JPH0488683A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH0488683A JPH0488683A JP2204489A JP20448990A JPH0488683A JP H0488683 A JPH0488683 A JP H0488683A JP 2204489 A JP2204489 A JP 2204489A JP 20448990 A JP20448990 A JP 20448990A JP H0488683 A JPH0488683 A JP H0488683A
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- film
- transparent conductive
- conductive film
- semiconductor film
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、受光素子や太陽電池等の光電変換装置に関し
、ドープ用不純物が透明導電膜から半導体膜に拡散する
のを極力防止した光電変換装置に関する。
、ドープ用不純物が透明導電膜から半導体膜に拡散する
のを極力防止した光電変換装置に関する。
従来より、太陽電池として水素化アモルファスシリ：’
ン（ａ−３ｉ ： Ｈ）か、酸化スズ（ＳｎＯ２）や酸
化インジウム・スズ（Ｉｎ２０ｓ・ＳｎＯ□、ＩＴＯ）
等の透明導電膜を介してガラス基板上に形成されたもの
か知られている。ところか、通常透明導電膜に用いられ
るＳｎＯ２やＩＴＯ等は高抵抗であり、さらに成膜条件
等により化学量論組成からずれて導電性か低下したり脆
化する等して膜質か悪化することかある。したかって、
不純物をドープして導電性等を向上させて膜質を改善す
ることは重要である。
ン（ａ−３ｉ ： Ｈ）か、酸化スズ（ＳｎＯ２）や酸
化インジウム・スズ（Ｉｎ２０ｓ・ＳｎＯ□、ＩＴＯ）
等の透明導電膜を介してガラス基板上に形成されたもの
か知られている。ところか、通常透明導電膜に用いられ
るＳｎＯ２やＩＴＯ等は高抵抗であり、さらに成膜条件
等により化学量論組成からずれて導電性か低下したり脆
化する等して膜質か悪化することかある。したかって、
不純物をドープして導電性等を向上させて膜質を改善す
ることは重要である。
例えばＳ ｎ Ｏ２に不純物のフッ素（Ｆ）をドープす
ると、シート抵抗が数百０７口以下になり導電性の高い
膜にすることかできるうえ、製造コストも低減とれる。
ると、シート抵抗が数百０７口以下になり導電性の高い
膜にすることかできるうえ、製造コストも低減とれる。
しかしながら、透明導電膜上に半導体膜を成膜する場合
、ガラス基板の加熱による影響や高周波電界の影響等に
より透明導電膜か加熱され、透明導電膜中の不純物が半
導体膜に拡散することかある。そして、これか原因で半
導体膜の特性か低下する等して問題である。 例えば、
透明導電膜にドープしたＦが、この膜上に形成した半導
体膜のａ−３ｉ：Ｈ膜中に拡散すると、Ｆか活性である
ためにａ−３ｉ：Ｈ膜中に新たな構造欠陥を誘起する。
、ガラス基板の加熱による影響や高周波電界の影響等に
より透明導電膜か加熱され、透明導電膜中の不純物が半
導体膜に拡散することかある。そして、これか原因で半
導体膜の特性か低下する等して問題である。 例えば、
透明導電膜にドープしたＦが、この膜上に形成した半導
体膜のａ−３ｉ：Ｈ膜中に拡散すると、Ｆか活性である
ためにａ−３ｉ：Ｈ膜中に新たな構造欠陥を誘起する。
このため、ａ−３ｉ：Ｈ膜の光電特性の評価として用い
られる明導電率σｐｈと暗導電率σｄとの比、すなわち
σｐｈ／σｄか極端に低下する（例えばオーダか１ケタ
程低下する）ことかあり問題である。また、Ｆかａ−３
ｉ：Ｈ膜に混入すると、膜中の歪か大きくなり透明導電
膜から剥離しやすくなるという問題もある。 そこで、
本発明は絶縁基体上に形成する透明導電膜に、その膜質
を向上させる不純物か含有されていても、不純物か透明
導電膜から半導体膜へ拡散することか極力防止され、従
来の透明導電膜の膜質を維持し、かつ半導体膜の特性を
損なわないような光電変換装置を提供することを目的と
する。
られる明導電率σｐｈと暗導電率σｄとの比、すなわち
σｐｈ／σｄか極端に低下する（例えばオーダか１ケタ
程低下する）ことかあり問題である。また、Ｆかａ−３
ｉ：Ｈ膜に混入すると、膜中の歪か大きくなり透明導電
膜から剥離しやすくなるという問題もある。 そこで、
本発明は絶縁基体上に形成する透明導電膜に、その膜質
を向上させる不純物か含有されていても、不純物か透明
導電膜から半導体膜へ拡散することか極力防止され、従
来の透明導電膜の膜質を維持し、かつ半導体膜の特性を
損なわないような光電変換装置を提供することを目的と
する。
上記課題は以下に述べる手段によって解決される。
すなわち、
透光性絶縁基体上に不純物のドープ層と非ドープ層とを
順次積層してなる透明導電膜を設け、該透明導電膜の非
ドープ層上に前記絶縁基体側からの透過光を受光する半
導体膜を設けてなる光電変換装置によって課題は解決さ
れる。
順次積層してなる透明導電膜を設け、該透明導電膜の非
ドープ層上に前記絶縁基体側からの透過光を受光する半
導体膜を設けてなる光電変換装置によって課題は解決さ
れる。
次に、本発明の作用について説明する。
本発明の光電変換装置によれば、絶縁基体上に形成され
た透明導電膜の半導体膜側には、不純物の非ドープ層が
形成されているのて、この層か不純物拡散防止のための
ブロッキング層となり、たとえ、透明導電膜が半導体膜
成膜時に必要な温度（約１００〜約３００℃）下に置か
れても、不純物か透明導電膜から半導体膜側へ拡散する
ことは防止され、従来のように半導体膜の特性か低下し
たりする等の問題はなくなる。
た透明導電膜の半導体膜側には、不純物の非ドープ層が
形成されているのて、この層か不純物拡散防止のための
ブロッキング層となり、たとえ、透明導電膜が半導体膜
成膜時に必要な温度（約１００〜約３００℃）下に置か
れても、不純物か透明導電膜から半導体膜側へ拡散する
ことは防止され、従来のように半導体膜の特性か低下し
たりする等の問題はなくなる。
本発明に係る一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第１図は、透光性絶縁基体ｌに透明導電膜２を被覆し、
この透明導電膜２上に半導体膜３を設け、さらに半導体
膜３に電極４を設けた光電変換装置（太陽電池）Ｓの概
略断面図を示したものである。
この透明導電膜２上に半導体膜３を設け、さらに半導体
膜３に電極４を設けた光電変換装置（太陽電池）Ｓの概
略断面図を示したものである。
図中りは光であり、絶縁基体ｌ側か受光層となっている
。
。
絶縁基体１は厚さ約０．３〜５ｍｍのガラス基板である
。ここで、ガラス基板にアルカリ金属等の不純物元素の
含有量か多い場合には、ガラス基板上に酸化シリコン（
ＳｉＯ２）等の絶縁膜を被覆させて、透明導電膜２へ不
純物が拡散するのを防止してもよい。なお、絶縁基体１
は透光性てあれば結晶質でもよく、また上記のごとく複
数層となっていてもよく、板状に限定するものではない
。
。ここで、ガラス基板にアルカリ金属等の不純物元素の
含有量か多い場合には、ガラス基板上に酸化シリコン（
ＳｉＯ２）等の絶縁膜を被覆させて、透明導電膜２へ不
純物が拡散するのを防止してもよい。なお、絶縁基体１
は透光性てあれば結晶質でもよく、また上記のごとく複
数層となっていてもよく、板状に限定するものではない
。
絶縁基体１の温度を約５０〜約６００″Ｃ程度にし、Ｓ
ｎ Ｏ２またはＩＴＯを主体とする透明導電膜２を被
覆するが、この透明導電膜２は種々の化学的製法（スプ
レー法、ＣＶＤ法等）や物理的製法（を子ビーム蒸着法
、スパッタ法等）により成膜できる。本実施例において
は、ＣＶＤ法により透明導電膜２の膜中のＦ濃度が０．
０５〜３０ｗｔ％となるように、四塩化スズ（ＳｎＣ１
４）、 フッ化水素（ＨＦ）、酸素（０２）等の混合
ガス、または５ｎｃＩ４．水蒸気（Ｈ，Ｏ）、酸素（０
２）、１”１−シ））’ｖオロエタ：／ （ＣＨｓ Ｃ
ＨＦ ２ ） 、窒素（Ｎ２）等よりなる混合ガス等に
よって成膜し、膜厚約０．０６μｍ程度まてＦをドープ
したドープ層２ａを形成し、この上に５ｎＣ１＜、０２
等の混合ガスのみで、膜厚約０．０５μｍ以下、より望
ましくは約０．０２μｍ以下のＦの混入が全くない非ド
ープ１ｉｉ２ｂを形成する。ここで、透明導電膜２にド
ープしたＦは膜質を向上させるための不純物であり、こ
の不純物はＦ以外にアンチモン（Ｓｂ）等が考えられる
。しかし、ｓｂ等のように後記する透明導電膜２上に形
成される半導体膜に多少混入しても、半導体膜の特性を
損なわないものであれば、不純物の非ドープ層２ｂは厚
さ約０．０１μｍ以下の極薄い層であってもよい。
ｎ Ｏ２またはＩＴＯを主体とする透明導電膜２を被
覆するが、この透明導電膜２は種々の化学的製法（スプ
レー法、ＣＶＤ法等）や物理的製法（を子ビーム蒸着法
、スパッタ法等）により成膜できる。本実施例において
は、ＣＶＤ法により透明導電膜２の膜中のＦ濃度が０．
０５〜３０ｗｔ％となるように、四塩化スズ（ＳｎＣ１
４）、 フッ化水素（ＨＦ）、酸素（０２）等の混合
ガス、または５ｎｃＩ４．水蒸気（Ｈ，Ｏ）、酸素（０
２）、１”１−シ））’ｖオロエタ：／ （ＣＨｓ Ｃ
ＨＦ ２ ） 、窒素（Ｎ２）等よりなる混合ガス等に
よって成膜し、膜厚約０．０６μｍ程度まてＦをドープ
したドープ層２ａを形成し、この上に５ｎＣ１＜、０２
等の混合ガスのみで、膜厚約０．０５μｍ以下、より望
ましくは約０．０２μｍ以下のＦの混入が全くない非ド
ープ１ｉｉ２ｂを形成する。ここで、透明導電膜２にド
ープしたＦは膜質を向上させるための不純物であり、こ
の不純物はＦ以外にアンチモン（Ｓｂ）等が考えられる
。しかし、ｓｂ等のように後記する透明導電膜２上に形
成される半導体膜に多少混入しても、半導体膜の特性を
損なわないものであれば、不純物の非ドープ層２ｂは厚
さ約０．０１μｍ以下の極薄い層であってもよい。
透明導電膜２上には、厚さ約１μｍのａ−３ｉ：Ｈ膜の
半導体膜３が形成される。この半導体膜３はｐ−１−ｎ
構造の３層となっており、各層はＣＶＤ法で形成する。
半導体膜３が形成される。この半導体膜３はｐ−１−ｎ
構造の３層となっており、各層はＣＶＤ法で形成する。
まず、透明導電膜２上にｐ層を形成する。すなわち、例
えば半導体膜形成用ガスであるシラン（Ｓ Ｈ４等）と
不純物ドープ用ガスであるボラン（８２Ｈ，等）とを混
合し、半導体膜形成用ガスに対する不純物ドープ用ガス
の流量比を設定（例えば、流量比８２８ ｇ／ Ｓ ｉ
層４を０．１以下に設定）して、形成する層中の不純物
濃度を調節する。この状態でグロー放電により厚さ約０
．００５〜０．０３μｍ程度のｐ層を形成する。
えば半導体膜形成用ガスであるシラン（Ｓ Ｈ４等）と
不純物ドープ用ガスであるボラン（８２Ｈ，等）とを混
合し、半導体膜形成用ガスに対する不純物ドープ用ガス
の流量比を設定（例えば、流量比８２８ ｇ／ Ｓ ｉ
層４を０．１以下に設定）して、形成する層中の不純物
濃度を調節する。この状態でグロー放電により厚さ約０
．００５〜０．０３μｍ程度のｐ層を形成する。
なお、上記不純物ドープ用ガスは、例えば半導体膜３か
シリコンであればｐ型のドーパントとして作用する■族
の元素を含むものであればよい。
シリコンであればｐ型のドーパントとして作用する■族
の元素を含むものであればよい。
次いて、ｐ層上にｉ層を形成する。すなわち、上記不純
物ドープ用ガスを用いないで、半導体膜形成用ガスのみ
でａ−３ｉ：Ｈ膜の形成を行う。
物ドープ用ガスを用いないで、半導体膜形成用ガスのみ
でａ−３ｉ：Ｈ膜の形成を行う。
ここで、ｉ層の膜厚は約０．３〜１μｍ程度である。
次いて、１層上にｎ層を形成する。すなわち、半導体膜
形成用ガスであるシラン（ＳｉＨ２等）と、不純物ドー
プ用ガスであるホスフィン（ＰＨ３等）とを混合し、半
導体膜形成用ガスに対する不純物ドープ用ガスの流量比
を設定（例えば、流量比ＰＨａ／ＳｉＨ４を０．１以下
に設定）して、−形成する層中の不純物濃度を調節する
。この状態でグロー放電により、厚さ約０．０２〜０．
１μｍ程度のｎ層を形成する。なお、上記不純物ドープ
用ガスは、例えば半導体膜３かシリコンであればｎ型の
ドーパントとして作用する■族の元素を含むものであれ
ばよい。なおまた、上記半導体膜の各層の成膜方法は上
記方法に限らずスパッタ法等でもかまわない。
形成用ガスであるシラン（ＳｉＨ２等）と、不純物ドー
プ用ガスであるホスフィン（ＰＨ３等）とを混合し、半
導体膜形成用ガスに対する不純物ドープ用ガスの流量比
を設定（例えば、流量比ＰＨａ／ＳｉＨ４を０．１以下
に設定）して、−形成する層中の不純物濃度を調節する
。この状態でグロー放電により、厚さ約０．０２〜０．
１μｍ程度のｎ層を形成する。なお、上記不純物ドープ
用ガスは、例えば半導体膜３かシリコンであればｎ型の
ドーパントとして作用する■族の元素を含むものであれ
ばよい。なおまた、上記半導体膜の各層の成膜方法は上
記方法に限らずスパッタ法等でもかまわない。
次いて、半導体膜３の上に電極である金属膜４を形成す
る。すなわち、アルミニウム（Ａ１）、ニッケル（Ｎｉ
）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）もしくは銀（Ａ
ｇ）等の単体、またはそれら元素の組合せからなる合金
の金属膜４を真空蒸着法等により形成する。
る。すなわち、アルミニウム（Ａ１）、ニッケル（Ｎｉ
）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）もしくは銀（Ａ
ｇ）等の単体、またはそれら元素の組合せからなる合金
の金属膜４を真空蒸着法等により形成する。
以上のように、本実施例によれば従来の成膜工程を大き
く変えることなく、不純物のドープ層２ａと非ドープ層
２ｂとを形成した透明導電膜２を容易に成膜することが
できる。
く変えることなく、不純物のドープ層２ａと非ドープ層
２ｂとを形成した透明導電膜２を容易に成膜することが
できる。
上記成膜工程の経過後、半導体膜３中のＦの濃度分析を
行ったところ、約５ｐｐｍ以下といった通常不純物のド
ープを全く行わない場合に検出可能な濃度（検出限界）
以下のＦしか含有されていないことか確認された。また
、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）による分析でも透明
導電膜２から半導体膜３へのＦの拡散は全くないことか
認められた。
行ったところ、約５ｐｐｍ以下といった通常不純物のド
ープを全く行わない場合に検出可能な濃度（検出限界）
以下のＦしか含有されていないことか確認された。また
、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）による分析でも透明
導電膜２から半導体膜３へのＦの拡散は全くないことか
認められた。
したかって、光電変換装置Ｓは、透明導電膜２の不純物
のドープ層２ａにより、透明導電膜２は数百０７口以下
のシート抵抗を維持し、かつ不純物の非ドープ層２ｂに
より半導体膜３への不純物混入を極力避けることができ
、半導体膜３０本来の特性を維持することかできた。
のドープ層２ａにより、透明導電膜２は数百０７口以下
のシート抵抗を維持し、かつ不純物の非ドープ層２ｂに
より半導体膜３への不純物混入を極力避けることができ
、半導体膜３０本来の特性を維持することかできた。
なお、本実施例では光半導体装置としてａ−３ｉ：Ｈ太
陽電池の例を示したか、結晶質のものにも適用してもよ
く、またアモルファスシリコンもしくは結晶質シリコン
等の半導体膜を用いた光センサ（例えば、ガラス基板と
該基板上に設けたカラーフィルタからなる絶縁基体上に
透明導電膜を設け、さらにこの上に半導体膜を設けてな
るカラーセンサ）等の光電変換装置にも同様に上記実施
例を適用できることはいうまでもない。
陽電池の例を示したか、結晶質のものにも適用してもよ
く、またアモルファスシリコンもしくは結晶質シリコン
等の半導体膜を用いた光センサ（例えば、ガラス基板と
該基板上に設けたカラーフィルタからなる絶縁基体上に
透明導電膜を設け、さらにこの上に半導体膜を設けてな
るカラーセンサ）等の光電変換装置にも同様に上記実施
例を適用できることはいうまでもない。
以上説明したように、本発明の光半導体装置は、少なく
とも透明導電膜の半導体膜側に不純物の非ドープ層か形
成されているので、たとえ、透明導電膜が高温の状態下
に置かれても、透明導電膜の不純物か半導体膜側へ拡散
することは極力防止される。これにより、従来のように
半導体膜の特性を損なうことがなく、透明導電膜のシー
ト抵抗を不純物により低くして、かつ本来の半導体膜の
特性を維持することができる。
とも透明導電膜の半導体膜側に不純物の非ドープ層か形
成されているので、たとえ、透明導電膜が高温の状態下
に置かれても、透明導電膜の不純物か半導体膜側へ拡散
することは極力防止される。これにより、従来のように
半導体膜の特性を損なうことがなく、透明導電膜のシー
ト抵抗を不純物により低くして、かつ本来の半導体膜の
特性を維持することができる。
第１図は本発明に係わる一実施例の概略断面図である。
ｌ ・・・ 透光性絶縁基体、
２ ・・・ 透明導電膜、
２ａ・・・ ドープ層、
２ｂ・・・ 非ドープ層、
３ ・・・ 半導体膜、
４ ・・・ 金属膜。
Claims (1)
- 透光性絶縁基体上に不純物のドープ層と非ドープ層と
を順次積層してなる透明導電膜を設け、該透明導電膜の
非ドープ層上に前記絶縁基体側からの透過光を受光する
半導体膜を設けてなる光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204489A JPH0488683A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204489A JPH0488683A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0488683A true JPH0488683A (ja) | 1992-03-23 |
Family
ID=16491376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2204489A Pending JPH0488683A (ja) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0488683A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007525593A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-09-06 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | 光電気化学装置及び電極 |
-
1990
- 1990-07-31 JP JP2204489A patent/JPH0488683A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007525593A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-09-06 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | 光電気化学装置及び電極 |
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