JPH09237927A - Semiconductor film forming method and solar cell manufacturing method - Google Patents
Semiconductor film forming method and solar cell manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は新規な半導体薄膜形
成方法およびこの方法を利用した太陽電池の製造方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel semiconductor thin film forming method and a solar cell manufacturing method using this method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、IV族元素であるシリコンまたはゲ
ルマニウムで構成される半導体薄膜を形成する方法とし
ては、蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、
CVD法などの気相成長法が用いられている。しかし、
これらの方法はいずれも、成膜時に減圧環境、水素炉環
境などを用いるため、気密性の高い反応容器を使用する
ことが不可欠であり、大面積の基板上に均一な半導体薄
膜を形成することが困難であった。このため、半導体薄
膜を有する応用製品、例えば太陽電池でも、従来比で一
桁以上面積の大きいものを製造するには限界があった。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for forming a semiconductor thin film made of silicon or germanium which is a group IV element, a vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method,
A vapor phase growth method such as a CVD method is used. But,
Since all of these methods use a depressurized environment, a hydrogen furnace environment, etc. during film formation, it is essential to use a highly airtight reaction vessel, and to form a uniform semiconductor thin film on a large-area substrate. Was difficult. Therefore, there is a limit to manufacturing applied products having a semiconductor thin film, for example, solar cells having an area larger than that of conventional ones by one digit or more.
【0003】そこで、大面積の半導体薄膜を形成する方
法の1つとして、湿式塗布法を用いることが考えられて
いる。例えば特開平4−119996号公報には、基板
上にシリコン源としてオクタシラキュバンなどの化合物
を塗布し、このシリコン源化合物を熱分解することによ
り、シリコン薄膜を形成する方法が開示されている。こ
の方法は、真空チャンバーのような大規模で高価な製造
設備を必要とせず、大面積の基板上にシリコン薄膜を容
易に形成するのに有利であると考えられている。Therefore, it has been considered to use a wet coating method as one of the methods for forming a large-area semiconductor thin film. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-119996 discloses a method of forming a silicon thin film by coating a compound such as octasilacubane as a silicon source on a substrate and thermally decomposing the silicon source compound. This method is considered to be advantageous for easily forming a silicon thin film on a large-area substrate without requiring large-scale and expensive manufacturing equipment such as a vacuum chamber.
【0004】しかし、この公報に記載されたオクタシラ
キュバンなどの化合物は酸素に対して不安定であること
が多く、空気中で容易に酸化されて変性する。また、こ
れらの化合物は溶媒への溶解性が低いことが多く、均一
な薄膜を形成することが困難である。However, the compounds such as octasilacubane described in this publication are often unstable to oxygen, and are easily oxidized and modified in air. Further, these compounds often have low solubility in a solvent, and it is difficult to form a uniform thin film.
【0005】さらに、太陽電池などへの応用を考慮する
と、p型またはn型の不純物をドープしたシリコン薄膜
を形成する必要がある。しかし、従来は熱分解によりシ
リコン薄膜を形成した後に、熱拡散やイオン注入により
不純物のドーピングを行っているため、大規模な装置を
必要とし、工程の複雑化を招いていた。Further, in consideration of application to solar cells and the like, it is necessary to form a silicon thin film doped with p-type or n-type impurities. However, conventionally, since a silicon thin film is formed by thermal decomposition and then impurities are doped by thermal diffusion or ion implantation, a large-scale apparatus is required, and the process is complicated.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、大面
積のシリコンまたはゲルマニウムで構成される半導体薄
膜を容易に形成できる方法、およびこの方法を利用して
大面積の太陽電池を製造する方法を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for easily forming a large area semiconductor thin film made of silicon or germanium, and a method for producing a large area solar cell using this method. To provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体薄膜形成
方法は、半導体原料の溶液を基板上に塗布した後、熱分
解して半導体を遊離させて半導体薄膜を形成する方法で
あって、前記半導体原料が、一般式(I)および(II)A method for forming a semiconductor thin film of the present invention is a method for forming a semiconductor thin film by applying a solution of a semiconductor raw material onto a substrate and then thermally decomposing it to release the semiconductor. Semiconductor raw materials are represented by the general formulas (I) and (II)
【0008】[0008]
【化6】 (式中、Mはシリコンおよびゲルマニウムからなる群よ
り選択され、R1 は、それぞれ独立に、水素、β位水素
を有する炭素数2以上のアルキル基およびフェニル基、
シリル基からなる群より選択される。)で表される化合
物、一般式(III)および(IV)[Chemical 6] (In the formula, M is selected from the group consisting of silicon and germanium, and R 1 is each independently hydrogen, an alkyl group having hydrogen at the β-position and having 2 or more carbon atoms, and a phenyl group;
It is selected from the group consisting of silyl groups. ), Compounds represented by general formulas (III) and (IV)
【0009】[0009]
【化7】 (式中、Mはシリコンおよびゲルマニウムからなる群よ
り選択され、Xはハロゲン原子、nは4以上の整数、a
は1または2である。)で表される化合物、一般式
(V)Embedded image (In the formula, M is selected from the group consisting of silicon and germanium, X is a halogen atom, n is an integer of 4 or more, a
Is 1 or 2. ) A compound represented by the general formula (V)
【0010】[0010]
【化8】 (式中、R2 は、それぞれ独立に、下記式で表される置
換または非置換のアルキル基、アリール基およびアラル
キル基からなる群より選択される。)Embedded image (In the formula, each R 2 is independently selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group and aralkyl group represented by the following formula.)
【0011】[0011]
【化9】 (式中、R3 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1
〜15の置換または非置換のアルキル基、炭素数6〜1
5の置換または非置換のアリール基、および炭素数7〜
15の置換または非置換アラルキル基からなる群より選
択され、R4 は炭素数1〜15の置換または非置換アル
キル基、炭素数6〜15の置換または非置換アリール
基、および炭素数7〜15の置換または非置換アラルキ
ル基からなる群より選択される。)で表される化合物、
ならびに一般式(VI)Embedded image (In the formula, R 3 is independently a hydrogen atom or a carbon number 1
To substituted or unsubstituted alkyl group having 6 to 15 carbon atoms
5 substituted or unsubstituted aryl groups and 7 to 7 carbon atoms
Selected from the group consisting of 15 substituted or unsubstituted aralkyl groups, R 4 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and 7 to 15 carbon atoms. Selected from the group consisting of substituted or unsubstituted aralkyl groups. ), A compound represented by
And general formula (VI)
【0012】[0012]
【化10】 (式中、R5 は、それぞれ独立に、炭素数1〜15の置
換または非置換のアルキル基、アリール基、およびアラ
ルキル基、ならびにケイ素数1〜5の置換または非置換
のシリル基からなる群より選択される。)で表される化
合物からなる群より選択されるものである。Embedded image (In the formula, each R 5 is independently a group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an aryl group, and an aralkyl group, and a substituted or unsubstituted silyl group having 1 to 5 silicon atoms. Selected from the group consisting of compounds represented by
【0013】本発明における、所定導電型を有する半導
体薄膜の形成方法は、前記一般式(I)〜(VI)で表さ
れる化合物からなる群より選択される半導体原料の溶液
にp型またはn型の導電型を与えるドーパント源を添加
して基板上に塗布した後、熱分解して所定導電型の不純
物を含有する半導体を遊離させるものである。The method of forming a semiconductor thin film having a predetermined conductivity type in the present invention is a method of forming a semiconductor raw material selected from the group consisting of the compounds represented by the general formulas (I) to (VI) in a p-type or n-type solution. A dopant source that gives a conductivity type of a type is added and applied on a substrate, and then thermally decomposed to release a semiconductor containing impurities of a predetermined conductivity type.
【0014】本発明における、所定導電型を有する半導
体薄膜の他の形成方法は、前記一般式(I)〜(VI)で
表される化合物からなる群より選択される半導体原料の
溶液を基板上に塗布した後、p型またはn型の導電型を
与えるドーパント源を含有する雰囲気中で熱分解して所
定導電型の不純物を含有する半導体を遊離させるもので
ある。Another method of forming a semiconductor thin film having a predetermined conductivity type in the present invention is to apply a solution of a semiconductor raw material selected from the group consisting of the compounds represented by the general formulas (I) to (VI) on a substrate. And then thermally decomposed in an atmosphere containing a dopant source giving a p-type or n-type conductivity to release a semiconductor containing impurities of a predetermined conductivity type.
【0015】本発明の太陽電池の製造方法は、1対の電
極間に、i型、p型およびn型のうちいずれかの導電型
を有する半導体薄膜を2層以上設けて半導体接合を形成
した太陽電池を製造するにあたり、i型の半導体薄膜を
形成する場合には、前記一般式(I)〜(VI)で表され
る化合物からなる群より選択される半導体原料の溶液を
基板上に塗布した後、熱分解して半導体を遊離させる工
程を採用し、p型またはn型の半導体薄膜を形成する場
合には、前記一般式(I)〜(VI)で表される化合物か
らなる群より選択される半導体原料の溶液に所定導電型
を与えるドーパント源を添加して基板上に塗布した後に
熱分解するか、または前記一般式(I)〜(VI)で表さ
れる化合物からなる群より選択される半導体原料の溶液
を基板上に塗布した後に所定の導電型を与えるドーパン
ト源を含有する雰囲気中で熱分解することにより、所定
導電型を与える不純物を含有する半導体を遊離させる工
程を採用し、これらの工程を繰り返して2層以上の半導
体薄膜を形成するものである。In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, two or more layers of semiconductor thin film having any one of i-type, p-type and n-type conductivity is provided between a pair of electrodes to form a semiconductor junction. When forming an i-type semiconductor thin film in manufacturing a solar cell, a solution of a semiconductor raw material selected from the group consisting of compounds represented by the general formulas (I) to (VI) is applied onto a substrate. When a p-type or n-type semiconductor thin film is formed by employing a step of thermally decomposing and then releasing the semiconductor, a compound represented by the general formula (I) to (VI) is used. From the group consisting of compounds represented by the above general formulas (I) to (VI), a dopant source that gives a predetermined conductivity type is added to a solution of a semiconductor raw material to be selected and applied on a substrate and then thermally decomposed. A solution of the selected semiconductor raw material was applied onto the substrate A step of liberating a semiconductor containing an impurity giving a predetermined conductivity type by thermally decomposing in a atmosphere containing a dopant source giving a predetermined conductivity type to a semiconductor having two or more layers. It forms a thin film.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明において、基板材料としては、シリコンな
どの半導体、ガラス、透明電極を有するガラス、金属、
セラミックス、耐熱性高分子などから選択される任意の
材料を用いることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the present invention, as the substrate material, a semiconductor such as silicon, glass, glass having a transparent electrode, metal,
Any material selected from ceramics, heat resistant polymers and the like can be used.
【0017】本発明において用いられる、半導体原料と
なる化合物について説明する。一般式(I)または(I
I)で表される化合物は、一次元鎖または環状構造をな
すシラン系またはゲルマン系化合物である。これらの化
合物は共重合体でもよいし、混合物として用いてもよ
い。本発明においては、室温で固体であり、有機溶媒に
可溶な化合物が用いられる。このような条件を満たすた
めには、例えば一次元鎖構造を有するポリマーでは重合
度nが3以上10000以下であることが好ましく、さ
らに5〜30であることがより好ましい。The compound used as a semiconductor raw material in the present invention will be described. Formula (I) or (I
The compound represented by I) is a silane-based or germane-based compound having a one-dimensional chain or cyclic structure. These compounds may be copolymers or may be used as a mixture. In the present invention, a compound that is solid at room temperature and soluble in an organic solvent is used. In order to satisfy such conditions, for example, in a polymer having a one-dimensional chain structure, the degree of polymerization n is preferably 3 or more and 10000 or less, and more preferably 5 to 30.
【0018】一般式(I)または(II)で表される化合
物の具体例を以下に示す。なお、以下においては一次元
鎖のポリシランのみを示すが、環状ポリシランでもよ
く、シリコンをゲルマニウムに置き換えたポリゲルマン
でもよいことはもちろんである。Specific examples of the compound represented by formula (I) or (II) are shown below. Although only one-dimensional chain polysilane is shown below, it is needless to say that cyclic polysilane may be used or polygermane in which silicon is replaced with germanium.
【0019】[0019]
【化11】 Embedded image
【0020】[0020]
【化12】 Embedded image
【0021】一般式(III)または(IV)で表される化合
物は、シリコンまたは/およびゲルマニウムのハロゲン
化物である。これらのハロゲン化物は、有機溶媒に可溶
という条件を満たすためには、重量平均分子量が500
〜10万であることが好ましい。分子量が小さいと熱分
解が起こらないうちに基板上から揮発するため、良好な
膜が形成されにくい。分子量が上記の範囲であれば、熱
分解温度での蒸気圧が比較的低く、基板からの揮発を無
視できる。分子量が大きすぎると溶媒に対する溶解性が
低下し、基板への塗布が困難になる。The compound represented by the general formula (III) or (IV) is a halide of silicon or / and germanium. These halides have a weight average molecular weight of 500 in order to satisfy the condition of being soluble in an organic solvent.
It is preferably 100,000. If the molecular weight is small, it will volatilize from the substrate before thermal decomposition, so that it is difficult to form a good film. When the molecular weight is within the above range, the vapor pressure at the thermal decomposition temperature is relatively low, and the volatilization from the substrate can be ignored. If the molecular weight is too large, the solubility in a solvent decreases, making it difficult to apply it to a substrate.
【0022】一般式(V)で表されるシラン系化合物
は、室温で固体であり、有機溶媒に可溶であり、酸化に
対する安定性が高い。一般式(VI)で表されるシリレン
化合物は、室温で固体であり、有機溶媒に可溶であり、
酸化に対する安定性が高い。The silane compound represented by the general formula (V) is solid at room temperature, is soluble in an organic solvent, and has high stability against oxidation. The silylene compound represented by the general formula (VI) is solid at room temperature and soluble in an organic solvent,
High stability against oxidation.
【0023】本発明において用いられる一般式(I)〜
(VI)で表される化合物は有機溶媒に可溶であるので、
ディッピング、スピンコーティング、スプレーコーティ
ングなど任意の塗布法により大面積の平面または曲面を
持つ基板上に塗布して均一な塗膜を形成できる。塗膜の
膜厚は、数十nmであることが好ましい。この塗布工程
で用いられる器具は基板の大きさに応じて任意に選択で
きる。また、塗布装置に関しては大気の混入を防止でき
れば十分であり、気相成長法の場合のような気密性の高
い大規模な減圧装置は不要である。General formulas (I) used in the present invention
Since the compound represented by (VI) is soluble in an organic solvent,
A uniform coating film can be formed by coating on a substrate having a large area of a flat surface or a curved surface by an arbitrary coating method such as dipping, spin coating or spray coating. The thickness of the coating film is preferably several tens nm. The device used in this coating step can be arbitrarily selected according to the size of the substrate. Further, as for the coating device, it is sufficient if it is possible to prevent mixing of air, and a large-scale pressure reducing device having high airtightness as in the case of the vapor phase growth method is not necessary.
【0024】本発明においては、基板上に塗布された化
合物の塗膜を、所定の雰囲気、例えば不活性ガス雰囲気
または水素などの還元性雰囲気中において、その融点前
後まで加熱して溶媒を蒸発させた後、熱分解反応を起こ
させることにより、シリコンまたは/およびゲルマニウ
ムを遊離させて半導体薄膜を形成する。雰囲気の圧力は
常圧(1気圧)前後でよい。また、反応生成物は排気に
より除去することが好ましい。加熱手段は特に限定され
ず、一般的な電気炉を用いてもよいし、ラピッドサーマ
ルアニーリング法のように赤外線を照射してもよいし、
レーザーアニールを行ってもよい。具体的な熱分解温度
は化合物によって異なる。例えば、一般式(I)および
(II)で表される化合物の場合には、200〜700
℃、さらに300〜650℃で熱分解を実施することが
好ましい。一般式(III)および(IV)で表される化合物
の場合には、約250℃〜約1300℃の範囲で熱分解
が起こるが、300〜500℃で熱分解を実施すること
が好ましい。一般式(V)および(VI)で表される化合
物の場合には、300〜700℃で熱分解を実施するこ
とが好ましい。昇温速度は5℃/min程度に設定され
る。反応時間は10分〜10時間で十分である。ただ
し、場合によっては昇温せず、一定温度での熱分解を行
ってもよい。In the present invention, the coating film of the compound applied on the substrate is heated to a temperature around its melting point in a predetermined atmosphere, for example, an inert gas atmosphere or a reducing atmosphere such as hydrogen to evaporate the solvent. Then, a thermal decomposition reaction is caused to release silicon and / or germanium to form a semiconductor thin film. The pressure of the atmosphere may be around normal pressure (1 atm). Further, the reaction product is preferably removed by exhausting. The heating means is not particularly limited, a general electric furnace may be used, or infrared rays may be irradiated as in the rapid thermal annealing method,
Laser annealing may be performed. The specific thermal decomposition temperature depends on the compound. For example, in the case of the compounds represented by the general formulas (I) and (II), 200 to 700
It is preferable to carry out the thermal decomposition at a temperature of 300 to 650 ° C. In the case of the compounds represented by the general formulas (III) and (IV), thermal decomposition occurs in the range of about 250 ° C to about 1300 ° C, but it is preferable to carry out thermal decomposition at 300 to 500 ° C. In the case of the compounds represented by the general formulas (V) and (VI), it is preferable to carry out the thermal decomposition at 300 to 700 ° C. The heating rate is set to about 5 ° C./min. A reaction time of 10 minutes to 10 hours is sufficient. However, in some cases, the temperature may not be raised and the thermal decomposition may be performed at a constant temperature.
【0025】この熱分解反応により、半導体原料の側鎖
に導入されている置換基の脱離反応が起こる。例えば、
β位水素を有する炭素数2以上のアルキル基を有する化
合物ではβ脱離反応が起こり、フェニル基を有する化合
物ではラジカル脱離が起こる。このような熱分解反応に
よりシリコンまたはゲルマニウムの多結晶薄膜を形成で
きる。また、紫外線照射による分解を併用し、熱分解温
度を低下させればアモルファス薄膜を形成できる。な
お、これらの薄膜は、IV族元素以外に若干の水素を含む
ものである。By this thermal decomposition reaction, the elimination reaction of the substituent introduced into the side chain of the semiconductor raw material occurs. For example,
A β-elimination reaction occurs in a compound having an alkyl group having hydrogen at β-position and having 2 or more carbon atoms, and a radical elimination occurs in a compound having a phenyl group. By such a thermal decomposition reaction, a polycrystalline thin film of silicon or germanium can be formed. In addition, an amorphous thin film can be formed by lowering the thermal decomposition temperature in combination with decomposition by ultraviolet irradiation. These thin films contain some hydrogen in addition to the group IV element.
【0026】シラン系化合物とゲルマン系化合物との混
合物の溶液、またはシランの繰り返し単位とゲルマンの
繰り返し単位とを有する共重合体の溶液を塗布し、熱分
解させることにより、シリコンとゲルマニウムとの混合
半導体薄膜を形成することもできる。なお、シリコンと
ゲルマニウムとの組成を制御するには前者の方法の方が
好ましい。A solution of a mixture of a silane compound and a germane compound or a solution of a copolymer having a repeating unit of silane and a repeating unit of germane is applied and thermally decomposed to mix silicon and germanium. It is also possible to form a semiconductor thin film. The former method is preferable for controlling the composition of silicon and germanium.
【0027】上記のような本発明の方法を実施するため
の装置を図1〜図3に模式的に示す。図1(a)に示す
ように、ノズル4を備えた塗布装置3内に基板1を入れ
て、塗布装置3内への大気混入を防止するために窒素ガ
ス雰囲気とした後、ノズル4から半導体原料の溶液を噴
霧して基板1上に塗布する。この場合、ノズル形状およ
び噴霧時間を適宜設定することにより、基板1上に塗布
される溶液の量を制御することができる。次に、図1
(b)に示すように、半導体原料の溶液が塗布された基
板1を水素炉5に入れ、水素を主体とする還元性ガス雰
囲気中でヒーター6により基板1を加熱して半導体原料
を熱分解させ、基板1上に半導体薄膜2を形成する。な
お、ヒーター6としては赤外線ヒーター、抵抗加熱ヒー
ターなどを用いることができる。An apparatus for carrying out the method of the present invention as described above is schematically shown in FIGS. As shown in FIG. 1 (a), the substrate 1 is placed in a coating device 3 having a nozzle 4, and a nitrogen gas atmosphere is provided to prevent atmospheric air from entering the coating device 3. The raw material solution is sprayed and applied on the substrate 1. In this case, the amount of the solution applied on the substrate 1 can be controlled by appropriately setting the nozzle shape and the spraying time. Next, FIG.
As shown in (b), the substrate 1 coated with the semiconductor raw material solution is placed in a hydrogen furnace 5, and the substrate 1 is heated by a heater 6 in a reducing gas atmosphere mainly containing hydrogen to thermally decompose the semiconductor raw material. Then, the semiconductor thin film 2 is formed on the substrate 1. As the heater 6, an infrared heater, a resistance heater or the like can be used.
【0028】図2に示すように、水素炉5内に基板1を
入れ、基板1上にノズル4から半導体原料の溶液を直接
噴霧して基板1上に塗布し、基板1をヒーター6によっ
て加熱し、半導体原料を熱分解することにより半導体薄
膜を形成することもできる。As shown in FIG. 2, the substrate 1 is placed in the hydrogen furnace 5, the solution of the semiconductor raw material is directly sprayed from the nozzle 4 onto the substrate 1 to apply the solution onto the substrate 1, and the substrate 1 is heated by the heater 6. However, a semiconductor thin film can be formed by thermally decomposing the semiconductor raw material.
【0029】また、図3はフレキシブルな基板を用いて
連続的に半導体薄膜を製造するための装置を示すもので
ある。フレキシブルな基板1は供給ロール11から供給
されて原料容器7内の半導体原料溶液8に浸漬される。
基板1は送りロール12、12により水素炉5へ送られ
る。水素炉5内でヒーター6により加熱されて半導体原
料の熱分解が行われ、基板1上に半導体薄膜が形成され
る。その後、基板1は巻き取りロール13に巻き取られ
る。このようにしてフレキシブルな基板上に連続的に半
導体薄膜を形成することができる。FIG. 3 shows an apparatus for continuously manufacturing semiconductor thin films using a flexible substrate. The flexible substrate 1 is supplied from the supply roll 11 and immersed in the semiconductor raw material solution 8 in the raw material container 7.
The substrate 1 is sent to the hydrogen furnace 5 by the feed rolls 12, 12. The semiconductor raw material is thermally decomposed by being heated by the heater 6 in the hydrogen furnace 5 to form a semiconductor thin film on the substrate 1. Then, the substrate 1 is wound on the winding roll 13. Thus, the semiconductor thin film can be continuously formed on the flexible substrate.
【0030】本発明においては、p型またはn型の導電
型を与えるドーパント源を用いることにより、所定導電
型の半導体薄膜を形成することもできる。その方法とし
ては以下のような2つの方法を用いることができる。す
なわち、(1)一般式(I)〜(VI)で表される化合物
からなる群より選択される半導体原料の溶液にp型また
はn型の導電型を与えるドーパント源を添加して基板上
に塗布した後、熱分解して所定導電型の不純物を含有す
る半導体を遊離させる方法、および(2)一般式(I)
〜(VI)で表される化合物からなる群より選択される半
導体原料の溶液を基板上に塗布した後、p型またはn型
の導電型を与えるドーパント源を含有する雰囲気中で熱
分解して所定導電型の不純物を含有する半導体を遊離さ
せる方法である。これらの方法を実施するための装置お
よび反応条件は、先に記載したのと同様でよい。In the present invention, it is also possible to form a semiconductor thin film of a predetermined conductivity type by using a dopant source which gives a p-type or n-type conductivity type. As the method, the following two methods can be used. That is, (1) a dopant source for imparting p-type or n-type conductivity is added to a solution of a semiconductor raw material selected from the group consisting of compounds represented by formulas (I) to (VI), and After coating, thermal decomposition to liberate a semiconductor containing impurities of a predetermined conductivity type, and (2) general formula (I)
To (VI), a solution of a semiconductor raw material selected from the group consisting of compounds represented by (VI) is coated on a substrate, and then thermally decomposed in an atmosphere containing a dopant source that gives a p-type or n-type conductivity. This is a method of releasing a semiconductor containing impurities of a predetermined conductivity type. The equipment and reaction conditions for carrying out these methods may be similar to those described above.
【0031】これらの方法において、p型不純物として
は一般的にホウ素(B)が、n型不純物としてはリン
(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)が用いられ
る。(1)の方法では、ドーパント源として不純物元素
のアルキル化物、または分子内に不純物元素とSiとの
結合を有する化合物が用いられる。(2)の方法では、
ドーパント源として不純物元素のアルキル化物、分子内
に不純物元素とSiとの結合を有する化合物、または不
純物元素の水素化物が用いられる。半導体原料に対する
ドーパント源の添加量は、形成すべき半導体薄膜に必要
な不純物濃度によるが、一般的には、原料中の全ケイ素
原子数に対する不純物元素の原子数が0.1〜10%で
あることが好ましい。In these methods, boron (B) is generally used as the p-type impurity, and phosphorus (P), arsenic (As) or antimony (Sb) is used as the n-type impurity. In the method (1), an alkylated impurity element or a compound having a bond between the impurity element and Si in the molecule is used as a dopant source. In the method of (2),
As the dopant source, an alkylated impurity element, a compound having a bond between the impurity element and Si in the molecule, or a hydride of the impurity element is used. The amount of the dopant source added to the semiconductor raw material depends on the impurity concentration required for the semiconductor thin film to be formed, but generally the number of impurity element atoms is 0.1 to 10% of the total number of silicon atoms in the raw material. It is preferable.
【0032】p型不純物のアルキル化物としては、例え
ばBPh3 、BMePh2 、B(t−Bu)3 などが挙
げられる。p型不純物とSiとの結合を有する化合物と
しては、B(SiMe3 )3 、PhB(SiMe3 )
2 、Cl2 B(SiMe3 )などが挙げられる。p型不
純物の水素化物としては例えばジボランなどが挙げられ
る。Examples of alkylated p-type impurities include BPh 3 , BMePh 2 and B (t-Bu) 3 . Compounds having a bond between p-type impurities and Si include B (SiMe 3 ) 3 and PhB (SiMe 3 )
2 , Cl 2 B (SiMe 3 ) and the like. Examples of hydrides of p-type impurities include diborane.
【0033】n型不純物のアルキル化物としては、例え
ばPPh3 、PMePh2 、P(t−Bu)3 、AsP
h3 、AsMePh2 、As(t−Bu)3 、SbPh
3 、SbMePh2 、Sb(t−Bu)3 などが挙げら
れる。n型不純物とSiとの結合を有する化合物として
は、P(SiMe3 )3 、PhP(SiMe3 )2 、C
l2 P(SiMe3 )、As(SiMe3 )3 、PhA
s(SiMe3 )2 、Cl2 As(SiMe3 )Sb
(SiMe3 )3 、PhSb(SiMe3 )2 、Cl2
Sb(SiMe3 )などが挙げられる。n型不純物の水
素化物としては例えばホスフィン、アルシンなどが挙げ
られる。Examples of alkylated n-type impurities include PPh 3 , PMePh 2 , P (t-Bu) 3 and AsP.
h 3, AsMePh 2, As ( t-Bu) 3, SbPh
3 , SbMePh 2 , Sb (t-Bu) 3, and the like. Examples of compounds having a bond between n-type impurities and Si include P (SiMe 3 ) 3 , PhP (SiMe 3 ) 2 and C.
l 2 P (SiMe 3 ), As (SiMe 3 ) 3 , PhA
s (SiMe 3 ) 2 , Cl 2 As (SiMe 3 ) Sb
(SiMe 3 ) 3 , PhSb (SiMe 3 ) 2 , Cl 2
Such as Sb (SiMe 3), and the like. Examples of the hydride of the n-type impurity include phosphine and arsine.
【0034】上記のドーパント源のうち、特にB−Si
結合を有する化合物またはP(AsもしくはSb)−S
i結合を有する化合物を用いた場合、これらの化合物中
には不純物とCとの結合が少ないため、形成される半導
体薄膜中に取り込まれるCの量を抑制することができ、
半導体薄膜の電気的特性を改善できる。Of the above dopant sources, especially B-Si
Compound having bond or P (As or Sb) -S
When compounds having i-bonds are used, the amount of C incorporated into the semiconductor thin film to be formed can be suppressed because the bonds between impurities and C are small in these compounds.
The electrical characteristics of the semiconductor thin film can be improved.
【0035】なお、ドーパント源としてB−Si結合を
有する化合物またはP(AsもしくはSb)−Si結合
を有する化合物を用いる場合、シリコン源となる化合物
として、下記一般式で表されるオクタシラキュバンを用
いることもできる。When a compound having a B-Si bond or a compound having a P (As or Sb) -Si bond is used as a dopant source, octasilacubane represented by the following general formula is used as a silicon source compound. It can also be used.
【0036】[0036]
【化13】 置換基R6 の具体例としては下記に示すようなものが挙
げられる。Embedded image Specific examples of the substituent R 6 include those shown below.
【0037】[0037]
【化14】 Embedded image
【0038】これらの置換基のうち、特にトリメチルシ
リル基(Me3 Si−)を有するオクタシラキュバンは
有機溶媒に対する溶解性が良好であるため好ましい。さ
らに、本発明においては上述したような半導体薄膜の形
成方法を利用して大面積の太陽電池を製造することがで
きる。すなわち、太陽電池は1対の電極間にi型、p型
およびn型のうちいずれかの導電型を有する半導体薄膜
を2層以上設けて半導体接合を形成した構造を有するの
で、上述した方法を繰り返して2層以上の半導体薄膜を
形成することにより、p−n、pin、i−p、i−n
などの半導体接合を実現することができる。Of these substituents, octasilacubane having a trimethylsilyl group (Me 3 Si-) is particularly preferable because it has good solubility in an organic solvent. Furthermore, in the present invention, a large-area solar cell can be manufactured by using the method for forming a semiconductor thin film as described above. That is, since the solar cell has a structure in which two or more semiconductor thin films having any one of i-type, p-type, and n-type conductivity are provided between a pair of electrodes to form a semiconductor junction, the method described above is used. By repeatedly forming two or more semiconductor thin films, pn, pin, ip, in
It is possible to realize a semiconductor junction such as.
【0039】本発明の方法により太陽電池を製造する場
合、例えば図3に示したような原料容器と水素炉の組み
合わせを複数セット連結することにより、多層の半導体
薄膜を一貫した連続工程で積層成膜でき、大面積の太陽
電池の製造に有利である。When a solar cell is manufactured by the method of the present invention, for example, by connecting a plurality of sets of a raw material container and a hydrogen furnace as shown in FIG. 3, a multilayer semiconductor thin film is laminated in a consistent continuous process. The film can be formed, which is advantageous for manufacturing a large-area solar cell.
【0040】以上のように、本発明では最初に半導体原
料の溶液を塗布し、その後に熱分解により半導体を遊離
させるので、基板が大面積であっても均一な半導体薄膜
を形成でき、さらにこのような方法を利用して大面積の
太陽電池を製造できる。As described above, in the present invention, the solution of the semiconductor raw material is first applied, and then the semiconductor is released by thermal decomposition, so that a uniform semiconductor thin film can be formed even if the substrate has a large area. A large area solar cell can be manufactured using such a method.
【0041】なお、本発明の方法は太陽電池の製造を主
目的に開発されたが、大面積のアモルファスシリコンT
FTの製造にも有効なことは明らかである。また、本発
明の方法は曲面を持つ基板に対しても適用可能であるこ
とから、他の分野への応用も期待できる。Although the method of the present invention was developed mainly for the production of solar cells, it has a large area of amorphous silicon T.
It is clear that it is also effective for manufacturing FT. Further, since the method of the present invention can be applied to a substrate having a curved surface, it can be expected to be applied to other fields.
【0042】[0042]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例1 テトラヒドロフラン中にジクロロシランを溶解し、金属
リチウムを加えて所定の重合条件で重合させて−(Si
H2 )n −で表される一次元鎖ポリシランを合成し、固
体として析出させた。得られた一次元鎖ポリシランは、
nが5〜15のポリシランの混合物であった。このポリ
シランは室温では固体であり、キシレンなどの有機溶媒
に溶解する。Embodiments of the present invention will be described below. Example 1 Dichlorosilane was dissolved in tetrahydrofuran, metallic lithium was added, and polymerization was performed under predetermined polymerization conditions to obtain-(Si.
H 2) n - is synthesized one-dimensional chain polysilane represented by, precipitated as a solid. The one-dimensional chain polysilane obtained is
It was a mixture of polysilanes with n = 5-15. This polysilane is solid at room temperature and dissolves in an organic solvent such as xylene.
【0043】このポリシランをキシレンに溶解した溶液
を、シリコン基板、石英基板、ガラス基板またはステン
レスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素炉に入
れ、キシレンを蒸発させ、さらに650℃でポリシラン
を熱分解させてシリコンを遊離させた。この結果、基板
上に多結晶シリコンの薄膜が形成されていることが確認
された。A solution of this polysilane dissolved in xylene was applied onto a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil. These substrates were placed in a hydrogen furnace, xylene was evaporated, and polysilane was thermally decomposed at 650 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of polycrystalline silicon was formed on the substrate.
【0044】また、水素を2m2 /minの流量で流し
て圧力を1atmに設定し、KrFエキシマレーザーを
使用して10Jの出力で紫外線照射を加えて熱分解温度
を350℃に下げた場合には、アモルファスシリコンの
薄膜を形成できることが確認された。Further, when hydrogen was flowed at a flow rate of 2 m 2 / min and the pressure was set to 1 atm, and the thermal decomposition temperature was lowered to 350 ° C. by using a KrF excimer laser and irradiating ultraviolet rays at an output of 10 J. It was confirmed that can form a thin film of amorphous silicon.
【0045】次に、上記と同様な塗布工程の後、熱分解
によりシリコンを遊離させる工程をジボランを含有する
水素雰囲気中で実施した結果、p型シリコン薄膜を形成
できることが確認された。また、上記と同様な塗布工程
の後、熱分解によりシリコンを遊離させる工程をアルシ
ンを含有する水素雰囲気中で実施した結果、n型シリコ
ン薄膜を形成できることが確認された。なお、アルシン
の代わりにホスフィンを用いてもよい。Next, as a result of performing a step of releasing silicon by thermal decomposition in a hydrogen atmosphere containing diborane after the same coating step as described above, it was confirmed that a p-type silicon thin film could be formed. In addition, as a result of performing a step of releasing silicon by thermal decomposition in a hydrogen atmosphere containing arsine after the coating step similar to the above, it was confirmed that an n-type silicon thin film can be formed. Note that phosphine may be used instead of arsine.
【0046】さらに、以上のようなシリコン薄膜の形成
方法を利用して図4に示す太陽電池を作製した。図4に
おいて、ガラス基板21上には、酸化錫(SnO2 )ま
たは酸化インジウム錫(ITO)からなる透明電極22
が形成されている。この透明電極22上には、透明電極
22の一部が露出するようにポリシラン溶液を塗布し熱
分解する工程を繰り返すことにより、厚さ0.1μmの
p型アモルファスシリコン層23、厚さ0.5μmのア
ンドープ(i型)アモルファスシリコン層24、および
厚さ0.1μmのn型アモルファスシリコン層25が順
次積層されている。さらに、n型アモルファスシリコン
層25上にはアルミニウム電極26が、露出した透明電
極22上にはアルミニウム電極27がそれぞれ形成され
ている。Further, the solar cell shown in FIG. 4 was manufactured by utilizing the above-described method of forming a silicon thin film. In FIG. 4, a transparent electrode 22 made of tin oxide (SnO 2 ) or indium tin oxide (ITO) is provided on a glass substrate 21.
Are formed. By repeating the process of applying a polysilane solution on the transparent electrode 22 so that a part of the transparent electrode 22 is exposed and thermally decomposing it, a p-type amorphous silicon layer 23 having a thickness of 0.1 μm and a thickness of 0. An undoped (i-type) amorphous silicon layer 24 having a thickness of 5 μm and an n-type amorphous silicon layer 25 having a thickness of 0.1 μm are sequentially stacked. Further, an aluminum electrode 26 is formed on the n-type amorphous silicon layer 25, and an aluminum electrode 27 is formed on the exposed transparent electrode 22.
【0047】得られた太陽電池について、光起電力を測
定して変換効率を求めた結果、7.8%であり、従来の
アモルファスシリコン太陽電池に比べて遜色のない変換
効率が得られることが確認された。The photovoltaic efficiency of the obtained solar cell was measured to obtain the conversion efficiency, which was 7.8%, which is comparable to the conventional amorphous silicon solar cell. confirmed.
【0048】実施例2 Arで満たされた反応容器に1Lのトルエンを加え、こ
の中に細かく裁断した金属Na2.2モルを加えた。1
モルのジエチルジクロロシランと0.05モルのトリエ
チルクロロシランとの混合液を100mLのトルエンで
希釈した溶液を上記反応容器に1時間にわたって滴下し
た。この際、反応温度が100℃を越えないように滴下
速度をコントロールした。滴下終了後、さらに2時間、
110℃で反応させた。その後、未反応の金属をエタノ
ールで処理した後、一次元鎖ポリシランをエタノール中
に沈殿させた。このポリシランは−(SiEt2 )n −
で表され、分子量は約3000であった。Example 2 To a reaction vessel filled with Ar was added 1 L of toluene, and 2.2 mol of finely cut metallic Na was added thereto. 1
A solution obtained by diluting a mixed solution of mol of diethyldichlorosilane and 0.05 mol of triethylchlorosilane with 100 mL of toluene was added dropwise to the reaction vessel over 1 hour. At this time, the dropping rate was controlled so that the reaction temperature did not exceed 100 ° C. 2 hours after dropping
The reaction was carried out at 110 ° C. Then, the unreacted metal was treated with ethanol, and then the one-dimensional chain polysilane was precipitated in ethanol. This polysilane - (SiEt 2) n -
And the molecular weight was about 3000.
【0049】このポリシランをキシレンに溶解した溶液
を、シリコン基板、石英基板、ガラス基板またはステン
レスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素炉に入
れ、キシレンを蒸発させ、さらに450℃でポリシラン
を熱分解させてシリコンを遊離させた。この結果、基板
上に多結晶シリコンの薄膜が形成されていることが確認
された。A solution of this polysilane dissolved in xylene was applied onto a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil. These substrates were placed in a hydrogen furnace, xylene was evaporated, and polysilane was thermally decomposed at 450 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of polycrystalline silicon was formed on the substrate.
【0050】また、水素を2m2 /minの流量で流し
て圧力を1atmに設定し、KrFエキシマレーザーを
使用して10Jの出力で紫外線照射を加えて熱分解温度
を350℃に下げた場合には、アモルファスシリコンの
薄膜を形成できることが確認された。When hydrogen is flown at a flow rate of 2 m 2 / min, the pressure is set to 1 atm, and the thermal decomposition temperature is lowered to 350 ° C. by using a KrF excimer laser and irradiating ultraviolet rays at an output of 10 J. It was confirmed that can form a thin film of amorphous silicon.
【0051】また、実施例1と同様な方法を用いること
によりp型またはn型のシリコン薄膜を形成できること
が確認された。さらに、これらの方法を繰り返し、n型
シリコン薄膜およびp型シリコン薄膜を積層してnp接
合を形成した結果、光起電力特性を示すことが確認され
た。It was also confirmed that a p-type or n-type silicon thin film can be formed by using the same method as in Example 1. Further, as a result of repeating these methods and forming an np junction by laminating the n-type silicon thin film and the p-type silicon thin film, it was confirmed that the photovoltaic characteristics were exhibited.
【0052】なお、置換基Rが−CH(CH3 )2 、−
C(CH3 )3 、−C(CH3 )Ph2 または−C(C
H3 )(cyclopropyl)2 であるポリシラン
を用いた場合にも良好な結果が得られた。The substituent R is --CH (CH 3 ) 2 ,-
C (CH 3) 3, -C (CH 3) Ph 2 or -C (C
Good results were also obtained when using polysilane which was H 3 ) (cyclopropyl) 2 .
【0053】実施例3 シリコン源となる化合物として−(SiEtPh)n −
で表される一次元鎖ポリシラン(分子量約5000)を
用いた。このポリシランは室温では固体であり、キシレ
ンなどの有機溶媒に溶解する。Example 3 As a compound serving as a silicon source,-(SiEtPh) n-
The one-dimensional chain polysilane represented by the formula (molecular weight about 5000) was used. This polysilane is solid at room temperature and dissolves in an organic solvent such as xylene.
【0054】このポリシランをキシレンに溶解した溶液
を、シリコン基板、石英基板、ガラス基板またはステン
レスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素炉に入
れ、キシレンを蒸発させ、さらに450℃でポリシラン
を熱分解させてシリコンを遊離させた。この結果、基板
上に多結晶シリコンの薄膜が形成されていることが確認
された。A solution of this polysilane dissolved in xylene was applied onto a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil. These substrates were placed in a hydrogen furnace, xylene was evaporated, and polysilane was thermally decomposed at 450 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of polycrystalline silicon was formed on the substrate.
【0055】また、水素を2m2 /minの流量で流し
て圧力を1atmに設定し、KrFエキシマレーザーを
使用して10Jの出力で紫外線照射を加えて熱分解温度
を370℃に下げた場合には、アモルファスシリコンの
薄膜を形成できることが確認された。When hydrogen was flowed at a flow rate of 2 m 2 / min, the pressure was set to 1 atm, and the thermal decomposition temperature was lowered to 370 ° C. by using a KrF excimer laser and irradiating ultraviolet rays at an output of 10 J. It was confirmed that can form a thin film of amorphous silicon.
【0056】また、実施例1と同様な方法を用いること
によりp型またはn型のシリコン薄膜を形成できること
が確認された。さらに、以上のようなシリコン薄膜の形
成方法を繰り返して適用することにより多層のシリコン
薄膜を形成し、図5に示す太陽電池を作製した。図5に
おいて、ステンレス基板31上には、モリブデン電極3
2が形成されている。このモリブデン電極32上には、
厚さ0.1μmのp型アモルファスシリコン層33、厚
さ0.4μmのi型アモルファスシリコン層34、およ
び厚さ0.1μmのp型アモルファスシリコン層35が
順次形成されている。さらに、p型アモルファスシリコ
ン層35上にはITO電極36およびアルミニウム電極
37が順次形成されている。It was also confirmed that a p-type or n-type silicon thin film can be formed by using the same method as in Example 1. Further, by repeatedly applying the method for forming a silicon thin film as described above, a multi-layered silicon thin film was formed and the solar cell shown in FIG. 5 was produced. In FIG. 5, the molybdenum electrode 3 is provided on the stainless steel substrate 31.
2 are formed. On this molybdenum electrode 32,
A p-type amorphous silicon layer 33 having a thickness of 0.1 μm, an i-type amorphous silicon layer 34 having a thickness of 0.4 μm, and a p-type amorphous silicon layer 35 having a thickness of 0.1 μm are sequentially formed. Further, an ITO electrode 36 and an aluminum electrode 37 are sequentially formed on the p-type amorphous silicon layer 35.
【0057】得られた太陽電池について、光起電力を測
定して変換効率を求めた結果、8.3%であり、従来の
アモルファスシリコン太陽電池に比べて遜色のない変換
効率が得られることが確認された。The photovoltaic efficiency of the obtained solar cell was measured to obtain the conversion efficiency, which was 8.3%, which is comparable to that of the conventional amorphous silicon solar cell. confirmed.
【0058】実施例4 シリコン源となる化合物として(Si(t−Bu)2 )
n (nは3または4)で表される環状ポリシランを用い
た。この環状ポリシランは室温では固体であり、トルエ
ンなどの有機溶媒に溶解する。Example 4 As a compound serving as a silicon source (Si (t-Bu) 2 ).
A cyclic polysilane represented by n (n is 3 or 4) was used. This cyclic polysilane is a solid at room temperature and dissolves in an organic solvent such as toluene.
【0059】この環状ポリシランをトルエンに溶解した
溶液を、シリコン基板、石英基板、ガラス基板またはス
テンレスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素炉
に入れ、トルエンを蒸発させ、さらに430℃で環状ポ
リシランを熱分解させてシリコンを遊離させた。この結
果、基板上に多結晶シリコンの薄膜が形成されているこ
とが確認された。A solution of this cyclic polysilane dissolved in toluene was applied on a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil. These substrates were placed in a hydrogen furnace, toluene was evaporated, and cyclic polysilane was thermally decomposed at 430 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of polycrystalline silicon was formed on the substrate.
【0060】また、水素を2m2 /minの流量で流し
て圧力を1atmに設定し、KrFエキシマレーザーを
使用して10Jの出力で紫外線照射を加えて熱分解温度
を350℃に下げた場合には、アモルファスシリコンの
薄膜を形成できることが確認された。When hydrogen was flowed at a flow rate of 2 m 2 / min, the pressure was set to 1 atm, and the thermal decomposition temperature was lowered to 350 ° C. by using a KrF excimer laser and irradiating ultraviolet rays at an output of 10 J. It was confirmed that can form a thin film of amorphous silicon.
【0061】また、実施例1と同様な方法を用いること
によりp型またはn型のシリコン薄膜を形成できること
が確認された。さらに、以上のようなシリコン薄膜の形
成方法を繰り返して適用することにより多層のシリコン
薄膜を形成し、図6に示す太陽電池を作製した。図6に
おいて、アルミナ基板41上には、SiO2 膜42およ
びSi3 N4 膜43が順次積層されている。このSi3
N4 膜43上に、厚さ10μmのボロン添加のp型多結
晶シリコン層44が形成されている。このp型多結晶シ
リコン層44にリン拡散を行うことによりn型拡散層4
5が形成されている。このn型拡散層45上にITO電
極46が形成されている。さらに、メサエッチング後に
露出したp型多結晶シリコン層44上にアルミニウム電
極47が形成されている。この素子においても、太陽電
池特性が観測された。It was also confirmed that a p-type or n-type silicon thin film can be formed by using the same method as in Example 1. Further, by repeatedly applying the method for forming a silicon thin film as described above, a multi-layered silicon thin film was formed, and the solar cell shown in FIG. 6 was produced. In FIG. 6, a SiO 2 film 42 and a Si 3 N 4 film 43 are sequentially laminated on an alumina substrate 41. This Si 3
On the N 4 film 43, a boron-added p-type polycrystalline silicon layer 44 having a thickness of 10 μm is formed. By performing phosphorus diffusion on the p-type polycrystalline silicon layer 44, the n-type diffusion layer 4 is formed.
5 are formed. An ITO electrode 46 is formed on the n-type diffusion layer 45. Further, an aluminum electrode 47 is formed on the p-type polycrystalline silicon layer 44 exposed after the mesa etching. Solar cell characteristics were also observed in this element.
【0062】実施例5 ゲルマニウム源となる化合物として−(GeEt2 )n
−で表される一次元鎖ポリゲルマン(分子量約300
0)または環状ポリゲルマンを用いた。これらの化合物
は室温では固体であり、キシレンなどの有機溶媒に溶解
する。Example 5 As a compound serving as a germanium source,-(GeEt 2 ) n
One-dimensional polygermane represented by- (molecular weight of about 300
0) or cyclic polygermane was used. These compounds are solid at room temperature and are soluble in organic solvents such as xylene.
【0063】これらのポリゲルマンをキシレンに溶解し
た溶液を、シリコン基板、石英基板、ガラス基板または
ステンレスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素
炉に入れ、キシレンを蒸発させ、さらに550℃でポリ
ゲルマンを熱分解させてゲルマニウムを遊離させた。こ
の結果、基板上に多結晶ゲルマニウムの薄膜が形成され
ていることが確認された。A solution of these polygermanes dissolved in xylene was applied on a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil. These substrates were placed in a hydrogen furnace, xylene was evaporated, and polygermane was thermally decomposed at 550 ° C. to release germanium. As a result, it was confirmed that a polycrystalline germanium thin film was formed on the substrate.
【0064】また、水素を2m2 /minの流量で流し
て圧力を1atmに設定し、KrFエキシマレーザーを
使用して10Jの出力で紫外線照射を加えて熱分解温度
を200℃に下げた場合には、アモルファスゲルマニウ
ムの薄膜を形成できることが確認された。In addition, when hydrogen was flowed at a flow rate of 2 m 2 / min, the pressure was set to 1 atm, and the thermal decomposition temperature was lowered to 200 ° C. by using a KrF excimer laser and irradiating ultraviolet rays at an output of 10 J. It was confirmed that can form a thin film of amorphous germanium.
【0065】実施例6 シリコン源となる化合物として−(SiH2 )n −で表
される一次元鎖ポリシラン(分子量約1000)または
環状ポリシランを用い、ゲルマニウム源となる化合物と
して−(GeH2 )n −で表される一次元鎖ポリゲルマ
ン(分子量約1000)または環状ポリゲルマンを用い
た。これらの化合物は室温では固体であり、キシレンな
どの有機溶媒に溶解する。Example 6 One-dimensional chain polysilane represented by-(SiH 2 ) n- (molecular weight about 1000) or cyclic polysilane was used as a compound serving as a silicon source, and-(GeH 2 ) n was prepared as a compound serving as a germanium source. One-dimensional chain polygermane (molecular weight about 1000) represented by-or cyclic polygermane was used. These compounds are solid at room temperature and are soluble in organic solvents such as xylene.
【0066】これらのポリシランおよびポリゲルマンを
それぞれ独立にキシレンに溶解した溶液を、所定の混合
割合でシリコン基板、石英基板、ガラス基板またはステ
ンレスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素炉に
入れ、キシレンを蒸発させ、さらに650℃でポリシラ
ンおよびポリゲルマンを熱分解させてシリコンおよびゲ
ルマニウムを遊離させた。この結果、基板上に原料モル
比にほぼ対応する多結晶シリコン−ゲルマニウムの薄膜
が形成されていることが確認された。Solutions of these polysilanes and polygermanes independently dissolved in xylene were coated on a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil at a predetermined mixing ratio. These substrates were put in a hydrogen furnace, xylene was evaporated, and polysilane and polygermane were thermally decomposed at 650 ° C. to release silicon and germanium. As a result, it was confirmed that a polycrystalline silicon-germanium thin film corresponding to the raw material molar ratio was formed on the substrate.
【0067】また、水素を2m2 /minの流量で流し
て圧力を1atmに設定し、KrFエキシマレーザーを
使用して10Jの出力で紫外線照射を加えて熱分解温度
を350℃に下げた場合には、アモルファスシリコン−
ゲルマニウムの薄膜を形成できることが確認された。When hydrogen was flowed at a flow rate of 2 m 2 / min, the pressure was set to 1 atm, and the thermal decomposition temperature was lowered to 350 ° C. by using a KrF excimer laser and irradiating ultraviolet rays at an output of 10 J. Is amorphous silicon
It was confirmed that a germanium thin film could be formed.
【0068】以上のような方法を組み合わせてSi薄膜
およびSiGe混合薄膜を積層し、それぞれの層にドナ
ーおよびアクセプターを添加してnp接合を形成した結
果、太陽電池特性を示すことが明らかになった。As a result of stacking a Si thin film and a SiGe mixed thin film by combining the above-described methods and adding a donor and an acceptor to each layer to form an np junction, it was revealed that solar cell characteristics are exhibited. .
【0069】実施例7 シリコン源となる化合物として−(SiHPh)n −で
表される一次元鎖ポリシラン(分子量約12000)、
およびn型不純物源となる化合物としてP(SiMe
3 )3 を用いた。これらの化合物の混合物のトルエン溶
液を石英基板上にスピンコートした後、70℃で1時間
真空乾燥した。次いで、アルゴンと水素との混合気流下
において、300℃で1時間、700℃で1時間加熱し
て、原料を熱分解させた。この結果、リンがドープされ
たシリコン薄膜が形成された。Example 7 One-dimensional chain polysilane represented by-(SiHPh) n- as a compound serving as a silicon source (molecular weight about 12000),
And P (SiMe
3 ) 3 was used. A toluene solution of a mixture of these compounds was spin-coated on a quartz substrate and then vacuum dried at 70 ° C. for 1 hour. Then, the raw material was thermally decomposed by heating at 300 ° C. for 1 hour and at 700 ° C. for 1 hour under a mixed air flow of argon and hydrogen. As a result, a phosphorus-doped silicon thin film was formed.
【0070】実施例8 シリコン源となるハロゲン化物としてパークロロシラン
と呼ばれる化合物の1種であるSi5 Cl12を用いた。
この化合物は、融点が345℃であり、石油エーテルな
どの有機溶媒に溶解する。Example 8 As a halide serving as a silicon source, Si 5 Cl 12 which is one of compounds called perchlorosilane was used.
This compound has a melting point of 345 ° C. and is soluble in organic solvents such as petroleum ether.
【0071】このSi5 Cl12を石油エーテルに溶解し
た溶液を、シリコン基板、石英基板、ガラス基板または
ステンレスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素
炉に入れ、石油エーテルを蒸発させ、さらに450℃で
Si5 Cl12を熱分解させてシリコンを遊離させた。こ
の結果、基板上にアモルファスシリコンの薄膜が形成さ
れていることが確認された。また、加熱温度を上げるこ
とにより多結晶シリコンの薄膜を形成できることが確認
された。This solution of Si 5 Cl 12 dissolved in petroleum ether was coated on a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil. These substrates were placed in a hydrogen furnace to evaporate petroleum ether and thermally decompose Si 5 Cl 12 at 450 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of amorphous silicon was formed on the substrate. It was also confirmed that a polycrystalline silicon thin film can be formed by increasing the heating temperature.
【0072】次に、上記と同様な塗布工程の後、熱分解
によりシリコンを遊離させる工程をジボランを含有する
水素雰囲気中で実施した結果、p型シリコン薄膜を形成
できることが確認された。また、上記と同様な塗布工程
の後、熱分解によりシリコンを遊離させる工程をアルシ
ンを含有する水素雰囲気中で実施した結果、n型シリコ
ン薄膜を形成できることが確認された。なお、アルシン
の代わりにホスフィンを用いてもよい。Next, as a result of carrying out the step of releasing silicon by thermal decomposition in the hydrogen atmosphere containing diborane after the coating step similar to the above, it was confirmed that a p-type silicon thin film could be formed. In addition, as a result of performing a step of releasing silicon by thermal decomposition in a hydrogen atmosphere containing arsine after the coating step similar to the above, it was confirmed that an n-type silicon thin film can be formed. Note that phosphine may be used instead of arsine.
【0073】さらに、以上のようなシリコン薄膜の形成
方法を利用して図4に示す太陽電池を作製した。得られ
た太陽電池について、光起電力を測定して変換効率を求
めた結果、8.5%であり、従来のアモルファスシリコ
ン太陽電池に比べて遜色のない変換効率が得られること
が確認された。Further, the solar cell shown in FIG. 4 was manufactured by utilizing the above-described method for forming a silicon thin film. The conversion efficiency of the obtained solar cell was measured by measuring the photovoltaic power, and the result was 8.5%. It was confirmed that the conversion efficiency was comparable to that of the conventional amorphous silicon solar cell. .
【0074】実施例9 シリコン源となるハロゲン化物としてSi6 Cl14を用
いた。この化合物は、融点が320℃であり、石油エー
テルなどの有機溶媒に溶解する。Example 9 Si 6 Cl 14 was used as a halide serving as a silicon source. This compound has a melting point of 320 ° C. and is soluble in an organic solvent such as petroleum ether.
【0075】このSi6 Cl14を石油エーテルに溶解し
た溶液を、シリコン基板、石英基板、ガラス基板または
ステンレスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素
炉に入れ、石油エーテルを蒸発させ、さらに440℃で
Si6 Cl14を熱分解させてシリコンを遊離させた。こ
の結果、基板上にアモルファスシリコンの薄膜が形成さ
れていることが確認された。また、加熱温度を上げるこ
とにより多結晶シリコンの薄膜を形成できることが確認
された。This solution of Si 6 Cl 14 dissolved in petroleum ether was applied on a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil. These substrates were placed in a hydrogen furnace, the petroleum ether was evaporated, and Si 6 Cl 14 was thermally decomposed at 440 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of amorphous silicon was formed on the substrate. It was also confirmed that a polycrystalline silicon thin film can be formed by increasing the heating temperature.
【0076】また、実施例8と同様な方法を用いること
によりp型またはn型のシリコン薄膜を形成できること
が確認された。さらに、これらの方法を繰り返し、n型
シリコン薄膜およびp型シリコン薄膜を積層してnp接
合を形成した結果、光起電力特性を示すことが確認され
た。It was also confirmed that a p-type or n-type silicon thin film could be formed by using the same method as in Example 8. Further, as a result of repeating these methods and forming an np junction by laminating the n-type silicon thin film and the p-type silicon thin film, it was confirmed that the photovoltaic characteristics were exhibited.
【0077】実施例10 シリコン源となるハロゲン化物として実施例8で用いた
のと同一のSi5 Cl12を用いた。このSi5 Cl
12を、融点近傍の温度で機械的操作により、シリコン基
板、石英基板、ガラス基板またはステンレスフォイル上
に塗布した。これらの基板を水素炉に入れ、石油エーテ
ルを蒸発させ、さらに450℃でSi5 Cl12を熱分解
させてシリコンを遊離させた。この結果、基板上にアモ
ルファスシリコンの薄膜が形成されていることが確認さ
れた。また、加熱温度を上げることにより多結晶シリコ
ンの薄膜を形成できることが確認された。Example 10 The same Si 5 Cl 12 as that used in Example 8 was used as a halide serving as a silicon source. This Si 5 Cl
12 was applied to a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil by mechanical operation at a temperature near the melting point. These substrates were placed in a hydrogen furnace to evaporate petroleum ether and thermally decompose Si 5 Cl 12 at 450 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of amorphous silicon was formed on the substrate. It was also confirmed that a polycrystalline silicon thin film can be formed by increasing the heating temperature.
【0078】また、実施例8と同様な方法を用いること
によりp型またはn型のシリコン薄膜を形成できること
が確認された。さらに、以上のようなシリコン薄膜の形
成方法を繰り返して適用することにより多層のシリコン
薄膜を形成し、図5に示す太陽電池を作製した。得られ
た太陽電池について、光起電力を測定して変換効率を求
めた結果、14%であり、従来のアモルファスシリコン
太陽電池に比べて遜色のない変換効率が得られることが
確認された。It was also confirmed that a p-type or n-type silicon thin film could be formed by using the same method as in Example 8. Further, by repeatedly applying the method for forming a silicon thin film as described above, a multi-layered silicon thin film was formed and the solar cell shown in FIG. 5 was produced. The conversion efficiency of the obtained solar cell was measured by measuring the photovoltaic power, and as a result, it was confirmed that the conversion efficiency was 14%, which was comparable to that of the conventional amorphous silicon solar cell.
【0079】実施例11 シリコン源となるハロゲン化物として実施例9で用いた
のと同一のSi6 Cl14を用いた。このSi6 Cl
14を、融点近傍の温度で機械的操作により、シリコン基
板、石英基板、ガラス基板またはステンレスフォイル上
に塗布した。これらの基板を水素炉に入れ、石油エーテ
ルを蒸発させ、さらに440℃でSi6 Cl14を熱分解
させてシリコンを遊離させた。この結果、基板上にアモ
ルファスシリコンの薄膜が形成されていることが確認さ
れた。また、加熱温度を上げることにより多結晶シリコ
ンの薄膜を形成できることが確認された。Example 11 The same Si 6 Cl 14 as used in Example 9 was used as a halide serving as a silicon source. This Si 6 Cl
14 was applied on a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil by a mechanical operation at a temperature near the melting point. These substrates were placed in a hydrogen furnace, the petroleum ether was evaporated, and Si 6 Cl 14 was thermally decomposed at 440 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of amorphous silicon was formed on the substrate. It was also confirmed that a polycrystalline silicon thin film can be formed by increasing the heating temperature.
【0080】また、実施例8と同様な方法を用いること
によりp型またはn型のシリコン薄膜を形成できること
が確認された。さらに、以上のようなシリコン薄膜の形
成方法を繰り返して適用することにより多層のシリコン
薄膜を形成し、図6に示す太陽電池を作製した。この素
子においても、太陽電池特性が観測された。It was also confirmed that a p-type or n-type silicon thin film could be formed by using the same method as in Example 8. Further, by repeatedly applying the method for forming a silicon thin film as described above, a multi-layered silicon thin film was formed, and the solar cell shown in FIG. 6 was produced. Solar cell characteristics were also observed in this element.
【0081】実施例12 ゲルマニウム源となるハロゲン化物としてGe5 Cl12
を用いた。この化合物は、石油エーテルなどの有機溶媒
に溶解する。このGe5 Cl12を石油エーテルに溶解し
た溶液を、シリコン基板、石英基板、ガラス基板または
ステンレスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素
炉に入れ、石油エーテルを蒸発させ、さらに400℃で
Ge5 Cl12を熱分解させてゲルマニウムを遊離させ
た。この結果、基板上に多結晶ゲルマニウムの薄膜が形
成されていることが確認された。また、紫外線照射を加
えて熱分解温度を下げた場合には、アモルファスゲルマ
ニウムの薄膜を形成できることが確認された。Example 12 Ge 5 Cl 12 was used as a halide serving as a germanium source.
Was used. This compound is soluble in organic solvents such as petroleum ether. This solution of Ge 5 Cl 12 dissolved in petroleum ether was applied on a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil. These substrates were placed in a hydrogen furnace, the petroleum ether was evaporated, and further Ge 5 Cl 12 was thermally decomposed at 400 ° C. to liberate germanium. As a result, it was confirmed that a polycrystalline germanium thin film was formed on the substrate. It was also confirmed that when the thermal decomposition temperature was lowered by applying ultraviolet irradiation, a thin film of amorphous germanium could be formed.
【0082】実施例13 シリコン源となるハロゲン化物としてSi5 Br12を用
いた。このSi5 Br12を、融点近傍の温度で機械的操
作により、シリコン基板、石英基板、ガラス基板または
ステンレスフォイル上に塗布した。これらの基板を水素
炉に入れ、石油エーテルを蒸発させ、さらに440℃で
Si5 Br12を熱分解させてシリコンを遊離させた。こ
の結果、基板上にアモルファスシリコンの薄膜が形成さ
れていることが確認された。また、加熱温度を上げるこ
とにより多結晶シリコンの薄膜を形成できることが確認
された。Example 13 Si 5 Br 12 was used as a halide serving as a silicon source. This Si 5 Br 12 was applied on a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil by a mechanical operation at a temperature near the melting point. These substrates were placed in a hydrogen furnace to evaporate petroleum ether and thermally decompose Si 5 Br 12 at 440 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of amorphous silicon was formed on the substrate. It was also confirmed that a polycrystalline silicon thin film can be formed by increasing the heating temperature.
【0083】また、実施例8と同様な方法を用いること
によりp型またはn型のシリコン薄膜を形成できること
が確認された。さらに、以上のようなシリコン薄膜の形
成方法を繰り返して適用することにより多層のシリコン
薄膜を形成し、図6に示す太陽電池を作製した。この素
子においても、太陽電池特性が観測された。It was also confirmed that a p-type or n-type silicon thin film can be formed by using the same method as in Example 8. Further, by repeatedly applying the method for forming a silicon thin film as described above, a multi-layered silicon thin film was formed, and the solar cell shown in FIG. 6 was produced. Solar cell characteristics were also observed in this element.
【0084】実施例14 シリコン源として下記化学式で示されるシラン系化合物
をキシレンに溶解した溶液を、シリコン基板、石英基
板、ガラス基板またはステンレスフォイル上に塗布し
た。これらの基板を水素炉に入れ、キシレンを蒸発さ
せ、さらに650℃でシラン系化合物を熱分解させてシ
リコンを遊離させた。この結果、基板上に多結晶シリコ
ンの薄膜が形成されていることが確認された。Example 14 As a silicon source, a solution of a silane compound represented by the following chemical formula in xylene was coated on a silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate or a stainless foil. These substrates were placed in a hydrogen furnace, xylene was evaporated, and the silane compound was thermally decomposed at 650 ° C. to release silicon. As a result, it was confirmed that a thin film of polycrystalline silicon was formed on the substrate.
【0085】[0085]
【化15】 Embedded image
【0086】また、水素を2m2 /minの流量で流し
て圧力を1atmに設定し、KrFエキシマレーザーを
使用して10Jの出力で紫外線照射を加えて熱分解温度
を350℃に下げた場合には、アモルファスシリコンの
薄膜を形成できることが確認された。In addition, when hydrogen was flowed at a flow rate of 2 m 2 / min and the pressure was set to 1 atm, and the thermal decomposition temperature was lowered to 350 ° C. by using a KrF excimer laser and irradiating ultraviolet rays at an output of 10 J. It was confirmed that can form a thin film of amorphous silicon.
【0087】次に、上記と同様な塗布工程の後、熱分解
によりシリコンを遊離させる工程をジボランを含有する
水素雰囲気中で実施した結果、p型シリコン薄膜を形成
できることが確認された。また、上記と同様な塗布工程
の後、熱分解によりシリコンを遊離させる工程をアルシ
ンを含有する水素雰囲気中で実施した結果、n型シリコ
ン薄膜を形成できることが確認された。なお、アルシン
の代わりにホスフィンを用いてもよい。Next, it was confirmed that a p-type silicon thin film could be formed as a result of carrying out the step of liberating silicon by thermal decomposition in the hydrogen atmosphere containing diborane after the coating step similar to the above. In addition, as a result of performing a step of releasing silicon by thermal decomposition in a hydrogen atmosphere containing arsine after the coating step similar to the above, it was confirmed that an n-type silicon thin film can be formed. Note that phosphine may be used instead of arsine.
【0088】さらに、以上のようなシリコン薄膜の形成
方法を利用して図4に示す太陽電池を作製した。得られ
た太陽電池について、光起電力を測定して変換効率を求
めた結果、8.5%であり、従来のアモルファスシリコ
ン太陽電池に比べて遜色のない変換効率が得られること
が確認された。Further, the solar cell shown in FIG. 4 was manufactured by utilizing the above-described method for forming a silicon thin film. The conversion efficiency of the obtained solar cell was measured by measuring the photovoltaic power, and the result was 8.5%. It was confirmed that the conversion efficiency was comparable to that of the conventional amorphous silicon solar cell. .
【0089】同様に、図5に示す太陽電池を作製した。
得られた太陽電池について、光起電力を測定して変換効
率を求めた結果、8.3%であり、従来のアモルファス
シリコン太陽電池に比べて遜色のない変換効率が得られ
ることが確認された。Similarly, the solar cell shown in FIG. 5 was produced.
The conversion efficiency of the obtained solar cell was measured by measuring the photovoltaic power, and as a result, it was 8.3%, which confirmed that the conversion efficiency was comparable to that of the conventional amorphous silicon solar cell. .
【0090】同様に、図6に示す太陽電池を作製した。
この素子においても、太陽電池特性が観測された。 実施例15 シリコン源となる化合物として下記化学式で示されるシ
リレン系化合物、およびn型不純物源となる化合物とし
てP(SiMe3 )3 を用いた。これらの化合物の混合
物のトルエン溶液を石英基板上にスピンコートした後、
70℃で1時間真空乾燥した。次いで、アルゴンと水素
との混合気流下において、300℃で1時間、600℃
で1時間加熱して、原料を熱分解させた。この結果、リ
ンがドープされたシリコン薄膜が形成された。Similarly, the solar cell shown in FIG. 6 was prepared.
Solar cell characteristics were also observed in this element. Example 15 A silylene compound represented by the following chemical formula was used as a silicon source compound, and P (SiMe 3 ) 3 was used as an n-type impurity source compound. After spin coating a toluene solution of a mixture of these compounds on a quartz substrate,
It was vacuum dried at 70 ° C. for 1 hour. Then, under a mixed air flow of argon and hydrogen, at 300 ° C for 1 hour, 600 ° C
It was heated for 1 hour to thermally decompose the raw material. As a result, a phosphorus-doped silicon thin film was formed.
【0091】[0091]
【化16】 Embedded image
【0092】実施例16 シリコン源となる化合物として下記化学式で示されるト
リメチルシリル基(TMS)を有するオクタシラキュバ
ン化合物、およびn型不純物源となる化合物としてP
(SiMe3 )3 を用いた。これらの化合物の混合物の
トルエン溶液を石英基板上にスピンコートした後、70
℃で1時間真空乾燥した。次いで、アルゴンと水素との
混合気流下において、300℃で1時間、600℃で1
時間加熱して、原料を熱分解させた。この結果、リンが
ドープされたシリコン薄膜が形成された。Example 16 An octasilacubane compound having a trimethylsilyl group (TMS) represented by the following chemical formula as a silicon source compound and P as an n-type impurity source compound
(SiMe 3 ) 3 was used. After a toluene solution of a mixture of these compounds was spin-coated on a quartz substrate, 70
It was vacuum dried at ℃ for 1 hour. Then, under a mixed air flow of argon and hydrogen, the temperature is 300 ° C. for 1 hour, and the temperature is 600 ° C. for 1 hour.
The raw material was pyrolyzed by heating for a time. As a result, a phosphorus-doped silicon thin film was formed.
【0093】[0093]
【化17】 Embedded image
【0094】[0094]
【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法を用い
れば、半導体原料の溶液の塗布および熱分解という2つ
の工程を採用することにより、大面積のシリコンまたは
ゲルマニウムで構成される半導体薄膜を容易に形成で
き、さらにこの方法を利用して大面積の太陽電池を製造
できる。As described above in detail, according to the method of the present invention, a semiconductor thin film composed of a large area of silicon or germanium can be obtained by adopting two steps of applying a solution of a semiconductor raw material and pyrolyzing. Can be easily formed, and a large area solar cell can be manufactured by utilizing this method.
【図1】本発明の方法を実施するための装置の一例を示
す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention.
【図2】本発明の方法を実施するための装置の他の例を
示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of an apparatus for carrying out the method of the present invention.
【図3】本発明の方法を実施するための装置のさらに他
の例を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing still another example of an apparatus for carrying out the method of the present invention.
【図4】本発明の実施例において製造された太陽電池の
一例を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing an example of a solar cell manufactured in an example of the present invention.
【図5】本発明の実施例において製造された太陽電池の
他の例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the solar cell manufactured in the example of the present invention.
【図6】本発明の実施例において製造された太陽電池の
さらに他の例を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another example of the solar cell manufactured in the example of the present invention.
【符号の説明】 1…基板 2…半導体薄膜 3…塗布装置 4…ノズル 5…水素炉 6…ヒーター 7…原料容器 8…半導体原料溶液 11…供給ロール 12…送りロール 13…巻き取りロール 21…ガラス基板 22…透明電極 23…p型アモルファスシリコン層 24…アンドープ(i型)アモルファスシリコン層 25…n型アモルファスシリコン層 26…アルミニウム電極 27…アルミニウム電極 31…ステンレス基板 32…モリブデン電極 33…p型アモルファスシリコン層 34…i型アモルファスシリコン層 35…p型アモルファスシリコン層 36…ITO電極 37…アルミニウム電極 41…アルミナ基板 42…SiO2 膜 43…Si3 N4 膜 44…p型多結晶シリコン層 45…n型拡散層 46…ITO電極 47…アルミニウム電極[Explanation of Codes] 1 ... Substrate 2 ... Semiconductor thin film 3 ... Coating device 4 ... Nozzle 5 ... Hydrogen furnace 6 ... Heater 7 ... Raw material container 8 ... Semiconductor raw material solution 11 ... Supply roll 12 ... Feed roll 13 ... Winding roll 21 ... Glass substrate 22 ... Transparent electrode 23 ... P type amorphous silicon layer 24 ... Undoped (i type) amorphous silicon layer 25 ... N type amorphous silicon layer 26 ... Aluminum electrode 27 ... Aluminum electrode 31 ... Stainless substrate 32 ... Molybdenum electrode 33 ... P type Amorphous silicon layer 34 ... i-type amorphous silicon layer 35 ... p-type amorphous silicon layer 36 ... ITO electrode 37 ... Aluminum electrode 41 ... Alumina substrate 42 ... SiO 2 film 43 ... Si 3 N 4 film 44 ... P-type polycrystalline silicon layer 45 ... n-type diffusion layer 46 ... ITO electrode 47 ... aluminum Electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌田 敦之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐野 健二 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsushi Kamata No. 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Within the Corporate Research and Development Center, Toshiba Corporation (72) Kenji Sano Komukai-shiba, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Town No. 1 Toshiba Corporation Research & Development Center
Claims (4)
後、熱分解して半導体を遊離させて半導体薄膜を形成す
る方法であって、前記半導体原料が、一般式(I)およ
び(II) 【化1】 (式中、Mはシリコンおよびゲルマニウムからなる群よ
り選択され、R1 は、それぞれ独立に、水素、β位水素
を有する炭素数2以上のアルキル基およびフェニル基、
シリル基からなる群より選択される。)で表される化合
物、一般式(III)および(VI) 【化2】 (式中、Mはシリコンおよびゲルマニウムからなる群よ
り選択され、Xはハロゲン原子、nは4以上の整数、a
は1または2である。)で表される化合物、一般式
(V) 【化3】 (式中、R2 は、それぞれ独立に、下記式で表される置
換または非置換のアルキル基、アリール基およびアラル
キル基からなる群より選択される。) 【化4】 (式中、R3 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1
〜15の置換または非置換のアルキル基、炭素数6〜1
5の置換または非置換のアリール基、および炭素数7〜
15の置換または非置換アラルキル基からなる群より選
択され、R4 は炭素数1〜15の置換または非置換アル
キル基、炭素数6〜15の置換または非置換アリール
基、および炭素数7〜15の置換または非置換アラルキ
ル基からなる群より選択される。)で表される化合物、
ならびに一般式(VI) 【化5】 (式中、R5 は、それぞれ独立に、炭素数1〜15の置
換または非置換のアルキル基、アリール基、およびアラ
ルキル基、ならびにケイ素数1〜5の置換または非置換
のシリル基からなる群より選択される。)で表される化
合物からなる群より選択されることを特徴とする半導体
薄膜形成方法。1. A method for forming a semiconductor thin film by applying a solution of a semiconductor raw material onto a substrate and then thermally decomposing it to form a semiconductor thin film, wherein the semiconductor raw material is represented by the general formulas (I) and (II). [Chemical 1] (In the formula, M is selected from the group consisting of silicon and germanium, and R 1 is each independently hydrogen, an alkyl group having hydrogen at the β-position and having 2 or more carbon atoms, and a phenyl group;
It is selected from the group consisting of silyl groups. ), Compounds represented by general formulas (III) and (VI) (In the formula, M is selected from the group consisting of silicon and germanium, X is a halogen atom, n is an integer of 4 or more, a
Is 1 or 2. ), A compound represented by the general formula (V): (In the formula, each R 2 is independently selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group and aralkyl group represented by the following formula.) (In the formula, R 3 is independently a hydrogen atom or a carbon number 1
To substituted or unsubstituted alkyl group having 6 to 15 carbon atoms
5 substituted or unsubstituted aryl groups and 7 to 7 carbon atoms
Selected from the group consisting of 15 substituted or unsubstituted aralkyl groups, R 4 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and 7 to 15 carbon atoms. Selected from the group consisting of substituted or unsubstituted aralkyl groups. ), A compound represented by
And the general formula (VI): (In the formula, each R 5 is independently a group consisting of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an aryl group, and an aralkyl group, and a substituted or unsubstituted silyl group having 1 to 5 silicon atoms. The method for forming a semiconductor thin film is characterized by being selected from the group consisting of compounds represented by
合物からなる群より選択される半導体原料の溶液にp型
またはn型の導電型を与えるドーパント源を添加して基
板上に塗布した後、熱分解して所定導電型の不純物を含
有する半導体を遊離させることを特徴とする半導体薄膜
形成方法。2. On a substrate, a dopant source for imparting p-type or n-type conductivity is added to a solution of a semiconductor raw material selected from the group consisting of compounds represented by the general formulas (I) to (VI). A method for forming a semiconductor thin film, characterized in that after being applied to a substrate, it is thermally decomposed to release a semiconductor containing impurities of a predetermined conductivity type.
合物からなる群より選択される半導体原料の溶液を基板
上に塗布した後、p型またはn型の導電型を与えるドー
パント源を含有する雰囲気中で熱分解して所定導電型の
不純物を含有する半導体を遊離させることを特徴とする
半導体薄膜形成方法。3. A dopant which gives a p-type or n-type conductivity after a solution of a semiconductor raw material selected from the group consisting of compounds represented by the general formulas (I) to (VI) is applied on a substrate. A method for forming a semiconductor thin film, which comprises thermally decomposing in a source-containing atmosphere to release a semiconductor containing impurities of a predetermined conductivity type.
のうちいずれかの導電型を有する半導体薄膜を2層以上
設けて半導体接合を形成した太陽電池を製造するにあた
り、i型の半導体薄膜を形成する場合には、前記一般式
(I)〜(VI)で表される化合物からなる群より選択さ
れる半導体原料の溶液を塗布した後、熱分解して半導体
を遊離させる工程を採用し、p型またはn型の半導体薄
膜を形成する場合には、前記一般式(I)〜(VI)で表
される化合物からなる群より選択される半導体原料の溶
液に所定導電型を与えるドーパント源を添加して基板上
に塗布した後に熱分解するか、または前記一般式(I)
〜(VI)で表される化合物からなる群より選択される半
導体原料の溶液を基板上に塗布した後に所定の導電型を
与えるドーパント源を含有する雰囲気中で熱分解するこ
とにより、所定導電型を与える不純物を含有する半導体
を遊離させる工程を採用し、これらの工程を繰り返して
2層以上の半導体薄膜を形成することを特徴とする太陽
電池の製造方法。4. When manufacturing a solar cell in which two or more layers of semiconductor thin films having any one of i-type, p-type, and n-type conductivity are provided between a pair of electrodes to form a semiconductor junction, i In the case of forming a semiconductor thin film of the type, a solution of a semiconductor raw material selected from the group consisting of the compounds represented by the general formulas (I) to (VI) is applied and then thermally decomposed to release the semiconductor. When a p-type or n-type semiconductor thin film is formed by adopting the steps, a solution of a semiconductor raw material selected from the group consisting of the compounds represented by the general formulas (I) to (VI) has a predetermined conductivity type. Is added to the substrate by adding a dopant source that gives
To (VI), a solution of a semiconductor raw material selected from the group consisting of compounds represented by the formula (VI) is applied on a substrate and then thermally decomposed in an atmosphere containing a dopant source that gives a predetermined conductivity type, thereby obtaining a predetermined conductivity type. A method of manufacturing a solar cell, characterized in that a step of liberating a semiconductor containing an impurity that gives an impurity is adopted, and these steps are repeated to form a semiconductor thin film having two or more layers.
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