JP2785884B2 - Photovoltaic element - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はシリコン原子を含有する
非単結晶半導体材料からなる半導体層と、インジウム酸
化物、スズ酸化物、インジウム−スズ酸化物等の酸化物
の透明電極とを積層して構成された太陽電池、光センサ
ー等の光起電力素子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of laminating a semiconductor layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing silicon atoms and a transparent electrode of an oxide such as indium oxide, tin oxide or indium-tin oxide. The present invention relates to a photovoltaic element such as a photovoltaic cell, an optical sensor, etc.
【0002】特に非単結晶半導体材料として非晶質シリ
コン系半導体材料(微結晶シリコン系半導体材料を含
む)、多結晶シリコン系半導体材料を用いた光起電力素
子に関するものである。In particular, the present invention relates to a photovoltaic element using an amorphous silicon-based semiconductor material (including a microcrystalline silicon-based semiconductor material) or a polycrystalline silicon-based semiconductor material as a non-single-crystal semiconductor material.
【0003】[0003]
【従来の技術】透明電極は、光起電力素子の能力に関係
する重要な構成要素である。従来このような透明電極と
しては、インジウム酸化物、スズ酸化物、インジウム−
スズ酸化物が使用され、スプレー法、真空蒸着法、イオ
ンプレーティング法、スパッタリング法等で膜状に堆積
されていた。2. Description of the Related Art Transparent electrodes are important components related to the performance of photovoltaic devices. Conventionally, as such a transparent electrode, indium oxide, tin oxide, indium-
Tin oxide has been used and has been deposited in the form of a film by a spray method, a vacuum evaporation method, an ion plating method, a sputtering method, or the like.
【0004】このようにして堆積された透明電極の光透
過率や比抵抗は、光起電力素子の能力に直接的に関係す
るパラメータである。さらに透明電極を堆積する条件、
例えば基板温度、真空度、堆積速度等は、透明電極に隣
接する半導体層の膜質に影響を与える重要なパラメータ
でもある。[0004] The light transmittance and specific resistance of the transparent electrode thus deposited are parameters directly related to the performance of the photovoltaic element. Further conditions for depositing a transparent electrode,
For example, the substrate temperature, the degree of vacuum, the deposition rate, and the like are also important parameters that affect the film quality of the semiconductor layer adjacent to the transparent electrode.
【0005】近年の光起電力素子と透明電極の間の関係
は、“Opticalabsorption of transparent conducting
oxides and power dissipation in a-Si:H pin solar c
ells measured by photothermal deflection spectrosc
opy" F.Leblanc,J.Perrin et,al.Technical digest of
the international PVSEC-5.Kyoto.Japan 1990.253.や
“Improvement of interface properties of TCO/p-lay
erin pin-type amorphous silicon solar cells "Y.Ash
ida,N.Ishida,N.Ishiguro et,al.Technical digest of
the international PVSEC-5.Kyoto,Japan,1990,367.等
で検討されている。The relationship between the photovoltaic element and the transparent electrode in recent years is described as “Optical absorption of transparent conducting”.
oxides and power dissipation in a-Si: H pin solar c
ells measured by photothermal deflection spectrosc
opy "F. Leblanc, J. Perrin et, al. Technical digest of
The international PVSEC-5.Kyoto.Japan 1990.253. and “Improvement of interface properties of TCO / p-lay
erin pin-type amorphous silicon solar cells "Y.Ash
ida, N.Ishida, N.Ishiguro et, al.Technical digest of
The international PVSEC-5. Considered in Kyoto, Japan, 1990, 367.
【0006】また、透明電極を低抵抗化した技術とし
て、インジウム酸化物膜とスズ酸化物膜とを積層した透
明電極が特開昭54−134396号公報に記載されて
いる。Further, as a technique for reducing the resistance of a transparent electrode, a transparent electrode in which an indium oxide film and a tin oxide film are laminated is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-134396.
【0007】しかるに、前記従来のインジウム酸化物、
スズ酸化物、インジウム−スズ酸化物から成る透明電極
にはより一層の低抵抗化が望まれている。However, the conventional indium oxide,
It is desired that the transparent electrodes made of tin oxide and indium-tin oxide have further lower resistance.
【0008】また、透明電極のより一層の透過率、光起
電力、光電流の向上が望まれている。[0008] Further, it is desired to further improve the transmittance, photovoltaic power and photocurrent of the transparent electrode.
【0009】さらに、光起電力素子が広く一般に使われ
るようになると共に、光起電力素子の使用環境も多様に
なり、そのため使用環境によっては透明電極と密接して
いる層との間で、層の剥離を起こすという問題点があっ
た。Further, as the photovoltaic element has been widely used in general, the operating environment of the photovoltaic element has also become diversified. Therefore, depending on the operating environment, the layer between the transparent electrode and the layer which is in close contact may be provided. There was a problem that peeling off occurred.
【0010】加えて光起電力素子を長い時間のヒートサ
イクルを繰り返すことによる短絡の発生という問題点が
あった。[0010] In addition, there is a problem that a short circuit is generated by repeating the heat cycle of the photovoltaic element for a long time.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来の光
起電力素子の問題点を解決することを目的としている。
本発明は、透明電極の歪を取り除き、光起電力と光電流
が大きな光起電力素子を提供することを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional photovoltaic device.
An object of the present invention is to provide a photovoltaic element in which distortion of a transparent electrode is removed and photovoltaic power and photocurrent are large.
【0012】本発明は、透明電極上に堆積する非単結晶
シリコン系半導体層の異常堆積がなく均一な非単結晶シ
リコン系半導体層が堆積された光起電力素子を提供する
ことを目的としている。そして、特性の安定した光起電
力素子を提供することを目的としている。It is an object of the present invention to provide a photovoltaic device in which a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer deposited on a transparent electrode and having a uniform non-single-crystal silicon-based semiconductor layer without abnormal deposition is provided. . It is another object of the present invention to provide a photovoltaic element having stable characteristics.
【0013】本発明は光起電力素子の透明電極と該透明
電極に隣接する半導体層との間の構造的な歪が少なく、
層の剥離ない光起電力素子を提供することを目的として
いる。According to the present invention, structural distortion between a transparent electrode of a photovoltaic element and a semiconductor layer adjacent to the transparent electrode is small,
It is an object of the present invention to provide a photovoltaic element without delamination.
【0014】また、本発明は、歩留りをよく生産するこ
とが可能な光起電力素子を提供することを目的としてい
る。Another object of the present invention is to provide a photovoltaic device capable of producing a good yield.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決し本発
明の目的を達成するために鋭意検討した結果、次のよう
な構成が最適であることを見いだしたものである。As a result of intensive studies to solve the above problems and achieve the object of the present invention, it has been found that the following configuration is optimal.
【0016】本発明の光起電力素子は、導電性基体上
に、少なくとも、シリコン原子を含有する非単結晶半導
体材料からなるp型層、i型層、n型層の半導体層が積
層され、さらに、該半導体層上に、透明電極が積層して
構成される光起電力素子において、該透明電極が炭素原
子を含有するインジウム酸化物、スズ酸化物、又はイン
ジウム―スズ酸化物等の酸化物から構成され、該炭素原
子が該透明電極の前記半導体層側において、半導体層と
反対側におけるよりも多く分布していることを特徴とす
る。In the photovoltaic device of the present invention, at least a p-type layer, an i-type layer, and an n-type semiconductor layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing silicon atoms are laminated on a conductive substrate, Further, in a photovoltaic element configured by laminating a transparent electrode on the semiconductor layer, the transparent electrode may be an oxide such as indium oxide, tin oxide, or indium-tin oxide containing a carbon atom. Wherein the carbon atoms are more distributed on the semiconductor layer side of the transparent electrode than on the side opposite to the semiconductor layer.
【0017】[0017]
【作用】以下に本発明の作用を詳細な構成とともに説明
する。The operation of the present invention will be described below together with the detailed structure.
【0018】図1、図2は、本発明の光起電力素子の模
式的説明図である。FIG. 1 and FIG. 2 are schematic explanatory views of the photovoltaic element of the present invention.
【0019】図1に示す本発明の光起電力素子は、不透
明の導電性基体101上に、光反射層(導電性)10
2、反射増加層103、n型(またはp型)の非単結晶
シリコン系半導体層104、i型(実質的にintrinsi
c)の非単結晶シリコン系半導体層105、p型(また
はn型)の非単結晶シリコン系半導体層106、半導体
層側に炭素原子が多く含有された透明電極107、集電
電極108から構成されている。該光起電力素子に対し
て、照射光109は透明電極107側から照射される。The photovoltaic device of the present invention shown in FIG. 1 has a light reflecting layer (conductive) 10 on an opaque conductive substrate 101.
2. reflection enhancement layer 103, n-type (or p-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 104, i-type (substantially intrinsic)
c) Non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 105, p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 106, transparent electrode 107 containing a large amount of carbon atoms on the semiconductor layer side, and current collecting electrode 108 Have been. Irradiation light 109 is applied to the photovoltaic element from the transparent electrode 107 side.
【0020】図2に示す本発明の光起電力素子は、タン
デム構造であり、透明基板201上に、集電電極20
8、半導体層側に炭素原子を多く含有する透明電極20
7、p型(またはn型)の非単結晶シリコン系半導体層
206b、i型(実質的にintrinsic)の非単
結晶シリコン系半導体層205b、n型(またはp型)
の非単結晶シリコン系半導体層204b、p型(または
n型)の非単結晶シリコン系半導体層206a、i型
(実質的にintrinsic)の非単結晶シリコン系半導体層
205a、n型(またはp型)の非単結晶シリコン系半
導体層204a、反射増加層203、光反射層(導電
性)202、導電層(または/及び保護層)210、か
ら構成されている。The photovoltaic element of the present invention shown in FIG. 2 has a tandem structure,
8. Transparent electrode 20 containing a large amount of carbon atoms on the semiconductor layer side
7, p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 206b, i-type (substantially intrinsic) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 205b, n-type (or p-type)
Non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 204b, p-type (or n-type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 206a, i-type (substantially intrinsic) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 205a, n-type (or p-type) (A type) non-single-crystal silicon-based semiconductor layer 204a, a reflection enhancement layer 203, a light reflection layer (conductive) 202, and a conductive layer (or / and a protective layer) 210.
【0021】さらに不図示ではあるがpinのユニット
を3層積層したトリプルの光起電力素子も本発明の適し
た光起電力素子である。Although not shown, a triple photovoltaic device in which three pin units are stacked is also a photovoltaic device suitable for the present invention.
【0022】透明電極 本発明の光起電力素子においては透明電極はスズ酸化
物、インジウム酸化物、インジウム−スズ酸化物等に炭
素原子を含有させた透明電極である。 Transparent Electrode In the photovoltaic device of the present invention, the transparent electrode is a transparent electrode containing a carbon atom in tin oxide, indium oxide, indium-tin oxide, or the like.
【0023】スズ酸化物、インジウム酸化物、インジウ
ム−スズ酸化物に炭素原子を含有させた透明電極は、透
明電極を構成する前記酸化物の結晶粒径が増加し、また
該結晶粒径の分散が小さくなる。さらに透明電極に炭素
原子を含有させることで透明電極の歪を小さくすること
ができる。このようなことによって透明電極の比抵抗を
小さくすることができ、かつ透明電極の透過率を向上さ
せることができる。In a transparent electrode in which a carbon atom is contained in tin oxide, indium oxide, or indium-tin oxide, the crystal grain size of the oxide constituting the transparent electrode increases, and the dispersion of the crystal grain size is increased. Becomes smaller. Further, by including carbon atoms in the transparent electrode, distortion of the transparent electrode can be reduced. In this way, the specific resistance of the transparent electrode can be reduced, and the transmittance of the transparent electrode can be improved.
【0024】さらに加えて透明電極に炭素原子を含有さ
せることによって透明電極を構成する前記酸化物の結晶
の形を比較的なめらかな形にすることができ、透明電極
の表面性(例えば平滑性)を向上させることができる。
特に半導体層上に前記透明電極を堆積した場合、半導体
層と透明電極との間の歪みは減少し両者間の密着性が非
常に向上する。また、該透明電極上に非単結晶シリコン
系半導体層を堆積する場合に、非単結晶シリコン系半導
体層の異常堆積を少なくすることができる。従って薄い
p型層(またはn型層)を堆積しても電気的なリークを
減少させることができる。その結果光起電力素子の平均
的な特性が向上するものである。In addition, by including carbon atoms in the transparent electrode, the crystal shape of the oxide constituting the transparent electrode can be made relatively smooth, and the surface properties (eg, smoothness) of the transparent electrode can be improved. Can be improved.
In particular, when the transparent electrode is deposited on the semiconductor layer, the distortion between the semiconductor layer and the transparent electrode is reduced, and the adhesion between the two is greatly improved. Further, when a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer is deposited on the transparent electrode, abnormal deposition of the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer can be reduced. Therefore, even if a thin p-type layer (or n-type layer) is deposited, electric leakage can be reduced. As a result, the average characteristics of the photovoltaic element are improved.
【0025】そのうえ透明電極の半導体層側に炭素原子
が多く分布することによって透明電極と半導体層との材
料の違いによる構造的な歪を減少させることができるも
のである。In addition, by distributing a large amount of carbon atoms on the semiconductor layer side of the transparent electrode, structural distortion due to a difference in material between the transparent electrode and the semiconductor layer can be reduced.
【0026】本発明において前記透明電極に含有される
炭素原子の分布の形は、透明電極と半導体層との界面近
傍から透明電極内に向かっておおむね指数関数的に減少
しているのが好ましいものとして挙げられる。このよう
に透明電極内で炭素原子が指数関数的に分布することに
よって、前記透明電極と半導体層との材料の違いによる
構造的な歪をより一層効果的に緩和できると共に、透明
電極内の炭素原子の経時的な拡散による特性の変化を最
小限にすることができるものである。In the present invention, the shape of the distribution of carbon atoms contained in the transparent electrode preferably decreases substantially exponentially from near the interface between the transparent electrode and the semiconductor layer toward the inside of the transparent electrode. It is listed as. Since carbon atoms are exponentially distributed in the transparent electrode in this manner, structural distortion due to a difference in material between the transparent electrode and the semiconductor layer can be alleviated more effectively, and carbon in the transparent electrode can be reduced. A change in characteristics due to the diffusion of atoms over time can be minimized.
【0027】前記炭素原子の指数関数的な分布の好まし
い分布範囲は3nm〜50nmである。The preferred distribution range of the exponential distribution of carbon atoms is 3 nm to 50 nm.
【0028】また、本発明の炭素原子を含有する透明電
極は、詳細は不明であるが炭素原子が酸化物の結晶成長
に関係して良質な透明電極の形成温度を低下させている
ことが考えられ、比較的低温においても良質な特性が得
られるものである。Although the details of the transparent electrode containing a carbon atom of the present invention are unknown, it is considered that the carbon atom lowers the formation temperature of a good quality transparent electrode in relation to the crystal growth of the oxide. Thus, good quality characteristics can be obtained even at a relatively low temperature.
【0029】本発明の炭素原子を含有する透明電極は以
下のようにして堆積される。The transparent electrode containing carbon atoms of the present invention is deposited as follows.
【0030】本発明の炭素原子を含有する透明電極の堆
積には例えば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。For the deposition of the transparent electrode containing carbon atoms of the present invention, for example, a sputtering method and a vacuum deposition method are the most suitable deposition methods.
【0031】本発明の炭素原子を含有する透明電極の堆
積に適したスパッタリング装置として図3に模式的に示
すDCマグネトロンスパッタ装置が挙げられる。As a sputtering apparatus suitable for depositing the carbon-containing transparent electrode of the present invention, there is a DC magnetron sputtering apparatus schematically shown in FIG.
【0032】本発明の炭素原子を含有する透明電極の堆
積に適した図3に模式的に示すDCマグネトロンスパッ
タ装置は、堆積室301、基板302、加熱ヒーター3
03、ターゲット304、308、絶縁性支持体30
5、309、DC電源306、310、シャッター30
7、311、真空計312、コンダクタンスバルブ31
3、ガス導入バルブ314、315、マスフローコント
ローラー316、317等から構成されている。A DC magnetron sputtering apparatus schematically shown in FIG. 3 suitable for depositing a carbon-containing transparent electrode of the present invention comprises a deposition chamber 301, a substrate 302, a heater 3
03, targets 304 and 308, insulating support 30
5, 309, DC power supplies 306, 310, shutter 30
7, 311, vacuum gauge 312, conductance valve 31
3, gas introduction valves 314 and 315, mass flow controllers 316 and 317, and the like.
【0033】DCマグネトロンスパッタリング装置にお
いて、本発明の炭素原子を含有する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(Sn)やスズ酸化物(SnO2)等に炭素原子含有
物を含有させたターゲット等が用いられる。In a DC magnetron sputtering apparatus, when a transparent electrode made of a tin oxide containing a carbon atom of the present invention is deposited on a substrate, the target is a metal tin (Sn) or tin oxide (SnO 2 ). A target containing an atom-containing substance is used.
【0034】また本発明の炭素原子を含有するインジウ
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
(In3O3)等に炭素原子含有物を含有させたターゲッ
トが用いられる。When a transparent electrode made of indium oxide containing a carbon atom of the present invention is deposited on a substrate, the target may be metal indium (In), indium oxide (In 3 O 3 ), or the like. Is used.
【0035】さらに本発明の炭素原子を含有するインジ
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−スズ酸化物等に炭素原子含有物を
含有させたターゲットを適宜組み合わせて用いられる。
そして炭素含有量の異なるターゲットを複数用意しター
ゲットに対するシャッターの開口率を変化させること
で、透明電極中の炭素原子の含有量を分布させることが
できる。Further, when the transparent electrode made of indium-tin oxide containing a carbon atom of the present invention is deposited on a substrate, the target may be metal tin, metal indium or an alloy of metal tin and metal indium, tin oxide, indium oxide. And a target in which a carbon atom-containing substance is contained in an indium-tin oxide or the like.
By preparing a plurality of targets having different carbon contents and changing the aperture ratio of the shutter with respect to the targets, the content of carbon atoms in the transparent electrode can be distributed.
【0036】前記ターゲットに含有される炭素原子の出
発物質としてはグラファイト状炭素、ダイヤモンド状炭
素等が適している。As a starting material of carbon atoms contained in the target, graphite-like carbon, diamond-like carbon and the like are suitable.
【0037】また反応性スパッタリング法で本発明の透
明電極を堆積する場合前記ターゲットまたは/及び炭素
原子を含有しない前記ターゲットを適宜組み合わせて、
スパッタ用ターゲットとし、炭素原子含有の原料ガスを
堆積室に導入してプラズマエネルギーを利用して透明電
極に炭素原子を導入することができる。この時炭素原子
含有の原料ガスの堆積室への導入量を変えることで、透
明電極への炭素原子の含有量を所望の分布に導入するこ
とができる。When the transparent electrode of the present invention is deposited by a reactive sputtering method, the target and / or the target containing no carbon atom are appropriately combined,
As a sputtering target, a carbon atom-containing source gas is introduced into the deposition chamber, and carbon atoms can be introduced into the transparent electrode using plasma energy. At this time, by changing the introduction amount of the carbon atom-containing source gas into the deposition chamber, the carbon atom content in the transparent electrode can be introduced into a desired distribution.
【0038】反応性スパッタリング法に適した炭素原子
含有の原料ガスとしては、例えばCH4、CD4、CnH
2n+2(nは整数)、CnH2n(nは整数)、C2H2、C6
H6、CO2、CO等が挙げられる。Examples of a carbon atom-containing source gas suitable for the reactive sputtering method include CH 4 , CD 4 , and C n H.
2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2, C 6
H 6 , CO 2 , CO and the like can be mentioned.
【0039】本発明の透明電極中に含有される炭素原子
の含有量の最大分布濃度は1000ppm以下5ppm
以上が好ましい範囲として挙げられる。The maximum distribution concentration of the carbon atom content contained in the transparent electrode of the present invention is 1,000 ppm or less and 5 ppm.
The above is mentioned as a preferable range.
【0040】さらに透明電極中に最大分布濃度が100
0ppm以下5ppm以上の炭素原子を含有させるため
に前記ターゲット中に含有される炭素原子の含有量はス
パッター条件によって大きく依存するものの概ね最大分
布濃度1000ppm以下が好ましいものである。Further, the maximum distribution density is 100 in the transparent electrode.
Although the content of carbon atoms contained in the target largely depends on sputtering conditions in order to contain carbon atoms of 0 ppm or less and 5 ppm or more, the maximum distribution concentration is preferably 1000 ppm or less.
【0041】また反応性スパッタリング法で透明電極中
に最大分布濃度1000ppm以下の炭素原子を含有さ
せるためには前記炭素原子含有ガスのスパッタリング用
ガスへの混合比は概ね最大分布濃度2000ppm以下
が好ましい範囲として挙げられる。In order to make the transparent electrode contain carbon atoms having a maximum distribution concentration of 1000 ppm or less by the reactive sputtering method, the mixing ratio of the carbon atom-containing gas to the sputtering gas is preferably approximately 2000 ppm or less. It is listed as.
【0042】本発明の炭素原子を含有する透明電極をス
パッタリング法で堆積する場合、基体温度は重要な因子
であって、25℃〜600℃が好ましい範囲として挙げ
られる。特に本発明の炭素原子を含有する透明電極は2
5℃〜250℃の低温において従来技術と比べて優れた
特性を示すものである。また本発明の炭素原子を含有す
る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(O
2)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 the carbon-containing transparent electrode of the present invention by a sputtering method, the substrate temperature is an important factor, and a preferable range is from 25 ° C. to 600 ° C. In particular, the transparent electrode containing a carbon atom of the present invention has 2
It shows superior characteristics at a low temperature of 5 ° C. to 250 ° C. as compared with the prior art. Further, when the transparent electrode containing a carbon atom of the present invention is deposited by a sputtering method, the sputtering gas such as an argon gas (Ar), a neon gas (Ne), a xenon gas (Xe), a helium gas (He), or the like. An inert gas is exemplified, and an Ar gas is particularly suitable. In addition, oxygen gas (O
It is preferable to add 2 ) as needed. Particularly when a metal is targeted, oxygen gas (O 2 ) is essential.
【0043】さら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なうために、0.1〜50mto
rrが好ましい範囲として挙げられる。When the target is sputtered with the inert gas or the like, the pressure in the discharge space is set to 0.1 to 50 mto for effective sputtering.
rr is mentioned as a preferable range.
【0044】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。In addition, as a power source in the case of the sputtering method, a DC power source or an RF power source is suitable. 10 to 1000 W as electric power during sputtering
Is a suitable range.
【0045】本発明の炭素原子を含有する透明電極の堆
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、0.01〜10nm/secの範
囲である。The deposition rate of the transparent electrode containing carbon atoms of the present invention depends on the pressure in the discharge space and the discharge power, and the optimal deposition rate is in the range of 0.01 to 10 nm / sec.
【0046】本発明の炭素原子を含有する透明電極を堆
積するに適した第2の方法として真空蒸着法が挙げられ
る。The second method suitable for depositing the carbon-containing transparent electrode of the present invention is a vacuum deposition method.
【0047】真空蒸着装置は図5に模式的に示すよう
に、堆積室501、基板502、加熱ヒーター503、
蒸着源504、コンダクタンスバルブ509、ガス導入
バルブ510等から構成されている。As schematically shown in FIG. 5, the vacuum deposition apparatus includes a deposition chamber 501, a substrate 502, a heater 503,
It comprises an evaporation source 504, a conductance valve 509, a gas introduction valve 510, and the like.
【0048】真空蒸着法において本発明の炭素原子を含
有する透明電極を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
合金に前記炭素原子含有物を添加したものが挙げられ
る。前記炭素原子の含有量としては、おおむね最大分布
濃度1000ppm以下が適した範囲である。In the vacuum deposition method, the carbon atom-containing transparent electrode of the present invention was prepared by adding the carbon atom-containing material to metal tin, metal indium, or an indium-tin alloy as a deposition source suitable for depositing the transparent electrode. Things. The content of the carbon atoms is generally within the suitable range of a maximum distribution concentration of 1000 ppm or less.
【0049】また本発明の炭素原子を含有する透明電極
を堆積するときの基板温度としては25℃〜600℃の
範囲が適した範囲である。The substrate temperature when depositing the carbon-containing transparent electrode of the present invention is preferably in the range of 25 ° C. to 600 ° C.
【0050】さらに、本発明の炭素原子を含有する透明
電極を堆積するとき、堆積室を10-6torr含以下に
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好
ましい。Further, when depositing the transparent electrode containing carbon atoms of the present invention, the pressure of the deposition chamber is reduced to 10 -6 torr or less, and then oxygen gas (O 2 ) is added to 5 × 10 -5 torr or less.
It is preferable to introduce into the deposition chamber in the range of 9 × 10 −4 torr.
【0051】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。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.
【0052】また反応性蒸着で本発明の炭素原子含有量
の透明電極を堆積する場合、前記蒸着源または/及び炭
素原子を含有しない前記蒸着源を、前記炭素原子含有ガ
スを堆積室内に5×10-4torr以下導入した状態
で、蒸発させて透明電極を堆積してもよい。加えて前記
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なってもよい。この時、前記
炭素原子含有ガスの前記堆積室内への導入量を経時的に
変化させることで透明電極へ含有させる炭素原子の含有
量を所望の分布に制御することができる。また、前記炭
素原子含有ガスの前記堆積室への導入量は一定として前
記蒸着源の蒸着速度を変化させることで透明電極へ含有
させる炭素原子の含有量を所望の分布に制御することが
できる。When the transparent electrode having a carbon atom content of the present invention is deposited by reactive evaporation, the above-mentioned evaporation source and / or the above-mentioned evaporation source which does not contain carbon atoms are supplied with the carbon atom-containing gas by 5 × in a deposition chamber. The transparent electrode may be deposited by evaporating in a state where it is introduced at 10 -4 torr or less. In addition, plasma may be generated by introducing RF power at the above-mentioned degree of vacuum, and vapor deposition may be performed via the plasma. At this time, by changing the introduction amount of the carbon atom-containing gas into the deposition chamber over time, the content of carbon atoms contained in the transparent electrode can be controlled to a desired distribution. Further, the amount of the carbon atoms contained in the transparent electrode can be controlled to a desired distribution by changing the deposition rate of the deposition source while keeping the amount of the carbon atom-containing gas introduced into the deposition chamber constant.
【0053】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。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.
【0054】本発明の光起電力素子において炭素原子を
含有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50nm〜300nmが好
ましい範囲として挙げられる。In the photovoltaic device of the present invention, it is preferable that the layer thickness of the transparent electrode containing carbon atoms is deposited so as to satisfy the conditions of the antireflection film. As a specific layer thickness of the transparent electrode, a preferable range is 50 nm to 300 nm.
【0055】p型層またはn型層 本発明の光起電力素子において、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-type layer or n-type layer In the photovoltaic device of the present invention, the p-type layer or the n-type layer is an important layer that affects the characteristics of the photovoltaic device.
【0056】本発明の光起電力素子の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)も非晶質材料の範ちゅうに入
ることはいうまでもない。)としては、例えばa−S
i:H、a−Si:HX、a−SiC:H、a−Si
C:HX、a−SiGe:H、a−SiGeC:H、a
−SiO:H、a−SiN:H、a−SiON:HX、
a−SiOCN:HX、μc−Si:H、μc−Si
C:H、μc−Si:HX、μc−SiC:HX、μc
−SiGe:H、μc−SiO:H、μc−SiGe
C:H、μc−SiN:H、μc−SiON:HX、μ
c−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、In、Tl)やn型の
価電子制御剤(周期率表第V族原子P、As、Sb、B
i)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pol
y−Si:H、poly−Si:HX、poly−Si
C:H、poly−SiC:HX、poly−SiG
e: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、Tl)やn型の価電子制御
剤(周期率表第V族原子P、As、Sb、Ri)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 of the photovoltaic device of the present invention is composed of an amorphous material (denoted as “a−”) (a microcrystalline material (denoted as “μc-”) or an amorphous material). Needless to say, it falls within the range of).
i: H, a-Si: HX, a-SiC: H, a-Si
C: HX, a-SiGe: H, a-SiGeC: H, a
-SiO: H, a-SiN: H, a-SiON: HX,
a-SiOCN: HX, μc-Si: H, μc-Si
C: H, μc-Si: HX, μc-SiC: HX, μc
-SiGe: H, μc-SiO: H, μc-SiGe
C: H, μc-SiN: H, μc-SiON: HX, μ
c-SiOCN: a p-type valence electron controlling agent (Group III atoms B, Al, Ga, In, Tl in the periodic table) or an n-type valence electron controlling agent (Group V atom P, As, Sb, B
Examples of the material to which i) is added at a high concentration include polycrystalline materials (denoted as "poly-") such as pol
y-Si: H, poly-Si: HX, poly-Si
C: H, poly-SiC: HX, poly-SiG
e: H, poly-Si, poly-SiC, poly
P-type valence electron control agents (Group III atoms B, Al, Ga, In, Tl in the periodic table) and n-type valence electron control agents (Group V atoms P, As, Sb) in SiGe or the like. , Ri) at a high concentration.
【0057】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。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.
【0058】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。The addition amount of Group III atoms of the periodic table to the p-type layer and the addition amount of Group V atoms of the periodic table to the n-type layer are 0.1
5050 at% is mentioned as the optimum amount.
【0059】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。さら
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。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 To improve the doping efficiency. The number of hydrogen atoms or halogen atoms added to the p-type layer or the n-type layer is 0.
The optimum is 1 to 40 at%. 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%. Further, a preferred distribution form is one in which a large amount of hydrogen atoms and / or halogen atoms is distributed on each interface side of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The content of the hydrogen atom and / or the halogen atom is preferably in a range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. Thus, the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i
By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface of the mold layer, the defect level and mechanical strain near the interface can be reduced, and the photovoltaic power and light of the photovoltaic device of the present invention can be reduced. The current can be increased.
【0060】さらに透明電極/p型層、または透明電極
/n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
透明電極/p型層、または透明電極/n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。Further, those having a large content of hydrogen atoms and / or halogen atoms at each interface side of the transparent electrode / p-type layer or the transparent electrode / n-type layer are mentioned as a preferable distribution form. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms in the vicinity is 1.1 to 2 times the content in the bulk.
A double range is mentioned as a preferred range. By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms near each interface between the transparent electrode / p-type layer and the transparent electrode / n-type layer in this manner, the defect level and mechanical strain near the interface can be reduced. Thus, the photovoltaic power and the photocurrent of the photovoltaic device of the present invention can be increased.
【0061】本発明の光起電力素子のp型層および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、1
Ωcm以下が最適である。さらにp型層およびn型層の層
厚は1〜50nmが好ましく、3〜10nmが最適であ
る。The electric characteristics of the p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element of the present invention are preferably those having an activation energy of 0.2 eV or less, and most preferably those having an activation energy of 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less.
Ωcm or less is optimal. Further, the thickness of the p-type layer and the n-type layer is preferably 1 to 50 nm, and most preferably 3 to 10 nm.
【0062】本発明の光起電力素子のp型層またはn型
層の堆積に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、および該化合物の混合ガスを挙げることが
できる。The source gas suitable for depositing the p-type layer or the n-type layer of the photovoltaic device of the present invention includes a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a germanium atom, and a carbon atom. And the like, and a gaseous compound containing the compound, and a mixed gas of the compound.
【0063】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、SiH6、SiF4、Si
FH3、SiF2H2、SiF3H、Si3H3、SiD4、
SiHD3、SiH2D2、SiH3D、SiFD3、Si
F2D2、SiD3H、Si2D2H3等が挙げられる。Specific examples of gasizable compounds containing silicon atoms include SiH 4 , SiH 6 , SiF 4 , and SiH 4 .
FH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 3 , SiD 4 ,
SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiFD 3 , Si
F 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D 2 H 3 and the like.
【0064】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
H2D2、GeH3D、GeH6、GeD6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 2 D 2 , GeH 3 D, GeH 6 , GeD 6 and the like can be mentioned.
【0065】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、CnH2n+2(nは整
数)、CnH2n(nは整数)、C2H2、C6H6、CO2、
CO等が挙げられる。Specific examples of the gasizable compounds containing carbon atoms include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6 H 6 , CO 2 ,
CO and the like.
【0066】窒素含有ガスとしてはN2、NH3、N
D2、NO、NO2、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。As the nitrogen-containing gas, N 2 , NH 3 , N
D 2 , NO, NO 2 and N 2 O are mentioned. O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, CH
3 CH 2 OH, CH 3 OH and the like.
【0067】本発明において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II
I族原子および第V族原子が挙げられる。In the present invention, the substance introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling the valence electrons may be any of those listed in Periodic Table II.
Group I and Group V atoms are included.
【0068】本発明において第III族原子導入用の出発
物質として有効に使用されるものとしては、具体的には
ホウソ原子導入用としては、B2H6、B4H10、B
5H3、B5H11、B6H10、B6H12、B6H14等の水素化
ホウソ、BF3、BCI3等のハロゲン化ホウソ等を挙げ
るとができる。このほかにAlCl3、GaCl3、In
Cl3、TlCl3等も挙げることができる。特にB
2H6、BF2が適している。In the present invention, as a starting material for introducing a group III atom, for example, B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 4
5 H 3, B 5 H 11 , B 6 H 10, B 6 H 12, B 6 H 14 hydride such as boron, can name a BF 3, BCI 3 halogenated such as boron or the like. In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , In
Cl 3 and TlCl 3 can also be mentioned. Especially B
2 H 6 and BF 2 are suitable.
【0069】本発明において、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、P2H4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AsH3、
AsF3、AsCl3、AsBr3、AsF5、SbH3、
SbF3、SbF5、SbCl3、SbCl5、BiH3、
BiCl3、BiBr3等も挙げることができる。特にP
H3、PF2が適している。[0069] In the present invention, being effectively used as a starting material for the group V atoms introduced as the a specifically phosphorus atom introducing PH 3, P 2 H 4 hydrogenation such as phosphorus halides, 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, AsH 3 ,
AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , AsF 5 , SbH 3 ,
SbF 3 , SbF 5 , SbCl 3 , SbCl 5 , BiH 3 ,
BiCl 3 , BiBr 3 and the like can also be mentioned. Especially P
H 3 and PF 2 are suitable.
【0070】本発明の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μWプ
ラズマCVD法である。The p-type or n-type layer deposition methods suitable for the photovoltaic device of the present invention are RF plasma CVD and μW plasma CVD.
【0071】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。In particular, when depositing by RF plasma CVD, a capacitively coupled RF plasma CVD is suitable.
【0072】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、0.05〜1.0W/cm2、堆積速度は、0.0
1〜3nm/secが最適条件として挙げられる。The p-type layer or n-type layer was formed by the RF plasma CVD method.
When depositing a mold layer, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to
350 ° C., internal pressure 0.1 to 10 torr, RF power 0.05 to 1.0 W / cm 2 , deposition rate 0.0
1-3 nm / sec is mentioned as 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
積質に導入してもよい。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 sediment.
【0074】特に微結晶半導体やa−SiC: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〜100MHz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。In particular, when depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas and the RF power is relatively high. It is preferable to introduce power. An RF frequency of 1 MHz to 100 MHz is a suitable range, and a frequency near 13.56 MHz is particularly optimal.
【0075】本発明に適したp型層またはn型層をμW
プラズマCVD法で堆積する場合、μW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
る。A p-type layer or an n-type layer suitable for the present invention is formed by μW
ΜW plasma CVD when depositing by plasma CVD
The equipment is a dielectric window (alumina ceramics etc.) in the deposition chamber
A method of introducing microwaves through a waveguide through a fin is suitable.
【0076】本発明に適したp型層またはn型層をμW
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0.5〜30mtor
r、μWパワーは0.01〜1W/cm3、μWの周波
数は0.5〜10GHzが好ましい範囲として挙げられ
る。A p-type layer or an n-type layer suitable for the present invention is formed by μW
When depositing by the plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 400 ° C., and the internal pressure is 0.5 to 30 mtorr.
The preferable ranges of r and μW power are 0.01 to 1 W / cm 3 , and the frequency of μW is 0.5 to 10 GHz.
【0077】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
積室に導入してもよい。The compounds capable of being gasified are H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.
【0078】特に微結晶半導体やa−SiC: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、μW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。In particular, when depositing a layer having a small light absorption or a wide band gap such as a microcrystalline semiconductor or a-SiC: H, the source gas is diluted 2 to 100 times with hydrogen gas, and the μW power is relatively high. It is preferable to introduce power.
【0079】i型層 本発明の光起電力素子において、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-Type Layer In the photovoltaic device of the present invention, the i-type layer is an important layer that generates and transports carriers with respect to irradiation light.
【0080】本発明の光起電力素子の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。As the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention,
Only p-type and only n-type layers can be used.
【0081】本発明の光起電力素子のi型層としては非
結晶質材料、例えばa−Si:H、a−Si:HX、a
−SiC:H、a−SiC:HX、a−SiGe:H、
a−SiGe:HX、a−SiGeC:HX等が挙げら
れる。The i-type layer of the photovoltaic element of the present invention is made of an amorphous material, for example, a-Si: H, a-Si: HX, a
-SiC: H, a-SiC: HX, a-SiGe: H,
a-SiGe: HX, a-SiGeC: HX and the like.
【0082】特に、i型層としては、前記の非晶質材料
に価電子制御剤として周期率表第III族原子または/及
び第V族原子を添加してイントリンジック化(intr
insic)した材料が好適なものとして挙げられる。In particular, as the i-type layer, the above-mentioned amorphous material is added with a Group III atom and / or a Group V atom of the periodic table as a valence electron controlling agent to form an intrinsic material (intr.
Insic) materials are mentioned as suitable.
【0083】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、n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型層に含有させる水素原子ま
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、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。The hydrogen atoms (H, D) contained in the i-type layer
Or a halogen atom (X) compensates for dangling bonds of the i-type layer.
And the product of carrier mobility and lifetime in the i-type layer
Improvement It is something to make. Also, a p-type layer / i-type layer, an n-type layer /
It works to compensate for the interface state of each interface of the i-type layer, and
Improve photovoltaic, photocurrent and photoresponse of force element
It is effective. Hydrogen atoms contained in the i-type layer
Or 1 to 40 at% of halogen atom
Listed as quantities. In particular, p-type layer / i-type layer, n-type layer /
a hydrogen atom and / or a halogen atom on each interface side of the i-type layer
And the preferred distribution form is that the content of
Hydrogen atoms and / or c near the interface.
The content of logen atoms is 1.1 to 2 times the content in the bulk
Is a preferred range.
【0084】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)およ
びi型層のバンドギャップに大きく依存するが0.1〜
1.0μmが最適な層厚として挙げられる。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.
【0085】i型層の基本的な物性は本発明の目的を効
果的に達成するために電子の移動度は0.01cm2/
V/sec以上、正孔の移動度は0.0001cm2/
V/sec以上、バンドギャップは1.1〜2.2e
V、禁制帯中央の局在密度は1018 /cm3/eV以
下、価電子帯側のアーバックテイルの傾きは65meV
以下が望ましい範囲として挙げられる。さらに本発明の
光起電力素子をAM1.5、100mW/cm2の下で
電流電圧特性を測定しHecht式でカーブフィッティ
ングを行ない、このカーブフィッティングから求めた移
動度寿命積が10- 10c m2/V以上であることが望ましい
ものである。The basic physical properties of the i-type layer serve the purpose of the present invention.
The electron mobility is 0.01 cmTwo/
V / sec or more, hole mobility is 0.0001 cmTwo/
V / sec or more, band gap is 1.1 to 2.2e
V, localization density at the center of the forbidden zone is 1018 / CmThree/ EV or less
Bottom, the tilt of the Urbach tail on the valence band side is 65 meV
The following are preferred ranges. Further according to the invention
AM1.5, 100mW / cmTwoUnder
Measure the current-voltage characteristics and use the Hecht formula for curve fitting.
And perform the transfer determined from this curve fitting.
Mobility life product of 10- Tenc mTwo/ V or more is desirable
Things.
【0086】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、さら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。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. By designing in this way, the photovoltaic power and photocurrent of the photovoltaic element can be increased, and furthermore, photodeterioration and the like when used for a long time can be prevented.
【0087】本発明の光起電力素子のi型層の堆積に適
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、
および該化合物の混合ガスを挙げることができる。The source gas suitable for depositing the i-type layer of the photovoltaic device of the present invention includes a gasizable compound containing a silicon atom, a gasizable compound containing a germanium atom, and a gas containing a carbon atom. Compounds that can be
And a mixed gas of the compounds.
【0088】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、SiH6、SiF4、Si
FH3、SiF2H2、SiF3H、Si3H3、SiD4、
SiHD3、SiH2D2、SiH3D、SiFD3、Si
F2D2、SiD3H、Si2D3H3等が挙げられる。Specific examples of the gasizable compounds containing silicon atoms include SiH 4 , SiH 6 , SiF 4 , and SiH 4 .
FH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 3 , SiD 4 ,
SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiFD 3 , Si
F 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D 3 H 3 and the like.
【0089】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
H2D2、GeH3D、GeH6、GeD6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 2 D 2 , GeH 3 D, GeH 6 , GeD 6 and the like can be mentioned.
【0090】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、CnH2n+2(nは整
数)、CnH2n(nは整数)、C2H2、C6H6等が挙げ
られる。Specific examples of gasizable compounds containing carbon atoms include CH 4 , CD 4 , C n H 2n + 2 (n is an integer), C n H 2n (n is an integer), C 2 H 2 , C 6 H 6 and the like.
【0091】本発明においてi型層の価電子制御するた
めにi型層に導入される物質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。In the present invention, examples of the substance introduced into the i-type layer for controlling the valence electrons of the i-type layer include Group III atoms and Group V atoms in the periodic table.
【0092】本発明において第III族原子導入用の出発
物質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、B2H3、B4H10、B
5H9、B5H11、B5H10、B6H12、B5H14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、I
nCl3、TlCl3等も挙げることができる。In the present invention, as a starting material for introducing a group III atom, specifically, for introducing a boron atom, B 2 H 3 , B 4 H 10 , B
5 H 9, B 5 H 11 , B 5 H 10, B 6 H 12, B 5 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 , I
nCl 3 , TlCl 3 and the like can also be mentioned.
【0093】本発明において、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、P2H4、等の水素化燐、PH4I、
PF3、PF5、PCl3、PCl5、PBr3、PBr5、
PI3等のハロゲン化燐が挙げられる。このほかAs
H3、AsF3、AsCl3、AsBr3、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 can be effectively used, specifically, for introducing a phosphorus atom, for example, hydrogen phosphide such as PH 3 , P 2 H 4 , or the like. 4 I,
PF 3 , PF 5 , PCl 3 , PCl 5 , PBr 3 , PBr 5 ,
Phosphorus halides such as PI 3 ; In addition, As
H 3 , AsF 3 , AsCl 3 , AsBr 3 , 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.
【0094】i型層に伝導型を制御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10
00ppm以下が好ましい範囲として挙げられる。The amount of the group III and group V atoms introduced into the i-type layer for controlling the conductivity type is 10%.
00 ppm or less is mentioned as a preferable range.
【0095】本発明に適したi型層の堆積方法としては
RFプラズマCVD法、μWプラズマCVD法が挙げら
れる。RFプラズマCVD法の場合、特に容量結合型の
RFプラズマCVD装置が適している。As the method for depositing the i-type layer suitable for the present invention, there are RF plasma CVD method and μW plasma CVD method. In the case of the RF plasma CVD method, a capacitively coupled RF plasma CVD apparatus is particularly suitable.
【0096】該RFプラズマCVD法でi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、0.05
〜10W/cm2、堆積速度は、0.01〜3nm/s
ecが最適条件として挙げられる。 また前記ガス化し
得る化合物をH2、He、Ne、Ar、Xe、Kr等の
ガスで適宜希釈して堆積室に導入してもよい。When the i-type layer is deposited by the RF plasma CVD method, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to 350 ° C., the internal pressure is 0.1 to 10 torr, and the RF power is 0.05.
〜1010 W / cm 2 , the deposition rate is 0.01 to 3 nm / s
ec is mentioned as an optimal condition. Further, the gasifiable compound may be appropriately diluted with a gas such as H 2 , He, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.
【0097】特にa−SiC:H等のバンドギァップの
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1M
Hz〜100MHzが適した範囲であり、特に13.5
6MHz近傍の周波数が最適である。In particular, when depositing a layer having a wide band gap such as a-SiC: 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 1M
Hz to 100 MHz is a suitable range, especially 13.5.
A frequency near 6 MHz is optimal.
【0098】本発明に適したi型層をμWプラズマCV
D法で堆積する場合、μW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。An i-type layer suitable for the present invention is formed by a μW plasma CV
In the case of depositing by the method D, a method of introducing microwaves into a deposition chamber through a waveguide through a dielectric window (alumina ceramics or the like) is suitable for the μW plasma CVD apparatus.
【0099】本発明に適したi型層をμWプラズマCV
D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、μWパワー
は0.01〜1W/cm2、μWの周波数は0.5〜1
0GHzが好ましい範囲として挙げられる。An i-type layer suitable for the present invention is formed by a μW plasma CV
When depositing by the method D, the substrate temperature in the deposition chamber is 100 to
400 ° C., internal pressure 0.5-30 mtorr, μW power 0.01-1 W / cm 2 , μW frequency 0.5-1
0 GHz is mentioned as a preferable range.
【0100】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
積室に導入してもよい。The compounds capable of being gasified are H 2 , H
It may be appropriately diluted with a gas such as e, Ne, Ar, Xe, or Kr and introduced into the deposition chamber.
【0101】特にa−SiC:H等のバンドギァップの
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、μW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。In particular, when depositing a layer having a wide band gap such as a-SiC: H, it is preferable to dilute the source gas 2 to 100 times with hydrogen gas and to introduce a relatively high power of μW. .
【0102】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
理をしたものであってもよい。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
Examples thereof include metals such as u, Nb, Ta, V, Ti, Pt, Pb, and Sn or alloys thereof.
【0103】電気絶縁性支持体としては、ポリエステ
ル、ポリエチレン、ポリカーボネートナー、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、ポリスチレン、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 of synthetic resins such as polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, and polyamide, or sheets, glass, ceramics, Paper and the like. These electrically insulating supports preferably have at least one surface conductively treated,
It is desirable to provide a photovoltaic layer on the conductive-treated surface side.
【0104】例えばガラスであれば、その表面に、Ni
Cr、Al、Cr、Mo、Ir、Nb、Ta、V、T
i、Pt、Pb、In2O3、ITO(In2O3+Sn)
等から成る薄膜を設けることによって導電性を付与し、
或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、Ni、A
u、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
柔軟性が要求される場合には、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、支持体の製造上及び取扱い上、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, Ni
Cr, Al, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, T
i, Pt, Pb, In 2 O 3 , ITO (In 2 O 3 + Sn)
To provide conductivity by providing a thin film consisting of
Alternatively, if it is a synthetic resin film such as a polyester film, NiCr, Al, Ag, Pb, Zn, Ni, A
u, Cr, Mo, Ir, Nb, Ta, V, Ti, Pt, etc., a metal thin film is provided on the surface by vacuum evaporation, electron beam evaporation, sputtering, or the like, or the surface is laminated with the metal, Provide conductivity to the surface. The support may be in the form of a sheet having a smooth surface or an uneven surface. The thickness is appropriately determined so that a desired photovoltaic element can be formed. However, 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.
【0105】[0105]
【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。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.
【0106】実施例1 DCマグネトロンスパッタリング法及びマイクロ波(以
下「μW」と略記する)グロー放電分解法によって本発
明の光起電力素子を作製した。 Example 1 A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a microwave (hereinafter abbreviated as “μW”) glow discharge decomposition method.
【0107】まず、図3に示すDCマグネトロンスパッ
タリング法の製造装置により、基板上に、炭素原子を分
布して含む透明電極を作製した。First, a transparent electrode containing a distribution of carbon atoms was formed on a substrate by a DC magnetron sputtering apparatus shown in FIG.
【0108】図中302は基板であり、50mm角、厚
さ1mmのバリウム硼珪酸ガラス(コーニング(株)製
7059)製である。In the figure, reference numeral 302 denotes a substrate made of barium borosilicate glass (7059, manufactured by Corning Incorporated) having a size of 50 mm square and 1 mm.
【0109】図中304は、組成がインジウム(I
n)、錫(Sn)及び炭素原子(C)のモル比で、8
5:15:0.005からなるターゲットであり、絶縁
性支持体305で堆積室301より絶縁されている。In the figure, reference numeral 304 indicates that the composition is indium (I
n), tin (Sn) and carbon atom (C) in a molar ratio of 8
The target is made of 5: 15: 0.005, and is insulated from the deposition chamber 301 by the insulating support 305.
【0110】図中308は、組成がインジウム(I
n)、及び錫(Sn)のモル比で、85:15からなる
ターゲットであり、絶縁性支持体309で堆積室301
より絶縁されている。In the figure, reference numeral 308 indicates that the composition is indium (I
n) and tin (Sn) in a molar ratio of 85:15.
More insulated.
【0111】図中314、315はガス導入バルブであ
り、それぞれ不図示の酸素(O2)ガスボンベ、アルゴ
ン(Ar)ガスボンベに接続されている。In the drawing, reference numerals 314 and 315 denote gas introduction valves, which are connected to an oxygen (O 2 ) gas cylinder and an argon (Ar) gas cylinder (not shown), respectively.
【0112】まず、加熱ヒーター303により基板30
2を350℃に加熱し、堆積室301内を不図示の真空
ポンプにより排気し、真空計312の読みが約1×10
-5torrになった時点で、ガス導入バルブ314、3
15を徐々に開いてO2ガス、Arガスを堆積室301
内に流入させた。この時O2ガス流量が20sccm、
Arガス流量が20sccmとなるように、各々のマス
フローコントローラー316、317で調整し、堆積室
301内の圧力が2mtorrとなるように、真空計3
12を見ながらコンダクタンスバルブ(バタフライ型)
313の開口を調整した。その後、DC電源306の電
圧を−400Vに設定して、ターゲット304にDC電
力を導入し、更に、DC電源310の電圧を−450V
に設定して、ターゲット308にDC電力を導入し、D
Cグロー放電を生起させ、次に、シャッター307及び
311を開けて、基板302上に透明電極の作製を開始
し、同時にDC電源310の電圧を一定の割合で徐々に
−450Vから−350Vに変化させ、層厚70nmの
透明電極を作製したところでシャッター307及び31
1を閉じ、DC電源306及び310の出力を切り、D
Cグロー放電を止めた。次にガス導入バルブ315を閉
じて、堆積室301内へのArガスの流入を止め、堆積
室301内の圧力が1torrとなるように、コンダク
タンスバルブ313の開口を調整して、1時間透明電極
を熱処理し、炭素原子を分布して含む透明電極の作製を
終えた。First, the substrate 30 is heated by the heater 303.
2 was heated to 350 ° C., and the inside of the deposition chamber 301 was evacuated by a vacuum pump (not shown).
When the pressure reaches -5 torr, the gas introduction valves 314, 3
15 is gradually opened to deposit O 2 gas and Ar gas in the deposition chamber 301.
Allowed to flow in. At this time, the O 2 gas flow rate was 20 sccm,
The mass flow controllers 316 and 317 adjust the Ar gas flow rate to 20 sccm, and the vacuum gauge 3 adjusts the pressure in the deposition chamber 301 to 2 mtorr.
While looking at 12, conductance valve (butterfly type)
The opening of 313 was adjusted. Thereafter, the voltage of the DC power supply 306 is set to −400 V, DC power is introduced into the target 304, and the voltage of the DC power supply 310 is further reduced to −450 V.
And DC power is introduced to the target 308, and D
A C glow discharge is generated, and then the shutters 307 and 311 are opened to start producing a transparent electrode on the substrate 302, and at the same time, the voltage of the DC power supply 310 is gradually changed at a constant rate from -450V to -350V. Then, when a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm was produced, shutters 307 and 31 were formed.
1 is closed, the outputs of the DC power supplies 306 and 310 are turned off, and D
C glow discharge was stopped. Next, the gas introduction valve 315 is closed, the flow of Ar gas into the deposition chamber 301 is stopped, and the opening of the conductance valve 313 is adjusted so that the pressure in the deposition chamber 301 becomes 1 torr. Was heat-treated to complete the production of a transparent electrode containing carbon atoms distributed therein.
【0113】次に、図4に示す原料ガス供給装置102
0と堆積装置1000からなるμWグロー放電分解法に
よる製造装置により、透明電極上に非単結晶シリコン系
半導体層を作製した。Next, the raw material gas supply device 102 shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was formed on the transparent electrode by a manufacturing apparatus based on a μW glow discharge decomposition method including a zero and a deposition apparatus 1000.
【0114】図中の1071〜1076のガスボンベに
は、本発明の非単結晶シリコン系半導体層を作製するた
めの原料ガスが密封されており、1071はSiH4ガ
ス(純度99.999%)ボンベ、1072はH2ガス
(純度99.9999%)ボンベ、1073はH3ガス
で10%に希釈されたB2H6ガス(純度99.99%、
以下「B2H6/H2」と略記する)ボンベ、1074は
H2ガスで10%に希釈されたPH3ガス(純度99.9
9%、以下「PH3/H2」と略記する)ボンベ、107
5はCH4ガス(純度99.9999%)ボンベ、10
76はGeH4ガス(純度99.99%)ボンベであ
る。また、あらかじめ、ガスボンベ1071〜1076
を取り付ける際に、各々のガスを、バルブ1051〜1
056から流入バルブ1031〜1036のガス配管内
に導入してある。The gas cylinders 1071 to 1076 in the figure are sealed with a source gas for producing the non-single-crystal silicon-based semiconductor layer of the present invention, and 1071 is a SiH 4 gas (purity: 99.999%) cylinder. , 1072 H 2 gas (99.9999% purity) cylinder, 1073 H 3 gas diluted to 10% the B 2 H 6 gas (99.99% purity,
Hereinafter, a cylinder (abbreviated as “B 2 H 6 / H 2 ”) 1074 is a PH 3 gas (purity 99.9) diluted to 10% with H 2 gas.
9%, hereinafter abbreviated as “PH 3 / H 2 ”) cylinder, 107
5 is a CH 4 gas (purity 99.9999%) cylinder, 10
76 is a GeH 4 gas (purity 99.99%) cylinder. In addition, gas cylinders 1071 to 1076 are previously determined.
When attaching the gas, each gas is supplied to the valves 1051 to 1
From 056, it is introduced into the gas piping of the inflow valves 1031 to 1036.
【0115】図中1004は、前述した方法により透明
電極を作製した基板である。In the figure, reference numeral 1004 denotes a substrate on which a transparent electrode has been manufactured by the method described above.
【0116】まず、ガスボンベ1071よりSiH4ガ
ス、ガスボンベ1072よりH2ガス、ガスボンベ10
73よりB2H6/H2ガス、ガスボンベ1074よりP
H3/H2ガス、ガスボンベ1075よりCH4ガス、ガ
スボンベ1076よりGeH4ガスを、バルブ1051
〜1056を開けて導入し、圧力調整器1061〜10
66により各ガス圧力を約2kg/cm2に調整した。First, SiH 4 gas from gas cylinder 1071, H 2 gas from gas cylinder 1072, and gas cylinder 10
B 2 H 6 / H 2 gas from 73, P from gas cylinder 1074
H 3 / H 2 gas, CH 4 gas from gas cylinder 1075, GeH 4 gas from gas cylinder 1076, valve 1051
-1056 is opened and introduced, and pressure regulators 1061-10
With 66, each gas pressure was adjusted to about 2 kg / cm 2 .
【0117】次に、流入バルブ1031〜1036、堆
積室1001のリークバルブ1009が閉じられている
ことを確認し、また、流出バルブ1041〜1046、
補助バルブ1008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を全開に
して、不図示の真空ポンプにより堆積室1001及びガ
ス配管内を排気し、真空計1006の読みが約1×10
-4torrになった時点で補助バルブ1008、流出バ
ルブ1041〜1046を閉じた。Next, it is confirmed that the inflow valves 1031 to 1036 and the leak valve 1009 of the deposition chamber 1001 are closed.
After confirming that the auxiliary valve 1008 is opened, the conductance (butterfly type) valve 1007 is fully opened, and the inside of the deposition chamber 1001 and the gas pipe is evacuated by a vacuum pump (not shown). 1 × 10
When the pressure reached -4 torr, the auxiliary valve 1008 and the outflow valves 1041 to 1046 were closed.
【0118】次に、流入バルブ1031〜1036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
021〜1026内に導入した。Next, the inflow valves 1031 to 1036 are gradually opened, and each gas is supplied to the mass flow controller 1.
021 to 1026.
【0119】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板1004上に、p型層、i型層、n型層の成膜
を行なった。After the preparation for film formation was completed as described above, p-type layers, i-type layers, and n-type layers were formed on the substrate 1004.
【0120】p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1041〜1043を徐々に開いて、SiH4ガス、
H2ガス、B2H5/H2ガスを導入管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10sccm、H2ガス流量が100sccm、B2
H5/H2ガス流量が5sccm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1001内の圧力は、20mtorr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10
07の開口を調整した。その後、不図示のμW電源の電
力を400mW/cm3に設定し、不図示の導波管、導波
部1010及び誘導体窓1002を通じて堆積室100
1内にμW電力を導入し、μWグロー放電を生起させ、
透明電極上にp型層の作製を開始し、層厚5nmのp型
層を作製したところでμW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。In order to form a p-type layer, the substrate 1004 is heated to 350 ° C. by the heater 1005, and the outflow valves 1041 to 1043 are gradually opened, and the SiH 4 gas,
H 2 gas and B 2 H 5 / H 2 gas were introduced into the deposition chamber 1001 through the introduction pipe 1003. At this time, SiH 4 gas flow rate 10 sccm, H 2 gas flow rate 100 sccm, B 2
The mass flow controllers 1021 to 1023 adjusted the H 5 / H 2 gas flow rate to 5 sccm.
The pressure inside the deposition chamber 1001 is adjusted to 20 mtorr while watching the vacuum gauge 1006 to conductance valve 10.
07 opening was adjusted. Thereafter, the power of a μW power supply (not shown) is set to 400 mW / cm 3 , and the deposition chamber 100 is passed through a waveguide (not shown), a waveguide 1010 and a dielectric window 1002.
1 to introduce μW electric power to generate μW glow discharge,
The production of a p-type layer on the transparent electrode was started, and when a p-type layer having a thickness of 5 nm was produced, the μW glow discharge was stopped, the outflow valves 1041 to 1043 and the auxiliary valve 1008 were closed, and the gas in the deposition chamber 1001 was introduced The flow was stopped, and the production of the p-type layer was completed.
【0121】次に、i型層を作製するには、基板100
4を加熱ヒーター1005により350℃に加熱し、流
出バルブ1041、1042及び補助バルブ1008を
徐々に開いて、SiH4ガス、H2ガスを導入管1003
を通じて堆積室1001内に流入させた。この時、Si
H4ガス流量が100sccm、H2ガス流量が200s
ccmとなるように各々のマスフローコントローラー1
021、1022で調整した。堆積室1001内の圧力
は、5mtorr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。次
に、バイアス電源の高周波バイアスを100mW/cm
3、直流バイアスを基板1004に対して75Vに設定
し、バイアス棒1012に印加した。その後、不図示の
μW電源の電力を100mW/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μW電力を導入し、μWグロー放
電を生起させ、p型層上にi型層の作製を開始し、層厚
400nmのi型層を作製したところでμWグロー放電
を止め、バイアス電源1011の出力を切り、i型層の
作製を終えた。Next, in order to form an i-type layer, the substrate 100
4 was heated to 350 ° C. by a heater 1005, and the outflow valves 1041, 1042 and the auxiliary valve 1008 were gradually opened, and SiH 4 gas and H 2 gas were introduced into the introduction pipe 1003.
And flowed into the deposition chamber 1001. At this time, Si
H 4 gas flow rate is 100 sccm, H 2 gas flow rate is 200 s
ccm each mass flow controller 1
021, 1022. The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while watching the vacuum gauge 1006 so that the pressure in the deposition chamber 1001 was 5 mtorr. Next, the high frequency bias of the bias power supply is set to 100 mW / cm.
3. The DC bias was set to 75 V with respect to the substrate 1004 and applied to the bias rod 1012. After that, the power of a μW power supply (not shown) is set to 100 mW / cm 3 , and μW power is introduced into the deposition chamber 1001 through a waveguide (not shown), a waveguide unit 1010, and a dielectric window 1002 to perform μW glow discharge. Then, the production of the i-type layer was started on the p-type layer. When the i-type layer having a thickness of 400 nm was produced, the μW glow discharge was stopped, the output of the bias power supply 1011 was turned off, and the production of the i-type layer was completed. .
【0122】n型層を作製するには、基板1004を加
熱ヒーター1005により300℃に加熱し、流出バル
ブ1044を徐々に開いて、SiH4ガス、H2ガス、P
H3/H2ガスをガス導入管1003を通じて堆積室10
01内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が30
sccm、H2ガス流量が100sccm、PH3/H2
ガス流量が6sccmとなるように各々のマスフローコ
ントローラー1021、1022、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。その後、不図示のμW電源
の電力を50mW/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10
01内にμW電力を導入し、μWグロー放電を生起さ
せ、i型層上に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μWグロー放電を止め、流出
バルブ1041、1042、1044及び補助バルブ1
008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。In order to form an n-type layer, the substrate 1004 is heated to 300 ° C. by the heater 1005, the outlet valve 1044 is gradually opened, and the SiH 4 gas, H 2 gas, P
The H 3 / H 2 gas is supplied through the gas introduction pipe 1003 to the deposition chamber 10.
01. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 30.
sccm, H 2 gas flow rate is 100 sccm, PH 3 / H 2
The mass flow controllers 1021, 1022, and 1024 adjusted the gas flow rate to 6 sccm. The opening of the conductance valve 1007 was adjusted while watching the vacuum gauge 1006 so that the pressure in the deposition chamber 1001 became 10 mtorr. After that, the power of a μW power supply (not shown) is set to 50 mW / cm 3 , and the deposition chamber 10 is passed through a waveguide, a waveguide 1010 and a dielectric window 1002 (not shown).
01, a μW glow discharge is caused to occur, a production of an n-type layer is started on the i-type layer, and when a 10 nm-thick n-type layer is produced, the μW glow discharge is stopped. , 1042, 1044 and auxiliary valve 1
008 was closed, the flow of gas into the deposition chamber 1001 was stopped, and the formation of the n-type layer was completed.
【0123】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1041〜1046は完全に閉じられ
ていることは云うまでもなく、また、それぞれのガスが
堆積室1001内、流出バルブ1041〜1046から
堆積室1001に至る配管内に残留することをさけるた
めに、流出バルブ1041〜1046を閉じ、補助バル
ブ1008を開き、さらにコンダクタンスバルブ100
7を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必
要に応じて行なう。When producing the respective layers, it goes without saying that the outflow valves 1041 to 1046 other than the necessary gas are completely closed, and the respective gases are supplied into the deposition chamber 1001 and outflow valve 1041. In order to avoid remaining in the piping from to -1046 to the deposition chamber 1001, the outflow valves 1041 to 1046 are closed, the auxiliary valve 1008 is opened, and the conductance valve 100
7 is fully opened, and the operation of once evacuating the system to a high vacuum is performed as necessary.
【0124】次に、n型層上に、背面電極として、Al
を真空蒸着にて2μm蒸着し、光起電力素子を作製した
(素子No.実1)。Next, on the n-type layer, Al was used as a back electrode.
Was vapor-deposited by 2 μm to produce a photovoltaic element (element No. Ex. 1).
【0125】以上の、光起電力素子の作製条件を表1に
示す。Table 1 shows the conditions for producing the photovoltaic element described above.
【0126】[0126]
【表1(その1)】 [Table 1 (Part 1)]
【0127】[0127]
【表1(その2)】 [Table 1 (Part 2)]
【0128】比較例1 実施例1と同様な方法により、従来の光起電力素子を作
製した。 Comparative Example 1 A conventional photovoltaic element was manufactured in the same manner as in Example 1.
【0129】まず、図3に示すようにDCマグネトロン
スパッタリング法の製造装置により、基板上に、透明電
極を作製した。First, as shown in FIG. 3, a transparent electrode was formed on a substrate by a DC magnetron sputtering method manufacturing apparatus.
【0130】実施例1と同様に、基板302を350℃
に加熱し、堆積室301内O2ガスを20sccm、ア
ルゴンガスを20sccm流入させ、堆積室301内の
圧力を2mtorrに調整した。その後、DC電源31
0の電圧を−400Vに設定して、ターゲットを308
にDC電力を導入し、DCグロー放電を生起させ、次
に、シャッター311を開けて、基板302上に透明電
極の作製を開始し、層厚70nmの透明電極を作製した
ところでシャッター311を閉じ、DC電源310の出
力を切り、DCグロー放電を止めた。次に、ガス導入バ
ルブ315を閉じて、堆積室301内へのArガスの流
入を止め、堆積室301内の圧力が1torrとなるよ
うに、コンダクタンスバルブ313の開口を調整し、1
時間透明電極を熱処理し、透明電極の作製を終えた。As in Embodiment 1, the substrate 302 was heated at 350 ° C.
Then, O 2 gas and 20 sccm of the O 2 gas and the Ar gas were introduced into the deposition chamber 301, and the pressure in the deposition chamber 301 was adjusted to 2 mtorr. Then, the DC power supply 31
0 is set to -400V and the target is set to 308
To generate DC glow discharge, then open the shutter 311 to start production of a transparent electrode on the substrate 302, and close the shutter 311 when a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm is produced. The output of the DC power supply 310 was turned off, and the DC glow discharge was stopped. Next, the gas introduction valve 315 is closed, the flow of Ar gas into the deposition chamber 301 is stopped, and the opening of the conductance valve 313 is adjusted so that the pressure in the deposition chamber 301 becomes 1 torr.
The transparent electrode was heat-treated for a period of time to complete the production of the transparent electrode.
【0131】次に、実施例1と同じ作製条件で、透明電
極上に、p型層、i型層、n型層、背面電極を作製して
光起電力素子を作製した(素子No.比1)。Next, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were formed on the transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 1 to manufacture a photovoltaic element (element No. ratio). 1).
【0132】実施例1の(素子No.実1)及び比較例
1(素子No.比1)で作製した光起電力素子の初期特
性及び耐久性の測定を行なった。The initial characteristics and the durability of the photovoltaic elements manufactured in Example 1 (Element No. 1) and Comparative Example 1 (Element No. 1) were measured.
【0133】初期特性の測定は、実施例1(素子No.
実1)及び比較例1(素子No.比1)で作製した光起
電力素子を、AM−1.5(100mW/cm3)光照
射下に設置して、V−1特性を測定することにより得ら
れる、短絡電流及び直列抵抗により行なった。測定の結
果、比較例1(素子No.比1)の光起電力素子に対し
て、実施例1(素子No.実1)の光起電力素子は、短
絡電流が1.04倍、直列抵抗が1.37倍優れてい
た。The measurement of the initial characteristics was performed in Example 1 (element No. 1).
The photovoltaic elements manufactured in Example 1) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1) were placed under AM-1.5 (100 mW / cm 3 ) light irradiation, and V-1 characteristics were measured. And the short-circuit current and series resistance obtained by As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 1 (element No. 1) was 1.04 times that of the photovoltaic element of comparative example 1 (element No. Was 1.37 times better.
【0134】耐久特性の測定は、実施例1(素子No.
実1)及び比較例1(素子No.比1)で作製した光起
電力素子を、湿度85%の暗所に放置し、温度85℃で
4時間、温度−40℃で30分のヒートサイクルを30
回かけた後の、光電変換効率の変化により行なった。測
定の結果、比較例1(素子No.比1)の光起電力素子
に対して、実施例1(素子No.実1)の光起電力素子
は、光電変換効率の低下が1.09倍優れていた。The measurement of the durability was performed in the same manner as in Example 1 (element no.
The photovoltaic elements produced in Example 1) and Comparative Example 1 (element No. ratio 1) were left in a dark place with a humidity of 85% for 4 hours at a temperature of 85 ° C. and 30 minutes at a temperature of −40 ° C. 30
The measurement was performed by changing the photoelectric conversion efficiency after the application. As a result of the measurement, in the photovoltaic element of Example 1 (element No. 1), the reduction of the photoelectric conversion efficiency was 1.09 times that of the photovoltaic element of comparative example 1 (element No. ratio 1). It was excellent.
【0135】また、実施例1(素子No.実1)の光起
電力素子の、透明電極中での炭素原子の分布を、2次イ
オン質量分析器(CAMECA製 IMS−3F)によ
り分析したところ、p型層側から基板側にかけて、炭素
原子の含有量が明瞭に減少していることが確認された。The distribution of carbon atoms in the transparent electrode of the photovoltaic element of Example 1 (element No. 1) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA). It was confirmed that the content of carbon atoms was clearly reduced from the p-type layer side to the substrate side.
【0136】以上の測定結果より、本発明の炭素原子を
含有する透明電極を用いた光起電力素子(素子No.実
1)が、従来の光起電力素子(素子No.比1)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 photovoltaic device using the transparent electrode containing carbon atoms of the present invention (device No. 1) was different from the conventional photovoltaic device (device No. ratio 1). As a result, it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0137】実施例2 ターゲット304の材料に、表2に示す合金を使用した
以外は、実施例1と同じ作製条件で、基板上に、透明電
極、p型層、i型層、n型層、背面電極を作製して光起
電力素子を作製した(素子No.実2−1〜5)。 Example 2 A transparent electrode, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 1 except that an alloy shown in Table 2 was used as the material of the target 304. Then, a back electrode was prepared to produce a photovoltaic element (element Nos. 2-1 to 5).
【0138】作製した光起電力素子(素子No.実2−
1〜5)を実施例1と同様な方法で初期特性及び耐久特
性を測定した。その結果を表2に示す。表2から判る通
り、本発明の炭素原子を含有する透明電極を用いた光起
電力素子(素子No.実2−1〜5)が、従来の光起電
力素子(素子No.比1)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。The fabricated photovoltaic element (element No. 2-
1 to 5) were measured for initial characteristics and durability characteristics in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results. As can be seen from Table 2, the photovoltaic devices using the transparent electrode containing carbon atoms of the present invention (device Nos. 2-1 to 5) are different from the conventional photovoltaic devices (device No. ratio 1). On the other hand, it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was proved.
【0139】[0139]
【表2】 [Table 2]
【0140】実施例3 n型層、i型層及びp型層を表3に示す作製条件とした
以外は、実施例1と同じ作製条件で、基板上に、透明電
極、n型層、i型層、p型層、背面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 A transparent electrode, an n-type layer, and an i-type layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 1, except that the n-type layer, the i-type layer, and the p-type layer were formed as shown in Table 3. A photovoltaic element was produced by producing a mold layer, a p-type layer, and a back electrode (element No. 3).
【0141】[0141]
【表3】 [Table 3]
【0142】比較例2 比較例1と同じ作製条件で、基板上に透明電極を作製し
た以外は、実施例3と同じ作製条件で、基板上に、透明
電極、n型層、i型層、p型層、背面電極を作製して光
起電力素子を作製した(素子No.比2)。 Comparative Example 2 A transparent electrode, an n-type layer, an i-type layer, and a transparent electrode were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Comparative Example 1 except that a transparent electrode was formed on the substrate. A p-type layer and a back electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element No. ratio 2).
【0143】実施例3(素子No.実3)及び比較例2
(素子No.比2)で作製した光起電力素子を、実施例
1と同様な方法で、初期特性及び耐久特性の測定を行な
った。測定の結果、比較例2(素子No.比2)の光起
電力素子に対して、実施例3(素子No.実3)の光起
電力素子は、短絡電流が1.05倍多く、直列特性が
1.32倍よく、耐久特性が1.09倍優れており、本
発明の炭素原子を含有する透明電極を用いた光起電力素
子(素子No.実3)が、従来の光起電力素子(素子N
o.比2)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。Example 3 (Element No. 3) and Comparative Example 2
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic element manufactured in (element No. ratio 2) were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 3 (element No. 3) was 1.05 times as large as that of the photovoltaic element of Comparative Example 2 (element No. The photovoltaic device using the transparent electrode containing carbon atoms of the present invention (device No. 3) has 1.32 times better characteristics and 1.09 times better durability characteristics than the conventional photovoltaic device. Element (Element N
o. As compared with the ratio 2), it was found to have excellent characteristics, demonstrating the effect of the present invention.
【0144】実施例4 実施例1と同じ作製条件で、基板上に炭素原子を含む透
明電極を作製し、該透明電極上に、CH4ガスとGeH4
ガスを使用して表4に示す作製条件で、p型層、i型
層、n型層、p型層、i型層、n型層を作製した後に、
該n型層上に反射増加層として、DCマグネトロンスパ
ッタリング法によりZnO薄膜を1μm蒸着し、更に、
光反射層として、DCマグネトロンスパッタリング法に
より銀薄膜を300nm蒸着し、該銀薄膜上に、実施例
3と同様に背面電極を作製して光起電力素子を作製した
(素子No.実4)。 Example 4 Under the same manufacturing conditions as in Example 1, a transparent electrode containing carbon atoms was formed on a substrate, and CH 4 gas and GeH 4 were formed on the transparent electrode.
After producing a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer under the production conditions shown in Table 4 using a gas,
On the n-type layer, a 1 μm ZnO thin film was deposited as a reflection increasing layer by DC magnetron sputtering, and further,
As a light reflection layer, a silver thin film was deposited to a thickness of 300 nm by a DC magnetron sputtering method, and a back electrode was formed on the silver thin film in the same manner as in Example 3 to manufacture a photovoltaic element (element No. 4).
【0145】[0145]
【表4】 [Table 4]
【0146】比較例3 比較例1と同じ作製条件で、基板上に透明電極を作製し
た以外は、実施例4と同じ作製条件で、基板上に透明電
極、p型層、i型層、n型層、p型層、i型層、n型
層、反射増加層、光反射層、背面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 transparent electrode, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer were formed on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 4 except that a transparent electrode was formed on the substrate. A photovoltaic element was produced by producing a mold layer, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, a reflection enhancement layer, a light reflection layer, and a back electrode (element number ratio 3).
【0147】実施例4(素子No.実4)及び比較例3
(素子No.比3)で作製した光起電力素子を実施例1
と同様な方法で、初期特性及び耐久特性の測定を行なっ
た。測定の結果、比較例3(素子No.比3)の光起電
力素子に対して、実施例4(素子No.実4)の光起電
力素子は、短絡電流が1.07倍多く、直列抵抗が1.
40倍良く、耐久性が1.09倍優れており、本発明の
炭素原子を含有する透明電極を用いた光起電力素子(素
子No.実4)が、従来の光起電力素子(素子No.比
3)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。Example 4 (Element No. 4) and Comparative Example 3
Example 1 shows a photovoltaic element manufactured using (element No. ratio 3).
The initial characteristics and the durability characteristics were measured in the same manner as described above. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 4 (element No. actual 4) was 1.07 times larger than that of the photovoltaic element of comparative example 3 (element No. ratio 3), The resistance is 1.
Forty times better and 1.09 times better in durability, the photovoltaic element using the transparent electrode containing carbon atoms of the present invention (Element No. 4) is different from the conventional photovoltaic element (Element No. 4). It was found to have excellent characteristics with respect to ratio 3), demonstrating the effect of the present invention.
【0148】実施例5 真空蒸着法及びマイクロ波(以下「μW」と略記する)
グロー放電分解法によって本発明の光起電力素子を作製
した。 Example 5 Vacuum evaporation method and microwave (hereinafter abbreviated as “μW”)
The photovoltaic device of the present invention was manufactured by the glow discharge decomposition method.
【0149】まず、図5に示す真空蒸着法の製造装置に
より、基板上に、炭素原子を含有する透明電極を作製し
た。図中502は基板であり、50mm角、厚さ1mm
のバリウム硼珪酸ガラス(コーニング(株)製 705
9)製である。First, a transparent electrode containing carbon atoms was formed on a substrate by a manufacturing apparatus using a vacuum evaporation method shown in FIG. In the figure, reference numeral 502 denotes a substrate, which is 50 mm square and 1 mm thick.
Barium borosilicate glass (Corning Co., Ltd. 705)
9).
【0150】図中504は、組成がインジウム(I
n)、錫(Sn)のモル比で、1:1からなる蒸着源で
ある。In the figure, reference numeral 504 denotes a composition of indium (I
This is a vapor deposition source having a molar ratio of n) to tin (Sn) of 1: 1.
【0151】図中510はガス導入バルブであり、不図
示のO2がガスで50ppmに希釈されたCO2ガス(C
O2/O2)ボンベに接続されている。In the figure, reference numeral 510 denotes a gas introduction valve, which is a CO 2 gas (C) in which O 2 (not shown) is diluted to 50 ppm with gas.
O 2 / O 2 ).
【0152】図中512はガス導入バルブであり、不図
示のO2ガスボンベに接続されている。In the figure, reference numeral 512 denotes a gas introduction valve, which is connected to an O 2 gas cylinder (not shown).
【0153】まず、加熱ヒーター503により基板50
2を350℃に加熱し、堆積室501内を不図示の真空
ポンプにより排気し、真空計508の読みが約1×10
-5torrになった時点で、ガス導入バルブ510、5
12を徐々に開いてCO2/O2ガス、O2ガスを堆積室
501内に流入させた。この時、CO2/O2ガス流量が
3sccm、O2ガス流量が7sccmとなるように、
各々のマスフローコントローラー511、513で調整
し、堆積室501内の圧力が0.3mtorrとなるよ
うに、真空計508を見ながらコンダクタンスバルブ
(バタフライ型)509の開口を調整した。その後、A
C電源506より加熱ヒーター505に電力を供給し、
蒸着源504を加熱し、次にシャッター507を開け
て、基板502上に透明電極の作製を開始し、同時にC
O2/O2ガス流量を3sccmから7sccmに、O2
ガス流量を7sccmから3sccmに、一定の割合で
変化するように、各々のマスフローコントローラー51
1、513で調整し、層厚70nmの透明電極を作製し
たところでシャッター507を閉じ、AC電源506の
出力を切り、ガス導入バルブ510、512を閉じて、
堆積室501内へのガス流入を止め、炭素原子を含む透
明電極の作成を終えた。First, the substrate 50 is heated by the heater 503.
2 was heated to 350 ° C., and the inside of the deposition chamber 501 was evacuated by a vacuum pump (not shown).
When the pressure reaches -5 torr, the gas introduction valves 510, 5
12 was gradually opened to allow the CO 2 / O 2 gas and O 2 gas to flow into the deposition chamber 501. At this time, the CO 2 / O 2 gas flow rate is 3 sccm, and the O 2 gas flow rate is 7 sccm.
The opening of the conductance valve (butterfly type) 509 was adjusted while observing the vacuum gauge 508 so that the pressure in the deposition chamber 501 was 0.3 mtorr, adjusted by the respective mass flow controllers 511 and 513. Then A
Power is supplied from the C power supply 506 to the heater 505,
The evaporation source 504 is heated, then the shutter 507 is opened, and the production of a transparent electrode on the substrate 502 is started.
The O 2 / O 2 gas flow rate 7sccm from 3 sccm, O 2
Each mass flow controller 51 is changed so that the gas flow rate is changed at a fixed rate from 7 sccm to 3 sccm.
When the transparent electrode having a layer thickness of 70 nm was prepared by adjusting the values of 1, 513, the shutter 507 was closed, the output of the AC power supply 506 was turned off, and the gas introduction valves 510, 512 were closed.
The flow of gas into the deposition chamber 501 was stopped, and the production of the transparent electrode containing carbon atoms was completed.
【0154】次に、実施例1と同じ作製条件で、透明電
極上に、p型層、i型層、n型層、背面電極を作製して
光起電力素子を作製した(素子No.実5)。Next, a p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were formed on the transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 1 to manufacture a photovoltaic element (element No. 5).
【0155】比較例4 実施例5と同様な方法により、従来の光起電力素子を作
製した。 Comparative Example 4 A conventional photovoltaic element was manufactured in the same manner as in Example 5.
【0156】まず、図5に示す真空蒸着法の製造装置に
より、基板上に、透明電極を作製した。First, a transparent electrode was formed on a substrate by a vacuum evaporation method manufacturing apparatus shown in FIG.
【0157】実施例5と同様に、加熱ヒーター503に
より基板502を350℃に加熱し、ガス導入バルブ5
12を徐々に開いて、堆積室501内にO2ガス流量を
7sccm流入させ、堆積室501内の圧力を0.3m
torrに調整した。その後、AC電源506より加熱
ヒーター505に電力を供給し、蒸着源504を加熱
し、次にシャッター507を開けて、基板502上に透
明電極の作製を開始し、層厚70nmの透明電極を作製
したところでシャッター507を閉じ、AC電源506
の出力を切り、ガス導入バルブ512を閉じて、堆積室
501内へのガス流入を止め、透明電極の作製を終え
た。更に、実施例1と同じ作製条件で、透明電極上に、
p型層、i型層、n型層、背面電極を作製して光起電力
素子を作製した(素子No.比4)。As in the case of the fifth embodiment, the substrate 502 was heated to 350 ° C.
12 is gradually opened, an O 2 gas flow rate of 7 sccm is introduced into the deposition chamber 501, and the pressure in the deposition chamber 501 is reduced to 0.3 m.
Adjusted to torr. After that, power is supplied from the AC power supply 506 to the heater 505 to heat the evaporation source 504, and then the shutter 507 is opened to start production of a transparent electrode on the substrate 502 and produce a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm. When the shutter 507 is closed, the AC power supply 506 is closed.
Was turned off, the gas introduction valve 512 was closed, the gas flow into the deposition chamber 501 was stopped, and the production of the transparent electrode was completed. Further, on the transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 1,
A p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were prepared to produce a photovoltaic element (element number ratio 4).
【0158】実施例5(素子No.実5)及び比較例4
(素子No.比4)で作製した光起電力素子を、実施例
1と同様な方法で、初期特性及び耐久特性の測定を行な
った。測定の結果、比較例4(素子No.比4)の光起
電力素子に対して、実施例5(素子No.実5)の光起
電力素子は、短絡電流が1.05倍多く、直列抵抗が
1.40倍よく、耐久特性が1.08倍優れており、本
発明の炭素原子を含有する透明電極を用いた光起電力素
子(素子No.実5)が、従来の光起電力素子(素子N
o.比4)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。Example 5 (Element No. 5) and Comparative Example 4
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic element manufactured with the (element number ratio 4) were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 5 (element No. 5) was 1.05 times as large as that of the photovoltaic element of comparative example 4 (element No. ratio 4), The photovoltaic device (element No. 5) using the transparent electrode containing carbon atoms of the present invention having a resistance of 1.40 times better and a durability characteristic of 1.08 times better than the conventional photovoltaic device Element (Element N
o. As compared with the ratio 4), it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0159】また、実施例5(素子No.実5)の光起
電力素子の、透明電極中での炭素原子の分布を、2次イ
オン質量分析器(CAMECA製 IMS−3F)によ
り分析したところ、p型層側から基板側にかけて、炭素
原子の含有量が明瞭に減少していることが確認された。Further, the distribution of carbon atoms in the transparent electrode of the photovoltaic element of Example 5 (element No. 5) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA). It was confirmed that the content of carbon atoms was clearly reduced from the p-type layer side to the substrate side.
【0160】実施例6 50mm角、厚さ1mmのステンレス(SUS430BA)
製で、表面に鏡面加工を施した導電性基板を使用し、該
導電性基板上に、DCマグネトロンスパッタリング法に
より、光反射層として銀薄膜を300nm、反射増加層
としてZnO薄膜を1μm蒸着した。次に、該導電性基
板上に、n型層、i型層、p型層を表5に示す作製条件
で作製した。 Example 6 Stainless steel (SUS430BA) 50 mm square and 1 mm thick
A 300 nm thick silver thin film as a light reflection layer and a 1 μm thick ZnO thin film as a reflection enhancement layer were deposited on the conductive substrate by DC magnetron sputtering using a conductive substrate having a mirror-finished surface. Next, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer were formed on the conductive substrate under the manufacturing conditions shown in Table 5.
【0161】[0161]
【表5】 [Table 5]
【0162】次に、実施例5と同様な方法により、p型
層上に透明電極を作製した。基板温度を200℃、CO
2/O2ガス流量を7sccm、O2ガス流量を3scc
m、堆積室501内の圧力を0.3mtorrに各々調
整した。その後、AC電源506より加熱ヒーター50
5に電力を供給し、蒸着源504を加熱し、シャッター
507を開けて、基板502上に透明電極の作製を開始
し、同時にCO2/O2ガス流量を7sccmから3sc
cmに、O2ガス流量を3sccmから7sccmに、
一定の割合で変化できるように、各々のマスフローコン
トローラー511、513で調整し、層厚70nmの透
明電極を作製したところでシャッター507を閉じ、A
C電源506の出力を切り、ガス導入バルブ510、5
12を閉じて、堆積室501内へのガス流入を止め、p
型層上に炭素原子を含む透明電極を作製し、更に、透明
電極上に集電電極として、Alを真空蒸着にて2μm蒸
着して、光起電力素子を作製した(素子No.実6)。Next, a transparent electrode was formed on the p-type layer in the same manner as in Example 5. Substrate temperature 200 ℃, CO
2 / O 2 gas flow rate 7 sccm, O 2 gas flow rate 3 scc
m and the pressure in the deposition chamber 501 were adjusted to 0.3 mtorr. Then, the heater 50 is supplied from the AC power supply 506.
5, the deposition source 504 is heated, the shutter 507 is opened, and the production of the transparent electrode on the substrate 502 is started. At the same time, the CO 2 / O 2 gas flow rate is changed from 7 sccm to 3 sc.
cm, the O 2 gas flow rate from 3 sccm to 7 sccm,
The mass flow controllers 511 and 513 are adjusted so as to be able to change at a constant rate. When a transparent electrode having a layer thickness of 70 nm is produced, the shutter 507 is closed.
The output of the C power supply 506 is turned off, and the gas introduction valves 510, 5
12, the gas flow into the deposition chamber 501 is stopped, and p
A transparent electrode containing carbon atoms was prepared on the mold layer, and Al was deposited on the transparent electrode as a collecting electrode by depositing Al by vacuum deposition at 2 μm to prepare a photovoltaic element (element No. 6). .
【0163】比較例5 実施例6と同じ作製条件で、導電性基板上に、光反射
層、反射増加層、n型層、i型層、p型層を作製し、更
に、基板温度を200℃とした以外は比較例4と同じ条
件で、p型層上に透明電極を作製し、更に、実施例6と
同様に、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 Under the same manufacturing conditions as in Example 6, a light reflecting layer, a reflection increasing layer, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer were formed on a conductive substrate. A transparent electrode was formed on the p-type layer under the same conditions as in Comparative Example 4 except that the temperature was changed to ° C., and a current collecting electrode was prepared and a photovoltaic element was prepared in the same manner as in Example 6 (element No. Ratio 5).
【0164】実施例6(素子No.実6)及び比較例5
(素子No.比5)で作製した光起電力素子を、実施例
1と同様な方法で、初期特性及び耐久特性の測定を行な
った。測定の結果、比較例5(素子No.比5)の光起
電力素子に対して、実施例6(素子No.実6)の光起
電力素子は、短絡電流が1.06倍多く、直列抵抗が
1.41倍よく、耐久特性が1.08倍優れており、本
発明の炭素原子を含有する透明電極を用いた光起電力素
子(素子No.実6)が従来の光起電力素子(素子N
o.比5)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。Example 6 (Element No. 6) and Comparative Example 5
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic device manufactured with (element number ratio 5) were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 6 (element No. actual 6) was 1.06 times that of the photovoltaic element of comparative example 5 (element No. ratio 5), The photovoltaic element (element No. 6) using the carbon atom-containing transparent electrode of the present invention has a resistance of 1.41 times better and has a durability property of 1.08 times better than the conventional photovoltaic element. (Element N
o. As compared with the ratio 5), it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0165】また、実施例6(素子No.実6)の光起
電力素子の、透明電極中での炭素原子の分布を、2次イ
オン質量分析器(CAMECA製 IMS−3F)によ
り分析したところ、表面側からp型層側にかけて、炭素
原子の含有量が明瞭に増加していることが確認された。The distribution of carbon atoms in the transparent electrode of the photovoltaic device of Example 6 (element No. 6) was analyzed by a secondary ion mass spectrometer (IMS-3F manufactured by CAMECA). It was confirmed that the content of carbon atoms clearly increased from the surface side to the p-type layer side.
【0166】実施例7 DCマグネトロンスパッタリング法及び高周波(以下
「RF」と略記する)グロー放電分解法によって本発明
の光起電力素子を作製した。 Example 7 A photovoltaic device of the present invention was manufactured by a DC magnetron sputtering method and a high frequency (hereinafter abbreviated as “RF”) glow discharge decomposition method.
【0167】まず、実施例1と同じ作製条件で、基板上
に炭素原子を含む透明電極を作製した。First, a transparent electrode containing carbon atoms was manufactured on a substrate under the same manufacturing conditions as in Example 1.
【0168】次に、図6に示す原料ガス供給装置102
0と堆積装置1100からなるRFグロー放電分解法に
よる製造装置により、透明電極上に非単結晶シリコン系
半導体層を作製した。Next, the source gas supply device 102 shown in FIG.
A non-single-crystal silicon-based semiconductor layer was formed on the transparent electrode by a manufacturing apparatus based on the RF glow discharge decomposition method including the deposition apparatus 1 and the deposition apparatus 1100.
【0169】図中1104は、前述した透明電極を作製
した基板である。In the figure, reference numeral 1104 denotes a substrate on which the above-mentioned transparent electrode is manufactured.
【0170】図中、ガスボンベ1071〜1076の各
ガスボンベには、実施例1と同じ原料ガスが密封されて
おり、実施例1と同様の操作手順により各ガスをマスフ
ローコントローラー1021〜1026内に導入した。In the figure, the same material gas as in Example 1 is sealed in each gas cylinder of gas cylinders 1071 to 1076, and each gas is introduced into the mass flow controllers 1021 to 1026 by the same operation procedure as in Example 1. .
【0171】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、基板1104上に、p型層、i型層、n型層の成膜
を行なった。After preparation for film formation was completed as described above, a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer were formed on the substrate 1104.
【0172】p型層を作製するには、基板1104を加
熱ヒーター1105により300℃に加熱し、流出バル
ブ1041〜1043及び補助バルブ1108を徐々に
開いてSiH4ガス、H2ガス、B2H4ガスを導入管11
03を通じて堆積室1101内に流入させた。この時、
SiH4ガス流入が2sccm、H2ガス流量が50sc
cm、B2H4/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。その後、不図示のRF電
源の電力を200mW/cm3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、透明電極上に
p型層の作製を開始し、層厚5nmのp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〜
1043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、p型層の作製を終えた。To form a p-type layer, the substrate 1104 is heated to 300 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1041 to 1043 and the auxiliary valve 1108 are gradually opened to open the SiH 4 gas, H 2 gas, B 2 H 4 gas introduction pipe 11
03 into the deposition chamber 1101. At this time,
SiH 4 gas inflow 2 sccm, H 2 gas flow rate 50 sc
cm, and the mass flow controllers 1021 to 1023 adjusted the flow rates of the B 2 H 4 / H 2 gas to 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. Thereafter, the power of an RF power source (not shown) is set to 200 mW / cm 3 , RF power is introduced to the cathode 1102 through the RF matching box 1112, an RF glow discharge is generated, and a p-type layer is formed on the transparent electrode. When the p-type layer having a thickness of 5 nm was formed, the RF glow discharge was stopped, and the outflow bulb 1041
1043 and the auxiliary valve 1108 are closed, and the deposition chamber 11 is closed.
The flow of gas into 01 was stopped, and the fabrication of the p-type layer was completed.
【0173】次に、i型層を作製するには、基板110
4を加熱ヒーター1105により300℃に加熱し、流
出バルブ1041、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110
3を通じて堆積室1101内に流入させた。この時、S
iH4ガス流量が2sccm、H2ガス流量が20scc
mとなるように各々のマスフローコントローラー102
1、1022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。その後、
不図示のRF電源の電力を5mW/cm2に設定し、R
Fマッチングボックス1112を通じてカソード110
2にRF電力を導入し、RFグロー放電を生起させ、p
型層上にi型層の作製を開始し、層厚400nmのi型
層を作製したところでRFグロー放電を止め、i型層の
作製を終えた。Next, to form an i-type layer, the substrate 110
4 was heated to 300 ° C. by the heater 1105, and the outflow valves 1041, 1042 and the auxiliary valve 1108 were gradually opened, and SiH 4 gas and H 2 gas were introduced into the gas introduction pipe 110.
3 and flowed into the deposition chamber 1101. At this time, S
iH 4 gas flow rate 2 sccm, H 2 gas flow rate 20 scc
m so that each mass flow controller 102
1, 1022 was adjusted. The pressure in the deposition chamber 1101 is
The opening of the conductance valve 1107 was adjusted while watching the vacuum gauge 1106 so that the pressure became 1 torr. afterwards,
The power of the RF power source (not shown) was set to 5 mW / cm 2 and R
Cathode 110 through F matching box 1112
2, RF power is introduced to cause RF glow discharge, and p
Production of an i-type layer was started on the mold layer, and when an i-type layer having a thickness of 400 nm was produced, RF glow discharge was stopped, and production of the i-type layer was completed.
【0174】次に、n型層を作製するには、基板110
4を加熱ヒーター1105により250℃に加熱し、流
出バルブ1044を徐々に開いて、SiH4ガス、H2ガ
ス、B2H6/H2ガス導入管1103を通じて堆積室1
101内に流入させた。この時、SiH4ガス流量が2
sccm、H2ガス流量が20sccm、B2H6/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、1022、1024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。その後、不図示のRF電源の電力を
5mW/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、i型層上に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RFグロ
ー放電を止め、流出バルブ1041、1042、104
4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、n型層の作製を終えた。Next, to form an n-type layer, the substrate 110
4 was heated to 250 ° C. by a heater 1105, the outflow valve 1044 was gradually opened, and the deposition chamber 1 was passed through a SiH 4 gas, H 2 gas, and B 2 H 6 / H 2 gas introduction pipe 1103.
101. At this time, the flow rate of the SiH 4 gas is 2
The mass flow controllers 1021, 1022, and 1024 adjusted the flow rates of sccm, H 2 gas to 20 sccm, and B 2 H 6 / H 2 gas to 1 sccm.
The pressure inside the deposition chamber 1101 is set to 1 torr while the conductance valve 1107 is observed while watching the vacuum gauge 1106.
The opening of was adjusted. After that, the power of the RF power source (not shown) is set to 5 mW / cm 2 , and the RF matching box 111 is set.
2 to the cathode 1102 through RF power,
A glow discharge is generated to start the production of an n-type layer on the i-type layer. When an n-type layer having a thickness of 10 nm is produced, the RF glow discharge is stopped, and outflow valves 1041, 1042, 104
4 and the auxiliary valve 1108 were closed to stop the gas flow into the deposition chamber 1101, and the production of the n-type layer was completed.
【0175】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1041〜1046は完全に閉じられ
ていることはいうまでもなく、また、それぞれのガスが
堆積室1101内、流出バルブ1041〜1046から
堆積室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1041〜1046を閉じ、補助バル
ブ1108を開き、さらにコンダクタンスバルブ110
7を全開にして、系内を一旦高真空に排気する操作を必
要に応じて行なう。When producing the respective layers, it goes without saying that the outflow valves 1041 to 1046 other than the necessary gas are completely closed, and the respective gases are supplied into the deposition chamber 1101 and outflow valve 1041. Outflow valves 1041 to 1046 are closed, auxiliary valve 1108 is opened, and conductance valve 110
7 is fully opened, and the operation of once evacuating the system to a high vacuum is performed as necessary.
【0176】次に、n型層上に、実施例1と同様に背面
電極を蒸着し、光起電力素子を作製した(素子No.実
7)。Next, a back electrode was deposited on the n-type layer in the same manner as in Example 1 to produce a photovoltaic element (element No. 7).
【0177】以上の、光起電力素子の作製条件を表6に
示す。Table 6 shows the conditions for producing the photovoltaic element described above.
【0178】[0178]
【表6(その1)】 [Table 6 (Part 1)]
【0179】[0179]
【表6その2)】 [Table 6 2)]
【0180】比較例6 比較例1と同じ透明電極を用いた以外は、実施例7と同
じ作製条件で、透明電極上に、p型層、i型層、n型
層、背面電極を作製して光起電力素子を作製した(素子
No.比6)。 Comparative Example 6 A p-type layer, an i-type layer, an n-type layer, and a back electrode were formed on a transparent electrode under the same manufacturing conditions as in Example 7, except that the same transparent electrode as in Comparative Example 1 was used. Thus, a photovoltaic element was manufactured (element No. ratio 6).
【0181】実施例7(素子No.実7)及び比較例6
(素子No.比6)で作製した光起電力素子を、実施例
1と同様な方法で、初期特性及び耐久特性の測定を行な
った。測定の結果、比較例6(素子No.比6)の光起
電力素子に対して、実施例7(素子No.実7)の光起
電力素子は、短絡電流が1.06倍多く、直列抵抗が
1.39倍よく、耐久性が1.09倍優れており、本発
明の炭素原子を含有する透明電極を用いた光起電力素子
(素子No.実7)が、従来の光起電力素子(素子N
o.比6)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。Example 7 (Element No. 7) and Comparative Example 6
The initial characteristics and the durability characteristics of the photovoltaic device manufactured in (element No. ratio 6) were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the measurement, the short-circuit current of the photovoltaic element of Example 7 (element No. 7) was 1.06 times that of the photovoltaic element of comparative example 6 (element No. ratio 6), The photovoltaic element (element No. 7) using the transparent electrode containing carbon atoms of the present invention having a resistance of 1.39 times better and a durability of 1.09 times better than the conventional photovoltaic element Element (Element N
o. As compared with the ratio 6), it was found to have excellent characteristics, and the effect of the present invention was demonstrated.
【0182】[0182]
【発明の効果】本発明の炭素原子を含有する透明電極を
有する非単結晶シリコン系半導体層からなる光起電力素
子は、透明電極に関係した直列抵抗が減少し、透過率が
増加した。また半導体層と透明電極との密着性が向上
し、耐久時のリークが減少して、光起電力素子の耐久特
性が向上した。According to the photovoltaic device of the present invention comprising a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer having a transparent electrode containing carbon atoms, the series resistance related to the transparent electrode is reduced and the transmittance is increased. In addition, the adhesiveness between the semiconductor layer and the transparent electrode was improved, the leakage during the durability was reduced, and the durability of the photovoltaic element was improved.
【0183】そのうえ透明電極の半導体層側に炭素原子
が多く分布することによって透明電極と半導体層との材
料の違いによる構造的な歪を減少させることができるも
のである。In addition, since a large number of carbon atoms are distributed on the semiconductor layer side of the transparent electrode, structural distortion due to a difference in material between the transparent electrode and the semiconductor layer can be reduced.
【図1】本発明の光起電力素子の層構成を説明するため
の模式的構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a layer configuration of a photovoltaic element of the present invention.
【図2】従来の光起電力素子の層構成を説明するための
模式的構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a layer configuration of a conventional photovoltaic element.
【図3】本発明の光起電力素子に用いる透明電極を作製
するための装置の一例で、DCマグネトロンスパッタリ
ング法による製造装置の模式的説明図である。FIG. 3 is an example of an apparatus for producing a transparent electrode used in the photovoltaic element of the present invention, and is a schematic explanatory view of a production apparatus by a DC magnetron sputtering method.
【図4】本発明の光起電力素子に用いる非単結晶シリコ
ン系半導体層を作製するための装置の一例で、μWを用
いたグロー放電法による製造装置の模式的説明図であ
る。FIG. 4 is an example of an apparatus for manufacturing a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer used for a photovoltaic element of the present invention, and is a schematic explanatory view of a manufacturing apparatus by a glow discharge method using μW.
【図5】本発明の光起電力素子に用いる透明電極を作製
するための装置の一例で、真空蒸着法による製造装置の
模式的説明図である。FIG. 5 is a schematic explanatory view of an example of an apparatus for producing a transparent electrode used for a photovoltaic element of the present invention, which is a production apparatus using a vacuum deposition method.
【図6】本発明の光起電力素子に用いる非単結晶シリコ
ン系半導体層を作製するための装置の一例で、RFを用
いたグロー放電法による製造装置の模式的説明図であ
る。FIG. 6 is an example of an apparatus for manufacturing a non-single-crystal silicon-based semiconductor layer used for a photovoltaic element of the present invention, and is a schematic explanatory view of a manufacturing apparatus by a glow discharge method using RF.
101 導電性基体、 102 光反射層(導電性)、 103 反射増加層、 104 第1の導電型層(p型またはn型)、 105 i型層、 106 第2の導電型層(p型またはn型)、 107 透明電極、 108 集電電極、 109 照射光、 201 導電性基板、 202 光反射層(導電性)、 203 反射増加層、 204 第1の導電型層(p型またはn型)、 205 i型層、 206 第2の導電型層(p型またはn型)、 207 透明電極、 208 集電電極、 209 照射光、 210 導電層(または/及び保護層)、 301 堆積室、 302 基板、 303 加熱ヒーター、 304、308 ターゲット、 305、309 絶縁性支持体、 306、310 DC電源、 307、311 シャッター、 312 真空計、 313 コンダクタンスバルブ、 314、315 ガス導入バルブ、 316、317 マスフローコントローラー、 501 堆積室、 502 基板、 503 加熱ヒーター、 504 蒸着源、 505 加熱ヒーター、 506 AC電源、 507 シャッター、 508 真空計、 509 コンダクタンスバルブ、 510、512 ガス導入バルブ、 511、513 マスフローコント1000 μWグロ
ー放電分解法による成膜装置、 1001 堆積室、 1002 誘導体窓、 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、 1020 原料ガス供給装置、 1021〜1026 マスフローコントローラー、 1031〜1036 ガス流入バルブ、 1041〜1046 ガス流出バルブ、 1051〜1056 原料ガスボンベのバルブ、 1061〜1066 圧力調整器、 1071〜1076 原料ガスボンベ、 1100 RFグロー放電分解法による成膜装置、 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、 1112 RFマッチングボックス。101 conductive base, 102 light reflective layer (conductive), 103 reflection enhancement layer, 104 first conductive type layer (p-type or n-type), 105 i-type layer, 106 second conductive type layer (p-type or n-type), 107 transparent electrode, 108 current collecting electrode, 109 irradiation light, 201 conductive substrate, 202 light reflecting layer (conductive), 203 reflection increasing layer, 204 first conductive type layer (p-type or n-type) 205 i-type layer, 206 second conductive type layer (p-type or n-type), 207 transparent electrode, 208 current collecting electrode, 209 irradiation light, 210 conductive layer (or / and protective layer), 301 deposition chamber, 302 Substrate, 303 Heater, 304, 308 Target, 305, 309 Insulating support, 306, 310 DC power supply, 307, 311 Shutter, 312 Vacuum gauge, 313 Conductance valve 314, 315 gas introduction valve, 316, 317 mass flow controller, 501 deposition chamber, 502 substrate, 503 heating heater, 504 evaporation source, 505 heating heater, 506 AC power supply, 507 shutter, 508 vacuum gauge, 509 conductance valve, 510, 512 gas introduction valve, 511, 513 Mass flow controller 1000 μW glow discharge decomposition method film forming apparatus, 1001 deposition chamber, 1002 derivative window, 1003 gas introduction tube, 1004 substrate, 1005 heating heater, 1006 vacuum gauge, 1007 conductance valve, 1008 Auxiliary valve, 1009 Leak valve, 1010 Waveguide, 1011 Bias power supply, 1012 Bias rod, 1020 Source gas supply device, 1021 to 1026 Mass flow control 1031-1036 Gas inflow valve, 1041-1046 Gas outflow valve, 1051-1056 Source gas cylinder valve, 1061-1066 Pressure regulator, 1071-1076 Source gas cylinder, 1100 Film forming apparatus by RF glow discharge decomposition method, 1101 Deposition Chamber, 1102 cathode, 1103 gas inlet tube, 1104 substrate, 1105 heating heater, 1106 vacuum gauge, 1107 conductance valve, 1108 auxiliary valve, 1109 leak valve, 1112 RF matching box.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−42173(JP,A) 特開 昭60−211987(JP,A) 特開 昭62−35680(JP,A) 特開 昭63−310505(JP,A) 特開 平1−261469(JP,A) 特開 平2−168507(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/04──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-57-42173 (JP, A) JP-A-60-211987 (JP, A) JP-A-62-35680 (JP, A) JP-A 63-42680 310505 (JP, A) JP-A-1-261469 (JP, A) JP-A-2-168507 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 31/04
Claims (7)
原子を含有する非単結晶半導体材料からなる半導体層が
積層され、さらに、該半導体層上に、透明電極が積層し
て構成される光起電力素子において、該透明電極が炭素
原子を含有する酸化物から構成され、該炭素原子が該透
明電極の前記半導体層側において、半導体層と反対側に
おけるよりも多く分布していることを特徴とする光起電
力素子。1. A photovoltaic device comprising at least a semiconductor layer made of a non-single-crystal semiconductor material containing silicon atoms laminated on a conductive substrate, and a transparent electrode laminated on the semiconductor layer. In the power element, the transparent electrode is formed of an oxide containing carbon atoms, and the carbon atoms are distributed more on the semiconductor layer side of the transparent electrode than on the side opposite to the semiconductor layer. Photovoltaic element.
物、又はインジウム−スズ酸化物である請求項1記載の
光起電力素子。2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein said oxide is indium oxide, tin oxide, or indium-tin oxide.
積層されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記
載の光起電力素子。3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is formed by laminating a p-type layer, an i-type layer, and an n-type layer.
料である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の
光起電力素子。4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein said non-single-crystal semiconductor material is an amorphous semiconductor material.
料である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の
光起電力素子。5. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the non-single-crystal semiconductor material is a polycrystalline semiconductor material.
から透明電極内に向かって略指数関数的に減少して分布
していることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいず
れか1項に記載の光起電力素子。6. The method according to claim 1, wherein the carbon atoms are distributed so as to decrease substantially exponentially from the interface between the transparent electrode and the semiconductor layer toward the inside of the transparent electrode. Item 2. The photovoltaic element according to Item 1.
000ppmであることを特徴とする請求項1乃至請求
項6のいずれか1項に記載の光起電力素子。7. The maximum distribution concentration of carbon atoms is 5 ppm to 1
The photovoltaic device according to any one of claims 1 to 6, wherein the content is 000 ppm.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3351521A JP2785884B2 (en) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | Photovoltaic element |
| US07/949,692 US5342452A (en) | 1991-09-25 | 1992-09-23 | Photovoltaic device |
| EP92116353A EP0534425B1 (en) | 1991-09-25 | 1992-09-24 | Photovoltaic device |
| DE69223478T DE69223478T2 (en) | 1991-09-25 | 1992-09-24 | Photovoltaic device |
| AU25367/92A AU646761B2 (en) | 1991-09-25 | 1992-09-25 | Photovoltaic device |
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Family Applications (1)
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-
1991
- 1991-12-12 JP JP3351521A patent/JP2785884B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05167092A (en) | 1993-07-02 |
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