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JP3351679B2 - Method for manufacturing polycrystalline silicon thin film laminate and silicon thin film solar cell - Google Patents

Method for manufacturing polycrystalline silicon thin film laminate and silicon thin film solar cell

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JP3351679B2
JP3351679B2 JP12680096A JP12680096A JP3351679B2 JP 3351679 B2 JP3351679 B2 JP 3351679B2 JP 12680096 A JP12680096 A JP 12680096A JP 12680096 A JP12680096 A JP 12680096A JP 3351679 B2 JP3351679 B2 JP 3351679B2
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JP
Japan
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thin film
silicon thin
polycrystalline silicon
layer
substrate
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JP12680096A
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均 近藤
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコン薄
膜積層体の製造方法及びシリコン薄膜太陽電池に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film laminate and a silicon thin film solar cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、光線を電力に変換する太陽電池が
各種装置に利用されており、その効率向上が要望されて
いる。一般的な太陽電池は非晶質シリコンを利用してお
り、これは生産性は良好であるが光電変換の効率が充分
でないので、多結晶シリコンの利用が検討されている。
2. Description of the Related Art At present, solar cells for converting light into electric power are used in various devices, and there is a demand for an improvement in efficiency. A general solar cell uses amorphous silicon, which has good productivity but does not have sufficient photoelectric conversion efficiency. Therefore, use of polycrystalline silicon has been studied.

【0003】これを実現する多結晶シリコン薄膜積層体
の製造方法が、特開平5-109638号公報、特開平4-35021
号公報、特開平5-136062号公報、等に記載されている。
例えば、特開平5-109638号公報に記載された固層成長法
では、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により基
板の表面に非晶質のシリコン薄膜を形成し、このシリコ
ン薄膜を600(℃)程度の高温でアニールして結晶化させ
ることにより、多結晶シリコン薄膜積層体を製造する。
また、特開平4-35021 号公報や特開平5-136062号公報に
記載されたレイヤバイレイヤ法や化学アニール法では、
プラズマCVD法において非晶質のシリコン薄膜の堆積
と水素プラズマによる暴露とを繰り返すことにより、多
結晶シリコン薄膜積層体を製造する。
A method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film laminate which realizes this is disclosed in JP-A-5-109638 and JP-A-4-35021.
And JP-A-5-13662.
For example, in the solid layer growth method described in JP-A-5-109638, an amorphous silicon thin film is formed on the surface of a substrate by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and this silicon thin film is heated to about 600 (° C.). By annealing at a high temperature for crystallization, a polycrystalline silicon thin film laminate is manufactured.
Further, in the layer-by-layer method and the chemical annealing method described in JP-A-4-35021 and JP-A-5-36062,
By repeatedly depositing an amorphous silicon thin film and exposing with hydrogen plasma in a plasma CVD method, a polycrystalline silicon thin film laminate is manufactured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のような方法によ
り多結晶シリコン薄膜積層体を製造することができる
が、上述した方法では高品質な多結晶シリコン薄膜積層
体を良好な生産性で製造することは困難である。
Although a polycrystalline silicon thin film laminate can be manufactured by the above-described method, a high-quality polycrystalline silicon thin film laminate can be manufactured with good productivity by the above-described method. It is difficult.

【0005】つまり、特開平5-109638号公報に記載され
た固層成長法では、アニールを600(℃)もの高温で行な
うので基板に耐熱性が要求され、安価なガラス基板等を
利用することができない。しかも、アニールに長い時間
を要するので、スループットが低い。
In other words, in the solid layer growth method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-109638, since annealing is performed at a high temperature of 600 (° C.), heat resistance is required for the substrate, and an inexpensive glass substrate or the like must be used. Can not. In addition, since a long time is required for annealing, the throughput is low.

【0006】この点、特開平4-35021 号公報や特開平5-
136062号公報に記載されたレイヤバイレイヤ法や化学ア
ニール法では、低温で比較的良好なスループットで多結
晶シリコン薄膜積層体を製造することができるが、この
方法では結晶粒径を大きくできない。
In this respect, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 4-35021 and Hei 5-
According to the layer-by-layer method and the chemical annealing method described in JP 136062, a polycrystalline silicon thin film laminate can be manufactured at a relatively low throughput at a low temperature, but this method cannot increase the crystal grain size.

【0007】また、上述のような各種方法により製造し
た多結晶シリコン薄膜積層体では、シリコンが(11
0)配向となることが判明しており、この配向に成長し
た結晶粒は双晶等の欠陥が多発することが確認されてい
る。
In the polycrystalline silicon thin film laminate manufactured by the above-described various methods, silicon is (11)
0) It has been found that the crystal has an orientation, and it has been confirmed that crystal grains grown in this orientation frequently have defects such as twins.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
基板の表面に非晶質または微結晶質のシリコン薄膜を成
膜し、このシリコン薄膜にレーザビームを照射して(1
11)配向の多結晶シリコンの結晶粒からなるシード層
を形成し、このシード層の表面にエネルギビームを照射
しながらシリコン原子またはシリコン化合物分子を堆積
させて(111)配向の多結晶シリコンの成長層を形成
するようにした。従って、(111)配向の多結晶シリ
コンからなるシード層の表面に(111)配向の多結晶
シリコンからなる成長層が堆積するので、(111)配
向の多結晶シリコン薄膜が所望の膜厚に形成され、結晶
欠陥が少ない多結晶シリコン薄膜積層体が製造される。
また、シード層や成長層が製造過程で酸化性の雰囲気に
暴されないので、多結晶シリコン薄膜が(111)配向
のまま成長し、(111)配向の多結晶シリコンからな
るシード層の表面に、(111)配向の多結晶シリコン
が大きな粒径で成長する
According to the first aspect of the present invention ,
An amorphous or microcrystalline silicon thin film is formed on the substrate surface.
The silicon thin film is irradiated with a laser beam (1
11) Seed layer made of oriented polycrystalline silicon crystal grains
Is formed, and the surface of this seed layer is irradiated with an energy beam.
While depositing silicon atoms or silicon compound molecules
To form a (111) oriented polycrystalline silicon growth layer
I did it. Therefore, the (111) oriented polycrystalline silicon
(111) oriented polycrystal on the surface of the seed layer made of copper
Since a silicon growth layer is deposited, the (111) distribution
A polycrystalline silicon thin film with a desired thickness is formed to a desired thickness.
A polycrystalline silicon thin film laminate with few defects is manufactured.
Also, the seed layer and growth layer may be exposed to an oxidizing atmosphere during the manufacturing process.
Polysilicon thin film is (111) oriented because it is not exposed
Grown from (111) oriented polycrystalline silicon.
(111) oriented polycrystalline silicon on the surface of the seed layer
Grow with a large grain size .

【0009】請求項2記載の発明のシリコン薄膜太陽電
池は、請求項1記載の多結晶シリコン薄膜積層体の製造
方法により製造された多結晶シリコン薄膜積層体を光キ
ャリア発生層として有する。従って、請求項1記載の多
結晶シリコン薄膜積層体の製造方法により製造された多
結晶シリコン薄膜積層体は欠陥が少なく粒径が大きいの
で、これを光キャリア発生層として有するシリコン薄膜
太陽電池は変換効率が高い
The silicon thin film solar cell according to the second aspect of the present invention.
The pond is used for manufacturing the polycrystalline silicon thin film laminate according to claim 1.
The polycrystalline silicon thin film stack produced by the method
As a carrier generation layer. Therefore, the multiple according to claim 1
Multi-layer manufactured by the method for manufacturing a crystalline silicon thin film laminate
Crystalline silicon thin film stack has few defects and large particle size
And a silicon thin film having this as a photocarrier generation layer
Solar cells have high conversion efficiency .

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図1
および図2に基づいて以下に説明する。まず、本実施の
形態の多結晶シリコン薄膜積層体1は、図1(c)に示
すように、パイレックス製の基板2と多結晶シリコン薄
膜3とを有している。前記多結晶シリコン薄膜3は、前
記基板2の表面に積層されており、この基板2の表面と
平行な結晶面の大部分が(111)配向となるよう形成
されている。この配向の比率は、下記に数式として示す
ように、X線の解析強度に基づいて定義している。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described below with reference to FIG. First, the polycrystalline silicon thin film laminate 1 of the present embodiment includes a Pyrex substrate 2 and a polycrystalline silicon thin film 3, as shown in FIG. The polycrystalline silicon thin film 3 is laminated on the surface of the substrate 2, and is formed such that most of the crystal planes parallel to the surface of the substrate 2 have the (111) orientation. The orientation ratio is defined based on the X-ray analysis intensity, as shown in the following mathematical formula.

【0016】(111)回折強度比=1(一定) (220)回折強度比=[試料の(220)の(111)に対
する相対強度]/[粉末の(220)の(111)に対する
相対強度] (311)回折強度比=[試料の(311)の(111)に対
する相対強度]/[粉末の(311)の(111)に対する
相対強度] (400)回折強度比=[試料の(400)の(111)に対
する相対強度]/[粉末の(400)の(111)に対する
相対強度] (111)配向比率=(111)回折強度比/[(111)回
折強度比+(220)回折強度比+(311)回折強度比+
(400)回折強度比] (110)配向比率=(220)回折強度比/[(111)回
折強度比+(220)回折強度比+(311)回折強度比+
(400)回折強度比] なお、ここで云う大部分とは、全体に対する比率が0.
5以上であることを意味している。
(111) Diffraction intensity ratio = 1 (constant) (220) Diffraction intensity ratio = [Relative intensity of (220) to (111) of sample] / [Relative intensity of (220) to (111) of powder] (311) Diffraction intensity ratio = [relative intensity of (311) to (111) of sample] / [relative intensity of powder (311) to (111)] (400) Diffraction intensity ratio = [(400) of sample (Relative intensity with respect to (111)) / [Relative intensity of (400) of powder with respect to (111)] (111) orientation ratio = (111) diffraction intensity ratio / [(111) diffraction intensity ratio + (220) diffraction intensity ratio + (311) Diffraction intensity ratio +
(400) diffraction intensity ratio] (110) orientation ratio = (220) diffraction intensity ratio / [(111) diffraction intensity ratio + (220) diffraction intensity ratio + (311) diffraction intensity ratio +
(400) Diffraction intensity ratio] In this connection, the term “most” means that the ratio to the whole is 0.
It means 5 or more.

【0017】つぎに、上述した多結晶シリコン薄膜積層
体1を製造する製造システム11の構造を図2に基づい
て以下に説明する。この製造システム11は、第一・第
二の真空チャンバ12,13を有しており、これらの真
空チャンバ12,13はゲートバルブ14を介して連結
されている。前記真空チャンバ12,13の内部には、
ガイドレール等により基板搬送機構(図示せず)が設け
られており、この基板搬送機構により前記基板2が搬送
されて所定位置に保持される。
Next, the structure of a manufacturing system 11 for manufacturing the above-described polycrystalline silicon thin film laminate 1 will be described with reference to FIG. This manufacturing system 11 has first and second vacuum chambers 12 and 13, and these vacuum chambers 12 and 13 are connected via a gate valve 14. Inside the vacuum chambers 12 and 13,
A substrate transport mechanism (not shown) is provided by a guide rail or the like, and the substrate 2 is transported by the substrate transport mechanism and held at a predetermined position.

【0018】前記第一の真空チャンバ12の管壁には透
光窓15が形成されており、この透光窓15に対向する
位置には、例えば、ArFエキシマレーザからなるレー
ザ光源16が配置されている。
A light transmitting window 15 is formed in the tube wall of the first vacuum chamber 12, and a laser light source 16 made of, for example, an ArF excimer laser is disposed at a position facing the light transmitting window 15. ing.

【0019】前記第二の真空チャンバ13には、ビーム
発生装置17が設けられており、シリコン源18と蒸発
源19とが配置されている。前記シリコン源18は、シ
リコンが充填された坩堝からなり、前記蒸発源19は、
ボロンが充填された坩堝からなる。前記ビーム発生装置
17は、ここでは電子銃(図示せず)を有しており、こ
の電子銃はエネルギビームとして電子ビームを出射す
る。この電子銃は、例えば、フィラメント、加速電極、
収束レンズ、偏向レンズ、を有しており、出射する電子
ビームを偏向走査する。
In the second vacuum chamber 13, a beam generator 17 is provided, and a silicon source 18 and an evaporation source 19 are arranged. The silicon source 18 includes a crucible filled with silicon, and the evaporation source 19 includes
It consists of a crucible filled with boron. The beam generator 17 has an electron gun (not shown) here, and this electron gun emits an electron beam as an energy beam. This electron gun is, for example, a filament, an acceleration electrode,
It has a converging lens and a deflecting lens, and deflects and scans the emitted electron beam.

【0020】つぎに、上述のような製造システム11を
利用した多結晶シリコン薄膜積層体1の製造方法を以下
に説明する。まず、パイレックス製の基板2の表面に、
電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ
リング法、プラズマCVD法、等の薄膜技術により、非
晶質または微結晶質のシリコン薄膜4を、膜厚500(nm)
以下、好ましくは10〜200(nm)に成膜する。このように
シリコン薄膜4を成膜した基板2を第一の真空チャンバ
12の内部の基板搬送機構にセットし、このセット後に
真空チャンバ12の内部を真空とする。
Next, a method of manufacturing the polycrystalline silicon thin film laminate 1 using the above-described manufacturing system 11 will be described below. First, on the surface of the Pyrex substrate 2,
An amorphous or microcrystalline silicon thin film 4 is formed to a film thickness of 500 (nm) by a thin film technique such as an electron beam evaporation method, an ion plating method, a sputtering method, and a plasma CVD method.
Hereinafter, the film is preferably formed to have a thickness of 10 to 200 (nm). The substrate 2 on which the silicon thin film 4 is formed as described above is set in a substrate transfer mechanism inside the first vacuum chamber 12, and after this setting, the inside of the vacuum chamber 12 is evacuated.

【0021】つぎに、図1(b)に示すように、レーザ
光源16からシリコン薄膜4にレーザビームを照射し、
シリコンを多結晶化させてシード層5を形成する。この
場合、エキシマレーザのエネルギを 200〜500(mJ/c
m2)、そのショット数を20〜200とする。この場合、基板
2の温度は300〜500(℃)、好ましくは400(℃)以下とす
る。このように真空中で非晶質または微結晶質のシリコ
ン薄膜4をレーザ照射により多結晶化させてシード層5
を形成すると、これは(111)配向の多結晶シリコン
の結晶粒により形成される。
Next, as shown in FIG. 1B, the silicon thin film 4 is irradiated with a laser beam from a laser light source 16,
The seed layer 5 is formed by polycrystallizing silicon. In this case, the energy of the excimer laser is set to 200 to 500 (mJ / c
m 2 ), and the number of shots is set to 20 to 200. In this case, the temperature of the substrate 2 is 300 to 500 (° C.), preferably 400 (° C.) or less. As described above, the amorphous or microcrystalline silicon thin film 4 is polycrystallized by laser irradiation in a vacuum to form the seed layer 5.
Is formed by crystal grains of polycrystalline silicon having a (111) orientation.

【0022】つぎに、第二の真空チャンバ13の内部を
真空とし、この完了後にゲートバルブ14を開口させて
基板搬送機構により基板2を第一の真空チャンバ12か
ら第二の真空チャンバ13に移送する。この移送後にゲ
ートバルブ14を閉止して第二の真空チャンバ13の内
部気圧を1×10~4(Pa)以下とし、ビーム発生装置17に
より基板2にエネルギビームとして電子ビームを照射す
る。この場合、電子ビームのエネルギは、加速電圧を 1
00(V)〜100(kV)、好ましくは1.0(kV)〜30(kV)と
し、電流密度を1.0(μA/cm2)〜1.0(A/cm2)、好まし
くは10(μA/cm2)〜1.0(mA/cm2)とする。この場合
も、基板2の温度は300〜500(℃)、好ましくは400(℃)
以下とする。これと同時に、例えば、電子ビーム蒸着法
によりシリコン源18からシリコン原子を発生させ、こ
れをシード層5の表面に堆積させる。
Next, the inside of the second vacuum chamber 13 is evacuated, and after this, the gate valve 14 is opened and the substrate 2 is transferred from the first vacuum chamber 12 to the second vacuum chamber 13 by the substrate transfer mechanism. I do. After this transfer, the gate valve 14 is closed to reduce the internal pressure of the second vacuum chamber 13 to 1 × 10 to 4 (Pa) or less, and the beam generator 17 irradiates the substrate 2 with an electron beam as an energy beam. In this case, the energy of the electron beam depends on the accelerating voltage
00 (V) to 100 (kV), preferably 1.0 (kV) to 30 (kV), and current density of 1.0 (μA / cm 2 ) to 1.0 (A / cm 2 ), preferably 10 (μA / cm 2) ) To 1.0 (mA / cm 2 ). Also in this case, the temperature of the substrate 2 is 300 to 500 (° C.), preferably 400 (° C.).
The following is assumed. At the same time, silicon atoms are generated from the silicon source 18 by, for example, an electron beam evaporation method, and are deposited on the surface of the seed layer 5.

【0023】上記のビーム照射によりシード層5の表面
でのシリコン原子の移動度が増大するので、図1(c)
に示すように、粒径が大きく配向性が高い多結晶シリコ
ンの成長層6が形成される。この成長層6は必要に応じ
た膜厚に形成されるが、例えば、多結晶シリコン薄膜積
層体1をシリコン太陽電池に利用する場合には、1.0〜5
0(μm)程度の膜厚に形成される。
Since the mobility of silicon atoms on the surface of the seed layer 5 is increased by the above-mentioned beam irradiation, FIG.
As shown in FIG. 6, a polycrystalline silicon growth layer 6 having a large grain size and high orientation is formed. This growth layer 6 is formed to have a thickness as required. For example, when the polycrystalline silicon thin film laminate 1 is used for a silicon solar cell, the growth layer 6 has a thickness of 1.0 to 5 mm.
It is formed to a thickness of about 0 (μm).

【0024】このように真空中で(111)配向の多結
晶シリコンからなるシード層5の表面に成長層6を堆積
させると、これも(111)配向の多結晶シリコンとし
て成長するので、基板2の表面に(111)配向の多結
晶シリコン薄膜3が形成されることになる。
When the growth layer 6 is deposited on the surface of the seed layer 5 made of (111) polycrystalline silicon in a vacuum as described above, this also grows as (111) oriented polycrystalline silicon. (111) oriented polycrystalline silicon thin film 3 is formed on the surface of the substrate.

【0025】つまり、本実施の形態の多結晶シリコン薄
膜積層体1の製造方法では、一般的な薄膜技術により成
膜した非晶質等のシリコン薄膜4をレーザ照射により多
結晶化させるので、結晶粒径が大きい(111)配向の
シード層5を容易に形成することができる。このシード
層5の表面に成長層6を堆積させるので、結晶粒径が大
きい(111)配向の多結晶シリコン薄膜3を容易に形
成することができる。
That is, in the method of manufacturing the polycrystalline silicon thin film laminate 1 of the present embodiment, the amorphous silicon thin film 4 formed by a general thin film technique is polycrystallized by laser irradiation. The (111) -oriented seed layer 5 having a large grain size can be easily formed. Since the growth layer 6 is deposited on the surface of the seed layer 5, the (111) -oriented polycrystalline silicon thin film 3 having a large crystal grain size can be easily formed.

【0026】この製造方法では高温の加熱を要しないの
で、基板2として安価なガラス等を利用することがで
き、長時間のアニール等も要しないので、スループット
が良好である。しかも、シード層5の形成と成長層6の
堆積とを真空中で行なうので、シード層5や成長層6が
製造過程で酸化性の雰囲気に暴されず、多結晶シリコン
薄膜3は(111)配向として形成されるので欠陥が少
ない。
In this manufacturing method, high-temperature heating is not required, so that inexpensive glass or the like can be used as the substrate 2 and long-time annealing is not required, so that the throughput is good. In addition, since the formation of the seed layer 5 and the deposition of the growth layer 6 are performed in a vacuum, the seed layer 5 and the growth layer 6 are not exposed to an oxidizing atmosphere during the manufacturing process, and the polycrystalline silicon thin film 3 becomes (111). Since it is formed as an orientation, there are few defects.

【0027】このように(111)配向で形成された多
結晶シリコン薄膜3には欠陥が少ないことを検証する実
験の結果を図3に基づいて以下に説明する。まず、上述
した方法で製造した多結晶シリコン薄膜積層体1に電極
21を装着し、ショットキーダイオード22を製作し
た。ただし、基板2はn型の単結晶シリコンにより形成
し、多結晶シリコン薄膜3はボロンのドープによりp型
として形成した。また、このショットキーダイオード2
2と比較する供試材として、同様な構造で多結晶シリコ
ン薄膜をレイヤバイレイヤ法により(110)配向とし
て形成したショットキーダイオード(図示せず)も製作
した。
The result of an experiment for verifying that the polycrystalline silicon thin film 3 formed in the (111) orientation has few defects will be described below with reference to FIG. First, an electrode 21 was mounted on the polycrystalline silicon thin film laminate 1 manufactured by the above-described method, and a Schottky diode 22 was manufactured. However, the substrate 2 was formed of n-type single crystal silicon, and the polycrystalline silicon thin film 3 was formed as p-type by boron doping. In addition, this Schottky diode 2
As a test material to be compared with No. 2, a Schottky diode (not shown) in which a polycrystalline silicon thin film having a similar structure and having a (110) orientation by a layer-by-layer method was also manufactured.

【0028】これらのショットキーダイオード22のダ
イオード因子nを電流−電圧特性から求めたところ、多
結晶シリコン薄膜3が(111)配向のものはn=1.2
で、多結晶シリコン薄膜が(110)配向のものはn=
1.6であった。ダイオード因子が“1”に近いほど結晶
性は良好と考えられるので、多結晶シリコン薄膜3は
(111)配向であるほうが(110)配向より結晶欠
陥が少ないことになる。
When the diode factor n of these Schottky diodes 22 was determined from the current-voltage characteristics, when the polycrystalline silicon thin film 3 had a (111) orientation, n = 1.2.
When the polycrystalline silicon thin film has a (110) orientation, n =
1.6. Since the crystallinity is considered to be better as the diode factor is closer to “1”, the polycrystalline silicon thin film 3 has fewer crystal defects in the (111) orientation than in the (110) orientation.

【0029】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、各種の変形を許容する。例えば、上述した多
結晶シリコン薄膜積層体1では、基板2の材料としてパ
イレックスを例示したが、例えば、これはソーダライム
ガラスまたはポリイミド等の耐熱性プラスチックでも良
く、ガラス、セラミック、プラスチック、金属、等も利
用可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but allows various modifications. For example, in the above-described polycrystalline silicon thin film laminate 1, Pyrex is exemplified as the material of the substrate 2, but for example, it may be a heat-resistant plastic such as soda lime glass or polyimide, and may be glass, ceramic, plastic, metal, etc. Is also available.

【0030】また、上述した多結晶シリコン薄膜積層体
1の製造方法では、基板2の表面にシード層5を直接に
形成することを例示したが、この中間に熱バッファ層を
形成して多結晶シリコン薄膜3の結晶性を向上させるこ
とも可能である。適正な熱バッファ層を介してシード層
5を形成すると、その結晶粒径は膜厚より遥かに大きく
なるので、結晶粒径が大きい多結晶シリコン薄膜3を容
易に得ることができる。
In the above-described method of manufacturing the polycrystalline silicon thin-film laminate 1, the example in which the seed layer 5 is formed directly on the surface of the substrate 2 is exemplified. It is also possible to improve the crystallinity of the silicon thin film 3. When the seed layer 5 is formed via an appropriate thermal buffer layer, the crystal grain size becomes much larger than the film thickness, so that the polycrystalline silicon thin film 3 having a large crystal grain size can be easily obtained.

【0031】このような熱バッファ層は、薄すぎると効
果がないが厚すぎても効果は上がらないので、膜厚0.2
(μm)以上、好ましくは 0.3〜3.0(μm)に成膜すること
が好ましい。その材料としては、熱拡散率(=熱伝導率
/密度×比熱)が小さいものが好ましく、例えば、Zr
2、TiO2、SiO2、等が適正である。このような熱
バッファ層は、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティン
グ法、プラズマCVD法、MO(Metal Organic)CVD
法、ゾルゲル法、湿式コーティング法、等により容易に
成膜することができる。
Such a thermal buffer layer has no effect if it is too thin, but does not increase its effect if it is too thick.
(μm) or more, preferably 0.3 to 3.0 (μm). As the material, a material having a small thermal diffusivity (= thermal conductivity / density × specific heat) is preferable.
O 2 , TiO 2 , SiO 2 , etc. are appropriate. Such a thermal buffer layer is formed by an electron beam evaporation method, an ion plating method, a plasma CVD method, an MO (Metal Organic) CVD method.
A film can be easily formed by a method, a sol-gel method, a wet coating method, or the like.

【0032】また、上述した製造方法では、シード層5
の表面に電子ビーム蒸着法により成長層6を堆積させる
ことを例示したが、例えば、これをイオンプレーティン
グ法、スパッタリング法、プラズマCVD法等とするこ
とも可能である。これらの場合、第二の真空チャンバ1
3の内部の雰囲気を各々に対応した状態とすることにな
り、例えば、イオンプレーティング法やスパッタリング
法では、1×10~2〜10(Pa)のAr、He、N2 、H2
または、これらの混合ガスとし、プラズマCVD法で
は、1×10~2〜100(Pa)のSiH4、Si26、SiF4
SiH2Cl2、または、これらとH2 との混合ガスとす
る。電子ビーム蒸着法の場合に、雰囲気を1×10~3(Pa)
以下のH2 とすることも可能である。
In the above-described manufacturing method, the seed layer 5
Although the growth layer 6 is deposited on the surface of the substrate by an electron beam evaporation method, for example, the growth layer 6 may be formed by an ion plating method, a sputtering method, a plasma CVD method, or the like. In these cases, the second vacuum chamber 1
The atmosphere inside 3 is in a state corresponding to each. For example, in the ion plating method or the sputtering method, 1 × 10 to 2 to 10 (Pa) of Ar, He, N 2 , H 2 ,
Alternatively, a mixed gas of these is used, and in the plasma CVD method, 1 × 10 to 2 to 100 (Pa) of SiH 4 , Si 2 H 6 , SiF 4 ,
SiH 2 Cl 2 or a mixed gas of these and H 2 . In the case of electron beam evaporation, atmosphere 1 × 10 ~ 3 (Pa)
It is also possible to following H 2.

【0033】また、スパッタリング法では、シリコン源
18に換えてシリコンのターゲットが利用され、プラズ
マCVD法では、シリコン源18に換えてカソード電極
が利用される。ビーム発生装置17が出射するエネルギ
ビームも電子ビームに限定されず、イオンビーム、レー
ザビーム、X線、等が利用できる。ただし、電子ビーム
は、荷電粒子の質量が小さいので薄膜層に与えるダメー
ジが小さく、成長層6を少ない欠陥で堆積させることが
でき、偏向も容易なので簡単な制御で大面積の成長層6
を均一に堆積させることができる。なお、成膜中のチャ
ンバ内圧が高い場合には、電子銃の内部を差動排気して
動作を安定させることが好ましい。
In the sputtering method, a silicon target is used in place of the silicon source 18, and in the plasma CVD method, a cathode electrode is used in place of the silicon source 18. The energy beam emitted by the beam generator 17 is not limited to an electron beam, but may be an ion beam, a laser beam, an X-ray, or the like. However, since the electron beam has a small charged particle mass, the damage to the thin film layer is small, the growth layer 6 can be deposited with few defects, and the deflection is easy.
Can be uniformly deposited. When the pressure inside the chamber during film formation is high, it is preferable to stabilize the operation by differentially exhausting the inside of the electron gun.

【0034】また、上述した製造システム11では、二
個の真空チャンバ12,13の内部でシード層5と成長
層6とを個々に形成することを例示したが、これらの層
5,6を一個の真空チャンバの内部で形成することも可
能である。
In the above-described manufacturing system 11, the case where the seed layer 5 and the growth layer 6 are individually formed inside the two vacuum chambers 12 and 13 has been described as an example. Can be formed inside the vacuum chamber.

【0035】つぎに、本発明の実施の第二の形態を図4
に基づいて以下に説明する。まず、本実施の形態のシリ
コン太陽電池31は、その一部として前述した多結晶シ
リコン薄膜積層体1と同様な構造を有しており、この部
分は基板2の表面に熱バッファ層32を介して(11
1)配向のシード層5と成長層6とからなる多結晶シリ
コン薄膜3が積層されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described below based on First, the silicon solar cell 31 of the present embodiment has a structure similar to that of the above-described polycrystalline silicon thin film laminate 1 as a part thereof, and this part is provided on the surface of the substrate 2 with the heat buffer layer 32 interposed therebetween. Te (11
1) A polycrystalline silicon thin film 3 comprising an oriented seed layer 5 and a growth layer 6 is laminated.

【0036】ただし、シード層5は、ボロンが高濃度に
ドープされてp+型に形成され、シリコン太陽電池31
の下部電極として作用し、成長層6はボロンがドープさ
れてp型に形成され、シリコン太陽電池31の光キャリ
ア発生層として作用する。この多結晶シリコン薄膜3の
表面にはn型のシリコン薄膜33が積層されており、こ
の表面には透明な導電性薄膜34が積層されている。
However, the seed layer 5 is formed in a p + type by doping boron at a high concentration.
The growth layer 6 is doped with boron to form a p-type, and functions as a photocarrier generation layer of the silicon solar cell 31. An n-type silicon thin film 33 is laminated on the surface of the polycrystalline silicon thin film 3, and a transparent conductive thin film 34 is laminated on this surface.

【0037】つぎに、上述のような構造のシリコン太陽
電池31の製造方法の第一例を以下に説明する。まず、
パイレックス製の基板2の表面に熱バッファ層32をZ
rO2でスパッタリング法等により膜厚1.0(μm)に成膜
し、この熱バッファ層32を成膜した基板2を製造シス
テム11の第二の真空チャンバ13の内部に配置してか
ら 300(℃)に加熱する。つぎに、真空チャンバ13の内
部気圧を5.0×10~5(Pa)とし、電子ビーム加熱によりシ
リコン源18からシリコン蒸気を発生させるとともに蒸
発源19からボロン蒸気を発生させ、熱バッファ層32
の表面にp型の非晶質のシリコン薄膜4を膜厚80(nm)に
成膜する。
Next, a first example of a method for manufacturing the silicon solar cell 31 having the above-described structure will be described below. First,
A thermal buffer layer 32 is formed on the surface of the Pyrex substrate 2
The substrate 2 on which the thermal buffer layer 32 has been formed is deposited in the second vacuum chamber 13 of the manufacturing system 11 by forming a film having a thickness of 1.0 (μm) by sputtering or the like using rO 2 and then 300 (° C.). ). Next, the internal pressure of the vacuum chamber 13 is set to 5.0 × 10 to 5 (Pa), silicon vapor is generated from the silicon source 18 by electron beam heating, and boron vapor is generated from the evaporation source 19, and the heat buffer layer 32 is heated.
A p-type amorphous silicon thin film 4 is formed to a thickness of 80 (nm) on the surface of.

【0038】つぎに、第一の真空チャンバ12の内部を
真空としてからゲートバルブ14を開口させ、基板2を
第二の真空チャンバ13から第一の真空チャンバ12に
移送してからゲートバルブ14を閉止する。この基板2
を 400(℃)に加熱した状態で、その表面にレーザビーム
を350(mJ/cm2)のエネルギ密度で 100ショットまで照射
し、シリコン薄膜4を多結晶化させて(111)配向の
多結晶シリコンのシード層5を形成する。
Next, after the inside of the first vacuum chamber 12 is evacuated, the gate valve 14 is opened, the substrate 2 is transferred from the second vacuum chamber 13 to the first vacuum chamber 12, and then the gate valve 14 is opened. Close. This substrate 2
Is heated to 400 (° C.), the surface is irradiated with a laser beam at an energy density of 350 (mJ / cm 2 ) up to 100 shots, and the silicon thin film 4 is polycrystallized to form a polycrystal of (111) orientation. A silicon seed layer 5 is formed.

【0039】つぎに、この基板2を第一の真空チャンバ
12から第二の真空チャンバ13に移送し、 400(℃)に
加熱した状態で電子ビームを 10(kV)の加速電圧で200
(μA/cm2)の電流密度に照射する。このとき、電子ビ
ーム加熱によりシリコン源18からシリコン蒸気を発生
させるとともに蒸発源19からボロン蒸気を発生させ、
シード層5の表面に成長層6を膜厚5.0(μm)まで成膜す
る。これで(111)配向のp型の多結晶シリコン薄膜
3が基板2の表面に形成されるので、多結晶シリコン薄
膜積層体1が製造されたことになる。なお、上述のよう
に成長層6を堆積させる場合、そのボロン蒸気の発生量
はシリコン薄膜4を成膜する場合より少なくする。
Next, the substrate 2 is transferred from the first vacuum chamber 12 to the second vacuum chamber 13 and heated to 400 (° C.) while the electron beam is irradiated at an acceleration voltage of 10 (kV) for 200 hours.
(μA / cm 2 ). At this time, silicon vapor is generated from the silicon source 18 by electron beam heating, and boron vapor is generated from the evaporation source 19,
A growth layer 6 is formed on the surface of the seed layer 5 to a thickness of 5.0 (μm). As a result, the (111) -oriented p-type polycrystalline silicon thin film 3 is formed on the surface of the substrate 2, so that the polycrystalline silicon thin film laminate 1 is manufactured. In the case where the growth layer 6 is deposited as described above, the amount of generated boron vapor is smaller than that in the case where the silicon thin film 4 is formed.

【0040】つぎに、上述のように形成された多結晶シ
リコン薄膜積層体1を平行平板型のプラズマCVD装置
(図示せず)の真空チャンバの内部に設置して 300(℃)
に加熱し、真空チャンバの内部を真空としてからPH3
/SiH4=0.5(%)の原料ガスを総流量50(sccm)で導入
する。この原料ガスの圧力を30(Pa)としてからプラズマ
CVD装置のカソードにRF(Radio-Frequency)電力を
供給し、多結晶シリコン薄膜3の表面にn型のシリコン
薄膜33を膜厚20(nm)に成膜する。
Next, the polycrystalline silicon thin-film laminate 1 formed as described above is set inside a vacuum chamber of a parallel plate type plasma CVD apparatus (not shown) at 300 (° C.).
To a vacuum and evacuate the inside of the vacuum chamber to PH 3
/ SiH 4 = 0.5 (%) source gas is introduced at a total flow rate of 50 (sccm). After the pressure of the raw material gas is set to 30 (Pa), RF (Radio-Frequency) power is supplied to the cathode of the plasma CVD apparatus, and an n-type silicon thin film 33 is formed on the surface of the polycrystalline silicon thin film 3 to a thickness of 20 (nm). Is formed.

【0041】つぎに、このシリコン薄膜33の表面に透
明な導電性薄膜34をスパッタリング法によりITO(I
ndium-Tin Oxide)で膜厚100(nm)に成膜することによ
り、シリコン太陽電池31が完成する。実際に上述のよ
うにシリコン太陽電池31を製造して変換効率を測定し
たところ、10.2(%)[AM1.5、100(mW/cm2)]と高効率
であることが確認できた。
Next, a transparent conductive thin film 34 is coated on the surface of the silicon thin film 33 by ITO (I
The silicon solar cell 31 is completed by forming a film with a thickness of 100 (nm) using n-tin oxide. When the silicon solar cell 31 was actually manufactured as described above and the conversion efficiency was measured, it was confirmed that the efficiency was as high as 10.2 (%) [AM 1.5, 100 (mW / cm 2 )].

【0042】つまり、本実施の形態のシリコン太陽電池
31の製造方法では、前述した多結晶シリコン薄膜積層
体1と同様に結晶粒径が大きい(111)配向の多結晶
シリコン薄膜3を容易に形成し、これを光キャリア発生
層として利用するので、変換効率が良好なシリコン太陽
電池31を製造することができる。なお、上述のように
製造した多結晶シリコン薄膜3の結晶粒径を測定したと
ころ、約3.0(μm)と大径であることが確認できた。
That is, in the method of manufacturing the silicon solar cell 31 of the present embodiment, the (111) -oriented polycrystalline silicon thin film 3 having a large crystal grain size is easily formed similarly to the polycrystalline silicon thin film laminate 1 described above. However, since this is used as a photocarrier generation layer, a silicon solar cell 31 with good conversion efficiency can be manufactured. When the crystal grain size of the polycrystalline silicon thin film 3 manufactured as described above was measured, it was confirmed that the polycrystalline silicon thin film 3 had a large diameter of about 3.0 (μm).

【0043】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、各種の変形を許容する。例えば、上記形態の
シリコン太陽電池31では、p型の多結晶シリコン薄膜
3にn型のシリコン薄膜33を積層することを例示した
が、このp型とn型とを反対とすることも可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but allows various modifications. For example, in the silicon solar cell 31 of the above embodiment, the n-type silicon thin film 33 is laminated on the p-type polycrystalline silicon thin film 3, but the p-type and the n-type may be reversed. is there.

【0044】また、シリコン薄膜33に換えてPtやA
u等の仕事関数の大きい金属薄膜によりショットキー障
壁を形成することも可能であり、この場合は導電性薄膜
34を省略することができる。さらに、熱バッファ層3
2の表面にAgやCuやMo等の金属薄膜を膜厚 30〜1
00(nm)に成膜し、多結晶シリコン薄膜3の下層として裏
面反射層を形成することも可能である。
In place of the silicon thin film 33, Pt or A
It is also possible to form a Schottky barrier with a metal thin film having a large work function such as u. In this case, the conductive thin film 34 can be omitted. Further, the heat buffer layer 3
Metal thin film of Ag, Cu, Mo, etc. on the surface of No. 2
It is also possible to form a film having a thickness of 00 (nm) and form a back surface reflection layer as a lower layer of the polycrystalline silicon thin film 3.

【0045】また、上記したシリコン太陽電池31の製
造方法では、成長層6をp型として形成するため、その
成膜時にボロン蒸気を蒸発源19から発生させることを
例示した。しかし、このようなボロンやアルミを固体ソ
ースやガスソースを利用した蒸発源から供給することも
可能であり、クヌーセンセルやイオン銃により供給する
ことも可能である。この場合、ガスソースとしては、B
26、B(C25O)3、Al(C572)3、Al(C37
O)3、等が利用できる。
In the above-described method for manufacturing the silicon solar cell 31, the growth source 6 is formed as a p-type, so that the evaporation source 19 generates boron vapor during the film formation. However, such boron or aluminum can be supplied from an evaporation source using a solid source or a gas source, and can also be supplied from a Knudsen cell or an ion gun. In this case, the gas source is B
2 H 6, B (C 2 H 5 O) 3, Al (C 5 H 7 O 2) 3, Al (C 3 H 7
O) 3 , etc. can be used.

【0046】また、n型のシリコン薄膜33は、多結晶
でも非晶質でも微結晶質でも良く、その成膜方法も一般
的な各種の薄膜技術を利用でき、その膜厚も 10〜100(n
m)程度に形成することができる。このようなシリコン薄
膜33をn型として形成する場合、成膜位置にP、As
等を上記の方法により供給するか、PH3、P(C
25)3、AsH3をCVDガスソースとして供給すれば良
い。
The n-type silicon thin film 33 may be polycrystalline, amorphous, or microcrystalline, and may be formed by any of various general thin-film techniques. n
m). When such a silicon thin film 33 is formed as an n-type, P, As
Is supplied by the above method, or PH 3 , P (C
2 H 5 ) 3 and AsH 3 may be supplied as CVD gas sources.

【0047】また、導電性薄膜34も、スパッタリング
法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、MO
CVD法、等の各種の薄膜技術を利用でき、その膜厚も
10(nm)〜1.0(μm)程度に形成することが可能である。
The conductive thin film 34 is also formed by sputtering, electron beam evaporation, ion plating, MO,
Various thin film technologies such as CVD method can be used,
It can be formed to a thickness of about 10 (nm) to 1.0 (μm).

【0048】さらに、シリコン太陽電池31の製造方法
の第二例を以下に説明する。なお、上述した製造方法の
第一例と同一の部分は説明を省略する。まず、パイレッ
クス製の基板2の表面に熱バッファ層32をECR(Ele
ctronic Cyclotron Resonanse)プラズマCVD法により
SiOxで膜厚2.0(μm)に成膜し、この熱バッファ層32
が成膜された基板2を平行平板型のプラズマCVD装置
(図示せず)の内部に設置して 300(℃)に加熱する。そ
の真空チャンバの内部を真空としてからPH3/SiH4
=2.0(%)の原料ガスを総流量50(sccm)で導入し、この
原料ガスの圧力を30(Pa)としてからカソードにRF電力
を供給し、n+型のシリコン薄膜4を膜厚 100(nm)に成
膜する。
Further, a second example of the method for manufacturing the silicon solar cell 31 will be described below. The description of the same parts as those in the first example of the manufacturing method will be omitted. First, a thermal buffer layer 32 is coated on the surface of a Pyrex substrate 2 by ECR (Ele).
Ctronic Cyclotron Resonanse) A film is formed to a thickness of 2.0 (μm) with SiOx by a plasma CVD method.
Is placed in a parallel plate type plasma CVD apparatus (not shown) and heated to 300 (° C.). After the inside of the vacuum chamber is evacuated, PH 3 / SiH 4
= 2.0 (%) at a total flow rate of 50 (sccm), the pressure of the raw material gas is set to 30 (Pa), and then RF power is supplied to the cathode to form an n + type silicon thin film 4 with a film thickness of 100 (%). nm).

【0049】このシリコン薄膜4を成膜した基板2を製
造システム11の第一の真空チャンバ12の内部に配置
し、全体を 400(℃)に加熱した状態で表面にレーザビー
ムを照射して(111)配向のn+型の多結晶シリコン
のシード層5を形成する。つぎに、この基板2を第一の
真空チャンバ12から第二の真空チャンバ13に移送
し、 400(℃)に加熱した状態で電子ビームを 10(kV)の
加速電圧で200(μA/cm2)の電流密度に照射する。この
とき、電子ビーム加熱によりシリコン源18からシリコ
ン蒸気を発生させるとともに蒸発源19から燐蒸気を発
生させ、シード層5の表面にn型の成長層6を膜厚4.0
(μm)まで堆積させる。これで(111)配向のn型の
多結晶シリコン薄膜3が基板2の表面に形成されるの
で、多結晶シリコン薄膜積層体1が製造されたことにな
る。
The substrate 2 on which the silicon thin film 4 is formed is placed inside the first vacuum chamber 12 of the manufacturing system 11, and the surface is irradiated with a laser beam while the whole is heated to 400 (° C.) ( A seed layer 5 of 111+ oriented n + type polycrystalline silicon is formed. Next, the substrate 2 is transferred from the first vacuum chamber 12 to the second vacuum chamber 13 and heated to 400 (° C.), and the electron beam is irradiated at an acceleration voltage of 10 (kV) to 200 (μA / cm 2). ). At this time, silicon vapor is generated from the silicon source 18 by electron beam heating, and phosphorus vapor is generated from the evaporation source 19, so that the n-type growth layer 6 has a thickness of 4.0 on the surface of the seed layer 5.
(μm). As a result, the (111) -oriented n-type polycrystalline silicon thin film 3 is formed on the surface of the substrate 2, so that the polycrystalline silicon thin film laminate 1 is manufactured.

【0050】つぎに、上述のように形成された多結晶シ
リコン薄膜積層体1を平行平板型のプラズマCVD装置
の内部に設置して 300(℃)に加熱し、その真空チャンバ
の内部を真空としてからB26/SiH4=0.1(%)の原
料ガスを総流量50(sccm)で導入する。この原料ガスの圧
力を30(Pa)としてからプラズマCVD装置のカソードに
RF電力を供給し、n型の多結晶シリコン薄膜3の表面
にp型のシリコン薄膜33を膜厚20(nm)に成膜する。
Next, the polycrystalline silicon thin film laminate 1 formed as described above is placed inside a parallel plate type plasma CVD apparatus and heated to 300 (° C.), and the inside of the vacuum chamber is evacuated. , A source gas of B 2 H 6 / SiH 4 = 0.1 (%) is introduced at a total flow rate of 50 (sccm). After the pressure of the raw material gas is reduced to 30 (Pa), RF power is supplied to the cathode of the plasma CVD apparatus, and a p-type silicon thin film 33 is formed on the surface of the n-type polycrystalline silicon thin film 3 to a thickness of 20 (nm). Film.

【0051】つぎに、このシリコン薄膜33の表面に透
明な導電性薄膜34をスパッタリング法によりITOで
膜厚100(nm)に成膜することにより、シリコン太陽電池
31が完成する。実際に上述のようにシリコン太陽電池
31を製造して変換効率を測定したところ、 9.5(%)と
高効率であることが確認できた。
Next, a transparent conductive thin film 34 is formed on the surface of the silicon thin film 33 by sputtering to a thickness of 100 (nm) with ITO, whereby the silicon solar cell 31 is completed. When the silicon solar cell 31 was actually manufactured as described above and the conversion efficiency was measured, it was confirmed that the efficiency was as high as 9.5 (%).

【0052】つまり、本実施の形態のシリコン太陽電池
31の製造方法では、前述した多結晶シリコン薄膜積層
体1と同様に結晶粒径が大きい(111)配向の多結晶
シリコン薄膜3を容易に形成し、これを光キャリア発生
層として利用するので、変換効率が良好なシリコン太陽
電池31を製造することができる。なお、上述のように
製造した多結晶シリコン薄膜3の結晶粒径を測定したと
ころ、約2.0(μm)と大径であることが確認できた。
That is, in the method of manufacturing the silicon solar cell 31 of the present embodiment, the (111) -oriented polycrystalline silicon thin film 3 having a large crystal grain size is easily formed similarly to the polycrystalline silicon thin film laminate 1 described above. However, since this is used as a photocarrier generation layer, a silicon solar cell 31 with good conversion efficiency can be manufactured. When the crystal grain size of the polycrystalline silicon thin film 3 manufactured as described above was measured, it was confirmed that the polycrystalline silicon thin film 3 had a large diameter of about 2.0 (μm).

【0053】さらに、上述のようなシリコン太陽電池3
1の第一・第二の製造方法の効果を検証するため、従来
の方法でもシリコン太陽電池を製造して変換効率を測定
した。その場合、基板2の表面に熱バッファ層32とn
型のシード層5とを形成し、これを外気に暴露させてか
ら、マイクロ波プラズマを利用したレイヤバイレイヤ法
によりn型の多結晶シリコンの成長層6を膜厚4.0(μm)
に成膜した。このとき、基板2は 400(℃)に加熱し、P
3 /SiF4=0.5(%)の原料ガスを総流量60(sccm)で
導入した。この原料ガスによる 10(sec)の成膜とH2
スによる 30(sec)の処理とを1サイクルとし、これを 4
00サイクルまで繰り返した。
Further, the silicon solar cell 3 as described above
In order to verify the effects of the first and second manufacturing methods, a silicon solar cell was manufactured by a conventional method, and the conversion efficiency was measured. In that case, the heat buffer layer 32 and n
After forming a seed layer 5 of type and exposing it to the outside air, a growth layer 6 of n-type polycrystalline silicon is formed to a thickness of 4.0 (μm) by a layer-by-layer method using microwave plasma.
Was formed. At this time, the substrate 2 is heated to 400 (° C.)
A source gas of H 3 / SiF 4 = 0.5 (%) was introduced at a total flow rate of 60 (sccm). One cycle of the film formation of 10 (sec) using the source gas and the processing of 30 (sec) using the H 2 gas is defined as one cycle.
Repeated until 00 cycles.

【0054】これで(110)配向のn型の多結晶シリ
コン薄膜3が基板2の表面に形成されたので、この上に
p型のシリコン薄膜33と導電性薄膜34とを成膜して
シリコン太陽電池を形成した。このように製造したシリ
コン太陽電池の変換効率を測定したところ、6.5(%)[A
M1.5、100(mW/cm2)]と低効率であることが確認でき
た。さらに、多結晶シリコン薄膜3の結晶粒径を測定し
たところ、約1.0(μm)と小径であることが確認できた。
Since the (110) -oriented n-type polycrystalline silicon thin film 3 is formed on the surface of the substrate 2, a p-type silicon thin film 33 and a conductive thin film 34 are formed thereon. A solar cell was formed. When the conversion efficiency of the silicon solar cell manufactured in this way was measured, it was 6.5 (%) [A
M1.5, 100 (mW / cm 2 )]. Further, when the crystal grain size of the polycrystalline silicon thin film 3 was measured, it was confirmed that the diameter was as small as about 1.0 (μm).

【0055】[0055]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、基板の表面に非
晶質または微結晶質のシリコン薄膜を成膜し、このシリ
コン薄膜にレーザビームを照射して(111)配向の多
結晶シリコンの結晶粒からなるシード層を形成し、この
シード層の表面にエネルギビームを照射しながらシリコ
ン原子またはシリコン化合物分子を堆積させて(11
1)配向の多結晶シリコンの成長層を形成するようにし
た。従って、(111)配向の多結晶シリコンからなる
シード層の表面に(111)配向の多結晶シリコンから
なる成長層が堆積するので、(111)配向の多結晶シ
リコン薄膜が所望の膜厚に形成され、結晶欠陥が少ない
多結晶シリコン薄膜積層体を製造することができる。ま
た、シード層や成長層が製造過程で酸化性の雰囲気に暴
されないので、多結晶シリコン薄膜が(111)配向の
まま成長し、(111)配向の多結晶シリコンからなる
シード層の表面に、(111)配向の多結晶シリコンが
大きな粒径で成長させることができる
According to the first aspect of the present invention , the surface of the substrate
A crystalline or microcrystalline silicon thin film is formed.
A thin film of (111) orientation is irradiated with a laser beam
A seed layer made of crystalline silicon crystal grains is formed.
While irradiating the surface of the seed layer with an energy beam,
Atoms or silicon compound molecules are deposited (11
1) To form an oriented polycrystalline silicon growth layer
Was. Therefore, it is made of (111) oriented polycrystalline silicon.
On the surface of the seed layer, from (111) oriented polycrystalline silicon
(111) oriented polycrystalline silicon
Recon thin film is formed to a desired thickness and has few crystal defects
A polycrystalline silicon thin film laminate can be manufactured. Ma
Also, the seed layer and the growth layer may be exposed to oxidizing atmosphere during the manufacturing process.
Therefore, the polycrystalline silicon thin film has a (111) orientation
As-grown, composed of (111) oriented polycrystalline silicon
On the surface of the seed layer, (111) oriented polycrystalline silicon
It can be grown with a large particle size .

【0056】請求項2記載の発明のシリコン薄膜太陽電
池は、請求項1記載の多結晶シリコン薄膜積層体の製造
方法により製造された多結晶シリコン薄膜積層体は欠陥
が少なく粒径が大きいので、変換効率が高いシリコン薄
膜太陽電池を得ることができる
The silicon thin film solar cell according to the second aspect of the present invention.
The pond is used for manufacturing the polycrystalline silicon thin film laminate according to claim 1.
Defects in Polycrystalline Silicon Thin Film Stacks Produced by the Method
Low conversion and high particle size, high conversion efficiency
A membrane solar cell can be obtained .

【0057】[0057]

【0058】[0058]

【0059】[0059]

【0060】[0060]

【0061】[0061]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第一の形態の多結晶シリコン薄
膜積層体の製造方法を示す工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing a method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film laminate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】多結晶シリコン薄膜積層体の製造システムを示
す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a system for manufacturing a polycrystalline silicon thin film laminate.

【図3】多結晶シリコン薄膜積層体を一部とするショッ
トキーダイオードを示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a Schottky diode that includes a polycrystalline silicon thin film stack as a part.

【図4】シリコン太陽電池を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a silicon solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多結晶シリコン薄膜積層体 2 基板 3 多結晶シリコン薄膜 4 シリコン薄膜 5 シード層 6 成長層 31 シリコン太陽電池 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polycrystalline silicon thin film laminated body 2 Substrate 3 Polycrystalline silicon thin film 4 Silicon thin film 5 Seed layer 6 Growth layer 31 Silicon solar cell

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板の表面に非晶質または微結晶質のシ
リコン薄膜を成膜し、このシリコン薄膜にレーザビーム
を照射して(111)配向の多結晶シリコンの結晶粒か
らなるシード層を形成し、このシード層の表面にエネル
ギビームを照射しながらシリコン原子またはシリコン化
合物分子を堆積させて(111)配向の多結晶シリコン
の成長層を形成するようにしたことを特徴とする多結晶
シリコン薄膜積層体の製造方法
An amorphous or microcrystalline silicon is provided on a surface of a substrate.
A silicon thin film is formed and a laser beam is applied to this silicon thin film.
To irradiate (111) oriented polycrystalline silicon crystal grains
A seed layer is formed on the surface of the seed layer.
Silicon atom or siliconization while irradiating giant beam
(111) oriented polycrystalline silicon by depositing compound molecules
A method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film laminate, characterized in that a growth layer is formed .
【請求項2】 請求項1記載の多結晶シリコン薄膜積層
体の製造方法により製造された多結晶シリコン薄膜積層
体を光キャリア発生層として有することを特徴とするシ
リコン薄膜太陽電池
2. A polycrystalline silicon thin film stack according to claim 1.
Polycrystalline silicon thin film produced by a method for producing a body
Characterized by having a body as a photocarrier generation layer.
Recon thin-film solar cells .
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