JPH0997919A - 光導電膜及びその製造方法並びにその膜を用いた光起電力素子 - Google Patents
光導電膜及びその製造方法並びにその膜を用いた光起電力素子Info
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- JPH0997919A JPH0997919A JP7254038A JP25403895A JPH0997919A JP H0997919 A JPH0997919 A JP H0997919A JP 7254038 A JP7254038 A JP 7254038A JP 25403895 A JP25403895 A JP 25403895A JP H0997919 A JPH0997919 A JP H0997919A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、ｉ層として用いることができる
ダイヤモンド様炭素膜からなる光導電膜を提供し、変換
効率、特に光照射後の変換効率が向上する光起電力素子
を提供することをその課題とする。 【解決手段】 この発明の光起電力素子は、基板１上に
ｐ型層３、ｉ型層４、ｎ型層５を順次積層した光起電力
素子であって、ｉ型層４がダイヤモンド結合とグラファ
イト結合が混在するダイヤモンド様炭素膜で形成され、
この膜の光感度が３桁以上であることを特徴とする。
ダイヤモンド様炭素膜からなる光導電膜を提供し、変換
効率、特に光照射後の変換効率が向上する光起電力素子
を提供することをその課題とする。 【解決手段】 この発明の光起電力素子は、基板１上に
ｐ型層３、ｉ型層４、ｎ型層５を順次積層した光起電力
素子であって、ｉ型層４がダイヤモンド結合とグラファ
イト結合が混在するダイヤモンド様炭素膜で形成され、
この膜の光感度が３桁以上であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光照射によりキ
ャリアが生成される光導電膜及びその製造方法並びにそ
の膜を用いた光起電力素子に関する。
ャリアが生成される光導電膜及びその製造方法並びにそ
の膜を用いた光起電力素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の太陽電池を代表とする光起電力素
子は、ガラス基板上に、透明電極、内部にｐｉｎ接合を
有する半導体層、金属電極を積層して形成されている。
そして、半導体層としては、主としてアモルファスシリ
コンまたはその合金で構成されている。
子は、ガラス基板上に、透明電極、内部にｐｉｎ接合を
有する半導体層、金属電極を積層して形成されている。
そして、半導体層としては、主としてアモルファスシリ
コンまたはその合金で構成されている。
【０００３】しかしながら、アモルファスシリコン系材
料は熱や光照射による劣化により変換効率が低下すると
いう問題がある。そのため変換効率、特に光照射後の変
換効率をより向上させるためには、アモルファスシリコ
ン系以外の材料を適用することが考えられている。
料は熱や光照射による劣化により変換効率が低下すると
いう問題がある。そのため変換効率、特に光照射後の変
換効率をより向上させるためには、アモルファスシリコ
ン系以外の材料を適用することが考えられている。
【０００４】アモルファスシリコン系以外の材料で注目
されているものに、ダイヤモンド様炭素膜がある。ダイ
ヤモンド様炭素膜は、ダイヤモンド結合（ｓｐ3結合構
造）及びグラファイト結合（ｓｐ2結合構造）が混在し
た非晶質膜である。
されているものに、ダイヤモンド様炭素膜がある。ダイ
ヤモンド様炭素膜は、ダイヤモンド結合（ｓｐ3結合構
造）及びグラファイト結合（ｓｐ2結合構造）が混在し
た非晶質膜である。
【０００５】このダイヤモンド様炭素膜を光起電力素子
の材料として用いたものには次のようなものがある。光
入射側のｐ層あるいはｎ層として用いたもの（例えば、
特開平１−２１２２４７８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ ３１
／０４参照。）、、また、反射防止膜として用いたもの
（例えば、特公平６−８５４４５号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ
３１／０４参照。）、あるいは、表面保護膜として用
いたもの（例えば、特開昭６３−１７７５７６号 ＩＰ
Ｃ：Ｈ０１Ｌ ３１／０４参照。）、さらには、ｉ層と
ｎ層界面の間のブロッキング層として用いたもの（例え
ば、特開昭６２−１８３５６８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ
３１／０４参照。）があり、変換効率の向上や開放電圧
の向上が報告されている。
の材料として用いたものには次のようなものがある。光
入射側のｐ層あるいはｎ層として用いたもの（例えば、
特開平１−２１２２４７８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ ３１
／０４参照。）、、また、反射防止膜として用いたもの
（例えば、特公平６−８５４４５号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ
３１／０４参照。）、あるいは、表面保護膜として用
いたもの（例えば、特開昭６３−１７７５７６号 ＩＰ
Ｃ：Ｈ０１Ｌ ３１／０４参照。）、さらには、ｉ層と
ｎ層界面の間のブロッキング層として用いたもの（例え
ば、特開昭６２−１８３５６８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ
３１／０４参照。）があり、変換効率の向上や開放電圧
の向上が報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たダイヤモンド様炭素膜は、その光学ギャップが主とし
て２．０ｅＶ（Ｔａｕｃ ｐｌｏｔ）以上で、かつ低光
吸収のものであり、光入射側のｐ層またはｎ層には用い
ることはできても、ｉ層には用いることはできなかっ
た。このため、従来の装置では、ｉ層としてはアモルフ
ァスシリコンまたはその合金が用いられており、光照射
後、ｉ層の大幅な光劣化のために、変換効率が大幅に低
下するという問題があった。
たダイヤモンド様炭素膜は、その光学ギャップが主とし
て２．０ｅＶ（Ｔａｕｃ ｐｌｏｔ）以上で、かつ低光
吸収のものであり、光入射側のｐ層またはｎ層には用い
ることはできても、ｉ層には用いることはできなかっ
た。このため、従来の装置では、ｉ層としてはアモルフ
ァスシリコンまたはその合金が用いられており、光照射
後、ｉ層の大幅な光劣化のために、変換効率が大幅に低
下するという問題があった。
【０００７】この発明は、上述した従来の問題点を解決
するためになされたものにして、ｉ層として用いること
ができるダイヤモンド様炭素膜からなる光導電膜を提供
し、変換効率、特に光照射後の変換効率が向上する光起
電力素子を提供することをその課題とする。
するためになされたものにして、ｉ層として用いること
ができるダイヤモンド様炭素膜からなる光導電膜を提供
し、変換効率、特に光照射後の変換効率が向上する光起
電力素子を提供することをその課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、光照射によ
りキャリアが生成される光導電膜であって、上記光導電
膜はダイヤモンド結合とグラファイト結合が混在するダ
イヤモンド様炭素膜で形成され、この膜の光感度が３桁
以上であることを特徴とする。
りキャリアが生成される光導電膜であって、上記光導電
膜はダイヤモンド結合とグラファイト結合が混在するダ
イヤモンド様炭素膜で形成され、この膜の光感度が３桁
以上であることを特徴とする。
【０００９】ここで、光感度とは、光導電率を暗導電率
で除算したものである。すなわち、光感度＝光導電率／
暗導電率である。
で除算したものである。すなわち、光感度＝光導電率／
暗導電率である。
【００１０】また、上記ダイヤモンド様炭素膜の膜中の
水素の割合が５ａｔ％以上８０ａｔ％以下がよい。
水素の割合が５ａｔ％以上８０ａｔ％以下がよい。
【００１１】さらに、上記ダイヤモンド様炭素膜におけ
るダイヤモンド結合の占める割合が２０％以上９０％以
下がよい。
るダイヤモンド結合の占める割合が２０％以上９０％以
下がよい。
【００１２】また、この発明の光導電膜の製造方法は、
プラズマＣＶＤ法により、炭化水素ガスを基板温度２５
℃ないし３５０℃、圧力１ないし５０Ｐａの条件で分解
し、光感度が３桁以上のダイヤモンド様炭素膜から成る
光導電膜を形成することを特徴とする。
プラズマＣＶＤ法により、炭化水素ガスを基板温度２５
℃ないし３５０℃、圧力１ないし５０Ｐａの条件で分解
し、光感度が３桁以上のダイヤモンド様炭素膜から成る
光導電膜を形成することを特徴とする。
【００１３】更に、この発明にかかる光起電力素子は、
光照射により起電力を発生する光起電力素子であって、
ダイヤモンド結合とグラファイト結合が混在するダイヤ
モンド様炭素膜で形成され、この膜の光感度が３桁以上
の光導電膜を備えたことを特徴とする。
光照射により起電力を発生する光起電力素子であって、
ダイヤモンド結合とグラファイト結合が混在するダイヤ
モンド様炭素膜で形成され、この膜の光感度が３桁以上
の光導電膜を備えたことを特徴とする。
【００１４】また、上記光導電膜を発電層に用いるとよ
い。
い。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００１６】上述したように、従来のダイヤモンド様炭
素膜は、その光学ギャップが主として２．０ｅＶ以上で
ある。これに対して、この発明者等は、鋭意検討した結
果、グロー放電プラズマＣＶＤ法を用いて、０．８〜
４．０ｅＶと幅広い光学ギャップを有するダイヤモンド
様炭素膜を形成することを見い出し、特に１．１〜２．
０ｅＶの範囲で光吸収係数が大きく、且つ光起電力装置
のｉ層として用いるのに十分な光感度（光導電率／暗導
電率）を有する高品質ダイヤモンド様炭素膜を得ること
を確認した。この発明は、この高品質ダイヤモンド様炭
素膜を光導電膜及び光起電力素子のｉ層として用いたも
のである。更に、この発明は、上記光導電膜を形成する
に適した方法を提供するものである。
素膜は、その光学ギャップが主として２．０ｅＶ以上で
ある。これに対して、この発明者等は、鋭意検討した結
果、グロー放電プラズマＣＶＤ法を用いて、０．８〜
４．０ｅＶと幅広い光学ギャップを有するダイヤモンド
様炭素膜を形成することを見い出し、特に１．１〜２．
０ｅＶの範囲で光吸収係数が大きく、且つ光起電力装置
のｉ層として用いるのに十分な光感度（光導電率／暗導
電率）を有する高品質ダイヤモンド様炭素膜を得ること
を確認した。この発明は、この高品質ダイヤモンド様炭
素膜を光導電膜及び光起電力素子のｉ層として用いたも
のである。更に、この発明は、上記光導電膜を形成する
に適した方法を提供するものである。
【００１７】表１及び表２に、この発明の高品質ダイヤ
モンド様炭素膜からなる光導電膜を形成する際の１３．
５６ＭＨｚの高周波電力を用いたグロー放電プラズマＣ
ＶＤ法の形成条件及びそれにより得られた膜特性の一例
を示す。
モンド様炭素膜からなる光導電膜を形成する際の１３．
５６ＭＨｚの高周波電力を用いたグロー放電プラズマＣ
ＶＤ法の形成条件及びそれにより得られた膜特性の一例
を示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】 ここで、α400、α600はそれぞれ、光波長４００ｎｍ、
６００ｎｍでの光吸収係数を表している。
６００ｎｍでの光吸収係数を表している。
【００２０】上記の表１に示した範囲の条件を用いるこ
とにより、光学ギャップが１．１〜２．０ｅＶの範囲で
３桁以上の光感度を有するダイヤモンド様炭素膜を形成
することができ、表２に示すように、光学ギャップ１．
７ｅＶで６桁もの光感度を有する高品質なダイヤモンド
用炭素膜を形成することができた。
とにより、光学ギャップが１．１〜２．０ｅＶの範囲で
３桁以上の光感度を有するダイヤモンド様炭素膜を形成
することができ、表２に示すように、光学ギャップ１．
７ｅＶで６桁もの光感度を有する高品質なダイヤモンド
用炭素膜を形成することができた。
【００２１】尚、表１の条件よりも基板温度を低くした
場合、またはＲＦパワーを小さくした場合、あるいは圧
力を高くした場合には、暗導電率が高くなり、３桁以上
の光感度を有するダイヤモンド様炭素膜を形成すること
はできなかった。また、これとは逆に、表１の条件より
も基板温度を高くした場合、またはＲＦパワーを大きく
した場合、あるいは圧力を低くした場合には、光導電率
が小さくなるためやはり３桁以上の光感度を有するダイ
ヤモンド様炭素膜は得られなかった。
場合、またはＲＦパワーを小さくした場合、あるいは圧
力を高くした場合には、暗導電率が高くなり、３桁以上
の光感度を有するダイヤモンド様炭素膜を形成すること
はできなかった。また、これとは逆に、表１の条件より
も基板温度を高くした場合、またはＲＦパワーを大きく
した場合、あるいは圧力を低くした場合には、光導電率
が小さくなるためやはり３桁以上の光感度を有するダイ
ヤモンド様炭素膜は得られなかった。
【００２２】また、ここでは、原料ガスとしてＣ2Ｈ2を
用いたが、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の炭化水素ガスを用いても
よい。但し、Ｃ2Ｈ2を用いた場合には印加するＲＦパワ
ーは、表１に示すように、０．０６〜０．１Ｗ／ｃｍ2
の範囲でよいが、ＣＨ4を用いる場合には少なくとも１
Ｗ／ｃｍ2以上のＲＦパワーを印加する必要があり、用
いる原料ガスの種類に応じてＲＦパワーを最適に調整す
る必要がある。
用いたが、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の炭化水素ガスを用いても
よい。但し、Ｃ2Ｈ2を用いた場合には印加するＲＦパワ
ーは、表１に示すように、０．０６〜０．１Ｗ／ｃｍ2
の範囲でよいが、ＣＨ4を用いる場合には少なくとも１
Ｗ／ｃｍ2以上のＲＦパワーを印加する必要があり、用
いる原料ガスの種類に応じてＲＦパワーを最適に調整す
る必要がある。
【００２３】上述したように、この発明では、高い光吸
収係数及び光感度を有する高品質なダイヤモンド様炭素
膜を形成することができるので、光導電膜として適用が
でき、光起電力素子の発電層（ｉ層）への適用が可能で
ある。
収係数及び光感度を有する高品質なダイヤモンド様炭素
膜を形成することができるので、光導電膜として適用が
でき、光起電力素子の発電層（ｉ層）への適用が可能で
ある。
【００２４】次に、この発明のダイヤモンド様炭素膜で
構成された光導電膜を光起電力素子のｉ層として用いた
時の第１の実施の形態につき説明する。図１は、この発
明の第１の実施の形態の光起電力素子を示す断面図であ
る。
構成された光導電膜を光起電力素子のｉ層として用いた
時の第１の実施の形態につき説明する。図１は、この発
明の第１の実施の形態の光起電力素子を示す断面図であ
る。
【００２５】図１に示すように、この発明における光起
電力素子は、ガラス基板１上に膜厚６０００オングスト
ロームのＳｎＯ2からなる透明電極２が設けられ、この
透明電極２上に膜厚１００オングストロームのアモルフ
ァスシリコンカーバイトからなるｐ型層３、膜厚２５０
０オングストロームのダイヤモンド様炭素膜からなるｉ
型層４、膜厚３００オングストロームのアモルファスシ
リコンからなるｎ型層５、銀（Ａｇ）からなる背面電極
６とが順次積層形成されている。そして、光はガラス基
板１側から入射する。
電力素子は、ガラス基板１上に膜厚６０００オングスト
ロームのＳｎＯ2からなる透明電極２が設けられ、この
透明電極２上に膜厚１００オングストロームのアモルフ
ァスシリコンカーバイトからなるｐ型層３、膜厚２５０
０オングストロームのダイヤモンド様炭素膜からなるｉ
型層４、膜厚３００オングストロームのアモルファスシ
リコンからなるｎ型層５、銀（Ａｇ）からなる背面電極
６とが順次積層形成されている。そして、光はガラス基
板１側から入射する。
【００２６】ｐ型層３、ダイヤモンド様炭素膜からなる
ｉ型層４、ｎ型層５はそれぞれグロー放電プラズマＣＶ
Ｄ法で形成した。ｐ型層３、ｎ型層５の形成条件を表３
に示す。
ｉ型層４、ｎ型層５はそれぞれグロー放電プラズマＣＶ
Ｄ法で形成した。ｐ型層３、ｎ型層５の形成条件を表３
に示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】ダイヤモンド様炭素膜中の水素量は、上記
した表１のすべてのパラメータに依存するが、この実施
の形態においては、特に基板温度に強く依存し、基板温
度が高くなるほど膜中水素量が減少した。
した表１のすべてのパラメータに依存するが、この実施
の形態においては、特に基板温度に強く依存し、基板温
度が高くなるほど膜中水素量が減少した。
【００２９】そこで、Ｃ2Ｈ2：２０ＳＣＣＭ、圧力：
３．３Ｐａ及びＲＦパワー：０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で
基板温度を２５℃〜３５０℃迄変化させ、異なる膜中水
素量のダイヤモンド様炭素膜を上記ｉ型層５に用いた複
数の光起電力素子を作成し、その光照射後の光電変換効
率を調べた結果を表４に示す。尚、膜中水素量はＳＩＭ
Ｓにより測定した。
３．３Ｐａ及びＲＦパワー：０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で
基板温度を２５℃〜３５０℃迄変化させ、異なる膜中水
素量のダイヤモンド様炭素膜を上記ｉ型層５に用いた複
数の光起電力素子を作成し、その光照射後の光電変換効
率を調べた結果を表４に示す。尚、膜中水素量はＳＩＭ
Ｓにより測定した。
【００３０】
【表４】
【００３１】表４から明らかなように、ｉ型層の膜中水
素量が５ａｔ％以上８０ａｔ％以下の範囲で光起電力素
子として機能し、特にｉ型層の膜中水素量が１０ａｔ％
以上７０ａｔ％以下の場合には、良好な変換効率が得ら
れた。尚、ｉ型層の膜中水素量が５ａｔ％未満及び８０
ａｔ％より多い場合には、光起電力素子として機能せ
ず、光照射前の変換効率が略０であった。
素量が５ａｔ％以上８０ａｔ％以下の範囲で光起電力素
子として機能し、特にｉ型層の膜中水素量が１０ａｔ％
以上７０ａｔ％以下の場合には、良好な変換効率が得ら
れた。尚、ｉ型層の膜中水素量が５ａｔ％未満及び８０
ａｔ％より多い場合には、光起電力素子として機能せ
ず、光照射前の変換効率が略０であった。
【００３２】次に、Ｃ2Ｈ2：２０ＳＣＣＭ、ＲＦパワ
ー：０．６Ｗ／ｃｍ2及び基板温度１９５℃の条件で、
圧力を１Ｐａから５０Ｐａ迄変化させてダイヤモンド様
炭素膜におけるダイヤモンド結合（ｓｐ3結合構造）の
占める割合を変化させた。そして、ｓｐ3結合構造の占
める割合の異なるダイヤモンド様炭素膜を上記ｉ型層５
に用いた複数の光起電力素子を作成し、その光照射後の
光電変換効率を調べた結果を表５に示す。尚、ｓｐ3結
合構造はＥＳＣＡにより測定した。また、ここでいうｓ
ｐ3結合とは、Ｃのみによるｓｐ3結合、ＣとＨからなる
ｓｐ3結合の和であり、そして、ｓｐ3結合の占める割合
は、ｓｐ3結合／（ｓｐ2結合＋ｓｐ3結合）から計算し
ている。
ー：０．６Ｗ／ｃｍ2及び基板温度１９５℃の条件で、
圧力を１Ｐａから５０Ｐａ迄変化させてダイヤモンド様
炭素膜におけるダイヤモンド結合（ｓｐ3結合構造）の
占める割合を変化させた。そして、ｓｐ3結合構造の占
める割合の異なるダイヤモンド様炭素膜を上記ｉ型層５
に用いた複数の光起電力素子を作成し、その光照射後の
光電変換効率を調べた結果を表５に示す。尚、ｓｐ3結
合構造はＥＳＣＡにより測定した。また、ここでいうｓ
ｐ3結合とは、Ｃのみによるｓｐ3結合、ＣとＨからなる
ｓｐ3結合の和であり、そして、ｓｐ3結合の占める割合
は、ｓｐ3結合／（ｓｐ2結合＋ｓｐ3結合）から計算し
ている。
【００３３】
【表５】
【００３４】なお、ｓｐ3結合量が９０％を越えるダイ
ヤモンド様炭素膜は、この実施の形態で得られなかっ
た。
ヤモンド様炭素膜は、この実施の形態で得られなかっ
た。
【００３５】表５から明らかなように、ｓｐ3結合量が
２０％以上９０％以下のダイヤモンド様炭素膜をｉ型層
に用いた場合には、良好な変換効率が得られた。
２０％以上９０％以下のダイヤモンド様炭素膜をｉ型層
に用いた場合には、良好な変換効率が得られた。
【００３６】続いて、基板温度、ＲＦパワー等を変化さ
せてダイヤモンド様炭素膜における光感度を変化させ
た。そして、光感度の異なるダイヤモンド様炭素膜を上
記ｉ型層５に用いた複数の光起電力素子を作成し、その
光照射後の光電変換効率を調べた結果を表６に示す。
せてダイヤモンド様炭素膜における光感度を変化させ
た。そして、光感度の異なるダイヤモンド様炭素膜を上
記ｉ型層５に用いた複数の光起電力素子を作成し、その
光照射後の光電変換効率を調べた結果を表６に示す。
【００３７】
【表６】
【００３８】表６から明らかなように、光感度が３桁以
上のダイヤモンド様炭素膜をｉ型層に用いた場合には、
良好な変換効率が得られた。
上のダイヤモンド様炭素膜をｉ型層に用いた場合には、
良好な変換効率が得られた。
【００３９】尚、光感度は膜中水素量及びｓｐ3結合量
と密接に関連しており、膜中水素量を少なくする、ある
いはｓｐ3結合量多くすると、光感度は大きくなる傾向
があった。
と密接に関連しており、膜中水素量を少なくする、ある
いはｓｐ3結合量多くすると、光感度は大きくなる傾向
があった。
【００４０】次に、ダイヤモンド様炭素膜をｐｉｎ層に
用いた光起電力素子の実施の形態につき説明する。図２
は、この発明の第２の実施の形態の光起電力素子を示す
断面図である。
用いた光起電力素子の実施の形態につき説明する。図２
は、この発明の第２の実施の形態の光起電力素子を示す
断面図である。
【００４１】図２に示すように、図１の実施の形態と同
様に、ガラス基板１上に膜厚６０００オングストローム
のＳｎＯ2からなる透明電極２が設けられ、この透明電
極２上に膜厚８０オングストロームのｐ型ダイヤモンド
様炭素膜７、膜厚２５００オングストロームのｉ型ダイ
ヤモンド様炭素膜８、膜厚２００オングストロームのｎ
型ダイヤモンド炭素膜９、銀（Ａｇ）からなる背面電極
６とが順次積層形成されている。そして、光はガラス基
板１側から入射する。
様に、ガラス基板１上に膜厚６０００オングストローム
のＳｎＯ2からなる透明電極２が設けられ、この透明電
極２上に膜厚８０オングストロームのｐ型ダイヤモンド
様炭素膜７、膜厚２５００オングストロームのｉ型ダイ
ヤモンド様炭素膜８、膜厚２００オングストロームのｎ
型ダイヤモンド炭素膜９、銀（Ａｇ）からなる背面電極
６とが順次積層形成されている。そして、光はガラス基
板１側から入射する。
【００４２】ｐ型ダイヤモンド様炭素膜７、ｉ型ダイヤ
モンド様炭素膜８、ｎ型ダイヤモンド様炭素膜９は各々
異なる形成条件でグロー放電プラズマＣＶＤ法で作製し
たが、すべて図１の実施の形態と同様、表１に示す形成
条件の範囲内で作成した。
モンド様炭素膜８、ｎ型ダイヤモンド様炭素膜９は各々
異なる形成条件でグロー放電プラズマＣＶＤ法で作製し
たが、すべて図１の実施の形態と同様、表１に示す形成
条件の範囲内で作成した。
【００４３】この第２の実施の形態では、ｉ型層へのダ
イヤモンド様炭素膜適用による光劣化の低減等の効果に
加えて、ｐ型、ｎ型ダイヤモンド様炭素膜適用による短
絡電流向上、光劣化低減等の効果によって、光照射後の
変換効率が図１に示した第１の実施の形態よりも更に向
上し、最高９．７％にまで向上した。
イヤモンド様炭素膜適用による光劣化の低減等の効果に
加えて、ｐ型、ｎ型ダイヤモンド様炭素膜適用による短
絡電流向上、光劣化低減等の効果によって、光照射後の
変換効率が図１に示した第１の実施の形態よりも更に向
上し、最高９．７％にまで向上した。
【００４４】上記した実施の形態では、ダイヤモンド様
炭素膜を、ｉ層またはｐｉｎの各層に用いているが、こ
の発明における光感度が３桁以上ある光導電膜は、ｐｉ
ｎ層をアモルファスシリコンで形成した際のｐ／ｉ界面
もしくはｉ／ｎ界面のバッファ層として用いることがで
きる。これら界面に非晶質シリコンからなるｉ層とｐ層
もしくはｎ層との中間の光学ギャップを持つこの発明の
ダイヤモンド様炭素膜からなる光導電膜をバッファ層と
して介在させることで、急激な光学ギャップの変化がな
くなり、界面特性の向上が図られ、変換効率を向上させ
ることができる。
炭素膜を、ｉ層またはｐｉｎの各層に用いているが、こ
の発明における光感度が３桁以上ある光導電膜は、ｐｉ
ｎ層をアモルファスシリコンで形成した際のｐ／ｉ界面
もしくはｉ／ｎ界面のバッファ層として用いることがで
きる。これら界面に非晶質シリコンからなるｉ層とｐ層
もしくはｎ層との中間の光学ギャップを持つこの発明の
ダイヤモンド様炭素膜からなる光導電膜をバッファ層と
して介在させることで、急激な光学ギャップの変化がな
くなり、界面特性の向上が図られ、変換効率を向上させ
ることができる。
【００４５】また、上記した実施の形態では、この発明
の光導電膜を光起電力素子のｉ層に用いた例につき説明
したが、これ以外に、感光体の電荷発生層として用いる
ことができる。
の光導電膜を光起電力素子のｉ層に用いた例につき説明
したが、これ以外に、感光体の電荷発生層として用いる
ことができる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ダイヤモンド様炭素膜を光導電膜として用いること
ができ、このダイヤモンド様炭素膜をｉ層に用いた光起
電力素子を提供することができる。
ば、ダイヤモンド様炭素膜を光導電膜として用いること
ができ、このダイヤモンド様炭素膜をｉ層に用いた光起
電力素子を提供することができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態の光起電力素子を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態の光起電力素子を
示す断面図である。
示す断面図である。
１ ガラス基板 ２ 透明電極 ３ ｐ型層 ４ ｉ型層（ダイヤモンド様炭素膜） ５ ｎ型層 ６ 背面電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年９月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】このダイヤモンド様炭素膜を光起電力素子
の材料として用いたものには次のようなものがある。光
入射側のｐ層あるいはｎ層として用いたもの（例えば、
特開平１−２１２４７８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ ３１／
０４参照。）、また、反射防止膜として用いたもの（例
えば、特公平６−８５４４５号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ３１
／０４参照。）、あるいは、表面保護膜として用いたも
の（例えば、特開昭６３−１７７５７６号 ＩＰＣ：Ｈ
０１Ｌ ３１／０４参照。）、更には、ｉ層とｎ層界面
の間のブロッキング層として用いたもの（例えば、特開
昭６２−１８３５６８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ ３１／０
４参照。）があり、変換効率の向上や開放電圧の向上が
報告されている。
の材料として用いたものには次のようなものがある。光
入射側のｐ層あるいはｎ層として用いたもの（例えば、
特開平１−２１２４７８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ ３１／
０４参照。）、また、反射防止膜として用いたもの（例
えば、特公平６−８５４４５号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ３１
／０４参照。）、あるいは、表面保護膜として用いたも
の（例えば、特開昭６３−１７７５７６号 ＩＰＣ：Ｈ
０１Ｌ ３１／０４参照。）、更には、ｉ層とｎ層界面
の間のブロッキング層として用いたもの（例えば、特開
昭６２−１８３５６８号 ＩＰＣ：Ｈ０１Ｌ ３１／０
４参照。）があり、変換効率の向上や開放電圧の向上が
報告されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】また、ここでは、原料ガスとしてＣ2Ｈ2を
用いたが、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の炭化水素ガスを用いても
よい。但し、Ｃ2Ｈ2を用いた場合には印加するＲＦパワ
ーは、表１に示すように、０．０６〜１Ｗ／ｃｍ2の範
囲でよいが、ＣＨ4を用いる場合には少なくとも１Ｗ／
ｃｍ2以上のＲＦパワーを印加する必要があり、用いる
原料ガスの種類に応じてＲＦパワーを最適に調整する必
要がある。
用いたが、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の炭化水素ガスを用いても
よい。但し、Ｃ2Ｈ2を用いた場合には印加するＲＦパワ
ーは、表１に示すように、０．０６〜１Ｗ／ｃｍ2の範
囲でよいが、ＣＨ4を用いる場合には少なくとも１Ｗ／
ｃｍ2以上のＲＦパワーを印加する必要があり、用いる
原料ガスの種類に応じてＲＦパワーを最適に調整する必
要がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】そこで、Ｃ2Ｈ2：２０ＳＣＣＭ、圧力：
３．３Ｐａ及びＲＦパワー：０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で
基板温度を２５℃〜３５０℃迄変化させ、異なる膜中水
素量のダイヤモンド様炭素膜を上記ｉ型層４に用いた複
数の光起電力素子を作成し、その光照射後の光電変換効
率を調べた結果を表４に示す。尚、膜中水素量はＳＩＭ
Ｓにより測定した。
３．３Ｐａ及びＲＦパワー：０．１Ｗ／ｃｍ2の条件で
基板温度を２５℃〜３５０℃迄変化させ、異なる膜中水
素量のダイヤモンド様炭素膜を上記ｉ型層４に用いた複
数の光起電力素子を作成し、その光照射後の光電変換効
率を調べた結果を表４に示す。尚、膜中水素量はＳＩＭ
Ｓにより測定した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】続いて、基板温度、ＲＦパワー等を変化さ
せてダイヤモンド様炭素膜における光感度を変化させ
た。そして、光感度の異なるダイヤモンド様炭素膜を上
記ｉ型層４に用いた複数の光起電力素子を作成し、その
光照射後の光電変換効率を調べた結果を表６に示す。
せてダイヤモンド様炭素膜における光感度を変化させ
た。そして、光感度の異なるダイヤモンド様炭素膜を上
記ｉ型層４に用いた複数の光起電力素子を作成し、その
光照射後の光電変換効率を調べた結果を表６に示す。
Claims (6)
- 【請求項１】 光照射によりキャリアが生成される光導
電膜であって、上記光導電膜はダイヤモンド結合とグラ
ファイト結合が混在するダイヤモンド様炭素膜で形成さ
れ、この膜の光感度が３桁以上であることを特徴とする
光導電膜。 - 【請求項２】 上記ダイヤモンド様炭素膜の膜中の水素
の割合が５ａｔ％以上８０ａｔ％以下であることを特徴
とする請求項１に記載の光導電膜。 - 【請求項３】 上記ダイヤモンド様炭素膜におけるダイ
ヤモンド結合の占める割合が２０％以上９０％以下であ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の光導電
膜。 - 【請求項４】 プラズマＣＶＤ法により、炭化水素ガス
を基板温度２５℃ないし３５０℃、圧力１ないし５０Ｐ
ａの条件で分解し、光感度が３桁以上のダイヤモンド様
炭素膜から成る光導電膜を形成することを特徴とする光
導電膜の製造方法。 - 【請求項５】 光照射により起電力を発生する光起電力
素子であって、請求項１ないし３のいずれかに記載の光
導電膜を用いたことを特徴とする光起電力素子。 - 【請求項６】 上記光導電膜を発電層として備えたこと
を特徴とする請求項５に記載の光起電力素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7254038A JPH0997919A (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 光導電膜及びその製造方法並びにその膜を用いた光起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7254038A JPH0997919A (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 光導電膜及びその製造方法並びにその膜を用いた光起電力素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0997919A true JPH0997919A (ja) | 1997-04-08 |
Family
ID=17259381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7254038A Pending JPH0997919A (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 光導電膜及びその製造方法並びにその膜を用いた光起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0997919A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033497A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Nihon University | 太陽電池並びに太陽電池パネル |
| US7745831B2 (en) | 2006-08-14 | 2010-06-29 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
-
1995
- 1995-09-29 JP JP7254038A patent/JPH0997919A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033497A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Nihon University | 太陽電池並びに太陽電池パネル |
| US7745831B2 (en) | 2006-08-14 | 2010-06-29 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
| US7951642B2 (en) | 2006-08-14 | 2011-05-31 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
| US8227812B2 (en) | 2006-08-14 | 2012-07-24 | Ritedia Corporation | Diamond-like carbon electronic devices and methods of manufacture |
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