(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にシリコン膜が成膜された微結晶シリコン光起電力素子であって、
前記シリコン膜は、前記基板に対向して置かれた高周波電極に、その電力密度を所定の増加時間Ｔｕで増加させるとともに、前記所定の増加時間Ｔｕと同等あるいは前記所定の増加時間Ｔｕよりも短時間である所定の減少時間Ｔｄで零ではない所定の最低電力密度Ｐｍｉｎまで減少させたプラズマ励起用高周波電力を印加する、プラズマ化学気相成長法によって成膜されていることを特徴とする微結晶シリコン光起電力素子。
【請求項２】
プラズマ化学気相成長法を用いて基板上にシリコン膜を成膜する際に、前記基板に対向して置かれた高周波電極に、その電力密度を所定の増加時間Ｔｕで増加させるとともに、前記所定の増加時間Ｔｕと同等あるいは前記所定の増加時間Ｔｕよりも短時間である所定の減少時間Ｔｄで零ではない所定の最低電力密度Ｐｍｉｎまで減少させたプラズマ励起用高周波電力を印加することを特徴とする微結晶シリコン光起電力素子の製造方法。
【請求項３】
基板上に、光吸収層となるｉ型微結晶シリコン膜が成膜された微結晶シリコン光起電力素子であって、
前記ｉ型微結晶シリコン膜は、前記基板に対向して置かれた高周波電極に、その電力密度を所定の増加時間Ｔｕで増加させるとともに、前記所定の増加時間Ｔｕと同等あるいは前記所定の増加時間Ｔｕよりも短時間である所定の減少時間Ｔｄで零ではない所定の最低電力密度Ｐｍｉｎまで減少させたプラズマ励起用高周波電力を印加する、プラズマ化学気相成長法によって成膜されていることを特徴とする微結晶シリコン光起電力素子。
【請求項４】
プラズマ化学気相成長法を用いて、微結晶シリコン光起電力素子の光吸収層となるｉ型微結晶シリコン膜を基板上に成膜する際に、前記基板に対向して置かれた高周波電極に、その電力密度を所定の増加時間Ｔｕで増加させるとともに、前記所定の増加時間Ｔｕと同等あるいは前記所定の増加時間Ｔｕよりも短時間である所定の減少時間Ｔｄで零ではない所定の最低電力密度Ｐｍｉｎまで減少させたプラズマ励起用高周波電力を印加することを特徴とする微結晶シリコン光起電力素子の製造方法。
【請求項５】
前記高周波電力の電力密度の変化を、最小電力密度Ｐｍｉｎは１０ｍＷ／ｃｍ２以上５００ｍＷ／ｃｍ２以下、最大電力密度Ｐｍａｘは２０ｍＷ／ｃｍ２以上１．５Ｗ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の微結晶シリコン光起電力素子。
【請求項６】
前記高周波電力の電力密度の変化を、最小電力密度Ｐｍｉｎは１０ｍＷ／ｃｍ２以上５００ｍＷ／ｃｍ２以下、最大電力密度Ｐｍａｘは２０ｍＷ／ｃｍ２以上１．５Ｗ／ｃｍ２以下とすることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の微結晶シリコン光起電力素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微結晶シリコン光起電力素子、及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、シリコン光起電力素子は、太陽電池、受光素子等に幅広く利用されている。シリコン光起電力素子としては単結晶シリコン光起電力素子、非晶質シリコン光起電力素子又は多結晶シリコン光起電力素子等がよく知られている。特に、非晶質シリコン光起電力素子はシランガス等の原料ガスをプラズマ化して、２００℃程度の低温に加熱した基板上にシリコン膜を成膜することで形成することができる。その結果、青板ガラス、金属板、有機フィルム等の低耐熱素材の基板を用いることが可能となり、材料コストを低く抑えることができるため実用面で有望視されている。また、非晶質シリコン膜は単結晶シリコン膜や多結晶シリコン膜に比べて太陽光に多く含まれる可視光の吸収が大きいため、３００ｎｍ程度の膜厚で十分に光吸収できる点でも優れている。
【０００３】
しかしながら、非晶質シリコン光起電力素子は、長時間の光照射により光電変換特性が低下する問題があった。また、非晶質シリコン膜は可視光領域の光吸収は大きいが、可視光よりも長波長領域に対しては光吸収が小さく、非晶質シリコン光起電力素子単体では、高い光電変換効率を得ることが困難であった。
【０００４】
そのため、光照射による光電変換特性の低下がなく、かつ、可視光よりも長波長領域に対しても光吸収の高い微結晶シリコン膜を発電層とした、微結晶シリコン光起電力素子の研究・開発が活発となっている。ここで微結晶シリコン膜とは、非晶質シリコン膜以外のシリコン膜を意味し、多結晶シリコン膜や膜中に非晶質を含んだ結晶質シリコン膜も範囲に含まれる。この微結晶シリコン光起電力素子を非晶質シリコン光起電力素子と積層した、タンデム型光起電力素子も高光電変換効率を実現するために開発されている。
【０００５】
通常、微結晶シリコン膜は、原料であるシランガス等を平行平板電極等に印加した高周波電力によりプラズマ励起し、５００℃以下に加熱した基板上に成膜するプラズマ化学気相成長法（プラズマＣＶＤ、ＰＣＶＤ）で形成される。ＰＣＶＤは、原料ガスを気相で分解・励起するために、低温で結晶質のシリコン膜を形成でき、太陽電池等の光起電力素子の大面積製膜が可能である点が特徴である。特に、シラン等を水素で希釈した原料ガスを用いたＰＣＶＤでは、基板温度が１５０℃以上において結晶質のシリコン膜が形成できることが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
微結晶シリコン光起電力素子では、可視光領域の光吸収が非晶質シリコン膜よりも小さいため、十分な光感度を得るためには、５００ｎｍ以上２００００ｎｍ以下の膜厚にする必要がある。そのため、プラズマを励起する高周波電力を２００ｍＷ／ｃｍ2以上に高くし、原料ガスの分解・励起を促進させる方法が取られている。
しかしながら、高周波電力を高くするとシリコン膜に含まれる結晶粒の結晶性が高くなりすぎて、結晶粒界における各結晶粒同士の結合の不整合が多くなり、結晶粒界での電荷の再結合損失が大きくなるため、その結果、微結晶シリコン光起電力素子の光電変換効率が低下するという問題が生じていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高速の成膜速度で高品質のシリコン膜を形成することができ、低コストで高い光電変換効率の微結晶シリコン光起電力素子を実現することができる、微結晶シリコン光起電力素子の製造方法を提供すること、及びこの製造方法により製造された高品質の微結晶シリコン光起電力素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上にシリコン膜が成膜された微結晶シリコン光起電力素子であって、前記シリコン膜は、前記基板に対向して置かれた高周波電極に、その電力密度を所定の増加時間Ｔｕで増加させるとともに、前記所定の増加時間Ｔｕと同等あるいは前記所定の増加時間Ｔｕよりも短時間である所定の減少時間Ｔｄで零ではない所定の最低電力密度Ｐｍｉｎまで減少させたプラズマ励起用高周波電力を印加する、プラズマ化学気相成長法によって成膜されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、プラズマ化学気相成長法を用いて基板上にシリコン膜を成膜する際に、前記基板に対向して置かれた高周波電極に、その電力密度を所定の増加時間Ｔｕで増加させるとともに、前記所定の増加時間Ｔｕと同等あるいは前記所定の増加時間Ｔｕよりも短時間である所定の減少時間Ｔｄで零ではない所定の最低電力密度Ｐｍｉｎまで減少させたプラズマ励起用高周波電力を印加することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、基板上に、光吸収層となるｉ型微結晶シリコン膜が成膜された微結晶シリコン光起電力素子であって、前記ｉ型微結晶シリコン膜は、前記基板に対向して置かれた高周波電極に、その電力密度を所定の増加時間Ｔｕで増加させるとともに、前記所定の増加時間Ｔｕと同等あるいは前記所定の増加時間Ｔｕよりも短時間である所定の減少時間Ｔｄで零ではない所定の最低電力密度Ｐｍｉｎまで減少させたプラズマ励起用高周波電力を印加する、プラズマ化学気相成長法によって成膜されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、プラズマ化学気相成長法を用いて、微結晶シリコン光起電力素子の光吸収層となるｉ型微結晶シリコン膜を基板上に成膜する際に、前記基板に対向して置かれた高周波電極に、その電力密度を所定の増加時間Ｔｕで増加させるとともに、前記所定の増加時間Ｔｕと同等あるいは前記所定の増加時間Ｔｕよりも短時間である所定の減少時間Ｔｄで零ではない所定の最低電力密度Ｐｍｉｎまで減少させたプラズマ励起用高周波電力を印加することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項３に記載の微結晶シリコン光起電力素子であって、前記高周波電力の電力密度の変化を、最小電力密度Ｐｍｉｎは１０ｍＷ／ｃｍ2以上５００ｍＷ／ｃｍ2以下、最大電力密度Ｐｍａｘは２０ｍＷ／ｃｍ2以上１．５Ｗ／ｃｍ2以下とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項２又は請求項４に記載の微結晶シリコン光起電力素子の製造方法であって、前記高周波電力の電力密度の変化を、最小電力密度Ｐｍｉｎは１０ｍＷ／ｃｍ2以上５００ｍＷ／ｃｍ2以下、最大電力密度Ｐｍａｘは２０ｍＷ／ｃｍ2以上１．５Ｗ／ｃｍ2以下とすることを特徴とする。
【００１４】
これらの微結晶シリコン光起電力素子の製造方法は、微結晶シリコン膜の成膜時にプラズマ励起用の高周波電源の電力密度を所定時間で増加させるとともに、その所定時間と同等あるいは短時間で零ではない所定の最低電力密度Ｐｍｉｎまで減少させることにより、低電力密度での微結晶シリコン膜の粒界整合の維持と、高電力密度での高成膜速度の両方を、同時に実現させるものである。また、こうした製造方法により、高い光電変換特性を有する微結晶シリコン光起電力素子を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る微結晶シリコン光起電力素子、及びその製造方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
図１に、微結晶シリコン光起電力素子１００の具体的な構造を示す。微結晶シリコン光起電力素子１００は、基板１０４表面に形成された第一導電膜１０６及び第二導電膜１０８上にＰＣＶＤにより順に積層された第一導電性シリコン膜１１０、第二非導電性シリコン膜１１２、第三導電性シリコン膜１１４、電流取り出し用の第三導電膜１１６及び金属膜１１８から構成されている。
【００１７】
第一導電性シリコン膜１１０、第二非導電性シリコン膜１１２及び第三導電性シリコン膜１１４は、微結晶シリコンセル（シリコン膜）１２０を構成し、基板１０４側から太陽光などの入射光１０２が入射することによって、第二非導電性シリコン膜１１２に電子・正孔対が発生し、これらを第一導電性シリコン膜１１０及び第三導電性シリコン膜１１４によって形成された内部電界によって分離することで光電変換が行われる。  図１には基板１０４側から光を入射する微結晶シリコン光起電力素子１００を示したが、基板１０４の逆側から光を入射する微結晶シリコン光起電力素子１００にも本発明は適用できる。基板１０４側から光を入射する微結晶シリコン光起電力素子１００では、基板１０４はガラス基板、ポリカーボネイド等の透明有機フィルム等の透光性基板を用いることができる。基板１０４の逆側から光を入射する微結晶シリコン光起電力素子１００では、基板１０４はガラス基板、有機フィルム等の透光性基板の他に、ステンレス等の金属板、アルミナ、ムライト等のセラミックス等の非透光性基板も用いることができる。
【００１８】
第一導電膜１０６は、基板１０４側から光入射する微結晶シリコン光起電力素子１００では、透明導電膜が使用され、例えばＳｎＯ2、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2等を用いる。基板１０４の逆側から光入射する微結晶シリコン光起電力素子１００では、金属膜、透明導電膜が使用され、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2等が使用される。
【００１９】
第二導電膜１０８は、基板１０４及び第一導電膜１０６から微結晶シリコンセル１２０に金属、アルカリ金属の不純物が拡散することを防ぐため、及び、第二導電膜１０８を成膜する際のＰＣＶＤでの第一導電膜１０６の損傷を防ぐために形成される。第二導電膜１０８としては、透明導電膜であるＺｎＯ等が用いられる。
【００２０】
第一導電性シリコン膜１１０としては、ボロン、ガリウム、インジウムのいずれか１以上を添加したｐ型シリコン膜、又は、リン、ヒ素、アンチモンのいずれか１以上を添加したｎ型シリコン膜を形成する。このとき、第一導電性シリコン膜１１０は、微結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜を用いる。膜厚は５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２１】
第二非導電性シリコン膜１１２には、入射した光を吸収するｉ型微結晶シリコン膜を形成する。微結晶シリコン膜は、非晶質シリコン膜に比べて、可視光領域の光吸収が小さいために、ｉ型微結晶シリコン膜の膜厚は３００ｎｍ以上２０μｍ以下にすることが好ましい。３００ｎｍ以下では、光吸収が不十分なため第二非導電性シリコン膜１１２内で発生する電子・正孔対の量が少なくなり、十分な光電変換効率を得ることができない。２０μｍ以上では、微結晶シリコン膜の成膜時間が長くなり、現実的に商業ベースのコストで成膜することが難しくなる。
【００２２】
第三導電性シリコン膜１１４は、第一導電性シリコン膜１１０と逆タイプのシリコン膜を形成する。従って、第一導電性シリコン膜１１０がｐ型シリコン膜の場合には、第三導電性シリコン膜１１４はリン、ヒ素、アンチモンのいずれか１以上を添加したｎ型シリコン膜を形成する。一方、第一導電性シリコン膜１１０がｎ型シリコン膜の場合には、ボロン、ガリウム、インジウムのいずれか１以上を添加したｐ型シリコン膜を形成する。膜厚は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００２３】
第三導電膜１１６は、基板１０４側から光を入射する微結晶シリコン光起電力素子１００では、金属膜１１８側からの反射光を増加させるため、及び、コンタクト抵抗を低減するための緩衝層として形成する。基板１０４の逆側から光を入射する微結晶シリコン光起電力素子１００では、電流収集用電極として形成する。
第三導電膜１１６には、ＳｎＯ2、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明導電膜を用いる。第三導電膜１１６上には、金属膜１１８として金属電極を形成する。金属膜１１８には、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ等を用いる。
【００２４】
微結晶シリコン光起電力素子１００の光電変換効率は、主に微結晶シリコンセル１２０の膜質によって決定される。したがって、本発明は微結晶シリコンセル１２０の微結晶シリコン膜の成膜時に適用することにより効果を発揮する。
【００２５】
図２に、微結晶シリコンセル１２０を形成するためのプラズマＣＶＤ装置２００の概念図を示す。プラズマＣＶＤ装置２００は、図示しない真空排気ポンプによって真空に保たれた真空容器２０２内に対峙して設置された対向電極２０４と、電極ユニット２１２とから構成されている。
【００２６】
対向電極２０４と電極ユニット２１２の間隔は、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下に保たれている。対向電極２０４には、基板２０６が密着して固定してあり、対向電極２０４内の図示しない加熱ヒーターによって基板２０６を加熱することができる。基板２０６の加熱は１５０℃以上５５０℃以下が好ましい。
【００２７】
電極ユニット２１２は、中空の箱型構造であり、高周波電極２１０とガス均一拡散板２１４から構成されている。高周波電極２１０は、平板型、梯子状のラダー型又は網状のメッシュ型等、いずれの電極構造も用いることができる。原料ガスは、プラズマＣＶＤ装置２００に対してプラズマ励起電源２１６から供給され、ガス均一拡散板２１４を用いて、基板２０６に対して流れが均一となるように導入される。原料ガスには、シラン、ジシラン等の水素化珪素若しくはジクロロシラン、トリクロロシラン等のハロゲン化珪素等の珪素含有ガスを用いる。さらに、これらのガスを水素、ヘリウム、アルゴン等で希釈した原料ガスを用いることもできる。電極ユニット２１２から真空容器２０２へ導入された原料ガスは、図示しない真空排気ポンプに排気され、成膜時には真空容器２０２は一定圧力に保たれる。ここでの圧力は０．１Ｔｏｒｒ以上２０Ｔｏｒｒ以下に保たれる。
【００２８】
電極ユニット２１２を構成する高周波電極２１０は、真空外部からプラズマ励起電源２１６に接続されている。プラズマ励起電源２１６には、１０ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下の周波数を用いることができる。これにより原料ガスが励起され、高周波電極２１０と対向電極２０４の間にプラズマ２０８が発生し、基板２０６上に微結晶シリコン膜が形成される。本発明ではプラズマ励起電源２１６によって供給される高周波電力を微結晶シリコンセル１２０の成膜時に時間によって変化させる。
【００２９】
図３に、プラズマ励起電源制御システム３００の構成図を示す。プラズマ励起電源制御システム３００はコンピュータ３０２、高周波信号発生器３０６、高周波信号発生器３０８から構成される。高周波信号発生器３０６はコンピュータ３０２と制御信号３０４で接続されている。高周波信号発生器３０６から出力された高周波信号３１０は高周波信号発生器３０８に入力される。高周波信号発生器３０８では入力された高周波信号３１０を一定倍率で増幅し、プラズマ励起電力３１２として出力する。プラズマ励起電力３１２はプラズマ電極３１４に接続されており、原料ガスを励起してプラズマ２０８を発生させる。コンピュータ３０２は高周波信号３１０が時間的に変化するように高周波信号発生器３０６を制御するようにプログラムされている。
【００３０】
図４に、プラズマ励起電力変化を一例として示す。縦軸はプラズマ励起電力３１２、横軸は微結晶シリコンセル１２０の成膜時間を示す。本例においては、プラズマ励起電力３１２は周期Ｔで一定の出力波形を繰り返す。周期Ｔは、プラズマ励起電力３１２が増加する時間Ｔｕと、プラズマ励起電力３１２が減少する時間Ｔｄとに分けられる。
【００３１】
Ｔｕの間は、プラズマ電極３１４に印加されるプラズマ励起電力３１２が最小電力密度Ｐｍｉｎから最大電力密度Ｐｍａｘまで増加するので、プラズマ２０８は徐々に強くなり微結晶シリコンセル１２０の成膜速度は増加する。対して、成膜される微結晶シリコンセル１２０の微結晶シリコン膜としての結晶性も高くなり、結晶粒界の整合が徐々に悪化することとなる。この結晶粒界の整合が、微結晶シリコン光起電力素子１００の光電変換効率を低下させる程度まで悪化する直前に、プラズマ励起電力３１２は最大電力密度Ｐｍａｘに達し、増加から減少に転ずるようにする。
【００３２】
Ｔｄの間は、プラズマ電極３１４に印加されるプラズマ励起電力３１２は最大電力密度Ｐｍａｘから最小電力密度Ｐｍｉｎへ減少するので、プラズマ２０８は徐々に弱くなり微結晶シリコンセル１２０の成膜速度は減少する。対して、成膜される微結晶シリコンセル１２０の微結晶シリコン膜としての結晶性も低くなり、結晶粒界の整合が徐々に良くなる。最終的にＴｄ時間後にプラズマ励起電力３１２は最小電力密度Ｐｍｉｎに達して、一周期の成膜が終了する。具体的には最小電力密度Ｐｍｉｎは１０ｍＷ／ｃｍ2以上５００ｍＷ／ｃｍ2以下、最大電力密度Ｐｍａｘは２０ｍＷ／ｃｍ2以上１．５Ｗ／ｃｍ2以下とすることが好ましい。
【００３３】
【実施例】
以下、比較例と、本発明の実施例１及び実施例２とについて説明する。
【００３４】
［比較例］
基板２０６には、ガラス基板を使用した。ガラス基板上に光入射面側の第一導電膜１０６としてＳｎＯ2膜を形成し、ガラスからのアルカリ元素の拡散を抑制するために第二導電膜１０８としてＺｎＯ膜をコーティングした。
当該基板を図１に示すプラズマＣＶＤ装置に搬入し、第一導電性シリコン膜１１０、第二非導電性シリコン膜１１２及び第三導電性シリコン膜１１４を成膜した。第一導電性シリコン膜１１０は原料ガスにシラン、水素及びホスフィンの混合ガスを用い、ｎ型微結晶シリコン膜を成膜した。その膜厚は３０ｎｍとした。
【００３５】
次に、別のプラズマＣＶＤ装置に搬送し、第二非導電性シリコン膜１１２を成膜した。基板１０４を対向電極２０４に密着するように設置し、対向電極２０４と電極ユニット２１２の間を１０ｍｍに設定した。原料ガスはシラン、水素の混合ガスを用いた。シランを水素で４０倍に希釈し、ガス均一拡散板２１４を通じて基板２０６に均一に供給した。真空容器２０２の内の圧力を３．０Ｔｏｒｒに設定した。高周波電極２１０にはプラズマ励起電源２１６を接続し、２００ｍＷ／ｃｍ2の電力を供給した。供給電力は成膜時間に対して一定に保った。これにより、ｉ型微結晶シリコン膜を成膜速度１．０８ｎｍ／ｓで形成した。第二非導電性シリコン膜１１２の膜厚は１．５μｍとした。
【００３６】
さらに、別のプラズマＣＶＤ装置２００に搬送し、第三導電性シリコン膜１１４を形成した。第一導電性シリコン膜１１０は原料ガスにシラン、水素及びジボランの混合ガスを用い、ｐ型微結晶シリコン膜を成膜した。膜厚は３０ｎｍとした。
その後、プラズマＣＶＤ装置２００から基板２０６を取り出し、第三導電膜１１６として透明導電膜ＩＴＯ、金属膜１１８としてＡｌ電極を形成した。
【００３７】
［実施例１］
第二非導電性シリコン膜１１２をプラズマＣＶＤ装置２００で成膜する工程以外は比較例と同様に形成した。第二非導電性シリコン膜１１２に成膜について以下に説明する。
基板２０６をプラズマＣＶＤ装置２００に搬送し、基板１０４を対向電極２０４に密着するように設置した。対向電極２０４と電極ユニット２１２の間は比較例と同様に１０ｍｍに設定した。原料ガスはシラン、水素の混合ガスを用いた。
【００３８】
シランを水素で４０倍に希釈し、ガス均一拡散板２１４を通じて基板２０６に均一に供給した。真空容器２０２の内の圧力を３．０Ｔｏｒｒに設定した。高周波電極２１０には、プラズマ励起電源２１６を接続し、図４のように成膜時間とともに励起電力が変化するようにした。最小電力密度Ｐｍｉｎは１００ｍＷ／ｃｍ2、最大電力密度Ｐｍａｘは３００ｍＷ／ｃｍ2に設定した。Ｔは３０秒とし、Ｔｕ及びＴｄをそれぞれ２９秒、１秒に設定した。励起電力の増加・減少は直線的とした。第二非導電性シリコン膜１１２の膜厚は１．５μｍになるように形成した。これにより、ｉ型微結晶シリコン膜を成膜速度１．３６ｎｍ／ｓで形成することができた。
【００３９】
［実施例２］
第二非導電性シリコン膜１１２をプラズマＣＶＤ装置２００で成膜する工程以外は比較例と同様に形成した。第二非導電性シリコン膜１１２に成膜について以下に説明する。
基板２０６をプラズマＣＶＤ装置２００に搬送し、基板１０４を対向電極２０４に密着するように設置した。対向電極２０４と電極ユニット２１２の間は比較例と同様に１０ｍｍに設定した。原料ガスはシラン、水素の混合ガスを用いた。
【００４０】
シランを水素で４０倍に希釈し、ガス均一拡散板２１４を通じて基板２０６に均一に供給した。真空容器２０２の内の圧力を３．０Ｔｏｒｒに設定した。高周波電極２１０にはプラズマ励起電源２１６を接続し、図４のように成膜時間とともに励起電力が変化するようにした。最小電力密度Ｐｍｉｎは１００ｍＷ／ｃｍ2、最大電力密度Ｐｍａｘは３００ｍＷ／ｃｍ2に設定した。Ｔは３０秒とし、Ｔｕ及びＴｄをそれぞれ１５秒、１５秒に設定した。励起電力の増加・減少は直線的とした。第二非導電性シリコン膜１１２の膜厚は１．５μｍになるように形成した。これにより、ｉ型微結晶シリコン膜を成膜速度１．１４ｎｍ／ｓで形成することができた。
【００４１】
表１に、比較例の光電変換特性を１とした場合の、実施例１及び実施例２の光電変換特性の比を示す。その結果、実施例１、実施例２では、比較例に対して第二非導電性シリコン膜１１２の成膜速度が増加しているにも関わらず、光電変換効率はそれぞれ１．０４、１．２８倍に向上した。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いることにより、高速の成膜速度で高品質の微結晶シリコン膜を形成することができ、低コストで高効率の微結晶シリコン光起電力素子を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明に係る微結晶シリコン光起電力素子の断面模式図である。
【図２】   本発明に係る微結晶シリコン光起電力素子の製造方法において用いられる、プラズマＣＶＤ装置の模式図である。
【図３】   本発明に係る微結晶シリコン光起電力素子の製造方法において用いられる、プラズマ励起電源制御装置のシステム構成図である。
【図４】   本発明に係る微結晶シリコン光起電力素子の製造方法において用いられるプラズマ励起電源の、励起電力の時間変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１００  微結晶シリコン光起電力素子
１０２  入射光
１０４  基板
１０６  第一導電膜
１０８  第二導電膜
１１０  第一導電性シリコン膜
１１２  第二非導電性シリコン膜（ｉ型微結晶シリコン膜）
１１４  第三導電性シリコン膜
１１６  第三導電膜
１１８  金属電極
１２０  微結晶シリコンセル（シリコン膜）
２００  プラズマＣＶＤ装置
２０２  真空容器
２０４  対向電極
２０６  基板
２０８  プラズマ
２１０  高周波電極
２１２  電極ユニット
２１４  ガス均一拡散板
２１６  プラズマ励起電源
３００  プラズマ励起電源制御システム
３０２  コンピュータ
３０４  制御信号
３０６  高周波信号発生器
３０８  高周波信号増幅器
３１０  高周波信号
３１２  プラズマ励起電力
３１４  プラズマ電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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