JP3510443B2 - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents
光起電力装置の製造方法Info
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Landscapes
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透明導電性酸化チ
タン膜を光入射側電極として備える光起電力装置の製造
方法に関するものである。
タン膜を光入射側電極として備える光起電力装置の製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】太陽電
池の透明電極層として用いられる透明導電膜としては、
ＦやＳｂ等をドープした酸化錫膜、Ｓｎ等をドープした
酸化インジウム膜、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜な
どが広く用いられている。
池の透明電極層として用いられる透明導電膜としては、
ＦやＳｂ等をドープした酸化錫膜、Ｓｎ等をドープした
酸化インジウム膜、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜な
どが広く用いられている。
【０００３】しかしながら、酸化錫膜、酸化インジウム
膜、及びＩＴＯ膜は、波長３００〜１２００ｎｍの領域
の光に対して、１０3 〜１０4 ｃｍ-1程度の吸収係数を
有しており、太陽電池などにおいて透明電極層として用
いた場合、このような光の吸収を無視することができな
かった。例えば、ＩＴＯ膜の場合、波長１０００ｎｍに
おいて２×１０3 ｃｍ-1程度の吸収係数を有している
が、このようなＩＴＯ膜の膜厚を７００Åとすれば、入
射光の約１．５％がＩＴＯ膜によって吸収される。ま
た、酸化インジウム膜やＩＴＯ膜のようにインジウムを
含有する透明導電膜は、高価であるので、より安価な透
明導電膜材料が従来より望まれている。
膜、及びＩＴＯ膜は、波長３００〜１２００ｎｍの領域
の光に対して、１０3 〜１０4 ｃｍ-1程度の吸収係数を
有しており、太陽電池などにおいて透明電極層として用
いた場合、このような光の吸収を無視することができな
かった。例えば、ＩＴＯ膜の場合、波長１０００ｎｍに
おいて２×１０3 ｃｍ-1程度の吸収係数を有している
が、このようなＩＴＯ膜の膜厚を７００Åとすれば、入
射光の約１．５％がＩＴＯ膜によって吸収される。ま
た、酸化インジウム膜やＩＴＯ膜のようにインジウムを
含有する透明導電膜は、高価であるので、より安価な透
明導電膜材料が従来より望まれている。
【０００４】酸化チタンは、半導体の特性を示す安価な
酸化物であり、バンドギャップが３．０ｅＶであるの
で、波長４１０ｎｍ以上の光をほぼ１００％透過するこ
とができる。従って、このような酸化チタン膜を透明導
電膜として用いることにより、入射光の吸収を減少させ
ることができる。
酸化物であり、バンドギャップが３．０ｅＶであるの
で、波長４１０ｎｍ以上の光をほぼ１００％透過するこ
とができる。従って、このような酸化チタン膜を透明導
電膜として用いることにより、入射光の吸収を減少させ
ることができる。
【０００５】このような酸化チタンの導電性を高めるた
めの不純物としては、一般にＮｂが知られているが、高
濃度にドーピングすることができず、太陽電池等の透明
電極層として使用することができる程度に低い抵抗率に
することが困難であった。J.Electrochem. Soc., 139(1
992)1777〜1783. においては、Ｎｂをドープした酸化チ
タンを水素雰囲気中で５５０℃に加熱し還元処理するこ
とにより、低い抵抗率が得られることが報告されている
が、この場合でも抵抗率は、０．２５±０．０２Ω・ｃ
ｍと大きな値であり、太陽電池や液晶表示装置等の透明
電極層として使用し得る抵抗率ではない。
めの不純物としては、一般にＮｂが知られているが、高
濃度にドーピングすることができず、太陽電池等の透明
電極層として使用することができる程度に低い抵抗率に
することが困難であった。J.Electrochem. Soc., 139(1
992)1777〜1783. においては、Ｎｂをドープした酸化チ
タンを水素雰囲気中で５５０℃に加熱し還元処理するこ
とにより、低い抵抗率が得られることが報告されている
が、この場合でも抵抗率は、０．２５±０．０２Ω・ｃ
ｍと大きな値であり、太陽電池や液晶表示装置等の透明
電極層として使用し得る抵抗率ではない。
【０００６】本発明の目的は、エネルギー変換効率を向
上させることができる光起電力装置の製造方法を提供す
ることにある。
上させることができる光起電力装置の製造方法を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明導電性酸
化チタン膜を光入射側電極として備える光起電力装置を
製造する方法であり、非晶質構造を有する酸化チタン膜
を形成する工程と、該酸化チタン膜に水素プラズマ処理
を施して該酸化チタン膜を多結晶化すると共に、膜中に
水素を導入することにより透明導電性酸化チタン膜を形
成する工程とを備えることを特徴としている。
化チタン膜を光入射側電極として備える光起電力装置を
製造する方法であり、非晶質構造を有する酸化チタン膜
を形成する工程と、該酸化チタン膜に水素プラズマ処理
を施して該酸化チタン膜を多結晶化すると共に、膜中に
水素を導入することにより透明導電性酸化チタン膜を形
成する工程とを備えることを特徴としている。
【０００８】膜中の水素含有量としては、１００ｐｐｍ
〜１０％が好ましく、さらに好ましくは５００ｐｐｍ〜
１％である。膜中の水素含有量が少なすぎると、十分に
低い比抵抗とすることができず、また膜中の水素含有量
が多すぎると、光吸収率が増加する傾向にある。ここ
で、水素含有量の濃度は原子を基準とした濃度であり、
％は原子％である。
〜１０％が好ましく、さらに好ましくは５００ｐｐｍ〜
１％である。膜中の水素含有量が少なすぎると、十分に
低い比抵抗とすることができず、また膜中の水素含有量
が多すぎると、光吸収率が増加する傾向にある。ここ
で、水素含有量の濃度は原子を基準とした濃度であり、
％は原子％である。
【０００９】本発明において透明導電性酸化チタン膜中
に水素を含有させる方法としては、水素雰囲気中でプラ
ズマ処理を行い、酸化チタン膜中に水素を含有させる方
法が好ましい。
に水素を含有させる方法としては、水素雰囲気中でプラ
ズマ処理を行い、酸化チタン膜中に水素を含有させる方
法が好ましい。
【００１０】すなわち、本発明においては、酸化チタン
膜に対し、水素雰囲気中でプラズマ処理を行うことによ
り、酸化チタン膜中に水素を含有させて導電性を付与し
ている。
膜に対し、水素雰囲気中でプラズマ処理を行うことによ
り、酸化チタン膜中に水素を含有させて導電性を付与し
ている。
【００１１】プラズマ処理の条件の一例としては、基板
温度２００〜５５０℃、反応圧力１３〜１３３Ｐａ、Ｒ
Ｆパワー２〜１００Ｗ、水素流量１０〜２００ＳＣＣＭ
の処理条件が挙げられる。処理時間は、一般に３０〜１
８０分である。処理時間は、基板温度及び酸化チタン膜
の膜厚等によって変わるが、例えば、基板温度４５０
℃、膜厚８００Åの酸化チタン膜を水素プラズマ処理す
る場合、処理時間は一般に６０分程度である。
温度２００〜５５０℃、反応圧力１３〜１３３Ｐａ、Ｒ
Ｆパワー２〜１００Ｗ、水素流量１０〜２００ＳＣＣＭ
の処理条件が挙げられる。処理時間は、一般に３０〜１
８０分である。処理時間は、基板温度及び酸化チタン膜
の膜厚等によって変わるが、例えば、基板温度４５０
℃、膜厚８００Åの酸化チタン膜を水素プラズマ処理す
る場合、処理時間は一般に６０分程度である。
【００１２】水素プラズマ処理の対象となる酸化チタン
膜は、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の一般的な薄膜形
成方法により形成することができるが、スパッタリング
法により形成する場合、ターゲットとしては、ＴｉＯ2
またはＴｉを用いることができる。ターゲットとしてＴ
ｉを用いる場合には、酸素を含んだガス雰囲気とする必
要があり、例えばＯ2 ／Ａｒガスを用いることができ
る。酸素の希釈率は特に限定されるものではないが、例
えば２．５％とすることができる。
膜は、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の一般的な薄膜形
成方法により形成することができるが、スパッタリング
法により形成する場合、ターゲットとしては、ＴｉＯ2
またはＴｉを用いることができる。ターゲットとしてＴ
ｉを用いる場合には、酸素を含んだガス雰囲気とする必
要があり、例えばＯ2 ／Ａｒガスを用いることができ
る。酸素の希釈率は特に限定されるものではないが、例
えば２．５％とすることができる。
【００１３】スパッタリングの条件の一例としては、基
板温度１００〜３００℃、反応圧力０．１〜１Ｐａ、Ｒ
Ｆパワー１０〜１０００Ｗの条件を挙げることができ、
ターゲットとしてＴｉＯ2 を用いる場合には、スパッタ
リングガスとしてのＡｒの流量を１〜１００ＳＣＣＭと
する条件が挙げられる。またターゲットとしてＴｉを用
いる場合には、スパッタリングガスとしてのＡｒの流量
を１〜１００ＳＣＣＭとし、例えば２．５％の希釈ガス
（Ｏ2 ／Ａｒ）を１００ＳＣＣＭまでの流量とする条件
が挙げられる。
板温度１００〜３００℃、反応圧力０．１〜１Ｐａ、Ｒ
Ｆパワー１０〜１０００Ｗの条件を挙げることができ、
ターゲットとしてＴｉＯ2 を用いる場合には、スパッタ
リングガスとしてのＡｒの流量を１〜１００ＳＣＣＭと
する条件が挙げられる。またターゲットとしてＴｉを用
いる場合には、スパッタリングガスとしてのＡｒの流量
を１〜１００ＳＣＣＭとし、例えば２．５％の希釈ガス
（Ｏ2 ／Ａｒ）を１００ＳＣＣＭまでの流量とする条件
が挙げられる。
【００１４】本発明の光起電力装置は、上述のように、
透明導電性酸化チタン膜を光入射側電極として備えるこ
とを特徴とする光起電力装置である。透明導電性酸化チ
タン膜を光入射側電極として用いる場合、酸化チタンの
高い屈折率を利用し、反射防止膜としても機能させるこ
とができる。すなわち、酸化チタンの屈折率は２．３〜
２．５程度であり、空気（屈折率１）とＳｉ（屈折率３
〜５）の中間の値であるため、反射防止膜として使用す
ることができる。このような場合、透明導電性酸化チタ
ン膜の膜厚を、反射防止膜として作用するように設計す
る。具体的には、例えば膜厚を５００〜７００Åとする
ことにより、表面での反射を最小にし、反射防止膜とす
ることができる。
透明導電性酸化チタン膜を光入射側電極として備えるこ
とを特徴とする光起電力装置である。透明導電性酸化チ
タン膜を光入射側電極として用いる場合、酸化チタンの
高い屈折率を利用し、反射防止膜としても機能させるこ
とができる。すなわち、酸化チタンの屈折率は２．３〜
２．５程度であり、空気（屈折率１）とＳｉ（屈折率３
〜５）の中間の値であるため、反射防止膜として使用す
ることができる。このような場合、透明導電性酸化チタ
ン膜の膜厚を、反射防止膜として作用するように設計す
る。具体的には、例えば膜厚を５００〜７００Åとする
ことにより、表面での反射を最小にし、反射防止膜とす
ることができる。
【００１５】本発明の光起電力装置等の半導体素子は、
一般に基板上に薄膜を形成することにより構成されてい
る。基板としては、ＳＵＳ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗなど
の金属基板、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の半導体
基板、石英、＃７０５９などのガラス基板、アルミナな
どのセラミック基板等の、半導体素子に一般に用いられ
る基板を用いることができる。また、表面に凹凸を形成
した基板を用いることもできる。
一般に基板上に薄膜を形成することにより構成されてい
る。基板としては、ＳＵＳ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗなど
の金属基板、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の半導体
基板、石英、＃７０５９などのガラス基板、アルミナな
どのセラミック基板等の、半導体素子に一般に用いられ
る基板を用いることができる。また、表面に凹凸を形成
した基板を用いることもできる。
【００１６】半導体素子においては、ｐ型及びｎ型の半
導体と組み合わせて素子が構成される。このような半導
体としては、上述のように半導体基板を用いてもよい。
この場合、半導体基板の導電型は、ｐ型及びｎ型のいず
れでもよく、またその表面形状は、フラット、曲面、凹
凸あるいはこれらを組み合わせた複雑な形状のものであ
ってもよい。このような半導体基板として、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、III-V 族化合物（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ
等）、II-IV 族化合物（ＣｄＳ、ＣｕＴｅ、Ｃｕ 2 Ｓ、
ＣｕＩｎＳｅ2 等）などの単結晶基板、及びキャスト
法、固相成長法、気相成長、液相成長法等で得られる、
Ｓｉ、Ｇｅ、III-V 族化合物（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｉｎ
ＧａＡｓ等）、II-IV 族化合物（ＣｄＳ、ＣｕＴｅ、Ｃ
ｕ2 Ｓ、ＣｕＩｎＳｅ2 等）などの多結晶基板が挙げら
れる。
導体と組み合わせて素子が構成される。このような半導
体としては、上述のように半導体基板を用いてもよい。
この場合、半導体基板の導電型は、ｐ型及びｎ型のいず
れでもよく、またその表面形状は、フラット、曲面、凹
凸あるいはこれらを組み合わせた複雑な形状のものであ
ってもよい。このような半導体基板として、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、III-V 族化合物（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ
等）、II-IV 族化合物（ＣｄＳ、ＣｕＴｅ、Ｃｕ 2 Ｓ、
ＣｕＩｎＳｅ2 等）などの単結晶基板、及びキャスト
法、固相成長法、気相成長、液相成長法等で得られる、
Ｓｉ、Ｇｅ、III-V 族化合物（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｉｎ
ＧａＡｓ等）、II-IV 族化合物（ＣｄＳ、ＣｕＴｅ、Ｃ
ｕ2 Ｓ、ＣｕＩｎＳｅ2 等）などの多結晶基板が挙げら
れる。
【００１７】また、半導体素子においては、ｐ型半導体
膜、及びｎ型半導体膜などの半導体膜との組み合わせに
より素子が構成される。これらの半導体膜としては、結
晶系半導体膜及びアモルファス（非晶質）半導体膜が挙
げられる。結晶系半導体膜は、例えば、ＣＶＤ法（プラ
ズマ、熱、減圧、常圧）及びＭＢＥ法等により形成する
ことができ、アモルファス半導体膜は、例えば、ＣＶＤ
法（プラズマ、熱、減圧、常圧）、及びスパッタリング
法などにより形成することができる。
膜、及びｎ型半導体膜などの半導体膜との組み合わせに
より素子が構成される。これらの半導体膜としては、結
晶系半導体膜及びアモルファス（非晶質）半導体膜が挙
げられる。結晶系半導体膜は、例えば、ＣＶＤ法（プラ
ズマ、熱、減圧、常圧）及びＭＢＥ法等により形成する
ことができ、アモルファス半導体膜は、例えば、ＣＶＤ
法（プラズマ、熱、減圧、常圧）、及びスパッタリング
法などにより形成することができる。
【００１８】また、不純物の拡散は、ガス拡散法（拡散
源：固体、液体、気体）、固相拡散法（拡散剤堆積法：
ＣＶＤ、スピンオン、スプレー法、スクリーン印刷
法）、及びイオン打ち込み法（アニール法：熱、レーザ
法、電子ビーム法、フラッシュアンプ法）などにより行
うことができる。
源：固体、液体、気体）、固相拡散法（拡散剤堆積法：
ＣＶＤ、スピンオン、スプレー法、スクリーン印刷
法）、及びイオン打ち込み法（アニール法：熱、レーザ
法、電子ビーム法、フラッシュアンプ法）などにより行
うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図２は、スパッタリング法により
形成した酸化チタン膜のＸ線回折パターンである。ここ
では、基板として石英を用い、ターゲットとしてＴｉＯ
2 を用い、Ａｒガス流量４ＳＣＣＭ、基板温度２００
℃、反応圧力０．１６Ｐａ、ＲＦパワー２００Ｗの条件
で膜厚１０００Åの酸化チタン膜を形成した。図２から
明らかなように、形成後の酸化チタン膜は、非晶質（ア
モルファス）であり、１００Ω・ｃｍ以上の比抵抗を示
すものであった。
形成した酸化チタン膜のＸ線回折パターンである。ここ
では、基板として石英を用い、ターゲットとしてＴｉＯ
2 を用い、Ａｒガス流量４ＳＣＣＭ、基板温度２００
℃、反応圧力０．１６Ｐａ、ＲＦパワー２００Ｗの条件
で膜厚１０００Åの酸化チタン膜を形成した。図２から
明らかなように、形成後の酸化チタン膜は、非晶質（ア
モルファス）であり、１００Ω・ｃｍ以上の比抵抗を示
すものであった。
【００２０】この酸化チタン膜を、基板温度４５０℃、
水素流量１００ＳＣＣＭ、反応圧力２６Ｐａ、ＲＦパワ
ー１０Ｗ、処理時間６０分の処理条件で、水素雰囲気中
でのＲＦプラズマ処理を行った。
水素流量１００ＳＣＣＭ、反応圧力２６Ｐａ、ＲＦパワ
ー１０Ｗ、処理時間６０分の処理条件で、水素雰囲気中
でのＲＦプラズマ処理を行った。
【００２１】図３は、このような水素プラズマ処理後の
酸化チタン膜のＸ線回折パターンである。図３から明ら
かなように、水素プラズマ処理により多結晶化してお
り、アナターゼ型の酸化チタンの回折ピーク（図３にお
いては矢印で示す）が表れている。この水素プラズマ処
理後の酸化チタン膜の比抵抗は、２×１０-3Ω・ｃｍで
あった。なお、酸化チタン膜中の水素含有量は、約０．
３％（約３０００ｐｐｍ）であった。
酸化チタン膜のＸ線回折パターンである。図３から明ら
かなように、水素プラズマ処理により多結晶化してお
り、アナターゼ型の酸化チタンの回折ピーク（図３にお
いては矢印で示す）が表れている。この水素プラズマ処
理後の酸化チタン膜の比抵抗は、２×１０-3Ω・ｃｍで
あった。なお、酸化チタン膜中の水素含有量は、約０．
３％（約３０００ｐｐｍ）であった。
【００２２】上記のように水素プラズマ処理により多結
晶化するため、このような多結晶化により低抵抗化した
とも考えられるが、水素プラズマ処理後の多結晶化した
酸化チタン膜を真空中８００℃で８０分間アニールし、
膜中の水素量を減らすと、比抵抗は１×１０-2Ω・ｃｍ
と高くなるため、酸化チタン膜中の水素量が低抵抗化に
関与していると考えられる。
晶化するため、このような多結晶化により低抵抗化した
とも考えられるが、水素プラズマ処理後の多結晶化した
酸化チタン膜を真空中８００℃で８０分間アニールし、
膜中の水素量を減らすと、比抵抗は１×１０-2Ω・ｃｍ
と高くなるため、酸化チタン膜中の水素量が低抵抗化に
関与していると考えられる。
【００２３】図１は、酸化チタン膜中の水素含有量と酸
化チタン膜の比抵抗との関係を示す図である。なお、酸
化チタン膜中の水素含有量は、水素処理時間または基板
温度を変えることにより変化させた。
化チタン膜の比抵抗との関係を示す図である。なお、酸
化チタン膜中の水素含有量は、水素処理時間または基板
温度を変えることにより変化させた。
【００２４】図１に示すように、水素含有量が１ｐｐｍ
以上になると、従来の酸化チタン膜より低い比抵抗とな
っており、水素含有量が１００ｐｐｍ以上になると、比
抵抗が１０-2Ω・ｃｍ以下となっている。
以上になると、従来の酸化チタン膜より低い比抵抗とな
っており、水素含有量が１００ｐｐｍ以上になると、比
抵抗が１０-2Ω・ｃｍ以下となっている。
【００２５】図４は、図３に示すＸ線回折パターンを示
す水素プラズマ処理後の酸化チタン膜の光吸収特性を示
す図である。図４においては、各波長における吸収率
（１−透過率−反射率）を示している。図４に示すよう
に、波長４１０ｎｍ以上においては、吸収率が０．１％
以下である。
す水素プラズマ処理後の酸化チタン膜の光吸収特性を示
す図である。図４においては、各波長における吸収率
（１−透過率−反射率）を示している。図４に示すよう
に、波長４１０ｎｍ以上においては、吸収率が０．１％
以下である。
【００２６】図５は、同程度の比抵抗を示すＩＴＯ膜の
光吸収特性をさらに比較として示す図であり、点線がＩ
ＴＯ膜であり、実線が本発明の透明導電性酸化チタン膜
である。図５から明らかなように、本発明の透明導電性
酸化チタン膜は、ＩＴＯ膜に比べ、４００ｎｍ以下の短
波長領域及び９００ｎｍ以上の長波長領域での吸収率が
著しく低くなっている。従って、本発明の透明導電性酸
化チタン膜は、従来の酸化錫膜及びＩＴＯ膜などに比
べ、光吸収率が低いことがわかる。
光吸収特性をさらに比較として示す図であり、点線がＩ
ＴＯ膜であり、実線が本発明の透明導電性酸化チタン膜
である。図５から明らかなように、本発明の透明導電性
酸化チタン膜は、ＩＴＯ膜に比べ、４００ｎｍ以下の短
波長領域及び９００ｎｍ以上の長波長領域での吸収率が
著しく低くなっている。従って、本発明の透明導電性酸
化チタン膜は、従来の酸化錫膜及びＩＴＯ膜などに比
べ、光吸収率が低いことがわかる。
【００２７】次に、上述の透明導電性酸化チタン膜を、
太陽電池に応用した実施例について説明する。図６は、
上述の透明導電性酸化チタン膜を用いた太陽電池の構造
を示す断面図である。図６に示すように、ｎ型シリコン
基板１の表面側及び裏面側に、それぞれｉ型非晶質シリ
コン層２が形成されている。シリコン基板１としては、
単結晶基板及び多結晶基板のいずれを用いてもよいが、
ここでは、厚み５００μｍの単結晶基板を用いている。
ｉ型非晶質シリコン層２の膜厚としては、一般に２〜４
０ｎｍであるが、ここでは、５ｎｍとしている。裏面側
のｉ型非晶質シリコン層２の上には、ｎ型非晶質シリコ
ン層３が形成されている。ｎ型非晶質シリコン層の厚み
としては、一般に５〜１００ｎｍであるが、ここでは、
５０ｎｍとしている。
太陽電池に応用した実施例について説明する。図６は、
上述の透明導電性酸化チタン膜を用いた太陽電池の構造
を示す断面図である。図６に示すように、ｎ型シリコン
基板１の表面側及び裏面側に、それぞれｉ型非晶質シリ
コン層２が形成されている。シリコン基板１としては、
単結晶基板及び多結晶基板のいずれを用いてもよいが、
ここでは、厚み５００μｍの単結晶基板を用いている。
ｉ型非晶質シリコン層２の膜厚としては、一般に２〜４
０ｎｍであるが、ここでは、５ｎｍとしている。裏面側
のｉ型非晶質シリコン層２の上には、ｎ型非晶質シリコ
ン層３が形成されている。ｎ型非晶質シリコン層の厚み
としては、一般に５〜１００ｎｍであるが、ここでは、
５０ｎｍとしている。
【００２８】表面側のｉ型非晶質シリコン層２の上に
は、ｐ型非晶質シリコン層４が形成されている。ｐ型非
晶質シリコン層４の厚みとしては、一般に３〜２０ｎｍ
程度であるが、ここでは、５ｎｍとしている。非晶質シ
リコン層２〜４は、プラズマＣＶＤ法により形成されて
いる。
は、ｐ型非晶質シリコン層４が形成されている。ｐ型非
晶質シリコン層４の厚みとしては、一般に３〜２０ｎｍ
程度であるが、ここでは、５ｎｍとしている。非晶質シ
リコン層２〜４は、プラズマＣＶＤ法により形成されて
いる。
【００２９】ｐ型非晶質シリコン層４の上には、本発明
に従う透明導電性酸化チタン膜５が形成されている。形
成条件は、図２に示すＸ線回折パターンの酸化チタン膜
と同様であり、また酸化チタン膜形成後の水素プラズマ
処理の条件は、図３に示すＸ線回折パターンの酸化チタ
ン膜の場合と同様の条件とした。従って、水素含有量も
同様に約０．３％であり、比抵抗は２×１０-3Ω・ｃｍ
である。なお、膜厚は６００Åとしている。従って、こ
の透明導電性酸化チタン膜５は、反射防止膜としても機
能する。
に従う透明導電性酸化チタン膜５が形成されている。形
成条件は、図２に示すＸ線回折パターンの酸化チタン膜
と同様であり、また酸化チタン膜形成後の水素プラズマ
処理の条件は、図３に示すＸ線回折パターンの酸化チタ
ン膜の場合と同様の条件とした。従って、水素含有量も
同様に約０．３％であり、比抵抗は２×１０-3Ω・ｃｍ
である。なお、膜厚は６００Åとしている。従って、こ
の透明導電性酸化チタン膜５は、反射防止膜としても機
能する。
【００３０】透明導電性酸化チタン膜５の上には、膜厚
１０μｍのＡｇからなる集電極６が真空蒸着法によりパ
ターニングして形成されている。また、裏面側のｎ型非
晶質シリコン層３の上には、裏面電極層７として、膜厚
１０μｍのアルミニウム層が真空蒸着法により形成され
ている。
１０μｍのＡｇからなる集電極６が真空蒸着法によりパ
ターニングして形成されている。また、裏面側のｎ型非
晶質シリコン層３の上には、裏面電極層７として、膜厚
１０μｍのアルミニウム層が真空蒸着法により形成され
ている。
【００３１】以上の実施例の太陽電池について電池特性
を評価し、評価結果を表１に示した。また、比較とし
て、図６に示す太陽電池の構造において、透明導電性酸
化チタン膜５の代わりに、同様の膜厚のＩＴＯ膜を形成
した太陽電池を作製した。この比較例の太陽電池につい
ても電池特性を評価し、表１に併せて示した。
を評価し、評価結果を表１に示した。また、比較とし
て、図６に示す太陽電池の構造において、透明導電性酸
化チタン膜５の代わりに、同様の膜厚のＩＴＯ膜を形成
した太陽電池を作製した。この比較例の太陽電池につい
ても電池特性を評価し、表１に併せて示した。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１から明らかなように、実施例の太陽電
池においては、短絡光電流（ＩSC）が増大しており、エ
ネルギー変換効率が向上している。これは、上述した透
明導電性酸化チタン膜を用いることにより、透明導電膜
中での光の吸収が減少し、太陽電池の活性層であるシリ
コン基板１に入射する光が増加したことによるものと考
えられる。また、実施例の太陽電池の曲線因子（Ｆ．
Ｆ．）は、比較例の太陽電池と同程度である。従って、
本発明における透明導電性酸化チタン膜は、直列抵抗成
分として太陽電池の特性に悪影響を及ぼしていないこと
がわかる。
池においては、短絡光電流（ＩSC）が増大しており、エ
ネルギー変換効率が向上している。これは、上述した透
明導電性酸化チタン膜を用いることにより、透明導電膜
中での光の吸収が減少し、太陽電池の活性層であるシリ
コン基板１に入射する光が増加したことによるものと考
えられる。また、実施例の太陽電池の曲線因子（Ｆ．
Ｆ．）は、比較例の太陽電池と同程度である。従って、
本発明における透明導電性酸化チタン膜は、直列抵抗成
分として太陽電池の特性に悪影響を及ぼしていないこと
がわかる。
【００３４】
【００３５】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、酸化チタン
膜に十分な量の水素を含有させることことができ、その
比抵抗を十分に低くすることができるので、酸化錫膜や
ＩＴＯ膜などの従来の透明導電膜よりも光吸収率の低い
光入射側電極とすることができ、発電層における光吸収
量を増加させ、高いエネルギー変換効率を有する光起電
力装置を製造することができる。
膜に十分な量の水素を含有させることことができ、その
比抵抗を十分に低くすることができるので、酸化錫膜や
ＩＴＯ膜などの従来の透明導電膜よりも光吸収率の低い
光入射側電極とすることができ、発電層における光吸収
量を増加させ、高いエネルギー変換効率を有する光起電
力装置を製造することができる。
【００３６】
【００３７】
【図１】本発明における透明導電性酸化チタン膜の一実
施例における膜中の水素含有量と比抵抗との関係を示す
図。
施例における膜中の水素含有量と比抵抗との関係を示す
図。
【図２】本発明の実施例における水素プラズマ処理前の
酸化チタン膜のＸ線回折パターンを示す図。
酸化チタン膜のＸ線回折パターンを示す図。
【図３】本発明の実施例における水素プラズマ処理後の
酸化チタン膜のＸ線回折パターンを示す図。
酸化チタン膜のＸ線回折パターンを示す図。
【図４】本発明の実施例の酸化チタン膜における波長と
光吸収率との関係を示す図。
光吸収率との関係を示す図。
【図５】本発明の実施例の酸化チタン膜における波長と
光吸収率との関係を示す図。
光吸収率との関係を示す図。
【図６】本発明に従う一実施例の太陽電池の構造を示す
断面図。
断面図。
１…ｎ型シリコン基板
２…ｉ型非晶質シリコン層
３…ｎ型非晶質シリコン層
４…ｐ型非晶質シリコン層
５…透明導電性酸化チタン膜（ＴｉＯX ）
６…集電極
７…裏面電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 1/00 - 35/00
C01G 23/04
C01G 23/047
H01B 5/14
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 透明導電性酸化チタン膜を光入射側電極
として備える光起電力装置を製造する方法であって、 非晶質構造を有する酸化チタン膜を形成する工程と、 前記酸化チタン膜に水素プラズマ処理を施して該酸化チ
タン膜を多結晶化すると共に膜中に水素を導入すること
により前記透明導電性酸化チタン膜を形成する工程とを
備える光起電力装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記透明導電性酸化チタン膜中の水素含
有量を１００ｐｐｍ〜１０％とすることを特徴とする請
求項１に記載の光起電力装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記プラズマ処理を、基板温度２００〜
５５０℃、反応圧力１３〜１３３Ｐａ、ＲＦパワー２〜
１００Ｗ、水素流量１０〜２００ＳＣＣＭの条件で行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光起電力装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02919897A JP3510443B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 光起電力装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02919897A JP3510443B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10226598A JPH10226598A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3510443B2 true JP3510443B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=12269508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02919897A Expired - Lifetime JP3510443B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 光起電力装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510443B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6335282B1 (en) * | 1999-08-26 | 2002-01-01 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a titanium comprising layer and method of forming a conductive silicide contact |
| JP3530896B2 (ja) * | 2000-02-21 | 2004-05-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 三次元構造を有するメソポーラスＴｉＯ２薄膜及びその製造法 |
| KR100968389B1 (ko) * | 2004-02-09 | 2010-07-07 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | 투명전극의 제조 방법 |
| JP5229919B2 (ja) * | 2007-05-23 | 2013-07-03 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 酸化物透明導電膜を用いた光電変換素子及び光検出素子 |
| WO2010087973A2 (en) * | 2009-02-02 | 2010-08-05 | Pilkington Group Limited | Method of depositing an electrically conductive titanium oxide coating |
| WO2012102118A1 (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | 株式会社村田製作所 | 光起電力装置および水素発生装置 |
| JP7509852B2 (ja) * | 2022-11-10 | 2024-07-02 | 日東電工株式会社 | 透明導電性フィルム |
| JP7457311B1 (ja) * | 2023-09-11 | 2024-03-28 | 株式会社Pxp | 太陽電池及び太陽電池の製造方法 |
-
1997
- 1997-02-13 JP JP02919897A patent/JP3510443B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10226598A (ja) | 1998-08-25 |
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