JPH07297423A - Formation of photovoltaic element - Google Patents
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Abstract
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n型層(またはp型層)、非単結晶i型層及
び非単結晶p型層(またはn型層)を積層して成るpi
n構造を、少なくとも1構成以上積層して形成される大
陽電池、センサー等の光起電力素子の形成方法に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention laminates a non-single-crystal n-type layer (or p-type layer) containing silicon atoms, a non-single-crystal i-type layer and a non-single-crystal p-type layer (or n-type layer). Formed by pi
The present invention relates to a method for forming a photovoltaic element such as a Taiyo battery or a sensor, which is formed by stacking at least one or more n structures.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体中に存在する欠陥は、電荷
の発生や再結合に密接に関係し、素子の特性を低下させ
るものである。2. Description of the Related Art Conventionally, defects existing in semiconductors are closely related to the generation and recombination of electric charges and deteriorate the characteristics of the device.
【0003】この様な欠陥準位を補償する方法として、
水素プラズマ処理が提案されている。例えば、USP4
113514(J.I.Pankove等、RCA社S
ep.12,1978)には、完成された半導体素子の
水素プラズマ処理について記載されている。また”EFFE
CT OF PLASMA TREATMENT OF THE TCO ON a-Si SOLARCEL
L PERFORMANCE", F.Demichelis et.al., Mat.Res.Soc.S
ymp.Proc.Vol.258,p9O5,1992には、基板上に堆積した透
明電極を水素プラズマ処理し、その上にpin構造の太
陽電池を形成する方法が示されている。更に”HYDROGEN
-PLASMA REACTION FLUSHING F0R a-Si:H P-I-N SOLAR C
ELL FABRlCATION",Y.S.Tsuo et.al.,Mat.Res.Soc.Symp.
Proc.Vol.149,p471,1989には、pin構造の太陽電池
で、i層の堆積前にp層の表面を水素プラズマ処理する
事が示されている。以上の様な従来の水素プラズマ処理
においては、チャンバーに水素ガスのみを導入し、RF
パワーで水素ガスを活性化して水素プラズマ処理を行っ
ていた。As a method of compensating for such a defect level,
Hydrogen plasma treatment has been proposed. For example, USP4
113514 (JI Pankove et al., RCA S
ep. 12, 1978), hydrogen plasma treatment of completed semiconductor devices is described. See also “EFFE
CT OF PLASMA TREATMENT OF THE TCO ON a-Si SOLARCEL
L PERFORMANCE ", F.Demichelis et.al., Mat.Res.Soc.S
ymp.Proc.Vol.258, p9O5,1992 shows a method of forming a pin structure solar cell on a transparent electrode deposited on a substrate by hydrogen plasma treatment. Furthermore, "HYDROGEN
-PLASMA REACTION FLUSHING F0R a-Si: H PIN SOLAR C
ELL FABRlCATION ", YSTsuo et.al., Mat.Res.Soc.Symp.
Proc. Vol. 149, p471, 1989 shows that in a solar cell having a pin structure, the surface of the p layer is treated with hydrogen plasma before the deposition of the i layer. In the conventional hydrogen plasma treatment as described above, only hydrogen gas is introduced into the chamber and RF
Hydrogen gas was activated by power to perform hydrogen plasma treatment.
【0004】しかし、水素プラズマは、処理しようとす
る基板、未完成素子、完成した素子に作用するように広
がって行くのみならず、チャンバー全体に広がって行
く。水素プラズマは非常に活性であるため、チャンバー
の壁面から、壁面に吸着または含まれている、半導体層
に取り込まれると欠陥準位となる不純物(例えば酸素、
チッ素、炭素、鉄、クロム、ニッケル、アルミニウム
等)を取り出してくるという問題点がある。However, the hydrogen plasma not only spreads so as to act on the substrate to be processed, the unfinished device and the completed device, but also spreads throughout the chamber. Since hydrogen plasma is very active, impurities (such as oxygen, which are adsorbed or contained in the wall surface and become defect levels when incorporated into the semiconductor layer from the wall surface of the chamber).
There is a problem that nitrogen, carbon, iron, chromium, nickel, aluminum, etc.) are taken out.
【0005】また、水素ガスは放電を起こす事が他のガ
スよりも難しく、水素ガスのみによるプラズマは、プラ
ズマを維持する事が他のガスよりも難しいため安定した
水素プラズマ処理を行う事ができないという問題点があ
る。Further, hydrogen gas is more difficult to generate an electric discharge than other gases, and it is difficult to perform stable hydrogen plasma treatment on plasma using only hydrogen gas because it is more difficult to maintain plasma than other gases. There is a problem.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決する事を目的とする。即ち本発明の目的は、チャ
ンバー壁面に吸着または含まれている不純物の取り込み
を実質的に防いだ水素プラズマ処理方法を提供する事で
あり、更に安定した水素プラズマ処理を行う方法を提供
する事である。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a hydrogen plasma treatment method that substantially prevents the inclusion of impurities adsorbed on or contained in the chamber wall surface, and to provide a more stable hydrogen plasma treatment method. is there.
【0007】また本発明の目的は、光起電力素子を高温
高湿に置いた場合でも、半導体層の剥離が実質的に起こ
らない光起電力素子を形成する方法を提供する事にあ
る。Another object of the present invention is to provide a method for forming a photovoltaic element in which the semiconductor layer is not substantially peeled off even when the photovoltaic element is placed in high temperature and high humidity.
【0008】更に本発明の目的は、柔軟な基板上にpi
n構造を形成した場合に、基板を折り曲げてもpin半
導体層が剥離しにくい光起電力素子の形成方法を提供す
る事にある。A further object of the present invention is to provide pi on a flexible substrate.
Another object of the present invention is to provide a method for forming a photovoltaic element in which the pin semiconductor layer is less likely to peel off even if the substrate is bent when the n structure is formed.
【0009】更に加えて本発明の目的は、長時間の光照
射によってn型層とi型半導体層の界面近傍で欠陥準位
が増加しにくい光起電力素子の形成方法を提供する事に
ある。Further, it is an object of the present invention to provide a method for forming a photovoltaic element in which the defect level is less likely to increase near the interface between the n-type layer and the i-type semiconductor layer by irradiation with light for a long time. .
【0010】また更に加えて、本発明の目的は、高温高
湿下で光照射した場合に、基板と半導体層の剥離や直列
抵抗の増加等の光起電力素子の特性低下を抑制した光起
電力素子の形成方法を提供する事にある。In addition to the above, an object of the present invention is to suppress the deterioration of the characteristics of the photovoltaic element such as the peeling of the substrate and the semiconductor layer and the increase of the series resistance when the light irradiation is performed under high temperature and high humidity. It is to provide a method for forming a power device.
【0011】本発明の目的は、n型層からi型層への不
純物の拡散等を防止し、初期効率の向上した光起電力素
子を提供する事にある。An object of the present invention is to provide a photovoltaic element having improved initial efficiency by preventing diffusion of impurities from the n-type layer to the i-type layer.
【0012】また本発明の目的は、高い温度で使用した
場合の特性の低下の少ない光起電力素子を提供する事に
ある。Another object of the present invention is to provide a photovoltaic element which is less likely to deteriorate in characteristics when used at a high temperature.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討した結果、基板と半導体層間
または半導体層間の形成方法によって上記目的を達成で
きる事を見い出した。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies for achieving the above object, the present inventors have found that the above object can be achieved by a method of forming a substrate and a semiconductor layer or between semiconductor layers.
【0014】即ち、本発明は、基板上に、シリコン原子
を含有する非単結晶n型層(またはp型層)、非単結晶
i型のn/iバッファー層(またはp/iバッファー
層)、非単結晶i型層、非単結晶i型のp/iバッファ
ー層(またはn/iバッファー層)及び非単結晶p型層
(またはn型層)を積層して成るpin構造を、少なく
とも1構成以上積層した光起電力素子の形成方法におい
て、前記n/iバッファー層と前記n型層の接する界面
近傍を、実質的に堆積しない程度のシリコン原子含有ガ
スを含有する水素ガスでプラズマ処理する事を特徴とす
る。That is, according to the present invention, a non-single-crystal n-type layer (or p-type layer) containing silicon atoms and a non-single-crystal i-type n / i buffer layer (or p / i buffer layer) are provided on a substrate. A non-single-crystal i-type layer, a non-single-crystal i-type p / i buffer layer (or n / i buffer layer), and a non-single-crystal p-type layer (or n-type layer) stacked at least In the method for forming a photovoltaic device having one or more laminated layers, plasma treatment is performed in the vicinity of an interface where the n / i buffer layer and the n-type layer are in contact with hydrogen gas containing a silicon atom-containing gas that does not substantially deposit. It is characterized by doing.
【0015】さらに、本発明は、前記基板と前記n型層
の界面近傍(または前記基板と前記p型層の界面近傍)
を、実質的に堆積しない程度のシリコン原子含有ガスを
含有する水素ガスでプラズマ処理する事を特徴とする。Further, according to the present invention, the vicinity of the interface between the substrate and the n-type layer (or the vicinity of the interface between the substrate and the p-type layer).
Is subjected to plasma treatment with hydrogen gas containing a silicon atom-containing gas to the extent that substantially no deposition occurs.
【0016】また本発明は、前記シリコン原子含有ガス
が、SiH4、Si2H6、SiF4、SiFH3、SiF2
H2、SiF3H、SiCは2H2、SiCl3H、SiC
l4の内、少なくとも1種を含む事を特徴としている。Further, according to the present invention, the silicon atom-containing gas is SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , SiFH 3 or SiF 2.
H 2 , SiF 3 H and SiC are 2 H 2 , SiCl 3 H and SiC
It is characterized by containing at least one of l 4 .
【0017】更に加えて本発明は、前記シリコン原子含
有ガスの水素ガスに対する含有率が、0.1%以下であ
る事を特徴としている。Furthermore, the present invention is characterized in that the content of the silicon atom-containing gas with respect to the hydrogen gas is 0.1% or less.
【0018】[0018]
【作用】水素ガスにシリコン含有ガスを実質的に堆積に
寄与しない程度に含有させて、水素プラズマ処理を行っ
てから半導体層を堆積して光起電力素子を形成すると前
記目的を達成することができる。その詳細なメカニズム
については、現在のところ明かではないが、本発明者ら
は、以下の様に考えている。When the hydrogen-containing gas is added to the extent that the silicon-containing gas does not substantially contribute to the deposition and the hydrogen plasma treatment is performed and then the semiconductor layer is deposited to form the photovoltaic element, the above object can be achieved. it can. Although the detailed mechanism thereof is not clear at present, the present inventors consider as follows.
【0019】即ち、水素ガスにシリコン原子含有ガスを
実質的に堆積に寄与しない程度に含有させて、水素プラ
ズマ処理を行うと、活性化されたシリコン原子含有ガス
が、チャンバー内壁に吸着している酸素や水に作用して
安定な酸化珪素等を生じ、酸素や水という形でチャンバ
ー内壁に吸着しているよりも安定な形となる。その結
果、シリコン原子含有ガスを実質的に堆積に寄与しない
程度に含有させて、プラズマ処理を行うとチャンバー壁
面に吸着している酸素や水等の不純物を半導体中に取り
込む事を非常に低く抑える事ができるものと考えられ
る。That is, when hydrogen gas is added with a silicon atom-containing gas to an extent that does not substantially contribute to deposition and hydrogen plasma treatment is performed, the activated silicon atom-containing gas is adsorbed on the inner wall of the chamber. It acts on oxygen and water to generate stable silicon oxide and the like, which is more stable than that adsorbed on the inner wall of the chamber in the form of oxygen or water. As a result, when the silicon atom-containing gas is contained to the extent that it does not substantially contribute to the deposition and the plasma treatment is performed, it is possible to suppress the incorporation of impurities such as oxygen and water adsorbed on the chamber wall surface into the semiconductor to a very low level. It is thought that things can be done.
【0020】加えてシリコン原子含有ガスを微量に含有
する水素ガスで水素プラズマ処理を行うと、チャンバー
壁面では水素原子がチャンバー壁面の内部にまで深く拡
散して行く事が抑えられて、チャンバー壁面の内部から
半導体層に入って欠陥準位を形成するような不純物を取
り出してくる様な反応を極力抑える事ができるものと考
えられる。In addition, when hydrogen plasma treatment is performed with hydrogen gas containing a small amount of silicon atom-containing gas, hydrogen atoms on the chamber wall surface are suppressed from deeply diffusing into the chamber wall surface, and the chamber wall surface It is considered that it is possible to suppress as much as possible a reaction that takes out impurities that enter the semiconductor layer from the inside and form a defect level.
【0021】また水素ガスはイオン化エネルギーが高
く、プラズマ放電を安定して長時間維持する事は難しい
が、本発明の様にプラズマ放電を維持しやすいシリコン
原子含有ガスの微量を水素ガスに添加する事によって、
水素ガスのプラズマ放電の維持が容易になるものと考え
ている。この様な非常に安定した水素プラズマ放電を基
板や素子に作用させる事によって、水素プラズマ処理の
均一性や再現性が非常に向上するものである。この様な
水素プラズマ処理の均一性や再現性の向上によって、水
素プラズマ処理された基板や素子で長時間高温高湿且つ
光照射下で半導体層の局所的な剥離や直列抵抗の増加等
を防止できるものである。Further, hydrogen gas has a high ionization energy, and it is difficult to stably maintain plasma discharge for a long time. However, as in the present invention, a small amount of a silicon atom-containing gas that easily maintains plasma discharge is added to hydrogen gas. Depending on the matter
We believe that it will be easier to maintain the plasma discharge of hydrogen gas. By applying such a very stable hydrogen plasma discharge to the substrate or the element, the uniformity and reproducibility of the hydrogen plasma treatment are greatly improved. By improving the uniformity and reproducibility of such hydrogen plasma treatment, it is possible to prevent local peeling of the semiconductor layer and increase in series resistance under high temperature and high humidity and light irradiation for a hydrogen plasma treated substrate or element. It is possible.
【0022】本発明の水素プラズマ処理は、基板の表面
がテクスチャー構造を有し、テクスチャー構造が局所的
に鋭利に発達している所に対して、シリコン原子含有ガ
スを含有するために鈍化させる方向に働くものである。
その結果本発明の水素プラズマ処理を施したテクスチャ
ー構造の基板上に、半導体層を堆積しても半導体層の異
常成長が実質的に起こらないものである。故にpin構
造を有する光起電力素子を形成した場合、光起電力素子
の特性むらが少なく、基板と半導体層の密着性に優れ、
また高温高湿下での耐久性の優れた光起電力素子が得ら
れるものである。In the hydrogen plasma treatment of the present invention, the surface of the substrate has a texture structure, and where the texture structure is locally sharply developed, the direction in which the silicon atom-containing gas is blunted is contained in the hydrogen plasma treatment. It works.
As a result, the abnormal growth of the semiconductor layer does not substantially occur even if the semiconductor layer is deposited on the textured substrate subjected to the hydrogen plasma treatment of the present invention. Therefore, when a photovoltaic element having a pin structure is formed, there is little unevenness in the characteristics of the photovoltaic element, and the adhesion between the substrate and the semiconductor layer is excellent,
In addition, a photovoltaic element having excellent durability under high temperature and high humidity can be obtained.
【0023】更に本発明の水素プラズマ処理を、n型層
とn/iバッファー層の界面で行うと、n型層からi型
層への不純物の拡散を防止できるものである。その詳細
なメカニズムは不明であるが、本発明者らは、以下の様
に考えている。n型層またはn/iバッファー層の表面
に本発明のシリコン原子含有ガスを微量に含有する水素
プラズマ処理を行うと、n型層またはn/iバッファー
層の表面の欠陥や構造的な歪みが、活性な水素プラズマ
の該層への拡散や微量に含有されているシリコン原子の
空孔への拡散によって、減少させることができるものと
考えている。Further, when the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed at the interface between the n-type layer and the n / i buffer layer, the diffusion of impurities from the n-type layer to the i-type layer can be prevented. Although the detailed mechanism is unknown, the present inventors consider as follows. When the surface of the n-type layer or the n / i buffer layer is subjected to the hydrogen plasma treatment containing a small amount of the silicon atom-containing gas of the present invention, defects or structural distortion on the surface of the n-type layer or the n / i buffer layer may occur. It is believed that this can be reduced by diffusion of active hydrogen plasma into the layer and diffusion of a small amount of silicon atoms contained in vacancies.
【0024】[0024]
【実施態様例】以下に本発明の実施態様例を詳細に説明
する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described in detail below.
【0025】まず、本発明の光起電力素子の形成方法お
よび形成装置について図面を用いて詳細に説明する。First, a method and apparatus for forming a photovoltaic element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0026】(水素プラズマ処理条件)図1から図3ま
では本発明のシリコン原子含有ガスを微量に含有する水
素ガスで水素プラズマ処理を行った光起電力素子の例で
ある。(Hydrogen Plasma Treatment Condition) FIGS. 1 to 3 show an example of a photovoltaic element of the present invention which has been subjected to hydrogen plasma treatment with hydrogen gas containing a minute amount of silicon atom-containing gas.
【0027】図1はpin構造を1つ持つ光起電力素子
の模式的説明図である。該光起電力素子は、基板と反対
側から光を照射する場合には、基板190(支持体10
0、反射層101、反射増加層102)、第1のn型層
(またはp型層)103、第1のn/iバッファー層
(またはp/iバッファー層)151、第1のi型層1
04、第1のp/iバッファー層(またはn/iバッフ
ァー層)161、第1のp型層(またはn型層)10
5、透明電極112、集電電極113から構成されてい
る。また基板側から光を照射する場合には、100を透
光性の支持体にし、101を透明導電層、102を反射
防止層、112を反射層を兼ねた導電層で構成される。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a photovoltaic element having one pin structure. When the photovoltaic device emits light from the side opposite to the substrate, the substrate 190 (support 10
0, the reflective layer 101, the reflection increasing layer 102), the first n-type layer (or p-type layer) 103, the first n / i buffer layer (or p / i buffer layer) 151, the first i-type layer 1
04, first p / i buffer layer (or n / i buffer layer) 161, first p-type layer (or n-type layer) 10
5, a transparent electrode 112, and a collector electrode 113. When light is irradiated from the substrate side, 100 is a transparent support, 101 is a transparent conductive layer, 102 is an antireflection layer, and 112 is a conductive layer also serving as a reflective layer.
【0028】図2はpin構造を2つ持つ光起電力素子
の模式的説明図である。該光起電力素子は、基板290
(支持体200、反射層201、反射増加層202)、
第1のn型層(またはp型層)203、第1のn/iバ
ッファー層(またはp/iバッファー層)251、第1
のi型層204、第1のp/iバッファー層(またはn
/iバッファー層)261、第1のp型層(またはn型
層)205、第2のn型層(またはp型層)206、第
2のn/iバッファー層(またはp/iバッファー層)
252、第2のi型層207、第2のp/iバッファー
層(またはn/iバッファー層)262、第2のp型層
(またはn型層)208、透明電極212、集電電極2
13から構成されている。また基板側から光を照射する
場合には、200を透光性の支持体にし、201を透明
導電層、202を反射防止層、212を反射層を兼ねた
導電層で構成される。FIG. 2 is a schematic explanatory view of a photovoltaic device having two pin structures. The photovoltaic element is a substrate 290.
(Support 200, reflection layer 201, reflection enhancement layer 202),
First n-type layer (or p-type layer) 203, first n / i buffer layer (or p / i buffer layer) 251, first
I-type layer 204, first p / i buffer layer (or n
/ I buffer layer) 261, first p-type layer (or n-type layer) 205, second n-type layer (or p-type layer) 206, second n / i buffer layer (or p / i buffer layer) )
252, second i-type layer 207, second p / i buffer layer (or n / i buffer layer) 262, second p-type layer (or n-type layer) 208, transparent electrode 212, current collecting electrode 2
It is composed of 13. When light is emitted from the substrate side, 200 is a transparent support, 201 is a transparent conductive layer, 202 is an antireflection layer, and 212 is a conductive layer that also serves as a reflective layer.
【0029】図3はpin構造を3つ持つ光起電力素子
の模式的説明図である。該光起電力素子は、基板390
(支持体300、反射層301、反射増加層302)、
第1のn型層(またはp型層)303、第1のn/iバ
ッファー層(またはp/iバッファー層)351、第1
のi型層304、第1のp/iバッファー層(またはn
/iバッファー層)361、第1のp型層(またはn型
層)305、第2のn型層(またはp型層)306、第
2のn/iバッファー層(またはp/iバッファー層)
352、第2のi型層307、第2のp/iバッファー
層(またはn/iバッファー層)362、第2のp型層
(またはn型層)308、第3のn型層(またはp型
層)309、第3のn/iバッファー層(またはp/i
バッファー層)353、第3のi型層310、第3のp
/iバッファー層(またはn/iバッファー層)36
3、第3のp型層(またはn型層)311、透明電極3
12、集電電極313から構成されている。また基板側
から光を照射する場合には、300を透光性の支持体に
し、301を透明導電層、302を反射防止層、312
を反射層を兼ねた導電層で構成される。FIG. 3 is a schematic explanatory view of a photovoltaic element having three pin structures. The photovoltaic element is a substrate 390.
(Support 300, reflection layer 301, reflection enhancement layer 302),
First n-type layer (or p-type layer) 303, first n / i buffer layer (or p / i buffer layer) 351, first
I-type layer 304, the first p / i buffer layer (or n
/ I buffer layer) 361, first p-type layer (or n-type layer) 305, second n-type layer (or p-type layer) 306, second n / i buffer layer (or p / i buffer layer) )
352, the second i-type layer 307, the second p / i buffer layer (or n / i buffer layer) 362, the second p-type layer (or n-type layer) 308, the third n-type layer (or p-type layer) 309, third n / i buffer layer (or p / i)
Buffer layer) 353, third i-type layer 310, third p
/ I buffer layer (or n / i buffer layer) 36
3, third p-type layer (or n-type layer) 311, transparent electrode 3
12 and a collector electrode 313. When light is irradiated from the substrate side, 300 is a transparent support, 301 is a transparent conductive layer, 302 is an antireflection layer, and 312.
Is composed of a conductive layer that also serves as a reflective layer.
【0030】本発明の実質的に堆積しない程度のシリコ
ン原子含有ガスを含有する水素ガスでのプラズマ処理
は、第1のn型層堆積後に行うのが効果的である。ま
た、本発明の実質的に堆積しない程度のシリコン原子含
有ガスを含有する水素ガスでのプラズマ処理は、第1の
n型層(またはp型層)堆積前の基板に対して行うと一
層効果的である。本発明の目的を達するに適した水素流
量は、処理用のチャンバーの大きさによって適宜最適化
されるものであるが、1〜2000sccmが適した流
量である。水素流量が1sccmより少なくなると、プ
ラズマ放電を維持するための電力が大きくなり、基坂に
対する損傷がひどくなり、またチャンバー壁面から不純
物を取り込みやすくなる。水素流量が2000sccm
より多くなると、プラズマ放電内のシリコン系の活性種
や水素の活性種のチャンバー内での滞留時間が短くなる
ため、実質的に堆積しない程度のシリコン原子含有ガス
を含有する水素ガスでのプラズマ処理の効果が現れにく
くなるものである。The plasma treatment with the hydrogen gas containing the silicon atom-containing gas of such a level that substantially does not deposit is effective after the first n-type layer deposition. Further, the plasma treatment with the hydrogen gas containing the silicon atom-containing gas to the extent that the deposition is not substantially performed according to the present invention is more effective when performed on the substrate before the first n-type layer (or p-type layer) deposition. Target. The hydrogen flow rate suitable for achieving the object of the present invention is appropriately optimized depending on the size of the processing chamber, but a suitable flow rate is 1 to 2000 sccm. When the hydrogen flow rate is less than 1 sccm, the electric power for maintaining the plasma discharge becomes large, the damage to the base slope becomes severe, and the impurities are easily taken in from the chamber wall surface. Hydrogen flow rate is 2000 sccm
If the number is higher, the residence time of the silicon-based active species and hydrogen active species in the plasma discharge will be shorter, so plasma treatment with hydrogen gas containing a silicon atom-containing gas that is not substantially deposited. The effect of is less likely to appear.
【0031】本発明の水素プラズマ処理方法において、
水素ガスに添加されるシリコン原子含有ガスの添加量
は、0.001%から0.1%が好ましい範囲である。
水素ガスに対するシリコン原子含有ガスの添加量が、
0.001%より少ないと本発明の効果が現れなくな
り、また0.1%より多くなるとシリコン原子の堆積が
多くなるために、本来の水素プラズマ処理の効果が現れ
なくなるものである。In the hydrogen plasma processing method of the present invention,
The amount of the silicon atom-containing gas added to the hydrogen gas is preferably 0.001% to 0.1%.
The amount of silicon atom-containing gas added to hydrogen gas is
If it is less than 0.001%, the effect of the present invention will not appear, and if it is more than 0.1%, the deposition of silicon atoms will increase, and the original effect of hydrogen plasma treatment will not appear.
【0032】本発明の水素プラズマを発生させるために
適したエネルギーは、電磁波であって、中でもRF(r
adio frequency)、VHF(very
high frequency)、MW(microw
ave)が適したエネルギーである。本発明の水素プラ
ズマ処理をRFで行う場合、好ましい周波数の範囲は、
1MHzから50MHzの範囲である。本発明の水素プ
ラズマ処理をVHFで行う場合、好ましい周波数の範囲
は、51MHzから500MHzの範囲である。本発明
の水素プラズマ処理をMWで行う場合、好ましい周波数
の範囲は、0.51GHzから10GHzの範囲であ
る。The energy suitable for generating the hydrogen plasma of the present invention is an electromagnetic wave, among which RF (r
adio frequency), VHF (very)
high frequency), MW (microrow)
ave) is a suitable energy. When the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed by RF, the preferable frequency range is
It is in the range of 1 MHz to 50 MHz. When the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed by VHF, a preferable frequency range is 51 MHz to 500 MHz. When the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed in MW, the preferable frequency range is 0.51 GHz to 10 GHz.
【0033】本発明の水素プラズマ処理を効果的に行う
ためには、真空度は重要な因子であって、好ましい範囲
は、シリコン原子含有ガスを添加した水素ガスを活性化
するために使用するエネルギーに大きく依存するもので
ある。水素プラズマ処理をRFの周波数帯で行う場合に
好ましい真空度は0.05Torrから10Torrの
範囲である。VHFの周波数帯で水素プラズマ処理を行
う場合に好ましい真空度は、0.0001Torrから
1Torrの範囲である。MWの周波数帯で水素プラズ
マ処理を行う場合の好ましい真空度は、0.0001T
orrから0.01Torrの範囲である。In order to effectively carry out the hydrogen plasma treatment of the present invention, the degree of vacuum is an important factor, and the preferable range is the energy used for activating the hydrogen gas added with the silicon atom-containing gas. Greatly depends on. When the hydrogen plasma treatment is performed in the RF frequency band, the preferred vacuum degree is in the range of 0.05 Torr to 10 Torr. When performing the hydrogen plasma treatment in the VHF frequency band, the preferred vacuum degree is in the range of 0.0001 Torr to 1 Torr. A preferable degree of vacuum when hydrogen plasma treatment is performed in the MW frequency band is 0.0001T.
The range is from orr to 0.01 Torr.
【0034】本発明の水素プラズマ処理において、水素
プラズマを生じせしめるためにチャンバー内に投入され
るパワー密度は、本発明の水素プラズマ処理を効果的に
行うためには重要な因子である。この様なパワー密度
は、使用する電磁波の周波数に依存する。RFの周波数
帯を使用する場合には、パワー密度は、0.01から1
W/cm3が好ましい範囲である。VHFの周波数帯を
使用する場合には、0.01から1W/cm3が好まし
い範囲である。特にVHFの周波数帯の場合には、広い
圧力範囲でプラズマ放電が維持できるという特徴があ
り、高い圧力で水素プラズマ処理を行う場合には、比較
的低いパワー密度で水素プラズマ処理を行う事が好まし
く、一方低い圧力で水素プラズマ処理を行う場合には、
比較的高いパワー密度で行う事が好ましいものである。
MWの周波数帯を使用して本発明の水素プラズマ処理を
行う場合には、0.1から10W/cm3が好ましいパ
ワー密度の範囲である。本発明の水素プラズマ処理を行
うにあたって、パワー密度と水素プラズマ処理時間との
間には密接な関係があって、パワー密度が高い場合に
は、水素プラズマ処理時間は比較的短い方が好ましいも
のである。In the hydrogen plasma treatment of the present invention, the power density introduced into the chamber for producing hydrogen plasma is an important factor for effectively performing the hydrogen plasma treatment of the present invention. Such power density depends on the frequency of the electromagnetic wave used. When using the RF frequency band, the power density is 0.01 to 1
W / cm 3 is a preferred range. When using the VHF frequency band, 0.01 to 1 W / cm 3 is a preferable range. Particularly in the VHF frequency band, there is a feature that plasma discharge can be maintained in a wide pressure range, and when performing hydrogen plasma treatment at high pressure, it is preferable to perform hydrogen plasma treatment at a relatively low power density. On the other hand, when performing hydrogen plasma treatment at a low pressure,
It is preferable to carry out at a relatively high power density.
When the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed using the MW frequency band, 0.1 to 10 W / cm 3 is a preferable power density range. In carrying out the hydrogen plasma treatment of the present invention, there is a close relationship between the power density and the hydrogen plasma treatment time, and when the power density is high, it is preferable that the hydrogen plasma treatment time is relatively short. is there.
【0035】本発明の水素プラズマ処理において、水素
プラズマ処理時の基板温度は、本発明の効果を有効にす
るためには、非常に重要な因子である。RFの周波数帯
を用いて水素プラズマ処理を行う場合には、基板温度は
比較的高めの温度が好ましいものである。100から4
00℃が好ましい温度範囲である。VHFまたはMWの
周波数帯を用いて本発明の水素プラズマ処理を行う場合
には、基板温度は比較的低めの温度が好ましいものであ
る。この場合には、50から300℃が好ましい温度範
囲である。また本発明の水素プラズマ処理時の基板温度
は、チャンバー内に投入されるパワー密度にも密接に依
存し、投入するパワー密度が比較的高めの場合には、基
板温度は低めの温度で行うのが好ましいものである。In the hydrogen plasma treatment of the present invention, the substrate temperature during the hydrogen plasma treatment is a very important factor for making the effect of the present invention effective. When hydrogen plasma processing is performed using the RF frequency band, it is preferable that the substrate temperature is relatively high. 100 to 4
00 ° C is the preferred temperature range. When the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed using the VHF or MW frequency band, the substrate temperature is preferably a relatively low temperature. In this case, 50 to 300 ° C. is a preferable temperature range. Further, the substrate temperature during the hydrogen plasma treatment of the present invention closely depends on the power density input into the chamber, and when the input power density is relatively high, the substrate temperature should be low. Is preferred.
【0036】本発明の水素プラズマ処理を行う場合、以
上の様なパワー密度、ガス流量、基板温度、圧力等は、
処理時間に対して変化させても良いものである。通常基
板は、表面近傍に欠陥が多くまた不純物も多く存在して
いる。従って水素プラズマ処理は、処理開始時に比較的
高いパワー密度、高い圧力で行うのが好ましいのもので
ある。When performing the hydrogen plasma treatment of the present invention, the power density, gas flow rate, substrate temperature, pressure, etc.
It may be changed with respect to the processing time. Usually, the substrate has many defects and many impurities near the surface. Therefore, it is preferable that the hydrogen plasma treatment is performed at a relatively high power density and a high pressure at the start of the treatment.
【0037】本発明の水素プラズマ処理において、水素
ガスに添加される、シリコン原子含有ガスは、Si
H4、Si2H6、SiF4、SiF3H、SiF2H2、S
iF3H、Si2FH5、SiCl4、SiClH3、Si
Cl2H2、SlClH3等の水素化シリコン化合物また
はハロゲン化シリコン化合物が適したものである。これ
らのシリコン原子含有ガスは、単独で水素ガスに添加し
ても良く、複数組みあわせて添加しても良いものであ
る。特にハロゲン原子を含有するシリコン原子含有ガス
は、ハロゲン原子を含有しないシリコン原子含有ガスよ
りも多めに添加するのが好ましい混合割合である。In the hydrogen plasma treatment of the present invention, the silicon atom-containing gas added to the hydrogen gas is Si.
H 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 , SiF 3 H, SiF 2 H 2 , S
iF 3 H, Si 2 FH 5 , SiCl 4 , SiClH 3 , Si
Suitable are silicon hydride compounds or halogenated silicon compounds such as Cl 2 H 2 , SlClH 3 . These silicon atom-containing gases may be added alone to the hydrogen gas, or a plurality of them may be added in combination. In particular, the mixing ratio of the silicon atom-containing gas containing halogen atoms is preferably larger than that of the silicon atom-containing gas containing no halogen atoms.
【0038】(形成方法及び装置)本発明の光起電力素
子の形成方法及びこれに適した形成装置を説明する。形
成装置の一例を図4の模式的説明図に示す。(Forming Method and Apparatus) A method of forming the photovoltaic element of the present invention and a forming apparatus suitable for the method will be described. An example of the forming apparatus is shown in the schematic explanatory view of FIG.
【0039】図4において、形成装置400は、ロード
チャンバ401、搬送チャンバー402、403、40
4、アンロードチャンバー405、ゲートバルブ40
6、407、408、409、基板加熱用ヒーター41
0、411、412、基板搬送用レール413、n型層
(またはp型層)堆積チャンバー417、i型層堆積チ
ャンバー418、p型層(またはn型層)堆積チャンバ
ー419、プラズマ形成用カップ420、421、電源
422、423、424、マイクロ波導入用窓425、
導波管426、ガス導入管429、449、469、バ
ルブ430、431、432、433、434、44
1、442、443、444、450、451、45
2、453、454、455、461、462、46
3、464、465、470、471、472、47
3、474、481、482、483、484、マスフ
ローコントローラー436、437、438、439、
456、457、458、459、460、476、4
77、478、479、シャッター427、バイアス棒
428、基板ホルダー490、不図示の排気装置、不図
示のマイクロ波電源、不図示の真空計、不図示の制御装
置等から構成されている。In FIG. 4, the forming apparatus 400 includes a load chamber 401 and transfer chambers 402, 403, 40.
4, unload chamber 405, gate valve 40
6, 407, 408, 409, substrate heating heater 41
0, 411, 412, a substrate transfer rail 413, an n-type layer (or p-type layer) deposition chamber 417, an i-type layer deposition chamber 418, a p-type layer (or n-type layer) deposition chamber 419, a plasma forming cup 420. , 421, power sources 422, 423, 424, microwave introduction window 425,
Waveguide 426, gas introduction pipes 429, 449, 469, valves 430, 431, 432, 433, 434, 44.
1, 442, 443, 444, 450, 451, 45
2,453,454,455,461,462,46
3, 464, 465, 470, 471, 472, 47
3, 474, 481, 482, 483, 484, mass flow controllers 436, 437, 438, 439,
456, 457, 458, 459, 460, 476, 4
77, 478, 479, a shutter 427, a bias rod 428, a substrate holder 490, an exhaust device (not shown), a microwave power source (not shown), a vacuum gauge (not shown), a controller (not shown), and the like.
【0040】本発明の水素プラズマ処理方法を適用した
光起電力素子の形成方法は、図4に示す形成装置を使用
して以下の様に行われるものである。The method of forming a photovoltaic element to which the hydrogen plasma processing method of the present invention is applied is performed as follows using the forming apparatus shown in FIG.
【0041】堆積装置400の全てのチャンバーを各チ
ャンバーに接続してある不図示のターボ分子ポンプで1
0-6Torr以下の真空度に引き上げる。All chambers of the deposition apparatus 400 are connected to each chamber by a turbo molecular pump (not shown).
The degree of vacuum is raised to 0 -6 Torr or less.
【0042】本発明の水素プラズマ処理をRFで行う場
合には、以下の様に行う。ステンレス支持体に銀等の反
射層を蒸着し更に酸化亜鉛等の反射増加層を蒸着した基
坂を基坂ホルダー490に取りつける。該基板ホルダー
490をロードチャンバー401に入れる。ロードチャ
ンバー401の扉を閉じ、ロードチャンバー401を不
図示のメカニカルブースターポンプ/ロータリーポンプ
(MP/RP)で所定の真空度に引き上げる。ロードチ
ャンバーが所定の真空度になったならば、MP/RPを
ターボ分子ポンプに切り替えて10-6Torr以下の真
空度に引き上げる。ロードチャンバーが10-6Torr
以下の真空度になったならば、ゲートバルブ406を開
け、基板搬送用レール413上の基板ホルダー490を
搬送チャンバー402に移動させ、ゲートバルブ406
を閉じる。搬送チャンバー402の基板加熱用ヒーター
410を基板ホルダー490がぶつからない様に上に上
げる。基板が該ヒーター直下に来る様に基板ホルダーの
位置を決める。基板加熱用ヒーター410を下げ、基板
をn型層堆積チャンバー内に入れる。When the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed by RF, it is performed as follows. A base plate having a reflective layer of silver or the like vapor-deposited on a stainless support and a reflection-increasing layer of zinc oxide or the like is vapor-deposited on the base plate holder 490. The substrate holder 490 is put in the load chamber 401. The door of the load chamber 401 is closed, and the load chamber 401 is pulled up to a predetermined vacuum degree by a mechanical booster pump / rotary pump (MP / RP) not shown. When the load chamber reaches a predetermined vacuum degree, the MP / RP is switched to a turbo molecular pump to raise the vacuum degree to 10 -6 Torr or less. Load chamber is 10 -6 Torr
When the degree of vacuum reaches the following level, the gate valve 406 is opened, the substrate holder 490 on the substrate transfer rail 413 is moved to the transfer chamber 402, and the gate valve 406 is moved.
Close. The substrate heating heater 410 of the transfer chamber 402 is raised so that the substrate holder 490 does not hit it. Position the substrate holder so that the substrate is directly under the heater. The heater 410 for heating the substrate is lowered, and the substrate is placed in the n-type layer deposition chamber.
【0043】基板温度はn型層の堆積に適した温度に変
更し、n型層堆積用のSiH4,Si2H6等のシリコン
原子含有ガス及びn型層堆積用の周期律表第V族元素含
有ガスをバルブ443、マスフローコントローラー43
8、バルブ433を介して堆積チャンバー417に導入
する。また水素ガスの流量もn型層に合わせて適宜調節
するのが好ましいものである。この様にしてn型層堆積
用の原料ガスを堆積チャンバー417に導入し、不図示
の排気弁の開閉度を変えて堆積チャンバー417内を
0.1から10Torrの所望の真空度にする。そして
RF電源422からプラズマ形成用カップ420にRF
パワーを導入し、プラズマ放電を起こし、所望の時間放
電を維持する。この様にして基板上にn型層の半導体層
を所望の厚さ堆積する。The substrate temperature is changed to a temperature suitable for depositing the n-type layer, and a silicon atom-containing gas such as SiH 4 , Si 2 H 6 for depositing the n-type layer and the periodic table V for depositing the n-type layer. Gas containing group element valve 443, mass flow controller 43
8. Introduce into the deposition chamber 417 via the valve 433. Further, it is preferable that the flow rate of hydrogen gas is also appropriately adjusted according to the n-type layer. In this way, the source gas for n-type layer deposition is introduced into the deposition chamber 417, and the opening / closing degree of the exhaust valve (not shown) is changed to bring the inside of the deposition chamber 417 to a desired vacuum degree of 0.1 to 10 Torr. Then, the RF power source 422 transfers the RF to the plasma forming cup 420.
Power is introduced, plasma discharge is generated, and the discharge is maintained for a desired time. In this way, an n-type semiconductor layer is deposited on the substrate to a desired thickness.
【0044】n型層上に本発明の水素プラズマ処理は次
の様にして行われるものである。チャンバー内に本発明
の水素プラズマ処理を行うに必要な水素ガスとシリコン
原子含有ガスをバルブ441、442、マスフローコン
トローラー436、437、バルブ431、432、バ
ルブ429を介して所定の流量を堆積チャンバー417
に導入する。不図示の排気弁の開閉度を変えて堆積チャ
ンバー417内を所望の真空度にする。チャンバー41
7の真空度が安定したらRF電源422からRF電力を
プラズマ形成用カップ420に導入し、プラズマを発生
させる。この様にして所定の時間本発明の水素プラズマ
処理を行う。The hydrogen plasma treatment of the present invention on the n-type layer is performed as follows. A hydrogen gas and a silicon atom-containing gas necessary for performing the hydrogen plasma treatment of the present invention are provided in the chamber through valves 441 and 442, mass flow controllers 436 and 437, valves 431 and 432, and valve 429 at a predetermined flow rate to deposit chamber 417.
To introduce. The degree of opening and closing of an exhaust valve (not shown) is changed to make the inside of the deposition chamber 417 have a desired vacuum degree. Chamber 41
When the degree of vacuum of 7 is stabilized, RF power is introduced from the RF power source 422 into the plasma forming cup 420 to generate plasma. Thus, the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed for a predetermined time.
【0045】基板の表面状態やチャンバーの内壁の状態
によって、水素プラズマ処理を行っている間に、水素ガ
スの流量、シリコン原子含有ガスの流量、RFパワー、
基板温度等を適宜変化させることが望ましいものであ
る。これらのパラメターの好ましい変化の形としては、
最初は、水素流量を多くし時間とともに水素流量を少な
くするものである。シリコン原子含有ガスの流量変化の
形としては、最初にはシリコン原子含有ガスの流量が少
なく時間とともにシリコン原子含有ガスの流量を増加さ
せるものである。RFパワーは最初には高いパワーで時
間の経過とともに低いパワーにして行く事が好ましい変
化の形態である。Depending on the surface condition of the substrate and the condition of the inner wall of the chamber, the flow rate of hydrogen gas, the flow rate of gas containing silicon atoms, the RF power,
It is desirable to appropriately change the substrate temperature and the like. The preferred forms of change in these parameters are:
Initially, the hydrogen flow rate is increased and the hydrogen flow rate is decreased over time. As a form of change in the flow rate of the silicon atom-containing gas, the flow rate of the silicon atom-containing gas is initially small and the flow rate of the silicon atom-containing gas increases with time. The RF power is a form of change in which it is preferable that the RF power is initially high and then becomes low over time.
【0046】この様にして基板上に接するn型層を堆積
し、本発明の水素プラズマ処理を行った後、原料ガスの
堆積チャンバー417ヘの供給を所定のバルブを閉じる
事で停止し、堆積チャンバー417パージ用のへリウム
ガスをバルブ444、マスフローコントローラー43
9、バルブ434を介して堆積チャンバー417に導入
して、堆積チャンバー417をパージした。ヘリウムガ
スの堆積チャンバー417ヘの供給を停止し、チャンバ
ー内をターボ分子ポンプで排気する。同時に基板加熱用
のヒーター410を上に上げ基板が搬送できるようにす
る。In this way, the n-type layer in contact with the substrate is deposited, and after the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed, the supply of the source gas to the deposition chamber 417 is stopped by closing a predetermined valve, and the deposition is performed. Helium gas for purging chamber 417 valve 444, mass flow controller 43
9. The deposition chamber 417 was purged by introducing it into the deposition chamber 417 through the valve 434. The supply of helium gas to the deposition chamber 417 is stopped, and the inside of the chamber is evacuated by a turbo molecular pump. At the same time, the heater 410 for heating the substrate is raised so that the substrate can be transported.
【0047】ターボ分子ポンプで堆積チャンバー417
内が10-6Τorr以下になったならば、ゲートバルブ
407を開けて基板ホルダー490を搬送チャンバー4
02から搬送チャンバー403に移動させる。基板加熱
用ヒーター411の直下に基板がくるように、基板ホル
ダー490を移動させる。基板加熱用ヒーター411を
下げ、基板とヒーターを接触させる。そうして基板温度
を所定の温度になる様に加熱する。水素ガスやへリウム
ガス等の不活性ガスをバルブ461を開け、マスフロー
コントロラーで所望の流量設定し、バルブ451、45
0を開けて流しながら基板加熱を行う事が好ましいもの
である。またその時の真空度は、n/iバッファー層を
堆積するときと同じ真空度で行うのが好ましいものであ
る。Deposition chamber 417 with turbo molecular pump
When the inside becomes 10 −6 Τorr or less, the gate valve 407 is opened and the substrate holder 490 is placed in the transfer chamber 4.
02 to the transfer chamber 403. The substrate holder 490 is moved so that the substrate is directly below the substrate heating heater 411. The substrate heating heater 411 is lowered to bring the substrate into contact with the heater. Then, the substrate temperature is heated to a predetermined temperature. Open a valve 461 for an inert gas such as hydrogen gas or helium gas, set a desired flow rate with a mass flow controller, and set valves 451 and 45.
It is preferable to heat the substrate while opening 0 and flowing. The vacuum degree at that time is preferably the same as that at the time of depositing the n / i buffer layer.
【0048】基板温度が所望の温度になったならば、基
板加熱用のガスを止め、n/iバッファー層堆積用の原
料ガスをガス供給装置から堆積チャンバー418に供給
する。例えば水素ガス、シランガス、ゲルマンガスを、
それぞれバルブ462、463、464を開け、マスフ
ローコントローラー457、458、459で所望の設
定し、バルブ452、453、454、450を開けて
ガス導入管449を介して堆積チャンバー418に供給
する。同時に不図示の拡散ポンプで供給ガスを、堆積チ
ャンバー418の真空度が所望の圧力になる様に真空引
きする。チャンバー418内の真空度が所望の真空度で
安定したならば、不図示のRF電源から所望の電力をバ
イアス印加用のバイアス棒に導入する。そしてRFプラ
ズマCVD法でn/iバッファー層を堆積する。n/i
バッファー層は、この後に堆積するi型層よりも堆積速
度を遅くして堆積するのが好ましいものである。n/i
バッファー層を所定の層厚堆積したならば、RF電源を
止め、RFプラズマCVDを終了する。When the substrate temperature reaches the desired temperature, the gas for heating the substrate is stopped, and the source gas for n / i buffer layer deposition is supplied from the gas supply device to the deposition chamber 418. For example, hydrogen gas, silane gas, germane gas,
The valves 462, 463, and 464 are opened, the mass flow controllers 457, 458, and 459 are set to desired values, and the valves 452, 453, 454, and 450 are opened, and the gas is supplied to the deposition chamber 418 through the gas introduction pipe 449. At the same time, the supply gas is evacuated by a diffusion pump (not shown) so that the vacuum degree of the deposition chamber 418 becomes a desired pressure. When the degree of vacuum in the chamber 418 becomes stable at the desired degree of vacuum, a desired power is introduced from an RF power source (not shown) to the bias rod for applying the bias. Then, an n / i buffer layer is deposited by the RF plasma CVD method. n / i
The buffer layer is preferably deposited at a slower deposition rate than the i-type layer deposited thereafter. n / i
After the buffer layer is deposited to a predetermined thickness, the RF power supply is stopped and the RF plasma CVD is completed.
【0049】続いて、原料ガスをi型層堆積用の流量に
変更し、堆積チャンバー内の真空度を所定の真空度に、
不図示の圧力調整弁で調整する。堆積チャンバー内の圧
力が安定した後、不図示のマイクロ波電源から所望の電
力を導波管426とマイクロ波導入窓425を介して堆
積チャンバー418に導入する。マイクロ波エネルギー
の導入と同時に、堆積チャンバー418の拡大図に示す
様に、バイアス印加用バイアス棒に外部のDC、RFま
たはVHF電源424から所望のバイアス電力を堆積チ
ャンバー418内に導入するのも好ましいものである。
この様にして所望の層厚にi型層を堆積する。該i型層
が所望の層厚に堆積できたならば、マイクロ波パワーと
バイアスの印加を停止し、更に堆積チャンバーに供給し
ている原料ガスを停止する。Subsequently, the source gas is changed to a flow rate for i-type layer deposition, and the degree of vacuum in the deposition chamber is set to a predetermined degree of vacuum.
Adjust with a pressure adjusting valve (not shown). After the pressure in the deposition chamber is stabilized, desired power is introduced into the deposition chamber 418 from a microwave power source (not shown) through the waveguide 426 and the microwave introduction window 425. Simultaneously with the introduction of microwave energy, it is also preferable to introduce a desired bias power into the deposition chamber 418 from an external DC, RF or VHF power supply 424 to the biasing bias rod as shown in an enlarged view of the deposition chamber 418. It is a thing.
In this way, the i-type layer is deposited to a desired layer thickness. When the i-type layer can be deposited to a desired layer thickness, the application of microwave power and bias is stopped, and further the source gas supplied to the deposition chamber is stopped.
【0050】この後、前記n/iバッファー層の堆積と
同様にして、p/iバッファー層を所望の層厚に堆積す
る。その後、必要に応じて堆積チャンバー418内を水
素ガスまたはへリウムガス等の不活性ガスでパージす
る。排気を拡散ポンプからターボ分子ポンプに替えて、
堆積室内の真空度を10-6Torr以下の真空度にす
る。同時に基板加熱用のヒーターを上に上げ、基板ホル
ダーが移動できる様にする。Thereafter, a p / i buffer layer is deposited to a desired layer thickness in the same manner as the n / i buffer layer is deposited. Then, if necessary, the inside of the deposition chamber 418 is purged with an inert gas such as hydrogen gas or helium gas. Change the exhaust from diffusion pump to turbo molecular pump,
The degree of vacuum in the deposition chamber is set to 10 -6 Torr or less. At the same time, raise the heater for heating the substrate so that the substrate holder can move.
【0051】ゲートバルブ408を開け、基板ホルダー
を搬送チャンバー403から搬送チャンバー404に移
動させ、ゲートバルブ408を閉じる。基板ホルダーを
基板加熱用ヒーター412の真下に移動させ、基板を基
坂加熱用ヒーター412で加熱する。排気をターボ分子
ポンプからMP/RPにかえて、加熱時に水素ガスやヘ
リウムガス等の不活性ガスをp型層の堆積時の圧力にな
る様に流して基板加熱を行う事はより好ましい形態であ
る。基板温度が所望の基板温度に安定したならば、基板
加熱用の水素ガスや不活性ガス等の基板加熱用のガスの
供給を停止し、p型層堆積用の原料ガス、例えばH2、
SiH4及びp型層のときはBF3等の周期律表第III族
元素含有ガスをバルブ482、483、484を開け、
マスフローコントローラー477、478、479を介
して、更にバルブ472、473、474を開けて、堆
積チャンバー419へガス導入管469を通して所望の
流量供給する。堆積チャンバー419の内圧が所望の真
空度になる様に排気バルブを調節する。堆積チャンバー
419の内圧が所望の真空度で安定したならば、RF電
源423からRFパワーをプラズマ形成用カップに供給
する。そうして所望の時間堆積してp型層を堆積する。The gate valve 408 is opened, the substrate holder is moved from the transfer chamber 403 to the transfer chamber 404, and the gate valve 408 is closed. The substrate holder is moved right below the heater 412 for heating the substrate, and the substrate is heated by the heater 412 for heating the slope. It is a more preferable form that the exhaust gas is changed from the turbo molecular pump to MP / RP and the substrate is heated by flowing an inert gas such as hydrogen gas or helium gas at a pressure at the time of deposition of the p-type layer during heating. is there. When the substrate temperature stabilizes at the desired substrate temperature, the supply of the substrate heating gas such as the hydrogen gas or the inert gas for heating the substrate is stopped, and the source gas for p-type layer deposition, such as H 2 ,
In the case of SiH 4 and p-type layer, a valve containing the group III element containing gas such as BF 3 is opened in valves 482, 483 and 484,
The valves 472, 473, 474 are further opened via the mass flow controllers 477, 478, 479 to supply the desired flow rate to the deposition chamber 419 through the gas introduction pipe 469. The exhaust valve is adjusted so that the internal pressure of the deposition chamber 419 becomes a desired degree of vacuum. When the internal pressure of the deposition chamber 419 becomes stable at a desired degree of vacuum, the RF power source 423 supplies RF power to the plasma forming cup. Then, the p-type layer is deposited by depositing for a desired time.
【0052】堆積終了後、RFパワー、原料ガスの供給
を停止し、水素ガスまたはヘリウムガス等の不活性ガス
で堆積チャンバー内を十分にパージする。パージの終了
後、排気をMP/RPからターボ分子ポンプに替えて1
0-6Torr以下の真空度に排気する。同時に基板加熱
用のヒーター412を上に上げ、ゲートバルブ409を
開けて、基板ホルダー490をアンロードチャンバー4
05に移動させる。ゲートバルブ409を閉じ、基板ホ
ルダーが100℃以下になったらアンロードチャンバー
の扉を開けて、外に取り出す。After the completion of the deposition, the supply of the RF power and the source gas is stopped and the inside of the deposition chamber is sufficiently purged with an inert gas such as hydrogen gas or helium gas. After purging, change exhaust from MP / RP to turbo molecular pump
Evacuate to a vacuum degree of 0 -6 Torr or less. At the same time, the heater 412 for heating the substrate is raised, the gate valve 409 is opened, and the substrate holder 490 is moved to the unload chamber 4
Move to 05. The gate valve 409 is closed, and when the temperature of the substrate holder becomes 100 ° C. or lower, the door of the unload chamber is opened and the substrate is taken out.
【0053】この様にして基板上にpin半導体層が形
成される。pin半導体層を形成した基板を、透明電極
堆積用の真空蒸着器にセットして透明電極を半導体層上
に形成する。次に透明電極を形成した光起電力素子を、
集電電極堆積用の真空蒸着器にセットして、集電電極を
蒸着し、光起電力素子を形成する。In this way, the pin semiconductor layer is formed on the substrate. The substrate on which the pin semiconductor layer is formed is set in a vacuum vapor deposition device for depositing a transparent electrode to form a transparent electrode on the semiconductor layer. Next, the photovoltaic element with the transparent electrode formed,
The photovoltaic element is formed by setting the collector electrode in a vacuum evaporator for depositing the collector electrode.
【0054】本発明の水素プラズマ処理をMWで行う場
合には、以下の様に行う。n型層を基板上に堆積した
後、ゲートバルブ407を開けて、基板ホルダー490
を搬送チャンバー403に移動させ、ゲートバルブ40
7を閉じる。基板がヒーター411直下に来る様に基板
ホルダーの位置を決める。基板加熱用ヒーター411を
下げ、基板をi型層堆積チャンバー内に入れる。基板加
熱ヒーター411によって所望の基板温度に、基板温度
を上げる。ターボ分子ポンプをMP/RPに切り替え
て、チャンバー内に本発明の水素プラズマ処理を行うに
必要な水素ガスとシリコン原子含有ガスをバルブ46
1、462、マスフロー456、457、バルブ45
1、452、バルブ450を介して所定の流量を堆積チ
ャンバー418に導入する。不図示の排気弁の開閉度を
変えて堆積チャンバー418内を所望の真空度にする。
チャンバー418の真空度が安定したら不図示のMW電
源からMW電力をマイクロ波導入窓425を介して堆積
チャンバー418に導入し、プラズマを発生させる。こ
の様にして所定の時間本発明の水素プラズマ処理を行
う。When the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed by MW, it is performed as follows. After depositing the n-type layer on the substrate, the gate valve 407 is opened and the substrate holder 490 is opened.
The gate valve 40.
Close 7. The position of the substrate holder is determined so that the substrate is directly below the heater 411. The heater 411 for heating the substrate is lowered, and the substrate is placed in the i-type layer deposition chamber. The substrate heating heater 411 raises the substrate temperature to a desired substrate temperature. The turbo molecular pump is switched to MP / RP, and the hydrogen gas and the silicon atom-containing gas necessary for performing the hydrogen plasma treatment of the present invention are introduced into the chamber by the valve 46.
1, 462, mass flow 456, 457, valve 45
1, a predetermined flow rate is introduced into the deposition chamber 418 via the valve 450. The degree of opening and closing of an exhaust valve (not shown) is changed to bring the inside of the deposition chamber 418 to a desired vacuum degree.
When the degree of vacuum in the chamber 418 becomes stable, MW power is introduced from a MW power source (not shown) into the deposition chamber 418 through the microwave introduction window 425 to generate plasma. Thus, the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed for a predetermined time.
【0055】基板の表面状態やチャンバーの内壁の状態
によって、水素プラズマ処理を行っている間に、水素ガ
スの流量、シリコン原子含有ガスの流量、MWパワー、
基板温度等を適宜変化させることが望ましいものであ
る。これらのパラメターの好ましい変化の形としては、
最初は、水素流量を多くし時間とともに水素流量を少な
くするものである。シリコン原子含有ガスの流量変化の
形としては、最初にはシリコン原子含有ガスの流量が少
なく、時間とともにシリコン原子含有ガスの流量を増加
させるものである。MWパワーは最初には高いパワーで
時間の経過とともに低いパワーにして行く事が好ましい
変化の形態である。VHFで本発明の水素プラズマ処理
を行う場合においても、MWで行う場合と同様に行う事
が好ましいものである。Depending on the surface condition of the substrate and the condition of the inner wall of the chamber, the hydrogen gas flow rate, the silicon atom-containing gas flow rate, the MW power, and
It is desirable to appropriately change the substrate temperature and the like. The preferred forms of change in these parameters are:
Initially, the hydrogen flow rate is increased and the hydrogen flow rate is decreased over time. As a form of change in the flow rate of the silicon atom-containing gas, the flow rate of the silicon atom-containing gas is small at first and the flow rate of the silicon atom-containing gas increases with time. The MW power is a form of change in which it is preferable that the MW power is initially high and then becomes low over time. When the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed by VHF, it is preferable that the hydrogen plasma treatment is performed in the same manner as in the case of MW.
【0056】また更に、基板とn型層の界面近傍につい
ても、シリコン原子含有ガスを実質的に堆積しない程度
に含有する水素ガスで水素プラズマ処理を行う事も好ま
しいものである。基板とn型層の界面近傍を水素プラズ
マ処理を行うには、n型層堆積用チャンバーまたはi型
層堆積用チャンバーに基板を前記手順で搬送して、基板
を所定の基板温度に保持し、前記手順でシリコン原子含
有ガス及び水素ガスを所定の流量を堆積チャンバーに導
入する。RF,VHFまたは/及びMWパワー等の導入
パワーの種類に対して適した真空度になる様に、圧力調
整バルブで圧力を調整する。RF,VHFまたは/及び
MWパワーを導入してプラズマ放電を起こし、基板上に
所定の時間本発明の水素プラズマ処理を行う。Further, it is also preferable that the vicinity of the interface between the substrate and the n-type layer is also subjected to hydrogen plasma treatment with hydrogen gas containing a silicon atom-containing gas in an amount that does not substantially deposit. In order to perform the hydrogen plasma treatment in the vicinity of the interface between the substrate and the n-type layer, the substrate is transferred to the n-type layer deposition chamber or the i-type layer deposition chamber in the above procedure, and the substrate is kept at a predetermined substrate temperature. The silicon atom-containing gas and the hydrogen gas are introduced into the deposition chamber at a predetermined flow rate according to the above procedure. The pressure is adjusted by the pressure adjusting valve so that the degree of vacuum is suitable for the type of introduced power such as RF, VHF or / and MW power. RF, VHF or / and MW power is introduced to cause plasma discharge, and the hydrogen plasma treatment of the present invention is performed on the substrate for a predetermined time.
【0057】以上の本発明の水素プラズマ処理を行う光
起電力素子の形成方法において、ガスボンベは必要に応
じて適宜必要なガスボンベと交換して使用すれば良いも
のである。その場合にガスラインは十分に加熱パージす
る事が好ましいものである。In the above-described method for forming a photovoltaic element for carrying out hydrogen plasma treatment of the present invention, the gas cylinder may be used by appropriately exchanging it with a necessary gas cylinder. In that case, it is preferable that the gas line be sufficiently heated and purged.
【0058】pin半導体層を複数積層した光起電力素
子は、形成装置400のn型層の堆積チャンバー、i型
層の堆積チャンバーそしてp型層の堆積チャンバーで所
望の回数堆積する事によって形成することができるもの
である。A photovoltaic element in which a plurality of pin semiconductor layers are laminated is formed by depositing a desired number of times in an n-type layer deposition chamber, an i-type layer deposition chamber, and a p-type layer deposition chamber of the forming apparatus 400. Is something that can be done.
【0059】次に、上記光起電力素子の構成要素を詳細
に説明する。Next, the components of the photovoltaic element will be described in detail.
【0060】(基板)本発明において好適に用いられる
支持体の材質としては、堆積膜形成時に必要とされる温
度において変形、歪みが少なく、所望の強度を有し、ま
た導電性を有するものであることが好ましく、また反射
層や反射増加層を堆積した後に行う本発明の水素プラズ
マ処理を行っても反射層や反射増加層の支持体との密着
性の低下しない支持体が好ましいものである。(Substrate) The material of the support preferably used in the present invention is one that has little deformation and distortion at the temperature required for forming the deposited film, has the desired strength, and has conductivity. It is preferable that the support is one in which the adhesion of the reflective layer or the reflection increasing layer to the support is not deteriorated by the hydrogen plasma treatment of the present invention performed after depositing the reflection layer or the reflection increasing layer. .
【0061】具体的にはステンレススチール、アルミニ
ウム及びその合金、鉄及びその合金、銅及びその合金等
の金属の薄膜及びその複合体、及びそれらの表面に異種
材料の金属薄膜及び/またはSiO2、Si3N4、Al2
O3、AlN等の絶縁性薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍
金法等により表面コーティング処理を行なったもの、あ
るいはポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタ
レート、エポキシ等の耐熱性樹脂性シートまたはこれら
とガラスファイバー、カーボンファイバー、ホウ素ファ
イバー、金属繊維等との複合体の表面に金属単体または
合金、及び透明導電性酸化物等を鍍金、蒸着、スパッ
タ、塗布等の方法で導電性処理を行なったものがあげら
れる。Specifically, thin films of metals such as stainless steel, aluminum and its alloys, iron and its alloys, copper and its alloys, and composites thereof, and metal thin films of different materials and / or SiO 2 on their surfaces, Si 3 N 4 , Al 2
An insulating thin film of O 3 , AlN or the like, which has been subjected to surface coating treatment by a sputtering method, a vapor deposition method, a plating method or the like, or a heat-resistant resinous sheet of polyimide, polyamide, polyethylene terephthalate, epoxy or the like or glass fiber with these, Carbon fibers, boron fibers, metal fibers or the like, on the surface of which a simple metal or alloy, and a transparent conductive oxide or the like have been subjected to a conductive treatment by a method such as plating, vapor deposition, sputtering or coating. .
【0062】また、前記支持体の厚さとしては、支持体
の移動時に形成される湾曲形状が維持される強度を発揮
する範囲内であれば、コスト、収納スペース等を考慮し
て可能な限り薄いほうが望ましい。具体的には、好まし
くは0.01mm乃至5mm、より好ましくは0.02
mm乃至2mm、最適には0.05mm乃至1mmであ
ることが望ましいが、金属等の薄膜を用いる場合、厚さ
を比較的薄くしても所望の強度が得られやすい。Further, the thickness of the support is within the range where the curved shape formed when the support is moved is maintained and the strength is maintained as much as possible in consideration of cost, storage space and the like. It is desirable to be thin. Specifically, it is preferably 0.01 mm to 5 mm, more preferably 0.02.
The thickness is preferably 2 mm to 2 mm, and more preferably 0.05 mm to 1 mm, but when a thin film of metal or the like is used, the desired strength can be easily obtained even if the thickness is relatively thin.
【0063】前記支持体の幅については、特に制限され
ることはなく、真空容器のサイズ等によって決定され
る。The width of the support is not particularly limited and is determined by the size of the vacuum container and the like.
【0064】前記支持体の長さについては、特に制限さ
れることはなく、ロール状に巻き取られる程度の長さで
あっても、長尺のものを溶接等によってさらに長尺化し
たものであってもよい。The length of the above-mentioned support is not particularly limited, and even if it is such a length that it can be wound into a roll, a long one is further lengthened by welding or the like. It may be.
【0065】本発明では支持体を短時間のうち加熱冷却
するが、温度分布が支持体の長尺方向に広がるのは好ま
しくないため、支持体の移動方向の熱伝導は少ないほう
が望ましく、支持体表面温度が、加熱冷却に追従するた
めには厚さ方向に熱伝導が大きい方が好ましい。In the present invention, the support is heated and cooled in a short time, but it is not preferable that the temperature distribution spreads in the longitudinal direction of the support. Therefore, it is desirable that the heat conduction in the moving direction of the support is small. In order for the surface temperature to follow heating and cooling, it is preferable that the heat conduction is large in the thickness direction.
【0066】支持体の熱伝導を、移動方向に少なく厚さ
方向に大きくするには、厚さを薄くすればよく、支持体
が均一の場合、(熱伝導)×(厚さ)は好ましくは1×
10 -1W/K以下、より好ましくは0.5×10-1W/
K以下であることが望ましい。The heat conduction of the support is reduced in the moving direction by a small thickness.
In order to increase in the direction, the thickness can be reduced.
Is uniform, the (heat conduction) x (thickness) is preferably 1 x
10 -1W / K or less, more preferably 0.5 × 10-1W /
It is preferably K or less.
【0067】(反射層)反射層の材料としては、Ag、
Au、Pt、Ni、Cr、Cu、Al、Ti、Zn、M
o、Wなどの金属またはこれらの合金が挙げられ、これ
らの金属の薄膜を真空蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ
リングなどで形成する。また、形成された金属薄膜が光
起電力素子の出力に対して抵抗成分とならぬように配慮
されねばならず、反射層のシート抵抗値は、好ましくは
50Ω以下、より好ましくは10Ω以下であることが望
ましいものである。(Reflective layer) As the material of the reflective layer, Ag,
Au, Pt, Ni, Cr, Cu, Al, Ti, Zn, M
Examples thereof include metals such as o and W or alloys thereof, and thin films of these metals are formed by vacuum vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering or the like. In addition, care must be taken so that the formed metal thin film does not become a resistance component to the output of the photovoltaic element, and the sheet resistance value of the reflective layer is preferably 50Ω or less, more preferably 10Ω or less. Is desirable.
【0068】前記支持体が透光性であって、透光性の支
持体から光起電力素子に光を照射する場合、前記反射層
の代わりに透光性の導電層を形成する事が好ましいもの
である。この様な目的に適した透光性の導電層としては
酸化錫、酸化インジウムまたはこれらの合金等が適した
ものである。更にこれらの透光性の導電層の層厚として
は、反射防止の条件になる様な層厚に堆積するのが好ま
しいものである。これらの透光性導電層のシート抵抗と
しては、好ましくは50Ω以下、より好ましくは10Ω
以下であることが望ましいものである。When the support is transparent and the photovoltaic element is irradiated with light from the transparent support, it is preferable to form a transparent conductive layer instead of the reflective layer. It is a thing. As a transparent conductive layer suitable for such a purpose, tin oxide, indium oxide, an alloy thereof, or the like is suitable. Further, it is preferable that the light-transmissive conductive layer is deposited so as to satisfy the antireflection condition. The sheet resistance of these translucent conductive layers is preferably 50Ω or less, more preferably 10Ω.
The following is desirable.
【0069】(反射増加層)反射増加層は、反動体層を
通過した基板から反射光を各半導体層内に効率よく吸収
させるために、光の反射率が85%以上であることが望
ましく、さらに、電気的には光起電力素子の出力に対し
て抵抗成分とならぬようシート抵抗値は100Ω以下で
あることが望ましい。このような特性を備えた材料とし
て、SnΟ2、In2O3、ZnΟ、CdΟ、Cd2SnO
4、ITO(In2Ο3+SnO2)などの金属酸化物が挙
げられる。反射増加層は、光起電力素子においてはp型
層またはn型層に接して積層され、相互の密着性の良い
ものを選ぶことが必要である。また反射増加層は反射増
加の条件に合う様な層厚に堆積するのが好ましいもので
ある。反射増加層の作製方法としては、抵抗加熱蒸着
法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタリング法、スプレ
ー法などを用いることができ、所望に応じて適宜選択さ
れる。(Reflection Increasing Layer) The reflection increasing layer preferably has a light reflectance of 85% or more in order to efficiently absorb the reflected light from the substrate that has passed through the reaction body layer into each semiconductor layer. Further, electrically, the sheet resistance value is preferably 100Ω or less so as not to become a resistance component with respect to the output of the photovoltaic element. Materials having such characteristics include SnO 2 , In 2 O 3 , ZnO, CdO, and Cd 2 SnO.
4 , metal oxides such as ITO (In 2 O 3 + SnO 2 ) and the like. In the photovoltaic device, the reflection enhancing layer is laminated in contact with the p-type layer or the n-type layer, and it is necessary to select a layer having good mutual adhesion. Further, it is preferable that the reflection increasing layer is deposited in a layer thickness that meets the conditions for increasing the reflection. As a method for forming the reflection increasing layer, a resistance heating vapor deposition method, an electron beam heating vapor deposition method, a sputtering method, a spray method, or the like can be used, and is appropriately selected as desired.
【0070】(i型層)特にIV族もしくはIV族系合
金非晶質半導体材料を用いた光起電力素子に於いて、p
in接合に用いるi型層は照射光に対してキャリアを発
生輸送する重要な層である。i型層としては、僅かp
型、僅かn型の層も使用できるものである。非晶質半導
体材料には、水素原子(H,D)またはハロゲン原子
(X)が含有され、これが重要な働きを持つ。(I-type layer) Especially in a photovoltaic element using a group IV or group IV alloy amorphous semiconductor material, p
The i-type layer used for in-junction is an important layer for generating and transporting carriers with respect to irradiation light. For the i-type layer, only p
Type, slightly n-type layers can also be used. Hydrogen atoms (H, D) or halogen atoms (X) are contained in the amorphous semiconductor material, and this has an important function.
【0071】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(ダング
リングボンド)を補償する働きをし、i型層でのキァリ
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
に含有される水素原子または/及びハロゲン原子は1〜
40at%が最適な含有量として挙げられる。特に、p
型層/i型層、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拳
げられる。更にシリコン原子の含有量に対応して水素原
子または/及びハロゲン原子の含有量が変化しているこ
とが好ましいものである。The hydrogen atom (H, D) or halogen atom (X) contained in the i-type layer serves to compensate dangling bonds in the i-type layer, and the carrier in the i-type layer. It improves the product of the mobility and the life of the. Also p
A layer having an effect of compensating for the interface state of each interface of the n-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, and having an effect of improving the photovoltaic power, the photocurrent and the photoresponsiveness of the photovoltaic element. Is. The number of hydrogen atoms and / or halogen atoms contained in the i-type layer is 1 to
The optimum content is 40 at%. In particular, p
A preferable distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed on each interface side of the n-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer, and hydrogen near the interface is mentioned. The content of atoms and / or halogen atoms is preferably in the range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. Further, it is preferable that the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is changed corresponding to the content of silicon atoms.
【0072】本発明の光起電力素子において、pin構
造を複数有する場合、光の入射側から順にi型層のバン
ドギャップが小さくなる様に積層するのが好ましいもの
である。比較的バンドギャップの広いi型層としては非
晶質シリコンや非晶質炭化シリコンが用いられ、比較的
バンドギャップの狭いi型半導体層としては、非晶質シ
リコンゲルマニウムが用いられる。非晶質シリコン、非
晶質シリコンゲルマニウムは、ダングリングボンドを捕
償する元素によって、a−Si:H、a−Si:F、a
−Si:H:F、a−SiGe:H、a−SiGe:
F、a−SiGe:H:F等と表記される。When the photovoltaic element of the present invention has a plurality of pin structures, it is preferable that the layers are laminated so that the band gap of the i-type layer becomes smaller from the light incident side. Amorphous silicon or amorphous silicon carbide is used for the i-type layer having a relatively wide bandgap, and amorphous silicon germanium is used for the i-type semiconductor layer having a relatively narrow bandgap. Amorphous silicon and amorphous silicon germanium are a-Si: H, a-Si: F, a depending on the element that compensates for the dangling bond.
-Si: H: F, a-SiGe: H, a-SiGe:
It is written as F, a-SiGe: H: F, or the like.
【0073】さらに具体的には、例えば、本発明の光起
電力素子に好適なpin接合のi型半導体層としては、
i型の水素化非晶質シリコン(a−Si:H)が挙げら
れ、その特性としては、光学的バンドギャップ(Eg)
が、1.60eV〜1.85eV、水素原子の含有量
(CH)が、1.0〜25.0%、AM1.5、100
mW/cm2の疑似太陽光照射下の光電導度(σp)
が、1.0×10-5S/cm以上、暗電導度(σd)
が、1.0x10-9S/cm以下、コンスタントフォト
カレントメソッド(CPM)によるアーバックテイルの
傾きが、55meV以下、局在準位密度は1017/cm
3以下のものが好ましいものである。More specifically, for example, as a pin junction i-type semiconductor layer suitable for the photovoltaic element of the present invention,
i-type hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) may be mentioned, and its characteristics include an optical band gap (Eg).
Is 1.60 eV to 1.85 eV, the content (CH) of hydrogen atoms is 1.0 to 25.0%, AM1.5, 100.
Photoconductivity (σp) under mW / cm 2 irradiation with pseudo sunlight
, 1.0 × 10 −5 S / cm or more, dark conductivity (σd)
, 1.0 × 10 −9 S / cm or less, the gradient of the arback tail by the constant photocurrent method (CPM) is 55 meV or less, and the localized level density is 10 17 / cm.
Those of 3 or less are preferable.
【0074】また、本発明の光起電力素子のバンドギャ
ップが比較的狭いi型半導体層を構成する半導体材料非
晶質シリコンゲルマニウムは、その特性として光学的バ
ンドギャップ(Eg)が、1.20eV〜1.60e
V、水素原子の含有量(CH)が、1.0〜25%であ
り、コンスタントフォトカレントメソッド(CPM)に
よるアーバックテイルの傾きが、55meV以下、局在
準位密度は1017cm3以下のものが好ましいものであ
る。The amorphous silicon germanium semiconductor material, which constitutes the i-type semiconductor layer having a relatively narrow bandgap of the photovoltaic element of the present invention, has a characteristic optical bandgap (Eg) of 1.20 eV. ~ 1.60e
The content of V and hydrogen atoms (CH) is 1.0 to 25%, the slope of the arback tail by the constant photocurrent method (CPM) is 55 meV or less, and the localized level density is 10 17 cm 3 or less. Are preferred.
【0075】本発明に適したi型層は、以下の様な条件
で堆積するのが好ましいものである。非晶質半導体層
は、RF、VHFまたはMWプラズマCVD法で堆積す
るのが好ましいものである。The i-type layer suitable for the present invention is preferably deposited under the following conditions. The amorphous semiconductor layer is preferably deposited by RF, VHF or MW plasma CVD method.
【0076】RFプラズマCVD法で堆積する場合に
は、基板温度は、100から350℃、堆積室内の真空
度は0.05から10Torr、RFの周波数は1から
50MHzが適した範囲である。特にRFの周波数は1
3.56MHzが適している。また堆積室内に投入され
るRFパワーは0.01から5W/cm2が好適な範囲
である。またRFパワーによって基板に印加されるセル
フバイアスは、0から300が好適な範囲である。When depositing by the RF plasma CVD method, the substrate temperature is 100 to 350 ° C., the vacuum degree in the deposition chamber is 0.05 to 10 Torr, and the RF frequency is 1 to 50 MHz. Especially RF frequency is 1
3.56 MHz is suitable. The RF power applied to the deposition chamber is preferably in the range of 0.01 to 5 W / cm 2 . Further, the self-bias applied to the substrate by the RF power is preferably in the range of 0 to 300.
【0077】VHFプラズマCVD法で堆積する場合に
は、基板温度は、100から450℃、堆積室内の真空
度は0.0001から1Torr、VHFの周波数は6
0から500MHzが適した範囲である。特にVHFの
周波数は100MHzが適している。また堆積室内に投
入されるVHFパワーは0.01から1W/cm3が好
適な範囲である。またVHFパワーによって基板に印加
されるセルフバイアスは、10がら1000Vが好適な
範囲である。またVHFに重畳してまたは別にバイアス
棒を設けて、DCやRFを堆積チャンバーに導入する事
によって堆積した非晶質膜の特性が向上するものであ
る。DCバイアスをバイアス棒を使って導入する場合、
バイアス棒が正極になる様にするのが好ましいものであ
る。またDCバイアスを基板側に導入する場合には、基
板側が負極になる様に導入するのが好ましいものであ
る。RFバイアスを導入する場合、基板面積よりもRF
を導入する電極の面積を狭くするのが好ましいものであ
る。In the case of depositing by the VHF plasma CVD method, the substrate temperature is 100 to 450 ° C., the vacuum degree in the deposition chamber is 0.0001 to 1 Torr, and the VHF frequency is 6.
A suitable range is 0 to 500 MHz. In particular, 100 MHz is suitable for the VHF frequency. Further, the VHF power supplied to the deposition chamber is preferably in the range of 0.01 to 1 W / cm 3 . In addition, the self bias applied to the substrate by the VHF power is preferably in the range of 10 to 1000V. Further, the characteristics of the deposited amorphous film are improved by introducing a DC or RF into the deposition chamber by providing a bias rod on top of VHF or separately. When introducing a DC bias using a bias rod,
It is preferred that the bias rod be positive. When the DC bias is introduced to the substrate side, it is preferable to introduce the DC bias so that the substrate side becomes the negative electrode. When introducing RF bias, RF is more than substrate area
It is preferable to reduce the area of the electrode into which is introduced.
【0078】MWプラズマCVD法で堆積する場合に
は、基板温度は、100から450℃、堆積室内の真空
度は0.0001から0.05Torr、MWの周波数
は501MHzから10GHzが適した範囲である。特
にMWの周波数は2.45GHzが適している。また堆
積室内に投入されるMWパワーは0.01から1W/c
m3が好適な範囲である。MWパワーは、導波管で堆積
チャンバーに導入するのが最適である。またMWに加え
て、別にバイアス棒を設けて、DCやRFを堆積チャン
バーに導入する事によって堆積した非晶質膜の特性が向
上するものである。DCバイアスをバイアス棒を使って
導入する場合、バイアス棒が正極になる様にするのが好
ましいものである。またDCバイアスを基板側に導入す
る場合には、基板側が負極になる様に導入するのが好ま
しいものである。RFバイアスを導入する場合、基板面
積よりもRFを導入する電極の面積を狭くするのが好ま
しいものである。When depositing by the MW plasma CVD method, the substrate temperature is 100 to 450 ° C., the vacuum degree in the deposition chamber is 0.0001 to 0.05 Torr, and the MW frequency is 501 MHz to 10 GHz. . 2.45 GHz is particularly suitable for the MW frequency. The MW power input into the deposition chamber is 0.01 to 1 W / c.
m 3 is a suitable range. The MW power is optimally introduced into the deposition chamber with a waveguide. In addition to the MW, a bias rod is separately provided, and DC or RF is introduced into the deposition chamber to improve the characteristics of the deposited amorphous film. If the DC bias is introduced using a bias rod, it is preferred that the bias rod be positive. When the DC bias is introduced to the substrate side, it is preferable to introduce the DC bias so that the substrate side becomes the negative electrode. When introducing the RF bias, it is preferable to make the area of the electrode for introducing the RF smaller than the area of the substrate.
【0079】本発明のプラズマ処理に適したi型層の堆
積には、SiH4、Si2H6、SiH4、SiF2H2等の
シラン系原料ガスが適している。またバンドギャップを
広げるためには炭素、チッ素または酸素含有ガスを添加
するのが好ましいものである。炭素、チッ素または酸素
含有ガスは、i型層の中に均一に含有させるよりは、p
型層または/及びn型層近傍で多く含有させる事が好ま
しいものである。この様にする事によってi型層中での
電荷の走行性を疎外することなく、開放電圧を向上させ
ることができるものである。炭素含有ガスとしては、C
nH2n+2、CnH2nやC2H2等が適している。チッ素含有
ガスとしては、N2、NO、N20、NO2、NH3等が適
している。酸素含有ガスとしては、O2,CO2、O3等
が適している。またこれらのガスを複数組みあわせて導
入しても良いものである。これらバンドギャップを大き
くする原料ガスの添加量としては、0.1から50%が
適した量である。Silane source gas such as SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 4 and SiF 2 H 2 is suitable for depositing the i-type layer suitable for the plasma treatment of the present invention. Further, in order to widen the band gap, it is preferable to add carbon, nitrogen or an oxygen-containing gas. The carbon, nitrogen, or oxygen-containing gas is not contained in the i-type layer uniformly,
It is preferable to add a large amount in the vicinity of the mold layer and / or the n-type layer. By doing so, the open circuit voltage can be improved without alienating the charge running property in the i-type layer. As the carbon-containing gas, C
n H 2n + 2 , C n H 2n , C 2 H 2 and the like are suitable. The nitrogen-containing gas, N 2, NO, N 2 0, NO 2, NH 3 or the like are suitable. O 2 , CO 2 , O 3, etc. are suitable as the oxygen-containing gas. Also, a combination of a plurality of these gases may be introduced. A suitable amount of the source gas added to increase the band gap is 0.1 to 50%.
【0080】更に、i型層は、周期律表第III族または
/及び第V族の元素を添加することにより、特性が向上
するものである。周期律表第III族元素としては、B、
Al、Ga等が適したものである。特にBを添加する場
合にはB2H6、BF3等のガスを用いて添加するのが好
ましいものである。また周期律表第V族元素としては、
N、P、As等が適したものである。特にPを添加する
場合にはPH3が適したものとして挙げられる。周期律
表第III族または/及び第V族元素のi型層への添加量
としては、0.1から1000ppmが適した範囲であ
る。Further, the characteristics of the i-type layer are improved by adding an element of group III or / and group V of the periodic table. The Group III elements of the periodic table are B,
Al, Ga, etc. are suitable. In particular, when B is added, it is preferable to add it by using a gas such as B 2 H 6 or BF 3 . Further, as the Group V element of the periodic table,
N, P, As and the like are suitable. Particularly when P is added, PH 3 is mentioned as a suitable one. The suitable amount of the group III element and / or the group V element of the periodic table added to the i-type layer is 0.1 to 1000 ppm.
【0081】i型層に対して、n/iバッファー層やp
/iバッファー層を設ける事によって、光起電力素子の
特性が向上するものである。該バッファー層としては、
前記i型層と同様な半導体層が使用可能であり、特にi
型層よりは堆積速度を遅くして堆積するのが好ましいも
のである。該バッファー層は、i型層よりもバンドギャ
ップが広い半導体が適している。該バンドギャップは、
i型層からバッファー層に滑らかに連続的であるのが好
ましいものである。該バッファー層でバンドギャップを
連続的に変えるための方法としては、シリコン系の非単
結晶半導体に含有させるゲルマニウム原子の含有量を増
加させる事によって、バンドギャップを狭くすることが
できるものである。一方、シリコン系の非単結晶半導体
中に含有される炭素原子、酸素原子または/及びチッ素
原子の含有量を増加させる事によってバンドギャップは
連続的に広くすることができるものである。バンドギャ
ップの一番狭い所と一番広い所の比は1.01から1.
5であるのが好ましい範囲である。For the i-type layer, the n / i buffer layer and p
By providing the / i buffer layer, the characteristics of the photovoltaic element are improved. As the buffer layer,
A semiconductor layer similar to the i-type layer can be used, in particular i
It is preferable to deposit at a slower deposition rate than the mold layer. A semiconductor having a wider bandgap than the i-type layer is suitable for the buffer layer. The band gap is
It is preferable that it is smoothly continuous from the i-type layer to the buffer layer. As a method for continuously changing the bandgap in the buffer layer, the bandgap can be narrowed by increasing the content of germanium atoms contained in the silicon-based non-single-crystal semiconductor. On the other hand, the band gap can be continuously widened by increasing the content of carbon atoms, oxygen atoms and / or nitrogen atoms contained in the silicon-based non-single crystal semiconductor. The ratio of the narrowest band gap to the widest band gap is 1.01 to 1.
A preferred range is 5.
【0082】また該バッファー層に周期律表第III族ま
たは/及び第V族の元素を添加する場合には、n/iバ
ッファー層には周期律表第III族元素を添加し、p/i
バッファー層には周期律表第V族元素を添加するのが好
ましいものである。この様にする事によって、n型層ま
たは/及びp型層からの不純物のi型層への拡散による
特性の低下を防止する事ができるものである。When an element of Group III or / and Group V of the periodic table is added to the buffer layer, an element of Group III of the periodic table is added to the n / i buffer layer to add p / i.
It is preferable to add a Group V element of the periodic table to the buffer layer. By doing so, it is possible to prevent deterioration of characteristics due to diffusion of impurities from the n-type layer and / or the p-type layer into the i-type layer.
【0083】(n型層、p型層)p型層またはn型層
も、本発明の光起電力装置の特性を左右する重要な層で
ある。p型層またはn型層の非晶質材料(a−と表示す
る)(微結晶材料(μc−と表示する)も非晶質材料の
範ちゅうに入ることは言うまでもない。)としては、例
えばa−Si:H,a−Si:HX,a−SiC:H,
a−SiC:HX,a−SiGe:H,a−SiGe
C:H,a−SiO:H,a−SiN:H,a−SiO
N:HX,a−SiOCN:HX,μc−Si:H,μ
c−SiC:H,μc−Si:HX,μc−SiC:H
X,μc−SiGe:H,μc−SiO:H,μc−S
iGeC:H,μc−SiN:H,μc−SiON:H
X,μc−SiOCN:HX,等にp型の価電子制御剤
(周期律表第III族原子B,Al,Ga,In,TI)
やn型の価電子制御剤(周期律表第V族原子P,As,
Sb,Bi)を高濃度に添加した材料が挙げられ、多結
晶材料(poly−と表示する)としては、例えばpo
ly−Si:H,poly−Si:HX,poly−S
iC: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(周期律表第III
族原子B.Al,Ga,In,Tl)やn型の価電子制
御剤(周期律表第V族原子P,As,Sb,Bi)を高
濃度に添加した材料が挙げられる。(N-type layer, p-type layer) The p-type layer or the n-type layer is also an important layer that influences the characteristics of the photovoltaic device of the present invention. Examples of the amorphous material of the p-type layer or the n-type layer (denoted as a−) (microcrystalline material (denoted as μc−) also fall into the category of amorphous materials) are, for example, a-Si: H, a-Si: HX, a-SiC: H,
a-SiC: HX, a-SiGe: H, a-SiGe
C: H, a-SiO: H, a-SiN: H, a-SiO
N: HX, a-SiOCN: HX, μc-Si: H, μ
c-SiC: H, μc-Si: HX, μc-SiC: H
X, μc-SiGe: H, μc-SiO: H, μc-S
iGeC: H, μc-SiN: H, μc-SiON: H
X, μc-SiOCN: HX, etc., p-type valence electron control agent (Group III atom B, Al, Ga, In, TI of the periodic table)
And n-type valence electron control agents (group V atoms P, As,
A material to which Sb, Bi) is added at a high concentration can be cited, and a polycrystal material (indicated as poly-) is, for example, po.
ly-Si: H, poly-Si: HX, poly-S
iC: H, poly-SiC: HX, poly-SiG
e: H, poly-Si, poly-SiC, poly
-SiGe, p-type valence electron control agent (periodic table III
Group atom B. Examples of the material include Al, Ga, In, Tl) and an n-type valence electron control agent (atoms P, As, Sb, Bi of Group V of the periodic table) in high concentration.
【0084】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、バンドギァプの広
い非晶質半導体層が適している。Particularly, in the p-type layer or the n-type layer on the light incident side,
A crystalline semiconductor layer with little light absorption or an amorphous semiconductor layer with a wide band gap is suitable.
【0085】p型層への周期律表第III族原子の添加量
およびn型層への周期律表第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 amount of Group III atoms added to the p-type layer and the amount of Group V atoms added to the n-type layer were 0.1.
The optimum amount is ˜50 at%.
【0086】またp型層またはn型層に含有される水素
原子(H,D)またはハロゲン原子はp型層またはn型
層の未結合手を補償する働きをしp型層またはn型層の
ドーピング効率を向上させるものである。p型層または
n型層へ添加される水素原子またはハロゲン原子は0.
1〜40at%が最適量として挙げられる。特にp型層
またはn型層が結晶性の場合、水素原子またはハロゲン
原子は0.1〜8at%が最適量として挙げられる。更
にp型層/i型層、n型層/i型層の各界面側で水素原
子または/及びハロゲン原子の含有量が多く分布してい
るものが好ましい分布形態として挙げられ、該界面近傍
での水素原子または/及びハロゲン原子の含有量はバル
ク内の含有量の1.1〜2倍の範囲が好ましい範囲とし
て拳げられる。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 serve to compensate dangling bonds in the p-type layer or the n-type layer, and thus the p-type layer or the n-type layer. To improve the doping efficiency. Hydrogen atoms or halogen atoms added to the p-type layer or the n-type layer are 0.
The optimum amount is 1 to 40 at%. Especially 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 preferable distribution form is one in which the content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is largely distributed on the interface side of each of the p-type layer / i-type layer and the n-type layer / i-type layer. The content of hydrogen atoms and / or halogen atoms is preferably in the range of 1.1 to 2 times the content in the bulk. In this way, p-type layer / i-type layer, n-type layer / i
By increasing the content of hydrogen atoms or halogen atoms in the vicinity of each interface of the mold layer, the defect level and mechanical strain in the vicinity of 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.
【0087】光起電力素子のp型層及びn型層の電気特
性としては活性化エネルギーが0.2eV以下のものが
好ましく、0.1eV以下のものが最適である。また比
抵抗としては100Ωcm以下が好ましく、1Ωcm以
下が最適である。さらにp型層及びn型層の層厚は1〜
50nmが好ましく、3〜10nmが最適である。Regarding the electrical characteristics of the p-type layer and the n-type layer of the photovoltaic element, the activation energy is preferably 0.2 eV or less, and most preferably 0.1 eV or less. The specific resistance is preferably 100 Ωcm or less, and most preferably 1 Ωcm or less. Furthermore, the layer thickness of the p-type layer and the n-type layer is 1 to
50 nm is preferable and 3 to 10 nm is optimum.
【0088】本発明の光起電力素子の半導体層として好
適なIV族及びIV族合金系非晶質半導体層を形成する
ために、最も好適な製造方法はマイクロ波プラズマCV
D(MWPCVD)法であり、次に好適な製造方法はR
FプラズマCVD(RFPCVD)法である。In order to form a group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor layer suitable as the semiconductor layer of the photovoltaic element of the present invention, the most preferable manufacturing method is microwave plasma CV.
D (MWPCVD) method, and the next preferred manufacturing method is R
This is an F plasma CVD (RFPCVD) method.
【0089】マイクロ波プラズマCVD法は、堆積チャ
ンバーに原料ガス、希釈ガスなどの材料ガスを導入し、
真空ポンプによって排気しつつ、堆積室の内圧を一定に
して、マイクロ波電源によって発振されたマイクロ波
を、導波管によって導き、誘電体窓(アルミナセラミッ
クス等)を介して前記堆積チャンバーに導入して、材料
ガスのプラズマを生起させて分解し、堆積室内に配置さ
れた基板上に所望の堆積膜を形成する方法であり、広い
堆積条件で光起電力装置に適用可能な堆積膜を形成する
ことができる。In the microwave plasma CVD method, a material gas such as a source gas and a diluting gas is introduced into the deposition chamber,
While evacuating with a vacuum pump, the internal pressure of the deposition chamber was kept constant, and microwaves oscillated by a microwave power source were guided by a waveguide and introduced into the deposition chamber through a dielectric window (alumina ceramics etc.). A plasma of material gas is generated and decomposed to form a desired deposited film on the substrate placed in the deposition chamber, and a deposited film applicable to a photovoltaic device is formed under a wide range of deposition conditions. be able to.
【0090】本発明の光起電力素子に好適な第IV族及
び第IV族合金系非晶質半導体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、窒素原子を含
有し先ガス化し得る化合物、酸素原子を含有したガス化
し得る化合物等、及び該化合物の混合ガスを拳げること
ができる。As a source gas suitable for depositing the group IV and group IV alloy-based amorphous semiconductor layers suitable for the photovoltaic element of the present invention, a gasifiable compound containing a silicon atom, germanium atom, is used. A gasifiable compound containing,
A gasifiable compound containing a carbon atom, a compound preliminarily gasifying containing a nitrogen atom, a gasifiable compound containing an oxygen atom, and the like, and a mixed gas of the compounds can be used.
【0091】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、鎖状または環状シラン化合物が用
いられ、具体的には例えば、SiH4、Si2H6、Si
F4、SiFH3、SiF2H2、SiF3H,Si3H8、
SiD4、SiHD3,SiH2D2、SiH3D,SiF
D3,SiF2D2,SiD3H,Si2D3H3、(Si
F2)5,(SiF2)6,(SiF2)4,Si2F6,Si
3F8,Si2H2F4,Si2H3F3,SiCl4,(Si
Cl2)5,SiBr4、(SiBr2)5,Si2Cl6、
SiHCl3、SiH2Br2、SiH2Cl2,Si2Cl
3F3などのガス状態のまたは容易にガス化し得るものが
挙げられる。A chain-like or cyclic silane compound is specifically used as a gasifying compound containing a silicon atom. Specific examples include SiH 4 , Si 2 H 6 and Si.
F 4 , SiFH 3 , SiF 2 H 2 , SiF 3 H, Si 3 H 8 ,
SiD 4 , SiHD 3 , SiH 2 D 2 , SiH 3 D, SiF
D 3 , SiF 2 D 2 , SiD 3 H, Si 2 D 3 H 3 , (Si
F 2 ) 5 , (SiF 2 ) 6 , (SiF 2 ) 4 , Si 2 F 6 , Si
3 F 8 , Si 2 H 2 F 4 , Si 2 H 3 F 3 , SiCl 4 , (Si
Cl 2 ) 5 , SiBr 4 , (SiBr 2 ) 5 , Si 2 Cl 6 ,
SiHCl 3 , SiH 2 Br 2 , SiH 2 Cl 2 , Si 2 Cl
Examples thereof include those in a gas state such as 3 F 3 or those which can be easily gasified.
【0092】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
H2D 2、GeH3D,Ge2H6、Ge2D6等が挙げられ
る。Specifically, a gas containing germanium atoms
GeH is a compound that can be converted intoFour, GeDFour, GeFFour,
GeFH3, GeF2H2, GeF3H, GeHD3, Ge
H2D 2, GeH3D, Ge2H6, Ge2D6Etc.
It
【0093】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、C nH2n+2(nは整
数)、CnH2n(nは整数),C2H2、C6H6、CO2、
CO等が挙げられる。Can be gasified specifically containing carbon atoms
As the compound, CHFour, CDFour, C nH2n + 2(N is an integer
Number), CnH2n(N is an integer), C2H2, C6H6, CO2,
CO etc. are mentioned.
【0094】窒素含有ガスとしてはN2、NH3、N
D3,NO,NO2、N2Oが挙げられる。酸素含有ガス
としてはO2,CO,CO2、NO,NO2、N2O,CH
3CH2OH,CH3OH等が拳げられる。As the nitrogen-containing gas, N 2 , NH 3 , N
D 3 , NO, NO 2 and N 2 O can be mentioned. Oxygen-containing gas includes O 2 , CO, CO 2 , NO, NO 2 , N 2 O, CH
3 CH 2 OH, CH 3 OH, etc. are struck.
【0095】また、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律表第III族原及
び第V族原子が挙げられる。Further, examples of the substance introduced into the p-type layer or the n-type layer for controlling the valence electrons include Group III atoms and Group V atoms of the periodic table.
【0096】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,B5H9、B5H11,B6
H10,B6H12,B6H14等の水素化ホウソ、BF3、B
Cl3等のハロゲン化ホウソ等を挙げることができる。
このほかにAlCl3、GaCl3、InCl3,TlC
l3等も挙げることができる。特にB2H6,BF3が適し
ている第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、P2
H4の水素化燐、PH4I,PF3、PF5、PCl3、P
Cl5、PBr3,PBr5、PI3等のハロゲン化燐が挙
げられる。このほかAsH3,AsF3、AsCl3,A
sBr3,AsF5、SbH3,SbF3、SbF5,Sb
Cl3、SbCl5、BiH3、BiCl3、BiBr3等
も挙げることができる。特にPH3,PF3が適してい
る。The materials effectively used as a starting material for introducing a Group III atom include B 2 H 6 , B 4 H 10 , B 5 H 9 and B 5 specifically for introducing a boroso atom. H 11 , B 6
Hydrogenated borohydride such as H 10 , B 6 H 12 , B 6 H 14 , BF 3 , B
Examples thereof include halogenated halo such as Cl 3 .
In addition, AlCl 3 , GaCl 3 , InCl 3 , TlC
Examples include l 3 and the like. In particular, B 2 H 6 and BF 3 are effectively used as a suitable starting material for introducing a Group V atom, specifically, PH 3 and P 2 for introducing a phosphorus atom.
H 4 Phosphorus hydride, PH 4 I, PF 3 , PF 5 , PCl 3 , P
Examples thereof include phosphorus halides such as Cl 5 , PBr 3 , PBr 5 , and PI 3 . In addition, AsH 3 , AsF 3 , AsCl 3 , A
sBr 3 , AsF 5 , SbH 3 , SbF 3 , SbF 5 , Sb
Other examples include Cl 3 , SbCl 5 , BiH 3 , BiCl 3 and BiBr 3 . Particularly, PH 3 and PF 3 are suitable.
【0097】また前記ガス化し得る化合物をH2、H
e,Ne,Ar,Xe,Kr等のガスで適宜希釈して堆
積室に導入しても良い。特に微結晶半導体やa−Si
C:H等の光吸収の少ないかバンドギァプの広い層を堆
積する場合は、水素ガスで2〜100倍に原料ガスを希
釈し、マイクロ波パワー、あるいは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。Further, the gasifiable compound is replaced by 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. Especially microcrystalline semiconductors and a-Si
When depositing a layer such as C: H that has little light absorption or has a wide band gap, dilute the source gas 2 to 100 times with hydrogen gas and introduce relatively high microwave power or RF power. Is preferred.
【0098】(透明電極)透明電極は、太陽や白色蛍光
灯などからの光を各半導体層内に効率よく吸収させるた
めに、光の透過率が85%以上であることが望ましく、
さらに、電気的には光起電力素子の出力にたいして抵抗
成分とならぬようシート抵抗値は100Ω以下であるこ
とが望ましい。このような特性を備えた材料として、S
nO2、In2O3、ZnO、CdO、Cd2SnO4、I
TO(In2O3+SnO2)などの金属酸化物や、A
u、Al、Cuなどの金属を極めて薄く半透明状に成膜
した金属薄膜などが挙げられる。透明電極は、光起電力
素子においてはp型層またはn型層半の上に積層され、
透光性支持体上に光起電力素子を形成し、透光性支持体
側から光照射をする場合には、支持体上に積層されるも
のであるため、相互の密着性の良いものを選ぶことが必
要である。また透明電極は反射防止の条件に合う様な層
厚に堆積するのが好ましいものである。透明電極の作製
方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム加熱蒸着
法、スパッタリング法、スプレー法などを用いることが
でき、所望に応じて適宜選択される。(Transparent Electrode) The transparent electrode preferably has a light transmittance of 85% or more in order to efficiently absorb light from the sun, white fluorescent lamp, or the like into each semiconductor layer.
Further, electrically, the sheet resistance value is preferably 100Ω or less so as not to be a resistance component to the output of the photovoltaic element. As a material having such characteristics, S
nO 2 , In 2 O 3 , ZnO, CdO, Cd 2 SnO 4 , I
Metal oxides such as TO (In 2 O 3 + SnO 2 ) and A
Examples thereof include a metal thin film in which a metal such as u, Al, or Cu is formed into an extremely thin film in a semitransparent state. The transparent electrode is laminated on the p-type layer or the n-type layer half in the photovoltaic element,
When a photovoltaic element is formed on a translucent support and light is irradiated from the translucent support side, it is laminated on the support, so select ones that have good mutual adhesion. It is necessary. Further, it is preferable that the transparent electrode is deposited in a layer thickness suitable for the antireflection condition. As a method for producing the transparent electrode, a resistance heating vapor deposition method, an electron beam heating vapor deposition method, a sputtering method, a spray method, or the like can be used and is appropriately selected as desired.
【0099】(集電電極)本発明の水素プラズマ処理を
行った光起電力素子の集電電極としては、銀ペーストを
スクリーン印刷して形成する事や、Cr、Ag、Au、
Cu、Ni、ΜO、Al等をマスクをして真空蒸着で形
成しても良い。またCu、Au、Ag、Al等の金属線
に炭素やAg粉を樹脂とともに付けて光起電力素子の表
面に張りつけて集電電極としても良い。(Collecting Electrode) As the collecting electrode of the photovoltaic element subjected to the hydrogen plasma treatment of the present invention, silver paste is formed by screen printing, or Cr, Ag, Au,
It may be formed by vacuum vapor deposition using a mask of Cu, Ni, ΜO, Al or the like. Alternatively, a metal wire of Cu, Au, Ag, Al or the like may be attached with carbon or Ag powder together with a resin and attached to the surface of the photovoltaic element to form a collecting electrode.
【0100】なお、本発明の光起電力素子を用いて、所
望の出力電圧、出力電流の光起電力装置を製造する場合
には、本発明の光起電力素子を直列あるいは並列に接続
し、表面と裏面に保護層を形成し、出力の取り出し電極
等が取り付けられる。また、本発明の光起電力素子を直
列接続する場合、逆流防止用のダイオードを組み込むこ
とがある。When a photovoltaic device having a desired output voltage and output current is manufactured using the photovoltaic device of the present invention, the photovoltaic device of the present invention is connected in series or in parallel, A protective layer is formed on the front and back surfaces, and output extraction electrodes and the like are attached. Further, when the photovoltaic elements of the present invention are connected in series, a diode for preventing backflow may be incorporated.
【0101】[0101]
【実施例】以下、非単結晶シリコン系半導体材料からな
る太陽電池について、本発明の光起電力素子の形成方法
を詳細に説明するが、本発明はこれになんら限定される
ものではない。EXAMPLES A method for forming a photovoltaic element of the present invention will be described in detail below with respect to a solar cell made of a non-single crystal silicon semiconductor material, but the present invention is not limited to this.
【0102】(実施例1)図4に示す堆積装置を用いて
図1の太陽電池を作製した。まず、基板の作製を行っ
た。厚さ0.5mm、50×50mm2のステンレス製
の支持体(100)をアセトンとイソプロパノールで超
音波洗浄し、温風乾燥させた。Example 1 The solar cell of FIG. 1 was produced using the deposition apparatus shown in FIG. First, a substrate was manufactured. A stainless steel support (100) having a thickness of 0.5 mm and 50 × 50 mm 2 was ultrasonically cleaned with acetone and isopropanol, and dried with warm air.
【0103】スパッタリング法を用いて室温でステンレ
ス性の支持体(100)表面上に層厚0.3μmのAg
の光反射層(101)とその上に350℃で層厚1.0
μmのZnOの反射増加層(102)を形成し、基板の
作製を終えた。On the surface of the stainless support (100) at room temperature by the sputtering method, Ag having a layer thickness of 0.3 μm was used.
Light reflection layer (101) and a layer thickness of 1.0 on it at 350 ° C.
A reflection-increasing layer (102) of ZnO having a thickness of 100 μm was formed, and the fabrication of the substrate was completed.
【0104】次に、堆積装置400を用いて、反射増加
層上に各半導体層を形成した。堆積装置400はMWP
CVD法とRFPCVD法の両方を実施することができ
る。Next, each semiconductor layer was formed on the reflection increasing layer using the deposition apparatus 400. The deposition apparatus 400 is MWP
Both CVD and RFPCVD methods can be performed.
【0105】堆積装置には不図示の原料ガスボンベがガ
ス導入管を通して接続されている。原料ガスボンベはい
ずれも超高純度に精製されたもので、SiH4ガスボン
ベ、SiF4ガスボンベ、CH4ガスボンベ、GeH4ガ
スボンベ、GeF4ガスボンベ、Si2H6ガスボンベ、
PH3/H2(希釈度:1000ppm)ガスボンベ、B
2H6/H2(希釈度:2000ppm)ガスボンベ、H2
ガスボンベ、Heガスボンベ、SiCl2H2ガスボン
ベ、SiH4/H2(希釈度:1000ppm)ガスボン
ベを接続した。A source gas cylinder (not shown) is installed in the deposition apparatus.
It is connected through the introduction pipe. Raw gas cylinder Yes
The gap is also refined to ultra-high purity, SiHFourGas Bon
B, SiFFourGas cylinder, CHFourGas cylinder, GeHFourMoth
Smoke, GeFFourGas cylinder, Si2H6Gas cylinder,
PH3/ H2(Dilution: 1000ppm) Gas cylinder, B
2H6/ H2(Dilution: 2000ppm) Gas cylinder, H2
Gas cylinder, He gas cylinder, SiCl2H2Gas Bon
SiHFour/ H2(Dilution: 1000ppm) Gas Bon
Connected
【0106】次に、反射層101と反射増加層102が
形成されている基板490をロードチャンバー401内
の基板搬送用レール413上に配置し、不図示の真空排
気ポンプによりロードチャンバー401内を圧力が約1
×10-5Torrになるまで真空排気した。次にあらか
じめ不図示の真空排気ポンプにより真空引きしておいた
搬送チャンバー402及び堆積チャンバー417内へゲ
ートバルブ406を開けて搬送した。基板490の裏面
を基板加熱用ヒーター410に密着させ加熱し、堆積チ
ャンバー417内を不図示の真空排気ポンプにより圧力
が約1×10-5Torrになるまで真空排気した。Next, the substrate 490 on which the reflection layer 101 and the reflection increasing layer 102 are formed is placed on the substrate transfer rail 413 in the load chamber 401, and the load chamber 401 is pressurized by a vacuum exhaust pump (not shown). Is about 1
It was evacuated to × 10 -5 Torr. Next, the gate valve 406 was opened and the film was transferred into the transfer chamber 402 and the deposition chamber 417 which were evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 410 and heated, and the inside of the deposition chamber 417 was evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr.
【0107】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、μc−SiからなるRFn型層103を形成した。After the preparation for film formation was completed as described above, the RFn type layer 103 made of μc-Si was formed.
【0108】μc−SiからなるRFn型層を形成する
には、H2ガスを堆積チャンバー417内にガス導入管
429を通して導入し、H2ガス流量が200sccm
になるようにバルブ441、431、430を開け、マ
スフローコントローラー436で調整した。堆積チャン
バー417内の圧力が1.2Torrになるように不図
示のコンダクタンスバルブで調整した。基板490の温
度が360℃になるように基板加熱用ヒーター410を
設定し、基板温度が安定したところで、SiH 4ガス、
PH3/H2ガスを堆積チャンバー417内にバルブ44
3、433、444、434を操作してガス導入管42
9を通して導入した。この時、SiH4ガス流量が2s
ccm、H2ガス流量が100sccm、PH3/H2ガ
ス流量が200sccmとなるようにマスフローコント
ローラー438、436、439で調整し、堆積チャン
バー417内の圧力は1.2Torrとなるように調整
した。RF電源422の電力を0.05W/cm3に設
定し、プラズマ形成用カップ420にRF電力を導入
し、グロー放電を生起させ、基板上にRFn型層の形成
を開始し、層厚20nmのRFn型層を形成したところ
でRF電源を切って、グロー放電を止め、RFn型層1
03の形成を終えた。堆積チャンバー417内へのSi
H4ガス、PH3/H2の流入を止め、5分間、堆積室内
へH2ガスを流し続けたのち、H2の流入も止め、堆積室
内およびガス配管内を1×10-5Torrまで真空排気
した。An RFn type layer made of μc-Si is formed.
To H2Gas introduction pipe for introducing gas into the deposition chamber 417
Introduced through 429, H2Gas flow rate is 200 sccm
Valve 441, 431, 430 so that
It was adjusted with the sflow controller 436. Heap Chang
The pressure inside the bar 417 is not set to 1.2 Torr.
It was adjusted with the conductance valve shown. Substrate 490 temperature
Heat the substrate heater 410 so that the temperature is 360 ° C.
After setting, when the substrate temperature is stable, SiH Fourgas,
PH3/ H2Valve 44 for gas in deposition chamber 417
Operate 3, 433, 444, 434 to operate the gas introduction pipe 42
Introduced through 9. At this time, SiHFourGas flow rate is 2s
ccm, H2Gas flow rate is 100 sccm, PH3/ H2Moth
Mass flow control so that the flow rate is 200 sccm
Adjust with rollers 438, 436, 439 and
Adjust the pressure inside bar 417 to 1.2 Torr
did. The power of the RF power source 422 is 0.05 W / cm3Set up
RF power to the plasma forming cup 420
Then, a glow discharge is generated to form an RFn type layer on the substrate.
And a RFn type layer having a layer thickness of 20 nm was formed.
Turn off the RF power to stop the glow discharge and turn on the RFn type layer 1
The formation of 03 is completed. Si into the deposition chamber 417
HFourGas, PH3/ H2Stop the flow of water for 5 minutes in the deposition chamber
To H2After continuing to flow the gas, H2Also stopped the inflow of
1 × 10 inside and inside gas pipe-FiveVacuum exhaust to Torr
did.
【0109】次に本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を表1(1)の条件で行った。Next, the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was performed under the conditions shown in Table 1 (1).
【0110】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理をおこなうには、シリコン原子含有ガスとして、
SiH4/H2(希釈度:1000ppm)ガス、H2ガ
ス、を堆積チャンバー417内にガス導入管429を通
して導入し、H2ガス流量が750sccmになるよう
にバルブ441、431、430を開け、マスフローコ
ントローラー436で調整した。シリコン原子含有ガス
は、SiH4ガス量が全H2ガス流量に対して0.04%
になるようにバルブ442、432、を開けマスフロー
コントローラー437で調整した。堆積チャンバー41
7内の圧力が1.1Torrになるように不図示のコン
ダクタンスバルブで調整した。基板490の温度が36
0℃になるように基板加熱用ヒーター410を設定し、
基板温度が安定したところで、RF電源422の電力を
0.04W/cm3に設定し、RF電力を導入し、プラ
ズマ形成用カップ420内にグロー放電を生起させ、3
分間本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理を
行った。その後RF電源を切って、グロー放電を止め、
堆積チャンバー417内へのSiH4/H2(希釈度:1
000ppm)ガスの流入を止め、5分間、堆積チャン
バー417内へH 2ガスを流し続けたのち、H2ガスの流
入も止め、堆積チャンバー417内およびガス配管内を
1x10-5Torrまで真空排気した。Hydrogen plasm containing trace silane-based gas of the present invention
In order to perform processing, as a gas containing silicon atoms,
SiHFour/ H2(Dilution: 1000ppm) Gas, H2Moth
Gas into the deposition chamber 417.
Then introduced, H2So that the gas flow rate is 750 sccm
Open valves 441, 431, 430 in the
It was adjusted with a controller 436. Silicon atom-containing gas
Is SiHFourGas amount is all H20.04% for gas flow rate
Open the valves 442 and 432 so that
It was adjusted with the controller 437. Deposition chamber 41
The pressure inside 7 is 1.1 Torr
Adjusted with the dactance valve. The temperature of the substrate 490 is 36
Set the substrate heating heater 410 to 0 ° C.,
When the substrate temperature is stable, turn on the power of the RF power source 422.
0.04W / cm3Set to, RF power is introduced, and
Glow discharge is generated in the cup forming cup 420 and 3
Minutes The hydrogen plasma treatment containing trace silane-based gas of the present invention
went. Then turn off the RF power to stop glow discharge,
SiH into the deposition chamber 417Four/ H2(Dilution degree: 1
000ppm) stop the flow of gas, 5 minutes,
H into the bar 417 2After continuing to flow the gas, H2Gas flow
Turn off the inside and set the inside of the deposition chamber 417 and the gas pipe.
1x10-FiveEvacuated to Torr.
【0111】次にa−Siからなるn/iバッファー層
151、a−SiGeからなるMWi型層104、a−
Siからなるp/iバッファー層161を順次RFPC
VD法、MWPCVD法、RFPCVD法によって形成
した。Next, the n / i buffer layer 151 made of a-Si, the MWi type layer 104 made of a-SiGe, a-
The p / i buffer layer 161 made of Si is sequentially RFPC
It was formed by the VD method, the MWPCVD method, and the RFPCVD method.
【0112】まず、あらかじめ不図示の真空排気ポンプ
により真空引きしておいた搬送チャンバー403及びi
型層堆積チャンバー418内へゲートバルブ407を開
けて基板490を搬送した。基板490の裏面を基板加
熱用ヒーター411に密着させ加熱し、i型層堆積チャ
ンバー418内を不図示の真空排気ポンプにより圧力が
約1×10-5Torrになるまで真空排気した。First, the transfer chambers 403 and i which have been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance.
The gate valve 407 was opened into the mold layer deposition chamber 418, and the substrate 490 was transported. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 411 and heated, and the i-type layer deposition chamber 418 was evacuated to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr by a vacuum exhaust pump (not shown).
【0113】n/iバッファー層151を作製するに
は、基板490の温度が360℃になるように基板加熱
用ヒーター411を設定し、基坂が十分加熱されたとこ
ろでバルブ464、454、450、463、453を
徐々に開いて、Si2H6ガス、H2ガスをガス導入管4
49を通じてi型層堆積チャンバー418内に流入させ
た。この時、Si2H6ガス流量が4sccm、H2ガス
流量が100sccmとなるように各々のマスフローコ
ント ローラー459、458で調整した。i型層堆積
チャンバー418内の圧力は、0.8Torrとなるよ
うに不図示のコンダクタンスバルブの開口を調整した。
次に、高周波(以下「RF」と略記する)電源424を
0.07W/cm3に設定し、バイアス棒428に印加
し、グロー放電を生起させ、シャッター427を開ける
ことでRFn型層上にn/iバッファー層の作製を開始
し、層厚10nmのn/iバッファー層を作製したとこ
ろでRFグロー放電を止め、RF電源424の出力を切
り、n/iバッファー層151の作製を終えた。バルブ
464、454を閉じて、i型層堆積チャンバー418
内へのSi2H6ガスの流入を止め、2分間i型層堆積チ
ャンバー418内へH 2ガスを流し続けたのち、バルブ
453、450を閉じ、i型層堆積チャンバー418内
およびガス配管内を1×10-5Torrまで真空排気し
た。To prepare the n / i buffer layer 151
Heat the substrate so that the temperature of the substrate 490 becomes 360 ° C.
The heater 411 is set to make sure that Kisaka is sufficiently heated.
The valves 464, 454, 450, 463, 453.
Gradually open, Si2H6Gas, H2Gas introduction pipe 4
Flow into the i-type layer deposition chamber 418 through 49
It was At this time, Si2H6Gas flow rate is 4 sccm, H2gas
Each mass flow controller should have a flow rate of 100 sccm.
It was adjusted with the control rollers 459 and 458. i-type layer deposition
The pressure inside the chamber 418 will be 0.8 Torr.
Thus, the opening of the conductance valve (not shown) was adjusted.
Next, a high frequency (hereinafter abbreviated as “RF”) power source 424
0.07W / cm3Set to and apply to the bias rod 428
Then, glow discharge is generated and the shutter 427 is opened.
This started the fabrication of the n / i buffer layer on the RF n-type layer
Then, an n / i buffer layer having a layer thickness of 10 nm was prepared.
Stop the RF glow discharge and turn off the output of the RF power supply 424.
The fabrication of the n / i buffer layer 151 was completed. valve
I-type layer deposition chamber 418 with 464, 454 closed.
Si into2H6Stop the flow of gas for 2 minutes
H into the chamber 418 2After continuing to flow the gas, the valve
453 and 450 are closed, and inside the i-type layer deposition chamber 418
And 1 × 10 in the gas pipe-FiveEvacuate to Torr
It was
【0114】MWi型層を作製するには、基板490の
温度が360℃になるように基板加熱用ヒーター411
を設定し、基板が十分加熱されたところでバルブ46
1、451、450、462、452、463、453
を徐々に開いて、SiH4ガス、GeH4ガス、H2ガス
をガス導入管449を通じてi型層堆積チャンバー41
8内に流入させた。To form the MWi type layer, the substrate heating heater 411 is controlled so that the temperature of the substrate 490 becomes 360 ° C.
The valve 46 when the substrate is sufficiently heated.
1, 451, 450, 462, 452, 463, 453
Is gradually opened, and SiH 4 gas, GeH 4 gas, and H 2 gas are introduced into the i-type layer deposition chamber 41 through the gas introduction pipe 449.
It was poured into 8.
【0115】この時、SiH4ガス流量が38scc
m、GeH4ガス流量が35sccm、H2ガス流量が1
20sccmとなるように各々のマスフローコントロー
ラー456、457、458で調整した。i型層堆積チ
ャンバー418内の圧力は、6mTorrとなるように
不図示のコンダクタンスバルブの開口を調整した。次
に、RF電源424を0.60W/cm3に設定し、バ
イアス棒428に印加した。その後、不図示のMW電源
の電力を0.25W/cm3に設定し、導波管426、
及びマイクロ波導入用窓425を通じてi型層堆積チャ
ンバー418内にMW電力導入し、グロー放電を生起さ
せ、シャッター427を開けることでn/iバッファー
層上にMWi型層の作製を開始し、層厚0.15μmの
i型層を作製したところでMWグロー放電を止め、バイ
アス電源424の出力を切り、MWi型層204の作製
を終えた。バルブ451、452を閉じて、i型層堆積
チャンバー418内へのSiH4ガス、GeH4ガスの流
入を止め、2分間i型層堆積チャンバー418内へH2
ガスを流し続けたのち、バルブ453、450を閉じ、
i型層堆積チャンバー418内およびガス配管内を1×
10-5Torrまで真空排気した。At this time, the SiH 4 gas flow rate is 38 scc
m, GeH 4 gas flow rate is 35 sccm, H 2 gas flow rate is 1
The mass flow controllers 456, 457, and 458 were adjusted to 20 sccm. The pressure inside the i-type layer deposition chamber 418 was adjusted to 6 mTorr by adjusting the opening of a conductance valve (not shown). Next, the RF power source 424 was set to 0.60 W / cm 3 and applied to the bias rod 428. After that, the power of the MW power source (not shown) is set to 0.25 W / cm 3 , and the waveguide 426,
And, MW power is introduced into the i-type layer deposition chamber 418 through the microwave introduction window 425 to cause glow discharge, and the shutter 427 is opened to start production of the MWi-type layer on the n / i buffer layer. When the i-type layer having a thickness of 0.15 μm was produced, the MW glow discharge was stopped, the output of the bias power source 424 was cut off, and the production of the MWi-type layer 204 was completed. The valves 451 and 452 are closed to stop the inflow of SiH 4 gas and GeH 4 gas into the i-type layer deposition chamber 418 for 2 minutes into the i-type layer deposition chamber 418 with H 2 gas.
After continuing to flow the gas, close the valves 453 and 450,
1 × in the i-type layer deposition chamber 418 and the gas pipe
It was evacuated to 10 -5 Torr.
【0116】p/iバッファー層161を作製するに
は、基板490の温度が250℃になるように基板加熱
用ヒーター411を設定し、基板が十分加熱されたとこ
ろでバルブ464、454、450、463、453を
徐々に開いて、Si2H6ガス、H2ガスをガス導入管4
49を通じてi型層堆積チャンバー418内に流入させ
た。この時、Si2H6ガス流量が2sccm、H2ガス
流量が80sccmとなるように各々のマスフローコン
トローラー459、458で調整した。i型層堆積チャ
ンバー418内の圧力は、0.7Torrとなるように
不図示のコンダクタンスバルブの開口を調整した。次
に、RF電源424を0.07W/cm3に設定し、バ
イアス棒428に印加し、グロー放電を生起させ、シャ
ッター427を開けることでMWi型層上にp/iバッ
ファー層の作製を開始し、層厚20nmのp/iバッフ
ァー層を作製したところでRFグロー放電を止め、RF
電源424の出力を切り、p/iバッファー層161の
作製を終えた。バルブ464、454を閉じて、i型層
堆積チャンバー418内へのSi2H6ガスの流入を止
め、2分間i型層堆積チャンバー418内へH2ガスを
流し続けたのち、バルブ453、450を閉じ、i型層
堆積チャンバー418内およびガス配管内を1×10-5
Torrまで真空排気した。To fabricate the p / i buffer layer 161, the substrate heating heater 411 is set so that the temperature of the substrate 490 is 250 ° C., and when the substrate is sufficiently heated, the valves 464, 454, 450, 463. , 453 are gradually opened to introduce Si 2 H 6 gas and H 2 gas into the gas introduction pipe 4
It was made to flow into the i-type layer deposition chamber 418 through 49. At this time, the mass flow controllers 459 and 458 were adjusted so that the Si 2 H 6 gas flow rate was 2 sccm and the H 2 gas flow rate was 80 sccm. The pressure inside the i-type layer deposition chamber 418 was adjusted to 0.7 Torr by adjusting the opening of a conductance valve (not shown). Next, the RF power source 424 is set to 0.07 W / cm 3 , a bias rod 428 is applied, a glow discharge is generated, and a shutter 427 is opened to start the production of a p / i buffer layer on the MWi type layer. Then, when the p / i buffer layer having a layer thickness of 20 nm was prepared, the RF glow discharge was stopped, and the RF
The output of the power supply 424 was turned off, and the production of the p / i buffer layer 161 was completed. The valves 464 and 454 are closed to stop the flow of Si 2 H 6 gas into the i-type layer deposition chamber 418, and the H 2 gas is continuously flowed into the i-type layer deposition chamber 418 for 2 minutes, and then the valves 453 and 450. Closed, and the inside of the i-type layer deposition chamber 418 and the gas pipe was set at 1 × 10 −5.
Evacuated to Torr.
【0117】次にa−SiCからなるRFp型層105
を形成した。a−SiCからなるRFp型層105を形
成するには、あらかじめ不図示の真空排気ポンブにより
真空引きしておいた搬送チャンバー404及びp型層堆
積チャンバー419内へゲートバルブ408を開けて基
板490を搬送した。基板490の裏面を基板加熱用ヒ
ーター412に密着させ加熱し、p型層堆積チャンバー
419内を不図示の真空排気ポンプにより圧力が約1x
10-5Torrになるまで真空排気した。Next, the RF p-type layer 105 made of a-SiC
Was formed. To form the RF p-type layer 105 made of a-SiC, the gate valve 408 is opened into the transfer chamber 404 and the p-type layer deposition chamber 419 which have been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance, and the substrate 490 is opened. Transported. The back surface of the substrate 490 is brought into close contact with the substrate heating heater 412 to heat it, and the pressure inside the p-type layer deposition chamber 419 is adjusted to about 1 × by a vacuum exhaust pump (not shown).
It was evacuated to 10 −5 Torr.
【0118】基板490の温度が200℃になるように
基板加熱用ヒーター412を設定し、基板温度が安定し
たところで、H2ガス、SiH4/H2ガス、B2H6/H2
ガス,CH4ガス、を堆積チャンバー419内にバルブ
481、471、470、482、472、483、4
73、484、474を操作してガス導入管469を通
して導入した。この時、H2ガス流量が50scm、S
iH4/H2ガス流量が2sccm、B2H6/H2ガス流
量が10sccm,CH4ガス流量が0.3sccmと
なるようにマスフローコントローラー476、477、
478、479で調整し、堆積チャンバー419内の圧
力は1.8Torrとなるように不図示のコンダクタン
スバルブの開口を調整した。RF電源423の電力を
0.07W/cm3に設定し、プラズマ形成用カップ4
21にRF電力を導入し、グロー放電を生起させ、p/
iバッファー層上にRFp型層の形成を開始し、層厚1
0nmのRFp型層を形成したところでRF電源を切っ
て、グロー放電を止めRFp型層105の形成を終え
た。バルブ472、482、473、483、474、
484を閉じてp型層堆積チャンバー419内へのSi
H4/H2ガス、B2H6/H 2ガス,CH4ガス、の流入を
止め、3分間、p型層堆積チャンバー419内へH 2ガ
スを流し続けたのち、バルブ471、481、470を
閉じてH2の流入も止め、p型層堆積チャンバー419
内およびガス配管内を1×10-5Torrまで真空排気
した。So that the temperature of the substrate 490 becomes 200 ° C.
Set the substrate heating heater 412 to stabilize the substrate temperature.
By the way, H2Gas, SiHFour/ H2Gas, B2H6/ H2
Gas, CHFourGas, valve in deposition chamber 419
481, 471, 470, 482, 472, 483, 4
73, 484, 474 by operating the gas introduction pipe 469.
And introduced. At this time, H2Gas flow rate is 50scm, S
iHFour/ H2Gas flow rate is 2 sccm, B2H6/ H2Gas flow
The amount is 10 sccm, CHFourGas flow rate is 0.3sccm
Mass flow controllers 476, 477,
The pressure in the deposition chamber 419 adjusted by 478 and 479.
Force of 1.8 Torr, not shown Conductor
The opening of the sub valve was adjusted. The power of the RF power source 423
0.07W / cm3Set to, plasma forming cup 4
RF power is introduced to 21 to cause glow discharge and p /
The formation of the RF p-type layer was started on the i buffer layer, and the layer thickness 1
Turn off the RF power when the 0 nm RF p-type layer is formed
Then, the glow discharge is stopped and the formation of the RF p-type layer 105 is completed.
It was Valves 472, 482, 473, 483, 474,
484 is closed and Si into the p-type layer deposition chamber 419 is closed.
HFour/ H2Gas, B2H6/ H 2Gas, CHFourThe inflow of gas
Stop for 3 minutes, and H into the p-type layer deposition chamber 419 2Moth
After continuing to flow the gas, open the valves 471, 481 and 470.
Close H2Of the p-type layer deposition chamber 419
1 × 10 inside and inside gas pipe-FiveVacuum exhaust to Torr
did.
【0119】次にあらかじめ不図示の真空排気ポンプに
より真空引きしておいたアンロードチャンバー405内
へゲートバルブ409を開けて基板490を搬送し不図
示のリークバルブを開けて、アンロードチャンバー40
5をリークした。Next, the gate valve 409 is opened into the unload chamber 405 which has been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance, the substrate 490 is transported, and the leak valve (not shown) is opened to open the unload chamber 40.
Leaked 5.
【0120】次に、RFp型層105上に、透明導電層
112として、層厚70nmのITOを真空蒸着法で真
空蒸着した。Next, on the RF p-type layer 105, as the transparent conductive layer 112, ITO having a layer thickness of 70 nm was vacuum-deposited by a vacuum deposition method.
【0121】次に透明導電層112上に櫛型の穴が開い
たマスクを乗せ、Cr(40nm)/Ag(1000n
m)/Cr(40nm)からなる櫛形の集電電極113
を真空蒸着法で真空蒸着した。Next, a mask having comb-shaped holes is placed on the transparent conductive layer 112, and Cr (40 nm) / Ag (1000 n
m) / Cr (40 nm) comb-shaped collector electrode 113
Was vacuum deposited by the vacuum deposition method.
【0122】以上で太陽電池の作製を終えた。この太陽
電池を(SC実1)と呼ぶことにし、本発明の微量シラ
ン系ガス含有水素プラズマ処理条件、RFn型層、RF
n/iバッファー層、MWi型層、RFp/iバッファ
ー層、RFp型層、の形成条件を表1(1)、1(2)
に示す。Thus, the production of the solar cell is completed. This solar cell will be referred to as (SC Ex. 1), and the conditions of the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention, the RF n-type layer, and the RF
The formation conditions of the n / i buffer layer, the MWi type layer, the RFp / i buffer layer, and the RFp type layer are shown in Tables 1 (1) and 1 (2).
Shown in.
【0123】<比較例1>本発明の微量シラン系ガス含
有水素プラズマ処理を行わず、他は実施例1と同じ条件
で太陽電池(SC比1)を作製した。Comparative Example 1 A solar cell (SC ratio 1) was produced under the same conditions as in Example 1 except that the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was not performed.
【0124】太陽電池(SC実1)及び(SC比1)は
それぞれ10個づつ作製し、初期光電変換効率(光起電
力/入射光電力)、振動劣化、光劣化、及びバイアス電
圧印加時の高温高湿環境における振動劣化、光劣化の測
定を行なった。Ten solar cells (SC Ex 1) and (SC ratio 1) each were prepared, and the initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident optical power), vibration deterioration, light deterioration, and bias voltage application were applied. Vibration deterioration and light deterioration were measured in a high temperature and high humidity environment.
【0125】初期光電変換効率は、作製した太陽電池
を、AM1.5(100mW/cm2)光照射下に設置
して、V−I特性を測定することにより得られる。測定
の結果、(SC実1)に対して、(SC比1)の初期光
電変換効率の曲線因子(FF)及び特性むら(特性むら
は小さいほうが好ましい)は以下のようになった。The initial photoelectric conversion efficiency can be obtained by placing the manufactured solar cell under AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation and measuring the VI characteristic. As a result of the measurement, the fill factor (FF) of the initial photoelectric conversion efficiency of (SC ratio 1) with respect to (SC ex. 1) and the characteristic unevenness (the smaller the characteristic unevenness is, the better) are as follows.
【0126】 振動劣化の測定は、予め初期光電変換効率を測定してお
いた太陽電池を湿度50%、温度25℃の暗所に設置
し、振動周波数60Hzで振幅0.1mmの振動を50
0時間加えた後の、AM1.5(100mW/cm2)
照射下での光電変換効率の低下率(振動劣化試験後の光
電変換効率/初期光電変換効率)により行った。[0126] For the measurement of vibration deterioration, a solar cell whose initial photoelectric conversion efficiency was measured in advance was installed in a dark place with a humidity of 50% and a temperature of 25 ° C.
AM1.5 (100 mW / cm 2 ) after adding for 0 hours
It was determined by the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration test / initial photoelectric conversion efficiency).
【0127】光劣化の測定は、予め初期光電変換効率を
測定しておいた太陽電池を、湿度50%、温度25℃の
環境に設置し、AM1.5(100mW/cm2)光を
500時間照射後のAM1.5(100mW/cm2)
照射下での光電変換効率の低下率(光劣化試験後の光電
変換効率/初期光電変換効率)により行った。測定の結
果、(SC実1)に対して(SC比1)の光劣化後の光
電変換効率の低下率、及び振動劣化後の光電変換効率の
低下率は以下のようになった。Photodegradation was measured by placing a solar cell whose initial photoelectric conversion efficiency had been measured in advance in an environment of humidity 50% and temperature 25 ° C., and AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light for 500 hours. AM1.5 (100 mW / cm 2 ) after irradiation
The rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after photodegradation test / initial photoelectric conversion efficiency) was used. As a result of the measurement, the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after photodegradation and the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after vibration degradation of (SC ratio 1) with respect to (SC ex. 1) were as follows.
【0128】 バイアス印加時の高温高湿度環境における振動劣化、及
び光劣化の測定を行った。予め初期光電変換効率を測定
しておいた2つの太陽電池を湿度90%、温度80℃の
暗所に設置し、順方向バイアス電圧として0.7Vを印
加した。一方の太陽電池には上記の振動を与えて振動劣
化を測定し、さらにもう一方の太陽電池にはAM1.5
の光を照射して光劣化の測定を行った。測定の結果、
(SC実1)に対して、(SC比1)の振動劣化後の光
電変換効率の低下率、及び光劣化後の光電変換効率の低
下率は以下のようになった。[0128] Vibration deterioration and light deterioration in a high temperature and high humidity environment when a bias was applied were measured. Two solar cells whose initial photoelectric conversion efficiencies were measured in advance were placed in a dark place at a humidity of 90% and a temperature of 80 ° C., and 0.7 V was applied as a forward bias voltage. The above vibration was applied to one solar cell to measure vibration deterioration, and AM1.5 was applied to the other solar cell.
Was irradiated to measure the photodegradation. As a result of the measurement,
With respect to (SC Ex 1), the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration of (SC ratio 1) and the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after light deterioration were as follows.
【0129】 光学顕微鏡を用いて層剥離の様子を観察した。(SC実
1)では層剥離は見られなかったが、(SC比1)では
層剥離が僅かに見られた。[0129] The state of delamination was observed using an optical microscope. Delamination was not observed in (SC Ex 1), but slight delamination was observed in (SC ratio 1).
【0130】以上のように本発明の太陽電池(SC実
1)が、従来の太陽電池(SC比1)よりも太陽電池の
光電変換効率における曲線因子、特性むら、光劣化特
性、密着性、耐久性においてさらに優れた特性を有する
ことが分かった。As described above, the solar cell of the present invention (SC Ex 1) has a curvilinear factor in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, unevenness of characteristics, photodegradation characteristics, and adhesion, which are higher than those of conventional solar cells (SC ratio 1). It was found that it has more excellent durability characteristics.
【0131】(実施例2)図4に示す堆積装置を用いて
図2のタンデム型太陽電池を作製した。Example 2 The tandem solar cell shown in FIG. 2 was produced using the deposition apparatus shown in FIG.
【0132】実施例1と同様な方法により準備された反
射層201と反射増加層202が形成されている基坂4
90をロードチャンバー401内の基板搬送用レール4
13上に配置し、不図示の真空排気ポンプによりロード
チャンバー401内を圧力が約1×10-5Torrにな
るまで真空排気した。Kisaka 4 having a reflection layer 201 and a reflection increasing layer 202 formed by the same method as in Example 1
90 is a rail 4 for transferring the substrate in the load chamber 401
13 and the inside of the load chamber 401 was evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) until the pressure became about 1 × 10 −5 Torr.
【0133】次にあらかじめ不図示の真空排気ポンプに
より真空引きしておいた搬送チャンバー402及び堆積
チャンバー417内へゲートバルブ406を開けて搬送
した。基板490の裏面を基板加熱用ヒーター410に
密着させ加熱し、堆積チャンバー417内を不図示の真
空排気ポンプにより圧力が約1×10-5Torrになる
まで真空排気した。Next, the gate valve 406 was opened to carry the wafer into the transfer chamber 402 and the deposition chamber 417 which had been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 410 and heated, and the inside of the deposition chamber 417 was evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr.
【0134】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、μc−SiからなるRFn型層203を形成した。After the preparation for film formation was completed as described above, the RFn-type layer 203 made of μc-Si was formed.
【0135】μc−SiからなるRFn型層を形成する
には、H2ガスを堆積チャンバー417内にガス導入管
429を通して導入し、H2ガス流量が200sccm
になるようにバルブ441、431、430を開け、マ
スフローコントローラー436で調整した。堆積チャン
バー417内の圧力が1.2Torrになるように不図
示のコンダクタンスバルブで調整した。基板490の温
度が380℃になるように基坂加熱用ヒーター410を
設定し、基板温度が安定したところで、SiH 4ガス、
PH3/H2ガスを堆積チャンバー417内にバルブ44
3、433、444、434を操作してガス導入管42
9を通して導入した。この時、SiH4ガス流量が2s
ccm、H2ガス流量が100sccm、PH3/H2ガ
ス流量が200sccmとなるようにマスフローコント
ローラー438、436、439で調整し、堆積チャン
バー417内の圧力は1.2Torrとなるように調整
した。RF電源422の電力を0.05W/cm3に設
定し、プラズマ形成用カップ420にRF電力を導入
し、グロー放電を生起させ、基板上にRFn型層の形成
を開始し、層厚20nmのRFn型層を形成したところ
でRF電源を切って、グロー放電を止め、RFn型層2
03の形成を終えた。堆積チャンバー417内へのSi
H4ガス、PH3/H2の流入を止め、4分間、堆積室内
へH2ガスを流し続けたのち、H2の流入も止め、堆積室
内およびガス配管内を1×10-5Torrまで真空排気
した。An RFn type layer made of μc-Si is formed.
To H2Gas introduction pipe for introducing gas into the deposition chamber 417
Introduced through 429, H2Gas flow rate is 200 sccm
Valve 441, 431, 430 so that
It was adjusted with the sflow controller 436. Heap Chang
The pressure inside the bar 417 is not set to 1.2 Torr.
It was adjusted with the conductance valve shown. Substrate 490 temperature
The heater 410 for heating the slope is adjusted so that the temperature becomes 380 ° C.
After setting, when the substrate temperature is stable, SiH Fourgas,
PH3/ H2Valve 44 for gas in deposition chamber 417
Operate 3, 433, 444, 434 to operate the gas introduction pipe 42
Introduced through 9. At this time, SiHFourGas flow rate is 2s
ccm, H2Gas flow rate is 100 sccm, PH3/ H2Moth
Mass flow control so that the flow rate is 200 sccm
Adjust with rollers 438, 436, 439 and
Adjust the pressure inside bar 417 to 1.2 Torr
did. The power of the RF power source 422 is 0.05 W / cm3Set up
RF power to the plasma forming cup 420
Then, a glow discharge is generated to form an RFn type layer on the substrate.
And a RFn type layer having a layer thickness of 20 nm was formed.
Turn off the RF power to stop glow discharge, and turn on the RFn type layer 2
The formation of 03 is completed. Si into the deposition chamber 417
HFourGas, PH3/ H2Stop the flow of water for 4 minutes in the deposition chamber
To H2After continuing to flow the gas, H2Also stopped the inflow of
1 × 10 inside and inside gas pipe-FiveVacuum exhaust to Torr
did.
【0136】次に本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を行った(表2(1))。本発明の微量シラ
ン系ガス含有水素プラズマ処理をおこなうには、シリコ
ン原子含有ガスとして、Si2H6/H2(希釈度:10
00ppm)ガス、H2ガス、を堆積チャンバー417
内にガス導入管429を通して導入し、H2ガス流量が
700sccmになるようにバルブ441、431、4
30を開け、マスフローコントローラー436で調整し
た。シリココン原子含有ガスは、Si2H6ガス量が全H
2ガス流量に対して0.02%になるようにバルブ44
4、434を開けマスフローコントローラー439で調
整した。堆積チャンバー417内の圧力が0.010T
orrになるように不図示のコンダクタンスバルブで調
整した。基板490の温度が285℃になるように基板
加熱用ヒーター410を設定し、基板温度が安定たとこ
ろで、VHF電源422の電力を0.08W/сm3に
設定し、VHF電力を導入し、プラズマ形成用カップ4
20内にグロー放電を生起させ、4分間本発明の微量シ
ラン系ガス含有水素プラズマ処理を行った。その後VH
F電源を切って、グロー放電を止め、堆積チャンバー4
17内へのSi2H6/H2(希釈度:1000ppm)
ガスの流入を止め、4分間、堆積チャンバー417内ヘ
H2ガスを流し続けたのち、H2ガスの流入も止め、堆積
チャンバー417内およびガス配管内を1x10-5To
rrまで真空排気した。Next, the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention was performed (Table 2 (1)). In order to carry out the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention, Si 2 H 6 / H 2 (dilution: 10
(00 ppm) gas, H 2 gas, deposition chamber 417
It is introduced through a gas introduction pipe 429 into the inside of the chamber, and valves 441, 431 and 4 are provided so that the H 2 gas flow rate becomes 700 sccm.
30 was opened, and it adjusted with the mass flow controller 436. The amount of Si 2 H 6 gas in the siliconcon atom containing gas is the total H
2 Valve 44 so that 0.02% of gas flow rate
4, 434 were opened and adjusted with the mass flow controller 439. The pressure in the deposition chamber 417 is 0.010T
The conductance valve (not shown) was used to adjust the value to orr. The substrate heating heater 410 is set so that the temperature of the substrate 490 becomes 285 ° C., and when the substrate temperature is stable, the power of the VHF power source 422 is set to 0.08 W / сm 3 , the VHF power is introduced, and plasma is supplied. Forming cup 4
Glow discharge was caused to occur in 20 and the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention was performed for 4 minutes. Then VH
F power off, stop glow discharge, deposit chamber 4
Si 2 H 6 / H 2 in 17 (dilution: 1000 ppm)
After stopping the inflow of gas, the H 2 gas was continuously flowed into the deposition chamber 417 for 4 minutes, and then the inflow of H 2 gas was stopped, and the inside of the deposition chamber 417 and the gas pipe were 1 × 10 −5 To.
It was evacuated to rr.
【0137】次にa−Siからなるn/iバッファー層
251、a−SiGeからなるMWi型層204、a−
Siからなるp/iバツフアー層261を順次RFPC
VD法、MWPCVD法、RFPCVD法によって形成
した。Next, the n / i buffer layer 251 made of a-Si, the MWi type layer 204 made of a-SiGe, a-
The p / i buffer layer 261 made of Si is sequentially applied to the RFPC.
It was formed by the VD method, the MWPCVD method, and the RFPCVD method.
【0138】まず、あらかじめ不図示の真空排気ポンプ
により真空引きしておいた搬送チャンバー403及びi
型層堆積チャンバー418内へゲートバルブ407を開
けて基板490を搬送した。基板490の裏面を基板加
熱用ヒーター411に密着させ加熱し、i型層堆積チャ
ンバー418内を不図示の真空排気ポンプにより圧力が
約1×10-5Torrになるまで真空排気した。First, the transfer chamber 403 and i which have been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance.
The gate valve 407 was opened into the mold layer deposition chamber 418, and the substrate 490 was transported. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 411 and heated, and the i-type layer deposition chamber 418 was evacuated to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr by a vacuum exhaust pump (not shown).
【0139】n/iバッファー層251を作製するに
は、基板490の温度が360℃になるように基板加熱
用ヒーター411を設定し、基板が十分加熱されたとこ
ろでバルブ464、454、450、463、453を
徐々に開いて、Si2H6ガス、H2ガスをガス導入管4
49を通じてi型層堆積チャンバー418内に流入させ
た。この時、Si2H6ガス流量が4sccm、H2ガス
流量が100sccmとなるように各々のマスフローコ
ントローラー459、458で調整した。i型層堆積チ
ャンバー418内の圧力は、0.8Torrとなるよう
に不図示のコンダクタンスバルブの開口を調整した。次
に、RF電源424を0.08W/cm3に設定し、バ
イアス棒428に印加し、グロー放電を生起させ、シャ
ッター427を開けることでRFn型層上にn/iバッ
ファー層の作製を開始し、層厚10nmのn/iバッフ
ァー層を作製したところでRFグロー放電を止め、RF
電源424の出力を切り、n/iバッファー層251の
作製を終えた。バルブ464、454を閉じて、i型層
堆積チャンバー418内へのSi2H6ガスの流入を止
め、2分間i型層堆積チャンバー418内へH2ガスを
流し続けたのち、バルブ453、450を閉じ、i型層
堆積チャンバー418内およびガス配管内を1×10-5
Torrまで真空排気した。To manufacture the n / i buffer layer 251, the substrate heating heater 411 is set so that the temperature of the substrate 490 becomes 360 ° C., and when the substrate is sufficiently heated, the valves 464, 454, 450, 463 are formed. , 453 are gradually opened to introduce Si 2 H 6 gas and H 2 gas into the gas introduction pipe 4
It was made to flow into the i-type layer deposition chamber 418 through 49. At this time, the mass flow controllers 459 and 458 were adjusted so that the Si 2 H 6 gas flow rate was 4 sccm and the H 2 gas flow rate was 100 sccm. The pressure inside the i-type layer deposition chamber 418 was adjusted to 0.8 Torr by adjusting the opening of a conductance valve (not shown). Next, the RF power source 424 is set to 0.08 W / cm 3 , a bias rod 428 is applied, glow discharge is generated, and a shutter 427 is opened to start production of an n / i buffer layer on the RF n-type layer. Then, when the n / i buffer layer having a layer thickness of 10 nm was produced, the RF glow discharge was stopped and the RF
The output of the power supply 424 was turned off, and the production of the n / i buffer layer 251 was completed. The valves 464 and 454 are closed to stop the flow of Si 2 H 6 gas into the i-type layer deposition chamber 418, and the H 2 gas is continuously flowed into the i-type layer deposition chamber 418 for 2 minutes, and then the valves 453 and 450. Closed, and the inside of the i-type layer deposition chamber 418 and the gas pipe was set at 1 × 10 −5.
Evacuated to Torr.
【0140】MWi型層を作製するには、基板490の
温度が380℃になるように基板加熱用ヒーター411
を設定し、基板が十分加熱されたところでバルブ46
1、451、450、462、452、463、453
を徐々に開いて、SiH4ガス、GeH4ガス、H2ガス
をガス導入管449を通じてi型層堆積チャンバー41
8内に流入させた。To prepare the MWi type layer, the substrate heating heater 411 is controlled so that the temperature of the substrate 490 becomes 380 ° C.
The valve 46 when the substrate is sufficiently heated.
1, 451, 450, 462, 452, 463, 453
Is gradually opened, and SiH 4 gas, GeH 4 gas, and H 2 gas are introduced into the i-type layer deposition chamber 41 through the gas introduction pipe 449.
It was poured into 8.
【0141】この時、SiH4ガス流量が45scc
m、GeH4ガス流量が35sccm、H2ガス流量が1
30sccmとなるように各々のマスフローコントロー
ラー456、457、458で調整した。i型層堆積チ
ャンバー418内の圧力は、5mTorrとなるように
不図示のコンダクタンスバルブの開口を調整した。次
に、RF電源424を0.6W/cm3に設定し、バイ
アス棒428に印加した。その後、不図示のMW電源の
電力を0.25W/cm3に設定し、導波管426及び
マイクロ波導入用窓425を通じてi型層堆積チャンバ
ー418内にMW電力導入し、グロー放電を生起させ、
シャッター427を開けることでn/iバッファー層上
にMWi型層の作製を開始し、層厚0.15μmのi型
層を作製したところでMWグロー放電を止め、バイアス
電源424の出力を切り、MWi型層204の作製を終
えた。バルブ451、452、を閉じて、i型層堆積チ
ャンバー418内へのSiH4ガス、GeH4ガスの流入
を止め、2分間i型層堆積チャンバー418内へH2ガ
スを流し続けたのち、バルブ453、450を閉じ、i
型層堆積チャンバー418内およびガス配管内を1×1
0-5Torrまで真空排気した。At this time, the SiH 4 gas flow rate was 45 scc
m, GeH 4 gas flow rate is 35 sccm, H 2 gas flow rate is 1
The mass flow controllers 456, 457, and 458 were adjusted to 30 sccm. The pressure inside the i-type layer deposition chamber 418 was adjusted to 5 mTorr by adjusting the opening of a conductance valve (not shown). Next, the RF power source 424 was set to 0.6 W / cm 3 and applied to the bias rod 428. After that, the power of the MW power source (not shown) is set to 0.25 W / cm 3 , and the MW power is introduced into the i-type layer deposition chamber 418 through the waveguide 426 and the microwave introduction window 425 to cause glow discharge. ,
The shutter 427 is opened to start the production of the MWi-type layer on the n / i buffer layer, and when the i-type layer having a layer thickness of 0.15 μm is produced, the MW glow discharge is stopped, the output of the bias power supply 424 is turned off, and the MWi The fabrication of the mold layer 204 is completed. The valves 451 and 452 are closed to stop the inflow of SiH 4 gas and GeH 4 gas into the i-type layer deposition chamber 418, and H 2 gas is continuously flowed into the i-type layer deposition chamber 418 for 2 minutes, and then the valve is closed. 453 and 450 are closed, i
1 × 1 inside the mold layer deposition chamber 418 and inside the gas pipe
It was evacuated to 0 -5 Torr.
【0142】p/iバッファー層261を作製するに
は、基板490の温度が250℃になるように基板加熱
用ヒーター411を設定し、基板が十分加熱されたとこ
ろでバルブ464、454、450、463、453を
徐々に開いて、Si2H6ガス、H2ガスをガス導入管4
49を通じてi型層堆積チャンバー418内に流入させ
た。この時、Si2H6ガス流量が2sccm、H2ガス
流量が80sccmとなるように各々のマスフローコン
トローラー459、458で調整した。i型層堆積チャ
ンバー418内の圧力は、0.7Torrとなるように
不図示のコンダクタンスバルブの開口を調整した。次
に、RF電源424を0.07W/cm3に設定し、バ
イアス棒428に印加し、グロー放電を生起させ、シャ
ッター427を開けることでMWi型層上にp/iバッ
ファー層261の作製を開始し、層厚20nmのp/i
バッファー層を作製したところでRFグロー放電を止
め、RF電源424の出力を切り、p/iバッファー層
261の作製を終えた。バルブ464、454を閉じ
て、i型層堆積チャンバー418内へのSi2H6ガスの
流入を止め、2分間i型層堆積チャンバー418内へH
2ガスを流し続けたのち、バルブ453、450を閉
じ、i型層堆積チャンバー418内およびガス配管内を
1×10-5Torrまで真空排気した。To prepare the p / i buffer layer 261, the substrate heating heater 411 is set so that the temperature of the substrate 490 becomes 250 ° C., and when the substrate is sufficiently heated, the valves 464, 454, 450, 463. , 453 are gradually opened to introduce Si 2 H 6 gas and H 2 gas into the gas introduction pipe 4
It was made to flow into the i-type layer deposition chamber 418 through 49. At this time, the mass flow controllers 459 and 458 were adjusted so that the Si 2 H 6 gas flow rate was 2 sccm and the H 2 gas flow rate was 80 sccm. The pressure inside the i-type layer deposition chamber 418 was adjusted to 0.7 Torr by adjusting the opening of a conductance valve (not shown). Next, the RF power source 424 is set to 0.07 W / cm 3 , a bias rod 428 is applied to cause glow discharge, and a shutter 427 is opened to produce a p / i buffer layer 261 on the MWi type layer. Start, p / i with layer thickness 20 nm
When the buffer layer was produced, the RF glow discharge was stopped, the output of the RF power source 424 was cut off, and the production of the p / i buffer layer 261 was completed. By closing the valves 464 and 454, the flow of Si 2 H 6 gas into the i-type layer deposition chamber 418 is stopped, and H 2 is introduced into the i-type layer deposition chamber 418 for 2 minutes.
After continuing to flow 2 gases, the valves 453 and 450 were closed, and the inside of the i-type layer deposition chamber 418 and the inside of the gas pipe were evacuated to 1 × 10 −5 Torr.
【0143】次にa−SiCからなるRFp型層205
を形成するには、あらかじめ不図示の真空排気ポンプに
より真空引きしておいた搬送チャンバー404及びp型
層堆積チャンバー419内へゲートバルブ408を開け
て基板490を搬送した。基板490の裏面を基板加熱
用ヒーター412に密着させ加熱し、p型層堆積チャン
バー419内を不図示の真空排気ポンプにより圧力が約
1×10-5Torrになるまで真空排気した。Next, the RF p-type layer 205 made of a-SiC
In order to form the substrate, the gate valve 408 is opened into the transfer chamber 404 and the p-type layer deposition chamber 419 which have been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance, and the substrate 490 is transferred. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 412 and heated, and the inside of the p-type layer deposition chamber 419 was evacuated to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr by a vacuum exhaust pump (not shown).
【0144】基板490の温度が250℃になるように
基板加熱用ヒーター412を設定し、基板温度が安定し
たところで、H2ガス、SiH4/H2ガス、B2H6/H2
ガス,CH4ガスを堆積チャンバー419内にバルブ4
81、471、470、482、472、483、47
3、484、474を操作してガス導入管469を通し
て導入した。この時、H2ガス流量が60scm、Si
H4/H2ガス流量が2sccm、B2H6/H2ガス流量
が10sccm,CH4ガス流が0.3sccmとなる
ようにマスフローコントローラー476、477、47
8、479で調整し、堆積チャンバー419内の圧力は
2.0Torrとなるように不図示のコンダクタンスバ
ルブの開口を調整した。RF電源423の電力を0.0
7W/cm 3に設定し、プラズマ形成用カップ421に
RF電力を導入し、グロー放電を生起させ、p/iバッ
ファー層上にRFp型層の形成を開始し、層厚10nm
のRFp型層を形成したところでRF電源を切って、グ
ロー放電を止め、RFp型層205の形成を終えた。バ
ルブ472、482、473、483、474、484
を閉じてp型層堆積チャンバー419内へのSiH4/
H2ガス、B2H6/H2ガス,CH4ガスの流入を止め、
3分間、p型層堆積チャンバー419内へH2ガスを流
し続けたのち、バルブ471、481、470を閉じて
H2の流入も止め、p型層堆積チャンバ419内および
ガス配管内を1×10-5Torrまで真空排気した。So that the temperature of the substrate 490 becomes 250 ° C.
Set the substrate heating heater 412 to stabilize the substrate temperature.
By the way, H2Gas, SiHFour/ H2Gas, B2H6/ H2
Gas, CHFourValve 4 for depositing gas in deposition chamber 419
81, 471, 470, 482, 472, 483, 47
Operate 3, 484, 474 through the gas introduction pipe 469
Introduced. At this time, H2Gas flow rate is 60scm, Si
HFour/ H2Gas flow rate is 2 sccm, B2H6/ H2Gas flow
Is 10 sccm, CHFourGas flow becomes 0.3 sccm
Mass flow controllers 476, 477, 47
The pressure in the deposition chamber 419 is adjusted by
Conductance bar not shown so as to be 2.0 Torr
The opening of the lube was adjusted. The power of the RF power source 423 is 0.0
7 W / cm 3To the plasma forming cup 421.
Introduce RF power to cause glow discharge and p / i back
The formation of the RF p-type layer is started on the fur layer, and the layer thickness is 10 nm.
When the RF p-type layer is formed, turn off the RF power and
The low discharge was stopped and the formation of the RF p-type layer 205 was completed. Ba
Lubes 472, 482, 473, 483, 474, 484
Closed and SiH into the p-type layer deposition chamber 419Four/
H2Gas, B2H6/ H2Gas, CHFourStop the flow of gas,
H into the p-type layer deposition chamber 419 for 3 minutes2Flowing gas
And then close valves 471, 481, 470
H2Of the p-type layer deposition chamber 419 and
1 x 10 in the gas pipe-FiveEvacuated to Torr.
【0145】次に、μc−SiからなるRFn型層を形
成するには、H2ガスを堆積チャンバー417内にガス
導入管429を通して導入し、H2ガス流量が200s
ccmになるようにバルブ441、431、430を開
け、マスフローコントローラー436で調整した。堆積
チャンバー417内の圧力が1.1Torrになるよう
に不図示のコンダクタンスバルブで調整した。基板49
0の温度が250℃になるように基板加熱用ヒーター4
10を設定し、基板温度が安定したところで、SiH4
ガス、PH3/H2ガスを堆積チャンバー417内にバル
ブ443、433、444、434を操作してガス導入
管429を通して導入した。この時、SiH4ガス流量
が2sccm、H2ガス流量が50sccm、PH3/H
2ガス流量が250sccmとなるようにマスフローコ
ントローラー438、436、439で調整し、堆積チ
ャンバー417内の圧力は1.1Torrとなるように
調整した。RF電源422の電力を0.04W/cm3
に設定し、プラズマ形成用カップ420にRF電力を導
入し、グロー放電を生起させ、RFp型層上にRFn型
層の形成を開始し、層厚10nmのRFn型層を形成し
たところでRF電源を切って、グロー放電を止め、RF
n型層206の形成を終えた。堆積チャンバー417内
へのSiH4ガス、PH3/H2の流入を止め、2分間、
堆積室内へH2ガスを流し続けたのち、H2の流入も止
め、堆積室内およびガス配管内を1×10- 5Torrま
で真空排気した。Next, in order to form an RFn-type layer made of μc-Si, H 2 gas was introduced into the deposition chamber 417 through the gas introduction pipe 429, and the H 2 gas flow rate was 200 s.
The valves 441, 431, and 430 were opened so as to be ccm, and the mass flow controller 436 adjusted. The conductance valve (not shown) was used to adjust the pressure in the deposition chamber 417 to 1.1 Torr. Board 49
Heater 4 for heating the substrate so that the temperature of 0 becomes 250 ° C.
10 was set, and when the substrate temperature became stable, SiH 4
The gas, PH 3 / H 2 gas, was introduced into the deposition chamber 417 through the gas introduction pipe 429 by operating the valves 443, 433, 444, 434. At this time, SiH 4 gas flow rate is 2 sccm, H 2 gas flow rate is 50 sccm, PH 3 / H
The 2 gas flow rate was adjusted to 250 sccm by the mass flow controllers 438, 436 and 439, and the pressure in the deposition chamber 417 was adjusted to 1.1 Torr. The power of the RF power source 422 is 0.04 W / cm 3
And RF power is introduced into the plasma forming cup 420 to cause glow discharge, start forming the RFn type layer on the RFp type layer, and form the RFn type layer with a layer thickness of 10 nm. Turn off, stop glow discharge, RF
The formation of the n-type layer 206 is completed. Stop the inflow of SiH 4 gas and PH 3 / H 2 into the deposition chamber 417 for 2 minutes,
After continued to flow H 2 gas into the deposition chamber, the flow of H 2 is also stopped, the deposition chamber and the gas in the pipe 1 × 10 - was evacuated to 5 Torr.
【0146】次に本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を行った(表2(2))。本発明の微量シラ
ン系ガス含有水素プラズマ処理をおこなうには、シリコ
ン原子含有ガスとして、SiH4/H2(希釈度:100
0ppm)ガス、H2ガスを堆積チャンバー417内に
ガス導入管429を通して導入し、H2ガス流量が60
0sccmになるようにバルブ441、431、430
を開け、マスフロ一コントローラー436で調整した。
シリコン原子含有は、SiH4ガス量が全H2ガス流量に
対して0.06%になるようにバルブ442、432を
開けマスフローコントローラー437で調整した。堆積
チャンバー417内の圧力が1.0Torrになるよう
に不図示のコンダクタンスバルブで調整した。基板49
0の温度が200℃になるように基板加熱用ヒーター4
10を設定し、基板温度が安定したところで、RF電源
422の電力を0.02W/cm3に設定し、RF電力
を導入し、プラズマ形成用カップ420内にグロー放電
を生起させ、3分間本発明の微量シラン系ガス含有水素
プラズマ処理を行った。その後RF電源を切って、グロ
ー放電を止め、堆積チャンバー417内へのSiH4/
H2(希釈度:1000ppm)ガスの流入を止め、3
分間、推積チャンバー417内ヘH2ガスを流し続けた
のち、H2ガスの流入も止め、堆積チャンバー417内
およびガス配管内を1x10-5Tоrrまで真空排気し
た。次にa−SiCからなるn/iバッファー層25
2、a−SiからなるRFi型層207、a−SiCか
らなるp/iバッファー層262を順次RFPCVD法
によって形成した。Next, a hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention was performed (Table 2 (2)). In order to perform the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention, SiH 4 / H 2 (dilution: 100
0 ppm) gas and H 2 gas are introduced into the deposition chamber 417 through the gas introduction pipe 429, and the H 2 gas flow rate is 60.
Valves 441, 431, 430 to be 0 sccm
Opened and adjusted with the mass flow controller 436.
The content of silicon atoms was adjusted with the mass flow controller 437 by opening the valves 442 and 432 so that the SiH 4 gas content was 0.06% with respect to the total H 2 gas flow rate. The pressure in the deposition chamber 417 was adjusted to 1.0 Torr by a conductance valve (not shown). Board 49
Heater 4 for heating the substrate so that the temperature of 0 becomes 200 ° C.
10 was set, and when the substrate temperature was stable, the power of the RF power supply 422 was set to 0.02 W / cm 3 , RF power was introduced, and glow discharge was generated in the plasma forming cup 420, and this was followed for 3 minutes. The hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the invention was performed. After that, the RF power supply is turned off, the glow discharge is stopped, and the SiH 4 /
Stop the inflow of H 2 (dilution: 1000 ppm) gas, and 3
Minutes, after continued to flow推積chamber 417 in F H 2 gas, stopping the inflow of the H 2 gas, the inside of the deposition chamber 417 and gas pipe were evacuated to 1x10 -5 Tоrr. Next, an n / i buffer layer 25 made of a-SiC
2. The RFi type layer 207 made of a-Si and the p / i buffer layer 262 made of a-SiC were sequentially formed by the RFPCVD method.
【0147】まず、あらかじめ不図示の真空排気ポンプ
により真空引きしておいた搬送チャンバー403及びi
型層堆積チャンバー418内へゲートバルブ407を開
けて基板490を搬送した。基板490の裏面を基板加
熱用ヒーター411に密着させ加熱し、i型層堆積チャ
ンバー418内を不図示の真空排気ポンプにより圧力が
約1×10-5Torrになるまで真空排気した。First, the transfer chamber 403 and i which have been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance.
The gate valve 407 was opened into the mold layer deposition chamber 418, and the substrate 490 was transported. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 411 and heated, and the i-type layer deposition chamber 418 was evacuated to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr by a vacuum exhaust pump (not shown).
【0148】n/iバッファー層252を作製するに
は、基板490の温度が250℃になるように基板加熱
用ヒーター411を設定し、基板が十分加熱されたとこ
ろでバルブ464、454、450、463、453、
465、455を徐々に開いて、Si2H6ガス、H2ガ
ス、CH4ガス、をガス導入管449を通じてi型層堆
積チャンバー418内に流入させた。この時、Si2H6
ガス流量が0.5sccm、H2ガス流量が50scc
m、CH4ガス流量が0.2sccmとなるように各々
のマスフローコントローラー459、458、460で
調整した。To prepare the n / i buffer layer 252, the substrate heating heater 411 is set so that the temperature of the substrate 490 becomes 250 ° C., and when the substrate is sufficiently heated, the valves 464, 454, 450, 463. , 453,
465 and 455 were gradually opened, and Si 2 H 6 gas, H 2 gas, and CH 4 gas were caused to flow into the i-type layer deposition chamber 418 through the gas introduction pipe 449. At this time, Si 2 H 6
Gas flow rate is 0.5 sccm, H 2 gas flow rate is 50 sccc
The mass flow controllers 459, 458, and 460 adjusted the flow rates of m and CH 4 gas to be 0.2 sccm.
【0149】i型層堆積チャンバー418内の圧力は、
1.5Torrとなるように不図示のコンダクタンスバ
ルブの開口を調整した。次に、RF電源424を0.0
6W/cm3に設定し、バイアス棒428に印加し、グ
ロー放電を生起させ、シャッター427を開けることで
RFn型層上にn/iバッファー層の作製を開始し、層
厚10nmのn/iバッファー層を作製したところでR
Fグロー放電を止め、RF電源424の出力を切り、n
/iバッファー層252の作製を終えた。バルブ46
4、454、465、455を閉じて、i型層堆積チャ
ンバー418内へのSi2H6ガス、CH4ガス、の流入
を止め、2分間i型層堆積チャンバー418内ヘH2ガ
スを流し続けたのち、バルブ453、450を閉じ、i
型層堆積チャンバー418内およびガス配管内を1×1
0-5Torrまで真空排気した。The pressure in the i-type layer deposition chamber 418 is
The opening of the conductance valve (not shown) was adjusted so as to be 1.5 Torr. Next, set the RF power source 424 to 0.0
The bias bar 428 is applied to the RF n-type layer at 6 W / cm 3 to generate glow discharge, and the shutter 427 is opened to start preparation of the n / i buffer layer on the RF n-type layer. When the buffer layer is prepared, R
Stop the F glow discharge, turn off the output of the RF power source 424, n
/ I buffer layer 252 was completed. Valve 46
4, 454, 465, 455 are closed to stop the inflow of Si 2 H 6 gas and CH 4 gas into the i-type layer deposition chamber 418, and H 2 gas is flowed into the i-type layer deposition chamber 418 for 2 minutes. After continuing, the valves 453 and 450 are closed and i
1 × 1 inside the mold layer deposition chamber 418 and inside the gas pipe
It was evacuated to 0 -5 Torr.
【0150】RFi型層を作製するには、基板490の
温度が200℃になるように基板加熱用ヒーター411
を設定し、基板が十分加熱されたところでバルブ46
4、454、450、463、453を徐々に開いて、
Si2H6ガス、H2ガスをガス導入管449を通じてi
型層堆積チャンバー418内に流入させた。この時、S
i2H6ガス流量が2sccm、H2ガス流量が60sc
cmとなるように各々のマスフローコントローラー45
9、458で調整した。i型層堆積チャンバー418内
の圧力は、0.6Torrとなるように不図示のコンダ
クタンスバルブの開口を調整した。次に、RF電源42
4を0.07W/cm3に設定し、バイアス棒428に
印加し、グロー放電を生起させ、シャッター427を開
けることでn/iバッファー層252上にRFi型層の
作製を開始し、層厚110nmのi型層を作製したとこ
ろでRFグロー放電を止め、RF電源424の出力を切
り、RFi型層207の作製を終えた。バルブ464、
454、を閉じて、i型層堆積チャンバー418内への
Si2H6ガスの流入を止め、2分間i型層堆積チャンバ
ー418内へH2ガスを流し続けたのち、バルブ45
3、450を閉じ、i型層堆積チャンバー418内およ
びガス配管内を1×10-5Torrまで真空排気した。To form the RFi type layer, the substrate heating heater 411 is controlled so that the temperature of the substrate 490 becomes 200 ° C.
The valve 46 when the substrate is sufficiently heated.
Gradually open 4, 454, 450, 463, 453,
Si 2 H 6 gas and H 2 gas are passed through the gas introduction pipe 449 to i
It was made to flow into the mold layer deposition chamber 418. At this time, S
i 2 H 6 gas flow rate is 2 sccm, H 2 gas flow rate is 60 sc
Each mass flow controller 45 to be cm
Adjusted at 9,458. The pressure inside the i-type layer deposition chamber 418 was adjusted to 0.6 Torr by adjusting the opening of a conductance valve (not shown). Next, the RF power source 42
4 was set to 0.07 W / cm 3 and applied to the bias rod 428 to cause glow discharge, and the shutter 427 was opened to start the preparation of the RFi type layer on the n / i buffer layer 252, and the layer thickness When the i-type layer having a thickness of 110 nm was produced, the RF glow discharge was stopped, the output of the RF power source 424 was cut off, and the production of the RF i-type layer 207 was completed. Valve 464,
454 is closed to stop the flow of Si 2 H 6 gas into the i-type layer deposition chamber 418, and H 2 gas is continuously flowed into the i-type layer deposition chamber 418 for 2 minutes, and then the valve 45
3, 450 were closed, and the inside of the i-type layer deposition chamber 418 and the gas pipe were evacuated to 1 × 10 −5 Torr.
【0151】p/iバッファー層262を作製するに
は、基板490の温度が200℃になるように基板加熱
用ヒーター411を設定し、基板が十分加熱されたとこ
ろでバルブ464、454、450、463、453、
465、455を徐々に開いて、Si2H6ガス、H2ガ
ス、CH4ガス、をガス導入管449を通じてi型層堆
積チャンバー418内に流入させた。この時、Si2H6
ガス流量が0.5sccm、H2ガス流量が50scc
m、CH4ガス流量が0.3sccmとなるように各々
のマスフローコントローラー459、458、460で
調整した。i型層堆積チャンバー418内の圧力は、
1.3Torrとなるように不図示のコンダクタンスバ
ルブの開口を調整した。次に、RF電源424を0.0
6W/cm3に設定し、バイアス棒428に印加し、グ
ロー放電を生起させ、シャッター427を開けることで
RFi型層上にp/iバッファー層の作製を開始し、層
厚15nmのp/iバッファー層を作製したところでR
Fグロー放電を止め、RF電源424の出力を切り、p
/iバッファー層262の作製を終えた。バルブ46
4、454、465、455、を閉じて、i型層堆積チ
ャンバー418内へのSi2H6ガス、CH4ガス、の流
入を止め、2分間i型層堆積チャンバー418内へH2
ガスを流し続けたのち、バルブ453、450を閉じ、
i型層堆積チャンバー418内およびガス配管内を1×
10-5Torrまで真空排気した。In order to form the p / i buffer layer 262, the substrate heating heater 411 is set so that the temperature of the substrate 490 becomes 200 ° C., and when the substrate is sufficiently heated, the valves 464, 454, 450, 463. , 453,
465 and 455 were gradually opened, and Si 2 H 6 gas, H 2 gas, and CH 4 gas were caused to flow into the i-type layer deposition chamber 418 through the gas introduction pipe 449. At this time, Si 2 H 6
Gas flow rate is 0.5 sccm, H 2 gas flow rate is 50 sccc
The mass flow controllers 459, 458, and 460 were adjusted so that the flow rates of m and CH 4 gas were 0.3 sccm. The pressure in the i-type layer deposition chamber 418 is
The opening of the conductance valve (not shown) was adjusted so as to be 1.3 Torr. Next, set the RF power source 424 to 0.0
The bias rod 428 is set to 6 W / cm 3 , glow discharge is caused to occur, and the shutter 427 is opened to start the production of the p / i buffer layer on the RFi type layer, and the p / i layer having a layer thickness of 15 nm is formed. When the buffer layer is prepared, R
Stop the F glow discharge, turn off the output of the RF power supply 424, p
The production of the / i buffer layer 262 is completed. Valve 46
4, 454, 465, 455 are closed to stop the inflow of Si 2 H 6 gas and CH 4 gas into the i-type layer deposition chamber 418 and H 2 into the i-type layer deposition chamber 418 for 2 minutes.
After continuing to flow the gas, close the valves 453 and 450,
1 × in the i-type layer deposition chamber 418 and the gas pipe
It was evacuated to 10 -5 Torr.
【0152】次にa−SiCからなるRFp型層208
を形成するには、あらかじめ不図示の真空排気ポンプに
より真空引きしておいた搬送チャンバー404及びp型
層堆積チャンバー419内へゲートバルブ408を開け
て基板490を搬送した。基板490の裏面を基板加熱
用ヒーター412に密着させ加熱し、p型層堆積チャン
バー419内を不図示の真空排気ポンプにより圧力が約
1×10-5Torrになるまで真空排気した。Next, the RF p-type layer 208 made of a-SiC
In order to form the substrate, the gate valve 408 is opened into the transfer chamber 404 and the p-type layer deposition chamber 419 which have been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance, and the substrate 490 is transferred. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 412 and heated, and the inside of the p-type layer deposition chamber 419 was evacuated to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr by a vacuum exhaust pump (not shown).
【0153】基板490の温度が170℃になるように
基板加熱用ヒーター412を設定し、基板温度が安定し
たところで、H2ガス、SiH4/H2ガス、B2H6/H2
ガス,CH4ガスを堆積チャンバー419内にバルブ4
81、471、470、482、472、483、47
3、484、474を操作してガス導入管469を通し
て導入した。この時、H2ガス流量が60scm、Si
H4/H2ガス流量が2sccm、B2H6/H2ガス流量
が10sccm,CH4ガス流が0.3sccmとなる
ようにマスフローコントローラー476、477、47
8、479で調整し、堆積チャンバー419内の圧力は
2.0Torrとなるように不図示のコンダクタンスバ
ルブの開口を調整した。RF電源423の電力を0.0
7W/cm 3に設定し、プラズマ形成用カップ421に
RF電力を導入し、グロー放電を生起させ、p/iバッ
ファー層262上にRFp型層の形成を開始し、層厚1
0nmのRFp型層を形成したところでRF電源を切っ
て、グロー放電を止め、RFp型層208の形成を終え
た。バルブ472、482、473、483、474、
484を閉じてp型層堆積チャンバー419内へのSi
H4/H2ガス、B2H6/H2ガス,CH4ガス、の流入を
止め、2分間、p型層堆積チャンバー419内へH2ガ
スを流し続けたのち、バルブ471、481、470を
閉じてH2の流入も止め、p型層堆積チャンバー419
内およびガス配管内を1×10-5Torrまで真空排気
した。The temperature of the substrate 490 should be 170 ° C.
Set the substrate heating heater 412 to stabilize the substrate temperature.
By the way, H2Gas, SiHFour/ H2Gas, B2H6/ H2
Gas, CHFourValve 4 for depositing gas in deposition chamber 419
81, 471, 470, 482, 472, 483, 47
Operate 3, 484, 474 through the gas introduction pipe 469
Introduced. At this time, H2Gas flow rate is 60scm, Si
HFour/ H2Gas flow rate is 2 sccm, B2H6/ H2Gas flow
Is 10 sccm, CHFourGas flow becomes 0.3 sccm
Mass flow controllers 476, 477, 47
The pressure in the deposition chamber 419 is adjusted by
Conductance bar not shown so as to be 2.0 Torr
The opening of the lube was adjusted. The power of the RF power source 423 is 0.0
7 W / cm 3To the plasma forming cup 421.
Introduce RF power to cause glow discharge and p / i back
The formation of the RF p-type layer is started on the fur layer 262, and the layer thickness 1
Turn off the RF power when the 0 nm RF p-type layer is formed
Then, the glow discharge is stopped and the formation of the RF p-type layer 208 is completed.
It was Valves 472, 482, 473, 483, 474,
484 is closed and Si into the p-type layer deposition chamber 419 is closed.
HFour/ H2Gas, B2H6/ H2Gas, CHFourThe inflow of gas
Stop, 2 minutes, H into the p-type layer deposition chamber 4192Moth
After continuing to flow the gas, open the valves 471, 481 and 470.
Close H2Of the p-type layer deposition chamber 419
1 × 10 inside and inside gas pipe-FiveVacuum exhaust to Torr
did.
【0154】次にあらかじめ不図示の真空排気ポンプに
より真空引きしておいたアンロードチャンバー405内
へゲートバルブ409を開けて基板490を搬送し不図
示のリークバルブを開けて、アンロードチャンバー40
5をリークした。Next, the gate valve 409 is opened into the unload chamber 405 which has been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance to transfer the substrate 490, and the leak valve (not shown) is opened to unload the chamber 40.
Leaked 5.
【0155】次に、RFp型層208上に、透明導電層
212として、層厚70nmのITOを真空蒸着法で真
空蒸着した。Next, on the RF p-type layer 208, ITO having a layer thickness of 70 nm was vacuum-deposited by a vacuum vapor deposition method as a transparent conductive layer 212.
【0156】次に透明導電層212上に櫛型の穴が開い
たマスクを乗せ、Cr(40nm)/Ag(1000n
m)/Cr(40nm)からなる櫛形の集電電極213
を真空蒸着法で真空蒸着した。Next, a mask having comb-shaped holes is placed on the transparent conductive layer 212, and Cr (40 nm) / Ag (1000 n
m) / Cr (40 nm) comb-shaped collector electrode 213
Was vacuum deposited by the vacuum deposition method.
【0157】以上で太陽電池の作製を終えた。この太陽
電池を(SC実2)と呼ぶことにし、本発明の微量シラ
ン系ガス含有水素プラズマ処理条件、RFn型層、n/
iバッファー層、MWi型層、p/iバッファー層、R
Fi型層、RFp型層の形成条件を表2(1)〜2
(3)に示す。With the above, the production of the solar cell was completed. This solar cell will be referred to as (SC Ex. 2), and the conditions of the hydrogen plasma treatment containing trace silane-based gas of the present invention, the RF n-type layer, n /
i buffer layer, MWi type layer, p / i buffer layer, R
The conditions for forming the Fi type layer and the RFp type layer are shown in Tables 2 (1) to 2
It shows in (3).
【0158】<比較例2>本発明の微量シラン系ガス含
有水素プラズマ処理を行わず、他は実施例2と同じ条件
で太陽電池(SC比2)を作製した。Comparative Example 2 A solar cell (SC ratio 2) was produced under the same conditions as in Example 2 except that the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas according to the present invention was not performed.
【0159】太陽電池(SC実2)及び(SC比2)は
それぞれ8個づつ作製し、初期光電変換効率(光起電力
/入射光電力)、振動劣化、光劣化、及びバイアス電圧
印加時の高温高湿環境における振動劣化、光劣化の測定
を行なった。Eight solar cells (SC Ex 2) and (SC ratio 2) were prepared, and the initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident optical power), vibration deterioration, light deterioration, and bias voltage application were applied. Vibration deterioration and light deterioration were measured in a high temperature and high humidity environment.
【0160】初期光電変換効率は、作製した太陽電池
を、AM1.5(100mW/cm2)光照射下に設置
して、V−I特性を測定することにより得られる。測定
の結果、(SC比2)に対して、(SC実2)の初期光
電変換効率の曲線因子(F.F.)及び特性むらは以下
のようになった。The initial photoelectric conversion efficiency can be obtained by placing the manufactured solar cell under AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation and measuring the VI characteristic. As a result of the measurement, the fill factor (FF) of the initial photoelectric conversion efficiency and the characteristic unevenness of (SC Ex 2) with respect to (SC Ratio 2) were as follows.
【0161】 振動劣化の測定は、予め初期光電変換効率を測定してお
いた太陽電池を湿度50%、温度25℃の暗所に設置
し、振動周波数60Hzで振幅0.1mmの振動を50
0時間加えた後の、AM1.5(100mW/cm2)
照射下での光電変換効率の低下率(振動劣化試験後の光
電変換効率/初期光電変換効率)により行った。[0161] For the measurement of vibration deterioration, a solar cell whose initial photoelectric conversion efficiency was measured in advance was installed in a dark place with a humidity of 50% and a temperature of 25 ° C.
AM1.5 (100 mW / cm 2 ) after adding for 0 hours
It was determined by the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration test / initial photoelectric conversion efficiency).
【0162】光劣化の測定は、予め初期光電変換効率を
測定しておいた太陽電池を、湿度50%、温度25℃の
環境に設置し、AM−1.5(100mW/cm2)光
を500時間照射後の、AM1.5(100mW/cm
2)照射下での光電変換効率の低下率(光劣化試験後の
光電変換効率/初期光電変換効率)により行った。測定
の結果、(SC実2)に対して(SC比2)の光劣化後
の光電変換効率の低下率、及び振動劣化後の光電変換効
率の低下率は以下のようになった。The photodegradation was measured by setting a solar cell whose initial photoelectric conversion efficiency had been measured in advance in an environment of a humidity of 50% and a temperature of 25 ° C. and applying AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light. AM1.5 (100 mW / cm after irradiation for 500 hours
2 ) The rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after photodegradation test / initial photoelectric conversion efficiency) was used. As a result of the measurement, the reduction rate of the photoelectric conversion efficiency after the photodegradation and the reduction rate of the photoelectric conversion efficiency after the vibration degradation of (SC ratio 2) with respect to (SC ex. 2) are as follows.
【0163】 バイアス印加時の高温高湿度環境における振動劣化及び
光劣化の測定を行った。予め初期光電変換効率を測定し
ておいた2つの太陽電池を湿度90%、温度80℃の暗
所に設置し、順方向バイアス電圧として0.7Vを印加
した。一方の太陽電池には上記の振動を与えて振動劣化
を測定し、さらにもう一方の太陽電池にはAM1.5の
光を照射して光劣化の測定を行った。測定の結果、(S
C実2)に対して、(SC比2)の振動劣化後の光電変
換効率の低下率、及び光劣化後の光電変換効率の低下率
は以下のようになった。[0163] We measured vibration deterioration and light deterioration under high temperature and high humidity environment with bias applied. Two solar cells whose initial photoelectric conversion efficiencies were measured in advance were placed in a dark place at a humidity of 90% and a temperature of 80 ° C., and 0.7 V was applied as a forward bias voltage. The above vibration was applied to one solar cell to measure the vibration deterioration, and the other solar cell was irradiated with light of AM1.5 to measure the light deterioration. As a result of measurement, (S
In comparison with C Ex 2), the reduction rate of the photoelectric conversion efficiency after the vibration deterioration of (SC ratio 2) and the reduction rate of the photoelectric conversion efficiency after the light deterioration were as follows.
【0164】 光学顕微鏡を用いて層剥離の様子を観察した。(SC実
2)では層剥離は見られなかったが、(SC比2)では
層剥離が僅かに見られた。[0164] The state of delamination was observed using an optical microscope. Delamination was not observed in (SC Ex. 2), but slight delamination was observed in (SC ratio 2).
【0165】以上のように本発明の太陽電池(SC実
2)が、従来の太陽電池(SC比2)よりも太陽電池の
光電変換効率における曲線因子、特性むら、光劣化特
性、密着性、耐久性においてさらに優れた特性を有する
ことが分かった。As described above, the solar cell of the present invention (SC Ex 2) has a curvilinear factor in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, unevenness of characteristics, photodegradation characteristics, adhesion, and the like, compared with the conventional solar cell (SC ratio 2). It was found that it has more excellent durability characteristics.
【0166】(実施例3)図4に示す堆積装置を用いて
図3のトリプル型太陽電池を作製した。実施例1と同様
の方法により準備された反射層301と反射増加層30
2が形成されている基坂490をロードチャンバー40
1内の基板搬送用レール413上に配置し、不図示の真
空排気ポンプによりロードチャンバー401内を圧力が
約1×10-5Torrになるまで真空排気した。(Example 3) The triple type solar cell of FIG. 3 was produced using the deposition apparatus shown in FIG. A reflective layer 301 and a reflective enhancement layer 30 prepared by the same method as in Example 1.
The base chamber 490 where the 2 is formed is the load chamber 40
1 was placed on the substrate transfer rail 413, and the inside of the load chamber 401 was evacuated to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr by a vacuum exhaust pump (not shown).
【0167】次にあらかじめ不図示の真空排気ポンプに
より真空引きしておいた搬送チャンバー402及び堆積
チャンバー417内へゲートバルブ406を開けて搬送
した。基板490の裏面を基板加熱用ヒーター410に
密着させ加熱し、堆積チャンバー417内を不図示の真
空排気ポンプにより圧力が約1×10-5Torrになる
まで真空排気した。Next, the gate valve 406 was opened to carry the wafer into the transfer chamber 402 and the deposition chamber 417 which had been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 410 and heated, and the inside of the deposition chamber 417 was evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr.
【0168】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、実施例2と同様な方法によりμc−SiからなるR
Fn型層303を形成した。After the preparation for film formation is completed as described above, R consisting of μc-Si is prepared by the same method as in Example 2.
The Fn type layer 303 was formed.
【0169】次にあらかじめ不図示の真空排気ポンプに
より真空引きしておいた搬送チャンバー403及び堆積
チャンバー418内へゲートバルブ406を開けて搬送
した。基板490の裏面を基板加熱用ヒーター411に
密着させ加熱し、堆積チャンバー418内を不図示の真
空排気ポンプにより圧力が約1×10-5Torrになる
まで真空排気した。Next, the gate valve 406 was opened to carry into the transfer chamber 403 and the deposition chamber 418, which had been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 411 and heated, and the inside of the deposition chamber 418 was evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) until the pressure became about 1 × 10 −5 Torr.
【0170】次に本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を行った(表3(1))。本発明の微量シラ
ン系ガス含有水素プラズマ処理をおこなうには、シリコ
ン原子含有ガスとして、SiCl2H2/He(希釈度:
1000ppm)ガス、H2ガスを堆積チャンバー41
8内にガス導入管449を通して導入し、H2ガス流量
400sccmになるようにバルブ463、453、4
50を開け、マスフローコントローラー458で調整し
た。シリコン原子含有ガスは、SiCl2H2ガス量が全
H2ガス流量に対して0.08%になるようにバルブ4
65、455を開けマスフローコントローラー460で
調整した。堆積チャンバー418内の圧力が0.010
Tоrrになるように不図示のコンダクタンスバルブで
調整した。基板490の温度が350℃になるように基
板加熱用ヒーター411を設定し、基板温度が安定した
ところで、不図示のMW電源の電力を0.1W/cm3
に設定し、導波管426及びマイクロ波導入用窓425
を通じてi型層堆積チャンバー418内にMW電力導入
し、グロー放電を生起させ、シャッター427を開ける
ことで、4分間本発明の微量シラン系ガス含有水素プラ
ズマ処理を行った。その後MW電源を切って、グロー放
電を止め、堆積チャンバー418内へのSiCl2H2/
He(希釈度:1000ppm)ガスの流入を止め、4
分間堆積チャンバー418内ヘH2ガスを流し続けたの
ち、H2ガスの流入も止め、堆積チャンバー418内お
よびガス配管内を1x10-5Torrまで真空排気し
た。Next, a hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas according to the present invention was performed (Table 3 (1)). In order to carry out the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention, SiCl 2 H 2 / He (dilution:
1000 ppm) gas and H 2 gas are deposited in the deposition chamber 41.
8 through a gas introducing pipe 449, and valves 463, 453, 4 so that the H 2 gas flow rate may be 400 sccm.
50 was opened and adjusted with the mass flow controller 458. The silicon atom-containing gas has a valve 4 so that the amount of SiCl 2 H 2 gas is 0.08% with respect to the total H 2 gas flow rate.
65 and 455 were opened and adjusted with the mass flow controller 460. The pressure in the deposition chamber 418 is 0.010
The conductance valve (not shown) was used to adjust the torque to Torr. The substrate heating heater 411 was set so that the temperature of the substrate 490 became 350 ° C., and when the substrate temperature became stable, the power of the MW power source (not shown) was set to 0.1 W / cm 3.
To the waveguide 426 and the microwave introduction window 425.
The MW power was introduced into the i-type layer deposition chamber 418 through to generate a glow discharge, and the shutter 427 was opened to perform the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention for 4 minutes. After that, the MW power supply is turned off to stop the glow discharge, and SiCl 2 H 2 /
Stop the flow of He (dilution: 1000ppm) gas, 4
After continuously flowing H 2 gas into the deposition chamber 418 for a minute, the inflow of H 2 gas was stopped and the inside of the deposition chamber 418 and the gas pipe were evacuated to 1 × 10 −5 Torr.
【0171】次に実施例2と同様な方法によりa−Si
からなるn/iバッファー層351、a−SiGeから
なるMWi型層304、a−Siからなるp/iバッフ
ァー層361、a−SiCからなるRFp型層305、
μc−SiからなるRFn型層306を順次形成した。Then, a-Si is formed by the same method as in the second embodiment.
N / i buffer layer 351 made of a, MWi type layer 304 made of a-SiGe, p / i buffer layer 361 made of a-Si, RF p type layer 305 made of a-SiC,
The RFn-type layer 306 made of μc-Si was sequentially formed.
【0172】次に本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理をおこなつた(表3(2))。本発明の微量
シラン系ガス含有水素プラズマ処理をおこなうには、シ
リコン原子含有ガスとして、SiH4/H2(希釈度:1
000ppm)ガス、H2ガス、を堆積チャンバー41
7内にガス導入管429を通して導入し、H2ガス流量
が500sccmになるようにバルブ441、431、
430を開け、マスフローコントローラー436で調整
した。シリコン原子含有ガスは、SiH4ガス量が全H2
ガス流量に対して0.07%になるようにバルフ44
2、432、を開けマスフローコントローラー437で
調整した。堆積チャンバー417内の圧力が1.1To
rrになるように不図示のコンダクタンスバルブで調整
した。基板490の温度が300℃になるように基板加
熱用ヒーター410を設定し、基板温度が安定したとこ
ろで、RF電源422の電力を0.04W/cm3に設
定し、RF電力を導入し、プラズマ形成用カップ420
内にグロー放電を生起させ、3分間本発明の微量シラン
系ガス含有水素プラズマ処理を行った。その後RF電源
を切って、グロー放電を止め、堆積チャンバー417内
へのSiH4/H2(希釈度:1000ppm)ガスの流
入を止め、3分間、堆積チャンバー417内へH2ガス
を流し続けたのち、H2ガスの流入も止め、堆積チャン
バー417内およびガス配管内を1x10-5Torrま
で真空排気した。Next, a hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention was performed (Table 3 (2)). In order to perform the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas according to the present invention, SiH 4 / H 2 (dilution: 1
(000 ppm) gas and H 2 gas are deposited in the deposition chamber 41.
7 through a gas introducing pipe 429, and valves 441, 431, so that the H 2 gas flow rate becomes 500 sccm.
430 was opened and adjusted with the mass flow controller 436. The silicon atom-containing gas has a SiH 4 gas amount of H 2
Balkh 44 to be 0.07% to the gas flow rate
2, 432 were opened and adjusted with the mass flow controller 437. The pressure in the deposition chamber 417 is 1.1 To
The conductance valve (not shown) was used to adjust to rr. The substrate heating heater 410 was set so that the temperature of the substrate 490 was 300 ° C., and when the substrate temperature became stable, the power of the RF power source 422 was set to 0.04 W / cm 3 and the RF power was introduced to generate plasma. Forming cup 420
A glow discharge was caused to occur inside, and a minute amount of silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment of the present invention was performed. After that, the RF power supply was turned off, the glow discharge was stopped, the inflow of SiH 4 / H 2 (dilution degree: 1000 ppm) gas into the deposition chamber 417 was stopped, and H 2 gas was continued to flow into the deposition chamber 417 for 3 minutes. After that, the inflow of H 2 gas was stopped, and the inside of the deposition chamber 417 and the gas pipe were evacuated to 1 × 10 −5 Torr.
【0173】次に実施例2と同様な方法によりa−Si
からなるn/iバッファー層352、a−SiGeから
なるMWi型層307、a−Siからなるp/iバッフ
ァー層362、a−SiCからなるRFp型層308、
μc−SiからなるRFn型層309を順次形成した。Then, a-Si is formed by the same method as in the second embodiment.
An n / i buffer layer 352 made of a, an MWi type layer 307 made of a-SiGe, ap / i buffer layer 362 made of a-Si, an RF p type layer 308 made of a-SiC,
The RFn-type layer 309 made of μc-Si was sequentially formed.
【0174】次に本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を行った(表3(3))。本発明の微量シラ
ン系ガス含有水素プラズマ処理をおこなうには、シリコ
コン原子含有ガスとして、SiH4/H2(希釈度:10
00ppm)ガス、H2ガスを堆積チャンバー417内
にガス導入管429を通して導入し、H2ガス流量が7
00sccmになるようにバルブ441、431、43
0を開け、マスフローコントローラー436で調整し
た。シリコン原子含有ガスは、SiH4ガス量が全H2ガ
ス流量に対して0.04%になるようにバルブ442、
432、を開けマスフローコントローラー437で調整
した。堆積チャンバー417内の圧力が1.0Torr
になるように不図示のコンダクタンスバルブで調整し
た。基板490の温度が230℃になるように基板加熱
用ヒーター410を設定し、基板温度が安定したところ
で、RF電源422の電力を0.03W/cm3に設定
し、RF電力を導入し、プラズマ形成用カップ420内
にグロー放電を生起させ、2分間本発明の微量シラン系
ガス含有水素プラズマ処理を行った。その後RF電源を
切って、グロー放電を止め、堆積チャンバー417内ヘ
のSiH4/H2(希釈度:1000ppm)ガスの流入
を止め、3分間、堆積チャンバー417内へH 2ガスを
流し続けたのち、H2ガスの流入も止め、堆積チャンバ
ー417内およびガス配管内を1x10-5Torrまで
真空排気した。Next, a trace amount of silane-based gas-containing hydrogen purifier of the present invention is
Plasma treatment was performed (Table 3 (3)). Minor chive of the present invention
To perform the hydrogen plasma containing hydrogen gas,
SiH as gas containing atomsFour/ H2(Dilution: 10
00ppm) gas, H2Gas in deposition chamber 417
Gas through the gas inlet pipe 429,2Gas flow rate is 7
Valves 441, 431, 43 to be 00 sccm
Open 0 and adjust with the mass flow controller 436
It was Silicon atom-containing gas is SiHFourGas amount is all H2Moth
Valve 442, so that the flow rate becomes 0.04%,
432, open and adjust with mass flow controller 437
did. The pressure inside the deposition chamber 417 is 1.0 Torr
Adjust the conductance valve (not shown) so that
It was Heat the substrate so that the temperature of the substrate 490 becomes 230 ° C.
Where the heater 410 is set and the substrate temperature is stable
Then, the power of the RF power source 422 is 0.03 W / cm.3Set to
Then, RF power is introduced, and inside the plasma forming cup 420.
Glow discharge is caused to occur for 2 minutes, and a minute amount of the silane system of the present invention
A gas-containing hydrogen plasma treatment was performed. Then turn on the RF power
Turn off the glow discharge to stop the inside of the deposition chamber 417.
SiHFour/ H2(Dilution: 1000ppm) Inflow of gas
Stop for 3 minutes into the deposition chamber 417 2Gas
After continuing to flow, H2Gas flow is stopped and deposition chamber
ー 1 × 10 inside 417 and gas pipe-FiveTo Torr
Evacuated.
【0175】次に実施例2と同様な方法によりa−Si
Cからなるn/iバッファー層353、a−Siからな
るRFi型層310、a−SiCからなるp/iバッフ
ァー層363、a−SiCからなるRFp型層311を
順次RFPCVD法によって形成した。Then, a-Si is formed by the same method as in the second embodiment.
An n / i buffer layer 353 made of C, an RF i type layer 310 made of a-Si, a p / i buffer layer 363 made of a-SiC, and an RF p type layer 311 made of a-SiC were sequentially formed by the RFPCVD method.
【0176】次に、RFp型層311上に、透明導電層
312として、層厚70nmのITOを真空蒸着法で真
空蒸着した。Next, on the RF p-type layer 311, as a transparent conductive layer 312, ITO having a layer thickness of 70 nm was vacuum-deposited by a vacuum deposition method.
【0177】次に透明導電層312上に櫛型の穴が開い
たマスクを乗せ、Cr(40nm)/Ag(1000n
m)/Cr(40nm)からなる櫛形の集電電極313
を真空蒸着法で真空蒸着した。Next, a mask having comb-shaped holes is placed on the transparent conductive layer 312, and Cr (40 nm) / Ag (1000 n
m) / Cr (40 nm) comb-shaped collector electrode 313
Was vacuum deposited by the vacuum deposition method.
【0178】以上で太陽電池の作製を終えた。この太陽
電池を(SC実3)と呼ぶことにし、本発明の微量シラ
ン系ガス含有水素プラズマ処理条件、RFn型層、n/
iバッファー層、MWi型層、p/iバッファー層、R
Fi型層、RFp型層の形成条件を表3(1)〜3
(4)に示す。With the above, the production of the solar cell was completed. This solar cell will be referred to as (SC Ex. 3), and will be described with reference to the hydrogen plasma treatment conditions containing a trace amount of silane-based gas, the RF n-type layer, and n /
i buffer layer, MWi type layer, p / i buffer layer, R
The conditions for forming the Fi type layer and the RFp type layer are shown in Tables 3 (1) to 3
It shows in (4).
【0179】<比較例3>本発明の微量シラン系ガス含
有水素プラズマ処理を行わず、他は実施例3と同じ条件
で太陽電池(SC比3)を作製した。Comparative Example 3 A solar cell (SC ratio 3) was produced under the same conditions as in Example 3 except that the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas according to the present invention was not performed.
【0180】太陽電池(SC実3)及び(SC比3)は
それぞれ8個づつ作製し、初期光電変換効率(光起電力
/入射光電力)、振動劣化、光劣化、バイアス電圧印加
時の高温高湿環境における振動劣化、光劣化の測定を行
なった。Eight solar cells (SC Ex 3) and (SC ratio 3) were prepared, and initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident optical power), vibration deterioration, light deterioration, and high temperature when bias voltage was applied. Vibration deterioration and light deterioration were measured in a high humidity environment.
【0181】初期光電変換効率は、作製した太陽電池
を、AM1.5(100mW/cm2)光照射下に設置
して、V−I特性を測定することにより得られる。測定
の結果、(SC比3)に対して、(SC実3)の初期光
電変換効率の曲線因子(FF)及び特性むらは以下のよ
うになった。The initial photoelectric conversion efficiency can be obtained by placing the manufactured solar cell under AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation and measuring the VI characteristic. As a result of the measurement, the fill factor (FF) of the initial photoelectric conversion efficiency and the characteristic unevenness of (SC Ex 3) with respect to (SC Ratio 3) were as follows.
【0182】 振動劣化の測定は、予め初期光電変換効率を測定してお
いた太陽電池を湿度50%、温度25℃の暗所に設置
し、振動周波数60Hzで振幅0.1mmの振動を50
0時間加えた後の、AM1.5(100mW/cm2)
照射下での光電変換効率の低下率(振動劣化試験後の光
電変換効率/初期光電変換効率)により行った。[0182] For the measurement of vibration deterioration, a solar cell whose initial photoelectric conversion efficiency was measured in advance was installed in a dark place with a humidity of 50% and a temperature of 25 ° C.
AM1.5 (100 mW / cm 2 ) after adding for 0 hours
It was determined by the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration test / initial photoelectric conversion efficiency).
【0183】光劣化の測定は、予め初期光電変換効率を
測定しておいた太陽電池を、湿度50%、温度25℃の
環境に設置し、AM1.5(100mW/cm2)光を
500時間照射後のAM1.5(100mW/cm2)
照射下での光電変換効率の低下率(光劣化試験後の光電
変換効率/初期光電変換効率)により行った。測定の結
果、(SC実3)に対して(SC比3)の光劣化後の光
電変換効率の低下率、及び振動劣化後の光電変換効率の
低下率は以下のようになった。The photodegradation was measured by setting a solar cell whose initial photoelectric conversion efficiency had been measured in advance in an environment of a humidity of 50% and a temperature of 25 ° C. and applying AM1.5 (100 mW / cm 2 ) light for 500 hours. AM1.5 (100 mW / cm 2 ) after irradiation
The rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after photodegradation test / initial photoelectric conversion efficiency) was used. As a result of the measurement, the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after photodegradation and the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after vibration degradation of (SC ratio 3) to (SC ex 3) were as follows.
【0184】 バイアス印加時の高温高湿度環境における振動劣化、及
び光劣化の測定を行った。予め初期光電変換効率を測定
しておいた2つの太陽電池を湿度90%温度80℃の暗
所に設置し、順方向バイアス電圧として0.7Vを印加
した。一方の太陽電池には上記の振動を与えて振動劣化
を測定し、さらにもう一方の太陽電池にはAM1.5の
光を照射して光劣化の測定を行った。[0184] Vibration deterioration and light deterioration in a high temperature and high humidity environment when a bias was applied were measured. Two solar cells whose initial photoelectric conversion efficiency was measured in advance were placed in a dark place with a humidity of 90% and a temperature of 80 ° C., and 0.7 V was applied as a forward bias voltage. The above vibration was applied to one solar cell to measure the vibration deterioration, and the other solar cell was irradiated with light of AM1.5 to measure the light deterioration.
【0185】測定の結果、(SC実3)に対して、(S
C比3)の振動劣化後の光電変換効率の低下率、及び光
劣化後の光電変換効率の低下率は以下のようになった。As a result of the measurement, for (SC Ex 3), (S
The decrease rate of the photoelectric conversion efficiency after the vibration deterioration of C ratio 3) and the decrease rate of the photoelectric conversion efficiency after the light deterioration were as follows.
【0186】 光学顕微鏡を用いて層剥離の様子を観察した。(SC実
3)では層剥離は見られなかったが、(SC比3)では
層剥離が僅かに見られた。[0186] The state of delamination was observed using an optical microscope. Delamination was not observed in (SC Ex 3), but slight delamination was observed in (SC ratio 3).
【0187】以上のように本発明の太陽電池(SC実
3)が、従来の太陽電池(SC比3)よりも太陽電池の
光電変換効率における曲線因子、特性むら、光劣化特
性、密着性、耐久性においてさらに優れた特性を有する
ことが分かった。[0187] As described above, the solar cell of the present invention (SC Ex 3) has a curvilinear factor in photoelectric conversion efficiency of the solar cell, unevenness of characteristics, photodegradation characteristics, adhesion, which are higher than those of conventional solar cells (SC ratio 3). It was found that it has more excellent durability characteristics.
【0188】(実施例4)実施例3と同様に図4に示す
堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を表4(1)の条件において3回行い、実施
例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製した。微
量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表4(1)
に、トリプル型太陽電池の作製条件を表4(2)に示
す。(Example 4) As in Example 3, using the deposition apparatus shown in FIG. 4, the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was performed three times under the conditions of Table 4 (1), and Example 3 was used. A triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in. Table 4 (1) shows the treatment conditions for hydrogen plasma containing a small amount of silane-based gas.
Table 4 (2) shows the manufacturing conditions of the triple solar cell.
【0189】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表4(3)に示す。The triple solar cell thus produced was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 4 (3).
【0190】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の水素流量は、太陽電池の光電変換効率における
曲線因子、特性むら、光劣化特性、密着性、耐久性にお
いて1〜2000sccmが適した流量であることが分
かった。The hydrogen flow rate of the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention is a suitable flow rate of 1 to 2000 sccm in terms of the fill factor in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, characteristic unevenness, photodegradation characteristics, adhesion and durability. I knew it was.
【0191】(実施例5)実施例3と同様に図4に示す
堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を表5(1)の条件において3回行い、実施
例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製した。微
量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表5(1)
に、トリプル型太陽電池の作製条件を表5(2)に示
す。(Embodiment 5) As in Embodiment 3, using the deposition apparatus shown in FIG. 4, the trace amount silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment of the present invention was performed three times under the conditions of Table 5 (1), and Embodiment 3 A triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in. Table 5 (1) shows the treatment conditions for hydrogen plasma containing a small amount of silane-based gas.
Table 5 (2) shows the manufacturing conditions of the triple solar cell.
【0192】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の表価を行った。その結果を表5(3)に示す。In the same manner as in Example 3, the produced triple type solar cell was subjected to the table evaluation. The results are shown in Table 5 (3).
【0193】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の投入電力を実施例4のRF電源からVHF電源
に変えても、太陽電池の光電変換効率における曲線因
子、特性むら、光劣化特性、密着性、耐久性において水
素流量は、1〜2000sccmが適した流量であるこ
とが分かった。Even if the input power of the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention was changed from the RF power supply of Example 4 to the VHF power supply, the fill factor in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the characteristic unevenness, the photodegradation characteristic, and the adhesion were observed. It was found that a hydrogen flow rate of 1 to 2000 sccm is a suitable flow rate in terms of durability and durability.
【0194】(実施例6)実施例3と同様に図4に示す
堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を表6(1)の条件において3回行い、実施
例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製した。微
量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表6(1)
に、トリプル型太陽電池の作製条件を表6(2)に示
す。Example 6 As in Example 3, using the deposition apparatus shown in FIG. 4, the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was performed three times under the conditions of Table 6 (1), and Example 3 was used. A triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in. Table 6 (1) shows the treatment conditions for hydrogen plasma containing a small amount of silane-based gas.
Table 6 (2) shows the manufacturing conditions of the triple solar cell.
【0195】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表6(3)に示す。The triple solar cell thus produced was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 6 (3).
【0196】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の水素ガスに添加されるシラン系ガス含有ガスの
添加量は、太陽電池の光電変換効率における曲線因子、
特性むら、光劣化特性、密着性、耐久性において、0.
001%から0.1%が好ましい範囲であることが分か
った。The addition amount of the silane-based gas-containing gas added to the hydrogen gas in the hydrogen plasma treatment of the trace amount silane-based gas of the present invention is a fill factor in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell,
In terms of characteristic unevenness, photodegradation characteristics, adhesiveness, and durability, 0.
It was found that the preferable range is 001% to 0.1%.
【0197】(実施例7)実施例3と同様に図4に示す
堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を表7(1)の条件において3回行い、実施
例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製した。徴
量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表7(1)
に、卜リプル型太陽電池の作製条件を表7(2)に示
す。(Embodiment 7) As in Embodiment 3, using the deposition apparatus shown in FIG. 4, the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention was performed three times under the conditions of Table 7 (1), and Embodiment 3 A triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in. Table 7 (1) shows the treatment conditions for hydrogen plasma containing silane-based gas.
Table 7 (2) shows the manufacturing conditions of the solar ripple type solar cell.
【0198】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表7(3)に示す。The triple solar cell thus prepared was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 7 (3).
【0199】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の水素ガスに添加されるシラン系ガス含有ガスの
添加量は、投入電力を実施例6のRF電源からVHF電
源に変えても、太陽電池の光電変換効率における曲線因
子、特性むら、光劣化特性、密着性、耐久性において
0.001%から0.1%が好ましい範囲であることが
分かった。The addition amount of the silane-based gas-containing gas added to the hydrogen gas in the hydrogen plasma treatment for the trace silane-based gas-containing hydrogen plasma of the present invention is the same as that of the solar battery even if the input power is changed from the RF power supply of Example 6 to the VHF power supply. It was found that 0.001% to 0.1% is the preferable range in the fill factor, the characteristic unevenness, the photodegradation property, the adhesiveness, and the durability in the photoelectric conversion efficiency.
【0200】(実施例8)実施例3と同様に図4に示す
堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を表8(1)の条件において3回行い、実施
例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製した。微
量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表8(1)
に、トリプル型太陽電池の作製条件を表8(2)に示
す。(Embodiment 8) As in Embodiment 3, using the deposition apparatus shown in FIG. 4, the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was performed three times under the conditions of Table 8 (1), and Embodiment 3 A triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in. Table 8 (1) shows the treatment conditions for hydrogen plasma containing a small amount of silane-based gas.
Table 8 (2) shows the manufacturing conditions of the triple solar cell.
【0201】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表8(3)に示す。The triple solar cell thus prepared was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 8 (3).
【0202】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の水素ガスに添加されるシラン系ガス含有ガスの
添加量は、投入電力を実施例6のRF電源からMW電源
に変えても、太陽電池の光電変換効率における曲線因
子、特性むら、光劣化特性、密着性、耐久性において
0.001%から0.1%が好ましい範囲であることが
分かった。The addition amount of the silane-based gas-containing gas added to the hydrogen gas for the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention is the same as that of the solar battery even if the input power is changed from the RF power supply of Example 6 to the MW power supply. It was found that 0.001% to 0.1% is the preferable range in the fill factor, the characteristic unevenness, the photodegradation property, the adhesiveness, and the durability in the photoelectric conversion efficiency.
【0203】(実施例9)実施例3と同様に図4に示す
堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を表9(1)の条件において3回行い、実施
例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製した。微
量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表9(1)
に、トリプル型太陽電池の作製条件を表9(2)に示
す。(Embodiment 9) As in Embodiment 3, using the deposition apparatus shown in FIG. 4, the trace amount silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment of the present invention was performed three times under the conditions of Table 9 (1), and Embodiment 3 A triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in. Table 9 (1) shows the treatment conditions for hydrogen plasma containing a small amount of silane-based gas.
Table 9 (2) shows the manufacturing conditions of the triple solar cell.
【0204】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表9(3)に示す。The triple solar cell thus produced was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 9 (3).
【0205】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の圧力は、投入電力にRF電源を使用した場合、
太陽電池の光電変換効率における曲線因子、特性むら、
光劣化特性、密着性、耐久性において0.05Torr
から10Torrが好ましい範囲であることが分かっ
た。The pressure of the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention is as follows:
Fill factor in photovoltaic conversion efficiency of solar cells, characteristic unevenness,
0.05 Torr in light deterioration characteristics, adhesion and durability
Therefore, it was found that 10 Torr is a preferable range.
【0206】(実施例10)実施例3と同様に図4に示
す堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素
プラズマ処理を表10(1)の条件において3回行い、
実施例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製し
た。微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表1
0(1)に、トリプル型太陽電池の作製条件を表10
(2)に示す。(Example 10) As in Example 3, the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was carried out three times under the conditions of Table 10 (1) using the deposition apparatus shown in FIG.
The triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the hydrogen plasma treatment conditions containing a trace amount of silane-based gas.
0 (1) shows the manufacturing conditions of the triple type solar cell in Table 10.
It shows in (2).
【0207】実施例3と同様に、作製した卜リプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表10(3)に示
す。The produced ripple-type solar cell was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 10 (3).
【0208】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の圧力は、投入電力にVHF電源を使用した場
合、太陽電池の光電変換効率における曲線因子、特性む
ら、光劣化特性、密着性、耐久性において0.0001
Torrから1Torrが好ましい範囲であることが分
かった。The pressure of the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention is such that when a VHF power source is used as the input power, the fill factor in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the characteristic unevenness, the photodegradation characteristic, the adhesion, and the durability. At 0.0001
It has been found that a preferable range is from Torr to 1 Torr.
【0209】(実施例11)実施例3と同様に図4に示
す堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素
プラズマ処理を表11(1)の条件において3回行い、
実施例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製し
た。微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表1
1(1)に、トリプル型太陽電池の作製条件を表11
(2)に示す。(Example 11) Similar to Example 3, hydrogen plasma treatment containing trace silane-based gas of the present invention was carried out three times under the conditions of Table 11 (1) using the deposition apparatus shown in FIG.
The triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the hydrogen plasma treatment conditions containing a trace amount of silane-based gas.
Table 1 shows the manufacturing conditions for triple solar cells in 1 (1).
It shows in (2).
【0210】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表11(3)に示
す。The produced triple solar cell was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 11 (3).
【0211】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の圧力は、投入電力にMW電源を使用した場合、
太陽電池の光電変換効率における曲線因子、特性むら、
光劣化特性、密着性、耐久性において0.0001To
rrから0.01Torrが好ましい範囲であることが
分かった。The pressure of the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention is as follows:
Fill factor in photovoltaic conversion efficiency of solar cells, characteristic unevenness,
0.0001To in light deterioration characteristics, adhesion and durability
It has been found that a preferable range is rr to 0.01 Torr.
【0212】(実施例12)実施例3と同様に図4に示
す堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素
プラズマ処理を表12(1)の条件において3回行い、
実施例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製し
た。微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表1
2(1)に、トリプル型太陽電池の作製条件を表12
(2)に示す。(Example 12) [0212] As in Example 3, the trace amount silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment of the present invention was performed three times under the conditions of Table 12 (1) using the deposition apparatus shown in Fig. 4.
The triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the hydrogen plasma treatment conditions containing a trace amount of silane-based gas.
Table 2 shows the production conditions for triple solar cells in 2 (1).
It shows in (2).
【0213】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表12(3)に示
す。The triple solar cell thus produced was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 12 (3).
【0214】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の投入パワー密度(電力量)は、投入電力にRF
電源を使用した場合、太陽電池の光電変換効率における
曲線因子、特性むら、光劣化特性、密着性、耐久性にお
いて0.01W/cm3から1.0W/cm3が好ましい
範囲であることが分かった。The input power density (electric energy) of the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas according to the present invention is RF input power.
When using the power supply, found fill factor of the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the characteristics irregularity, photodegradation characteristics, adhesiveness, it is preferable range 1.0 W / cm 3 from 0.01 W / cm 3 in durability It was
【0215】(実施例13)実施例3と同様に図4に示
す堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素
プラズマ処理を表13(1)の条件において3回行い、
実施例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製し
た。微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表1
3(1)に、トリプル型太陽電池の作製条件を表16
(2)に示す。(Example 13) Similar to Example 3, hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was performed three times under the conditions of Table 13 (1) using the deposition apparatus shown in FIG.
The triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the hydrogen plasma treatment conditions containing a trace amount of silane-based gas.
3 (1) shows the manufacturing conditions of the triple type solar cell in Table 16.
It shows in (2).
【0216】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表13(3)に示
す。The triple solar cell thus produced was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 13 (3).
【0217】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の投入パワー密度(電力量)は、投入電力にVH
F電源を使用した場合、太陽電池の光電変換効率におけ
る曲線因子、特性むら、光劣化特性、密着性、耐久性に
おいて0.01W/cm3から1.0W/cm3が好まし
い範囲であることが分かった。The input power density (electric energy) of the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention is VH to the input power.
When using F power, fill factor of the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the characteristics irregularity, photodegradation characteristics, adhesiveness, it is preferable range 1.0 W / cm 3 from 0.01 W / cm 3 in durability Do you get it.
【0218】(実施例14)実施例3と同様に図4に示
す堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素
プラズマ処理を表14(1)の条件において3回行い、
実施例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製し
た。微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表1
4(1)に、トリプル型太陽電池の作製条件を表14
(2)に示す。(Example 14) [0218] As in Example 3, using the deposition apparatus shown in Fig. 4, the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was carried out three times under the conditions shown in Table 14 (1).
The triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the hydrogen plasma treatment conditions containing a trace amount of silane-based gas.
Table 4 (1) shows the production conditions for triple solar cells.
It shows in (2).
【0219】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表14(3)に示
す。The produced triple solar cell was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 14 (3).
【0220】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の投入パワー密度(電力量)は、投入電力にMW
電源を使用した場合、太陽電池の光電変換効率における
曲線因子、特性むら、光劣化特性、密着性、耐久性にお
いて0.1W/cm3から10W/cm3が好ましい範囲
であることが分かった。The input power density (power amount) of the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention is MW in the input power.
It was found that when a power source is used, 0.1 W / cm 3 to 10 W / cm 3 are preferable ranges in the fill factor, the characteristic unevenness, the photodegradation characteristic, the adhesion, and the durability in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell.
【0221】(実施例15)実施例3と同様に図4に示
す堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素
プラズマ処理を表15(1)の条件において3回行い、
実施例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製し
た。微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表1
5(1)に、トリプル型太陽電池の作製条件を表15
(2)に示す。(Example 15) As in Example 3, using the deposition apparatus shown in FIG. 4, the trace amount silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment of the present invention was performed three times under the conditions of Table 15 (1).
The triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the hydrogen plasma treatment conditions containing a trace amount of silane-based gas.
Table 5 (1) shows the manufacturing conditions for triple solar cells.
It shows in (2).
【0222】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表15(3)に示
す。The triple type solar cell thus produced was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 15 (3).
【0223】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の基板温度は、投入電力にRF電源を使用した場
合、太陽電池の光電変換効率における曲線因子、特性む
ら、光劣化特性、密着性、耐久性において100℃から
400℃が好ましい範囲であることが分かった。The substrate temperature of the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention is such that when an RF power source is used for the input power, the fill factor in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the characteristic unevenness, the photodegradation characteristic, the adhesion, and the durability. It was found that 100 ° C. to 400 ° C. is a preferable range in terms of sex.
【0224】(実施例16)実施例3と同様に図4に示
す堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素
プラズマ処理を表16(1)の条件において3回行い、
実施例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製し
た。微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表1
6(1)に、トリプル型太陽電池の作製条件を表16
(2)に示す。(Example 16) Similar to Example 3, using the deposition apparatus shown in FIG. 4, the trace amount silane gas-containing hydrogen plasma treatment of the present invention was performed three times under the conditions of Table 16 (1),
The triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the hydrogen plasma treatment conditions containing a trace amount of silane-based gas.
Table 6 (1) shows the manufacturing conditions for triple solar cells.
It shows in (2).
【0225】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表16(3)に示
す。The triple solar cell thus produced was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 16 (3).
【0226】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の基板温度は、投入電力にVHF電源を使用した
場合、太陽電池の光電変換効率における曲線因子、特性
むら、光劣化特性、密着性、耐久性において50℃から
300℃が好ましい範囲であることが分かった。The substrate temperature in the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention is such that when a VHF power source is used as the input power, the fill factor in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the characteristic unevenness, the photodegradation characteristic, the adhesion, and the durability. It was found that 50 ° C. to 300 ° C. is a preferable range in terms of sex.
【0227】(実施例17)実施例3と同様に図4に示
す堆積装置を用いて本発明の微量シラン系ガス含有水素
プラズマ処理を表17(1)の条件において3回行い、
実施例3と同様に図3のトリプル型太陽電池を作製し
た。微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理条件を表1
7(1)に、トリプル型太陽電池の作製条件を表17
(2)に示す。(Example 17) [0227] As in Example 3, using the deposition apparatus shown in Fig. 4, hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was carried out three times under the conditions of Table 17 (1).
The triple type solar cell of FIG. 3 was produced in the same manner as in Example 3. Table 1 shows the hydrogen plasma treatment conditions containing a trace amount of silane-based gas.
7 (1) shows the manufacturing conditions of the triple type solar cell in Table 17.
It shows in (2).
【0228】実施例3と同様に、作製したトリプル型太
陽電池の評価を行った。その結果を表17(3)に示
す。The triple solar cell thus produced was evaluated in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 17 (3).
【0229】本発明の微量シラン系ガス含有水素プラズ
マ処理の基板温度は、投入電力にMW電源を使用した場
合、太陽電池の光電変換効率における曲線因子、特性む
ら、光劣化特性、シリ−ズ抵抗特性、耐久性において5
0℃から300℃が好ましい範囲であることが分かっ
た。The substrate temperature of the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention is such that when an MW power source is used for the input power, the fill factor in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, the characteristic unevenness, the photodegradation characteristic, and the series resistance. 5 in characteristics and durability
It has been found that 0 ° C to 300 ° C is the preferred range.
【0230】(実施例18)図4に示す堆積装置を用い
て図3のトリプル型太陽電池を作製した。Example 18 The triple type solar cell of FIG. 3 was produced using the deposition apparatus shown in FIG.
【0231】実施例1と同様の方法により準備された反
射層301と反射増加層302が形成されている基板4
90をロードチャンバー401内の基板搬送用レール4
13上に配置し、不図示の真空排気ポンプによりロード
チャンバー401内を圧力が約1×10-5Torrにな
るまで真空排気した。Substrate 4 on which the reflection layer 301 and the reflection increasing layer 302 are formed, which is prepared by the same method as in Example 1.
90 is a rail 4 for transferring the substrate in the load chamber 401
13 and the inside of the load chamber 401 was evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) until the pressure became about 1 × 10 −5 Torr.
【0232】次にあらかじめ不図示の真空排気ポンプに
より真空引きしておいた搬送チャンバー402及び堆積
チャンバー417内へゲートバルブ406を開けて搬送
した。基板490の裏面を基板加熱用ヒーター410に
密着させ加熱し、堆積チャンバー417内を不図示の真
空排気ポンプにより圧力が約1×10-5Torrになる
まで真空排気した。Next, the gate valve 406 was opened to carry the wafer into the transfer chamber 402 and the deposition chamber 417 which had been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 410 and heated, and the inside of the deposition chamber 417 was evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) to a pressure of about 1 × 10 −5 Torr.
【0233】次に微量シラン系ガス含有水素プラズマ処
理を表18(1)の条件で行った。微量シラン系ガス含
有水素プラズマ処理をおこなうには、シリコン原子含有
ガスとして、SiH4/H2(希釈度:1000ppm)
ガス、H2ガスを堆積チャンバー417内にガス導入管
429を通して導入し、H2ガス流量が800sccm
になるようにバルブ441、431、430を開け、マ
スフローコントローラー436で調整した。シリコン原
子含有ガスは、SiH4が全H2ガス流量に対して0.0
5%になるようにバルブ442、432を開けマスフロ
ーコントローラー437で調整した。堆積チャンバー4
17内の圧力が1.0Torrになるように不図示のコ
ンダクタンスバルブで調整した。基板490の温度が3
60℃になるように基板加熱用ヒーター410を設定
し、基板温度が安定したところで、RF電源422の電
力を0.03W/cm3に設定し、RF電力を導入し、
プラズマ形成用カップ420内にグロー放電を生起さ
せ、3分間微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理を行
った。その後RF電源を切って、グロー放電を止め、堆
積チャンバー417内へのSiH4/H2(希釈度:10
00ppm)ガス、の流入を止め、5分間、堆積チャン
バー417内へH2ガスを流し続けたのち、H2ガスの流
入も止め、堆積チャンバー417内およびガス配管内を
1×10-5Torrまで真空排気した。Next, a hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas was performed under the conditions shown in Table 18 (1). SiH 4 / H 2 (dilution: 1000 ppm) as a silicon atom-containing gas is used for hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas.
Gas and H 2 gas are introduced into the deposition chamber 417 through the gas introduction pipe 429, and the H 2 gas flow rate is 800 sccm.
The valves 441, 431, and 430 were opened so as to be set, and the mass flow controller 436 adjusted. As for the silicon atom-containing gas, SiH 4 is 0.0 with respect to the total H 2 gas flow rate.
The valves 442 and 432 were opened and adjusted with the mass flow controller 437 so as to be 5%. Deposition chamber 4
The pressure inside 17 was adjusted with a conductance valve (not shown) so as to be 1.0 Torr. The temperature of the substrate 490 is 3
The substrate heating heater 410 was set to 60 ° C., and when the substrate temperature became stable, the power of the RF power source 422 was set to 0.03 W / cm 3 , and the RF power was introduced.
Glow discharge was generated in the plasma-forming cup 420, and a minute amount of silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment was performed for 3 minutes. After that, the RF power supply is turned off to stop the glow discharge, and the SiH 4 / H 2 (dilution degree: 10) into the deposition chamber 417 is stopped.
(00 ppm) gas is stopped, and H 2 gas is continuously flowed into the deposition chamber 417 for 5 minutes, then H 2 gas is also stopped and the inside of the deposition chamber 417 and the gas pipe is reduced to 1 × 10 −5 Torr. Evacuated.
【0234】以上のようにして成膜の準備が完了した
後、実施例2と同様な方法によりμc−SiからなるR
Fn型層303を形成した。After the preparation for film formation is completed as described above, R consisting of μc-Si is prepared by the same method as in Example 2.
The Fn type layer 303 was formed.
【0235】次に微量シラン系ガス含有水素プラズマ処
理を表18(2)の条件で行った。微量シラン系ガス含
有水素プラズマ処理をおこなうには、シリコン原子含有
ガスとして、SiH4/H2(希釈度:1000ppm)
ガス、H2ガスを堆積チャンバー417内にガス導入管
429を通して導入し、H2ガス流量が700sccm
になるようにバルブ441、431、430を開け、マ
スフローコントローラー436で調整した。シリコン原
子含有ガスは、SiH4が全H2ガス流量に対して0.0
4%になるようにバルブ442、432、を開けマスフ
ローコントローラー437で調整した。堆積チャンバー
417内の圧力が0.9Torrになるように不図示の
コンダクタンスバルブで調整した。基板490の温度が
350℃になるように基板加熱用ヒーター410を設定
し、基板温度が安定したところで、RF電源422の電
力を0.03W/cm3に設定し、RF電力を導入し、
プラズマ形成用カップ420内にグロー放電を生起さ
せ、3分間微量シラン系ガス含有水素プラズマ処理を行
った。その後RF電源を切って、グロー放電を止め、堆
積チャンバー417内へのSiH4/H2(希釈度:10
00ppm)ガス、の流入を止め、5分間、堆積チャン
バー417内へH2ガスを流し続けたのち、H2ガスの流
入も止め、堆積チャンバー417内およびガス配管内を
1×10-5Torrまで真空排気した。Next, a hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas was performed under the conditions shown in Table 18 (2). SiH 4 / H 2 (dilution: 1000 ppm) as a silicon atom-containing gas is used for hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas.
Gas and H 2 gas are introduced into the deposition chamber 417 through the gas introduction pipe 429, and the H 2 gas flow rate is 700 sccm.
The valves 441, 431, and 430 were opened so as to be set, and the mass flow controller 436 adjusted. As for the silicon atom-containing gas, SiH 4 is 0.0 with respect to the total H 2 gas flow rate.
The valves 442 and 432 were opened and adjusted with the mass flow controller 437 so as to be 4%. The conductance valve (not shown) was used to adjust the pressure in the deposition chamber 417 to 0.9 Torr. The substrate heating heater 410 was set so that the temperature of the substrate 490 was 350 ° C., and when the substrate temperature became stable, the power of the RF power source 422 was set to 0.03 W / cm 3 and RF power was introduced.
Glow discharge was generated in the plasma-forming cup 420, and a minute amount of silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment was performed for 3 minutes. After that, the RF power supply is turned off to stop the glow discharge, and the SiH 4 / H 2 (dilution degree: 10) into the deposition chamber 417 is stopped.
(00 ppm) gas is stopped, and H 2 gas is continuously flowed into the deposition chamber 417 for 5 minutes, then H 2 gas is also stopped and the inside of the deposition chamber 417 and the gas pipe is reduced to 1 × 10 −5 Torr. Evacuated.
【0236】次にあらかじめ不図示の真空排気ポンプに
より真空引きしておいた搬送チャンバー403及び堆積
チャンバー418内へゲートバルブ407を開けて搬送
した。基板490の裏面を基板加熱用ヒーター411に
密着させ加熱し、堆積チャンバー418内を不図示の真
空排気ポンプにより圧力が約1×10-5Torrになる
まで真空排気した。Next, the gate valve 407 was opened to carry into the transfer chamber 403 and the deposition chamber 418, which had been evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) in advance. The back surface of the substrate 490 was brought into close contact with the substrate heating heater 411 and heated, and the inside of the deposition chamber 418 was evacuated by a vacuum exhaust pump (not shown) until the pressure became about 1 × 10 −5 Torr.
【0237】次に実施例2と同様な方法によりa−Si
からなるn/iバッファー層351、a−SiGeから
なるMWi型層304、a−Siからなるp/iバッフ
ァー層361、a−SiCからなるRFp型層305、
μc−SiからなるRFn型層306を順次形成した。Then, a-Si is formed by the same method as in the second embodiment.
N / i buffer layer 351 made of a, MWi type layer 304 made of a-SiGe, p / i buffer layer 361 made of a-Si, RF p type layer 305 made of a-SiC,
The RFn-type layer 306 made of μc-Si was sequentially formed.
【0238】次に本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を行った(表18(3))。本発明の微量シ
ラン系ガス含有水素プラズマ処理をおこなうには、シリ
コン原子含有ガスとして、SiH4/H2(希釈度:10
00ppm)ガス、H2ガスを堆積チャンバー417内
にガス導入管429を通して導入し、H2ガス流量が6
00sccmになるようにバルブ441、431、43
0を開け、マスフローコントローラー436で調整し
た。シリコン原子含有ガスは、SiH4ガス量が全H2ガ
ス流量に対して0.04%になるようにバルブ442、
432を開けマスフローコントローラー437で調整し
た。堆積チャンバー417内の圧力が0.9Torrに
なるように不図示のコンダクタンスバルブで調整した。
基板490の温度が300℃になるように基板加熱用ヒ
ーター410を設定し、基板温度が安定したところで、
RF電源422の電力を0.03W/cm3に設定し、
RF電力を導入し、プラズマ形成用カップ420内にグ
ロー放電を生起させ、3分間本発明の微量シラン系ガス
含有水素プラズマ処理を行った。その後RF電源を切っ
て、グロー放電を止め、堆積チャンバー417内へのS
iH4/H2(希釈度:1000ppm)ガスの流入を止
め、3分間、堆積チャンバー417内ヘH2ガスを流し
続けたのち、H2ガスの流入も止め、堆積チャンバー4
17内およびガス配管内を1x10-5Torrまで真空
排気した。Next, the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was performed (Table 18 (3)). To carry out the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention, SiH 4 / H 2 (dilution: 10
00 ppm) gas and H 2 gas are introduced into the deposition chamber 417 through the gas introduction pipe 429, and the H 2 gas flow rate is 6
Valves 441, 431, 43 to be 00 sccm
0 was opened and adjusted with the mass flow controller 436. The silicon atom-containing gas is controlled by the valve 442 so that the amount of SiH 4 gas becomes 0.04% with respect to the total H 2 gas flow rate.
432 was opened and adjusted with the mass flow controller 437. The conductance valve (not shown) was used to adjust the pressure in the deposition chamber 417 to 0.9 Torr.
When the substrate heating heater 410 is set so that the temperature of the substrate 490 becomes 300 ° C. and the substrate temperature becomes stable,
Set the power of the RF power source 422 to 0.03 W / cm 3 ,
RF power was introduced to cause glow discharge in the plasma forming cup 420, and the trace amount silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment of the present invention was performed for 3 minutes. After that, the RF power supply is turned off, the glow discharge is stopped, and S in the deposition chamber 417 is stopped.
The inflow of iH 4 / H 2 (dilution degree: 1000 ppm) gas was stopped, H 2 gas was continuously flowed into the deposition chamber 417 for 3 minutes, and then the inflow of H 2 gas was also stopped, and the deposition chamber 4
The inside of 17 and the inside of the gas pipe were evacuated to 1 × 10 −5 Torr.
【0239】次に実施例2と同様な方法によりa−Si
からなるn/iバッファー層352、a−SiGeから
なるMWi型層307、a−Siからなるp/iバッフ
ァー層362、a−SiCからなるRFp型層308、
μc−SiからなるRFn型層309を順次形成した。Then, by the same method as in Example 2, a-Si
An n / i buffer layer 352 made of a, an MWi type layer 307 made of a-SiGe, ap / i buffer layer 362 made of a-Si, an RF p type layer 308 made of a-SiC,
The RFn-type layer 309 made of μc-Si was sequentially formed.
【0240】次に本発明の微量シラン系ガス含有水素プ
ラズマ処理を行った。(表18(4))本発明の微量シ
ラン系ガス含有水素プラズマ処理をおこなうには、シリ
ココン原子含有ガスとして、SiH4/H2(希釈度:1
000ppm)ガス、H2ガスを堆積チャンバー417
内にガス導入管429を通して導入し、H2ガス流量が
500sccmになるようにバルブ441、431、4
30を開け、マスフローコントローラー436で調整し
た。シリコン原子含有ガスは、SiH4ガス量が全H2ガ
ス流量に対して0.03%になるようにバルブ442、
432を開けマスフローコントローラー437で調整し
た。堆積チャンバー417内の圧力が0.8Torrに
なるように不図示のコンダクタンスバルブで調整した。
基板490の温度が230℃になるように基板加熱用ヒ
ーター410を設定し、基板温度が安定したところで、
RF電源422の電力を0.03W/cm3に設定し、
RF電力を導入し、プラズマ形成用カップ420内にグ
ロー放電を生起させ、2分間本発明の微量シラン系ガス
含有水素プラズマ処理を行った。その後RF電源を切っ
て、グロー放電を止め、堆積チャンバー417内ヘのS
iH4/H2(希釈度:1000ppm)ガスの流入を止
め、3分間堆積チャンバー417内ヘH2ガスを流し続
けたのち、H2ガスの流入も止め、堆積チャンバー41
7内およびガス配管内を1x10-5Torrまで真空排
気した。Next, the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention was performed. (Table 18 (4)) In order to carry out the hydrogen plasma treatment containing a small amount of silane-based gas of the present invention, SiH 4 / H 2 (dilution: 1
000 ppm) gas and H 2 gas are deposited in the deposition chamber 417.
It is introduced through a gas introduction pipe 429 into the inside of the chamber, and valves 441, 431 and 4 are provided so that the H 2 gas flow rate becomes 500 sccm.
30 was opened, and it adjusted with the mass flow controller 436. The silicon atom-containing gas has a valve 442 so that the amount of SiH 4 gas is 0.03% with respect to the total H 2 gas flow rate.
432 was opened and adjusted with the mass flow controller 437. The pressure in the deposition chamber 417 was adjusted to 0.8 Torr by a conductance valve (not shown).
The substrate heating heater 410 is set so that the temperature of the substrate 490 becomes 230 ° C., and when the substrate temperature becomes stable,
Set the power of the RF power source 422 to 0.03 W / cm 3 ,
RF power was introduced to cause glow discharge in the plasma forming cup 420, and the minute amount of silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment of the present invention was performed for 2 minutes. After that, the RF power supply is turned off, the glow discharge is stopped, and S in the deposition chamber 417 is stopped.
The inflow of iH 4 / H 2 (dilution degree: 1000 ppm) gas was stopped, H 2 gas was continuously flowed into the deposition chamber 417 for 3 minutes, and then the inflow of H 2 gas was also stopped, and the deposition chamber 41
The inside of 7 and the inside of the gas pipe were evacuated to 1 × 10 −5 Torr.
【0241】次に実施例2と同様な方法によりa−Si
Cからなるn/iバッファー層353、a−Siからな
るRFi型層310、a−SiCからなるp/iバッフ
ァー層363、a−SiCからなるRFp型層311を
順次RFPCVD法によって形成した。Then, a-Si is formed by the same method as in the second embodiment.
An n / i buffer layer 353 made of C, an RF i type layer 310 made of a-Si, a p / i buffer layer 363 made of a-SiC, and an RF p type layer 311 made of a-SiC were sequentially formed by the RFPCVD method.
【0242】次に、RFp型層311上に、透明導電層
312として、層厚70nmのITOを真空蒸着法で真
空蒸着した。Next, on the RF p-type layer 311, as the transparent conductive layer 312, ITO having a layer thickness of 70 nm was vacuum-deposited by a vacuum deposition method.
【0243】次に透明導電層312上に櫛型の穴が開い
たマスクを乗せ、Cr(40nm)/Ag(1000n
m)/Cr(40nm)からなる櫛形の集電電極313
を真空蒸着法で真空蒸着した。Next, a mask having comb-shaped holes is placed on the transparent conductive layer 312, and Cr (40 nm) / Ag (1000 n
m) / Cr (40 nm) comb-shaped collector electrode 313
Was vacuum deposited by the vacuum deposition method.
【0244】以上で太陽電池の作製を終えた。この太陽
電池を(SC実18)と呼ぶことにし、本発明の微量シ
ラン系ガス含有水素プラズマ処理条件、RFn型層、n
/iバッファー層、MWi型層、p/iバッファー層、
RFi型層、RFp型層の形成条件を表18(1)〜1
8(5)に示す。Thus, the production of the solar cell was completed. This solar cell will be referred to as (SC Ex. 18), and the trace amount silane-based gas-containing hydrogen plasma treatment conditions of the present invention, RF n-type layer, n
/ I buffer layer, MWi type layer, p / i buffer layer,
The formation conditions of the RFi type layer and the RFp type layer are shown in Tables 18 (1) to 1
8 (5).
【0245】<比較例18>本発明の微量シラン系ガス
含有水素プラズマ処理を行わず、他は実施例18と同じ
条件で太陽電池(SC比18)を作製した。Comparative Example 18 A solar cell (SC ratio 18) was produced under the same conditions as in Example 18 except that the hydrogen plasma treatment containing a trace amount of silane-based gas of the present invention was not carried out.
【0246】太陽電池(SC実18)及び(SC比1
8)はそれぞれ7個づつ作製し、初期光電変換効率(光
起電力/入射光電力)、振動劣化、光劣化、バイアス電
圧印加時の高温高湿環境における振動劣化、光劣化の測
定を行なった。Solar cell (SC Ex 18) and (SC ratio 1
8) were prepared for each of 7 pieces, and the initial photoelectric conversion efficiency (photovoltaic power / incident optical power), vibration deterioration, light deterioration, vibration deterioration in a high temperature and high humidity environment when a bias voltage was applied, and light deterioration were measured. .
【0247】初期光電変換効率は、作製した太陽電池
を、AM−1.5(100mW/cm2)光照射下に設
置して、V−I特性を測定することにより得られる。測
定の結果、(SC比18)に対して、(SC実18)の
初期光電変換効率の曲線因子(FF)及び特性むらは以
下のようになった。The initial photoelectric conversion efficiency can be obtained by placing the manufactured solar cell under AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light irradiation and measuring the VI characteristic. As a result of the measurement, the fill factor (FF) of the initial photoelectric conversion efficiency and the characteristic unevenness of (SC Ex 18) with respect to (SC Ratio 18) were as follows.
【0248】 振動劣化の測定は、予め初期光電変換効率を測定してお
いた太陽電池を湿度50%、温度25℃の暗所に設置
し、振動周波数60Hzで振幅0.1mmの振動を50
0時間加えた後の、AM1.5(100mW/cm2)
照射下での光電変換効率の低下率(振動劣化試験後の光
電変換効率/初期光電変換効率)により行った。[0248] For the measurement of vibration deterioration, a solar cell whose initial photoelectric conversion efficiency was measured in advance was installed in a dark place with a humidity of 50% and a temperature of 25 ° C.
AM1.5 (100 mW / cm 2 ) after adding for 0 hours
It was determined by the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration test / initial photoelectric conversion efficiency).
【0249】光劣化の測定は、予め初期光電変換効率を
測定しておいた太陽電池を、湿度50%、温度25℃の
環境に設置し、AM−1.5(100mW/cm2)光
を500時間照射後の、AM1.5(100mW/cm
2)照射下での光電変換効率の低下率(光劣化試験後の
光電変換効率/初期光電変換効率)により行った。測定
の結果、(SC実18)に対して(SC比18)の光劣
化後の光電変換効率の低下率、及び振動劣化後の光電変
換効率の低下率は以下のようなった。Photodegradation was measured by setting a solar cell whose initial photoelectric conversion efficiency had been measured in advance in an environment of humidity 50% and temperature 25 ° C. and applying AM-1.5 (100 mW / cm 2 ) light. AM1.5 (100 mW / cm after irradiation for 500 hours
2 ) The rate of decrease in photoelectric conversion efficiency under irradiation (photoelectric conversion efficiency after photodegradation test / initial photoelectric conversion efficiency) was used. As a result of the measurement, the reduction rate of the photoelectric conversion efficiency after the photodegradation and the reduction rate of the photoelectric conversion efficiency after the vibration degradation of (SC ratio 18) to (SC ex. 18) were as follows.
【0250】 バイアス印加時の高温高湿度環境における振動劣化及び
光劣化の測定を行った。予め初期光電変換効率を測定し
ておいた2つの太陽電池を湿度90%温度80℃の暗所
に設置し、順方向バイアス電圧として0.7Vを印加し
た。ー方の太陽電池には上記の振動を与えて振動劣化を
測定し、さらにもう一方の太陽電池にはAM1.5の光
を照射して光劣化の測定を行った。[0250] We measured vibration deterioration and light deterioration under high temperature and high humidity environment with bias applied. Two solar cells whose initial photoelectric conversion efficiency was measured in advance were placed in a dark place with a humidity of 90% and a temperature of 80 ° C., and 0.7 V was applied as a forward bias voltage. The above vibration was applied to one solar cell to measure the vibration deterioration, and the other solar cell was irradiated with light of AM1.5 to measure the light deterioration.
【0251】測定の結果、(SC実18)に対して、
(SC比18)の振動劣化後の光電変換効率の低下率、
及び光劣化後の光電変換効率の低下率は以下のようなっ
た。 光学顕微鏡を用いて層剥離の様子を観察した。(SC実
18)では層剥離は見られなかったが、(SC比18)
では層剥離が僅かに見られた。As a result of the measurement, (SC Ex 18),
Reduction rate of photoelectric conversion efficiency after vibration deterioration of (SC ratio 18),
The rate of decrease in photoelectric conversion efficiency after photodegradation was as follows. The state of delamination was observed using an optical microscope. In (SC Ex. 18), no delamination was observed, but (SC ratio 18)
A slight delamination was observed in.
【0252】以上のように本発明の太陽電池(SC実1
8)が、従来の太陽電池(SC比18)よりも太陽電池
の光電変換効率における曲線因子、特性むら、光劣化特
性、密着性、耐久性においてさらに優れた特性を有する
ことが分かった。As described above, the solar cell of the present invention (SC Ex 1
It was found that 8) had more excellent characteristics in the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, unevenness in characteristics, photodegradation characteristics, adhesion, and durability than the conventional solar cell (SC ratio 18).
【0253】以上の実施例では、基板上にn型層、n/
iバッファー層、i型層、p/iバッファー層、p型層
の順に積層した太陽電池について説明したが、基板上に
p型層、p/iバッファー層、i型層、n/iバッファ
ー層、n型層の順に積層し、n型層とn/iバッファー
層の間で水素プラズマ処理した太陽電池についても、同
様にして太陽電池を作製して評価を行い、同様の優れた
結果が得られることが確認された。In the above embodiments, the n-type layer, n /
The solar cell in which the i-buffer layer, the i-type layer, the p / i buffer layer, and the p-type layer are stacked in this order has been described. The p-type layer, the p / i buffer layer, the i-type layer, and the n / i buffer layer are formed on the substrate. , The n-type layer was laminated in this order, and the solar cell treated with hydrogen plasma between the n-type layer and the n / i buffer layer was also manufactured and evaluated in the same manner, and similar excellent results were obtained. It was confirmed that
【0254】[0254]
【表1(1)】 [Table 1 (1)]
【0255】[0255]
【表1(2)】 [Table 1 (2)]
【0256】[0256]
【表2(1)】 [Table 2 (1)]
【0257】[0257]
【表2(2)】 [Table 2 (2)]
【0258】[0258]
【表2(3)】 [Table 2 (3)]
【0259】[0259]
【表3(1)】 [Table 3 (1)]
【0260】[0260]
【表3(2)】 [Table 3 (2)]
【0261】[0261]
【表3(3)】 [Table 3 (3)]
【0262】[0262]
【表3(4)】 [Table 3 (4)]
【0263】[0263]
【表4(1)】 [Table 4 (1)]
【0264】[0264]
【表4(2)】 [Table 4 (2)]
【0265】[0265]
【表4(3)】 [Table 4 (3)]
【0266】[0266]
【表5(1)】 [Table 5 (1)]
【0267】[0267]
【表5(2)】 [Table 5 (2)]
【0268】[0268]
【表5(3)】 [Table 5 (3)]
【0269】[0269]
【表6(1)】 [Table 6 (1)]
【0270】[0270]
【表6(2)】 [Table 6 (2)]
【0271】[0271]
【表6(3)】 [Table 6 (3)]
【0272】[0272]
【表7(1)】 [Table 7 (1)]
【0273】[0273]
【表7(2)】 [Table 7 (2)]
【0274】[0274]
【表7(3)】 [Table 7 (3)]
【0275】[0275]
【表8(1)】 [Table 8 (1)]
【0276】[0276]
【表8(2)】 [Table 8 (2)]
【0277】[0277]
【表8(3)】 [Table 8 (3)]
【0278】[0278]
【表9(1)】 [Table 9 (1)]
【0279】[0279]
【表9(2)】 [Table 9 (2)]
【0280】[0280]
【表9(3)】 [Table 9 (3)]
【0281】[0281]
【表10(1)】 [Table 10 (1)]
【0282】[0282]
【表10(2)】 [Table 10 (2)]
【0283】[0283]
【表10(3)】 [Table 10 (3)]
【0284】[0284]
【表11(1)】 [Table 11 (1)]
【0285】[0285]
【表11(2)】 [Table 11 (2)]
【0286】[0286]
【表11(3)】 [Table 11 (3)]
【0287】[0287]
【表12(1)】 [Table 12 (1)]
【0288】[0288]
【表12(2)】 [Table 12 (2)]
【0289】[0289]
【表12(3)】 [Table 12 (3)]
【0290】[0290]
【表13(1)】 [Table 13 (1)]
【0291】[0291]
【表13(2)】 [Table 13 (2)]
【0292】[0292]
【表13(3)】 [Table 13 (3)]
【0293】[0293]
【表14(1)】 [Table 14 (1)]
【0294】[0294]
【表14(2)】 [Table 14 (2)]
【0295】[0295]
【表14(3)】 [Table 14 (3)]
【0296】[0296]
【表15(1)】 [Table 15 (1)]
【0297】[0297]
【表15(2)】 [Table 15 (2)]
【0298】[0298]
【表15(3)】 [Table 15 (3)]
【0299】[0299]
【表16(1)】 [Table 16 (1)]
【0300】[0300]
【表16(2)】 [Table 16 (2)]
【0301】[0301]
【表16(3)】 [Table 16 (3)]
【0302】[0302]
【表17(1)】 [Table 17 (1)]
【0303】[0303]
【表17(2)】 [Table 17 (2)]
【0304】[0304]
【表17(3)】 [Table 17 (3)]
【0305】[0305]
【表18(1)】 [Table 18 (1)]
【0306】[0306]
【表18(2)】 [Table 18 (2)]
【0307】[0307]
【表18(3)】 [Table 18 (3)]
【0308】[0308]
【表18(4)】 [Table 18 (4)]
【0309】[0309]
【表18(5)】 [Table 18 (5)]
【0310】[0310]
【発明の効果】本発明により、通常水素プラズマ処理で
見られる堆積チャンバー壁面に吸着または含まれている
半導体層に取り込まれると欠陥準位となる不純物(例え
ば酸素、チッ素、炭素、鉄、クロム、二ッケル、アルミ
ニウム等)を取り出してくるという問題点を解決するこ
とができる。また、安定した水素プラズマ処理を行う事
が可能となる。この結果、 1)光起電力素子を高温高湿に置いた場合の半導体層の
剥離の実質的にない光起電力素子を提供する事が可能と
なる。According to the present invention, impurities (for example, oxygen, nitrogen, carbon, iron and chromium) which become defect levels when adsorbed on the wall surface of a deposition chamber or contained in a semiconductor layer which is usually contained in a hydrogen plasma treatment are obtained. , Nickel, aluminum, etc.) can be solved. In addition, stable hydrogen plasma treatment can be performed. As a result, 1) it is possible to provide a photovoltaic element in which the semiconductor layer is not substantially peeled off when the photovoltaic element is placed in high temperature and high humidity.
【0311】2)柔軟な基板上にpin構造をを形成し
た場合に、基板を折り曲げてもpin半導体層が剥離し
にくい光起電力素子を提供する事ができる。2) When a pin structure is formed on a flexible substrate, it is possible to provide a photovoltaic element in which the pin semiconductor layer is less likely to peel off even if the substrate is bent.
【0312】3)長時問の光照射によって基板と半導体
層の界面近傍の欠陥準位の増加を抑制した光起電力素子
を提供する事が可能となる。3) It is possible to provide a photovoltaic element in which an increase in the defect level near the interface between the substrate and the semiconductor layer is suppressed by long-time light irradiation.
【0313】4)高温高湿下で光照射した場合でも、基
板と半導体層の剥離がなく、直列抵抗の増加等の特性低
下を抑えた光起電力素子を提供する事が可能となる。4) It is possible to provide a photovoltaic element in which the substrate and the semiconductor layer are not separated even when irradiated with light under high temperature and high humidity and in which characteristic deterioration such as increase in series resistance is suppressed.
【0314】5)n型層からi型層ヘの不純物の拡散等
を防止し、初期効率の向上した光起電力素子を提供する
事が可能となる。5) It is possible to prevent the diffusion of impurities from the n-type layer to the i-type layer and to provide a photovoltaic element with improved initial efficiency.
【0315】6)高い温度で使用した場合でも、特性の
低下の少ない光起電力素子を提供する事ができる。6) It is possible to provide a photovoltaic element with little deterioration in characteristics even when used at a high temperature.
【0316】7)光起電力素子に逆バイアスを印加した
場合に、壊れにくい光起電力素子を提供することができ
る。7) It is possible to provide a photovoltaic element that is not easily broken when a reverse bias is applied to the photovoltaic element.
【図1】本発明の光起電力素子の形成方法を適用した光
起電力素子の模式的説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a photovoltaic element to which the method for forming a photovoltaic element of the present invention is applied.
【図2】本発明の光起電力素子の形成方法を適用した他
の光起電力素子の模式的説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view of another photovoltaic element to which the method for forming a photovoltaic element of the present invention is applied.
【図3】本発明の光起電力素子の形成方法を適用した他
の光起電力素子の模式的説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory view of another photovoltaic element to which the method for forming a photovoltaic element of the present invention is applied.
【図4】本発明の光起電力素子の形成方法に適した光起
電力素子の形成装置の模式的説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a photovoltaic device forming apparatus suitable for the method for forming a photovoltaic device of the present invention.
100,200,300 支持体、 101,201,301 反射層(または透明導電
層)、 102,202,302 反射増加層(または反射防止
層)、 103,203,303 第1のn型層(またはp型
層)、 104,204,304 第1のi型層、 105,205,305 第1のp型層(またはn型
層)、 112,212,312 透明導電層(または導電
層)、 113,213,313 集電電極、 151,251,351 第1のn/iバッファー層、 161,261,361 第iのp/iバッファー層、 206,306 第2のn型層(またはp型層)、 207,307 第2のi型層、 208,308 第2のp型層(またはn型層)、 252,352 第2のn/iバッファー層、 262,362 第2のp/iバッフアー層、 309 第3のn(またはp型層)、 311 第3のp型層(またはn型層)、 310 第3のi型層、 353 第3のn/iバッファー層、 363 第3のp/iバッファー層、 400 形成装置、 401 ロードチャンバー、 402,403,404 搬送チゃンバー、 405 アンロードチャンバー、 406,407,408,409 ゲートバルブ、 410,411,412 基板加熱用ヒーター、 413 基板搬送用レール、 417 n型層(またはp型層)堆積チャンバー、 418 i型層堆積チャンバー、 419 p型層(またはn型層)堆積チャンバー、 420,421 プラズマ形成用カップ、 422,423,424 電源、 425 マイクロ波導入用窓、 426 導波管、 427 シャッタ、 428 バイアス棒、 429,449,469 ガス導入管、 430,431,432,433,434,441,4
42,443,444, 450,451,452,4
53,454,455,461,462,463, 4
64,465,468,466,470,471,47
2,473,474, 481,482,483,48
4 バルブ、 436,437,438,439,456,457,4
58,459,460, 467,476,477,4
78,479 マスフローコントローラ、 490 基板ホルダー。100, 200, 300 support, 101, 201, 301 reflective layer (or transparent conductive layer), 102, 202, 302 reflection increasing layer (or antireflection layer), 103, 203, 303 first n-type layer (or p-type layer), 104, 204, 304 first i-type layer, 105, 205, 305 first p-type layer (or n-type layer), 112, 212, 312 transparent conductive layer (or conductive layer), 113 , 213, 313 collector electrode, 151, 251, 351 first n / i buffer layer, 161, 261, 361 i-th p / i buffer layer, 206, 306 second n-type layer (or p-type layer) ), 207, 307 second i-type layer, 208, 308 second p-type layer (or n-type layer), 252, 352 second n / i buffer layer, 262, 362 second p / i buffer layer 309 Third n (or p-type layer), 311 Third p-type layer (or n-type layer), 310 Third i-type layer, 353 Third n / i buffer layer, 363 Third p / i buffer layer, 400 forming apparatus, 401 load chamber, 402, 403, 404 transfer chamber, 405 unload chamber, 406, 407, 408, 409 gate valve, 410, 411, 412 substrate heating heater, 413 substrate transfer Rail, 417 n-type layer (or p-type layer) deposition chamber, 418 i-type layer deposition chamber, 419 p-type layer (or n-type layer) deposition chamber, 420,421 plasma forming cup, 422, 423, 424 power supply , 425 microwave introduction window, 426 waveguide, 427 shutter, 428 bias rod, 429,449 469 gas inlet tube, 430,431,432,433,434,441,4
42,443,444,450,451,452,4
53, 454, 455, 461, 462, 463, 4
64, 465, 468, 466, 470, 471, 47
2,473,474, 481,482, 483,48
4 valves, 436, 437, 438, 439, 456, 457, 4
58, 459, 460, 467, 476, 477, 4
78,479 Mass flow controller, 490 Substrate holder.
Claims (4)
結晶n型層(またはp型層)、非単結晶i型のn/iバ
ッファー層(またはp/iバッファー層)、非単結晶i
型層、非単結晶i型のp/iバッファー層(またはn/
iバッファー層)及び非単結晶p型層(またはn型層)
を積層して成るpin構造を、少なくとも1構成以上積
層した光起電力素子の形成方法において、前記n/iバ
ッファー層と前記n型層の接する界面近傍を、実質的に
堆積しない程度のシリコン原子含有ガスを含有する水素
ガスでプラズマ処理する事を特徴とする光起電力素子の
形成方法。1. A non-single-crystal n-type layer (or p-type layer) containing a silicon atom, a non-single-crystal i-type n / i buffer layer (or p / i buffer layer), and a non-single crystal on a substrate. i
Type layer, non-single crystal i-type p / i buffer layer (or n /
i buffer layer) and non-single crystal p-type layer (or n-type layer)
In a method of forming a photovoltaic device in which at least one or more pin structures formed by stacking a plurality of layers are stacked, a silicon atom that does not substantially deposit near an interface where the n / i buffer layer and the n-type layer are in contact with each other is formed. A method for forming a photovoltaic element, which comprises performing a plasma treatment with hydrogen gas containing a contained gas.
は前記基板と前記p型層の界面近傍)を、実質的に堆積
しない程度のシリコン原子含有ガスを含有する水素ガス
でプラズマ処理する事を特徴とする請求項1に記載の光
起電力素子の形成方法。2. A plasma treatment is carried out in the vicinity of the interface between the substrate and the n-type layer (or in the vicinity of the interface between the substrate and the p-type layer) with hydrogen gas containing a silicon atom-containing gas that is not substantially deposited. The method for forming a photovoltaic element according to claim 1, wherein
H4、Si2H6、SiF4、SiFH3、SiF2H2、S
iF3H、SiCl2H2、SiCl3H、SiCl4の
内、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の光起電力素子の形成方法。3. The silicon atom-containing gas is Si
H 4, Si 2 H 6, SiF 4, SiFH 3, SiF 2 H 2, S
The method for forming a photovoltaic element according to claim 1, comprising at least one of iF 3 H, SiCl 2 H 2 , SiCl 3 H, and SiCl 4 .
対する含有率が、0.1%以下であることを特徴とする
請求項1〜3のいずれか1項に記載の光起電力素子の形
成方法。4. The method of forming a photovoltaic element according to claim 1, wherein the content of the silicon atom-containing gas with respect to the hydrogen gas is 0.1% or less. .
Priority Applications (2)
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