JPH0554272B2 - - Google Patents
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- JPH0554272B2 JPH0554272B2 JP56112572A JP11257281A JPH0554272B2 JP H0554272 B2 JPH0554272 B2 JP H0554272B2 JP 56112572 A JP56112572 A JP 56112572A JP 11257281 A JP11257281 A JP 11257281A JP H0554272 B2 JPH0554272 B2 JP H0554272B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- layer
- amorphous silicon
- amorphous semiconductor
- amorphous
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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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
-
- 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
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
- H10F71/103—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material including only Group IV materials
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は、新規なアモルフアスシリコン系光起
電力素子に関する。 シラン（SiH4）のプラズマ分解法で得られる
アモルフアスシリコンは、W.E.Spear等によつ
て、PH3やB2H6でドープする事により、その伝
導度を大きく変える事ができることが発見され
（1976年）、D.E.Carlson等によつてアモルフアス
シリコンを用いた太陽電池が試作（1976年）され
て以来注目を集め、アモルフアスシリコン薄膜太
陽電池の効率を改善する研究が活発に行なわれて
いる。 これまでの研究により、アモルフアスシリコン
薄膜光電素子の構造としてはシヨツトキーバリヤ
ー型、pin型、MIS型、ヘテロ接合型があり、そ
のうち前三者が高効率太陽電池として有望視され
ている。すなわちシヨツトキーバリヤー型で5.5
％（D.E.カールソン他、1977年）、MIS型で4.8％
（J.I.B ウイルソン他、1978）、pin型で4.5％（浜
川圭弘 1978）の変換効率が達成されている。 pin ジヤンクシヨン型太陽電池の場合、ｐ型
又はｎ型アモルフアスシリコンではキヤリヤーの
寿命が短かく、有効なキヤリヤーにならず、また
光の吸収係数がｉ層に比べて大きい事からｐ層で
の光の吸収ロスが大きい点に問題があつた。 このような欠点を改良する為にインバーテイド
pin型の光電素子が提案されている。すなわちｎ
型アモルフアスシリコン側から光を照射する素子
である。この素子はｐ型に比べると光の吸収係数
が比較的小さい為にやや有利と考えられる。しか
しこのｎ型アモルフアスシリコンでも光の吸収ロ
スがある点ではｐ型と変りない。 本発明者は、pin型光電変換の効率を改善する
為に鋭意研究した結果、ａ−Si(1-x-y)CxNyで示さ
れ、且つ水素又はフツ素を含むアモルフアス半導
体のｐ型又はｎ型ドープ薄膜を、pin接合光電素
子のｐ又はｎ層の少なくとも一方に用いる事によ
り短絡電流と開放電圧を大巾に改善できることを
見い出したもので、太陽電池や光スイツチ等の光
起電力素子として用いることができる。以下にそ
の詳細を説明する。 本発明に用いるアモルフアスシリコンは、シラ
ン（SiH4）又はその誘導体又はフツ化シラン又
はその誘導体、又はこれらの混合物と、水素又は
水素で希釈したアルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
スとの混合ガスを、容量結合法又は誘導結合法に
よる高周波グロー分解又は直流グロー放電分解す
ることにより得られる。混合ガスのシランの濃度
は、通常0.5〜50％、好ましくは１〜20％である。 基板の温度は200〜300℃が好ましく、透明電極
（ITO、Sno2等）を蒸着したガラスや高分子フイ
ルム、金属等、太陽電池等の光起電力素子の構成
に必要なあらゆる基板が含まれる。 光起電力素子の基本構成は、第１図のａ，ｂに
代表例が示される。ａはｐ側から光を照射するタ
イプで、例えばガラス−透明電極−ｐ−ｉ−ｎ−
Alの構成、ｂはｎ側から光を照射するタイプで、
例えばステンレス−ｐ−ｉ−ｎ−透明電極の構成
である。その他、ｐ層又はｎ層と透明電極の間に
薄い絶縁層をつけたり、薄い金属層をつけた構造
でもよい。要はｐ−ｉ−ｎ接合を基本とするもの
であればいかなる構成でもよい。 シラン若しくはその誘導体、又はフツ化シラン
若しくはその誘導体、又はこれらの混合物のグロ
ー放電分解で得られる約10-7秒以上のキヤリヤー
寿命で約1017cm-3eV-1以下の局在準位密度および
10-3cm2／Ｖ以上の易動度をもつ真性アモルフアス
シリコン（以下、ｉ型ａ−Siという）をｉ層とし
て、ｐ型とｎ型ドープ半導体で接合したpin接合
構造にするわけであるが、本発明ではｐ層又はｎ
層の少なくとも一方、すなわち少なくとも光を照
射する側に、一般式ａ−Si(1-x-y)CxNyで示され、
且つ水素又はフツ素を含むアモルフアス半導体の
ｐ型又はｎ型ドープ薄膜を用いることを特徴とす
る。ｐ層とｎ層の両方に用いてもよい。又このア
モルフアス半導体を用いない他方のドープ層は、
上記ｉ型ａ−Siを、ｐ型でもちいる場合は周期率
表族の元素でドープし、ｎ型で用いる場合は周
期率表族の元素でドープすればよい。 前記アモルフアス半導体は、一般式ａ−
Si(1-x-y)CxNyで示されるアモルフアスシリコン・
カーボンナイトライドである。これはシリコンの
水素又はフツ素化合物と炭素およびチツ素の水素
又はフツ素化合物をグロー放電分解して得られる
ものであつて、その中に0.5〜30atom％の水素及
び／又はフツ素を含む。また、これはｐ型又はｎ
型に不純物でドープされることが望ましいもので
ある。さらに好ましくは光学的バンドギヤツプが
約1.85eV以上であり且つ20℃における電気伝導
度が約10-8（Ωcm）-1以上であり、且つｐ−ｉ−ｎ
接合した場合の拡散電位Vdが約1.1Volts以上で
あるｐ型又はｎ型アモルフアス半導体を満足する
ものが推奨される。 このアモルフアス半導体は、光学的バンドギヤ
ツプが大きくその為に、ｐ−ｉ−ｎ接合光起電力
素子の窓材料として用いると、短絡電流Jscの増
加は当然考えられるが、いずれの場合も非常に大
きな開放電圧Vocを示す。本発明の光起電力素子
においても特願昭56−66689号と同様に第２図に
示すバンドプロフアイルの拡散電位Vdとその素
子の開放電圧Vocに相関がある。 本発明の場合Vdは約1.1volts以上であることが
望ましいが、この関係は光照射する側のアモルフ
アス半導体の種類に関係なくほぼ同一の傾向を示
す。この拡散電位Vdは光照射する側のアモルフ
アス半導体の光学的バンドギヤツプEg.optから
ｐ、ｎドープ層のフエルミレベルEfの差を差し
引く事によつて得られる。すなわち第２図に示す
ようにｎ側の伝導帯のエネルギーレベルEcn、ｐ
側の価電子帯のエネルギーレベルをEvpとして、
電気伝導度の温度依存性から活性化エネルギー
ΔEpとΔEnが求められる。ｐ型の場合ΔEp＝Ef
−Evp、ｎ型の場合ΔEn＝Ecn−EfでeVd＝Eg.
opt−（ΔEp＋ΔEn）である。 ｎ側から光照射する場合も同様にｎ型アモルフ
アス半導体の光学的バンドギヤツプEg.optから
ｐ、ｎのフエルミレベルEfの差を差し引いて求
められる。 本発明で用いる一般式ａ−Si(1-x-y)CxNyで表わ
されるアモルフアス半導体はEg.optが約1.85eV
以上で且つVdが約1.1volts以上であることが望ま
しい。このような条件を満たすアモルフアス半導
体を用いたヘテロ接合光起電力素子はJscとVoc
が著しく改善される。 本発明で用いる上記半導体は、さらに室温（20
℃）での電気伝導度が10-8（Ω・cm）-1以上である
ことが望ましい。これ以下であるとフイルフアク
タ−FFが小さくなり変換効率が実用的でなくな
るからである。 本発明のヘテロ接合光起電力素子を、その実施
例により以下に具体的に説明すると、次の通りで
ある。代表的な構造は透明電極／ｐ型ａ−
Si(1-x-y)CxNy／ｉ型ａ−Si／ｎ型ａ−Si／電極の
構造で、透明電極側から光を照射する。透明電極
はITOやSnO2、特にSnO2が好ましく、ガラス基
板にあらかじめ蒸着して用いたりｐ型アモルフア
ス半導体上に直接蒸着してもよい。光を照射する
側のｐ型ａ−Si(1-x-y)CxNy層の厚みは約30Åから
300Å好ましくは50Åから200Å、ｉ型ａ−Si層の
厚みは本発明の場合限定されないが約2500〜
10000Åが用いられる。ｎ型ａ−Si層の厚みは限
定されないが約150Å〜600Åが用いられる。又こ
のｎ型ａ−Siの代わりにｎ型ａ−Si(1-x-y)CxNyを
用いてもよい。 もう１つの代表的な構造は 透明電極／ｐ型ａ−Si(1-x-y)CxNy／ｉ型ａ−
Si／ｐ型ａ−Si／電極の構造で、透明電極側から
光を照射する。光を照射する側のｎ型ａ−
Si(1-x-y)CxNyの厚みは約30Åから300Å好ましく
は50Å〜200Å、ｉ型ａ−Si層の厚みは限定され
ないが約2500Å〜10000Åが通常用いられる。ｐ
型ａ−Si層の厚みは限定されないが約150Å〜600
Åが用いられる。又このｐ型ａ−Siの代わりに本
発明のｐ型ａ−Si(1-x-y)CxNyを用いても良い。透
明電極の素材及び蒸着法については前同様であ
る。 次に本発明の効果について説明する。内径11cm
の石英反応管を用い13.56MHzの高周波でグロー
放電分解を行う。ｉ型ａ−Siは、水素で希釈した
シランを２〜10Torrでグロー放電分解して得ら
れる。ｎ型ａ−Siは水素で希釈したシランとフオ
スフイン（PH3）（PH3／SiH4＝0.5モル％）を同
様にグロー放電分解して得られる。ｐ型ａ−
Si(1-x-y)CxNyは水素で希釈したシラン、メタン
（CH4）、アンモニア（NH3）、ジポラン（B2H6）
（Ｂ／（Si＋Ｃ＋Ｎ）＝0.5atom％）を同様にグロ
ー放電分解して得られる。ここでａ−Si(1-x-y)Cx
Nyは、グロー放電時のガス組成を変量してその
アトミツクフラクシヨン（ｘ＋ｙ）が0.80〜0.05
になるようにした。 太陽電池の構成は、25Ω／□のSnO2薄膜のつ
いたガラス基板の該SnO2面にｐ型ａ−Si(1-x-y)Cx
Ny、ｉ型ａ−Si、ｎ型ａ−Siの順に堆積し最後
に3.3mm2のアルミニウムを蒸着してAM−１（100
ｍＷ／cm2）のソーラーシユミレーターで太陽電池
特性を調べた。グロー放電時の基板温度は250℃
で行つた。又、ｉ層は5000Å、ｎ層は500Å、ｐ
型ａ−Si(1-x-y)CxNy層の厚みは135Åである。ｐ
型ａ−Si(1-x-y)CxNyの膜組成ｘ、ｙを変化させた
場合の太陽電池特性を表−１に示す。
電力素子に関する。 シラン（SiH4）のプラズマ分解法で得られる
アモルフアスシリコンは、W.E.Spear等によつ
て、PH3やB2H6でドープする事により、その伝
導度を大きく変える事ができることが発見され
（1976年）、D.E.Carlson等によつてアモルフアス
シリコンを用いた太陽電池が試作（1976年）され
て以来注目を集め、アモルフアスシリコン薄膜太
陽電池の効率を改善する研究が活発に行なわれて
いる。 これまでの研究により、アモルフアスシリコン
薄膜光電素子の構造としてはシヨツトキーバリヤ
ー型、pin型、MIS型、ヘテロ接合型があり、そ
のうち前三者が高効率太陽電池として有望視され
ている。すなわちシヨツトキーバリヤー型で5.5
％（D.E.カールソン他、1977年）、MIS型で4.8％
（J.I.B ウイルソン他、1978）、pin型で4.5％（浜
川圭弘 1978）の変換効率が達成されている。 pin ジヤンクシヨン型太陽電池の場合、ｐ型
又はｎ型アモルフアスシリコンではキヤリヤーの
寿命が短かく、有効なキヤリヤーにならず、また
光の吸収係数がｉ層に比べて大きい事からｐ層で
の光の吸収ロスが大きい点に問題があつた。 このような欠点を改良する為にインバーテイド
pin型の光電素子が提案されている。すなわちｎ
型アモルフアスシリコン側から光を照射する素子
である。この素子はｐ型に比べると光の吸収係数
が比較的小さい為にやや有利と考えられる。しか
しこのｎ型アモルフアスシリコンでも光の吸収ロ
スがある点ではｐ型と変りない。 本発明者は、pin型光電変換の効率を改善する
為に鋭意研究した結果、ａ−Si(1-x-y)CxNyで示さ
れ、且つ水素又はフツ素を含むアモルフアス半導
体のｐ型又はｎ型ドープ薄膜を、pin接合光電素
子のｐ又はｎ層の少なくとも一方に用いる事によ
り短絡電流と開放電圧を大巾に改善できることを
見い出したもので、太陽電池や光スイツチ等の光
起電力素子として用いることができる。以下にそ
の詳細を説明する。 本発明に用いるアモルフアスシリコンは、シラ
ン（SiH4）又はその誘導体又はフツ化シラン又
はその誘導体、又はこれらの混合物と、水素又は
水素で希釈したアルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
スとの混合ガスを、容量結合法又は誘導結合法に
よる高周波グロー分解又は直流グロー放電分解す
ることにより得られる。混合ガスのシランの濃度
は、通常0.5〜50％、好ましくは１〜20％である。 基板の温度は200〜300℃が好ましく、透明電極
（ITO、Sno2等）を蒸着したガラスや高分子フイ
ルム、金属等、太陽電池等の光起電力素子の構成
に必要なあらゆる基板が含まれる。 光起電力素子の基本構成は、第１図のａ，ｂに
代表例が示される。ａはｐ側から光を照射するタ
イプで、例えばガラス−透明電極−ｐ−ｉ−ｎ−
Alの構成、ｂはｎ側から光を照射するタイプで、
例えばステンレス−ｐ−ｉ−ｎ−透明電極の構成
である。その他、ｐ層又はｎ層と透明電極の間に
薄い絶縁層をつけたり、薄い金属層をつけた構造
でもよい。要はｐ−ｉ−ｎ接合を基本とするもの
であればいかなる構成でもよい。 シラン若しくはその誘導体、又はフツ化シラン
若しくはその誘導体、又はこれらの混合物のグロ
ー放電分解で得られる約10-7秒以上のキヤリヤー
寿命で約1017cm-3eV-1以下の局在準位密度および
10-3cm2／Ｖ以上の易動度をもつ真性アモルフアス
シリコン（以下、ｉ型ａ−Siという）をｉ層とし
て、ｐ型とｎ型ドープ半導体で接合したpin接合
構造にするわけであるが、本発明ではｐ層又はｎ
層の少なくとも一方、すなわち少なくとも光を照
射する側に、一般式ａ−Si(1-x-y)CxNyで示され、
且つ水素又はフツ素を含むアモルフアス半導体の
ｐ型又はｎ型ドープ薄膜を用いることを特徴とす
る。ｐ層とｎ層の両方に用いてもよい。又このア
モルフアス半導体を用いない他方のドープ層は、
上記ｉ型ａ−Siを、ｐ型でもちいる場合は周期率
表族の元素でドープし、ｎ型で用いる場合は周
期率表族の元素でドープすればよい。 前記アモルフアス半導体は、一般式ａ−
Si(1-x-y)CxNyで示されるアモルフアスシリコン・
カーボンナイトライドである。これはシリコンの
水素又はフツ素化合物と炭素およびチツ素の水素
又はフツ素化合物をグロー放電分解して得られる
ものであつて、その中に0.5〜30atom％の水素及
び／又はフツ素を含む。また、これはｐ型又はｎ
型に不純物でドープされることが望ましいもので
ある。さらに好ましくは光学的バンドギヤツプが
約1.85eV以上であり且つ20℃における電気伝導
度が約10-8（Ωcm）-1以上であり、且つｐ−ｉ−ｎ
接合した場合の拡散電位Vdが約1.1Volts以上で
あるｐ型又はｎ型アモルフアス半導体を満足する
ものが推奨される。 このアモルフアス半導体は、光学的バンドギヤ
ツプが大きくその為に、ｐ−ｉ−ｎ接合光起電力
素子の窓材料として用いると、短絡電流Jscの増
加は当然考えられるが、いずれの場合も非常に大
きな開放電圧Vocを示す。本発明の光起電力素子
においても特願昭56−66689号と同様に第２図に
示すバンドプロフアイルの拡散電位Vdとその素
子の開放電圧Vocに相関がある。 本発明の場合Vdは約1.1volts以上であることが
望ましいが、この関係は光照射する側のアモルフ
アス半導体の種類に関係なくほぼ同一の傾向を示
す。この拡散電位Vdは光照射する側のアモルフ
アス半導体の光学的バンドギヤツプEg.optから
ｐ、ｎドープ層のフエルミレベルEfの差を差し
引く事によつて得られる。すなわち第２図に示す
ようにｎ側の伝導帯のエネルギーレベルEcn、ｐ
側の価電子帯のエネルギーレベルをEvpとして、
電気伝導度の温度依存性から活性化エネルギー
ΔEpとΔEnが求められる。ｐ型の場合ΔEp＝Ef
−Evp、ｎ型の場合ΔEn＝Ecn−EfでeVd＝Eg.
opt−（ΔEp＋ΔEn）である。 ｎ側から光照射する場合も同様にｎ型アモルフ
アス半導体の光学的バンドギヤツプEg.optから
ｐ、ｎのフエルミレベルEfの差を差し引いて求
められる。 本発明で用いる一般式ａ−Si(1-x-y)CxNyで表わ
されるアモルフアス半導体はEg.optが約1.85eV
以上で且つVdが約1.1volts以上であることが望ま
しい。このような条件を満たすアモルフアス半導
体を用いたヘテロ接合光起電力素子はJscとVoc
が著しく改善される。 本発明で用いる上記半導体は、さらに室温（20
℃）での電気伝導度が10-8（Ω・cm）-1以上である
ことが望ましい。これ以下であるとフイルフアク
タ−FFが小さくなり変換効率が実用的でなくな
るからである。 本発明のヘテロ接合光起電力素子を、その実施
例により以下に具体的に説明すると、次の通りで
ある。代表的な構造は透明電極／ｐ型ａ−
Si(1-x-y)CxNy／ｉ型ａ−Si／ｎ型ａ−Si／電極の
構造で、透明電極側から光を照射する。透明電極
はITOやSnO2、特にSnO2が好ましく、ガラス基
板にあらかじめ蒸着して用いたりｐ型アモルフア
ス半導体上に直接蒸着してもよい。光を照射する
側のｐ型ａ−Si(1-x-y)CxNy層の厚みは約30Åから
300Å好ましくは50Åから200Å、ｉ型ａ−Si層の
厚みは本発明の場合限定されないが約2500〜
10000Åが用いられる。ｎ型ａ−Si層の厚みは限
定されないが約150Å〜600Åが用いられる。又こ
のｎ型ａ−Siの代わりにｎ型ａ−Si(1-x-y)CxNyを
用いてもよい。 もう１つの代表的な構造は 透明電極／ｐ型ａ−Si(1-x-y)CxNy／ｉ型ａ−
Si／ｐ型ａ−Si／電極の構造で、透明電極側から
光を照射する。光を照射する側のｎ型ａ−
Si(1-x-y)CxNyの厚みは約30Åから300Å好ましく
は50Å〜200Å、ｉ型ａ−Si層の厚みは限定され
ないが約2500Å〜10000Åが通常用いられる。ｐ
型ａ−Si層の厚みは限定されないが約150Å〜600
Åが用いられる。又このｐ型ａ−Siの代わりに本
発明のｐ型ａ−Si(1-x-y)CxNyを用いても良い。透
明電極の素材及び蒸着法については前同様であ
る。 次に本発明の効果について説明する。内径11cm
の石英反応管を用い13.56MHzの高周波でグロー
放電分解を行う。ｉ型ａ−Siは、水素で希釈した
シランを２〜10Torrでグロー放電分解して得ら
れる。ｎ型ａ−Siは水素で希釈したシランとフオ
スフイン（PH3）（PH3／SiH4＝0.5モル％）を同
様にグロー放電分解して得られる。ｐ型ａ−
Si(1-x-y)CxNyは水素で希釈したシラン、メタン
（CH4）、アンモニア（NH3）、ジポラン（B2H6）
（Ｂ／（Si＋Ｃ＋Ｎ）＝0.5atom％）を同様にグロ
ー放電分解して得られる。ここでａ−Si(1-x-y)Cx
Nyは、グロー放電時のガス組成を変量してその
アトミツクフラクシヨン（ｘ＋ｙ）が0.80〜0.05
になるようにした。 太陽電池の構成は、25Ω／□のSnO2薄膜のつ
いたガラス基板の該SnO2面にｐ型ａ−Si(1-x-y)Cx
Ny、ｉ型ａ−Si、ｎ型ａ−Siの順に堆積し最後
に3.3mm2のアルミニウムを蒸着してAM−１（100
ｍＷ／cm2）のソーラーシユミレーターで太陽電池
特性を調べた。グロー放電時の基板温度は250℃
で行つた。又、ｉ層は5000Å、ｎ層は500Å、ｐ
型ａ−Si(1-x-y)CxNy層の厚みは135Åである。ｐ
型ａ−Si(1-x-y)CxNyの膜組成ｘ、ｙを変化させた
場合の太陽電池特性を表−１に示す。
【表】
【表】
この表から判るようにシラン100％の場合、変
換効率（以下、ηという）4.6％であるのに対し
てａ−Si(1-x-y)CxNyを用いるとｘ＝0.05 ｙ＝0.05
でもη＝6.5％と増加し、ｘ＝0.10 ｙ＝0.20では
η＝7.3％にも改善される。ｘ＝0.3 ｙ＝0.3では
η＝7.6％にも達しシラン100％の時に比し極めて
高い値が得られる。ここで注目すべき点はａ−
Si(1-x-y)CxNyは光学的禁止帯巾がａ−Siより大き
くなることから短絡電流Jscの増加は当然である
にしても、開放電圧Vocの増加は予想外で、この
両者の改良によつてこのような効率の改善がなさ
れている。 これらの結果はSiF4とCH4、NH3を用いても
全く同様であつた。 このａ−Si(1-x-y)CxNyの光学的バンドギヤツプ
Eg.optは、表−１に示すようにａ−Siよりも大き
な値を示しているので、これらのアモルフアス半
導体を窓材料にすればJscの増加は当然期待され
る。ところがJscだけでなくVocも著しく改良さ
れる。この理由について拡散電位VdとVocの関
係を調べてみると第３図に示すように、Vocと
Vdの間には明瞭な直線関係がある事が判る。す
なわちVdの増加とともにVocは直線的に増加す
る。この事は、光学的バンドギヤツプの大きなア
モルフアス半導体をｐ−ｉ−ｎ接合光起電力素子
の窓材料にすれば、拡散電位の増加によつてVoc
も改良される事を示している。 以上を要するに、一般式ａ−Si(1-x-y)CxNyで示
されるアモルフアス半導体（0.05≦ｘ≦0.75、
0.05≦ｙ≦0.75、0.05≦ｘ＋ｙ≦0.80）、すなわち
Eg.optが約1.85eV以上で20℃における電気伝導
度が10-8（Ωcm）-1以上であり、且つｐ−ｉ−ｎ接
合の拡散電位Vdが1.1volt以上のアモルフアス半
導体を窓材料としたヘテロ接合光起電力素子は、
JscだけでなくVocも著しく改良され、その結果
光電変換効率ηも顕著に改善されるわけである。
これらの効果は第１図ｂの太陽電池の構成でｎ側
にｎ型ａ−Si(1-x-y)CxNyを用いても同様に発現さ
れる。
換効率（以下、ηという）4.6％であるのに対し
てａ−Si(1-x-y)CxNyを用いるとｘ＝0.05 ｙ＝0.05
でもη＝6.5％と増加し、ｘ＝0.10 ｙ＝0.20では
η＝7.3％にも改善される。ｘ＝0.3 ｙ＝0.3では
η＝7.6％にも達しシラン100％の時に比し極めて
高い値が得られる。ここで注目すべき点はａ−
Si(1-x-y)CxNyは光学的禁止帯巾がａ−Siより大き
くなることから短絡電流Jscの増加は当然である
にしても、開放電圧Vocの増加は予想外で、この
両者の改良によつてこのような効率の改善がなさ
れている。 これらの結果はSiF4とCH4、NH3を用いても
全く同様であつた。 このａ−Si(1-x-y)CxNyの光学的バンドギヤツプ
Eg.optは、表−１に示すようにａ−Siよりも大き
な値を示しているので、これらのアモルフアス半
導体を窓材料にすればJscの増加は当然期待され
る。ところがJscだけでなくVocも著しく改良さ
れる。この理由について拡散電位VdとVocの関
係を調べてみると第３図に示すように、Vocと
Vdの間には明瞭な直線関係がある事が判る。す
なわちVdの増加とともにVocは直線的に増加す
る。この事は、光学的バンドギヤツプの大きなア
モルフアス半導体をｐ−ｉ−ｎ接合光起電力素子
の窓材料にすれば、拡散電位の増加によつてVoc
も改良される事を示している。 以上を要するに、一般式ａ−Si(1-x-y)CxNyで示
されるアモルフアス半導体（0.05≦ｘ≦0.75、
0.05≦ｙ≦0.75、0.05≦ｘ＋ｙ≦0.80）、すなわち
Eg.optが約1.85eV以上で20℃における電気伝導
度が10-8（Ωcm）-1以上であり、且つｐ−ｉ−ｎ接
合の拡散電位Vdが1.1volt以上のアモルフアス半
導体を窓材料としたヘテロ接合光起電力素子は、
JscだけでなくVocも著しく改良され、その結果
光電変換効率ηも顕著に改善されるわけである。
これらの効果は第１図ｂの太陽電池の構成でｎ側
にｎ型ａ−Si(1-x-y)CxNyを用いても同様に発現さ
れる。
第１図ａはｐ層側から光を照射するタイプの光
起電力素子を示す構造図であつて、図中１はガラ
ス、２は透明電極、３はｐ型アモルフアス半導
体、４はｉ型ａ−Si、５はｎ型半導体（例えばｎ
型ａ−Si）、６は電極である。同ｂはｎ層側から
光を照射するタイプを示す構造図で、７は電極基
板、８はｐ型ａ−Si、９はｉ型ａ−Si、１０はｎ
型アモルフアス半導体、１１は透明電極である。
第２図は本発明に係るヘテロｐ−ｉ−ｎ接合光起
電力素子のエネルギーバンドプロフアイルであ
る。第３図はｐ型のアモルフアス半導体を窓側に
した場合の拡散電位Vdと開放電圧の関係を示す
グラフである。
起電力素子を示す構造図であつて、図中１はガラ
ス、２は透明電極、３はｐ型アモルフアス半導
体、４はｉ型ａ−Si、５はｎ型半導体（例えばｎ
型ａ−Si）、６は電極である。同ｂはｎ層側から
光を照射するタイプを示す構造図で、７は電極基
板、８はｐ型ａ−Si、９はｉ型ａ−Si、１０はｎ
型アモルフアス半導体、１１は透明電極である。
第２図は本発明に係るヘテロｐ−ｉ−ｎ接合光起
電力素子のエネルギーバンドプロフアイルであ
る。第３図はｐ型のアモルフアス半導体を窓側に
した場合の拡散電位Vdと開放電圧の関係を示す
グラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ｉ層に真性アモルフアスシリコンを用いたｐ
−ｉ−ｎ接合素子の表裏両面に電極を設けてなる
アモルフアス太陽電池において、少なくとも光を
照射する側のドープ層に光学的バンドギヤツプが
1.85eV以上で20℃における電気伝導度が10-8（Ω
cm）-1以上であり、且つｐ−ｉ−ｎ接合した場合
の拡散電位Vdが1.1Volt以上である一般式ａ−
Si(1-x-y)CxNyで表わされるアモルフアス半導体の
ｐ型又はｎ型ドープ薄膜を用いることを特徴とす
るアモルフアスシリコン系ヘテロ接合光起電力素
子。 ２ 前記光照射側のドープ層に用いるアモルフア
ス半導体は、0.05≦ｘ≦0.75、0.05≦ｙ≦0.75、
0.05≦ｘ＋ｙ≦0.80であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載のアモルフアスシリコン
系光起電力素子。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56112572A JPS5814583A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | アモルフアス半導体およびアモルフアス半導体／アモルフアスシリコン・ヘテロ接合光起電力素子 |
| DE8282106293T DE3280112D1 (de) | 1981-07-17 | 1982-07-14 | Amorpher halbleiter und photovoltaische einrichtung aus amorphem silizium. |
| DE8888117644T DE3280418T2 (de) | 1981-07-17 | 1982-07-14 | Amorpher halbleiter und photovoltaische vorrichtung aus amorphem silizium. |
| EP82106293A EP0070509B2 (en) | 1981-07-17 | 1982-07-14 | Amorphous semiconductor and amorphous silicon photovoltaic device |
| EP88117644A EP0309000B1 (en) | 1981-07-17 | 1982-07-14 | Amorphous semiconductor and amorphous silicon photovoltaic device |
| US06/399,312 US4450316A (en) | 1981-07-17 | 1982-07-19 | Amorphous silicon photovoltaic device having two-layer transparent electrode |
| US06/552,951 US4499331A (en) | 1981-07-17 | 1983-11-17 | Amorphous semiconductor and amorphous silicon photovoltaic device |
| US06/552,952 US4491682A (en) | 1981-07-17 | 1983-11-17 | Amorphous silicon photovoltaic device including a two-layer transparent electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56112572A JPS5814583A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | アモルフアス半導体およびアモルフアス半導体／アモルフアスシリコン・ヘテロ接合光起電力素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814583A JPS5814583A (ja) | 1983-01-27 |
| JPH0554272B2 true JPH0554272B2 (ja) | 1993-08-12 |
Family
ID=14590063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56112572A Granted JPS5814583A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | アモルフアス半導体およびアモルフアス半導体／アモルフアスシリコン・ヘテロ接合光起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0853201A (ja) * | 1994-08-10 | 1996-02-27 | Hiromi Hatakeyama | ダストボックス |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61232685A (ja) * | 1985-04-09 | 1986-10-16 | Agency Of Ind Science & Technol | アモルフアスシリコン太陽電池およびその製造方法 |
| JPH0689843B2 (ja) * | 1985-10-07 | 1994-11-14 | トヨタ自動車株式会社 | 自動変速機のトルクコンバータ出力軸回転数検出方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1123525A (en) * | 1977-10-12 | 1982-05-11 | Stanford R. Ovshinsky | High temperature amorphous semiconductor member and method of making same |
| JPS5513938A (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Shunpei Yamazaki | Photoelectronic conversion semiconductor device and its manufacturing method |
-
1981
- 1981-07-17 JP JP56112572A patent/JPS5814583A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0853201A (ja) * | 1994-08-10 | 1996-02-27 | Hiromi Hatakeyama | ダストボックス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5814583A (ja) | 1983-01-27 |
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