JPH046112B2 - - Google Patents
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- JPH046112B2 JPH046112B2 JP54147498A JP14749879A JPH046112B2 JP H046112 B2 JPH046112 B2 JP H046112B2 JP 54147498 A JP54147498 A JP 54147498A JP 14749879 A JP14749879 A JP 14749879A JP H046112 B2 JPH046112 B2 JP H046112B2
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- 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
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/28—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices being characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistors
- H10F30/2823—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices being characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistors the devices being conductor-insulator-semiconductor devices, e.g. diodes or charge-coupled devices [CCD]
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
〓産業上の利用分野〓
本発明は光電変換用半導体上の絶縁または半絶
縁膜上に半導体を主成分とする被膜を対向電極の
少なくとも一部として設けた光電変換装置に関す
るものである。 〓従来の技術〓 従来より光電変換装置としてはPN接合を用い
た半導体装置、シヨツトキ接合を用いた半導体装
置、およびヘテロ接合を用いた装置が知られてい
る。このうちPN接合を用いた装置に関しては、
光照射面に近い部分にPN接合を設け、一方の電
荷を光照射面側の対抗電極に、他方を裏面の電極
に拡散して光起電力を発生させるものである。 しかしこの接合面は界面より深さ0.01〜0.5μm
と少数キヤリアのライフタイムに比べて浅くでき
ないため対向電極（以下光照射面側に設けられた
電極を対向電極という。）に至るまでに光励起に
より発生したホールおよび電子が再結合をしてし
まい変換効率を高くできなかつた。さらにこの接
合面を浅くするとそこでの拡散抵抗が大きくなつ
てしまい、同様にキヤリアを外へ取り出せないた
めこのふたつを両立させることにより変換効率を
向上することが求められていた。 またこの接合面をさらに浅くし、実質的に空乏
層の厚さと同程度にしたものとしてシヨツトキ接
合を用いた変換装置がある。この変換装置は第１
図Ａに示されるように、半導体１の裏面に電極４
をオーム接触用に設け、さらに照射光１３に対向
して対向電極５を半透明のシヨツトキ電極として
設けたものである。この場合はシヨツトキ電極と
半導体との界面にナチユラル・オキサイドを20〜
30Åの厚さに作り、そこに発生する界面準位とシ
ヨツトキ電極の仕事関数を利用して第１図Ｂのよ
うにシヨツトキバリアを設けている。 すなわちシヨツトキ電極５、ナチユラル・オキ
サイド２、空乏層３、半導体１、フエルミ準位１
１が設けられている。 これと同様のカテゴリーであるが、MIS型の光
電変換装置が知られている。これはトンネル電流
を許す範囲で酸化珪素膜（20〜30Å）を600〜700
℃の温度でこの半導体を熱酸化によつて形成しそ
のうえに白金、アルミニウム、モリブデン等の電
極を形成したものである。また対向電極として酸
化スズ、酸化インジユーム、または酸化インジユ
ーム・スズ（ITO）よりなる透明電極を利用した
ヘテロ接合の光電変換装置（第２図）またはPN
接合を用いた光電変換装置の光照射面でのシート
抵抗を少なくするために対抗電極として酸化物透
明電極を用いたもの（第３図）が知られている。 第２図に示す光電変換装置は、第２図Ａに示す
ように半導体１上に酸化物透明電極７を形成した
ものである。またそのエネルギーバンド構造の一
例を第２図Ｂに示している。すなわちITOを酸化
物透明電極７として用いた場合そのエネルギーバ
ンド巾は3.7eVを有し、その伝導体上端よりシリ
コン半導体の最上端までの仕事関数差（φB〜
0.6eV）を有し、またシリコン半導体１は上側に
約0.36eV曲がつている。 しかしながらこのバンドの曲がりはナチユラ
ル・オキサイドの量に帰因するもので、製造方法
によつてばらつきが大きく制御性が悪いという問
題を有していた。 〓発明が解決しようとする問題点〓 これらのうち、シヨツトキ型についてはそのナ
チユラル・オキサイドが半導体表面の清浄度に極
めて敏感であり、また対向電極の形成方法によつ
ても極めて変動しやすという問題があつた。 例えば、この半導体装置を150℃の温度で1000
時間放置すると、対抗電極３とナチユラル・オキ
サイド２半導体１とが互いに反応してしまいシヨ
ツトキ特性を失つてしまうことがある。 またヘテロ接合においては第２図に示すように
ITO７はその下側にこのITOを構成する低級酸化
珪素膜を介して半導体と接しており、この酸化膜
がナチユラル・オキサイドと同様に５〜20Åの厚
さを有しているため、トンネル電流により光照射
１３によつて発生したホールは空乏層よりこのオ
キサイド２を通つてITO７に至つている。 しかしこの薄い酸化膜は人為的に作られたもの
ではない為、同様に150℃の高温動作信頼性試験
において20〜30％の効率の低下をもたらす。これ
はITOと半導体とがその界面において反応するた
めであり、またこの薄い酸化膜の低級なものにお
いて強い光照射により局部破壊が起こり、見掛け
上透明電極下の直列抵抗が減少する。その結果半
導体空乏層がなくなつてしまうという劣化モード
もあることがわかつた。 さらに第３図のPIN接合を用いた半導体装置に
おいても、低級酸化物が対抗電極側の直列抵抗を
増加させる悪い効果のみを持つている、同時にこ
のＰ型層１４での少数キヤリアであるホールと多
数キヤリアである電子との再結合は変換効率を悪
くしてしまい極めておおきな欠点であつた。 またシヨツトキ型、ヘテロ型と同様に信頼性試
験においても効率の低下が見られた。 本発明は光電変換装置の変換効率に極めて敏感
な空乏層領域に制御性のない界面電荷または直列
抵抗を増加させる絶縁物の発生を無くし信頼性を
向上させることをその目的としたものである。さ
らに光照射面近傍において発生した少数キヤリア
の再結合による消滅を防止することをその目的と
したものである。 〓問題を解決するための手段〓 本発明は光電変換装置において、光電変換用の
半導体上に、絶縁または半絶縁被膜をトンネル電
流を許容できる程度の厚さにして設け、かつそれ
に密接して設けられた対向電極の少なくとも一部
として半導体を主成分とする被膜を設けることに
より、光照射面側での少数キヤリアのライフタイ
ムを長くすること、および実質的な仕事関数差
（電子親和力の差と言つてもよい）を利用した制
御性の優れた、高い開放電圧を光電変換装置に持
たせることをその特徴としている。 特に絶縁または半絶縁被膜として光電変換用の
半導体のエネルギバンド幅よりも大きいエネルギ
バンド幅を有するものを用いたことを特徴とする
ものである。 例えば、窒化珪素（Eg＝5.1eV）を用いた場
合、その不純物にたいする拡散防止作用とホール
に対するトラツプセンターが少ないことによりこ
れに密接して高濃度に不純物がドープされた半導
体を対抗電極の一部として用いることができたも
のである。 また、対向電極に用いられる半導体としては、
光電変換用の半導体と実質的に同じ材料からな
り、しかも光電変換用の半導体とは逆導電型を有
するものを用いることを特徴とするものである。 本明細書中においては、半導体として珪素およ
びその窒化物または炭化物、酸化物の半導体を用
いる例を説明するが、ゲルマニユーム、ヒ化リ
ン、アルミニユーム等の化合物半導体であつて
も、CdS，Cu2S等であつてもよい。 また、対向電極に用いられる半導体も珪素を主
として実施例では説明するが、それに窒素と不純
物または金属を添加した半導体、または窒素のか
わりに炭素または酸素が添加された半導体であつ
ても同様に適用できる。 以下に本発明の実施例を示す。 実施例 １ 第４図Ａに本実施例の構造の断面図Ｂに光電変
換用の半導体である半導体２０としてＮ型の単結
晶半導体を用い、対向電極２３としてＰ型の非単
結晶半導体を用いた場合のエネルギーバンド図を
示す。 また、Ｃは光電変換用の半導体の導電型と電極
を構成する半導体の導電型がＢとは逆の場合のエ
ネルギーバンド図である。 図面Ａにおいて半導体２０は単結晶のＮ型であ
り、かつその裏面には１〜1.5μmの厚さのアルミ
ニウムを真空蒸着により電極２１とした、さらに
この上表面を過酸化水素、アンモニア、純水にて
十分に前処理洗浄を行つた。この基板をプラズマ
CVD装置内に移し、圧力0.1〜1Torrに保持し、
アンモニアガスを10％含有したヘリウムガスを
50SCCM導入し、高周波出力50Wを加え400℃に
加熱して半導体２０の上表面をプラズマ窒化を20
分行い絶縁膜２２を20Åの厚さに形成できた。プ
ラズマの還元性雰囲気のため表面のナチユラル・
オキサイド及び酸化物の汚物をゲツタリングで
き、極めて安定な窒化珪素を形成することができ
た。 さらにこの絶縁膜上に0.1〜１％の濃度にジボ
ランを含むシランガスを30SCCM導入し、圧力を
同様に0.1〜1Torrとし、高周波出力50Wを加え
Ｐ型の非単結晶半導体２３を500Åの厚さに形成
した。基板温度は100〜400℃とくに300℃であつ
た。 この半導体においては、空乏層において発生し
た少数キヤリアであるホールを絶縁膜２２を通し
て、対向電極へ放出させるために上記絶縁膜２２
の厚さは極めて重要である。 この電極となる半導体の厚さが１〜10μmと厚
いと、この半導体部で照射される光を吸収してし
まう為、0.5μm以下特に1000Å以下５〜500Åの
厚さで十分である。この半導体２３中の不純物は
絶縁膜が窒化珪素である為その拡散防止作用によ
つて光電変換用半導体部まで拡散してゆかず信頼
性の向上に大きな役割をはたしている。 この対抗電極を構成する半導体２３にはホウ素
に加えて仕事関数が小さい金属であるベリリウ
ム、マグネシウム、バリウム、アルミニウムまた
はランタン系材料等を加え導電性を良くしてもよ
い、本実施例ではアルミニウムを用いさらに対抗
電極上にクシ型の補助電極を真空蒸着法により
1μm形成して導電性の向上をはかつた。さらにこ
の上に反射防止膜としてSiOを形成して光電変換
装置とした。 このようにして作製した光電変換装置の特性を
次頁に示す。
縁膜上に半導体を主成分とする被膜を対向電極の
少なくとも一部として設けた光電変換装置に関す
るものである。 〓従来の技術〓 従来より光電変換装置としてはPN接合を用い
た半導体装置、シヨツトキ接合を用いた半導体装
置、およびヘテロ接合を用いた装置が知られてい
る。このうちPN接合を用いた装置に関しては、
光照射面に近い部分にPN接合を設け、一方の電
荷を光照射面側の対抗電極に、他方を裏面の電極
に拡散して光起電力を発生させるものである。 しかしこの接合面は界面より深さ0.01〜0.5μm
と少数キヤリアのライフタイムに比べて浅くでき
ないため対向電極（以下光照射面側に設けられた
電極を対向電極という。）に至るまでに光励起に
より発生したホールおよび電子が再結合をしてし
まい変換効率を高くできなかつた。さらにこの接
合面を浅くするとそこでの拡散抵抗が大きくなつ
てしまい、同様にキヤリアを外へ取り出せないた
めこのふたつを両立させることにより変換効率を
向上することが求められていた。 またこの接合面をさらに浅くし、実質的に空乏
層の厚さと同程度にしたものとしてシヨツトキ接
合を用いた変換装置がある。この変換装置は第１
図Ａに示されるように、半導体１の裏面に電極４
をオーム接触用に設け、さらに照射光１３に対向
して対向電極５を半透明のシヨツトキ電極として
設けたものである。この場合はシヨツトキ電極と
半導体との界面にナチユラル・オキサイドを20〜
30Åの厚さに作り、そこに発生する界面準位とシ
ヨツトキ電極の仕事関数を利用して第１図Ｂのよ
うにシヨツトキバリアを設けている。 すなわちシヨツトキ電極５、ナチユラル・オキ
サイド２、空乏層３、半導体１、フエルミ準位１
１が設けられている。 これと同様のカテゴリーであるが、MIS型の光
電変換装置が知られている。これはトンネル電流
を許す範囲で酸化珪素膜（20〜30Å）を600〜700
℃の温度でこの半導体を熱酸化によつて形成しそ
のうえに白金、アルミニウム、モリブデン等の電
極を形成したものである。また対向電極として酸
化スズ、酸化インジユーム、または酸化インジユ
ーム・スズ（ITO）よりなる透明電極を利用した
ヘテロ接合の光電変換装置（第２図）またはPN
接合を用いた光電変換装置の光照射面でのシート
抵抗を少なくするために対抗電極として酸化物透
明電極を用いたもの（第３図）が知られている。 第２図に示す光電変換装置は、第２図Ａに示す
ように半導体１上に酸化物透明電極７を形成した
ものである。またそのエネルギーバンド構造の一
例を第２図Ｂに示している。すなわちITOを酸化
物透明電極７として用いた場合そのエネルギーバ
ンド巾は3.7eVを有し、その伝導体上端よりシリ
コン半導体の最上端までの仕事関数差（φB〜
0.6eV）を有し、またシリコン半導体１は上側に
約0.36eV曲がつている。 しかしながらこのバンドの曲がりはナチユラ
ル・オキサイドの量に帰因するもので、製造方法
によつてばらつきが大きく制御性が悪いという問
題を有していた。 〓発明が解決しようとする問題点〓 これらのうち、シヨツトキ型についてはそのナ
チユラル・オキサイドが半導体表面の清浄度に極
めて敏感であり、また対向電極の形成方法によつ
ても極めて変動しやすという問題があつた。 例えば、この半導体装置を150℃の温度で1000
時間放置すると、対抗電極３とナチユラル・オキ
サイド２半導体１とが互いに反応してしまいシヨ
ツトキ特性を失つてしまうことがある。 またヘテロ接合においては第２図に示すように
ITO７はその下側にこのITOを構成する低級酸化
珪素膜を介して半導体と接しており、この酸化膜
がナチユラル・オキサイドと同様に５〜20Åの厚
さを有しているため、トンネル電流により光照射
１３によつて発生したホールは空乏層よりこのオ
キサイド２を通つてITO７に至つている。 しかしこの薄い酸化膜は人為的に作られたもの
ではない為、同様に150℃の高温動作信頼性試験
において20〜30％の効率の低下をもたらす。これ
はITOと半導体とがその界面において反応するた
めであり、またこの薄い酸化膜の低級なものにお
いて強い光照射により局部破壊が起こり、見掛け
上透明電極下の直列抵抗が減少する。その結果半
導体空乏層がなくなつてしまうという劣化モード
もあることがわかつた。 さらに第３図のPIN接合を用いた半導体装置に
おいても、低級酸化物が対抗電極側の直列抵抗を
増加させる悪い効果のみを持つている、同時にこ
のＰ型層１４での少数キヤリアであるホールと多
数キヤリアである電子との再結合は変換効率を悪
くしてしまい極めておおきな欠点であつた。 またシヨツトキ型、ヘテロ型と同様に信頼性試
験においても効率の低下が見られた。 本発明は光電変換装置の変換効率に極めて敏感
な空乏層領域に制御性のない界面電荷または直列
抵抗を増加させる絶縁物の発生を無くし信頼性を
向上させることをその目的としたものである。さ
らに光照射面近傍において発生した少数キヤリア
の再結合による消滅を防止することをその目的と
したものである。 〓問題を解決するための手段〓 本発明は光電変換装置において、光電変換用の
半導体上に、絶縁または半絶縁被膜をトンネル電
流を許容できる程度の厚さにして設け、かつそれ
に密接して設けられた対向電極の少なくとも一部
として半導体を主成分とする被膜を設けることに
より、光照射面側での少数キヤリアのライフタイ
ムを長くすること、および実質的な仕事関数差
（電子親和力の差と言つてもよい）を利用した制
御性の優れた、高い開放電圧を光電変換装置に持
たせることをその特徴としている。 特に絶縁または半絶縁被膜として光電変換用の
半導体のエネルギバンド幅よりも大きいエネルギ
バンド幅を有するものを用いたことを特徴とする
ものである。 例えば、窒化珪素（Eg＝5.1eV）を用いた場
合、その不純物にたいする拡散防止作用とホール
に対するトラツプセンターが少ないことによりこ
れに密接して高濃度に不純物がドープされた半導
体を対抗電極の一部として用いることができたも
のである。 また、対向電極に用いられる半導体としては、
光電変換用の半導体と実質的に同じ材料からな
り、しかも光電変換用の半導体とは逆導電型を有
するものを用いることを特徴とするものである。 本明細書中においては、半導体として珪素およ
びその窒化物または炭化物、酸化物の半導体を用
いる例を説明するが、ゲルマニユーム、ヒ化リ
ン、アルミニユーム等の化合物半導体であつて
も、CdS，Cu2S等であつてもよい。 また、対向電極に用いられる半導体も珪素を主
として実施例では説明するが、それに窒素と不純
物または金属を添加した半導体、または窒素のか
わりに炭素または酸素が添加された半導体であつ
ても同様に適用できる。 以下に本発明の実施例を示す。 実施例 １ 第４図Ａに本実施例の構造の断面図Ｂに光電変
換用の半導体である半導体２０としてＮ型の単結
晶半導体を用い、対向電極２３としてＰ型の非単
結晶半導体を用いた場合のエネルギーバンド図を
示す。 また、Ｃは光電変換用の半導体の導電型と電極
を構成する半導体の導電型がＢとは逆の場合のエ
ネルギーバンド図である。 図面Ａにおいて半導体２０は単結晶のＮ型であ
り、かつその裏面には１〜1.5μmの厚さのアルミ
ニウムを真空蒸着により電極２１とした、さらに
この上表面を過酸化水素、アンモニア、純水にて
十分に前処理洗浄を行つた。この基板をプラズマ
CVD装置内に移し、圧力0.1〜1Torrに保持し、
アンモニアガスを10％含有したヘリウムガスを
50SCCM導入し、高周波出力50Wを加え400℃に
加熱して半導体２０の上表面をプラズマ窒化を20
分行い絶縁膜２２を20Åの厚さに形成できた。プ
ラズマの還元性雰囲気のため表面のナチユラル・
オキサイド及び酸化物の汚物をゲツタリングで
き、極めて安定な窒化珪素を形成することができ
た。 さらにこの絶縁膜上に0.1〜１％の濃度にジボ
ランを含むシランガスを30SCCM導入し、圧力を
同様に0.1〜1Torrとし、高周波出力50Wを加え
Ｐ型の非単結晶半導体２３を500Åの厚さに形成
した。基板温度は100〜400℃とくに300℃であつ
た。 この半導体においては、空乏層において発生し
た少数キヤリアであるホールを絶縁膜２２を通し
て、対向電極へ放出させるために上記絶縁膜２２
の厚さは極めて重要である。 この電極となる半導体の厚さが１〜10μmと厚
いと、この半導体部で照射される光を吸収してし
まう為、0.5μm以下特に1000Å以下５〜500Åの
厚さで十分である。この半導体２３中の不純物は
絶縁膜が窒化珪素である為その拡散防止作用によ
つて光電変換用半導体部まで拡散してゆかず信頼
性の向上に大きな役割をはたしている。 この対抗電極を構成する半導体２３にはホウ素
に加えて仕事関数が小さい金属であるベリリウ
ム、マグネシウム、バリウム、アルミニウムまた
はランタン系材料等を加え導電性を良くしてもよ
い、本実施例ではアルミニウムを用いさらに対抗
電極上にクシ型の補助電極を真空蒸着法により
1μm形成して導電性の向上をはかつた。さらにこ
の上に反射防止膜としてSiOを形成して光電変換
装置とした。 このようにして作製した光電変換装置の特性を
次頁に示す。
【表】
また150℃1000時間の信頼性試験では変換効率
の劣化が５％以内と向上していた。 本実施例は、シヨツトキ接合を用いた光電変換
装置の電極を半導体を用いて実施したといういこ
ともできる。さらに本発明はPIN接合の光電変換
装置のＰ層とＩ層の中間に不純物が完全に遮蔽さ
れる絶縁または半絶縁層を設けることにより少数
キヤリアのトランジツシヨン領域における再結合
を防止したものであるということができる。 実施例 ２ 第５図Ａに縦断面図、Ｂにエネルギーバンド図
を示してある。 第５図は第２図に対応したものである。第２図
においては酸化珪素層８が化学的に不安定なITO
７と半導体１との反応で発生してしまつていた。 しかし本実施例においてはかかる絶縁層は酸化
珪素より安定な窒化珪素をもちいている。さらに
その上に、半導体層２３が対抗電極の一部として
形成されている。 さらにその上にはITOがこれまでと同様に形成
されている。 これは、ITO層を直接空乏層に接しないように
させたものである。 光起電力発生用半導体２０、絶縁または半絶縁
層２２は実施例１と全く同様の方法で作製し、
ITO層はスパツタリング法により約1000Åの厚さ
に形成した。 実施例 ３ 第６図に本実施例の縦断面図Ａエネルギーバン
ド図Ｂを示す。 基板としてはガラス基板３５を用いこの上面に
真空蒸着法によりアルミニウムを2000Å蒸着し
た、この後このアルミニウムの一部をを陽極化成
しアルミナとし反射防止膜３７として使用した。
この上にリンクを10個／cm3以上添加したＮ型非単
結晶半導体を600Åを実施例３と同様の方法で形
成し対抗電極２３とした。さらに実施例１と同様
にこの半導体層の上面約20Åをプラズマ窒化して
絶縁膜２２を設けた。 この後、反応ガスとしてシランを10％含むヘリ
ウムガスにシランに対して0.01atm％になるよう
にホスフインを混合したガスを50sccm、アンモ
ニア０〜10sccm導入し、基板温度250℃、圧力
0.05Torr、成膜時間20分で成膜を行なつた。 この際、窒素が珪素に対して50〜0.01％の濃度
となるようにアンモニアの供給量を変化させるこ
とによつて、エネルギーバンドの広い方から狭い
方へと連続的に窒素の添加量を変化させて真性の
非単結晶半導体３４，３３を形成させた。さらに
この半導体層とエネルギバンド幅が同じ、または
それより大きいエネルギバンド幅を有するＰ型の
半導体をシランガス、アンモニアガス、ジボラン
ガスを用いてＰ型非単結晶半導体層３２として形
成した、この時ドーパントとして有機アルミ（ト
リメチルアルミ）を添加してフエルミレベルを縮
退させて形成した。この結果本実施例においては
開放電圧が0.9〜1Vの物が得られた。 〓効果〓 本発明は光電変換装置において、絶縁または半
絶縁被膜をトンネル電流を許容できる程度の厚さ
にし、かつそれに密接して設けられた対向電極の
少なくとも一部として光電変換用の半導体と異な
る導電型を有する半導体を主成分とする被膜を設
けることにより、光照射面側での少数キヤリアの
ライフタイムを長くすることおよび実質的な仕事
関数差（電子親和力の差と言つてもよい）を利用
した制御性の優れた、高い開放電圧を光電変換装
置に持たせ、さらに変換効率を向上させるといつ
た極めて大きな効果を有する。 特に絶縁または半絶縁被膜として窒化珪素
（Eg＝5.1eV）を用いた場合、その不純物に対す
る拡散防止作用とホールに対するトラツプセンタ
ーが少ないことによりこれに密接して高濃度に不
純物がドープされた半導体を対向電極の一部とし
て用いることができたものである。これにより光
電変換装置の信頼性は従来の物とくらべ大変向上
した。 さらに実施例においては半導体部のエネルギー
バンドを光照射面よりＷ−Ｎ構造とした為、自己
バイアス効果によりさらに変換効率を向上させる
ことができた。 尚、本発明は実施例のみに限定されることが無
いのは言うまでもない。
の劣化が５％以内と向上していた。 本実施例は、シヨツトキ接合を用いた光電変換
装置の電極を半導体を用いて実施したといういこ
ともできる。さらに本発明はPIN接合の光電変換
装置のＰ層とＩ層の中間に不純物が完全に遮蔽さ
れる絶縁または半絶縁層を設けることにより少数
キヤリアのトランジツシヨン領域における再結合
を防止したものであるということができる。 実施例 ２ 第５図Ａに縦断面図、Ｂにエネルギーバンド図
を示してある。 第５図は第２図に対応したものである。第２図
においては酸化珪素層８が化学的に不安定なITO
７と半導体１との反応で発生してしまつていた。 しかし本実施例においてはかかる絶縁層は酸化
珪素より安定な窒化珪素をもちいている。さらに
その上に、半導体層２３が対抗電極の一部として
形成されている。 さらにその上にはITOがこれまでと同様に形成
されている。 これは、ITO層を直接空乏層に接しないように
させたものである。 光起電力発生用半導体２０、絶縁または半絶縁
層２２は実施例１と全く同様の方法で作製し、
ITO層はスパツタリング法により約1000Åの厚さ
に形成した。 実施例 ３ 第６図に本実施例の縦断面図Ａエネルギーバン
ド図Ｂを示す。 基板としてはガラス基板３５を用いこの上面に
真空蒸着法によりアルミニウムを2000Å蒸着し
た、この後このアルミニウムの一部をを陽極化成
しアルミナとし反射防止膜３７として使用した。
この上にリンクを10個／cm3以上添加したＮ型非単
結晶半導体を600Åを実施例３と同様の方法で形
成し対抗電極２３とした。さらに実施例１と同様
にこの半導体層の上面約20Åをプラズマ窒化して
絶縁膜２２を設けた。 この後、反応ガスとしてシランを10％含むヘリ
ウムガスにシランに対して0.01atm％になるよう
にホスフインを混合したガスを50sccm、アンモ
ニア０〜10sccm導入し、基板温度250℃、圧力
0.05Torr、成膜時間20分で成膜を行なつた。 この際、窒素が珪素に対して50〜0.01％の濃度
となるようにアンモニアの供給量を変化させるこ
とによつて、エネルギーバンドの広い方から狭い
方へと連続的に窒素の添加量を変化させて真性の
非単結晶半導体３４，３３を形成させた。さらに
この半導体層とエネルギバンド幅が同じ、または
それより大きいエネルギバンド幅を有するＰ型の
半導体をシランガス、アンモニアガス、ジボラン
ガスを用いてＰ型非単結晶半導体層３２として形
成した、この時ドーパントとして有機アルミ（ト
リメチルアルミ）を添加してフエルミレベルを縮
退させて形成した。この結果本実施例においては
開放電圧が0.9〜1Vの物が得られた。 〓効果〓 本発明は光電変換装置において、絶縁または半
絶縁被膜をトンネル電流を許容できる程度の厚さ
にし、かつそれに密接して設けられた対向電極の
少なくとも一部として光電変換用の半導体と異な
る導電型を有する半導体を主成分とする被膜を設
けることにより、光照射面側での少数キヤリアの
ライフタイムを長くすることおよび実質的な仕事
関数差（電子親和力の差と言つてもよい）を利用
した制御性の優れた、高い開放電圧を光電変換装
置に持たせ、さらに変換効率を向上させるといつ
た極めて大きな効果を有する。 特に絶縁または半絶縁被膜として窒化珪素
（Eg＝5.1eV）を用いた場合、その不純物に対す
る拡散防止作用とホールに対するトラツプセンタ
ーが少ないことによりこれに密接して高濃度に不
純物がドープされた半導体を対向電極の一部とし
て用いることができたものである。これにより光
電変換装置の信頼性は従来の物とくらべ大変向上
した。 さらに実施例においては半導体部のエネルギー
バンドを光照射面よりＷ−Ｎ構造とした為、自己
バイアス効果によりさらに変換効率を向上させる
ことができた。 尚、本発明は実施例のみに限定されることが無
いのは言うまでもない。
第１図から第３図は従来の実施例を示す。第４
図は本発明の実施例を示しＡはその縦断面図、
Ｂ，Ｃはそのエネルギーバンド図を示す。第５図
は本発明の実施例を示しＡはその縦断面図、Ｂ，
Ｃはそのエネルギーバンド図を示す。第６図は本
発明の実施例を示しＡはその縦断面図、Ｂはその
エネルギーバンド図を示す。
図は本発明の実施例を示しＡはその縦断面図、
Ｂ，Ｃはそのエネルギーバンド図を示す。第５図
は本発明の実施例を示しＡはその縦断面図、Ｂ，
Ｃはそのエネルギーバンド図を示す。第６図は本
発明の実施例を示しＡはその縦断面図、Ｂはその
エネルギーバンド図を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光電変換用の半導体と、絶縁または半絶縁膜
と、対向電極とを有する光電変換装置において、 前記絶縁または半絶縁膜は光電変換用の半導体
上に設けられ、前記対向電極は絶縁または半絶縁
膜上に設けられた構成であつて、 前記絶縁または半絶縁膜は、トンネル電流を許
容する厚さであり、かつ、そのエネルギバンド幅
は、光電変換用の半導体と絶縁または半絶縁膜と
が接する部分における光電変換用の半導体のエネ
ルギバンド幅より大きく、 また、前記対向電極は、少なくともその一部と
して被膜を有し、 該被膜は、光電変換用の半導体と実質的に同じ
材料からなり、かつ、異なる導電型の半導体を主
成分とし、さらに絶縁または半絶縁膜に接して設
けられた構成を有することを特徴とする光電変換
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14749879A JPS5670674A (en) | 1979-11-13 | 1979-11-13 | Photoelectric converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14749879A JPS5670674A (en) | 1979-11-13 | 1979-11-13 | Photoelectric converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5670674A JPS5670674A (en) | 1981-06-12 |
| JPH046112B2 true JPH046112B2 (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=15431732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14749879A Granted JPS5670674A (en) | 1979-11-13 | 1979-11-13 | Photoelectric converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5670674A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2723608B2 (ja) * | 1989-04-28 | 1998-03-09 | 松下電器産業株式会社 | 太陽電池 |
-
1979
- 1979-11-13 JP JP14749879A patent/JPS5670674A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5670674A (en) | 1981-06-12 |
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