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JPH0634404B2 - Method for manufacturing amorphous silicon solar cell - Google Patents
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JPH0634404B2 - Method for manufacturing amorphous silicon solar cell - Google Patents

Method for manufacturing amorphous silicon solar cell

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JPH0634404B2
JPH0634404B2 JP60192525A JP19252585A JPH0634404B2 JP H0634404 B2 JPH0634404 B2 JP H0634404B2 JP 60192525 A JP60192525 A JP 60192525A JP 19252585 A JP19252585 A JP 19252585A JP H0634404 B2 JPH0634404 B2 JP H0634404B2
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sih
solar cell
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アモルファスシリコン太陽電池の製造方法
に関し、特に、良好な光伝導性で、しかも、光劣化特性
が抑制されたアモルファスシリコン太陽電池の製造方法
に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing an amorphous silicon solar cell, and more particularly to an amorphous silicon solar cell having good photoconductivity and suppressed photodegradation characteristics. The present invention relates to a manufacturing method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

アモルファスシリコン太陽電池において、その光劣化特
性を抑制し、信頼性の向上させるためには、その発電領
域となるアモルファスシリコン層の内部応力を減少させ
ることが重要である(板垣他 第46回応用物理学会講演
会予稿60年10月,中村他 第11回インターナショナル
コンファレンス アモルファス アンド リキッド セ
ミコンファレンス予稿60年9月ローマ(G.Nakamura etal
Proc.11th ICALS)参照)。特に、アモルファスシリコ
ン太陽電池において通常pin構造のアモルファスシリ
コン層が用いられるわけであるが、このうち、キャリア
が発生するi型層(以下、i層と称す。)における内部
応力を減少させることが上記光劣化特性を抑制する上で
特に必要である。
In an amorphous silicon solar cell, it is important to reduce the internal stress of the amorphous silicon layer, which is the power generation region, in order to suppress its photodegradation characteristics and improve its reliability (Itagaki et al. 46th Applied Physics) Academic Conference Proceedings October 60, Nakamura et al. 11th International
Conference Amorphous and Liquid Semi-Conference Proceedings September 60 Rome (G. Nakamura et al.
Proc. 11th ICALS)). In particular, an amorphous silicon layer having a pin structure is usually used in an amorphous silicon solar cell. Among them, reducing the internal stress in an i-type layer (hereinafter referred to as an i layer) in which carriers are generated is described above. It is especially necessary to suppress the photodegradation characteristics.

一方、従来よりアモルファスシリコン太陽電池におい
て、i層を含むアモルファスシリコン層(以下、a−S
i:H層と称す。)は、優れた光導電特性が得られるよ
うに、主成分ガスとしてSiH4ガスを用いてプラズマCV
D法により、30W程度の比較的低いRFパワー密度
で、SiH4ガス供給量を毎分50cc(実際はHeガスで
SiH4ガスを10%に希釈したガスの総流量を毎分500
ccにして供給する。)にした比較的成長速度の小さい
成長条件下で、その内部の水素結合状態がSi−H結合の
みとなるように形成することが知られている。
On the other hand, conventionally, in an amorphous silicon solar cell, an amorphous silicon layer including an i layer (hereinafter referred to as aS
i: Referred to as the H layer. ) Is a plasma CV using SiH 4 gas as a main component gas so that excellent photoconductive characteristics can be obtained.
According to the D method, with a relatively low RF power density of about 30 W, the SiH 4 gas supply rate was 50 cc / min (actually with He gas).
The total flow rate of the SiH 4 gas diluted to 10% is 500 per minute.
Supply as cc. It is known that under the growth condition of (1), which has a relatively low growth rate, the hydrogen bonding state inside thereof is formed only by Si—H bonds.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記のように、従来のアモルファスシリコン太陽電池に
おけるa−Si:H層は、通常、優れた光導電特性が得ら
れるように、SiH4ガスを用いたプラズマCVD法によ
り、その内部の水素結合状態がSi−H結合のみとなるよ
うな,成長速度の小さい成長条件下に形成されている。
しかるに、上記a−Si:H層の圧縮応力は主として該層
内におけるSi−H結合の濃度に比例し、a−Si:H層内
の水素結合状態をSi−H結合のみにすると、光導電特性
は良好になるが、反面このSi−H結合によって層内の内
部応力が非常に大きくなり、その結果、光導電特性が太
陽電池の使用とともに次第に低下していく等の光劣化特
性が顕著になるという問題があった。特に、光の入射に
よってキャリアを発生するi層の内部応力が大きい場
合、この光劣化特性がより顕著に現れることになる。
As described above, the a-Si: H layer in the conventional amorphous silicon solar cell is usually formed by a plasma CVD method using SiH 4 gas so that excellent photoconductive characteristics can be obtained. Are formed under the growth conditions with a low growth rate, such that Si has only Si-H bonds.
However, the compressive stress of the a-Si: H layer is mainly proportional to the concentration of Si-H bond in the layer, and if the hydrogen bond state in the a-Si: H layer is Si-H bond only, photoconductivity is increased. Although the characteristics are good, on the other hand, the internal stress in the layer becomes very large due to this Si-H bond, and as a result, the photodegradation characteristics such as the photoconductive characteristics gradually decreasing with the use of the solar cell become remarkable. There was a problem of becoming. In particular, when the internal stress of the i layer that generates carriers due to the incidence of light is large, this photodegradation characteristic becomes more prominent.

この発明は上記のような従来の問題点を解消するために
なされたもので、良好な光導電特性を損なうことなく、
光劣化特性を抑制することができるアモルファスシリコ
ン太陽電池を得ることを目的としている。
This invention has been made to solve the above conventional problems, without impairing good photoconductive characteristics,
It is intended to obtain an amorphous silicon solar cell capable of suppressing photodegradation characteristics.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明にかかるアモルファスシリコン太陽電池の製造
方法は、プラズマ雰囲気中でSi2H6 ガスを分解してa−
Si:H層を形成する際、Si2H6 ガスの分解効率の低下に
より、形成されるa−Si:H層内に引っ張り応力を生じ
させるSi−H2あるいは(Si−H2)n結合が増大していく
ことに着眼し、上記分解効率を決定する要因となるRF
パワーと原料ガス流量を、SiH4ガスをプラズマ雰囲気中
で分解してその内部の水素結合状態がSi−H結合のみに
なるようにa−Si:H層を形成する場合のそれと同じに
すると、Si2H6 ガスの分解によって得られるa−Si:H
層内にはSi−H2あるいは(Si−H2)n結合が多く存在し
て層全体の応力が引っ張り応力になることを利用して、
上記のSiH4ガスをプラズマ雰囲気中で分解してa−Si:
H層を形成する際の該a−Si:H層内の水素結合状態を
Si−H結合のみにする成長条件(RFパワーと原料ガス
供給量)下で、SiH4ガスとSi2H6 ガスとをSi2H6ガスの
モル比が2.5〜20mol /%となるように混合した混
合ガスを原料ガスとしてi型アモルファスシリコン層を
形成するようにしたものである。
The method for manufacturing an amorphous silicon solar cell according to the present invention decomposes Si 2 H 6 gas in a plasma atmosphere to produce a-
When the Si: H layer is formed, the decomposition efficiency of the Si 2 H 6 gas is lowered, so that a tensile stress is generated in the formed a-Si: H layer. Si-H 2 or (Si-H 2 ) n bond , Which is a factor that determines the above decomposition efficiency.
When the power and the flow rate of the raw material gas are made the same as those in the case of decomposing the SiH 4 gas in the plasma atmosphere and forming the a-Si: H layer so that the hydrogen bonding state inside thereof is only the Si—H bond, A-Si: H obtained by decomposition of Si 2 H 6 gas
Taking advantage of the fact that there are many Si-H 2 or (Si-H 2 ) n bonds in the layer and the stress of the entire layer becomes tensile stress,
The SiH 4 gas is decomposed in a plasma atmosphere to obtain a-Si:
The hydrogen bond state in the a-Si: H layer when the H layer is formed
Under growth conditions (RF power and the raw material gas supply amount) to only the SiH bond, and a SiH 4 gas and Si 2 H 6 gas molar ratio of Si 2 H 6 gas is 2.5~20mol /% The i-type amorphous silicon layer is formed by using the mixed gas thus mixed as a raw material gas.

更に、この発明にかかるアモルファスシリコンの太陽電
池の製造方法は、上記SiH4ガスをプラズマ雰囲気中で分
解してa−Si:H層を形成する際の該a−Si:H層内の
水素結合状態をSi−H結合のみにする成長条件(RFパ
ワーと原料ガス供給量)下で、Si2H6ガスを原料ガスに
して第1のi型アモルファスシリコン層を形成し、これ
と交互に上記SiH4ガスを原料ガスにして第2のi型アモ
ルファスシリコン層を形成するようにしたものである。
Furthermore, the method for producing an amorphous silicon solar cell according to the present invention provides a hydrogen bond in the a-Si: H layer when the SiH 4 gas is decomposed in a plasma atmosphere to form the a-Si: H layer. The first i-type amorphous silicon layer is formed by using Si 2 H 6 gas as a raw material gas under the growth condition (RF power and raw material gas supply amount) in which the state is only Si—H bond, and the above is alternately performed. The second i-type amorphous silicon layer is formed by using SiH 4 gas as a source gas.

〔作用〕[Action]

この発明においては、i型のアモルファスシリコン層に
おける水素結合状態を、Si−H結合とSi−H2あるいは
(Si−H2)n結合が適度に混在した状態にできるから、
上記i型のアモルファスシリコン層は、上記Si−H結合
によって良好な光導電特性を示すとともに、その層全体
の圧力はSi−H結合による圧縮応力とSi−H2あるいは
(Si−H2)n結合により引っ張り応力とで緩和され、ア
モルファスシリコン層における良好な光導電特性が経時
的に劣化するのを防止することができる。
In the present invention, the hydrogen bonding state in the i-type amorphous silicon layer, Si-H bonds and Si-H 2, or (Si-H 2) from n bond can be moderately mixed state,
The i-type amorphous silicon layer, said Si-H with show good photoconductivity by coupling, the pressure of the entire layer is Si-H bonds compressive stress and Si-H 2, or by (Si-H 2) n It is possible to prevent the deterioration of the good photoconductive property of the amorphous silicon layer over time, which is relaxed by the tensile stress due to the bonding.

更に、この発明においては、i型のアモルファスシリコ
ン層を、その内部にSi−H2あるいは(Si−H2)n結合か
らなる水素結合を生じせしめた若干光導電特性が悪く、
膜全体の応力が引っ張り応力となる第1のi層と、その
内部の水素結合状態をSi−H結合のみにした,極めて優
れた光導電特性を示し,膜全体の応力が圧縮応力となる
第2のi層とを交互に積層した積層構造にしたから、上
記i型のアモルファスシリコン層は、上記第2のi層に
よって良好な光導電特性を示すとともに、その層全体の
応力が第1のi層のSi−H2あるいは(Si−H2)n結合に
よる引っ張り応力と第2のi層のSi−H結合による圧縮
応力とで緩和され、アモルファスシリコン層における良
好な光導電特性が経時的に劣化するのを防止することが
できる。
Further, in the present invention, the i-type amorphous silicon layer is caused to have a hydrogen bond consisting of Si—H 2 or (Si—H 2 ) n bond inside, and thus the photoconductivity is slightly poor,
The first i-layer in which the stress of the entire film becomes tensile stress and the hydrogen bonding state inside the i-layer shows only the Si-H bond, and exhibits extremely excellent photoconductive characteristics. The stress in the entire film becomes compressive stress. Since the i-type amorphous silicon layer has a good photoconducting property by the second i-layer, the stress of the entire i-type amorphous silicon layer is The tensile stress due to the Si-H 2 or (Si-H 2 ) n bond of the i layer is relaxed by the compressive stress due to the Si-H bond of the second i layer, and the good photoconductive property of the amorphous silicon layer is improved over time. It is possible to prevent the deterioration.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の基本的原理を述べ、併せて本発明の実施
例を説明する。
Hereinafter, the basic principle of the present invention will be described, and the embodiments of the present invention will be described together.

Si2H6 ガスをプラズマ雰囲気中で分解して得られるa−
Si:H膜では、Si2H6 ガスのプラズマ雰囲気中での分解
効率 の差によって、水素結合状態が変化し、分解能率の高い
膜ではその内部応力はSi−H結合に基づく圧縮圧力であ
るが、分解効率の低下にともない、Si−H2あるいは(Si
−H2)n濃度が増加し、内部応力は圧縮応力から引張応
力まで連続的に変化する。
A− obtained by decomposing Si 2 H 6 gas in a plasma atmosphere
For Si: H film, decomposition efficiency of Si 2 H 6 gas in plasma atmosphere In the film with high resolution, the internal stress is the compression pressure due to the Si-H bond, but due to the decrease in the decomposition efficiency, Si-H 2 or (Si
The −H 2 ) n concentration increases, and the internal stress changes continuously from compressive stress to tensile stress.

第1図は0.4Toorの雰囲気圧力下、RFパワー密度を
一定(30W)にし、Si2H6 ガスの供給量(ここではSi
2H6 ガスをHeガスで10%に希釈したガスの1分間の
総流量で示しており、実際のSi2H6 ガスの流量は図の横
軸の値の1/10となる。)を変化させて形成されたa
−Si:H膜の膜中圧力変化を示している。図中のSiH
4(−○−)は、0.4Toorの雰囲気圧力下,RFパワ
ー密度30Wで、SiH4ガスをHeガスで10%に希釈し
たガスの供給量を毎分500cc(SiH4ガスの供給量を
毎分50cc)にした時に、その内部の水素結合状態が
Si−H結合のみとなって最も優れた光導電特性を示すa
−Si:H層が形成されることを示している。
Figure 1 shows that the RF power density was kept constant (30 W) under an atmospheric pressure of 0.4 Toor, and the Si 2 H 6 gas supply amount (here, Si
The total flow rate of the gas obtained by diluting 2 H 6 gas with He gas to 10% is shown for 1 minute, and the actual flow rate of Si 2 H 6 gas is 1/10 of the value on the horizontal axis of the figure. A) formed by changing
The change in pressure in the Si-H film is shown. SiH in the figure
4 (-○-) is an RF power density of 30 W under an atmospheric pressure of 0.4 Toor, the SiH 4 gas is diluted with He gas to 10%, and the supply amount of the gas is 500 cc per minute (the supply amount of the SiH 4 gas is When it is set to 50 cc / min, the hydrogen bonding state inside the
Only Si-H bond shows the most excellent photoconductivity
It shows that a -Si: H layer is formed.

一方、第3図(a)は、上記第1図におけるSi2H6 ガスの
供給量を変化させてa−Si:H膜を形成した時の、各供
給量に応じて形成されたa−Si:H膜間のSi−H結合と
Si−H2及び(Si−H2)n結合の存在量の変化を示した図
であり、図中の2000cm-1の特性線(−○−)がS
−H結合に相当する赤外吸収ピークで、2090cm-1
の特性線(−●−)がSi−H2及び(Si−H2)n結合に相
当する赤外吸収ピークで、この図より、第1図において
Si2H6 ガスの供給量が増大するにつれて、Si2H6ガスの
分解効率が低下して、成長するa−Si:H膜内における
Si−H結合が減少し、Si−H2及び(Si−H2)n結合が増
えることがわかる。
On the other hand, FIG. 3 (a) shows a-Si: H films formed in accordance with the respective supply amounts when the a-Si: H film is formed by changing the supply amount of Si 2 H 6 gas in FIG. Si-H bond between Si: H films
Si-H 2 and (Si-H 2) is a view showing a change in abundance of n bonds, characteristic line of 2000 cm -1 in FIG. (- ○ -) is S
Infrared absorption peak corresponding to -H bond, 2090 cm -1
Is the infrared absorption peak corresponding to Si-H 2 and (Si-H 2 ) n bond.
As the supply amount of Si 2 H 6 gas increases, the decomposition efficiency of Si 2 H 6 gas decreases and the a-Si: H film grows.
Si-H bonds decreases, Si-H 2 and (Si-H 2) it can be seen that the n coupling increases.

また、第2図は前述したSiH4ガスのみ用いた時の成長膜
内部の水素結合状態がSi−H結合のみになる成長条件と
同じ成長条件、即ち、RFパワー密度30Wで、原料ガ
スの供給量を毎分50ccにして、SiH4ガスとSi2H6
スの混合ガスを原料ガスとして該混合ガス中のSi2H6
スのmol 比(Si2H6 /SiH4+Si2H6 )を変化させてa−
Si:H膜を形成した時の膜中の内部応力の変化と、上記
と同じ成長条件、即ち、RFパワー密度30Wで、原料
ガスの供給量を毎分50ccにした成長条件で、Si2H6
ガスを原料ガスとして成長させた,成長膜内部にSi−H2
あるいは(Si−H2)n結合が多く生じた〜4×109dynes
/cm2程度の引張応力をもつ第1のa−Si:H膜と、SiH4
ガスを原料ガスとして成長させた,成長膜内部の水素結
合状態をSi−H結合のみにした〜10×109dynes/cm2程度
の圧縮力を持つ第2のa−Si:H膜とを交互に積層した
薄膜積層構造からなるa−Si:H膜のこれらの膜の膜厚
を変化させた時の積層膜全体における内部応力の変化を
示したものである。この図より、RFパワー密度30W
で、原料ガスの供給量を毎分50ccにした成長条件
で、SiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを原料ガスとして
a−Si:H膜を形成する場合、Si2H6 ガスのmol 比を
2.5〜20%にすると、得られる膜にかかる圧縮或い
は引っ張り応力の値は3×109dynes/cm2より小さくな
り、光劣化特性を軽減できることがわかる。また、RF
パワー密度30Wで、原料ガスの供給量を毎分50cc
にした成長条件で、それぞれSiH4ガスを原料ガスとして
形成した第1のa−Si:H膜とSi2H6 ガスを原料ガスと
して形成した第2のa−Si:H膜を積層した場合、これ
らの膜厚を50〜200Åの範囲にすると、積層膜全体
にかかる圧縮応力の値が4×109dynes/cm2より小さくな
って、光劣化特性を軽減できることがわかる。一方、第
3図(b)は、上記第2図におけるSi2H6 ガスのmol 比を
2.5〜20%に変化させた時の、各々の形成されたa
−Si:H膜間におけるSi−H結合とSi−H2及び(Si−
H2)n結合の存在量の変化を示した図であり、図中の2
000cm-1の特性線(−○−)がS−H結合に相当す
る赤外吸収ピークで、2090cm-1の特性線(−□
−)がSi−H2及び(Si−H2)n結合に相当する赤外吸収
ピークで、この図は、Si2H6 ガスのmol 比を2.5〜2
0%に変化させると、Si2H6 ガスのmol 比が大きくなる
につれて、Si2H6 ガスの分解効率が低下することによ
り、成長するa−Si:H膜内におけるSi−H2及び(Si−
H2)n結合が増えるが、Si−H結合はさほど減少せず、
a−Si:H膜の応力が緩和され、良好な光導電特性が維
持できることを実証している。
Further, FIG. 2 shows the same growth condition as that described above in which the hydrogen bonding state inside the grown film when only SiH 4 gas is used is only Si—H bond, that is, the RF power density is 30 W and the supply of the source gas is performed. The amount is 50 cc / min, and the mixed gas of SiH 4 gas and Si 2 H 6 gas is used as a raw material gas. The mol ratio of Si 2 H 6 gas in the mixed gas (Si 2 H 6 / SiH 4 + Si 2 H 6 ) To change a-
Si: a change in the internal stress in the film when the H film was formed, the same growth conditions as described above, i.e., the RF power density 30 W, the supply amount of the raw material gas in the growth conditions per minute 50 cc, Si 2 H 6
Si-H 2 was grown inside the grown film grown using the gas as the source gas.
Or a lot of (Si-H 2 ) n bonds were generated ~ 4 × 10 9 dynes
a first a-Si: H film having a tensile stress of about / cm 2 and SiH 4
A second a-Si: H film having a compressive force of about 10 × 10 9 dynes / cm 2 in which the hydrogen bond state inside the grown film was grown only by Si—H bond, using a gas as a source gas. It shows changes in internal stress in the entire laminated film when the film thickness of these films of an a-Si: H film having a thin film laminated structure alternately laminated is changed. From this figure, RF power density 30W
In the case of forming an a-Si: H film using a mixed gas of SiH 4 gas and Si 2 H 6 gas as a raw material gas under a growth condition in which the supply amount of the raw material gas is 50 cc / min, Si 2 H 6 gas It can be seen that when the mol ratio is 2.5 to 20%, the value of the compressive or tensile stress applied to the obtained film becomes smaller than 3 × 10 9 dynes / cm 2 , and the photodegradation property can be reduced. Also, RF
Power density of 30 W, supply rate of raw material gas 50 cc / min
When a first a-Si: H film formed by using SiH 4 gas as a raw material gas and a second a-Si: H film formed by using Si 2 H 6 gas as a raw material gas are stacked under the growth conditions described above. It can be seen that, when these film thicknesses are set in the range of 50 to 200Å, the value of the compressive stress applied to the entire laminated film becomes smaller than 4 × 10 9 dynes / cm 2 , and the photodegradation characteristics can be reduced. On the other hand, FIG. 3 (b) shows the formed a when the mol ratio of Si 2 H 6 gas in FIG. 2 was changed to 2.5 to 20%.
-Si: Si-H bonds and Si-H 2 and between H film (Si-
FIG. 2 is a diagram showing changes in the abundance of H 2 ) n bonds,
The characteristic line at −000 cm −1 (− ◯ −) is the infrared absorption peak corresponding to the S—H bond, and the characteristic line at 2090 cm −1 (− □).
−) Is an infrared absorption peak corresponding to Si—H 2 and (Si—H 2 ) n bond, and this figure shows that the molar ratio of Si 2 H 6 gas is 2.5 to 2
Changing to 0%, as mol ratio of Si 2 H 6 gas is increased by decomposition efficiency of Si 2 H 6 gas is lowered, growing a-Si: Si-H 2 and the H film ( Si−
H 2 ) n bonds increase, but Si-H bonds do not decrease so much,
It has been demonstrated that the stress of the a-Si: H film is relaxed and good photoconductive properties can be maintained.

尚、以上の図に示したデータは、0.4Toorの雰囲気圧
力下でa−Si:H膜を形成した時のデータであるが、雰
囲気圧力を一般的な0.1〜5Toor間で変化させた場合
も、その雰囲気圧力下において上記と同様の特性(傾
向)が得られる。
The data shown in the above figure is the data when the a-Si: H film was formed under the atmospheric pressure of 0.4 Toor, but the atmospheric pressure was changed within the general range of 0.1 to 5 Toor. Even in the case, the characteristics (trend) similar to the above can be obtained under the atmospheric pressure.

以上のような本発明の原理により、次のようなアモルフ
ァスシリコン太陽電池を作成することができる。
Based on the principle of the present invention as described above, the following amorphous silicon solar cell can be produced.

(i)SiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを原料ガスとし
て、該原料ガスを、SiH4ガスの分解によって形成される
アモルファスシリコン膜(a−Si:H層)中の水素結合
状態がSi−H結合のみとなる成長条件下(RFパワー密
度と原料ガス流量)で、分解させることにより、その内
部にSiH4ガスの分解によるSi−H結合と、Si2H6 ガスの
分解によるSi−H2あるいは(Si−H2)n結合を混在せし
めた,アモルファスシリコン層を形成し、これを、i型
アモルファスシリコン層として具備したアモルファスシ
リコン太陽電池を作成する。これにより、良好な光導電
特性が長期間劣化することがない、アモルファスシリコ
ン太陽電池を得ることができる。
(I) Hydrogen bonding state in an amorphous silicon film (a-Si: H layer) formed by decomposition of SiH 4 gas using a mixed gas of SiH 4 gas and Si 2 H 6 gas as a source gas Is decomposed under growth conditions (RF power density and raw material gas flow rate) where only Si-H bonds are generated, so that Si-H bonds due to the decomposition of SiH 4 gas and the decomposition of Si 2 H 6 gas inside are decomposed. An amorphous silicon layer in which Si—H 2 or (Si—H 2 ) n bonds are mixed is formed, and an amorphous silicon solar cell having this as an i-type amorphous silicon layer is prepared. This makes it possible to obtain an amorphous silicon solar cell in which good photoconductive properties do not deteriorate for a long period of time.

尚、上記SiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを混合比は好
ましく2.5〜20mol /%にし、特に好ましくは10
〜20mol /%にする。第2図から明らかのように、上
記混合ガスの混合比を2.5〜20mol /%にした場
合、上記i型アモルファスシリコン層の圧縮または引っ
張り応力は、4×109dynes/cm2より小さくでき、また、
10〜20mol /%にした場合は、上記i型アモルファ
スシリコン層の圧縮または引っ張り応力を1.5×109d
ynes/cm2より小さくできるとともに、層内のSi−H結合
及びSi−H2あるいは(Si−H2)n結合の存在量が適度な
量となり、アモルファスシリコン太陽電池の信頼性をよ
り向上できる。
The mixing ratio of the mixed gas of SiH 4 gas and Si 2 H 6 gas is preferably 2.5 to 20 mol /%, and particularly preferably 10
˜20 mol /%. As is clear from FIG. 2, when the mixing ratio of the mixed gas is 2.5 to 20 mol /%, the compressive or tensile stress of the i-type amorphous silicon layer is smaller than 4 × 10 9 dynes / cm 2. Yes, again
When the amount is 10 to 20 mol /%, the compressive or tensile stress of the i-type amorphous silicon layer is 1.5 × 10 9 d.
The amount of Si-H bond and Si-H 2 or Si-H 2 or (Si-H 2 ) n bond in the layer can be reduced to less than ynes / cm 2 and the reliability of the amorphous silicon solar cell can be further improved. .

(ii)Si2H6 ガスを原料ガスとして、該原料ガスを、Si
H4ガスの分解によって形成されるアモルファスシリコン
膜(a−Si:H膜)中の水素結合状態がSi−H結合のみ
となる成長条件下(RFパワー密度と原料ガス流量)
で、分解させることにより、その内部にSi2H6 ガスの分
解によるSi−H2あるいは(Si−H2)n結合を形成せしめ
た,第1のi型アモルファスシリコン層を形成し、これ
と交互に、SiH4ガスを原料ガスとして、該原料ガスを上
記第1のアモルファスシリコン層の成長条件下(RFパ
ワー密度と原料ガス流量)と同じ成長条件下でで、分解
させることにより、その内部の水素結合状態がSi−H結
合のみとなるように形成せしめた,第2のi型アモルフ
ァスシリコン層を形成し、この積層膜をi型アモルファ
スシリコン層として具備したアモルファスシリコン太陽
電池を作成する。これにより、良好な光導電特性が劣化
することがない、アモルファスシリコン太陽電池を得る
ことができる。
(Ii) The Si 2 H 6 gas is used as a source gas, and the source gas is
Growth conditions where the hydrogen bond state in the amorphous silicon film (a-Si: H film) formed by decomposition of H 4 gas is only Si-H bond (RF power density and source gas flow rate)
Then, by decomposing, a first i-type amorphous silicon layer in which Si—H 2 or (Si—H 2 ) n bond is formed by the decomposition of Si 2 H 6 gas is formed. Alternately, by using SiH 4 gas as a raw material gas and decomposing the raw material gas under the same growth conditions as the growth conditions (RF power density and raw material gas flow rate) of the first amorphous silicon layer, the inside thereof is decomposed. The second i-type amorphous silicon layer is formed so that the hydrogen bonding state is only Si-H bond, and an amorphous silicon solar cell including this laminated film as the i-type amorphous silicon layer is prepared. This makes it possible to obtain an amorphous silicon solar cell in which good photoconductive characteristics are not deteriorated.

尚、上記第1,第2のi型アモルファスシリコン層の層
厚は好ましくは50〜200Åとし、特に好ましくは5
0〜150Åとする。第2図から明らかのように、上記
層厚を50〜200Åにした場合、上記i型アモルファ
スシリコン層の圧縮応力は4×109dynes/cm2より小さく
でき、50〜150Åにした場合は、3×109dynes/cm2
より小さくでき、これらの場合に特にアモルファスシリ
コン太陽電池の信頼性をより向上することができる。
The layer thickness of the first and second i-type amorphous silicon layers is preferably 50 to 200Å, and particularly preferably 5
0 to 150Å. As is clear from FIG. 2, when the layer thickness is 50 to 200Å, the compressive stress of the i-type amorphous silicon layer can be made smaller than 4 × 10 9 dynes / cm 2 , and when it is 50 to 150Å, 3 x 10 9 dynes / cm 2
The size can be made smaller, and in these cases, the reliability of the amorphous silicon solar cell can be further improved.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、本発明によれば、アモルファスシリコン
層のi層を、その内部における水素結合状態が、Si−H
結合とSi−H2あるいは(Si−H2)n結合が適度に混在
し、該i層全体の応力が緩和され、しかも、良好な光導
電特性を示すものにしたので、優れた光導電特性を長期
間維持することができるアモルファスシリコン層を得る
ことができ、信頼性の高いアモルファスシリコン太陽電
池を得ることができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the hydrogen bonding state inside the i layer of the amorphous silicon layer is Si--H.
Bond and Si-H 2, or (Si-H 2) n bond is appropriately mixed, the i layer overall stress is reduced, moreover, since the show a good photoconductivity, excellent photoconductivity It is possible to obtain an amorphous silicon layer capable of maintaining the temperature for a long period of time, and it is possible to obtain a highly reliable amorphous silicon solar cell.

更に、この発明によれば、アモルファスシリコン層のi
層を、その内部にSi−H2あるいは(Si−H2)n結合を多
く生じせしめた,若干光導電特性が悪く、膜全体の応力
が引っ張り応力となる第1のi層と、その内部の水素結
合状態がSi−H結合のみからなる,極めて優れた光導電
特性で,膜全体の応力が圧縮応力となる第2のi層とを
交合に積層して構成したので、優れた光導電特性を長期
間維持することができるアモルファスシリコン層を得る
ことができ、信頼性の高いアモルファスシリコン太陽電
池を得ることができる効果ある。
Further, according to the present invention, i of the amorphous silicon layer is
The first i-layer, in which a large amount of Si-H 2 or (Si-H 2 ) n bonds are generated inside the layer, the photoconductive characteristics are slightly poor and the stress of the entire film becomes tensile stress, and the inside thereof It has excellent photoconductivity because its hydrogen bond state is composed of only Si-H bonds, and it has a superior photoconductivity because it is composed by interlacing a second i layer in which the stress of the entire film becomes a compressive stress. It is possible to obtain an amorphous silicon layer capable of maintaining the characteristics for a long period of time, and it is possible to obtain a highly reliable amorphous silicon solar cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図ないし第3図は本発明の原理を説明するための図
で、第1図はSi2H6 ガス流量を変化させた時の成長する
a−Si:H膜における内部応力の変化を示す図、第2図
はSiH4ガスとSi2H6 ガスの混合ガスを原料ガスとして該
混合ガス中のSi2H6 ガスのmol 比(Si2H6 /SiH4+Si2H
6 )を変化させてa−Si:H膜を形成した時の膜中の内
部応力の変化,及び,Si2H6 ガスを用いてその内部にSi
−H2あるいは(Si−H2)n結合が多く生じるように形成
した,若干光導電特性が悪く、膜全体の応力が引っ張り
応力となる第1のa−Si:H膜と、SiH4ガスを用いてそ
の内部の水素結合状態がSi−H結合のみになるように形
成した,極めて優れた光導電特性で、膜全体の応力が圧
縮応力となる第2のa−Si:H膜とを交互に積み重ね、
各層の厚みを変化させた時の膜中応力の変化を示す図、
第3図(a)(b)は各々第1図及び第2図で示したアモルフ
ァス膜の赤外吸収の測定結果を示す図である。
1 to 3 are diagrams for explaining the principle of the present invention. FIG. 1 shows changes in internal stress in the growing a-Si: H film when the Si 2 H 6 gas flow rate is changed. Figures and 2 show the mixture gas of SiH 4 gas and Si 2 H 6 gas as the raw material gas and the molar ratio of Si 2 H 6 gas in the mixture gas (Si 2 H 6 / SiH 4 + Si 2 H
6 ) is changed to form an a-Si: H film, the internal stress in the film changes, and Si 2 H 6 gas is used to produce Si inside.
-H 2 or (Si-H 2 ) n-type first a-Si: H film formed with a large number of (n-Si 2 ) n-bonds and slightly poor in photoconductivity and in which the stress of the entire film becomes tensile stress, and SiH 4 gas A second a-Si: H film having extremely excellent photoconductive characteristics, in which the stress of the entire film is a compressive stress. Stacked alternately,
A diagram showing changes in in-film stress when the thickness of each layer is changed,
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are diagrams showing the results of measurement of infrared absorption of the amorphous films shown in FIGS. 1 and 2, respectively.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アモルファスシリコン層(a−Si:H層)
をその発電領域とするアモルファスシリコン太陽電池を
製造する方法において、 上記アモルファスシリコン層におけるi層を、 SiH4ガスとSi2H6 ガスをSi2H6 ガスのモル比(Si2H6
SiH4+Si2H6)が2.5〜20mol /%となるように混合した
混合ガスを原料ガスとして用い、 その際のRFパワーと原料ガス流量を、SiH4ガスを原料
ガスにしてプラズマCVD法によりその成長膜内部の水
素結合がSi−H結合のみになるようにa−Si:H層を形
成する場合のそれと同じにして、 プラズマCVD法により堆積形成することを特徴とする
アモルファスシリコン太陽電池の製造方法。
1. An amorphous silicon layer (a-Si: H layer)
In a method of manufacturing an amorphous silicon solar cell according to the power generation region, the i layer of the amorphous silicon layer, the molar ratio of the SiH 4 gas and Si 2 H 6 gas Si 2 H 6 gas (Si 2 H 6 /
SiH 4 + Si 2 H 6 ) is mixed as 2.5 to 20 mol /% as a raw material gas, and the RF power and the raw material gas flow rate at that time are measured by the plasma CVD method using the SiH 4 gas as the raw material gas. Amorphous silicon solar cells characterized by being deposited by the plasma CVD method in the same manner as in the case of forming an a-Si: H layer so that the hydrogen bonds inside the grown film are only Si-H bonds. Production method.
【請求項2】アモルファスシリコン層(a−Si:H層)
をその発電領域とするアモルファスシリコン太陽電池を
製造する方法において、 上記アモルファスシリコン層におけるi層を、 SiH4ガスを原料として用い、プラズマCVD法により、
その成長膜内部に生ずる水素結合がSi−H結合のみにな
るようなRFパワーと原料ガス流量でもって第1のi型
のa−Si:H層を堆積形成する第1の工程と、 Si2H6 ガスを原料ガスとして用い、その際のRFパワー
と原料ガス流量を、上記SiH4ガスを原料ガスにしてプラ
ズマCVD法によりその成長膜内部の水素結合がSi−H
結合のみになるように上記第1のi型a−Si:H層を堆
積形成する場合のそれと同じにして、プラズマCVD法
により第2のi型a−Si:H層を堆積形成する第2の工
程とを交互に行って、 形成することを特徴とするアモルファスシリコン太陽電
池の製造方法。
2. An amorphous silicon layer (a-Si: H layer)
In the method for producing an amorphous silicon solar cell in which the power generation region is as follows, the i layer in the amorphous silicon layer is formed by a plasma CVD method using SiH 4 gas as a raw material.
Hydrogen bonding that occurs within the growing film is first i-type a-Si with the RF power and the flow rate of the raw gas such that only the Si-H bond: a first step of depositing form H layer, Si 2 Using H 6 gas as a source gas, the RF power and the flow rate of the source gas at that time were changed to Si--H by the plasma CVD method using the above SiH 4 gas as the source gas.
A second i-type a-Si: H layer is deposited and formed by a plasma CVD method in the same manner as in the case of depositing and forming the first i-type a-Si: H layer so that only the bonds are formed. The method of manufacturing an amorphous silicon solar cell is characterized in that the steps of and are alternately performed.
【請求項3】上記第1のi型a−Si:H層及び第2のi
型a−Si:H層を、それぞれ50〜200Åの層厚に形
成することを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のア
モルファスシリコン太陽電池の製造方法。
3. The first i-type a-Si: H layer and the second i-type a-Si: H layer.
The method for producing an amorphous silicon solar cell according to claim 2, wherein the type a-Si: H layers are each formed to have a layer thickness of 50 to 200Å.
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