JPH0128512B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0128512B2 JPH0128512B2 JP56141491A JP14149181A JPH0128512B2 JP H0128512 B2 JPH0128512 B2 JP H0128512B2 JP 56141491 A JP56141491 A JP 56141491A JP 14149181 A JP14149181 A JP 14149181A JP H0128512 B2 JPH0128512 B2 JP H0128512B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transparent conductive
- conductive film
- film
- substrate
- electric field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は太陽電池等の光起電力素子の製造方法
に関する。 従来より各種半導体および酸化物系透明導電膜
を使用した光起電力素子は存在する。近年モノシ
ラン（SiH4）ガスをグロー放電分解することな
どにより得られるアモルフアスシリコン（以下、
ａ―Siと称する）はそれまで不可能とされていた
価電子制御が可能であることが明らかにされた。
それ以来薄膜で光起電力素子が構成でき、大面積
化が容易であるなどの特徴が考えられ、太陽電池
などへの応用が考えられている。 太陽電池などに使用される、つまり価電子制御
が可能なａ―Si膜には多量の水素やフツ素が含ま
れている。 また、ａ―Si作成時の基板温度の最適値は約
250℃である。このａ―Si膜上に酸化物系透明導
電膜を形成し、光起電力素子とするが、透明導電
膜の特性としては光の透過率が高いこと、および
面抵抗が小さいことがその必要条件とされる。 透過率は85％以上、面抵抗は100Ω／□以下で
あることが望ましい。酸化インジウム、酸化錫な
どの酸化物系透明導電膜に於いては、85％以上の
透過率を得るためには1μm以下の厚みが好まし
く、また100Ω／□以下の面抵抗を得るためには
1000Å以上の厚みが好ましいため、透明導電膜の
厚みは3000Å程度のものがよく使用される。酸化
物系透明導電膜を真空蒸着等の手段で作成すると
きの基板温度が300℃以上でなければ光透過率の
良い、抵抗の小さい透明導電膜は得られない。と
ころがａ―Si膜を形成後、ａ―Siをその形成時の
温度（250℃）以上に加熱すると、ａ―Si中に含
まれていた水素やフツ素が離脱することなどによ
りａ―Siの特性、つまり太陽電池の特性が悪くな
る欠点を有していた。 本発明は少なくとも酸化物系透明導電膜と半導
体とからなる光起電力素子に於いて、半導体上に
プラズマ状態を経て透明導電膜を形成することに
より形成時の基板温度を低くし、特性の良いつま
り光電変換効率の高い光起電力素子を提供するも
のである。以下実施例について詳細に説明する。 第１図はａ―Si半導体を使用した光起電力素子
の構造を示す断面図であり、１はステンレス鋼基
板、２はａ―Si半導体層、３は酸化インジウム・
錫（酸化錫が５〜10wt％）の透明導電膜、４は
太陽光線を示す。ａ―Si半導体層２はホウ素Ｂを
ドープしたｐ形のａ―Si層、不純物をドープしな
いｉ形のａ―Si層、および燐Ｐをドープしたｎ形
のａ―Si層から成立つており、プラズマCVD法
（グロー放電分解法）で作成される。ステンレス
鋼基板１上にａ―Si層２を形成したものの上に酸
化インジウム錫透明導電膜３を従来法および本発
明の方法で形成した。 従来法 酸化インジウム・錫透明導電膜を基板温度150
℃で真空蒸着法で形成した。真空度は10-6Torr
台膜成長速度は約１Å／secである。 従来法 透明導電膜を基板温度150℃で10-4Torrの酸素
雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約
１Å／secである。 従来法 透明導電膜を基板温度350℃で10-4Torrの酸素
雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約
１Å／secである。 実施例 酸化インジウム・錫透明導電膜を下に述べるイ
オンプレーテイング法で、基板温度150℃で形成
した。イオンプレーテイング法とは蒸発源と基板
との間に高周波または直流電圧を印加するイオン
化電極により、蒸発粒子あるいは／および雰囲気
ガスをイオン化し、成膜する方法である。本方法
では蒸発物と雰囲気ガスがイオン化し活性化して
いるので、蒸発物質と雰囲気ガスとの反応性蒸着
が可能である。また、基板に負電圧を印加するこ
とにより、イオン化した粒子を通常の蒸着より大
きい運動エネルギで基板に付着させ、密着性の良
い膜を形成することも可能である。 本実施例においては、蒸発源は酸化インジウ
ム・錫（酸化錫が５〜10wt％）とし、イオン化
電極には13.56MHzの高周波電力を200Wかけ、
10-4Torrの酸素雰囲気とした。酸素分圧はイオ
ン化を安定にするために10-2〜10-5Torrが好ま
しい。また基板には直流負電圧を印加しなかつ
た。 以上説明した従来法および本発明の実施例にお
いて、透明導電膜の厚みは3000Åとし、面積は９
mm2とした。また透明導電膜以外の製法、および構
造は全て同一とした。 以上説明した従来法、および本発明の実施例で
試作した光起電力素子の太陽光（AM―１、
100mW／cm2）照射時の出力特性を表１に示す。 Jscは短絡光電流、Vocは周波端電圧、FFはカ
ーブフイルフアクタ、Effは光電変換効率である。
に関する。 従来より各種半導体および酸化物系透明導電膜
を使用した光起電力素子は存在する。近年モノシ
ラン（SiH4）ガスをグロー放電分解することな
どにより得られるアモルフアスシリコン（以下、
ａ―Siと称する）はそれまで不可能とされていた
価電子制御が可能であることが明らかにされた。
それ以来薄膜で光起電力素子が構成でき、大面積
化が容易であるなどの特徴が考えられ、太陽電池
などへの応用が考えられている。 太陽電池などに使用される、つまり価電子制御
が可能なａ―Si膜には多量の水素やフツ素が含ま
れている。 また、ａ―Si作成時の基板温度の最適値は約
250℃である。このａ―Si膜上に酸化物系透明導
電膜を形成し、光起電力素子とするが、透明導電
膜の特性としては光の透過率が高いこと、および
面抵抗が小さいことがその必要条件とされる。 透過率は85％以上、面抵抗は100Ω／□以下で
あることが望ましい。酸化インジウム、酸化錫な
どの酸化物系透明導電膜に於いては、85％以上の
透過率を得るためには1μm以下の厚みが好まし
く、また100Ω／□以下の面抵抗を得るためには
1000Å以上の厚みが好ましいため、透明導電膜の
厚みは3000Å程度のものがよく使用される。酸化
物系透明導電膜を真空蒸着等の手段で作成すると
きの基板温度が300℃以上でなければ光透過率の
良い、抵抗の小さい透明導電膜は得られない。と
ころがａ―Si膜を形成後、ａ―Siをその形成時の
温度（250℃）以上に加熱すると、ａ―Si中に含
まれていた水素やフツ素が離脱することなどによ
りａ―Siの特性、つまり太陽電池の特性が悪くな
る欠点を有していた。 本発明は少なくとも酸化物系透明導電膜と半導
体とからなる光起電力素子に於いて、半導体上に
プラズマ状態を経て透明導電膜を形成することに
より形成時の基板温度を低くし、特性の良いつま
り光電変換効率の高い光起電力素子を提供するも
のである。以下実施例について詳細に説明する。 第１図はａ―Si半導体を使用した光起電力素子
の構造を示す断面図であり、１はステンレス鋼基
板、２はａ―Si半導体層、３は酸化インジウム・
錫（酸化錫が５〜10wt％）の透明導電膜、４は
太陽光線を示す。ａ―Si半導体層２はホウ素Ｂを
ドープしたｐ形のａ―Si層、不純物をドープしな
いｉ形のａ―Si層、および燐Ｐをドープしたｎ形
のａ―Si層から成立つており、プラズマCVD法
（グロー放電分解法）で作成される。ステンレス
鋼基板１上にａ―Si層２を形成したものの上に酸
化インジウム錫透明導電膜３を従来法および本発
明の方法で形成した。 従来法 酸化インジウム・錫透明導電膜を基板温度150
℃で真空蒸着法で形成した。真空度は10-6Torr
台膜成長速度は約１Å／secである。 従来法 透明導電膜を基板温度150℃で10-4Torrの酸素
雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約
１Å／secである。 従来法 透明導電膜を基板温度350℃で10-4Torrの酸素
雰囲気で真空蒸着法で形成した。膜成長速度は約
１Å／secである。 実施例 酸化インジウム・錫透明導電膜を下に述べるイ
オンプレーテイング法で、基板温度150℃で形成
した。イオンプレーテイング法とは蒸発源と基板
との間に高周波または直流電圧を印加するイオン
化電極により、蒸発粒子あるいは／および雰囲気
ガスをイオン化し、成膜する方法である。本方法
では蒸発物と雰囲気ガスがイオン化し活性化して
いるので、蒸発物質と雰囲気ガスとの反応性蒸着
が可能である。また、基板に負電圧を印加するこ
とにより、イオン化した粒子を通常の蒸着より大
きい運動エネルギで基板に付着させ、密着性の良
い膜を形成することも可能である。 本実施例においては、蒸発源は酸化インジウ
ム・錫（酸化錫が５〜10wt％）とし、イオン化
電極には13.56MHzの高周波電力を200Wかけ、
10-4Torrの酸素雰囲気とした。酸素分圧はイオ
ン化を安定にするために10-2〜10-5Torrが好ま
しい。また基板には直流負電圧を印加しなかつ
た。 以上説明した従来法および本発明の実施例にお
いて、透明導電膜の厚みは3000Åとし、面積は９
mm2とした。また透明導電膜以外の製法、および構
造は全て同一とした。 以上説明した従来法、および本発明の実施例で
試作した光起電力素子の太陽光（AM―１、
100mW／cm2）照射時の出力特性を表１に示す。 Jscは短絡光電流、Vocは周波端電圧、FFはカ
ーブフイルフアクタ、Effは光電変換効率である。
【表】
表１に示すごとく、従来法に於いては透明導
電膜の光の透過率が悪いため、短絡光電流の値が
悪い。従来法に於いては従来法に比べて透明
導電膜の光の透過率は若干改善されて短絡光電流
は増加しているものの充分ではない。従来法に
於いては透明導電膜の光の透過率は良くなつては
いるが、透明導電膜形成時にａ―Si膜の形成され
た基板温度を350℃にも上げるため、ａ―Si膜の
特性が劣化し、従つて短絡光電流も伸びなやみ、
他の特性も悪く従つて光電変換率も悪い。一方本
発明の実施例に於いては、基板温度が低くくか
つ透明導電膜の光の透過率も良いため、非常に優
れた特性を示し、従つて光電変換効率が良い。 プラズマを作る方法として電子線照射により酸
素をイオン化する方法もあるが、前述の高周波電
界、あるいは直流電界によりイオン化する方法が
高透光性、低抵抗の透明導電膜を得るのに好まし
い。 また、本実施例においては蒸発源として酸化イ
ンジウム・錫を利用した場合について述べたが、
蒸発源を金属インジウム・錫を使用し、反応性蒸
着を行つても同様の効果が得られる。 透明導電膜として酸化インジウム・錫などの酸
化インジウム系の場合について述べたが、酸化
錫、酸化錫に酸化アンチモンを添加したものなど
の酸化錫系の透明導電膜でも同様の効果が得られ
る。他に透光性および導電性を有する酸化物があ
るが酸化錫系および酸化インジウム系透明導電膜
が優れている。 また、半導体としてａ―Siの場合について述べ
たが、250℃以上の高温にさらすと特性の悪くな
る半導体の場合も同様の効果が得られる。 以上に詳細に説明したごとく、本発明によれば
光電変換効率の高い光起電力素子を得ることがで
きる。
電膜の光の透過率が悪いため、短絡光電流の値が
悪い。従来法に於いては従来法に比べて透明
導電膜の光の透過率は若干改善されて短絡光電流
は増加しているものの充分ではない。従来法に
於いては透明導電膜の光の透過率は良くなつては
いるが、透明導電膜形成時にａ―Si膜の形成され
た基板温度を350℃にも上げるため、ａ―Si膜の
特性が劣化し、従つて短絡光電流も伸びなやみ、
他の特性も悪く従つて光電変換率も悪い。一方本
発明の実施例に於いては、基板温度が低くくか
つ透明導電膜の光の透過率も良いため、非常に優
れた特性を示し、従つて光電変換効率が良い。 プラズマを作る方法として電子線照射により酸
素をイオン化する方法もあるが、前述の高周波電
界、あるいは直流電界によりイオン化する方法が
高透光性、低抵抗の透明導電膜を得るのに好まし
い。 また、本実施例においては蒸発源として酸化イ
ンジウム・錫を利用した場合について述べたが、
蒸発源を金属インジウム・錫を使用し、反応性蒸
着を行つても同様の効果が得られる。 透明導電膜として酸化インジウム・錫などの酸
化インジウム系の場合について述べたが、酸化
錫、酸化錫に酸化アンチモンを添加したものなど
の酸化錫系の透明導電膜でも同様の効果が得られ
る。他に透光性および導電性を有する酸化物があ
るが酸化錫系および酸化インジウム系透明導電膜
が優れている。 また、半導体としてａ―Siの場合について述べ
たが、250℃以上の高温にさらすと特性の悪くな
る半導体の場合も同様の効果が得られる。 以上に詳細に説明したごとく、本発明によれば
光電変換効率の高い光起電力素子を得ることがで
きる。
第１図は、光起電力素子の構造を示す断面図で
ある。 １：ステンレス鋼基板、２：ａ―Si半導体層、
３：透明導電膜、４：太陽光線。
ある。 １：ステンレス鋼基板、２：ａ―Si半導体層、
３：透明導電膜、４：太陽光線。
Claims (1)
- １ アモルフアスシリコン半導体基板上に透明導
電膜をPVD法によつて形成してなる光起電力素
子の製造方法において、透明導電膜が酸化インジ
ウム系あるいは酸化錫系の薄膜であり、前記透明
導電膜を形成する条件が、10-2〜10-5Torrの酸
素分圧雰囲気内で、該基板温度を250℃未満に保
持しつつ、蒸発源と基板との間に高周波電界又は
直流電界を加え、この電界によつて蒸発粒子ある
いは雰囲気ガスをイオン化する方法によつてプラ
ズマ状態を経たPVDによつて成膜することを特
徴とする光起電力素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56141491A JPS5842280A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 光起電力素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56141491A JPS5842280A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 光起電力素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5842280A JPS5842280A (ja) | 1983-03-11 |
| JPH0128512B2 true JPH0128512B2 (ja) | 1989-06-02 |
Family
ID=15293148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56141491A Granted JPS5842280A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 光起電力素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5842280A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6226869A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-04 | Kyocera Corp | 光起電力装置の製造方法 |
| JPH0272564U (ja) * | 1988-11-24 | 1990-06-01 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5626478A (en) * | 1979-08-13 | 1981-03-14 | Shunpei Yamazaki | Optoelectro conversion device |
-
1981
- 1981-09-07 JP JP56141491A patent/JPS5842280A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5842280A (ja) | 1983-03-11 |
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