(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア物質の基板と、第１の電気的端子に接続されたｐ型層と、電荷キャリアを作るための光を吸収するための中間層と、第２の電気的端子に電気的に接続されたｎ型層とを含み、前記ｐ型層及び前記ｎ型層の光学的バンドギャップ及び導電率の特性が、それぞれの層が形成される場所において所定のガスの組成及び／または流量を制御することによって、時間的及び／または空間的に変化するように構成された薄膜シリコン太陽電池の製造方法であって、
前記ｐ型層は、
その上に電気的端子を有する前記基板を、シランと、ジボラン又はトリメチルボロンといったドーパントガスと、炭素酸化物のメタンのようなバンドギャップを増加させるためのバンドギャップ増加剤と、水素またはヘリウムとを含む混合ガスに曝す工程と、
続いて前記混合ガス中で放電を行う工程と、
続いて前記混合ガス内のバンドギャップ増加剤の含有量を減少させる工程と、
続いて再び前記混合ガス内のバンドギャップ増加剤の含有量を増加させる工程と、
続いて前記ドーパントガス及び水素またはヘリウムの含有量を減少させる工程と、
続いて前記混合ガス内のバンドギャップ増加剤の含有量を減少させる工程とにより製造されることを特徴とする薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項２】
前記混合ガスにおける前記バンドギャップ増加剤の含有量の前記最初の減少は前記混合ガスの放電後すぐに実行され、約３秒間継続されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項３】
前記混合ガスにおける前記バンドギャップ増加剤の含有量の前記増加は約２７秒間継続されることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項４】
前記混合ガスにおける前記ドーパントガス及び水素またはヘリウムの含有量の前記減少は約７秒間継続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項５】
前記混合ガスにおける前記ドーパントガス及び前記水素またはヘリウムの含有量の２回目の減少は約７秒間の間継続されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記ｎ型層は、
一層以上を備えた前記基板を、シランと、ホスフィン又はアルシンといったドーパントガスと、水素またはヘリウムとを含む混合ガス中での放電に曝し、第１のｎ型の部分層を堆積する工程と、
続いて前記混合ガスの前記シラン成分を減少させ、かつ前記混合ガスの水素の含有量を増加させ、前記第１のｎ型の部分層の厚さ及び特性を変化させる工程とによって製造される請求項１乃至５のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項７】
前記混合ガスにおける前記シラン成分の前記減少は前記混合ガスの放電開始の約２８秒後に実行され、約２０秒間継続されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項８】
前記混合ガスのガス成分の減少及び増加はそれぞれ反応装置につながったガス管を閉じたり、開いたりして実行されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項９】
前記基板は、そのそれぞれにおいて正確に確定された混合ガスが存在する多数のガスゾーンを通って移動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池の製造方法。
【請求項１０】
キャリア物質の基板と、第１の電気的端子に接続されたｐ型層と、電荷キャリアを作るための光を吸収するための中間層と、第２の電気的端子に電気的に接続されたｎ型層とを備えた薄膜シリコン太陽電池であって、
前記ｐ型層が、前記第１の電気的端子に接続した第１のｐ型の部分層を含み、この第１のｐ型の部分層が、前記基板から遠ざかるにつれて減少する光学的バンドギャップを有し、
前記ｐ型層が、さらに３つのｐ型の部分層を含み、
第２のｐ型の部分層が、前記第１のｐ型の部分層と第３のｐ型の部分層とに接続し、前記第２のｐ型の部分層が、前記基板から遠ざかるにつれて増加する光学的バンドギャップを有し、
前記第３のｐ型の部分層が、前記第２のｐ型の部分層と第４のｐ型の部分層とに接続し、前記第３のｐ型の部分層が、前記基板から遠ざかるにつれて減少するドーパントレベルと、増加する光学的バンドギャップを有し、
前記第４のｐ型の部分層が、前記第３のｐ型の部分層と前記中間層とに接続し、前記第２のｐ型の部分層が、前記基板から遠ざかるにつれて減少する光学的バンドギャップを有することを特徴とする薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１１】
前記第１のｐ型の部分層は約０．６ｎｍの層厚を持ち、その中で光学的バンドギャップが約１．９５ｅＶから１．６ｅＶまで変化することを特徴とする請求項１０に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１２】
前記第２のｐ型の部分層は約５．４ｎｍの層厚を持ち、その光学的バンドギャップが約１．６ｅＶから１．９５ｅＶまで変化することを特徴とする請求項１０または１１に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１３】
前記第３のｐ型の部分層は約１．４ｎｍの層厚を持ち、この第３のｐ型の部分層は約１．４ｎｍの層厚を持ち、その導電率は１×１０-7Ω-1ｃｍ-1を超える値から１×１０-10Ω-1ｃｍ-1未満の値まで変化すると共に、そのバンドギャップは約１．９５ｅＶから２．１ｅＶを越える値まで変化することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１４】
前記第４のｐ型の部分層は約１．４ｎｍの層厚を持ち、その導電率は１×１０-10Ω-1ｃｍ-1未満であり、その光学的バンドギャップは約２．１ｅＶを越える値からほぼ次の中間層のバンドギャップまで変化することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１５】
前記ｎ型層が、前記中間層に接続する第１のｎ型の部分層を含み、前記第１のｎ型の部分層が、前記中間層の光学バンドギャップよりも高い光学バンドギャップを有する請求項１０乃至１４のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１６】
前記ｎ型層が、前記中間層とは反対側の前記第１のｎ型の部分層に接続する第２のｎ型の部分層をさらに含み、前記第１のｎ型の部分層が約３．６ｎｍの層厚を持ち、前記第２のｎ型の部分層が約２０から２００ｎｍの層厚を持つことを特徴とする請求項１５に記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１７】
前記キャリア物質は電気的端子によって薄く被覆されていることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１８】
前記キャリア物質には、電気的端子とｎ型層及び／またはドープされていない層とから成る多層構造が提供されていること特徴とする請求項１０乃至１７のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項１９】
前記キャリア物質は、ガラス、金属、半導体、重合体またはプラスチックから作られたシートであることを特徴とする請求項１０乃至１８のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項２０】
前記電気的端子は、金属、金属酸化物、ドープされた金属、またはそれらの組成物から作られた被膜であることを特徴とする請求項１０乃至１９のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項２１】
前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する中間層は微結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項１０乃至２０のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項２２】
前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する中間層は多結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項１０乃至２０のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項２３】
前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する中間層は単結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項１０乃至２０のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【請求項２４】
前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかに隣接する中間層はアモルファスシリコンを含むことを特徴とする請求項１０乃至２０のいずれかに記載の薄膜シリコン太陽電池。
【発明の詳細な説明】
本出願に係る発明は、光電池薄膜半導体装置を提供するための方法、特に、この方法により製造可能な太陽電池及びその他の装置に関する。
薄膜半導体装置は多種多様に応用できる。例えば、アモルファスシリコン、微結晶シリコンまたは多結晶シリコンを組み込んだ太陽電池は、入射する照射線から電気を生成するために使用される。
米国特許出願番号４，７２１，５３５号には、そのｐ型層が三層から成り、その三層すべてが炭素を含むと共にその中間層がほう素（ボロン）によってドープされた太陽電池が開示されている。その構成は段状に変化しているので、このような層は連続工程で製造することはできない。
Ｋ．ミヤチ（K. Miyachi）氏等による論文「１３．０％の高い変換効率を有する単一ピン型太陽電池の製造（Fabrication of single pin type solar cells with high conversion efficiency of 13.0%）」には、二層の段階的な層から成るｐ型層が開示されている。第１の層では、炭素濃度はシランに対するジメチルの割合を増大させることによって増大させられる。第２の層では、この割合が減じられる。この論文には、層のドーピングは開示されていない。
欧州特許出願番号０，４３７，７６７号には、炭素あるいは窒素を加えることによって、ｎ型層の大きなバンドギャップが実現されたａ−ＳｉＧｅ：Ｈが開示されている。これによって、バンドの配置と、層がその間に生成される障壁に関係する問題が引き起こされる。
本発明は、ｐ型及び／またはｎ型の段階的な層を含む太陽電池のすべての層が連続的な仕方で形成される方法を提供する。さらに、本発明は、高効率を有し、この方法により製造される太陽電池を提供する。
本発明が提供する薄膜半導体太陽電池は、ｐ型層と、キャリア物質（carrier material）の上に積層されたｎ型層とを少なくとも備え、
前記ｐ型層の構成、特に該ｐ型層の光学的バンドギャップ及び／または導電率と、前記ｎ型層の構成、特に該ｎ型層の光学的バンドギャップ及び／または導電率とが、それぞれの半導体層が形成される場所において所定のガスの配合及び／または流量を制御することにより、時間的及び／または空間的に連続的に変化するように構成されたことを特徴とする。
さらに本発明は、キャリア物質の基板と、
前記基板上に積層されたｐ型層と、
前記ｐ型層上に積層されたｎ型層とを備え、
前記ｐ型層または前記ｎ型層のいずれかの光学的バンドギャップ及び／または導電率とが空間的に変化する薄膜半導体太陽電池を提供する。
本発明のさらなる利点、特徴及び詳細は以下の添付図面を参照しながら説明される。
図１は、本発明にかかる方法に従って製造された、すなわち本発明にかかる太陽電池を示した図である。
図２は、図１中の層３の好ましい実施態様を示した図である。
図３は、図１中の層５の好ましい実施態様を示した図である。
図４は、本発明にかかる方法の好ましい実施態様を実行するための装置の側面図の略図である。
図５は、従来技術によって得られた薄膜シリコン太陽電池に関する電流電圧曲線のグラフを示した図である。
図６は、本発明によって得られた薄膜シリコン太陽電池の好ましい実施態様におけるｐ型層に関する電流電圧曲線のグラフである。
図７は、本発明によって得られた薄膜シリコン太陽電池の好ましい実施態様におけるｎ型層に関する電流電圧曲線のグラフである。
薄膜シリコン太陽電池構造１０の一例を以下に説明する。ガラスプレート１は透明な導電性の金属酸化物、または様々な透明な金属酸化物の多層構造２で覆われている。この金属酸化物構造の最上部には、水素と炭素のような他の合金化剤（alloying agents）に加えて、ボロンのようなドーパント原子を含んでいる薄いシリコン層３が積層されている。それからこの薄いシリコン層３の最上部には、シリコンに加えて意図的な成分として水素のみを含む薄いシリコン層４が積層されている。この薄いシリコン層４の最上部には、水素に加えて、リンのようなドーパント原子を含んでいる薄いシリコン層５が積層されている。この薄いシリコン層５の最上部には、好ましくは高反射性金属、導電性金属酸化物もしくはそれら両方の組成物である電気的端子（electrical terminal）６が積層されている。ドープされたシリコン層３は好ましくは１００Å未満の厚さであるが、しかし最大２００Åの厚さになることもある、ｐ型のドープされた層である。ドープされていないシリコン層４は、本質的に純粋なアモルファス、多結晶、あるいは微結晶（microcrystalline）と呼ばれる小結晶（small crystals）とアモルファス結合化組織（amorphous connecting tissue）との組成物であるかどうかに依存して、３００Åと２００，０００Åの間の層厚を持つ。ドープされたシリコン層５は好ましくは２００Å未満の厚さであるが、最大２，０００Åの厚さになることもでき、ｎ型のドープされた層である。
シリコンに基づいた薄膜太陽電池において、照射エネルギから電気エネルギへの変換効率はドープされた層３と層５が比較的質が劣ることから制限される。導電率を増大させることにおけるドーパント原子の効率は制限され、それはそれで太陽電池構造の開放回路電圧を制限する。ドープされた層の導電率をより高い濃度のドーパント原子を取り入れることによって改善するための従来の技術では、電池構造の変換効率は改善されない。その理由は、これらの技術を使用するドープされた層では、ドープされない層４が最も敏感になるスペクトル範囲において光吸収係数が増大し、その結果、電子端末に集めることができる移動キャリアの生成に十分に寄与しない空間領域に光吸収が再配置されるからである。
本発明にかかるｐ型層の設計
図２は、本発明にかかるｐ型層の断面を概略的に示した図である。このバンドギャップ設計された（bandgap-engeneered）ｐ型層は、従来のデバイス１０の層３に取って代わるものである。ｐ型層は次の部分層から成る。第１の６Åの層厚が層１１であり、層１１では光学的バンドギャップが１．９５ｅＶから１．６ｅＶまで変化する。次の５４Åの層厚が層１２であり、層１２では光学的バンドギャップが１．６ｅＶから１．９５ｅＶまで変化する。層１１と１２の導電率は両方とも、１×１０-7Ω-1ｃｍ-1を十分超えた値である。層１２の上には層厚１４Åの層１３が積層され、層１３は導電率が１×１０-7Ω-1ｃｍ-1を超えた値から１×１０-10Ω-1ｃｍ-1未満の値まで変化し、バンドギャップは１．９５ｅＶから２．１ｅＶを越える値まで変化する。最後に、層厚１４Åの層１４が積層され、層１４は１×１０-10Ω-1ｃｍ-1未満の導電率を持ち、２．１ｅＶより高い値からおよそ次のドープされない層（構造１０の層４）のバンドギャップまで変化する光学的バンドギャップを有する。層１１、１２、１３、及び１４の層厚は上記に示された値の５０％から２００％の間で変化してもよい。上記に示された値は好ましい層厚である。
本発明にかかるｎ型層の設計
図３は、本発明にかかるｎ型層の断面を概略的に示した図である。このバンドギャップ設計されたｎ型層は従来のデバイス１０の層５に取って代わるものである。ｎ型層は次の部分層から成る。第１の層２１はドープされていない層４のバンドギャップより高いバンドギャップを有する層であって、３６Åの層厚を持つ。第２の層は、最大２，０００Åまでの層厚、好ましくは２００Å未満の層厚を有するアモルファス層あるいは微結晶層であり得るｎ型のドープされた層５である。
本発明にかかるｐ型層の製造方法
本発明にかかる方法を実施するために使用される真空容器３３は、ガス管３８、３９、４０、４１及び４２を有するガス多岐管を備える。容器の排気ガス開口部には、ガス流の大きさを変えることにより容器内の全圧を一定に保持することが制御可能な絞り弁が取り付けられている。容器は、無線周波数信号発生器３４と、好ましくは電気的にアースされた最上部金属プレート３１と、無線周波数信号発生器３４により駆動される最下部金属プレート３２とを備える。駆動される金属プレート３２の面積はおよそ１４４ｃｍ2である。最上部金属プレートと最下部金属プレートとの間の距離は１２ｍｍから１５ｍｍである。発生器３４からの電力は、当業者に知られている方法による整合回路網を使って金属プレート３１と３２を備えた電力系統につなげられる。真空容器は、熱電対３７によって制御される温度まで加熱可能な加熱装置３６も備える。当該ｐ型層はイタリアに本拠を置くエレットロラバ・エス・ピー・エー社（Elettrorava SpA）によって作られた真空容器内で製造された。この会社は米国コロラド州を拠点とするエム・ヴィ・エス・システム社（MVSystems）からライセンスを受けてその真空容器を製造した。キャリア物質３５は、厚さ１ｍｍのガラスプレートから成り、フッ素でドープされた酸化スズの透明な導電性の電気的端子で薄く被覆され、２つの金属プレート３１，３２の内の一つの上に配置される。それは好ましくは薄く被覆された表を下にした電気的端子を持つ金属プレート３１上に取り付けられる。最上部金属プレート３１は好ましくは電気的にアースされ、最下部金属プレート３２は無線周波数信号発生器３４によって駆動される。薄く被覆されたキャリア物質は真空容器３３の加熱装置３６の近傍にある。加熱装置３６は、例えば２２０℃から３００℃の範囲の設定温度に設定され、そして熱電対３７に接続される。薄く被覆されたキャリア物質は、アルゴンのような不活性ガスが容器３３全体に存在する間に、１４０℃と１８０℃の間にある望ましい処理温度まで加熱される。薄く被覆されたキャリア物質が望ましい処理温度範囲内に温度が安定化されると、アルゴンガス流は停止され、そしてシランが２０標準ｃｍ3／分（standard cm3/minute）とメタンが４５標準ｃｍ3／分と体積百分率１％のジボランを含む水素／ジボランの混合ガスが７標準ｃｍ3／分とから成るもう一つのガス流が組み合わされる。無線周波数信号発生器は２つの金属プレート３１と３２を備えた無線周波数電力系統に３．５ワットの電力出力と１３．５６ＭＨｚの出力周波数をもたらすようあらかじめセットされる。発生器はこの時点でまだスイッチを入れられていない。整合回路網は３．５ワットの順電力（forward power）においてゼロ近くの反射電力をもたらす周知条件にあらかじめセットされる。容器内のガス全圧は０．７ミリバールであり、この圧力は残りの工程を通じて維持される。ガス流が一度安定化させられると、無線周波数信号発生器がスイッチオンにされ、混合ガス内での放電が開始される。放電が開始されるとすぐに、混合ガスのメタン成分は、メタンガス管３８内の容器３３近くのバルブ４８を閉じることによって遮断される。このことによって、半導体層が形成される間に、容器内のメタン成分の崩壊が引き起こされる。このことによって、本発明にかかる層１１に望ましい空間的バンドギャップ変化が引き起こされる。本発明による様々な層の厚さを作り上げるために必要とされる時間は、よく定義された条件における様々な別々の積層被膜から決定され得る積層速度から得られる。半導体層の層厚６Åが３秒間でできあがると、メタンガス流は再び、層厚５４Åを有する層１２を作り上げるのに十分な時間内で、積層の間に最大４５標準ｃｍ3／分まで時間に比例してガス流を増大させるといった制御された方法で増大させる。この時間の長さは２７秒である。この層が完成すると、混合ガスの水素／ジボラン成分は、水素／ジボランのガス管３９内の容器３３近くのバルブ４９を閉じることによって遮断される。このことによって、半導体層が形成される間に、容器内の水素及びジボラン成分の崩壊が引き起こされる。このことによって、本発明にかかる層１３において、空間的導電率変化と共に望ましい空間的バンドギャップ変化が引き起こされる。半導体層の１４Åの層厚が水素／ジボランのガス管３９内のバルブを閉じた後７秒できあがると、メタンガス管３８内のバルブも再び閉じられ、次の７秒においてさらなる１４Å層厚の形成が可能となる。これによって、本発明にかかる層１４内に望ましい空間的バンドギャップ変化が引き起こされる。層１４の完成の後、無線周波数信号発生器を切り替えることによって放電が停止され、その結果、半導体層はもうこれ以上積み重なることはない。
シリコン構造はドープされていない層とｎ型層とを当業者に知られた方法に従って積層することによって完成される。あるいは、ｎ型層は本発明に従って形成される。
本発明にかかる設計によるｐ型層は、ジボラン、トリメチルボロン、あるいはシリコンをｐ型にドープすることが知られているその他のドーパントガスを使用して作ることが可能である。本発明にかかる設計によるｐ型層は、メタン、炭素酸化物、あるいはバンドギャップを増大させることが知られているその他の化学的物質を使用して作ることが可能である。上記の例における水素はヘリウムに置き換えても良いが、好ましいガスは水素である。
本発明にかかる設計によるｐ型層を作るための方法は、例えば正確に確定された混合ガス流がそのそれぞれを通過する多くのガスゾーンを作ることよって継続的に移動するキャリア物質の場合に、真空容器内で静止的でないキャリア物質にも適用することができる。
本発明にかかるｎ層の製造方法
本発明にかかるｎ型層とＰ型層を作るために多くのガスゾーンを構築することによって、積層された層の均質性は言うに及ばす、生産処理能力も改善される。それぞれのガスゾーンにおける混合ガスの組成は、それらの利点を得るよう正確に制御することができる。
本発明にかかる方法を展開するために使用される真空容器３３は、ｐ型層を作るための方法と同等であり、本発明にかかるｐ型層を作るための方法において説明された。しかしながら、最上部金属プレートと最下部の駆動金属プレートとの距離は今は２０ｍｍと２５ｍｍとの間にある。キャリア物質は２つの金属プレート３１，３２の内の一つの上に配置される。キャリア物質は、電気的端子、ｐ型にドープされた薄膜、ドープされていない薄膜あるいは任意数のこれらの薄い被覆物から成る多層構造によって薄く被覆されても良い。本発明の目的のため、ガラスプレートはフッ素でドープされた酸化スズの透明の導電性の電気的端子で薄く被覆され、続いてその最上部にｐ型にドープされた薄膜とドープされていない薄膜が積層された。キャリア物質は好ましくは、表を下にした薄く被覆（メッキ）された被膜を備えた最上部金属プレート３１上に取り付けられる。金属プレート３１は好ましくは電気的にアースされ、最下部金属プレート３２は無線周波数信号発生器によって駆動される。薄く被覆されたキャリア物質は真空容器３３内の加熱装置３６に近接している。加熱装置３６は、例えば３００℃から３５０℃の範囲の設定温度に設定され、そして熱電対３７に接続される。薄く被覆されたキャリア物質は、アルゴンのような不活性ガスが容器３３全体に存在する間に、１８０℃と２２０℃の間にある望ましい処理温度まで加熱される。薄く被覆されたキャリア物質が望ましい処理温度範囲内に温度が安定化されると、アルゴンガス流は停止され、そして４０標準ｃｍ3／分のシランと１１標準ｃｍ3／分の水素とから成るもう一つのガス流が組み合わされる。無線周波数信号発生器は２つの金属プレート３１と３２を備えた無線周波数電力系統に３ワットの電力出力と１３．５６ＭＨｚの出力周波数をもたらすようあらかじめセットされる。発生器はこの時点でまだスイッチを入れられていない。整合回路網は３．５ワットの順電力においてゼロ近くの反射電力をもたらす周知条件にあらかじめセットされる。容器内のガス全圧は０．５ミリバールであり、この圧力は残りの工程を通じて維持される。ガス流が一度安定化させられると、無線周波数信号発生器がスイッチオンにされ、混合ガス内での放電が開始される。積層サイクルを確定する２８秒の放電の後、混合ガスのシラン成分は、シランガス管３８内の容器３３近くのバルブを閉じることによって遮断される。同時に、水素流は１００標準ｃｍ3／分まで増大される。この状況は２０秒間維持される。後者の２０秒の間に、以前に積層された層はその層厚と特性を変化させる処理を経験する。この処理は水素処理として定義される。この処理の後、以前のシラン／水素混合物が再構築され、積層サイクルが２８秒の間だけ維持される。積層サイクルの後、水素処理が再び適用される。交互の積層サイクル及び水素処置は１から１０回適用できるが、しかし２回が好ましい。これによって、ドープされていない素材４のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有する望ましい層厚を有する望ましい素材が生み出される。ｎ型層は当業者に知られている従来の方法を使用するｎ層で完成される。
本発明にかかる設計によるｎ型層は、ホスフィン、アルシン、あるいはシリコンをｎ型にドープすることが知られているその他のドーパントガスを使用して作ることができる。上記の例で水素はヘリウムに置き換えて良いが、好ましいガスは水素である。
本発明にかかる設計によるｎ型層を作る方法は、例えば正確に確定された混合ガス流がそのそれぞれを通過する多くのガスゾーンを作ることよって継続的に移動するキャリア物質の場合に、真空容器内で静止的でないキャリア物質にも適用することができる。
本発明にかかるｎ型層とＰ型層を作るために多くのガスゾーンを構築することによって、積層された層の均質性は言うに及ばす、生産処理能力も改善される。それぞれのガスゾーンにおける混合ガスの組成は、それらの利点を得るよう正確に制御することができる。
薄膜シリコン太陽電池は通常、プラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）方法を使って作られる。８ｍｍ−８０ｍｍ離れた二枚の金属プレート３１，３２（図４）の間において、ソースとなるガス混合ガスが交流電解によって解離される。プレート３１，３２は真空容器３３に密封される。電界が無線周波数信号発生器３４によって生み出され、電圧信号は一般に１３００万から１億５０００万ヘルツの範囲にある周波数を持つ。無線周波数電力は、その上に積層されるべきキャリア物質の領域面積に依存して、通常５ワットに制限される。キャリア物質３５上に半導体を形成する際、ソースガスが真空容器３３内に導かれ、無線周波数信号発生器がスイッチオンにされる。キャリア物質は１４０℃から３５０℃の間の所定温度まで加熱され、それによってソースガス混合物は２０標準ｃｍ3／分と１００標準ｃｍ3／分（sccm）となり、容器内の圧力は０．２ミリバールと２ミリバールとの間に維持される。
図５は、公知の方法に従って得られた薄膜シリコン太陽電池に対する電流−電圧曲線のグラフを示している。図６は、電池構造のｐ型層に関係する本発明により得られた薄膜シリコン太陽電池に対する電流−電圧曲線のグラフを示している。図７は、電池構造のｎ型層に関係する本発明により得られた薄膜シリコン太陽電池に対する電流−電圧曲線のグラフを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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