JPH01201968A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JPH01201968A
JPH01201968A JP63025917A JP2591788A JPH01201968A JP H01201968 A JPH01201968 A JP H01201968A JP 63025917 A JP63025917 A JP 63025917A JP 2591788 A JP2591788 A JP 2591788A JP H01201968 A JPH01201968 A JP H01201968A
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JP
Japan
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film
carbon
amorphous
semiconductor layer
photoelectric conversion
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Pending
Application number
JP63025917A
Other languages
English (en)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication of JPH01201968A publication Critical patent/JPH01201968A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明はカラスその他の透明基板上に透明導電膜を形成
した光電変換装置に関するものである。
「従来の技術」 従来、非晶質或いは微結晶半導体を用いた光電変換素子
においては通常は第1図のようにガラス基板上(1)に
透明導電膜(2)、P型半導体、I型半導体、N型半導
体(4)、金属電極(5)と積層したる構造をとる。こ
れはガラス側から入射した光がPIN半導体部で電気に
変換され、それを透明導電膜及び金属電極にて外部負荷
に供給する働きをもつ装置である。
ところでこのような光電変換装置では次のような問題が
発生する。
(a)酸化スズまたは酸化亜鉛のごとき透明導電膜(2
)上に非晶質または微結晶半導体膜を成膜する際、プラ
ズマCVDまたはECRプラズマCVDのごときプロセ
スを用いるが、その課程においてプラズマ中のイオンが
透明導電膜に衝突し、透明導電膜表面の5n−0結合或
いはZn−0結合を破壊する事がある。この結果、Sn
原子或いはZn原子或いは○原子が不純物として半導体
層の中に混入された構造となる。
このような電子は半導体層中で電子または正孔のトラッ
プ準位として働く事になり光電変換特性は低下する。
(b)半導体薄膜形成時またはこの光電変換装置を使用
動作時において基板温度が高くなる(50〜350°C
)ことかある。このとき透明導電膜中の比較的結合の弱
いSn或いはZn或いはO原子は透明導電膜層から半導
体層に熱拡散される事から考えられる。特にZn原子は
Sn原子や0原子に比べてSi中で最も拡散係数が高く
半導体層に広く拡散され得る。このとき前述の(a)と
同様光電変換特性は低下する。
このため従来にあっては、半導体形成時の基板温度を低
くする方法や、基板バイアス法またはCVD法などによ
って透明導電膜のイオン衝撃を極力小さくする方法がと
られている。しかしこれらの方法も大量生産に対する困
難さや光電変換特性及びその劣下に多少問題が残ってい
る。
〔発明の構成〕 本発明の目的は上述したような問題点を解決することに
ある。
第2図のような構造にした場合、すなわち透明導電膜(
2)上に成膜した炭素薄膜(3)は化学的にも熱的にも
強固であるため、半導体膜形成時には透明導電膜のプラ
ズマイオンに対する保護膜として働き、且つ、透明導電
膜層からの原子の拡散を防止する役目を果たすことにあ
る。
炭素または炭素を主成分とする非晶質または微結晶構造
を有する薄膜は様々な方法で成膜できる。
例えば、グロー放電法、スパッタ法、光CVD法、マイ
クロ波CVD法、ECRプラズマCVD法などである。
このとき、スパッタ法以外ではメタンガス或いはエチレ
ンのような炭化水素ガスに必要に応じて適量の水素ガス
を添加して作成することができる。さらに、ジボランや
フォスフインなどの不純物ガスを導入し、P型或いはN
型の炭素膜を作る事も可能である。また、炭素または炭
素を主成分とする非晶質または微結晶構造を有する薄膜
のエネルギーギャップは1.0〜2.OeV程度でダイ
ヤモンドで5.4eV程度であるから、プロセス条件に
よって1.0〜5.4eVの範囲で制御をすることも可
能である。よって、B、Pの濃度やエネルギーギャップ
を制御することによって透明導電膜及びシリコン層また
はシリコンカーバイト層との界面で、電気的に良好なオ
ーミンク特性を得る事が可能である。
このようにして得られた第2図の構成の光電変換装置は
透明導電膜中の原子か半導体層(4)に混入することが
な(光電変換効率が高く、且つ熱劣化特性の良好な素子
が作製できる。
(実施例〕 基板としては青板ガラス(1,1mm厚)を用い、その
表面にTMT (テトラメチルチン)及びCF、、Br
0□、N2を用いて常圧CVD法により酸化スズを10
00〜6000人程度堆積する。変成薄膜のシート抵抗
としては10〜30Ω/口となるようにする。
次に本発明の骨子となる炭素または炭素を主成分とする
非晶質または微結晶構造を有する薄膜をメタン、水素、
ジボランの混合カスを用いてグロー放電分解法にて20
人程度堆積させる。
このとき基板の設置は電極のアノード側よりもカソード
側の方が硬い膜となり全ガス圧力は低いほど硬度が増す
。このときヴイッカーズ硬度は2500Kgf/mm2
以上の膜が得られる。
この膜の表面に今度はECRプラズマCVD法にてP型
機結晶SiC膜を200人程変成積させる。
このとき、キャリアガスはF1□101005cとし、
反応ガスは5i)14.c)14各1sccm 、Bz
H60,02sccmとし、反応容器内圧力は10−4
〜1O−3torr程度に制御し、磁場875Gaus
s、  tt波出力200〜IKW程度をプラズマ発生
空間に投入することによりEg〜2.3  (eV)導
電率σ 10−’ 〜10° (S/cm:lのP型機
結晶SiC膜が得られる。この後、別室にて、S il
I aガスのグロー放電分解法により真性のa−5il
l膜を3000〜7000A程度積層する。さらに別室
にてHz138sccm、SiHagsccm、 PH
30,02secmにてグロー放電分解するとN型微結
晶Siが得られる。この膜厚は500人程変成十分であ
る。
最後にAffi電極を蒸着法により2000人程度積層
することにより、光電変換素子が完成する。
この素子を太陽電池として用いると、P層が微結晶Si
Cであるため開放電圧が0.9v以上と高く、且つ、透
明導電膜からの不純物の混入が炭素または炭素を主成分
とする非晶質または微結晶構造を有する薄膜膜により極
力小さくなるためfillfactorが向上する。従
って太陽光線照射時において光電変換効率は12X以上
の高効率素子が得られることとなる。
〔効果〕
本発明の構成を有することにより、半導体層の下地の透
明導電膜層からの不純物の半導体層作製時に起こる混入
を防止することができまた長期の使用中に発生する不純
物の拡散を防止することができる。
また、もし、この炭素薄膜より炭素自身が半導体層に拡
散して行っても、SnかZn、Inのように半導体層中
でトラップ準位を形成することはない。
さらに先入射光側の透明導電膜と半導体層との間に炭素
を主成分とする薄膜を用いた場合に炭素が拡散すると先
入射光側の半導体層のエネルギーギャップが広くなりよ
り多くの光を光電変換を行う領域に導くことができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光電変換装置の概略図を示す。 第2図は本発明の光電変換装置の概略図を示す。 1・・・基板 3・・・炭素を主成分とする薄膜 4・・・半導体層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、透明導電膜上に炭素または炭素を主成分とする非晶
    質または微結晶構造を有する薄膜を成膜し、これに非晶
    質または微結晶の半導体層を積層形成したことを特徴と
    する光電変換装置。 2、前記薄膜はPまたはN型用の不純物が添加された平
    均膜厚5〜200Åの厚さを有する特許請求の範囲第1
    項記載の光電変換装置。 3、特許請求の範囲第1項の光電変換装置において非晶
    質または微結晶半導体層はシリコン層またはシリコン・
    カーバイド層である光電変換装置。
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