JPH01773A - photovoltaic element - Google Patents

photovoltaic element

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JPH01773A
JPH01773A JP63-73894A JP7389488A JPH01773A JP H01773 A JPH01773 A JP H01773A JP 7389488 A JP7389488 A JP 7389488A JP H01773 A JPH01773 A JP H01773A
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は太陽電池や光センサとして利用される光起電力
素子に係り、特に薄膜半導体を積層してなる光起電力素
子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a photovoltaic device used as a solar cell or an optical sensor, and particularly to a photovoltaic device formed by laminating thin film semiconductors.

[従来の技術] 太陽電池は、無尽蔵の太陽光をエネルギー源とし、環境
に与える影響が少なく、小規模でも効率の低下がなく、
且つメインテナンスが容易であるため、次世代の、特に
分散設置型電源として期待されている。
[Conventional technology] Solar cells use inexhaustible sunlight as an energy source, have little impact on the environment, and do not lose efficiency even on a small scale.
Moreover, since it is easy to maintain, it is expected to be used as a next-generation power source, especially as a distributed power source.

太陽光発電に用いる光起電力素子の中で、StやGaA
sの単結晶を用いた素子では、20%を超える変換効率
が得られている。しかし、これらの素子は製造コストが
かかり、得られた電力の価格は他の発電手段の場合に較
べて著しく高く本格的に普及するには至ってはいない。
Among the photovoltaic elements used for solar power generation, St and GaA
A conversion efficiency of over 20% has been obtained in an element using a single crystal of s. However, these devices are expensive to manufacture, and the price of the resulting power is significantly higher than that of other power generation means, so they have not become widespread.

これに対し、低コストに製造できる光起電力素子として
、非晶質シリコンpin型素子、ショットキー型素子、
Cd5−CdTeヘテロ接合素子等のような薄膜光起電
力素子が挙げられる。その−例として、非晶質シリコン
ルミn型素子を第2図に示す。
On the other hand, as photovoltaic elements that can be manufactured at low cost, amorphous silicon pin type elements, Schottky type elements,
Examples include thin film photovoltaic devices such as Cd5-CdTe heterojunction devices. As an example, an amorphous silicon Luminous n-type device is shown in FIG.

第2図において、22はPを混合したn型の薄膜半導体
層、23は不純物を混合していない薄膜半導体層、24
は2を混合したp型のFit膜半膜体導体層り、これら
が順次、金属基板21上に設けられている。そして、透
明導伝層25を通過した光子により発生した光電流は、
透明導伝層25を経て集電電極26に集電される構成と
なっている。
In FIG. 2, 22 is an n-type thin film semiconductor layer mixed with P, 23 is a thin film semiconductor layer not mixed with impurities, and 24 is an n-type thin film semiconductor layer mixed with P.
2 is a p-type Fit film/half-film conductor layer mixed with 2, and these are sequentially provided on a metal substrate 21. The photocurrent generated by the photons passing through the transparent conductive layer 25 is
Current is collected to a current collecting electrode 26 via a transparent conductive layer 25.

こうした光起電力素子の場合には、素子の製造そのもの
については低コスト化が見込まるれものの、その変換効
率ηは実用規模のものでは10%を越えるに至っておら
ず、また、その設置に要する費用が割高であり、結局電
力の価格を十分に下げることはできていない。
In the case of such photovoltaic devices, although it is expected that the manufacturing cost of the device itself will be lower, the conversion efficiency η has not reached more than 10% on a practical scale, and the installation cost is also low. The cost is relatively high, and in the end it has not been possible to reduce the price of electricity sufficiently.

このような現状を改善するため、薄膜光起電力素子の変
換効率ηを引き上げるための様々の改良が行われてきた
In order to improve this current situation, various improvements have been made to increase the conversion efficiency η of thin film photovoltaic elements.

改良案の1つは、薄膜光起電力素子の1面又は両面に設
けられるn型又はp型の薄膜半導体を、不純物元素を混
合した薄膜半導体層(仮にA層とする)と、前記不純物
元素を混合した薄膜半導体層とは濃度が異なるか、不純
物元素が異なるか、又は不純物元素を混合していない薄
膜半導体層(仮にB層とする)とを、繰り返しくA層、
B層、A層、B層、・・・、となるように)堆積して積
層薄膜半導体とした光起電力素子である。上記で、薄膜
半導体層の1つの層厚は、多くの場合100Å以下であ
る。また、それぞれの薄膜半導体層が1つずつ異なって
いて、例えばA層、B層、0層、D層、・・・どなって
いても、素子として機能する構成であればよい。
One of the improvement plans is to replace the n-type or p-type thin film semiconductor provided on one or both surfaces of the thin film photovoltaic element with a thin film semiconductor layer (temporarily referred to as layer A) containing an impurity element and the impurity element. A layer in which a thin film semiconductor layer having a different concentration, a different impurity element, or a thin film semiconductor layer (temporarily referred to as layer B) in which no impurity element is mixed than the thin film semiconductor layer mixed with the A layer,
It is a photovoltaic element that is made into a laminated thin film semiconductor by depositing layers (B layer, A layer, B layer, etc.). In the above, the thickness of one of the thin film semiconductor layers is often 100 Å or less. Further, each thin film semiconductor layer may be different from each other, for example, A layer, B layer, 0 layer, D layer, etc., as long as it functions as an element.

この改良案をa−Si:)I光起電力素子に通用した例
を第1図に示す。ここで1は金属基板であり、たとえば
表面を研磨したステンレス板などが用いられる。2は成
膜時にPH3を混合してn型としたa−3t:Hの厚さ
50人の薄膜半導体層である。3は成膜時にPH,を混
合していないa−Si:Hの厚さ50人の薄膜半導体層
である。
FIG. 1 shows an example in which this improved proposal was applied to an a-Si:)I photovoltaic device. Here, 1 is a metal substrate, such as a stainless steel plate with a polished surface. 2 is a thin film semiconductor layer of a-3t:H with a thickness of 50 mm and made n-type by mixing PH3 during film formation. 3 is a thin film semiconductor layer of a-Si:H with a thickness of 50 mm without mixing PH during film formation.

4は不純物を混合していないa−5t:Hの厚さ500
0人の半導体層である。5はB、H6を混合してp型と
したa−3t:Hの厚さ50人薄膜半導体層である。6
は82H6を混合していないa−3t:Hの厚さ50人
の薄膜半導体層である。7は透明導電層であり、たとえ
ばITO膜などが用いられる。8は集電電極であり、た
とえば銀などが用いられる。
4 is a-5t:H thickness 500 without mixing impurities
There are 0 semiconductor layers. 5 is a 50-layer thin film semiconductor layer of a-3t:H made p-type by mixing B and H6. 6
is a 50 mm thick thin film semiconductor layer of a-3t:H without 82H6 mixed therein. 7 is a transparent conductive layer, for example, an ITO film or the like is used. Reference numeral 8 represents a current collecting electrode, and silver or the like is used, for example.

以上の構成とすることによって、第2図に示したような
通常のpin型光起電力素子より短絡電流 (I sc
)を大暫くすることができる。これは、第2図の素子で
はn型薄膜半導体層22やp型薄膜半導体層24の中で
吸収された光子が電子やホールを殆ど発生できないのに
対し、第1図の素子では積層構造とされたn型薄膜半導
体層2及びp型薄膜半導体層5中では電子やホールをよ
り有効に発生できるためであろうと推察される。
With the above configuration, the short circuit current (I sc
) for a while. This is because in the device shown in FIG. 2, photons absorbed in the n-type thin film semiconductor layer 22 and the p-type thin film semiconductor layer 24 can hardly generate electrons or holes, whereas in the device shown in FIG. It is presumed that this is because electrons and holes can be generated more effectively in the n-type thin film semiconductor layer 2 and p-type thin film semiconductor layer 5.

しかしながら、第1図の素子の場合でも、開放電圧(V
 oc)及び曲線因子(F、F、)の改良は十分ではな
く、結果として得られる変換効率qをめざましく向上さ
せることはできなかった。また、素子に逆バイアス電圧
を加えて光センサとして使用する場合、暗電流σd (
ダイオードの飽和電流に相当する)はなるべく小さい方
が光電流との比 (S/N比)が大きくとれ、光センサ
として使用できる光強度の領域が広がり好都合である。
However, even in the case of the device shown in FIG.
oc) and fill factors (F, F,) were not sufficient, and the resulting conversion efficiency q could not be improved significantly. In addition, when applying a reverse bias voltage to the device and using it as a photosensor, the dark current σd (
The smaller the diode saturation current (corresponding to the saturation current of the diode) is, the better the ratio (S/N ratio) to the photocurrent can be obtained, and the range of light intensity that can be used as a photosensor will be expanded.

しかし、現状では暗電流σdが大きく、実用上の要請を
十分に満たしていなかった。
However, at present, the dark current σd is large and does not fully meet practical requirements.

[発明が解決しようとする問題点1 以上で述べたように、従来の薄膜光起電力素子において
は、短絡電流 (I ic )が小さいため変換効率η
が低く、改良案においてもなお、開放電圧(V oc)
及び曲線因子(F、F、)が十分改善されず、また、逆
バイアス電圧印加時の暗電流σdが大きいため光センサ
としてのS/N比が小さいという問題点を有していた。
[Problem to be solved by the invention 1 As stated above, in the conventional thin film photovoltaic device, the short circuit current (I ic ) is small, so the conversion efficiency η
is low, and even in the improved plan, the open circuit voltage (V oc)
and fill factor (F, F,) were not sufficiently improved, and the dark current σd was large when a reverse bias voltage was applied, so the S/N ratio as an optical sensor was low.

本発明は、上記の従来の薄膜光電力素子の問題点を解決
し、短絡電流(r ic)ばかりでなく開放電圧(V 
oc)及び曲線因子(F、F、)を向上させ、結果とし
て得られる変換効率ηを太陽電池として実用的な値にま
で向上させることを目的とする。さらに本発明は、薄膜
光起電力素子の逆バイアス電圧印加時の暗電流を減少さ
せ、光センサとしてのS/N比を向上させることを目的
とする。
The present invention solves the above problems of the conventional thin film photovoltaic device, and reduces not only the short circuit current (RIC) but also the open circuit voltage (V
oc) and fill factor (F, F,), and the resulting conversion efficiency η to a value that is practical for solar cells. A further object of the present invention is to reduce the dark current of a thin film photovoltaic element when a reverse bias voltage is applied, and to improve the S/N ratio as a photosensor.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、薄膜半導体の1面又は両面に、堆積時に不純
物元素を混合することによりp型又はn型とした膜厚1
00Å以下の薄膜半導体と、前記不純物とは異なる濃度
の不純物元素を堆積時に混合した膜厚100Å以下の薄
膜半導体、前記不純物元素とは異なる種類の不純物元素
を堆積時に混合した膜厚10・0Å以下の薄膜半導体、
または不純物元素を混合していない膜厚100λ以下の
薄膜半導体のうち少なくとも1種以上の薄膜半導体とを
、少なくとも2回以上繰り返して堆積してなる光起電力
素子において、前記積層薄膜半導体はシリコンを主要な
構成元素としており、当該薄膜半導体の水素含有量は1
原子比以上、10原子比以下であることを特徴とする光
起電力素子であるところに要旨が存在する。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a thin film semiconductor having a thickness of 1 to 1 p-type or n-type by mixing impurity elements on one or both surfaces of the thin film semiconductor during deposition.
A thin film semiconductor with a thickness of 00 Å or less, a thin film semiconductor with a thickness of 100 Å or less in which an impurity element with a concentration different from the above impurity was mixed during deposition, and a film with a thickness of 10.0 Å or less in which an impurity element of a different type than the above impurity element was mixed during deposition. thin film semiconductors,
Alternatively, in a photovoltaic element formed by repeatedly depositing at least one type of thin film semiconductor of 100λ or less in thickness without mixing impurity elements at least twice, the laminated thin film semiconductor is made of silicon. The hydrogen content of the thin film semiconductor is 1.
The gist of the photovoltaic device is that it is a photovoltaic device characterized by having an atomic ratio of at least 10 atomic ratios and no more than 10 atomic ratios.

[作用] 本発明者等は、シリコンを主要な構成元素とする例えば
従来の技術で述べた第1図のような構成の素子において
、作製法及び作製条件について鋭意検討を行った結果、
n型又はp型の積層薄膜半導体中の水素含有量が光起電
力素子の特性に大きく影響を与えることを見出した。本
発明はこのこと実に基いてなされたものである。
[Function] As a result of intensive study on the manufacturing method and manufacturing conditions of an element having silicon as a main constituent element and having the structure as shown in FIG.
It has been found that the hydrogen content in an n-type or p-type laminated thin film semiconductor greatly influences the characteristics of a photovoltaic device. The present invention has been made based on this fact.

すなわち、本発明は、例えば従来の技術で述べた改良案
の第1図で示した素子ように、不純物元素を混合した薄
膜半導体層と、前記不純物元素を混合した薄膜半導体層
とは濃度が異なるか、不純物元素が異なるか、又は不純
物元素を混合していない薄膜半導体層とを、繰り返し堆
積して積層薄膜半導体とした光起電力素子に対して、さ
らに、薄膜半導体層中の水素含有量を1〜10原子比と
したものである。
That is, in the present invention, for example, as in the element shown in FIG. 1 of the improvement plan described in the prior art, a thin film semiconductor layer mixed with an impurity element and a thin film semiconductor layer mixed with the impurity element have different concentrations. For photovoltaic elements that are made into a laminated thin film semiconductor by repeatedly depositing thin film semiconductor layers with different impurity elements or with no impurity elements mixed, the hydrogen content in the thin film semiconductor layer is further reduced. The atomic ratio is 1 to 10.

積層構造とすることにより従来の技術で述べたように短
絡電流 (I sc )が改善され、さらに、薄膜半導
体層中の水素含有量を1〜10原子比とすることによっ
て開放電圧(VOC)や曲線因子(F、F、)が大きく
なる。これは、積層構造とされたn型及びp型半導体層
の中の電子やホールの密度が高まって、i型半導体層の
中に有効に電界が加えられるためである。
By forming a layered structure, the short circuit current (I sc ) is improved as described in the conventional technology, and furthermore, by setting the hydrogen content in the thin film semiconductor layer to an atomic ratio of 1 to 10, the open circuit voltage (VOC) and The fill factor (F, F,) increases. This is because the density of electrons and holes in the laminated n-type and p-type semiconductor layers increases, and an electric field is effectively applied to the i-type semiconductor layer.

(本発明の詳細な説明するための実験)以下、実験結果
に基いて本発明の作用を具体的に説明する。
(Experiments for Detailed Explanation of the Present Invention) Hereinafter, the effects of the present invention will be specifically explained based on experimental results.

■サンプルの作製法及び装置 第3図に示す装置にて実験用の試料を作製した。この装
置は、少くとも機能性堆積膜の構成元素及びハロゲン元
素を含む原料ガスと水素ラジカルとを反応させて機能性
堆積膜を作製する、水素ラジカルCVD−(HR−CV
D)法と呼ばれる機能性堆積膜作製法を実現するための
装置の1例である。HR−CVD法は膜中の水素含有量
を広範囲に渡って制御できることから、本発明の効果を
示しやすいため用いたものである。
(2) Sample Preparation Method and Apparatus Experimental samples were prepared using the apparatus shown in FIG. This device is a hydrogen radical CVD (HR-CVD) device that produces a functional deposited film by reacting a raw material gas containing at least the constituent elements of the functional deposited film and a halogen element with hydrogen radicals.
This is an example of an apparatus for realizing a functional deposited film production method called method D). The HR-CVD method was used because the hydrogen content in the film can be controlled over a wide range, making it easier to demonstrate the effects of the present invention.

第3図で31は真空槽であり、真空ポンプによって排気
されている。真空槽31の中に基体ホルダ32が設けら
れ、基体ホルダ32上に基体33が固定されている。基
体33は基体ホルダ32内に設けられたヒータによって
所望の温度まで加熱できる。また、真空槽31には太い
石英ガラス管(外管)34と細い石英ガラス管(内管)
35が同心状に接続され、各々その後端から水素を含む
ガス及び成膜の原料ガスが導入される。導入された水素
を含むガス及び成膜の原料ガスは、金属製のアプリケー
タ36を通して加えられた2、45GHzのマイクロ波
電力によって分解され反応を起し、薄膜半導体となって
基体33上に堆積する。この装置を用い第1表に示す作
製条件にて3 fflの薄膜半導体を作製した。第1表
においてXとあるのは、この値を変化させて実験を行っ
たためである。
In FIG. 3, 31 is a vacuum chamber, which is evacuated by a vacuum pump. A substrate holder 32 is provided in the vacuum chamber 31, and a substrate 33 is fixed onto the substrate holder 32. The base 33 can be heated to a desired temperature by a heater provided within the base holder 32. In addition, the vacuum chamber 31 includes a thick quartz glass tube (outer tube) 34 and a thin quartz glass tube (inner tube).
35 are concentrically connected, and a gas containing hydrogen and a raw material gas for film formation are introduced from the rear end of each. The introduced gas containing hydrogen and the raw material gas for film formation are decomposed and reacted by microwave power of 2.45 GHz applied through the metal applicator 36, and a thin film semiconductor is deposited on the substrate 33. do. Using this apparatus, a 3 ffl thin film semiconductor was manufactured under the manufacturing conditions shown in Table 1. The reason why X is shown in Table 1 is because the experiment was conducted by changing this value.

■膜を積層することによる作用の説明実験膜を積層する
ことの作用を見るために、■に述べた装置で次の様な試
料を作製した。
■Explanation of the effects of laminating membranes Experimental In order to examine the effects of laminating membranes, the following samples were prepared using the apparatus described in (■).

表面にITO膜をコートしたコーニング社製7059番
ガラス基板上に、SiH4とNH3を原料ガスとしてグ
ロー放電分解法により窒化シリコン層(以下、SiN層
と略記)を500人堆積した。このSiN層上に、第1
表の条件Aにてx=160Wとしてn型シリコン層を3
00人堆積し、次いで条件Bにてx=160Wとしてn
型シリコン層を3μ堆積した。さらに再びSiN層を5
00人堆積した後、表面にA1膜を蒸着して表面電極と
し試料(N−1)とした。
500 silicon nitride layers (hereinafter abbreviated as SiN layers) were deposited on a Corning Co., Ltd. No. 7059 glass substrate whose surface was coated with an ITO film by glow discharge decomposition using SiH4 and NH3 as source gases. On this SiN layer, the first
Under condition A in the table, x = 160W and the n-type silicon layer is
00 people deposited, then under condition B with x=160W and n
A mold silicon layer of 3μ was deposited. Furthermore, 5 layers of SiN are added again.
After depositing 0.00 ml of the sample, an A1 film was deposited on the surface to serve as a surface electrode and a sample (N-1).

また、n型シリコン層の代りに第1表の条件CにてX÷
160Wとしてp型シリコン層を300人堆積した以外
は試料(N−1)と同様にして、試料(p−i)を作製
した。
Also, instead of the n-type silicon layer, X÷
Sample (p-i) was prepared in the same manner as sample (N-1) except that 300 p-type silicon layers were deposited at 160 W.

次に、ITO膜をコートしたコーニング社7059番ガ
ラス上にSin層を500人堆積した後条件Aにてx=
160Wとしてn型シリコン層を25人堆積し、次いで
条件Bにてx=160Wとしてn型シリコン層を25人
堆積し、再びn型シリコン層を25人堆積し、次いでn
型シリコン層を25人堆積するプロセスを12回繰り返
し合計600人の積層薄膜半導体とした。引き続き、n
型シリコン層を3μm堆積し、再びSiN膜を500人
堆積した後、表面にAfl膜を蒸着して表面電極とし試
料(N−2)とした。
Next, after depositing 500 Sin layers on Corning Co. No. 7059 glass coated with an ITO film, under condition A, x =
25 n-type silicon layers were deposited at 160 W, then 25 n-type silicon layers were deposited under condition B with x = 160 W, 25 n-type silicon layers were deposited again, and then n
The process of depositing a mold silicon layer by 25 people was repeated 12 times, resulting in a total of 600 laminated thin film semiconductors. Continue, n
After depositing a mold silicon layer of 3 μm and depositing 500 SiN films again, an Afl film was deposited on the surface to serve as a surface electrode and was used as a sample (N-2).

また、n型シリコンの代りに第1表の条件Cにてx=1
60Wとしてp型シリコン層を25人ずつ堆積した以外
は試料(N−2)と同様にして試料(P−2)を作製し
た。
Also, instead of n-type silicon, x = 1 under condition C in Table 1.
Sample (P-2) was prepared in the same manner as sample (N-2) except that 25 people each deposited a p-type silicon layer at 60 W.

以下同様にして、−層あたりの厚さLを25人の代りに
50人、100人、150人とし、n層とi層又はp層
とi層の繰返しを各々6回、3回、2回として試料(N
−3)及び(P−3)。
Similarly, the thickness L per layer is changed to 50, 100, and 150 people instead of 25 people, and the n-layer and i-layer or the p-layer and i-layer are repeated 6 times, 3 times, and 2 times, respectively. sample (N
-3) and (P-3).

(N−4)及び(P−4)、(N−5)及び(P−5)
を作製した。
(N-4) and (P-4), (N-5) and (P-5)
was created.

このようにして作製した各サンプルを用いて、Time
 of Flight (T OF )法測定を行った
。第4図はこの測定のセットアツプを示す図で、試料(
N−4)又は(P−4)を用いた場合が示しである。そ
の他の試料に対する測定のセットアツプも同様である。
Using each sample prepared in this way, Time
Of Flight (T OF ) method measurement was performed. Figure 4 shows the setup for this measurement.
The case where N-4) or (P-4) is used is shown. The measurement setup for other samples is similar.

ここで41はガラス基板、42はコートされたITO膜
の透明導電層、43及び47はSiN層である。SiN
層は電極からの電子やホールの注入を阻止するために挿
入されている。44はn型又はp型薄膜半導体層、45
及び46はi型半導体層である。なお、積層薄膜半導体
層中の最後のi型層は引き続き堆積されたi型層と同一
条件なので図中で区別していない。
Here, 41 is a glass substrate, 42 is a coated transparent conductive layer of ITO film, and 43 and 47 are SiN layers. SiN
The layer is inserted to prevent injection of electrons and holes from the electrode. 44 is an n-type or p-type thin film semiconductor layer, 45
and 46 are i-type semiconductor layers. Note that the last i-type layer in the laminated thin film semiconductor layer is under the same conditions as the subsequently deposited i-type layer, so it is not distinguished in the figure.

積層薄膜半導体がn型層とi型層から構成される試料(
N−1)〜(N−5)の場合について測定手順を説明す
る。まず暗中にてITO膜42とA1膜48の間にIT
O膜42が正である様な電圧パルスを加えた後ただちに
、窒素レーザーで励起されたパルス状の色素レーザー光
が基板ガラス41側から入射される。入射するレーザー
光の波長は460nmと短いため、光は殆ど積層薄膜半
導体(試料(N−1)〜(N−5)のn型層)の部分で
吸収される。この部分で発生したホールは電界によって
Afl膜48側にドリフトし、外部回路に電流が流れる
。この電流を積算すると膜の中を流れたホール数を算出
することができる。もし積層薄膜半導体の部分で発生し
たホールがすぐ再結合してしまうと電流の積算値Qが減
少することになり、積層薄膜半導体におけるホールの再
結合の程度が評価できることになる。
A sample in which the laminated thin film semiconductor is composed of an n-type layer and an i-type layer (
The measurement procedure will be explained for cases N-1) to (N-5). First, in the dark, the IT film was placed between the ITO film 42 and the A1 film 48.
Immediately after applying a voltage pulse such that the O film 42 is positive, pulsed dye laser light excited by a nitrogen laser is incident from the substrate glass 41 side. Since the wavelength of the incident laser light is as short as 460 nm, most of the light is absorbed in the laminated thin film semiconductor (n-type layer of samples (N-1) to (N-5)). Holes generated in this portion drift toward the Afl film 48 due to the electric field, and current flows to the external circuit. By integrating this current, the number of holes flowing through the film can be calculated. If the holes generated in the laminated thin film semiconductor are recombined immediately, the integrated current value Q will decrease, and the degree of hole recombination in the laminated thin film semiconductor can be evaluated.

一方、積層薄膜半導体がp型層とi型層から構成される
試料(p−B〜(P−5)の場合には、AIL膜48が
正である様な電圧パルスを加えることによって積層薄膜
半導体における電子の再結合の程度が同様に評価できる
On the other hand, in the case of samples (p-B to (P-5)) in which the laminated thin film semiconductor is composed of a p-type layer and an i-type layer, the laminated thin film semiconductor is The degree of electron recombination in semiconductors can be similarly evaluated.

第2表に各サンプルに対する電流の積算値Qの相対値を
示す。ここに示した試料(N−1)〜(N−5)及び(
p−t)〜(P−5)では、のれから明らかに、積層薄
膜半導体のn型層又はp型層の層厚の合計(1つの層の
厚さLX<り返し回数)を300人にそろえである。ま
た、単層の試料(N−1)及び(P−1)での電流積算
地をQの基準(1,0)とした。
Table 2 shows the relative values of the current integrated value Q for each sample. Samples (N-1) to (N-5) and (
In p-t) to (P-5), it is clear from the graph that the total layer thickness of the n-type layer or p-type layer of the laminated thin film semiconductor (thickness of one layer LX < number of repetitions) is 300 people. They are all aligned. Further, the current integration point in the single-layer samples (N-1) and (P-1) was set as the reference for Q (1,0).

第2表かられかるように、くり返し回数が増すに従って
、電流積算地Qは増大している。
As can be seen from Table 2, as the number of repetitions increases, the current integration point Q increases.

特に、1つの層の厚さLが100Å以下の試料(N−2
)〜(N−5)及び(P−2)〜(P−5)では電流積
算値Q(相対値)が5以上であり、積層薄膜半導体にn
型半導体を用いた時でもp型半導体を用いた時でも、ホ
ールや電子の再結合が著しく減少することがわかった。
In particular, a sample (N-2
) to (N-5) and (P-2) to (P-5), the current integrated value Q (relative value) is 5 or more, and the laminated thin film semiconductor has n
It has been found that recombination of holes and electrons is significantly reduced both when using a p-type semiconductor and when using a p-type semiconductor.

また、1つの層の厚さLが100人を越えている試料(
N−5)及び(P−5)では、試料(N−2)〜(N−
4)及び(P−2)〜(P−4)に比べ、わずかな改善
にとどまっている。
In addition, samples in which the thickness L of one layer exceeds 100 people (
For samples (N-5) and (P-5), samples (N-2) to (N-
4) and (P-2) to (P-4), the improvement is only slight.

以上の結果は、例えばpin型光起電力素子のn型層に
積層薄膜半導体を用いた場合、積層薄膜半導体中、又は
、積層薄膜半導体近傍のi型層中で発生したホールが再
結合する割合が減少し、光起電力素子の短絡光電流Is
cの増加に寄与することを示すものである。また、p型
層に積層薄膜半導体を用いた場合にも同様に、積層薄膜
半導体中、又は積層薄膜半導体近傍のi型層中で発生し
た電子が再結合する割合が減少し、やはりXSCの増加
に寄与することを示すものである。
The above results show that, for example, when a laminated thin film semiconductor is used as the n-type layer of a pin-type photovoltaic element, the rate at which holes generated in the laminated thin film semiconductor or in the i-type layer near the laminated thin film semiconductor recombine decreases, and the short-circuit photocurrent Is of the photovoltaic element
This shows that it contributes to an increase in c. Similarly, when a laminated thin film semiconductor is used for the p-type layer, the rate at which electrons generated in the laminated thin film semiconductor or in the i-type layer near the laminated thin film semiconductor recombine decreases, resulting in an increase in XSC. This shows that it contributes to

この効果の生じる機構については、積層薄膜半導体中の
n型層中又はp型層中の特にi型層に隣接する部分での
再結準位における電子又はホールの分布が変化したため
と考えられる。したがって、上記のメカニズムから考え
ると、Lが100Å以下であればくりかえし回数が2回
であっても同様な効果は期待される。
The mechanism by which this effect occurs is thought to be due to a change in the distribution of electrons or holes at the recombination level in the n-type layer or p-type layer in the laminated thin film semiconductor, particularly in the portion adjacent to the i-type layer. Therefore, considering the above mechanism, if L is 100 Å or less, the same effect can be expected even if the number of repetitions is two.

以上の実験結果及び考察から光起電力素子のp型層又は
n型層として積層薄膜半導体を使用する場合、1つの層
の厚さLを100Å以下、くり返し回数を2回以上とす
ることで、光起電力素子のtscを増大できることがわ
かる。
From the above experimental results and considerations, when using a laminated thin film semiconductor as a p-type layer or an n-type layer of a photovoltaic element, the thickness L of one layer should be 100 Å or less, and the number of repetitions should be 2 or more. It can be seen that the tsc of the photovoltaic device can be increased.

■水素含有量の作用の説明実験 まず、■において説明したHR−CVD法によって膜中
の水素含有量が制御できることを示すために、次の様な
実験を行った。不純物をドープしていないStウェハ(
厚さ500μm)を基板として、その上にマイクロ波放
電の電力Xを60Wとして第1表の条件A、B、Cにて
厚さ1μmのn型層、i型層、p型層を作製し、各々試
料(N−6)、(I−6)、(P−6)とした。
(2) Experiment to explain the effect of hydrogen content First, in order to demonstrate that the hydrogen content in the film can be controlled by the HR-CVD method described in (2), the following experiment was conducted. St wafer not doped with impurities (
Using a substrate (with a thickness of 500 μm) as a substrate, an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer with a thickness of 1 μm were fabricated on the substrate under conditions A, B, and C in Table 1, with the microwave discharge power X being 60 W. , respectively as samples (N-6), (I-6), and (P-6).

同様にマイクロ波電力Xをaow、to。Similarly, the microwave power X is aow, to.

W、120W、160W、200Wとして、試料(N−
7)〜(N−11)、(I−7)〜(I−11)、及び
(P−7)〜(P−11)を作製した。
Samples (N-
7) to (N-11), (I-7) to (I-11), and (P-7) to (P-11) were produced.

以上のようにして作製された試料(N−6)〜(N−1
1)、(I−6)〜(I−11)、及び(P−6)〜(
P−11)をフーリエ変換赤外吸収(FT I R)装
置にかけて、吸収スペクトルのうち2000cm−’〜
2100cm−’の領域に存在する5i−Hのストレッ
チングモードの吸収強度を測定し、水素含有量を算出し
た。その結果を第3表に示す。
Samples (N-6) to (N-1) prepared as above
1), (I-6) to (I-11), and (P-6) to (
P-11) was subjected to a Fourier transform infrared absorption (FTIR) device, and the absorption spectrum of 2000 cm-'~
The absorption intensity of the 5i-H stretching mode existing in the region of 2100 cm-' was measured, and the hydrogen content was calculated. The results are shown in Table 3.

第3表より明らかなように、マイクロ波電力が増大する
に従って、水素含有量は増加している。
As is clear from Table 3, as the microwave power increases, the hydrogen content increases.

これにより、水素含有量をマイクロ波電力によって制御
できることがわかる。
This shows that the hydrogen content can be controlled by microwave power.

次いで、水素含有量が変化した時の多層膜の導電率を評
価するための試料を次の様にして作製した。コーニング
社7059番ガラス基板上にHR−CVD法でマイクロ
波電力X=60Wとして、第1表Aの条件でn型層を5
0人堆積した。
Next, samples for evaluating the conductivity of the multilayer film when the hydrogen content was changed were prepared in the following manner. Five n-type layers were formed on a Corning Co., Ltd. No. 7059 glass substrate using the HR-CVD method with microwave power X = 60 W and under the conditions shown in Table 1 A.
0 people were deposited.

その後Bの条件にてi型層を50人、再びn型層を50
人、i型層を50人の順で100回繰り返し、厚さ約1
μmの堆積を行った。この後パーマロイマスクをかけて
AJZ蒸着を行い、コプラナー型の電極をつけて、試料
(N−12)とした。同様にn層の代りに第1表Cの条
件でx=60Wとしてp層を堆積した以外は試料(N−
12)と同様にして試料(P−12)を作製した。さら
にマイクロ波電力Xを80Wとした以外には試料(N−
12)や(P−12)と同様にして試料(N−13)及
び(P−13)を作製した。以下同様に、Xを100W
として試料(N−14)及び(P−14)を、Xを12
0Wとして試料(N−15)及び(P−15)を、Xを
160Wとして試料(N−16)及び(P−16)を、
Xを200Wとして試料(N−17)及び(P−17)
を作製した。
After that, under conditions B, 50 people were exposed to the i-type layer, and 50 people were again exposed to the n-type layer.
Repeat layer 100 times for 50 people to a thickness of approx.
Deposition of μm was performed. Thereafter, a permalloy mask was applied, AJZ vapor deposition was performed, and a coplanar type electrode was attached to prepare a sample (N-12). Similarly, the sample (N-
A sample (P-12) was prepared in the same manner as in 12). Furthermore, except for the microwave power X of 80W, the sample (N-
Samples (N-13) and (P-13) were prepared in the same manner as 12) and (P-12). Similarly, X is 100W
Samples (N-14) and (P-14) as
Samples (N-15) and (P-15) with 0W, samples (N-16) and (P-16) with X as 160W,
Samples (N-17) and (P-17) when X is 200W
was created.

作製した試料(N−12)〜(N−17)及び(P−1
2)〜(P−17)を用いて試料の導電率σdを評価し
た結果を第4表に示す。第4表より、n型層を用いた積
層薄膜半導体の場合もp型層を用いた積層薄膜半導体の
場合も、マイクロ波電力の増大、すなわち、水素含有量
の増加に従って、導電率σdが低下していることがわか
る。特に、第3表との比較より水素含有量が10原子比
を越えているマイクロ波電力120W以上の試料(N−
12)〜(N−17)及び(P−12)〜(P−17)
ではb odが著しく低下することが示されている。
The prepared samples (N-12) to (N-17) and (P-1
Table 4 shows the results of evaluating the electrical conductivity σd of the samples using 2) to (P-17). From Table 4, the electrical conductivity σd decreases as the microwave power increases, that is, as the hydrogen content increases, both in the case of a laminated thin film semiconductor using an n-type layer and in the case of a laminated thin film semiconductor using a p-type layer. I know what you're doing. In particular, as compared with Table 3, samples with hydrogen content exceeding 10 atomic ratio and microwave power of 120 W or more (N-
12) ~ (N-17) and (P-12) ~ (P-17)
It has been shown that b od is significantly reduced.

このCdの低下は、n型層を用いた積層薄膜半導体の場
合には電子の、p型層を用いた積層薄膜半導体の場合に
はホールの、密度の違いに起因すると考えられる。pi
n型光起電力素子においてn型層の電子密度及びp型層
の電子密度が高いほど、n型層又はp型層は空乏層化し
にくくなり電位の低下が少なくなるので、高い開放電圧
V。Cが得られる。また、p型層とn型層の間のi型層
中の電界強度も強まるので、曲線因子(F、F、)も大
きくなる。
This decrease in Cd is considered to be due to the difference in the density of electrons in the case of a laminated thin film semiconductor using an n-type layer, and of holes in the case of a laminated thin film semiconductor using a p-type layer. pi
In an n-type photovoltaic element, the higher the electron density of the n-type layer and the electron density of the p-type layer, the more difficult it is for the n-type layer or the p-type layer to become a depletion layer, and the lower the drop in potential is, so the higher the open circuit voltage V is. C is obtained. Furthermore, since the electric field strength in the i-type layer between the p-type layer and the n-type layer increases, the fill factor (F, F,) also increases.

以上、■及び■の結果から、シリコン薄膜半導体を用い
たpin型光起電力素子において、p型型層及び/又は
n型層を、−層の厚さを100Å以下としたより薄いp
型層とi型層を2回以上積層した構造(以下p型積層薄
膜半導体と呼ぶ)、及び/又は、−層の厚さを100Å
以下としたより薄いn型層とi型層を2回以上積層した
構造(以下n型積層薄膜半導体と呼ぶ)とし、かつ膜中
の水素原子含有量を10原子比以下とすることにより変
換効率の大巾な向上が見られた。
From the results of (1) and (2) above, in a pin-type photovoltaic device using a silicon thin film semiconductor, the p-type layer and/or the n-type layer is thinner with a -layer thickness of 100 Å or less.
A structure in which a type layer and an i-type layer are laminated two or more times (hereinafter referred to as a p-type laminated thin film semiconductor), and/or a layer with a thickness of 100 Å.
Conversion efficiency is achieved by creating a structure in which the following thinner n-type layers and i-type layers are laminated two or more times (hereinafter referred to as n-type laminated thin film semiconductor), and by keeping the hydrogen atom content in the film to less than 10 atomic ratio. A significant improvement was seen.

また、光起電力素子を光センサとして用いる場合には前
述したようにダイオードとしての飽和電流が小さいこと
が要求される。よく知られているように、高い開放電圧
■。、を示す光起電力素子は一般に飽和電流が小さいが
、本発明の光起電力素子素子は開放電圧V。Cが高く、
すなわち、飽和電流が小さく、光センサとしても優れた
特性を示すことが得られた。
Further, when a photovoltaic element is used as an optical sensor, it is required that the saturation current as a diode is small as described above. As is well known, high open circuit voltage ■. Generally, a photovoltaic device exhibiting a low saturation current has a small saturation current, but the photovoltaic device of the present invention has an open circuit voltage V. C is high;
That is, it was found that the saturation current was small and that it exhibited excellent characteristics as an optical sensor.

なお、本発明は、以上で述べたようなpin型素子に限
らず、ショットキー型素子やCd5−CdTeヘテロ接
合素子等のような薄膜光起電力素子のいかなるものに対
しても用いることができる。また、薄膜半導体層中に含
まれる元素として、主要なSi以外のGe%C等の第4
属元素が含まれていてもよい。これらのことについては
、実施例において例示する。
Note that the present invention is not limited to the pin type device as described above, but can be used for any thin film photovoltaic device such as a Schottky type device or a Cd5-CdTe heterojunction device. . In addition, as elements contained in the thin film semiconductor layer, quaternary elements such as Ge%C other than the main Si
A genus element may be included. These matters will be illustrated in Examples.

[実施例] 以下、本発明が実際に光起電力素子又は光センサとして
優れた特性を示すことを実施例により具体的に示す。併
せて、本発明の趣旨がpin型以外の光起電力素子や、
Siを主要な構成元素とする他の薄膜半導体素子に対し
ても適用されることも示す。
[Examples] Hereinafter, it will be specifically shown by Examples that the present invention actually exhibits excellent characteristics as a photovoltaic element or an optical sensor. In addition, the gist of the present invention also applies to photovoltaic elements other than pin type,
It will also be shown that the present invention is applicable to other thin film semiconductor devices having Si as a main constituent element.

(実施例1) 第3図に示す装置でHR−CVD法により、第1図の構
成の本発明による光起電力素子と、第1図又は第2図の
構成の比較のための光起電力素子とを作製した。また、
これらの光起電力素子の光センサとしての評価も行った
。以下で、試料(PV−2) 〜(PV−4)が本発明
の実施例であり、試料(PV−1)及び(Pv−5)〜
(PV−7)が比較例である。また、単層の試料(pv
−1)を省き、試料(Pv−2)〜(PV−4)では、
同様の積層構成となっている。
(Example 1) Using the apparatus shown in FIG. 3, a photovoltaic device according to the present invention having the configuration shown in FIG. 1 and a photovoltaic device having the configuration shown in FIG. A device was fabricated. Also,
We also evaluated these photovoltaic elements as optical sensors. In the following, samples (PV-2) to (PV-4) are examples of the present invention, and samples (PV-1) and (Pv-5) to
(PV-7) is a comparative example. In addition, a monolayer sample (pv
-1) is omitted, and in samples (Pv-2) to (PV-4),
It has a similar laminated structure.

以下、本実施例及び比較例の作製の手順を第3図に従っ
て説明する。
Hereinafter, the steps for manufacturing the present example and comparative example will be explained with reference to FIG.

まf、50mmX50mmの大きさのステンレス製基板
を不図示のスパッタリング装置内に入れ、装置内を10
−’Torr以下に真空排気した後、基板上に下部電極
として約1ooo人のAg電極を堆積した。
A stainless steel substrate with a size of 50 mm x 50 mm was placed in a sputtering device (not shown), and the inside of the device was heated for 10 minutes.
After evacuation to -'Torr or less, about 1000 Ag electrodes were deposited on the substrate as a lower electrode.

次に、第3図において、この基板33を基板ホルダ32
上にセットし基板温度が300℃となるようにヒータを
調整し、真空槽31を1O−5Torr以下まで真空排
気する。
Next, in FIG. 3, this substrate 33 is placed in a substrate holder 32.
The heater is adjusted so that the substrate temperature is 300° C., and the vacuum chamber 31 is evacuated to 1 O −5 Torr or less.

外管34よりArを250SCCM及びH2を20SC
CM流し、次いで内管35よりSiF4を27SCCM
及びSiF4で1%に希釈されたpFsを33CCM(
合計でSiF4が約30SCCM、PFsが0.03S
CCM)流し、圧力が0.5Torrとなるように排気
速度を調整した。次いでマイクロ波電源より2.45G
Hz、160Wのマイクロ波を投入しプラズマを立て成
膜を開始した。こうしてn型層を厚さ150人堆積した
。なお、この作製条件は第1表のAでx=160Wとし
た条件である。
Ar from the outer tube 34 at 250SCCM and H2 at 20SC
CM is flowed, and then 27 SCCM of SiF4 is poured from the inner tube 35.
and 33CCM of pFs diluted to 1% with SiF4 (
In total, SiF4 is about 30SCCM, PFs is 0.03S
CCM), and the exhaust speed was adjusted so that the pressure was 0.5 Torr. Next, 2.45G from the microwave power source
A microwave of 160 W at Hz was applied to generate plasma and film formation was started. In this way, an n-type layer was deposited to a thickness of 150 layers. Note that the manufacturing conditions are the conditions in A of Table 1 where x=160W.

ここでマイクロ波の投入を一旦停止し、PF5の流れを
止め、SiF4を30SCCMに調整した後、マイクロ
波電力Xを160Wにして再び放電を再開し、i型層を
厚さ5000人堆積した。
At this point, the microwave input was temporarily stopped, the flow of PF5 was stopped, and the SiF4 was adjusted to 30SCCM, and then the microwave power

この作製条件は第1表のBでx=160Wとした条件に
相当する。
This manufacturing condition corresponds to the condition where x=160W in B of Table 1.

再びマイクロ波の投入を停止し、S i F4流量を2
7SCCMとしてさらに、SiF4で8%に希釈された
BF3を3SCCM (合計でS i F4が約30S
CCM%BF、が0.03SCCM)流し、マイクロ波
電力Xを160Wにして放電を再開し、p型層を厚さ1
50人堆積した。この作製条件は第1表のCでx=16
0Wとした条件に相当する。
Stop the microwave input again and reduce the S i F4 flow rate to 2.
Furthermore, as 7SCCM, 3SCCM of BF3 diluted to 8% with SiF4 (total Si F4 is about 30S
CCM%BF, is 0.03SCCM), the microwave power X is set to 160W, the discharge is restarted, and the p-type layer is
50 people deposited. This manufacturing condition is C in Table 1, x=16
This corresponds to the condition of 0W.

以上、n型層、i型層、p型層の3つの成膜終了後、試
料を装置から取出し、不図示の真空蒸着装置にセットし
て10−’Torr以下に真空排気した後、InとSn
の金属片を重量比1:1でるつぼの中に入れ、抵抗加熱
法によりlXl0−3Torr程度の酸素雰囲気中でI
TO薄膜を約700人蒸着し透明導電層とした。この時
の基板温度は175℃であった。冷却後基板を取出し、
透明導電層の上にパーマロイマスクを置き、真空蒸着装
置に入れlXl0−’Torr以下に真空排気した後抵
抗加熱によりAgを約1.0μm蒸着し、くしの歯状の
集電電極を形成して試料(PV−1)とした。
After completing the formation of the three layers, n-type layer, i-type layer, and p-type layer, the sample was taken out from the apparatus, set in a vacuum evaporation apparatus (not shown), and evacuated to 10-' Torr or less. Sn
metal pieces were placed in a crucible at a weight ratio of 1:1, and heated by resistance heating in an oxygen atmosphere of approximately 1X10-3 Torr.
A TO thin film was deposited by about 700 people to form a transparent conductive layer. The substrate temperature at this time was 175°C. After cooling, take out the board,
A permalloy mask was placed on the transparent conductive layer, and the layer was placed in a vacuum evaporation device and evacuated to below 1X10-' Torr, and then Ag was deposited to a thickness of about 1.0 μm by resistance heating to form a comb-tooth-shaped current collecting electrode. This was designated as a sample (PV-1).

この試料(pv−Bではn型薄膜半導体層及びp型薄膜
半導体層はいずれも単層であり、従来の技術で述べた第
2図の素子と同様の構成である。第2図において、21
は金属基板、22はn型薄膜半導体層、23は不純物を
混合していない薄膜半導体層、24はp型薄膜半導体層
、25は透明導伝層、26は集電電極である。
In this sample (pv-B), both the n-type thin film semiconductor layer and the p-type thin film semiconductor layer are single layers, and the structure is similar to that of the device shown in FIG. 2 described in the related art.
2 is a metal substrate, 22 is an n-type thin film semiconductor layer, 23 is a thin film semiconductor layer with no impurities mixed therein, 24 is a p-type thin film semiconductor layer, 25 is a transparent conductive layer, and 26 is a current collecting electrode.

以下に述べる試料(PV−2) 〜(PV−7)では、
第1図に示すように、n型薄膜半導体層及びp型薄膜半
導体層が積層構成となっている。
In the samples (PV-2) to (PV-7) described below,
As shown in FIG. 1, an n-type thin film semiconductor layer and a p-type thin film semiconductor layer have a laminated structure.

第1図において、1は金属基板、2はPを混合してn型
とした薄膜半導体層、3はPを混合していない薄膜半導
体層、4は不純物を混合していない薄膜半導体層、5は
Bを混合してp型とした薄膜半導体層、6はBを混合し
ていない薄膜半導体層、7は透明導電層、8は集電電極
である。
In FIG. 1, 1 is a metal substrate, 2 is a thin film semiconductor layer mixed with P and made n-type, 3 is a thin film semiconductor layer that is not mixed with P, 4 is a thin film semiconductor layer that is not mixed with impurities, and 5 is a thin film semiconductor layer that is not mixed with P. 6 is a thin film semiconductor layer mixed with B to make it a p-type thin film semiconductor layer, 7 is a transparent conductive layer, and 8 is a current collecting electrode.

g料(PV−1)と同様にしてAgを蒸着した基板1上
に、第1表の条件A (x=aow)と条件B (x=
60W)とで、n型層2とi型層3とを50人ずつ3回
くり返して積層してn型積層薄膜半導体を形成し、その
上に第1表の条件B(x=160W)で5000人のi
型層4を堆積し、さらに第1表の条件C(x=60W)
と条件B (X=60W)とで、p型層5とi型層6と
を50人ずつ3回くり返して堆積してp型積層薄膜半導
体を形成する。最後に、試料(pv−Bと同様にして、
ITO薄膜の透明導電層と、集電電極とを形成し試料(
PV−2)とした。
Condition A (x = aow) and Condition B (x =
60W), the n-type layer 2 and the i-type layer 3 were stacked three times by 50 people to form an n-type laminated thin film semiconductor, and then layered on top of it under condition B (x=160W) in Table 1. 5000 i
Deposit mold layer 4, and then apply condition C (x=60W) in Table 1.
and Condition B (X=60W), the p-type layer 5 and the i-type layer 6 are deposited three times by 50 people each to form a p-type laminated thin film semiconductor. Finally, the sample (similar to pv-B,
A transparent conductive layer of ITO thin film and a current collecting electrode were formed, and a sample (
PV-2).

n型積層薄膜半導体とP型積層薄膜半導体とを形成する
際のマイクロ波電力Xを80Wとした以外は試料(PV
−2)と同様にして、試料(PV−3)を作製した。
The sample (PV
A sample (PV-3) was prepared in the same manner as in -2).

以下同じ要領で、x−100W、120W。Follow the same procedure for x-100W and 120W.

160W、200Wとして、それぞれ試料(PV−4)
、(PV−5)、(pv−a)。
Samples (PV-4) as 160W and 200W, respectively.
, (PV-5), (pv-a).

(PV−7)を作製した。(PV-7) was produced.

この様にして作製した試料にITO膜側よりAM−1光
(100mW/Cm2)を照射し、短絡光電流I SC
+開放電圧V。C1曲線因因子、F、。
The sample prepared in this way was irradiated with AM-1 light (100 mW/Cm2) from the ITO film side, and the short-circuit photocurrent I SC
+Open circuit voltage V. C1 fill factor, F.

及び変換効率ηを測定した。測定の結果を第5表に示す
and the conversion efficiency η were measured. The results of the measurements are shown in Table 5.

第5表に於いて試料(pv−Bはn型薄膜半導体層及び
p型薄膜半導体層が積層構造となっておらず、I、c、
V。。、F、F、、  ηとも最も低い値であった。こ
れに対し、試料(PV−2)〜(PV−7)ではいずれ
も積層構造となっているが、第3表と比較すると、試料
(PV−5)〜(PV−7)は積層薄膜半導体中の水素
原子含有量が10%を越えており、本発明の範囲からは
ずれている。従って、これらの試料(PV−5)〜(P
V−7)では、ISCは大きくなっているものの、VO
C及びF、F、は依然として低く、ηも十分に高くなっ
ているとは言えない。
In Table 5, the sample (pv-B does not have a laminated structure of an n-type thin film semiconductor layer and a p-type thin film semiconductor layer, and I, c,
V. . , F, F, and η were the lowest values. On the other hand, samples (PV-2) to (PV-7) all have a laminated structure, but when compared with Table 3, samples (PV-5) to (PV-7) have a laminated thin film semiconductor structure. The hydrogen atom content exceeds 10%, which is outside the scope of the present invention. Therefore, these samples (PV-5) to (P
V-7), although the ISC is larger, the VO
C, F, and F are still low, and η cannot be said to be sufficiently high.

以上の比較例に対して、本発明の実施例である試料(P
V−2) 〜(PV−4) では、積層薄膜半導体中の
水素含有量は10原子比以下で、これらは■。6、F、
−F、も高くなって、十分良好な特″性が得られており
、本発明の効果が明らかである。
In contrast to the above comparative example, a sample (P
In V-2) to (PV-4), the hydrogen content in the laminated thin film semiconductor is less than 10 atomic ratio, and these are ■. 6.F.
-F also increased, and sufficiently good characteristics were obtained, which clearly demonstrates the effects of the present invention.

次に、同じ試料(PV−1) 〜(PV−7) に−5
Vの逆バイアスを印加した状態での暗電流、試料面に1
00f1.uxの光を当てた時の光電流、及びS/Nt
ヒ(光電流/暗電流)を第6表に示す。第6表に示すよ
うに、試料(pv−t)及び試料(PV−5) 〜(P
V−7)の比較例テハ、S/N比が小さく実用的とは言
えない。これに対し、本発明の実施例である水素含有量
が10%以下の試料(PV−2) 〜(PV−4)では
、S/N比が4桁以上の値で得られており、光センサと
して十分実用的なダイナミックレンジとなっている。す
なわち、本発明の実施例は光センサとしても十分効果を
有することを示している。
Next, the same sample (PV-1) ~ (PV-7) -5
Dark current with a reverse bias of V applied, 1 on the sample surface
00f1. Photocurrent when exposed to ux light and S/Nt
H (photocurrent/dark current) is shown in Table 6. As shown in Table 6, sample (pv-t) and sample (PV-5) ~ (P
Comparative example V-7) has a small S/N ratio and cannot be said to be practical. On the other hand, in the samples (PV-2) to (PV-4) with a hydrogen content of 10% or less, which are examples of the present invention, the S/N ratio was obtained at a value of 4 digits or more, and the The dynamic range is sufficient for practical use as a sensor. In other words, it is shown that the embodiment of the present invention is sufficiently effective as an optical sensor.

(実施例2) 薄膜半導体層中に含まれる元素として、主要なSi以外
にGeやC等の第4属元素が含まれている光起電力素子
の例として、p型SiC積層薄膜半導体によるpin型
積層薄膜半導体素子の実施例を示す。
(Example 2) As an example of a photovoltaic element in which group 4 elements such as Ge and C are included in addition to the main Si as elements contained in the thin film semiconductor layer, a pin made of a p-type SiC laminated thin film semiconductor is used. An example of a type laminated thin film semiconductor device is shown.

第3図の装置を用いて、実施例1と同様の金属基板上に
、第7表のpの条件にてp型のSiC薄膜半導体を堆積
し、第7表のEの条件にてその間にはさまれる不純物を
含まないSiC薄膜半導体を堆積して、以上2f!の堆
積をくり返すことによりp型積層薄膜半導体を作製し、
その他は実施例1と同様にして第1図に示す積層構成の
薄膜光起電力素子の試料(PV−8)及び(PV−9)
を作製した。
Using the apparatus shown in FIG. 3, a p-type SiC thin film semiconductor was deposited on the same metal substrate as in Example 1 under the conditions p in Table 7, and a p-type SiC thin film semiconductor was deposited under the conditions E in Table 7. By depositing a SiC thin film semiconductor that does not contain any intervening impurities, it is more than 2f! A p-type laminated thin film semiconductor is produced by repeating the deposition of
Other conditions were the same as in Example 1, and samples (PV-8) and (PV-9) of thin film photovoltaic elements having the laminated structure shown in FIG. 1 were prepared.
was created.

ここで、試料(pv−a)は比較例であり、試料(PV
−9)は本発明の実施例である。すなわち、試料(PV
−8)ではp型積層薄膜半導体中の水素含有量が10原
子比以上であり、試料(PV−9)ではp型積層薄膜半
導体中の水素含有量が10原子比以下である。水素含有
量は、前述したように、マイクロ波電力によって制御し
た。
Here, the sample (PV-a) is a comparative example, and the sample (PV-a) is a comparative example.
-9) is an example of the present invention. That is, the sample (PV
-8), the hydrogen content in the p-type laminated thin film semiconductor is 10 atomic ratio or more, and in the sample (PV-9), the hydrogen content in the p-type laminated thin film semiconductor is 10 atomic ratio or less. Hydrogen content was controlled by microwave power as described above.

これらの試料について、太陽電池としての特性、及び光
センサとしての特性を測定した結果を第8表に示す。第
8表のS/N比は、−5Vの逆バイアス電圧印加時に1
00 luxの光を照射したときの、光電流と暗電流の
比(光電流/暗電流)である。
Table 8 shows the results of measuring the characteristics of these samples as solar cells and optical sensors. The S/N ratio in Table 8 is 1 when applying a reverse bias voltage of -5V.
This is the ratio of photocurrent to dark current (photocurrent/dark current) when irradiated with light of 00 lux.

第8表に示すように、本発明の実施例の試料(PV−9
)は、比較例の試料(pv−a) に比べ、I !iC
1” 0C1F −F 、+ n +及びS/N比とも
に改善されており、特にS/N比においては、試料(P
V−9)は試料(PV−8)(7310倍以上の値とな
)ている。すなわち、本発明の実施例の試料(PV−9
)は、太陽電池特性、光センサ特性ともに極めて良好で
あり、本発明の効果が明らかである。また、例えば上述
したp型SiC積層薄膜半導体を用いた素子のように、
薄膜半導体層中に主要なSi以外のGeやC等の第4属
元素が含まれている光起電力素子に対して本発明を適用
した場合でも、変わることなく効果を発揮することがわ
かる。
As shown in Table 8, the sample of the example of the present invention (PV-9
) compared to the comparative sample (pv-a), I! iC
1" 0C1F -F, + n + and S/N ratio are both improved, especially in the S/N ratio, the sample (P
V-9) is the sample (PV-8) (7310 times or more value). That is, the sample of the example of the present invention (PV-9
) has extremely good solar cell characteristics and optical sensor characteristics, and the effects of the present invention are clear. Also, for example, like the device using the p-type SiC laminated thin film semiconductor mentioned above,
It can be seen that even when the present invention is applied to a photovoltaic element in which a group 4 element such as Ge or C other than the main Si is contained in the thin film semiconductor layer, the same effect is exhibited.

(実施例3) 本発明のpin型以外の光起電力素子の例として、ショ
ットキー型光起電力素子の例について示す。
(Example 3) As an example of a photovoltaic device other than a pin type photovoltaic device of the present invention, an example of a Schottky type photovoltaic device will be described.

第3図に示す装置によって、第5図に示す構成のショッ
トキー型薄膜光起電力素子の試料(PV−10)及び(
PV−11)を作製した。
Using the apparatus shown in FIG. 3, a Schottky thin film photovoltaic device sample (PV-10) and (
PV-11) was produced.

また、試料(PV−10)は比較例であり、試料(pv
−tl)は本発明の実施例である。
In addition, the sample (PV-10) is a comparative example, and the sample (PV-10) is a comparative example.
-tl) is an example of the present invention.

ここで第5図の51〜54は第1図の1〜4に対応する
。すなわち、第5図において、51は金属基板、52は
Pを混合してn型とした薄膜半導体層、53はPを混合
していない薄膜半導体層、54は不純物を混合していな
い薄膜半導体層である。また、55は上部電極であり、
56は集電電極である。
Here, 51 to 54 in FIG. 5 correspond to 1 to 4 in FIG. 1. That is, in FIG. 5, 51 is a metal substrate, 52 is a thin film semiconductor layer mixed with P to make it n-type, 53 is a thin film semiconductor layer not mixed with P, and 54 is a thin film semiconductor layer not mixed with impurities. It is. Further, 55 is an upper electrode,
56 is a current collecting electrode.

基板51としてはステンレス等の導電性基板が用いられ
、この基板51上に、pin型素子の実施例1等と同様
の製法を用い、p型又はn型の膜厚100Å以下の薄膜
半導体層52とi型の膜厚100Å以下の薄膜半導体層
53とを3回積層した。その後i型の半導体層54を積
層し、上部室8i55として抵抗加熱法によフて真空蒸
着された厚さ50人の金の半透明膜を形成し、最後に終
電電極56を形成する。
A conductive substrate such as stainless steel is used as the substrate 51, and a p-type or n-type thin film semiconductor layer 52 with a thickness of 100 Å or less is formed on the substrate 51 using the same manufacturing method as in Example 1 of the pin type element. and an i-type thin film semiconductor layer 53 having a thickness of 100 Å or less were laminated three times. Thereafter, an i-type semiconductor layer 54 is laminated, a semi-transparent gold film vacuum-deposited using a resistance heating method is formed as an upper chamber 8i55, and a thickness of 50 nm thick is formed.Finally, a final electrode 56 is formed.

なお、本実施例における積層回数は3回であるが、積層
回数は少なくとも2回以上であればよい。また、上部電
極55は、例えばAu、Pt。
Note that although the number of times of lamination in this example is three, the number of times of lamination may be at least two or more times. Further, the upper electrode 55 is made of, for example, Au or Pt.

Pd等を膜厚200Å以下に形成した膜のように、光透
過性の導電膜であればいかなるものであってもよい。
Any light-transmissive conductive film may be used, such as a film made of Pd or the like to a thickness of 200 Å or less.

以上の構造のショットキー型薄膜光起電力素子の試料(
PV−10)及び(PV−11)において、薄膜半導体
層中の水素含有量はマイクロ波電力によって制御されて
いる。すなわち、比較例の試料(PV−10)では薄膜
半導体層中の水素含有量が10原子比以上であり、本発
明の実施例の試料(PV−11)では薄膜半導体層中の
水素含有量が10原子比以下である。
A sample of Schottky-type thin-film photovoltaic device with the above structure (
In PV-10) and (PV-11), the hydrogen content in the thin film semiconductor layer is controlled by microwave power. That is, in the sample of the comparative example (PV-10), the hydrogen content in the thin film semiconductor layer is 10 atomic ratio or more, and in the sample of the example of the present invention (PV-11), the hydrogen content in the thin film semiconductor layer is The atomic ratio is 10 or less.

これらのショットキー型薄膜光起電力素子の試料(pv
−to)及び(PV−11)の、太陽電池としての特性
及び光センサとしての特性を第9表に示す。
Samples of these Schottky-type thin film photovoltaic devices (pv
Table 9 shows the characteristics of solar cells and optical sensors of -to) and (PV-11).

第9表に示すように、本発明の実施例の試料(PV−1
1)は、比較例の試料(PV−10)に比べ、Isc、
 ”01:+ F、 F、 、 n、及びS/N比とも
に改善されており、特にS/N比においては、試料(P
V−11)は試料(PV−10)の値よりも2ケタも高
い値となっている。すなわち、本発明の実施例の試料(
PV−11)は、太陽電池特性、光センサ特性ともに極
めて良好であり、変換効率の大巾な向上が見られた。こ
れよりり、本発明の効果は明らかであり、また、例えば
上述したショットキー型光起電力素子のように、本発明
をpin型以外の光起電力素子の実施例に対して適用し
た場合でも、変わることなく効果を発揮することがわか
る。
As shown in Table 9, the sample of the example of the present invention (PV-1
1) compared to the comparative example sample (PV-10), Isc,
”01: + Both F, F, , n, and S/N ratio have been improved, especially in S/N ratio,
V-11) has a value that is two orders of magnitude higher than that of the sample (PV-10). That is, the sample of the example of the present invention (
PV-11) had extremely good solar cell characteristics and optical sensor characteristics, and a significant improvement in conversion efficiency was observed. From this, the effects of the present invention are clear, and even when the present invention is applied to embodiments of photovoltaic elements other than pin type, such as the above-mentioned Schottky type photovoltaic element. , it can be seen that the effect remains unchanged.

(実施例4) 第3図のような装置によるHR−CVD法以外の方法で
作成された光起電力素子の例として、第6図に示す装置
によるSiH4ガスを用いたRFグロー放電法で作成さ
れた光起電力素子の実施例を示す。
(Example 4) As an example of a photovoltaic element produced by a method other than the HR-CVD method using the apparatus shown in Fig. 3, it was produced by the RF glow discharge method using SiH4 gas using the apparatus shown in Fig. 6. An example of a photovoltaic device manufactured by the present invention is shown below.

第6図に示す装置により、第1図に示す構成のpin型
薄膜光起電力素子の試料(PV−12)及び(PV−1
3)を作製した。このうち、試料(PV−12)は比較
例であり、また、試料(PV−13)は本発明の実施例
である。
Using the apparatus shown in FIG. 6, samples of pin-type thin film photovoltaic elements (PV-12) and (PV-1) having the configuration shown in FIG.
3) was produced. Among these, sample (PV-12) is a comparative example, and sample (PV-13) is an example of the present invention.

第6図において、61は真空槽であり、不図示の真空ポ
ンプによって同図右側の矢印方向へ排気されている。ま
た、真空N61の中には接地された基体ホルダ62が設
けられており、基体ホルダ62上に基体63が固定され
ている。基体63は基体ホルダ62内に設けられたヒー
タによって所望の温度まで加熱できる。さらに、基体ホ
ルダ62に対向してカソード電極64が設けられている
。真空槽61内に不図示のガス導入系により同図左側の
矢印方向から導入された原料ガスは、カソード電極64
に加えられた13.56MH2の高周波電力によって分
解され、基体63上に薄膜半導体として堆積される。
In FIG. 6, reference numeral 61 denotes a vacuum chamber, which is evacuated in the direction of the arrow on the right side of the figure by a vacuum pump (not shown). Further, a grounded base holder 62 is provided in the vacuum N61, and a base 63 is fixed onto the base holder 62. The base 63 can be heated to a desired temperature by a heater provided within the base holder 62. Furthermore, a cathode electrode 64 is provided facing the base holder 62. The raw material gas introduced into the vacuum chamber 61 from the direction of the arrow on the left side of the figure by a gas introduction system (not shown) is transferred to the cathode electrode 64.
It is decomposed by the high frequency power of 13.56 MH2 applied to the substrate 63 and deposited as a thin film semiconductor on the substrate 63.

この装置を用いて第10表に示す作製条件にて5種の薄
膜半導体層を堆積した。すなわち、第1図における、P
を混合したn型薄膜半導体層2を条件Fで堆積し、Pを
混合していない薄膜半導体層3を条件Gで堆積し、不純
物を混合していない薄膜半導体層4を条件Hで堆積し、
Bを混合したp型薄膜半導体層5を条件Iで堆積し、B
を混合していない薄膜半導体層6を条件Jで堆積した。
Using this apparatus, five types of thin film semiconductor layers were deposited under the manufacturing conditions shown in Table 10. That is, P in FIG.
An n-type thin film semiconductor layer 2 mixed with P is deposited under condition F, a thin film semiconductor layer 3 not mixed with P is deposited under condition G, a thin film semiconductor layer 4 not mixed with impurities is deposited under condition H,
A p-type thin film semiconductor layer 5 mixed with B is deposited under condition I,
A thin film semiconductor layer 6 without mixing was deposited under condition J.

各層の厚さは実施例1と同様であり、また、金属基板!
、透明導7層7、及び集電電極8も実施例1と同様であ
る。
The thickness of each layer is the same as in Example 1, and the metal substrate!
, the transparent conductive layer 7, and the current collecting electrode 8 are also the same as in Example 1.

以上のようにして得られた薄膜光起電力素子のの試料(
PV−12)及び(PV−13)において、薄膜半導体
層中の水素含有量はマイクロ波電力によって制御されて
いる。すなわち、比較例の試料(PV−12)では薄膜
半導体層中の水素含有量が10原子比以上であり、本発
明の実施例の試料(PV−13)では薄膜半導体層中の
水素含有量が10原子比以下である。
A sample of the thin film photovoltaic device obtained as above (
In PV-12) and (PV-13), the hydrogen content in the thin film semiconductor layer is controlled by microwave power. That is, in the sample of the comparative example (PV-12), the hydrogen content in the thin film semiconductor layer is 10 atomic ratio or more, and in the sample of the example of the present invention (PV-13), the hydrogen content in the thin film semiconductor layer is The atomic ratio is 10 or less.

試料(PV−12)及び(PV−13)+7)太陽電池
としての特性及び光センサとしての特性を測定した結果
を第11表に示す。
Table 11 shows the results of measuring the characteristics of samples (PV-12) and (PV-13)+7) as solar cells and optical sensors.

第11表に示すように、本発明の実施例の試料(PV−
13)は、比較例の試料(PV−12)に比べ、Isc
、 Voc、 F、 F、 、 rl、及びS/N比と
もに改善されており、特にS/N比においては、試料(
PV−13)は試料(PV−12)(7)値よりも2ケ
タも高い値となっている。すなわち、本発明の実施例の
試料(PV−13)は、太陽電池特性、光センサ特性と
もに極めて良好であり、水素含有量を制御することによ
って太陽電池や光センサとしての良好な特性が得られる
という、本発明の効果が明らかである。また、例えば上
述したSiH4ガスを用いたRFダグロー放電法場合の
ように、本発明をHR−CVD法以外の方法で作成され
た光起電力素子に対して適用した場合でも、変わること
なく効果を発揮することがわかる。
As shown in Table 11, the sample of the example of the present invention (PV-
13) has a higher Isc than the comparative sample (PV-12).
, Voc, F, F, , rl, and S/N ratio are both improved, and especially in the S/N ratio, the sample (
PV-13) has a value that is two orders of magnitude higher than the sample (PV-12) (7) value. That is, the sample (PV-13) of the example of the present invention has extremely good solar cell characteristics and optical sensor characteristics, and good characteristics as a solar cell and optical sensor can be obtained by controlling the hydrogen content. The effects of the present invention are clear. Further, even when the present invention is applied to a photovoltaic element produced by a method other than the HR-CVD method, for example, as in the case of the RF Douglow discharge method using SiH4 gas mentioned above, the effect remains unchanged. I can see that it will work.

なお、本実施例における積層回数は3回であるが、積層
回数は少なくとも2回以上であればよい。また、上部電
極55は、例えばAu、Pt。
Note that although the number of times of lamination in this example is three, the number of times of lamination may be at least two or more times. Further, the upper electrode 55 is made of, for example, Au or Pt.

Pd等を膜厚200Å以下に形成した膜のように、光透
過性の導電膜であればいかなるものであってもよい。
Any light-transmissive conductive film may be used, such as a film made of Pd or the like to a thickness of 200 Å or less.

以上に実施例1〜4を示したが、本発明による光起電力
素子の薄膜半導体の積層回数は、少なくとも2回以上で
あれば何回でもよい。金属基板としては、表面を研暦し
たステンレス板等、通常用いられるいかなるものでもよ
い。また、透明導電膜としては、例えばI n20s 
、SnO2゜I T O、Z n O2等の膜や、Au
、Pt、Pd等を膜厚200Å以下に形成した膜等のよ
うに、光透過性の導電膜であればいかなるものでもよい
Although Examples 1 to 4 have been shown above, the number of laminations of the thin film semiconductor of the photovoltaic device according to the present invention may be any number of times as long as it is at least two times or more. The metal substrate may be any commonly used material, such as a stainless steel plate with a polished surface. Further, as the transparent conductive film, for example, In20s
, SnO2゜IT O, ZnO2, etc., and Au
Any light-transmissive conductive film may be used, such as a film formed of Pt, Pd, or the like to a thickness of 200 Å or less.

さらに、集電電極としては、例えばAg等、通常用いら
れるいかなるものでもよい。なお、実施例2にも示した
通り、薄膜半導体層中に含まれる元素として、主要なS
t以外にGeやC等の第4属元素が含まれていてもよい
Further, as the current collecting electrode, any commonly used electrode such as Ag may be used. As shown in Example 2, the main element contained in the thin film semiconductor layer is S.
Group 4 elements such as Ge and C may be included in addition to t.

[発明の効果] 以上、発明の詳細な説明に述べたように、本発明の薄膜
光起電力素子によれば、素子の短絡電流(r sc) 
、開放電圧(■。c)、及び曲線因子(F、F、)を向
上させ、さらに、素子の逆バイアス電圧印加時の暗電流
を減少させることが可能となった。すなわち、光起電力
素子の、太陽電池としての変換効率や、光センサとして
のS/N比、ダイナミックレンジ等の諸物件の改善に多
大な効果を有するものである。
[Effects of the Invention] As described above in the detailed description of the invention, according to the thin film photovoltaic device of the present invention, the short circuit current (rsc) of the device
, open circuit voltage (■.c), and fill factor (F, F,), and furthermore, it became possible to reduce the dark current when applying a reverse bias voltage to the device. That is, it has a great effect on improving various properties of the photovoltaic element, such as the conversion efficiency as a solar cell, the S/N ratio as an optical sensor, and the dynamic range.

第1表 第5表 第6表Table 1 Table 5 Table 6

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

第1図は、本発明によるpin型薄膜光起電力素子の断
面図であり、またこの図は、積層薄膜半導体を用いた従
来のpin型薄膜光起電力素子の断面図を兼ねる。第2
図はp型層及びn型層に積層薄膜半導体を用いない従来
のpin型薄膜光電子素子の断面図、第3図は本発明の
実施例1〜3の素子の作製に用いたHR−CVD法の成
膜装置の概略図、第4図はTOF法による実験を説明す
る図、第5図は本発明によるショットキー型薄膜光起電
力素子の断面図、第6図は実施例4の素子の作製に用い
な高周波電力による成膜装置の概略図である。 1.21.51・・・金属基板、2,22.52・・・
n型薄膜半導体層、3,53・・・Pを混合していない
薄膜半導体層、4,23.54・・・不純物を混合して
いない薄膜半導体層、5,24・・・n型薄膜半導体層
、6・・・Bを混合していない薄膜半導体層、7.25
.42・・・透明導電層、8,26.56・・・集電電
極、31.61・・・真空槽、32.62・・・基体ホ
ルダ、33.63・・・基体、34・・・外管、35・
・・内管、36・・・アプリケータ、41・・・ガラス
基板、43.47・”SiN層、44−n型又はn型薄
膜半導体層、45.46・・・i型薄膜半導体層、48
・・・AJ2膜、49・・・パルス電源、55・・・上
部電極、65・・・カソード電極。 第4図 第6図
FIG. 1 is a sectional view of a pin type thin film photovoltaic device according to the present invention, and this figure also serves as a sectional view of a conventional pin type thin film photovoltaic device using a laminated thin film semiconductor. Second
The figure is a cross-sectional view of a conventional pin-type thin film optoelectronic device that does not use laminated thin film semiconductors in the p-type layer and n-type layer, and FIG. 3 is the HR-CVD method used to fabricate the devices of Examples 1 to 3 of the present invention. 4 is a diagram explaining an experiment using the TOF method, FIG. 5 is a cross-sectional view of a Schottky thin film photovoltaic device according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram of the device of Example 4. FIG. 2 is a schematic diagram of a film forming apparatus using high-frequency power used for manufacturing. 1.21.51...Metal substrate, 2,22.52...
n-type thin film semiconductor layer, 3,53... thin film semiconductor layer not mixed with P, 4,23.54... thin film semiconductor layer not mixed with impurities, 5,24... n type thin film semiconductor Layer 6... Thin film semiconductor layer not mixed with B, 7.25
.. 42...Transparent conductive layer, 8,26.56...Collecting electrode, 31.61...Vacuum chamber, 32.62...Substrate holder, 33.63...Base, 34... Outer tube, 35・
... Inner tube, 36... Applicator, 41... Glass substrate, 43.47-"SiN layer, 44-n type or n-type thin film semiconductor layer, 45.46... 48
...AJ2 membrane, 49...Pulse power supply, 55...Upper electrode, 65...Cathode electrode. Figure 4 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  薄膜半導体の1面又は両面に、堆積時に不純物元素を
混合することによりp型又はn型とした膜厚100Å以
下の薄膜半導体と、前記不純物とは異なる濃度の不純物
元素を堆積時に混合した膜厚100Å以下の薄膜半導体
、前記不純物元素とは異なる種類の不純物元素を堆積時
に混合した膜厚100Å以下の薄膜半導体、または不純
物元素を混合していない膜厚100Å以下の薄膜半導体
のうち少なくとも1種以上の薄膜半導体とを、少なくと
も2回以上繰り返して堆積してなる光起電力素子におい
て、前記積層薄膜半導体はシリコンを主要な構成元素と
しており、当該薄膜半導体の水素含有量は1原子比以上
、10原子比以下であることを特徴とする光起電力素子
A thin film semiconductor with a film thickness of 100 Å or less made p-type or n-type by mixing an impurity element during deposition on one or both sides of the thin film semiconductor, and a film thickness obtained by mixing an impurity element at a concentration different from the above impurity during deposition. At least one type of thin film semiconductor of 100 Å or less, a thin film semiconductor of 100 Å or less with a thickness of 100 Å or less mixed with an impurity element different from the impurity element during deposition, or a thin film semiconductor of 100 Å or less with no impurity element mixed therein. In a photovoltaic device formed by repeatedly depositing a thin film semiconductor of A photovoltaic element characterized by a sub-atomic ratio.
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