ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ layer │ i-type layer │ PH 3 / H 2 2 │ │ │ │ │ │ │ │ │ 1 │ (2000 ppm) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─── ──┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ First machine │ SiH 4 Fig. 30 │ │ │ │ │ │ │ Reference │ │ RF │ │ │ │ │ │ │ ゜ ゛ C C │ H 2 500 │ │ 350 │ │ │ │ │ VD method │ GeH 4 Fig. 30 │ 170 │ (mW / cm 3 ) │ 10 │ 350 │ 250 │ │ │ yo i│ reference BF 3 / │ │DC 0V │ │ │ │ │ Conditions │-type layer │H 2 1 (200│ │ │ │ │ │ │ │ │0ppm) PH 3 / H│ │ │ │ │ │ │ │ │ matter 2 0.3 (2000│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ppm) │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼─ │ │ │First R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │F 2 │H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ │Ma CVD method │BF 3 / H 2 0.3│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10 │ │ │ (2000 ppm) │ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ i-type layer │PH 3 / H 2 0.05│ │ │ │ │ │ │ │2 │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH 4 10 │ │ │ │ │ │ │ │ first │H 2 700│ 250 │ │ 25 │ 350 │ 10 │ │ │ p -type layer │BF 3 / H 2 30│ │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution ) │ │ │ │ │ ├─┼───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ second │SiH 4 50│ │ DC │ │ │ │ │ │ │PH 3 / H 2 200 │ 130 │ 50V │ 10 │ 350 │ 10 │ │ │ n-type layer │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │Second R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ │ │F glass │ │H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ │ │Ma CVD method │BF 3 / H 2 0.1│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10│ │ │ due to (2000ppm) │ (mW / cm 2 ││ │ │ │ │ │ │ i-type layer │PH 3 / H 2 2 │ │ │ │ │ │ │ │1 │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │マ │ │Second mask│SiH 4 Fig.31│ │ │ │ │ │ │ │Layer│Micro wave│Reference │ │ RF │ │ │ │ │ │ ゜ ゛ C C │ H 2 500 │ │ 280 │ │ │ │ │ │ VD method │ GeH 4 Fig. 31 │ │ (mW / cm 3 ) │ 10 │ 350 │ 200 │ │ │ i │ Reference │ │ 210 │DC 0V │ │ │ │ │Working │Type layer │BF 3 / H 2 0.5│ │ │ │ │ │ │ │ │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │Production │PH 3 / H 2 0.1│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ (2000ppm) │ │ │ │ │ │ │ │ R │ │Second R│SiH 4 8 │ │ │ │ │ │ │ ││Properties│F 2 │H 2 100 │ │ │ │ │ │ │ │Ma CVD method│BF 3 / H 2 1│ RF 120 │ │ 500 │ 350 │ 10 │ │ │ (2000 ppm) │ (mW / cm 2 ) │ │ │ │ │ │ │ i-type layer │ PH 3 / H 2 0.05 │ │ │ │ │ │ │ │ │ (2000 ppm) │ │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ │SiH 4 10│ │ │ │ │ │ │ │ second │H 2 700│ 250 │ │ 25 │ 350 │ 10 │ │ │ p -type layer │BF 3 / H 2 30│ │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │ Third │ SiH 4 50 │ │ DC │ │ │ │ │ │ │ │PH 3 / H 2 200 │ 130 │ 50V │ 10 │ 300 │ 10 │ │ │ n-type layer │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ ├───┼─────┼ RF │ │ │ │ │ RF │ │ │ │ │ │ │ Third │ SiH 4 200 │ │ 300 │ │ │ │ │ │ │ │ │ 150 │ (mW / cm 3 ) │ 5 │ 300 │ 100 │ │ │ i-type layer │ H 2 700 │ │ DC │ │ │ │ │ │ │ │ │ OV │ │ │ │ ├───┼ ├───┼ ├───┼ ─────┼─────┼────┼────┼───┼──┤ │ │Third │SiH 4 10│ │ │ │ │ │ │ │ │ │H 2 700 │ 250 │ │ 25 │ 250 │ 5 │ │ │ p-type layer │ BF 3 / H 2 30 │ │ │ │ │ │ │ │ │ (1% dilution) │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ├─┴── ├─┴── │ │Transparent electrode │ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) thin film 70nm │ ├── │ │Current collecting electrode │Aluminum (Al) thin film 2μm │ └──── ─┴────────────────────────────┘
【0253】[0253]
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、光
励起キャリアーの再結合を防止し、開放電圧及び正孔の
キャリアーレンジが向上し、光電変換効率が向上した光
起電力素子を提供することができる。また本発明の光起
電力素子は照射光の弱い場合に変換効率が向上する。そ
して本発明の光起電力素子は、長時間振動下でアニーニ
ングした場合に光電変換効率が低下しにくいものであ
る。As described above, according to the present invention, there is provided a photovoltaic device in which recombination of photoexcited carriers is prevented, open voltage and carrier range of holes are improved, and photoelectric conversion efficiency is improved. Can be. Further, the photovoltaic device of the present invention improves the conversion efficiency when the irradiation light is weak. The photovoltaic device of the present invention is one in which the photoelectric conversion efficiency does not easily decrease when annealing is performed under vibration for a long time.
【0254】また更に、本発明の光起電力素子を利用し
た電源システムは、照射光の弱い場合に於いても優れた
電気供給能力を示すものである。Further, the power supply system using the photovoltaic element of the present invention exhibits excellent power supply capability even when the irradiation light is weak.
【図1】本発明の光起電力素子の層構成を説明するため
の模式的図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a layer configuration of a photovoltaic element of the present invention.
【図2】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a change in a band gap of the photovoltaic device of the present invention.
【図3】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a change in a band gap of the photovoltaic device of the present invention.
【図4】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a change in a band gap of the photovoltaic device of the present invention.
【図5】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a change in a band gap of the photovoltaic device of the present invention.
【図6】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a change in a band gap of the photovoltaic device of the present invention.
【図7】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a change in a band gap of the photovoltaic device of the present invention.
【図8】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a change in band gap of the photovoltaic device of the present invention.
【図9】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変化
を説明するための模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a change in a band gap of the photovoltaic device of the present invention.
【図10】本発明の光起電力素子のバンドギャップの変
化を説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a change in band gap of the photovoltaic device of the present invention.
【図11】本発明の光起電力素子を作製するための装置
の一例で、マイクロ波プラズマCVD法による製造装置
の模式図である。FIG. 11 is a schematic view of an example of an apparatus for manufacturing a photovoltaic element of the present invention, which is a manufacturing apparatus using a microwave plasma CVD method.
【図12】本発明の光起電力素子を作製するための装置
の一例で、RFプラズマCVD法による製造装置の模式
図である。FIG. 12 is a schematic view of an example of an apparatus for manufacturing a photovoltaic element of the present invention, which is a manufacturing apparatus using an RF plasma CVD method.
【図13】本発明の光起電力素子を作製するための装置
の一例で、多室分離型堆積装置による製造装置の模式図
である。FIG. 13 is a schematic view of an example of an apparatus for manufacturing a photovoltaic element of the present invention, which is a manufacturing apparatus using a multi-chamber separation type deposition apparatus.
【図14】SiH4,GeH4ガス流量の時間変化パター
ンを示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing a time change pattern of SiH 4 and GeH 4 gas flow rates.
【図15】SiH4,GeH4ガス流量の時間変化パター
ンを示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing a time change pattern of SiH 4 and GeH 4 gas flow rates.
【図16】i型層バンドギャップの層厚方向の変化を示
すグラフである。FIG. 16 is a graph showing a change in an i-type layer band gap in a layer thickness direction.
【図17】i型層形成時のSiH4ガス流量の時間変化
パターンとi型層中のSi,H原子の層厚方向の変化を
示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing a time change pattern of a SiH 4 gas flow rate when an i-type layer is formed and a change in a thickness direction of Si and H atoms in the i-type layer.
【図18】i型層形成時のSiH4ガス流量の時間変化
パターンとi型層中のSi,H原子の層厚方向の変化を
示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing a time change pattern of a flow rate of a SiH 4 gas at the time of forming an i-type layer and a change in a thickness direction of Si and H atoms in the i-type layer.
【図19】SiH4,GeH4ガス流量の時間変化パター
ンを示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing a time change pattern of SiH 4 and GeH 4 gas flow rates.
【図20】本発明の電力供給システムを説明するための
模式的説明図である。FIG. 20 is a schematic explanatory diagram for explaining a power supply system of the present invention.
【図21】本発明の電力供給システムを説明するための
模式的説明図である。FIG. 21 is a schematic explanatory diagram for explaining a power supply system of the present invention.
【図22】本発明の電力供給システムを説明するための
模式的説明図である。FIG. 22 is a schematic explanatory diagram for explaining a power supply system of the present invention.
【図23】本発明の電力供給システムを説明するための
模式的説明図である。FIG. 23 is a schematic explanatory diagram for explaining a power supply system of the present invention.
【図24】本発明の電力供給システムを説明するための
模式的説明図である。FIG. 24 is a schematic explanatory diagram for explaining a power supply system of the present invention.
【図25】本発明の電力供給システムを説明するための
模式的説明図である。FIG. 25 is a schematic explanatory diagram for explaining a power supply system of the present invention.
【図26】i型層形成時に導入されるNO/Heガス流
量の時間変化とi型層中に含有されるN,O原子の層厚
方向の変化を示すグラフである。FIG. 26 is a graph showing a time change of a flow rate of a NO / He gas introduced at the time of forming an i-type layer and a change in a thickness direction of N and O atoms contained in the i-type layer.
【図27】i型層形成時に導入されるNO/Heガス流
量の時間変化とi型層中に含有されるN,O原子の層厚
方向の変化を示すグラフである。FIG. 27 is a graph showing a time change of a flow rate of a NO / He gas introduced at the time of forming an i-type layer and a change in a thickness direction of N and O atoms contained in the i-type layer.
【図28】SiH4,GeH4ガス流量の時間変化パター
ンを示すグラフである。FIG. 28 is a graph showing a time change pattern of SiH 4 and GeH 4 gas flow rates.
【図29】SiH4,GeH4ガス流量の時間変化パター
ンを示すグラフである。FIG. 29 is a graph showing a time change pattern of SiH 4 and GeH 4 gas flow rates.
【図30】SiH4,GeH4ガス流量の時間変化パター
ンを示すグラフである。FIG. 30 is a graph showing a time change pattern of SiH 4 and GeH 4 gas flow rates.
【図31】SiH4,GeH4ガス流量の時間変化パター
ンを示すグラフである。FIG. 31 is a graph showing a time change pattern of SiH 4 and GeH 4 gas flow rates.
【図32】i型層形成時に導入されるBF3/H2,PH
3/H2ガス流量の時間変化とi型層中に含有されるB,
P原子の層厚方向の変化を示すグラフである。FIG. 32 shows BF 3 / H 2 , PH introduced at the time of forming the i-type layer.
3 / H 2 gas flow rate change with time and B,
4 is a graph showing a change in a P atom thickness direction.
【図33】i型層形成時に導入されるBF3/H2,PH
3/H2ガス流量の時間変化とi型層中に含有されるB,
P原子の層厚方向の変化を示すグラフである。FIG. 33 shows BF 3 / H 2 , PH introduced during formation of an i-type layer.
3 / H 2 gas flow rate change with time and B,
4 is a graph showing a change in a P atom thickness direction.
【図34】i型層形成時に導入されるBF3/H2,PH
3/H2ガス流量の時間変化とi型層中に含有されるB,
P原子の層厚方向の変化を示すグラフである。FIG. 34 shows BF 3 / H 2 , PH introduced when forming an i-type layer.
3 / H 2 gas flow rate change with time and B,
4 is a graph showing a change in a P atom thickness direction.
【図35】i型層形成時に導入されるBF3/H2,PH
3/H2ガス流量の時間変化とi型層中に含有されるB,
P原子の層厚方向の変化を示すグラフである。FIG. 35 shows BF 3 / H 2 , PH introduced during formation of an i-type layer.
3 / H 2 gas flow rate change with time and B,
4 is a graph showing a change in a P atom thickness direction.
101 導電性基板 102 n型のシリコン系非単結晶半導体層 103 i型の非単結晶半導体層 104 p型のシリコン系非単結晶半導体層 105 透明電極 106 集電電極 211、212、221、222、311、321、3
31、341、351、361、371、372 マイ
クロ波プラズマCVD法によるi型層 213、223、312、313、322、323、3
32、333、342、343、352、353、36
2、363、373、374 RFプラズマCVD法に
よるi型層 1000 マイクロ波プラズマCVD法による成膜装置 1001 堆積室 1002 誘電体窓 1003 ガス導入管 1004 基板 1005 加熱ヒーター 1006 真空計 1007 コンダクタンスバルブ 1008 補助バルブ 1009 リークバルブ 1010 導波部 1011 バイアス電源 1012 バイアス棒 1013 シャッター 1020 原料ガス供給装置 1021〜1029 マスフローコントローラー 1031〜1039 ガス流入バルブ 1041〜1049 ガス流出バルブ 1051〜1059 原料ガスボンベのバルブ 1061〜1069 圧力調整器 1071〜1079 原料ガスボンベ 1100 RFプラズマCVD法による成膜装置 1101 堆積室 1102 カソード 1103 ガス導入管 1104 基板 1105 加熱ヒーター 1106 真空計 1107 コンダクタンスバルブ 1108 補助バルブ 1109 リークバルブ 1111 RF電源 1112 RFマッチングボックス 1201、1210 ロード、アンロード室 1202〜1209 堆積室 1211〜1219 ゲートバルブ 1221、1222、1224〜1226、1228
カソード電極 1223、1227 マイクロ波の導波部及び誘電体窓 9001 光起電力素子 9002 電圧制御用ダイオード 9003 電圧安定化用コンデンサー 9004 負荷 9101 太陽電池 9102 逆流防止用ダイオード 9103 電圧制御回路 9104 二次電池 9105 負荷 9401 ディーゼル発電機 9402 太陽電池 9403 整流器 9404 充放電制御装置 9405 蓄電池 9406 直流交流変換装置 9407 切り替え器 9408 交流負荷 9501 太陽電池 9502 充放電制御装置 9503 蓄電池 9504 直流交流変換装置 9505 商用電源 9506 無瞬段切り替え器 9507 負荷 9601 太陽電池 9602 直流交流変換装置 9603 商用電源 9604 負荷 9605 逆潮流。Reference Signs List 101 conductive substrate 102 n-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 103 i-type non-single-crystal semiconductor layer 104 p-type silicon-based non-single-crystal semiconductor layer 105 transparent electrode 106 current-collecting electrodes 211, 212, 221, 222, 311, 321, 3
31, 341, 351, 361, 371, 372 i-type layers 213, 223, 312, 313, 322, 323, 3 by microwave plasma CVD
32, 333, 342, 343, 352, 353, 36
2,363,373,374 i-type layer by RF plasma CVD method 1000 Deposition apparatus by microwave plasma CVD method 1001 Deposition chamber 1002 Dielectric window 1003 Gas introduction tube 1004 Substrate 1005 Heater 1006 Vacuum gauge 1007 Conductance valve 1008 Auxiliary valve 1009 Leak valve 1010 Wave guide unit 1011 Bias power supply 1012 Bias rod 1013 Shutter 1020 Source gas supply device 1021 to 1029 Mass flow controller 1031 to 1039 Gas inflow valve 1041 to 1049 Gas outflow valve 1051 to 1059 Source gas cylinder valve 1061 to 1069 Pressure regulator 1071-1079 Source gas cylinder 1100 Film forming apparatus by RF plasma CVD method 1101 Deposition chamber 1102 Caso Mode 1103 gas introduction pipe 1104 substrate 1105 heating heater 1106 vacuum gauge 1107 conductance valve 1108 auxiliary valve 1109 leak valve 1111 RF power supply 1112 RF matching box 1201, 1210 load, unload chamber 1202 to 1209 deposition chamber 1211 to 1219 gate valve 1221, 1222, 1224-1226, 1228
Cathode electrodes 1223, 1227 Microwave waveguide and dielectric window 9001 Photovoltaic element 9002 Voltage control diode 9003 Voltage stabilization capacitor 9004 Load 9101 Solar cell 9102 Backflow prevention diode 9103 Voltage control circuit 9104 Secondary battery 9105 Load 9401 Diesel generator 9402 Solar cell 9403 Rectifier 9404 Charge / discharge control device 9405 Storage battery 9406 DC / AC converter 9407 Switching device 9408 AC load 9501 Solar cell 9502 Charge / discharge control device 9503 Storage battery 9504 DC / AC converter 9505 Commercial power supply 9506 Switch 9507 Load 9601 Solar cell 9602 DC / AC converter 9603 Commercial power supply 9604 Load 9605 Reverse power flow.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 享 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 殿垣 雅彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 丹羽 光行 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 米国特許5256576(US,A) 米国特許5204272(US,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor: Takashi Hayashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masahiko Togaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inside (72) Inventor Mitsuyuki Niwa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References US Patent 5,256,576 (US, A) US Patent 5,204,272 (US, A)
Claims (18)
型光起電力素子において、i型層が、p型層の側に位置
しマイクロ波及び1乃至100MHzの高周波の存在下
でCVD法により堆積された第1のi型層と、n型層の
側に位置し、1乃至100MHzの高周波の存在下でC
VD法により堆積された第2のi型層とを有するi型積
層構造であって、前記第1のi型層は、シリコン原子及
びゲルマニウム原子を含有し、該層でのバンドギャップ
の極小値は、中央より前記p型層方向に位置し、前記第
2のi型層は、アモルファスシリコン又は微結晶シリコ
ンを有し、30nm以下の膜厚に設定されており、 前記マイクロ波エネルギーは、原料ガスを100%分解
するマイクロ波エネルギーよりも低く設定され、同時に
印加される前記高周波エネルギーは、前記マイクロ波エ
ネルギーより高く設定されていることを特徴とする光起
電力素子。1. A pin having an amorphous or microcrystalline structure.
In the photovoltaic device, an i-type layer is provided on the side of the p-type layer, the first i-type layer being deposited by a CVD method in the presence of a microwave and a high frequency of 1 to 100 MHz, and an n-type layer. Side and C in the presence of a high frequency of 1 to 100 MHz
An i-type stacked structure including a second i-type layer deposited by a VD method, wherein the first i-type layer contains silicon atoms and germanium atoms, and has a minimum value of a band gap in the layer. Is located in the direction of the p-type layer from the center, the second i-type layer includes amorphous silicon or microcrystalline silicon, and has a thickness of 30 nm or less. A photovoltaic device, wherein the microwave energy is set lower than the microwave energy for decomposing gas by 100%, and the high-frequency energy applied at the same time is set higher than the microwave energy.
1乃至100MHzの高周波の存在下でCVD法により
堆積された第3のi型層を有することを特徴とする請求
項1記載の光起電力素子。2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a third i-type layer deposited between the p-type layer and the first i-type layer by a CVD method in the presence of a high frequency of 1 to 100 MHz. Item 2. The photovoltaic element according to Item 1.
面にバンドギャップ最大の領域を有し、該領域の厚さは
1乃至30nmであることを特徴とする請求項1記載の
光起電力素子。3. The device according to claim 1, wherein the first i-type layer has a region having a maximum band gap at an interface with an adjacent layer, and the region has a thickness of 1 to 30 nm. Photovoltaic element.
を同時に含有していることを特徴とする請求項1記載の
光起電力素子。4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the i-type layer contains a group III element and a group V element at the same time.
することを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。5. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the i-type layer contains oxygen and / or nitrogen.
II族元素を主構成元素とするA層と、III族元素を
含みシリコン原子を主構成元素とするB層との積層構造
であることを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。6. The p-type amorphous or microcrystalline layer according to claim 1, wherein
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device has a laminated structure of an A layer containing a group II element as a main constituent element and a B layer containing a group III element and containing silicon atom as a main constituent element.
族元素を主構成元素とするA層と、V族元素を含みシリ
コン原子を主構成元素とするB層との積層構造であるこ
とを特徴とする請求項1記載の光起電力素子。7. The method according to claim 1, wherein the n-type amorphous or microcrystalline layer
2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the photovoltaic device has a laminated structure of an A layer containing a group V element as a main constituent element and a B layer containing a group V element and containing silicon atom as a main constituent element.
光起電力素子からの電力を該負荷に供給させる手段を有
する発電装置に於いて、i型層が、p型層の側に位置し
マイクロ波及び1乃至100MHzの高周波の存在下で
CVD法により堆積された第1のi型層と、n型層の側
に位置し、1乃至100MHzの高周波の存在下でCV
D法により堆積された第2のi型層とを有するi型積層
構造であって、前記第1のi型層は、シリコン原子及び
ゲルマニウム原子を含有し、該層でのバンドギャップの
極小値は、中央より前記p型層方向に位置し、前記第2
のi型層は、アモルファスシリコン又は微結晶シリコン
を有し、30nm以下の膜厚に設定されており、前記マ
イクロ波エネルギーは、原料ガスを100%分解するマ
イクロ波エネルギーよりも低く設定され、同時に印加さ
れる前記高周波エネルギーは、前記マイクロ波エネルギ
ーより高く設定されていることを特徴とする発電装置。8. A power generating apparatus having a pin-type photovoltaic element, a load, and means for supplying power from the photovoltaic element to the load, wherein the i-type layer is located on the side of the p-type layer. A first i-type layer deposited by a CVD method in the presence of a microwave and a high frequency of 1 to 100 MHz, and a CV in the presence of a high frequency of 1 to 100 MHz positioned on the side of the n-type layer.
An i-type stacked structure including a second i-type layer deposited by a method D, wherein the first i-type layer contains silicon atoms and germanium atoms, and has a minimum value of a band gap in the layer. Are located in the direction of the p-type layer from the center, and the second
The i-type layer has amorphous silicon or microcrystalline silicon and is set to a thickness of 30 nm or less, and the microwave energy is set lower than the microwave energy for decomposing the source gas by 100%. The applied high frequency energy is set higher than the microwave energy.
1乃至100MHzの高周波の存在下でCVD法により
堆積された第3のi型層を有することを特徴とする請求
項8記載の光起電力素子。9. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a third i-type layer deposited between the p-type layer and the first i-type layer by a CVD method in the presence of a high frequency of 1 to 100 MHz. Item 10. The photovoltaic element according to Item 8.
界面にバンドギャップ最大の領域を有し、該領域の厚さ
は1乃至30nmであることを特徴とする請求項8記載
の発電装置。10. The device according to claim 8, wherein the first i-type layer has a region having a maximum band gap at an interface with an adjacent layer, and the region has a thickness of 1 to 30 nm. Power generator.
素を同時に含有していることを特徴とする請求項8記載
の発電装置。11. The power generator according to claim 8, wherein said i-type layer contains a group III element and a group V element simultaneously.
有することを特徴とする請求項8記載の発電装置。12. The power generator according to claim 8, wherein the i-type layer contains oxygen and / or nitrogen.
素とするA層と、III族元素を含みシリコン原子を主
構成元素とするB層との積層構造であることを特徴とす
る請求項8記載の発電装置。13. The p-type layer has a laminated structure of an A layer containing a group III element as a main constituent element and a B layer containing a group III element and containing silicon atom as a main constituent element. Item 9. The power generator according to Item 8.
するA層と、V族元素を含みシリコン原子を主構成元素
とするB層との積層構造であることを特徴とする請求項
8記載の発電装置。14. The semiconductor device according to claim 1, wherein the n-type layer has a layered structure of a layer A containing a group V element as a main constituent element and a layer B containing a group V element and containing silicon atom as a main constituent element. Item 9. The power generator according to Item 8.
ン原子を含有するプラズマを形成するための1乃至10
0MHzの高周波エネルギーを印加し、これによってR
F−i型半導体を堆積する工程と、シリコン原子及びゲ
ルマニウム原子を含有するガスに、プラズマを形成する
ためのマイクロ波エネルギー及び1乃至100MHzの
高周波エネルギーを同時に印加し、これによってシリコ
ン原子及びゲルマニウム原子を含有したMW−i型半導
体を堆積する工程と、をこの順に有する光起電力素子の
製造方法であって、 前記MW−i型半導体を堆積する工程におけるマイクロ
波エネルギーは、前記シリコン原子及びゲルマニウム原
子を含有するガスを100%分解するマイクロ波エネル
ギーよりも低く設定され、該工程における前記高周波エ
ネルギーは、前記マイクロ波エネルギーより高く設定さ
れていることを特徴とする光起電力素子の製造方法。15. A process for forming an n-type semiconductor, and steps 1 to 10 for forming a plasma containing silicon atoms.
0 MHz high-frequency energy is applied, whereby R
Depositing an Fi-type semiconductor, and simultaneously applying microwave energy for forming a plasma and high-frequency energy of 1 to 100 MHz to a gas containing silicon atoms and germanium atoms, thereby forming silicon atoms and germanium atoms. And a step of depositing a MW-i type semiconductor containing: in this order, the microwave energy in the step of depositing the MW-i type semiconductor is the silicon atom and the germanium A method for manufacturing a photovoltaic device, wherein the microwave energy for decomposing 100% of a gas containing atoms is set lower than the microwave energy, and the high-frequency energy in the step is set higher than the microwave energy.
が50mTorr以下であることを特徴とする請求項1
5記載の光起電力素子の製造方法。16. The method according to claim 1, wherein the pressure at the time of depositing the MW-i type semiconductor is 50 mTorr or less.
6. The method for manufacturing a photovoltaic element according to 5.
nm/sec以下であることを特徴とする請求項15記
載の光起電力素子の製造方法。17. The deposition rate of the RF-i type semiconductor is 2
The method for manufacturing a photovoltaic device according to claim 15, wherein the speed is not more than nm / sec.
m以下であることを特徴とする請求項15記載の光起電
力素子の製造方法。18. The film thickness of the RF-i type semiconductor is 30 n
The method for manufacturing a photovoltaic device according to claim 15, wherein m is equal to or less than m.
Priority Applications (6)
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| US08/150,813 US5429685A (en) | 1992-11-16 | 1993-11-12 | Photoelectric conversion element and power generation system using the same |
| CA002102948A CA2102948C (en) | 1992-11-16 | 1993-11-12 | Photoelectric conversion element and power generation system using the same |
| DE69329328T DE69329328T2 (en) | 1992-11-16 | 1993-11-15 | Photoelectric converter and power supply system using the same |
| EP93309116A EP0600630B1 (en) | 1992-11-16 | 1993-11-15 | Photoelectric conversion element and power generation system using the same |
| US08/458,098 US5563075A (en) | 1992-11-16 | 1995-06-01 | Forming a non-monocrystalline silicone semiconductor having pin junction including laminated intrinsic layers |
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| US5204272A (en) | 1991-12-13 | 1993-04-20 | United Solar Systems Corporation | Semiconductor device and microwave process for its manufacture |
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-
1992
- 1992-11-16 JP JP4305367A patent/JP2716633B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5204272A (en) | 1991-12-13 | 1993-04-20 | United Solar Systems Corporation | Semiconductor device and microwave process for its manufacture |
| US5256576A (en) | 1992-02-14 | 1993-10-26 | United Solar Systems Corporation | Method of making pin junction semiconductor device with RF deposited intrinsic buffer layer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06151911A (en) | 1994-05-31 |
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