JPH06291343A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPH06291343A JPH06291343A JP5105002A JP10500293A JPH06291343A JP H06291343 A JPH06291343 A JP H06291343A JP 5105002 A JP5105002 A JP 5105002A JP 10500293 A JP10500293 A JP 10500293A JP H06291343 A JPH06291343 A JP H06291343A
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- photovoltaic device
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Classifications
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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
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-
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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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 異種物質界面における界面準位を低減し、光
電変換効率を向上させ得る光起電力装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 互いに逆導電型の関係を有するｐ型非晶質シ
リコン膜３とｎ型単結晶シリコン基板１との間に薄膜の
真性非晶質半導体２を介在させた光起電力装置におい
て、前記の真性非晶質半導体２は、シリコン・ゲルマニ
ウムからなり、前記のｐ型非晶質シリコンとの界面側で
はｎ型単結晶シリコン基板１との界面側におけるよりも
ゲルマニウム含有量が少なくされている。
電変換効率を向上させ得る光起電力装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 互いに逆導電型の関係を有するｐ型非晶質シ
リコン膜３とｎ型単結晶シリコン基板１との間に薄膜の
真性非晶質半導体２を介在させた光起電力装置におい
て、前記の真性非晶質半導体２は、シリコン・ゲルマニ
ウムからなり、前記のｐ型非晶質シリコンとの界面側で
はｎ型単結晶シリコン基板１との界面側におけるよりも
ゲルマニウム含有量が少なくされている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池や光センサ等
の光起電力装置に関する。
の光起電力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光起電力装置は、発電層として
用いられる半導体の種類により、単結晶系、多結晶系、
非晶質系に分類される。
用いられる半導体の種類により、単結晶系、多結晶系、
非晶質系に分類される。
【０００３】この中で、ここ数年、活発な研究開発がな
されたのが、非晶質系からなる光起電力装置である。そ
の理由として、従来の単結晶系のものと比較して、非晶
質系は大面積の形成が容易であり、かつその製造工程に
要するエネルギーが小さくてすむことなどから低コスト
が期待できたためである。
されたのが、非晶質系からなる光起電力装置である。そ
の理由として、従来の単結晶系のものと比較して、非晶
質系は大面積の形成が容易であり、かつその製造工程に
要するエネルギーが小さくてすむことなどから低コスト
が期待できたためである。
【０００４】しかし、これまで多くの研究成果を得たに
もかかわらず、その性能面では単結晶系の光起電力装置
には及んでいない。
もかかわらず、その性能面では単結晶系の光起電力装置
には及んでいない。
【０００５】そこで、近年、光起電力装置の開発の新た
な試みとして、非晶質半導体と結晶系半導体（単結晶半
導体，多結晶半導体）とを組み合わせて半導体接合を形
成させることにより、それぞれの物性が持つ長所を活か
すことで、より高い光電変換効率を得る研究が進められ
ている。
な試みとして、非晶質半導体と結晶系半導体（単結晶半
導体，多結晶半導体）とを組み合わせて半導体接合を形
成させることにより、それぞれの物性が持つ長所を活か
すことで、より高い光電変換効率を得る研究が進められ
ている。
【０００６】しかし、通常、前記の各半導体を単に接触
させるだけでは、良好な半導体接合を形成することはで
きない。例えば、図５（ｂ）に示すように、ｎ型の単結
晶半導体１１とｐ型の非晶質半導体１２とを直接接触さ
せ、ｐｎ接合（ヘテロｐｎ接合）を形成したとしても、
同図（ａ）のバンドプロファイルに示すように、ホール
に対する高い障壁が形成されるため、光起電力装置とし
て十分な光電変換効率を得ることはできない。
させるだけでは、良好な半導体接合を形成することはで
きない。例えば、図５（ｂ）に示すように、ｎ型の単結
晶半導体１１とｐ型の非晶質半導体１２とを直接接触さ
せ、ｐｎ接合（ヘテロｐｎ接合）を形成したとしても、
同図（ａ）のバンドプロファイルに示すように、ホール
に対する高い障壁が形成されるため、光起電力装置とし
て十分な光電変換効率を得ることはできない。
【０００７】これは、光照射により発生した半導体中の
光生成キャリアの多くが前記ｐｎ接合界面での再結合に
より失われてしまい、前記光生成キャリアを外部に取り
出せないためである。
光生成キャリアの多くが前記ｐｎ接合界面での再結合に
より失われてしまい、前記光生成キャリアを外部に取り
出せないためである。
【０００８】かかる再結合の原因は、前記非晶質半導体
の局在準位によると考えられる。即ち、非晶質半導体で
は、一般に導電型決定不純物をドーピングすることによ
り、その膜質は著しく劣化する。この影響はバンドギャ
ップ内の局在準位の増加として現れる。そして、この局
在準位は、ｐｎ接合界面に界面準位を生成するように働
きかけ、結果として前記光キャリアを再結合させること
になる。
の局在準位によると考えられる。即ち、非晶質半導体で
は、一般に導電型決定不純物をドーピングすることによ
り、その膜質は著しく劣化する。この影響はバンドギャ
ップ内の局在準位の増加として現れる。そして、この局
在準位は、ｐｎ接合界面に界面準位を生成するように働
きかけ、結果として前記光キャリアを再結合させること
になる。
【０００９】そこで、本願出願人は、図６（ｂ）に示す
ように、前記のｐｎ接合を薄膜の真性非晶質半導体膜１
３を介在させて行う構造（以下、ＨＩＴ構造という。）
を有した光起電力装置を提案した（特開平４−１３０６
７１号公報参照）。これにより、ｐｎ接合界面での膜質
が良好なものとなり、界面準位密度が低下し、光生成キ
ャリアの再結合を抑制することが可能となった。即ち、
同図（ａ）に示すように、ホールに対する障壁が幾分低
くなり、従来よりも高い光電変換効率を得ることができ
る。
ように、前記のｐｎ接合を薄膜の真性非晶質半導体膜１
３を介在させて行う構造（以下、ＨＩＴ構造という。）
を有した光起電力装置を提案した（特開平４−１３０６
７１号公報参照）。これにより、ｐｎ接合界面での膜質
が良好なものとなり、界面準位密度が低下し、光生成キ
ャリアの再結合を抑制することが可能となった。即ち、
同図（ａ）に示すように、ホールに対する障壁が幾分低
くなり、従来よりも高い光電変換効率を得ることができ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ＨＩＴ構造は、ｎ型の単結晶半導体膜１１に真性非晶質
半導体膜１３を接触するものであり、これが良質な膜で
あるとしても、単結晶半導体膜１１との間で異種物質界
面を形成するものであるから、この異種物質界面におい
て分子ネットワークが連続的に繋がり難いという問題は
依然として残される。即ち、格子歪みに起因する局在準
位ができるため、界面準位を十分に低減することはでき
ない。加えて、ホールに対する障壁が低くなったとは言
え、未だ残っている。
ＨＩＴ構造は、ｎ型の単結晶半導体膜１１に真性非晶質
半導体膜１３を接触するものであり、これが良質な膜で
あるとしても、単結晶半導体膜１１との間で異種物質界
面を形成するものであるから、この異種物質界面におい
て分子ネットワークが連続的に繋がり難いという問題は
依然として残される。即ち、格子歪みに起因する局在準
位ができるため、界面準位を十分に低減することはでき
ない。加えて、ホールに対する障壁が低くなったとは言
え、未だ残っている。
【００１１】本発明は、上記の事情に鑑み、異種物質界
面における分子ネットワークが連続的に繋がり易くなる
ようにして界面準位を低減し、光電変換効率を向上させ
得る光起電力装置を提供することを目的とする。
面における分子ネットワークが連続的に繋がり易くなる
ようにして界面準位を低減し、光電変換効率を向上させ
得る光起電力装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の光起電力装置
は、上記の課題を解決するために、互いに逆導電型の関
係を有する非晶質半導体と結晶系半導体との間に薄膜の
真性非晶質半導体を介在させた光起電力装置において、
前記の真性非晶質半導体は、シリコン・ゲルマニウムか
らなり、前記の非晶質半導体との界面側では結晶系半導
体との界面側におけるよりもゲルマニウム含有量が少な
くされていることを特徴としている。
は、上記の課題を解決するために、互いに逆導電型の関
係を有する非晶質半導体と結晶系半導体との間に薄膜の
真性非晶質半導体を介在させた光起電力装置において、
前記の真性非晶質半導体は、シリコン・ゲルマニウムか
らなり、前記の非晶質半導体との界面側では結晶系半導
体との界面側におけるよりもゲルマニウム含有量が少な
くされていることを特徴としている。
【００１３】
【作用】上記の構成によれば、前記の真性非晶質半導体
はシリコン・ゲルマニウムからなるため、分子ネットワ
ークは「粗」となり、ネットワークの自由度（柔軟性）
が大きくなる。よって、異種物質界面での歪みは減少
し、分子ネットワークは連続的に繋がり易くなる。これ
により、界面準位密度が低減される。加えて、前記真性
非晶質半導体の裏面側バンドギャップＥg が結晶系半導
体のＥg に近づくため、光電変換効率が向上する。一
方、ゲルマニウムの含有量は、非晶質半導体との界面側
で少なくされているので、光入射側のＥg ＞裏面側のＥ
g 、の関係が生じ、当該真性非晶質半導体にゲルマニウ
ムが均一に含まれている場合と比較して高い電圧を得る
ことが可能となる。
はシリコン・ゲルマニウムからなるため、分子ネットワ
ークは「粗」となり、ネットワークの自由度（柔軟性）
が大きくなる。よって、異種物質界面での歪みは減少
し、分子ネットワークは連続的に繋がり易くなる。これ
により、界面準位密度が低減される。加えて、前記真性
非晶質半導体の裏面側バンドギャップＥg が結晶系半導
体のＥg に近づくため、光電変換効率が向上する。一
方、ゲルマニウムの含有量は、非晶質半導体との界面側
で少なくされているので、光入射側のＥg ＞裏面側のＥ
g 、の関係が生じ、当該真性非晶質半導体にゲルマニウ
ムが均一に含まれている場合と比較して高い電圧を得る
ことが可能となる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１５】図１は、本発明の光起電力装置の断面図お
よびこれに対応付けたバンドプロファイルを示した概念
図である。
よびこれに対応付けたバンドプロファイルを示した概念
図である。
【００１６】同図（ｂ）において、１はｎ型単結晶シリ
コン基板、２は真性非晶質半導体膜、３は前記ｎ型単結
晶シリコン基板１と逆導電型となるｐ型非晶質シリコン
膜、４はｎ型単結晶シリコン基板１とコンタクトするア
ルミニウムなどからなる電極、５はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜や酸化スズ等からなる透明
電極膜である。
コン基板、２は真性非晶質半導体膜、３は前記ｎ型単結
晶シリコン基板１と逆導電型となるｐ型非晶質シリコン
膜、４はｎ型単結晶シリコン基板１とコンタクトするア
ルミニウムなどからなる電極、５はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕ
ｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜や酸化スズ等からなる透明
電極膜である。
【００１７】前記の真性非晶質半導体膜２は、シリコン
（Ｓｉ）・ゲルマニウム（Ｇｅ）からなり、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）の含有量は、前記のｎ型単結晶シリコン基板
１との界面側（裏面側）で多くなっている。即ち、光入
射側のＧｅ／Ｓｉ＜上記界面側（裏面側）のＧｅ／Ｓ
ｉ、の関係を充たすようにしてある。また、本実施例で
は、Ｇｅ量は、上記界面側（裏面側）で対Ｓｉ比１５％
〜４０％（３０％が最適）程度としている。
（Ｓｉ）・ゲルマニウム（Ｇｅ）からなり、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）の含有量は、前記のｎ型単結晶シリコン基板
１との界面側（裏面側）で多くなっている。即ち、光入
射側のＧｅ／Ｓｉ＜上記界面側（裏面側）のＧｅ／Ｓ
ｉ、の関係を充たすようにしてある。また、本実施例で
は、Ｇｅ量は、上記界面側（裏面側）で対Ｓｉ比１５％
〜４０％（３０％が最適）程度としている。
【００１８】このように、上記真性非晶質半導体膜２が
シリコン（Ｓｉ）・ゲルマニウム（Ｇｅ）からなるの
で、上記界面側（裏面側）では真性非晶質半導体膜２の
分子ネットワークは「粗」となり、ネットワークの自由
度（柔軟性）が大きくなるため、異種物質界面での歪み
が減少し、分子ネットワークは連続的に繋がり易くな
る。これにより、界面準位密度が低減される。加えて、
上記真性非晶質半導体膜２の裏面側でのバンドギャップ
Ｅg が結晶シリコン１のＥg に近づくため、同図（ａ）
に示しているように、ホールに対する障壁が従来のＨＩ
Ｔ構造のものより低くなり、光電変換効率が向上する。
シリコン（Ｓｉ）・ゲルマニウム（Ｇｅ）からなるの
で、上記界面側（裏面側）では真性非晶質半導体膜２の
分子ネットワークは「粗」となり、ネットワークの自由
度（柔軟性）が大きくなるため、異種物質界面での歪み
が減少し、分子ネットワークは連続的に繋がり易くな
る。これにより、界面準位密度が低減される。加えて、
上記真性非晶質半導体膜２の裏面側でのバンドギャップ
Ｅg が結晶シリコン１のＥg に近づくため、同図（ａ）
に示しているように、ホールに対する障壁が従来のＨＩ
Ｔ構造のものより低くなり、光電変換効率が向上する。
【００１９】一方、ゲルマニウムの含有量は、ｐ型非晶
質シリコン膜３との界面側（光入射側）で少なくされて
いるので、当該真性非晶質半導体膜２にゲルマニウムが
均一に含まれている場合と比較して高い電圧を得ること
が可能となる。即ち、前述した、光入射側のＧｅ／Ｓｉ
＜上記界面側（裏面側）のＧｅ／Ｓｉ、の関係を充たす
ため、光入射側のＥg ＞裏面側のＥg 、の関係が生じ、
真性非晶質半導体膜２に均一にＧｅが含まれるよりも、
高い電圧が得られることになる。
質シリコン膜３との界面側（光入射側）で少なくされて
いるので、当該真性非晶質半導体膜２にゲルマニウムが
均一に含まれている場合と比較して高い電圧を得ること
が可能となる。即ち、前述した、光入射側のＧｅ／Ｓｉ
＜上記界面側（裏面側）のＧｅ／Ｓｉ、の関係を充たす
ため、光入射側のＥg ＞裏面側のＥg 、の関係が生じ、
真性非晶質半導体膜２に均一にＧｅが含まれるよりも、
高い電圧が得られることになる。
【００２０】本実施例の光起電力装置の形成方法として
は、まず、ｎ型単結晶シリコン基板１上にプラズマＣＶ
Ｄ法により真性非晶質半導体膜２を成膜する。このプラ
ズマＣＶＤによる膜形成は、基板温度２００℃、ＲＦパ
ワー１０Ｗ、反応室内圧力０．１Ｔｏｒｒの条件下で行
った。また、反応室内に供給するガスとしては、ＧｅＨ
4 ，ＳｉＨ4 ，Ｈ2 を用い、Ｈ2 の流量は１００ｓｃｃ
ｍに、ＳｉＨ4 の流量は１ｓｃｃｍに各々設定した。一
方、ＧｅＨ4 については、図２に示すように、真性非晶
質半導体膜２の成膜開始時は、流量を１ｓｃｃｍとし、
次第に少なくして、必要膜厚が得られるころに流量が０
となるように流量制御している。これにより、ｎ型単結
晶シリコン基板１との界面側でゲルマニウム（Ｇｅ）を
多く含む真性非晶質半導体膜２が形成される。また、上
述のようにゲルマニウム（Ｇｅ）量を一定の勾配で徐々
に少なくすることにより、真性非晶質半導体膜２におい
てグレーデッドなバンドプロファイルが得られる。
は、まず、ｎ型単結晶シリコン基板１上にプラズマＣＶ
Ｄ法により真性非晶質半導体膜２を成膜する。このプラ
ズマＣＶＤによる膜形成は、基板温度２００℃、ＲＦパ
ワー１０Ｗ、反応室内圧力０．１Ｔｏｒｒの条件下で行
った。また、反応室内に供給するガスとしては、ＧｅＨ
4 ，ＳｉＨ4 ，Ｈ2 を用い、Ｈ2 の流量は１００ｓｃｃ
ｍに、ＳｉＨ4 の流量は１ｓｃｃｍに各々設定した。一
方、ＧｅＨ4 については、図２に示すように、真性非晶
質半導体膜２の成膜開始時は、流量を１ｓｃｃｍとし、
次第に少なくして、必要膜厚が得られるころに流量が０
となるように流量制御している。これにより、ｎ型単結
晶シリコン基板１との界面側でゲルマニウム（Ｇｅ）を
多く含む真性非晶質半導体膜２が形成される。また、上
述のようにゲルマニウム（Ｇｅ）量を一定の勾配で徐々
に少なくすることにより、真性非晶質半導体膜２におい
てグレーデッドなバンドプロファイルが得られる。
【００２１】次に、同じくプラズマＣＶＤ法により、真
性非晶質半導体膜２上にｐ型非晶質シリコン膜３を堆積
する。このプラズマＣＶＤ法による膜形成は、基板温度
２００℃、ＲＦパワー１０Ｗ、反応室内圧力０．１Ｔｏ
ｒｒの条件下で行った。また、反応室内に供給するガス
としては、ＳｉＨ4 とＢ2 Ｈ6 を用い、ＳｉＨ4 の流量
は５ｓｃｃｍに設定し、Ｂ2 Ｈ6 のＳｉＨ4 に対する流
量比は５％に設定した。
性非晶質半導体膜２上にｐ型非晶質シリコン膜３を堆積
する。このプラズマＣＶＤ法による膜形成は、基板温度
２００℃、ＲＦパワー１０Ｗ、反応室内圧力０．１Ｔｏ
ｒｒの条件下で行った。また、反応室内に供給するガス
としては、ＳｉＨ4 とＢ2 Ｈ6 を用い、ＳｉＨ4 の流量
は５ｓｃｃｍに設定し、Ｂ2 Ｈ6 のＳｉＨ4 に対する流
量比は５％に設定した。
【００２２】次に、光入射側となるｐ型非晶質シリコン
膜３上には透明導電膜５を形成し、ｎ型単結晶シリコン
基板１の裏面には金属電極４を形成する。
膜３上には透明導電膜５を形成し、ｎ型単結晶シリコン
基板１の裏面には金属電極４を形成する。
【００２３】これにより、本発明の光起電力装置が得ら
れる。
れる。
【００２４】図３は、前述したプラズマＣＶＤ法により
真性非晶質半導体膜２を成膜する工程において、成膜開
始時のＧｅＨ4 ／ＳｉＨ4 流量比を、０％、５０％、１
００％としたときの、その各々の条件下で得られた真性
非晶質半導体膜２を用いた光起電力装置の光電変換効率
を示したグラフである。ここで、ＧｅＨ4 ／ＳｉＨ4流
量比が０の場合とは、真性非晶質半導体膜２がゲルマニ
ウム（Ｇｅ）を含んでいない従来のＨＩＴ構造に相当す
る。このグラフから明らかなように、本発明の光起電力
装置の光電変換効率は、従来のＨＩＴ構造の光起電力装
置に比べ高くなっていることが分かる。
真性非晶質半導体膜２を成膜する工程において、成膜開
始時のＧｅＨ4 ／ＳｉＨ4 流量比を、０％、５０％、１
００％としたときの、その各々の条件下で得られた真性
非晶質半導体膜２を用いた光起電力装置の光電変換効率
を示したグラフである。ここで、ＧｅＨ4 ／ＳｉＨ4流
量比が０の場合とは、真性非晶質半導体膜２がゲルマニ
ウム（Ｇｅ）を含んでいない従来のＨＩＴ構造に相当す
る。このグラフから明らかなように、本発明の光起電力
装置の光電変換効率は、従来のＨＩＴ構造の光起電力装
置に比べ高くなっていることが分かる。
【００２５】図４は、従来のＨＩＴ構造を有する光起電
力装置と、本発明の構造を有する光起電力装置とにおけ
る、各々の真性非晶質半導体膜２の膜厚を変化させたと
きの光電変換効率の変化を示したグラフである。このグ
ラフから分かるように、本発明の構造を有する光起電力
装置は、従来のＨＩＴ構造を有する光起電力装置より
も、有効膜厚範囲は狭くなるが、その効率の高さは、本
発明の構造を有する光起電力装置の方が高くなってい
る。また、本発明の構造では、真性非晶質半導体膜２の
膜厚が約４０Åのところで光電変換効率のピークを迎
え、真性非晶質半導体膜２の最適膜厚は従来よりも薄く
なっている。
力装置と、本発明の構造を有する光起電力装置とにおけ
る、各々の真性非晶質半導体膜２の膜厚を変化させたと
きの光電変換効率の変化を示したグラフである。このグ
ラフから分かるように、本発明の構造を有する光起電力
装置は、従来のＨＩＴ構造を有する光起電力装置より
も、有効膜厚範囲は狭くなるが、その効率の高さは、本
発明の構造を有する光起電力装置の方が高くなってい
る。また、本発明の構造では、真性非晶質半導体膜２の
膜厚が約４０Åのところで光電変換効率のピークを迎
え、真性非晶質半導体膜２の最適膜厚は従来よりも薄く
なっている。
【００２６】なお、真性非晶質半導体膜２の膜厚が或る
厚みを越えると光電変換効率が低下するのは、従来のＨ
ＩＴ構造においてもいえるものであるが、これは、真性
非晶質半導体膜２が、界面準位の低減を主な機能とし、
当該膜２自体の層中で発生する光キャリアはほとんど変
化効率に寄与せず、むしろ、変換効率の低下を引き起こ
すためと考えられる。
厚みを越えると光電変換効率が低下するのは、従来のＨ
ＩＴ構造においてもいえるものであるが、これは、真性
非晶質半導体膜２が、界面準位の低減を主な機能とし、
当該膜２自体の層中で発生する光キャリアはほとんど変
化効率に寄与せず、むしろ、変換効率の低下を引き起こ
すためと考えられる。
【００２７】また、本発明で採用する真性非晶質半導体
膜の膜厚の下限値としては、通常のプラズマＣＶＤ装置
やスパッタ装置あるいは、常圧ＣＶＤ装置などによる形
成で制御可能な数Åまでであるが、その膜厚の制御容易
性からすれば、２０Å以上が好適である。
膜の膜厚の下限値としては、通常のプラズマＣＶＤ装置
やスパッタ装置あるいは、常圧ＣＶＤ装置などによる形
成で制御可能な数Åまでであるが、その膜厚の制御容易
性からすれば、２０Å以上が好適である。
【００２８】更に、ここでいう真性非晶質半導体とは、
例えば、前記のプラズマＣＶＤ法によって形成されたも
のであれば、導電型決定不純物としてのドーピングガス
を全く添加することなく形成された真性非晶質半導体を
含むことは勿論であるが、それ以外に微量のドーピング
ガスを添加して形成することにより、実質的に真性型に
制御された非晶質シリコンをも含むものである。
例えば、前記のプラズマＣＶＤ法によって形成されたも
のであれば、導電型決定不純物としてのドーピングガス
を全く添加することなく形成された真性非晶質半導体を
含むことは勿論であるが、それ以外に微量のドーピング
ガスを添加して形成することにより、実質的に真性型に
制御された非晶質シリコンをも含むものである。
【００２９】非晶質シリコンなどの非晶質半導体では、
一般に不純物をなんら添加することなく形成した場合で
も、僅かではあるが導電性を顕すことがあるためで、例
えば、非晶質シリコンの場合、僅かなｎ型を示す。本発
明は、真性非晶質半導体として、このような実質的に真
性な非晶質半導体をも使用しうるものである。
一般に不純物をなんら添加することなく形成した場合で
も、僅かではあるが導電性を顕すことがあるためで、例
えば、非晶質シリコンの場合、僅かなｎ型を示す。本発
明は、真性非晶質半導体として、このような実質的に真
性な非晶質半導体をも使用しうるものである。
【００３０】また、本実施例では、結晶系半導体として
単結晶半導体を例示したが、これに限らず多結晶半導体
を用いてもよいものである。この場合においても、真性
非晶質半導体との間で異種物質界面を形成するが、前述
したように、分子ネットワークが連続的に繋がり易くな
るとともにバンドプロファイルがスムーズにつながり易
くなるので、光電変換効率の向上が図れる。また、この
ように結晶系半導体として多結晶シリコン膜を用いる場
合の真性非晶質半導体膜の許容膜厚上限は、結晶系シリ
コン膜についての許容膜厚上限よりも高くなる。
単結晶半導体を例示したが、これに限らず多結晶半導体
を用いてもよいものである。この場合においても、真性
非晶質半導体との間で異種物質界面を形成するが、前述
したように、分子ネットワークが連続的に繋がり易くな
るとともにバンドプロファイルがスムーズにつながり易
くなるので、光電変換効率の向上が図れる。また、この
ように結晶系半導体として多結晶シリコン膜を用いる場
合の真性非晶質半導体膜の許容膜厚上限は、結晶系シリ
コン膜についての許容膜厚上限よりも高くなる。
【００３１】更に、ドープ膜である非晶質半導体と結晶
系半導体とは互いに逆導電型の関係を有すればよいもの
であり、本実施例とは逆に、結晶系半導体をｐ型とし、
非晶質半導体をｎ型とするようにしてもよい。
系半導体とは互いに逆導電型の関係を有すればよいもの
であり、本実施例とは逆に、結晶系半導体をｐ型とし、
非晶質半導体をｎ型とするようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、真性非
晶質半導体はシリコン・ゲルマニウムからなるため、分
子ネットワークは「粗」となり、ネットワークの自由度
（柔軟性）が大きくなるため、異種物質界面での歪みが
減少し、分子ネットワークは連続的に繋がり易くなる。
これにより、界面準位密度が低減される。加えて、上記
非晶質半導体の裏面側でのバンドギャップＥg が結晶系
半導体のＥg に近づくため、光電変換効率が向上する。
一方、光入射側のＥg ＞裏面側のＥg 、の関係が生じて
いるので、当該真性非晶質半導体に水素が均一に含まれ
ている場合と比較して高い電圧を得ることが可能とな
る。
晶質半導体はシリコン・ゲルマニウムからなるため、分
子ネットワークは「粗」となり、ネットワークの自由度
（柔軟性）が大きくなるため、異種物質界面での歪みが
減少し、分子ネットワークは連続的に繋がり易くなる。
これにより、界面準位密度が低減される。加えて、上記
非晶質半導体の裏面側でのバンドギャップＥg が結晶系
半導体のＥg に近づくため、光電変換効率が向上する。
一方、光入射側のＥg ＞裏面側のＥg 、の関係が生じて
いるので、当該真性非晶質半導体に水素が均一に含まれ
ている場合と比較して高い電圧を得ることが可能とな
る。
【図１】同図（ａ）は本発明の光起電力装置のバンドプ
ロファイルを示したグラフであり、同図（ｂ）は断面構
造図である。
ロファイルを示したグラフであり、同図（ｂ）は断面構
造図である。
【図２】本発明の真性非晶質半導体膜の成膜するとき
の、経過時間に対する各供給ガスの流量変化を示すグラ
フである。
の、経過時間に対する各供給ガスの流量変化を示すグラ
フである。
【図３】本発明の真性非晶質半導体膜成膜開始時のＧｅ
Ｈ4 ／ＳｉＨ4 流量比を異ならせ、その各々の条件下で
得られた真性非晶質半導体膜を用いた光起電力装置の変
換効率を示したグラフである。
Ｈ4 ／ＳｉＨ4 流量比を異ならせ、その各々の条件下で
得られた真性非晶質半導体膜を用いた光起電力装置の変
換効率を示したグラフである。
【図４】本発明の光起電力装置と従来のＨＩＴ構造を有
する光起電力装置とにおける、各々の真性非晶質半導体
の膜厚を変化させたときの光電変換効率の変化を示した
グラフである。
する光起電力装置とにおける、各々の真性非晶質半導体
の膜厚を変化させたときの光電変換効率の変化を示した
グラフである。
【図５】従来のｐｎヘテロ接合を有する光起電力装置の
断面構造およびバンドプロファイルを示す模式図であ
る。
断面構造およびバンドプロファイルを示す模式図であ
る。
【図６】従来のＨＩＴ構造を有する光起電力装置の断面
構造およびバンドプロファイルを示す模式図である。
構造およびバンドプロファイルを示す模式図である。
１ ｎ型単結晶シリコン膜 ２ 真性非晶質半導体膜 ３ ｐ型非晶質シリコン膜 ４ 電極 ５ 透明電極膜
Claims (1)
- 【請求項１】 互いに逆導電型の関係を有する非晶質半
導体と結晶系半導体との間に薄膜の真性非晶質半導体を
介在させた光起電力装置において、前記の真性非晶質半
導体は、シリコン・ゲルマニウムからなり、前記の非晶
質半導体との界面側では結晶系半導体との界面側におけ
るよりもゲルマニウム含有量が少なくされていることを
特徴とする光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10500293A JP3197674B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10500293A JP3197674B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291343A true JPH06291343A (ja) | 1994-10-18 |
| JP3197674B2 JP3197674B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=14395881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10500293A Expired - Lifetime JP3197674B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3197674B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19524459A1 (de) * | 1995-07-07 | 1997-01-09 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Solarzelle, insbesondere Konzentrator-Solarzelle oder Eine-Sonne-Solarzelle auf Siliziumbasis mit deponierten amorphen Silizium, Silizium-Germanium und/oder anderen Siliziumlegierungs-Schichten |
| US7030413B2 (en) | 2000-09-05 | 2006-04-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device with intrinsic amorphous film at junction, having varied optical band gap through thickness thereof |
| JP2010171464A (ja) * | 2005-01-20 | 2010-08-05 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | へテロ接合およびインターフィンガ構造を有する半導体デバイス |
-
1993
- 1993-04-06 JP JP10500293A patent/JP3197674B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19524459A1 (de) * | 1995-07-07 | 1997-01-09 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Solarzelle, insbesondere Konzentrator-Solarzelle oder Eine-Sonne-Solarzelle auf Siliziumbasis mit deponierten amorphen Silizium, Silizium-Germanium und/oder anderen Siliziumlegierungs-Schichten |
| US7030413B2 (en) | 2000-09-05 | 2006-04-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device with intrinsic amorphous film at junction, having varied optical band gap through thickness thereof |
| JP2010171464A (ja) * | 2005-01-20 | 2010-08-05 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | へテロ接合およびインターフィンガ構造を有する半導体デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3197674B2 (ja) | 2001-08-13 |
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