JPH0523506B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0523506B2 JPH0523506B2 JP62017484A JP1748487A JPH0523506B2 JP H0523506 B2 JPH0523506 B2 JP H0523506B2 JP 62017484 A JP62017484 A JP 62017484A JP 1748487 A JP1748487 A JP 1748487A JP H0523506 B2 JPH0523506 B2 JP H0523506B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impurity concentration
- isolation
- insulating layer
- island
- isolation island
- 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 - Lifetime
Links
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 31
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- 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)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
〔技術分野〕
この発明は、絶縁層分離構造を有する光起電力
素子に関する。 〔背景技術〕 光を電力に変換する光起電力素子の一つに、半
導体のPN接合からなるものがある。このような
PN接合は、単独では、その出力が非常に小さい
ため、通常の光起電力素子は、複数のPN接合を
直列あるいは並列に接続した構造を有している。
そして、各PN接合が互いに影響するのを防ぐた
め、各PN接合を電気的に分離する何らかの手段
が必要となる。そのような手段の中でも、第２図
にみるような絶縁層分離基板を用いた各PN接合
の分離は、絶縁が完全で耐圧も高く、かつ、分離
容量が小さくなる、と言う利点を有しているた
め、多用されている。 図で用いられている絶縁層分離基板１′は、支
持体層２上に、絶縁層３によつて分離された複数
の分離島４′…を有するもので、その各分離島
４′…が、それぞれ、ｐ型（またはｎ型）の半導
体単結晶で形成されているとともに、その表面に
ｎ型（またはｐ型）領域５が設けられてPN接合
が形成されている。そして、各PN接合がAl電極
６…によつて直列に接続されて光起電力素子P′が
形成されたものである。 ところで、近時、このような光起電力素子に対
し、光電変換効率の高効率化が要求されるように
なつてきた。また、同一基板上に他の素子、たと
えば、静電誘導トランジスタや高耐圧MOSFET
等を形成できることも求められるようになつてき
た。 〔発明の目的〕 この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもの
であつて、光電変換効率の向上を実現できるとと
もに、同一基板上に他の素子を形成することがで
きる光起電力素子を提供することを目的とする。 〔発明の開示〕 発明者らの検討したところでは、従来の光起電
力素子において、光電変換効率の高効率化が実現
できていなかつたのは、分離島の不純物濃度が必
要以上に高かつたことによる。すなわち、絶縁層
分離基板を用いた光起電力素子では、高出力（高
電圧起電力）を得るため、各分離島の不純物濃度
を高めてその抵抗率を下げることが行われている
が、現在一般的な不純物濃度は、抵抗率に換算し
て、１〜数Ω・cm程度である。しかし、この濃度
では高すぎたため、このような高い不純物濃度を
有する分離島４′を用いた光起電力素子P′では、
高効率化を実現することが難しかつたのである。
これは、以下の理由によるものと考えられる。 光起電力素子は、前述したPN接合に光が照射
されると、その部分で電子と正孔が発生して電位
差が生じることを利用したものである。ところ
が、分離島４′の不純物濃度が高いと、発生した
電子や正孔が分離島４′内の電子や正孔と衝突す
る機会が増え、電子と正孔が衝突すると再結合し
て消失してしまうため、照射された光量に較べ
て、発生する電力が不足し、効率が悪くなるので
ある。 しかも、このように分離島の不純物濃度が高す
ぎると、同一基板上に、低不純物濃度の素子形成
領域（分離島）を必要とする素子、たとえば、静
電誘導トランジスタ、高耐圧MOSFET等を形成
することもできなくなる。 そこで、発明者らは、不純物濃度を下げてみる
ことにした。その結果、不純物濃度を、抵抗率に
換算して20〜100Ω・cm程度に下げれば、出力の
点で問題を生じさせることなく、前記の目的を達
成できることを見出し、ここに、この発明を完成
した。 したがつて、この発明は、絶縁層分離された第
１導電型の複数の分離島を有する絶縁層分離基板
の各分離島内に第２導電型領域が設けられてPN
接合が形成され、各PN接合が接続されてなる光
起電力素子において、前記各分離島の不純物濃度
が、抵抗率に換算して20〜100Ω・cmの範囲内に
なつていることを特徴とする光起電力素子を要旨
としている。 以下に、この発明を、その一実施例をあらわす
第１図を参照しつつ、詳しく説明する。 図にみるように、この実施例の光起電力素子Ｐ
の大体の構造は、従来のものと殆ど変わらない。 すなわち、支持体層２上に、絶縁層３によつて
分離された複数の分離島４…が形成されて絶縁層
分離基板１が構成されている。そして、各分離島
４内には、その表面に第２導電型（ｐ型）領域５
が設けられてPN接合が形成され、各PN接合が
Al電極６…によつて直列に接続されて光起電力
素子Ｐが形成されているのである。なお、図中７
は、上記Al電極６と分離島４との電気的な接続
を確保するための高不純物濃度領域（n+型、い
わゆるオーミツクコンタクト）である。 この発明は、上記各分離島４…に、つぎのよう
な特徴を有している。すなわち、各分離島４…は
第１導電型（ｎ型）で形成されているのである
が、その分離島４の不純物濃度が、抵抗率に換算
して20〜100Ω・cmと言う低不純物濃度（n-）に
なつていることを特徴とするのである。 このように分離島４を低不純物濃度（n-）に
すると、前述したように、光が照射されることで
発生した電子や正孔が分離島４内に存在する電子
や正孔と衝突する機会は減少し、効率が向上す
る。 分離島の不純物濃度が低くなると、その抵抗率
が上昇して、その分だけ光電変換の効率にはマイ
ナスとなるが、不純物濃度を、抵抗率に換算して
20Ω・cm以上にした場合には、上述した衝突確率
の減少がそれを上回るため、全体として、光電変
換効率の向上を実現できるようになる。逆に、分
離島４の不純物濃度が、抵抗率に換算して
100Ω・cmを超えたものでは、濃度制御が困難と
なつて、安定した濃度の単結晶を得ることができ
ず、しかも、その結晶性も悪くなつて、PN接合
を形成することが難しくなる。 このため、この発明では、分離島４の不純物濃
度を20〜100Ω・cmに限定する必要があるのであ
る。 このことを証明する一例として、以下のような
実験結果がある。 第１図に示した構成を有し、分離島の不純物濃
度が数十Ω・cmである光起電力素子（実施例）
と、第２図に示した構成を有し、分離島の不純物
濃度が１〜数Ω・cmである光起電力素子（従来
例）に対し、以下の条件で光を照射して、発生す
る出力電力を測定したところ、第１表にみるよう
に、出力電力に差が見られた。つまり、分離島の
不純物濃度の違いによつて、明らかに、光電変換
効率に差が出たのである。 《照射条件》 光源：4mw白熱ランプ 素子の受光面積：390×390μm
素子に関する。 〔背景技術〕 光を電力に変換する光起電力素子の一つに、半
導体のPN接合からなるものがある。このような
PN接合は、単独では、その出力が非常に小さい
ため、通常の光起電力素子は、複数のPN接合を
直列あるいは並列に接続した構造を有している。
そして、各PN接合が互いに影響するのを防ぐた
め、各PN接合を電気的に分離する何らかの手段
が必要となる。そのような手段の中でも、第２図
にみるような絶縁層分離基板を用いた各PN接合
の分離は、絶縁が完全で耐圧も高く、かつ、分離
容量が小さくなる、と言う利点を有しているた
め、多用されている。 図で用いられている絶縁層分離基板１′は、支
持体層２上に、絶縁層３によつて分離された複数
の分離島４′…を有するもので、その各分離島
４′…が、それぞれ、ｐ型（またはｎ型）の半導
体単結晶で形成されているとともに、その表面に
ｎ型（またはｐ型）領域５が設けられてPN接合
が形成されている。そして、各PN接合がAl電極
６…によつて直列に接続されて光起電力素子P′が
形成されたものである。 ところで、近時、このような光起電力素子に対
し、光電変換効率の高効率化が要求されるように
なつてきた。また、同一基板上に他の素子、たと
えば、静電誘導トランジスタや高耐圧MOSFET
等を形成できることも求められるようになつてき
た。 〔発明の目的〕 この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもの
であつて、光電変換効率の向上を実現できるとと
もに、同一基板上に他の素子を形成することがで
きる光起電力素子を提供することを目的とする。 〔発明の開示〕 発明者らの検討したところでは、従来の光起電
力素子において、光電変換効率の高効率化が実現
できていなかつたのは、分離島の不純物濃度が必
要以上に高かつたことによる。すなわち、絶縁層
分離基板を用いた光起電力素子では、高出力（高
電圧起電力）を得るため、各分離島の不純物濃度
を高めてその抵抗率を下げることが行われている
が、現在一般的な不純物濃度は、抵抗率に換算し
て、１〜数Ω・cm程度である。しかし、この濃度
では高すぎたため、このような高い不純物濃度を
有する分離島４′を用いた光起電力素子P′では、
高効率化を実現することが難しかつたのである。
これは、以下の理由によるものと考えられる。 光起電力素子は、前述したPN接合に光が照射
されると、その部分で電子と正孔が発生して電位
差が生じることを利用したものである。ところ
が、分離島４′の不純物濃度が高いと、発生した
電子や正孔が分離島４′内の電子や正孔と衝突す
る機会が増え、電子と正孔が衝突すると再結合し
て消失してしまうため、照射された光量に較べ
て、発生する電力が不足し、効率が悪くなるので
ある。 しかも、このように分離島の不純物濃度が高す
ぎると、同一基板上に、低不純物濃度の素子形成
領域（分離島）を必要とする素子、たとえば、静
電誘導トランジスタ、高耐圧MOSFET等を形成
することもできなくなる。 そこで、発明者らは、不純物濃度を下げてみる
ことにした。その結果、不純物濃度を、抵抗率に
換算して20〜100Ω・cm程度に下げれば、出力の
点で問題を生じさせることなく、前記の目的を達
成できることを見出し、ここに、この発明を完成
した。 したがつて、この発明は、絶縁層分離された第
１導電型の複数の分離島を有する絶縁層分離基板
の各分離島内に第２導電型領域が設けられてPN
接合が形成され、各PN接合が接続されてなる光
起電力素子において、前記各分離島の不純物濃度
が、抵抗率に換算して20〜100Ω・cmの範囲内に
なつていることを特徴とする光起電力素子を要旨
としている。 以下に、この発明を、その一実施例をあらわす
第１図を参照しつつ、詳しく説明する。 図にみるように、この実施例の光起電力素子Ｐ
の大体の構造は、従来のものと殆ど変わらない。 すなわち、支持体層２上に、絶縁層３によつて
分離された複数の分離島４…が形成されて絶縁層
分離基板１が構成されている。そして、各分離島
４内には、その表面に第２導電型（ｐ型）領域５
が設けられてPN接合が形成され、各PN接合が
Al電極６…によつて直列に接続されて光起電力
素子Ｐが形成されているのである。なお、図中７
は、上記Al電極６と分離島４との電気的な接続
を確保するための高不純物濃度領域（n+型、い
わゆるオーミツクコンタクト）である。 この発明は、上記各分離島４…に、つぎのよう
な特徴を有している。すなわち、各分離島４…は
第１導電型（ｎ型）で形成されているのである
が、その分離島４の不純物濃度が、抵抗率に換算
して20〜100Ω・cmと言う低不純物濃度（n-）に
なつていることを特徴とするのである。 このように分離島４を低不純物濃度（n-）に
すると、前述したように、光が照射されることで
発生した電子や正孔が分離島４内に存在する電子
や正孔と衝突する機会は減少し、効率が向上す
る。 分離島の不純物濃度が低くなると、その抵抗率
が上昇して、その分だけ光電変換の効率にはマイ
ナスとなるが、不純物濃度を、抵抗率に換算して
20Ω・cm以上にした場合には、上述した衝突確率
の減少がそれを上回るため、全体として、光電変
換効率の向上を実現できるようになる。逆に、分
離島４の不純物濃度が、抵抗率に換算して
100Ω・cmを超えたものでは、濃度制御が困難と
なつて、安定した濃度の単結晶を得ることができ
ず、しかも、その結晶性も悪くなつて、PN接合
を形成することが難しくなる。 このため、この発明では、分離島４の不純物濃
度を20〜100Ω・cmに限定する必要があるのであ
る。 このことを証明する一例として、以下のような
実験結果がある。 第１図に示した構成を有し、分離島の不純物濃
度が数十Ω・cmである光起電力素子（実施例）
と、第２図に示した構成を有し、分離島の不純物
濃度が１〜数Ω・cmである光起電力素子（従来
例）に対し、以下の条件で光を照射して、発生す
る出力電力を測定したところ、第１表にみるよう
に、出力電力に差が見られた。つまり、分離島の
不純物濃度の違いによつて、明らかに、光電変換
効率に差が出たのである。 《照射条件》 光源：4mw白熱ランプ 素子の受光面積：390×390μm
この発明の光起電力素子は、以上のようであ
り、絶縁層分離された第１導電型の複数の分離島
を有する絶縁層分離基板の各分離島内に第２導電
型領域が設けられてPN接合が形成され、各PN
接合が接続されてなる光起電力素子において、前
記各分離島の不純物濃度が、抵抗率に換算して20
〜100Ω・cmの範囲内になつているため、光電変
換効率の向上を実現できるとともに、同一基板上
に低不純物濃度の素子形成領域を必要とする他の
素子を形成することができるようになつている。
り、絶縁層分離された第１導電型の複数の分離島
を有する絶縁層分離基板の各分離島内に第２導電
型領域が設けられてPN接合が形成され、各PN
接合が接続されてなる光起電力素子において、前
記各分離島の不純物濃度が、抵抗率に換算して20
〜100Ω・cmの範囲内になつているため、光電変
換効率の向上を実現できるとともに、同一基板上
に低不純物濃度の素子形成領域を必要とする他の
素子を形成することができるようになつている。
第１図はこの発明の光起電力素子の一実施例の
構成を説明する説明図、第２図は従来の光起電力
素子の構成を説明する説明図である。 ３……絶縁層分離、４……分離島、５……第２
導電型領域。
構成を説明する説明図、第２図は従来の光起電力
素子の構成を説明する説明図である。 ３……絶縁層分離、４……分離島、５……第２
導電型領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁層分離された第１導電型の複数の分離島
を有する絶縁層分離基板の各分離島内に第２導電
型領域が設けられてPN接合が形成され、各PN
接合が接続されてなる光起電力素子において、前
記各分離島の不純物濃度が、抵抗率に換算して20
〜100Ω・cmの範囲内になつていることを特徴と
する光起電力素子。 ２ 分離島の領域内の、PN接合同士を繋ぐ電極
と接する部分が、その他の部分よりも高不純物濃
度になつている特許請求の範囲第１項記載の光起
電力素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62017484A JPS63185073A (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 光起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62017484A JPS63185073A (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 光起電力素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63185073A JPS63185073A (ja) | 1988-07-30 |
| JPH0523506B2 true JPH0523506B2 (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=11945275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62017484A Granted JPS63185073A (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 光起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63185073A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0749163A (ja) * | 1993-08-05 | 1995-02-21 | Mk Seiko Co Ltd | 製氷器 |
| US5397097A (en) * | 1993-12-10 | 1995-03-14 | Dale; Randall W. | Ice cube trays with integral lids |
-
1987
- 1987-01-27 JP JP62017484A patent/JPS63185073A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63185073A (ja) | 1988-07-30 |
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