We summarize our current understanding of the optimization of PIN solar cells produced by plasma enhanced chemical vapour deposition from silane–hydrogen mixtures. To increase the deposition rate, the discharge is operated under plasma conditions close to powder formation, where silicon nanocrystals contribute to the deposition of so-called polymorphous silicon thin films. We show that the increase in deposition rate can be achieved via an accurate control of the plasma parameters. However, this also results in a highly defective interface in the solar cells due to the bombardment of the P-layer by positively charged nanocrystals during the deposition of the I-layer. We show that decreasing the ion energy by increasing the total pressure or by using silane–helium mixtures allows us to increase both the deposition rate and the solar cells efficiency, as required for cost effective thin film photovoltaics.
我々は、シラン–水素混合ガスからのプラズマ励起化学気相成長法によって作製されるPIN太陽電池の最適化に関する現在の理解を要約する。堆積速度を向上させるため、放電は粉末形成に近いプラズマ条件で操作され、そこではシリコンナノ結晶が、いわゆる多形シリコン薄膜の堆積に寄与する。我々は、プラズマパラメータの精密な制御により堆積速度の向上が達成可能であることを示す。しかしながら、これはまた、I層の堆積中における正に帯電したナノ結晶によるP層への衝撃のために、太陽電池における高欠陥界面をもたらす。我々は、全圧を増加させるか、またはシラン–ヘリウム混合ガスを使用することによってイオンエネルギーを低下させることで、費用対効果の高い薄膜光起電力に要求されるように、堆積速度と太陽電池効率の両方を向上させることが可能であることを示す。