JPS58170075A - 背面リフレクタを備えた光起電力デバイス - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、改良された背面リフレクタ・システム及びそ
れを利用する光起電デバイスに関する。本発明ハ時に、
アモルファス半導体アロイの層から形成される光起電カ
デバイスに応用できる。本発明の背面リフレクタ・シス
テムは、それらが便用されるデバイスに反射する非吸収
光を増加させる。このアプローチの１つの利点１　　　
　　　　は、活性１−内の光子の吸収及び電荷キャリヤ
の発生の増力口で短絡回路電流が増加することである。

別の利へは、フッ素処理されたアモルファス・シリコン
・アロイの改良された光応答特性が、本発明を実施する
ことにより光起電カデバイスで十分に実現できることで
ある。本発明は、単一のセル、或いは多数の単一セル・
ユニットより成る多数セルのいずれかとして、ｐ−１−
ｎ構造の改良されたアモルファス・シリコン・アロイの
光起電カデバイスを製造する場合に、その並も重要な応
用を有する。ｐ−１−ｎセルのドープ処理された層は、
本発明の背面リフレクタを最適に利用する波長領域で低
い吸収係数を有するのが好ましい。

シリコンは巨大な結晶質半導体産業の基礎でありまた宇
宙における用途の高価な効率のよい（１δ係の効率）結
晶質太陽電池を製造する材料である。地球上での用途に
おいては、結晶質太陽電池は一般に１２係以下の程度の
遥かに低い効率である。結晶質半導体技術は産業的に成
立つ太幅に達した時、今日の巨大な半導体素子製造産業
の基礎となった。これは、実質的に欠陥のないゲルマニ
ウムおよび、特にシリコンの結晶を成長させ、次いでこ
れらを内部にＰ型ふ・よびＮ型の伝導域を有する不純物
半導体材料にする能力を科学者が手にしたためであった
。これは、実質的に純粋な結晶質材料中の実質的な不純
物として導入されたｐｐｍ単位のドナー（ｎ）もしくは
アクセプタ（Ｐ）のドーパント物質をこのような結晶質
材料中に拡散させることにより達成されたものである。

ＰＮ接合型結晶を形成するための製造方法は、非常に複
雑で、時間を要し、かつ高価につく工程を含むものであ
る。このため、太陽電池および電流制御デバイスにおい
て有用なこれらの結晶質材料）１、個々のシリコンまた
はゲルマニウムの単結晶を成長させることにより非常に
慎重に制御された条件の下で形成され、ＰＮ接合が必要
な場合はこのような単結晶に非常に少歓で臨界黴のドー
パント物質によりドープすることによって形成されたも
のである。

このような結晶成長法では、唯１枚の太陽電池パネルの
所要の面積を得るため大量の単結晶の集合を必要とする
程比較的小さな結晶しか得られない。この方法で１つの
太陽電池を作るために必要なエネルギー献、シリコン結
晶の寸法上の制限からの制約、およびこのような結晶材
料を裁断して組立てる必要は、全てエネルギーの節減の
ための結晶質半導体太陽電池の大規模な使用に対するど
うにもならない、経済的な障壁企もたらす結束となった
。更に、結晶質シリコンはこの材料における光の吸収性
に劣る結果をもたらす間接的なオプチカル・エツジを呈
する。

光吸収２１が劣るため、結晶質太陽電池は入射太陽光を
吸収するため少なくとも５０ミクロンの厚さでなければ
ならない。もし仮に単結晶材料金比較的安い製造法によ
る多結晶質シリコンによりＩａ美しても、前述の間接的
なオプチカルφエツジは依然として維持され、従って材
料の肉厚は減少しない。多結晶質材料は筐た、通常有害
である粒子境界の付加その他の欠陥となる諸量：塊を含
んでいる。

要約すれば、結晶質シリコンは必要に応じて変更するこ
とができない固定されたパラメータを有し、大量の材料
を必要とし、比較的小さな面積にしか形成ＯＴ能でなく
、高価であり、かつ製造のため時１司がかかる。アモル
ファス・シリコン・アロイに基づいたデバイスはこれら
の、を吉晶實シリコンの欠点を排除することができる。

アモルファス・シリコン・アロイは、直接遷移賊半導体
と類似する特性を有する光学的吸収エソ′）を有し、５
０ミクロンの厚さの結晶質シリコンと同敬の太１易光を
吸収するために、１ミクロン以下の肉厚の材料しか必要
としない。更に、アモルファスーンリコンΦアロイは、
ｍ品質シリコンよりも早く容易に形成でき、より大きな
面積が得られる。

従って、アモルファス・半導体アロイまたはフィルムを
容易に付着させるための方法を開発する念め多くの努力
が払われたが、このアロイまたはフィルムは必要に応じ
てデポジション装置の寸法によってのみ制限される比較
的大きな自噴１に憶うことができ、またその各々はその
結晶質肉質において形成されたものと相等のＰＮ接合デ
バイスを形成するＰをおよびＮ型の物質を形成するため
ドーピングが容易にＯＴ能である。

長い間、このような作業は生産性が実質的に低かった。

アモルファス−シリコンまたハケルマニウム（第ｔＶ族
の元素）のフィルムは通常は４重に配位され、微小孔お
よびダングリング結合、およびそのエネルギー・ギャッ
プにおける高い・摺度の局在化状態金主じる多くの欠陥
を有することが発見された。アモルファス・シリコン半
導体フィルムのエネルギー・ギヤノブにおける局在化状
蝶の高い密度が存在することは低度の光伝導性および電
荷キャリアの短寿命をもたらす結束となり、このような
フィルムの光応答性を要する用途には不適当なものとす
ることになる。更に、このようなフィルムは伝導帯まｆ
ｃは価電子帯に対してフェルミ準位を近付けるように良
好にドーピングその他の変成処理を行なうことができず
、太陽電池および電流制御デバイスの用途のためのＰＮ
接合を形成するためにはこれらフィルムを不適当なもの
とした。

アモルファス・シリコンに介在する前述の如き諸問題（
当初は基本的なものと考えられていた）を最小限に抑え
る試みとして、スコツトランドのダンディ−のダンディ
−大学、カーネギ−物理学研究室のＷ、、　Ｅ、　５ｐ
ｅａｒ　ｂよびＰ、Ｇ。

Ｌｅ　Ｃｏｍｂｅｒは、結晶質材料のドーピングにおけ
る如く適当な古典的なドーパントを不純物のＰ型または
Ｎ型の伝導性のものにするために、非晶質シリコンを真
性の結晶質シリコンと更に近似化するため、またこれら
ドーパントを用いてアモルファス材料に代替的にドーピ
ングを施ｆｍめ、アモルファス書シリコンにふ・けるエ
ネルギー・ギャップの局在化状憾ヲ低減させる目的に対
して、１９７５年版の「ソリッド−ステー）４信」第１
７巻、１１９６〜１１９６　頁に掲載された論文に発表
されｆｃｕ口き「アモルファス・シリコンの代替的なド
ーピング法」についである研究を行なっている。

局在化状輻の低減は、シラン（ＳｉＨ２）のガスが高周
波グロー放電により分解されて約２２７乃至６２７℃（
５００乃至６０　ｏ：ｚ、　）の温度の基板上に付着し
た反応管内に前記ガスをｄしたアモルファス・シリコン
拳フィル人のグロー放電デポジションによって達成され
た。このように基板上に付着させられた材料は、シリコ
ンと水素からなる真性のアモルファス材料であった。

ドープされたアモルファス材料を形成するためｖｃは、
Ｎ型伝導団のためのホスフィン（Ｐｆ（ａ）のガス、あ
るいはＰ型伝導性のためのジポラン（８２Ｈ６）のガ°
スを予めシラン−ガスと混合して、同じ操作条件下でグ
ロー放電反応管に送られた。

１史用されたドーパント・ガスの濃度は５×１Ｕ乃至５
Ｘ１（］”ｐＰｖＯ間にあった。このように付着された
材料は不純物のものでありかつＮ型伝導性もしくはＰ型
伝導性であることが示された。

前記の研究者達によっては発見されなかったが、曲の研
究によって、対応する結晶質材料の特性とアモルファス
材料の成子的特性を更に近似させるという目的のためエ
ネルギー・ギャップにおける局在化状態の密度を実質的
に減少させるために、シラン中の水素がグロー放電によ
るデポジションの間最適の温度においてシランのダング
リング結合の多くのものと結合することが今日知られて
いる。

しかし、前記の方法における水素の含有ハハシラン中の
シリコンに対する水素の固定比率、および新たな非結合
状＠を生じる種々のＳｉ：Ｈの結合形態に基づいた制約
を有する。従って、これらの材料における局在化状嘘の
密度の低減においては基本的な制約が存在するのである
。

エネルギー・ギャップにおける局在化状態の大幅に低下
した密度ならびに高い隠子的特性を有する非常に改善さ
れたアモルファス時シリコン・アロイが、１９８０年１
０月７日発行されたＳ、　Ｒ，０ｖｓｈｉｎｓｋｙおよ
びＡ、’　Ｍａ　ｄ　ａ　ｎの米国時’　　　　　　　
　ｎ９４．２２６．８９８　号ｒ結晶質半導体［＃ＪＷ
　ｆるアモルファス半導体」において詳細に記述された
如きグロー放置により調製され、また１９８０年８月１
２日発行のＳ、　Ｒ，０ｖｓｈｉｎｓｋｙ卦よびＭ、　
Ｉｚｕの同じ名称の米国特許第４，２１７゜６７４号に
おいて詳細に記述された如き蒸層法゛てよって調製され
た。参考のため本文に引用したこれらの米国特許に記載
の通り、フッ素をアモルファスシリコン半導体アロイ中
に導入してその内部の局在化状態の密度が実質的に低減
する。活性化されたフッ素は特に容易にアモルファスの
母体におけるシリコンと結合して内部の局在化した欠陥
状態の重要を実質的に低減するが、これはフッ素原子の
大きさが小さく反応性が犬きくかつ化学的結合の特異性
のためこの原子が更に欠陥のない状態のアモルファス・
シリコン・アロイを確保することを可能にするためであ
る。フッ素はシリコンのダングリング結合と結合し、ま
た柔軟性を有する結合角度を有するイオン的に非常に安
定な結合状態と考えられる状’ａｆｔ形成し、その結果
、水素および他の調整剤もしくハ変成剤により形成され
るよりも更に安定しかつくに有効な調整状態もしくは変
成状轢をもたらすことになる。フッ素は−１た望ましい
方法により、更に望ましい方法では水素がいくつかの結
合の選択を有するため水素を利用してシリコンおよび水
素と結合する。フッ素がない場合には、水素は材料中で
望ましい方法では結合せず、バンド・ギャップならびに
材料自体における別の欠陥状態ヲ生じる。従って、フッ
素は、その激しい反応性、特に化学的結合および心気陰
性度の故で５単独にあるいは水素と共に使用される時水
素よりも史に有効なＡ整剤または変成剤となるものと考
えられる。

−例として、非常に少綾（例えば、１原子係の数分の−
）のフッ素および水素等の元素の添力口により、フッ素
単独で、あるいは水素と組合せにより調整を行なうこと
ができる。しかし、フッ素および最も望ましくは水素の
便用酸は、シリコン、水素、フッ素アロイを形成するた
めのような小さな比率よりは遥かに太きい。例えば、フ
ッ素および水素のこのようなアロイング献は１乃至ｂ％
以上の範囲内にある。このように形成されたアロイはダ
ングリング結合および頑似の欠陥状態の単なる中和によ
り得られるものよりも少ないエネルギー・ギャップにお
ける欠陥状態の密度を呈するものと考えられる。特に、
このように比較的多いフッ素酸がアモルファス・シリコ
ンを含む材料の新たな構造の形態に実・質的に関辱する
ものと考えられ、またゲルマニウムの如き他のアロイン
グ材料の添加ヲ各易゛てするものである。本文に述べた
他の特性にＩＫＩえて、フッ素は誘起効果およびイオン
効果によりシリコンを含むアロイにおける局在化構造の
オルガナイザと考えられる。フッ素はまた、元素を減少
する状態密度として作用しながら水素が寄与する欠陥状
態密度を低減するよう有効に作用することにより水素の
結合に影響を及ぼすものと考えられる。フッ素がこのよ
うなアロイにおいて果すイオン効果の役ｉｕは、最も近
い近隣関係に照して重要な要因と考えられるのである。

フッ素ｆｃｔｂアモルファス・シリコン・アロイは、こ
のように、状態密度減少元素として水素のみを含むアモ
ルファス・シリコン・アロイと比較して光起心力の用途
のための非常に改善されｆｃ特性を示すものである。し
かし、光起慮力素子の活性領域の検出のため用いられる
時、フッ素を含むこれらのアモルファス・シリコン・ア
ロイの完全な利点を実現するためには、使用可能な光子
のできるだけ多くの部分が電子−正孔対を有効に生じる
ため内部で吸収されることを確実にする必要がある。

前述のことは、例えば、　ＰＩＮ接合形態の光起電力素
子において重要である。このタイプの素子は、電子−正
孔対が生成される活性を有する真性の′−の反対側にＰ
型およびＮ型のドープＩｉ１を有する。このような素子
は、電子の分離を容易にするために素子の両端に載位の
勾配を確１　　　　　　　　　　保し、また電流と―て
電子及び正孔が果合することを容易にするため接触層を
形成するものである。

全ての便用可能な光子は活性領域によって吸収されない
。はとんど全ての比較的短い波長の光子は吸収されるが
、真性半導体材料の吸収エツジ付近のエネルギーを有す
る大部分の比較的長い波形の光子は、吸収されない。こ
れら吸収されない光子の損失な、発生し得る電流を減少
させる。これら比較的長い波長の光子の損失を防止する
ために、導電金属から形成される背面リフレクタが、未
使用又は未吸収の光をデバイスの活性領域に反射するた
めに使用されてきた。

Ｐ型及びＮ型のＩｌｌは、導電性であり、バンドΦエツ
ジ付近の波長に対して低い２吸収係数を有し、これらの
１での光子の吸収を減少させるのが好ましい。従って、
背面リフレクタは、例えば、そのようなデバイスのドー
プ処理されり層の１つを形成する広いバンド・ギャップ
を有するＰ型層と共に使用されると極めて有利である。

従って、背面反射Ｉ＃セ、未使用の光をデバイスの真性
領域に反射し、付加的な電子−正孔対を発生するために
更に太陽エネルギーの利用を可能だする。背面反射１−
により、大部分の使用可能な光子が活性真８：１−に入
り、そこで吸収される。

不都合にも、従来技術の最も優れＡ’ｆ而リ面レクタは
、それらが使用されるデバイスに対象とする波長の未便
用光の約８０係を反射できるのに過ぎなかった。銅及び
銀のような貴金憾及びアルミニウムのような金１４Ｕ、
高い導電性を示すので、可能な背面リフレクタ材料と考
えられてきた。しかし、これらの金摘は、それらが使用
されるデバイスの半導体に拡散し、そうすると、デバイ
スの光応答特性に悪影響を及ぼす。

その結果、他の比較的導電性の低い、反射性の低い金属
の薄層が、そのような背面リフレクタに対する拡散バリ
ヤとして便用されてきた。このよらな導電性及び反射性
の低い金＠は、モリブデン及びクロムを含む。このよう
な金属は、デバイスの半導体への拡散を防止するが、こ
れらな、比較的嶌い導電性金属の反射率を低減させる。

それ故、未便用光の比較的大きな反射を与えるだけでは
なく、背面リフレクタ材料のデバイスへの拡散も防止す
る優れた背面反射システムが必要とされる。

従来の背面リフレクタに比較して未１吏用光の反射を増
加し、デバイスの半導体へ拡散する背面反射材料から保
護される新規で且つ改良された背面リフレクタ・システ
ムが見出された。

本発明の背面リフレクタは、ｐ−１−ｎ接合形態の単一
セルの光起電カデバイス、及び複数の単一セル・ユニッ
ｌ−有する多セル構造の双方に利用できる。　　・ 本発明は、光起蹴カデバイスに使用される新規で且つ改
良された背面リフレクタ・システムを提供する。本発明
の背面リフレクタ・システムは、それらが１更用される
デバイスの活性領域に反射する未吸収光を増加させ、背
面リフレクタ材料のデバイスへの拡散を防止する。

背面リフレクタ・システムは、高い反射性材料のＣ−と
、透明導体の１−と金含む。透明導体ｔＩ＃は、デバイ
スと、高い反射性材料の層との間に配置される。

高い導磁性材料は、金、銀、銅、アルミニウム、又はそ
のアロイ、より成る高い反射性金属のような金属材料で
あり得る。高い反射性の金搗材料はまた、昏’Ｎｘ、Ｔ
ｉＮｘ、ＺｒＮ、（、Ｈ４ＮＸ。

又はＭ。ＮＸｌのような金属化合物でもあり得る。

透明！を体は、インジウム・スズ酸化物、カドミウム第
二スズ酸塩、ドープ処理された酸化スズ、酸化バナジウ
ム、ゲルマニウム・スズ！ｌ化物、酸化第二鉄、酸化亜
鉛、及び酸化第一銅、のような透明導体酸化物であり得
る。透明導体はまた、セレン化亜鉛、硫化カドミウムの
ような透明導電性のカルコゲナイドであり得る。それは
また、炭化シリコンでもあり得る。

透明導体は、未吸収光のデバイス・＼の反射を増加させ
、また、透明バ１）ヤ１−として高い反射性材料のデバ
イスの半導体層１或・＼の拡散を防止する。従って、本
発明の背向リフレクタ・システムＩは、デバイスの半導
体材料の光応答持回を１　　　　　　　劣化させずに、
未吸収光の反射を増υ口させる。

本発明の背１イ１１１）フレフタは、％・Ｃｐ　−ｉ　
−ｎｆｉ合杉悲の光起電カデバイスに１６用できる。こ
のようなデバイスは、光生成電子−正孔対が作られる真
性の活性半導体領域と、真性頭載の対向する各側に配置
された反対の伝導性のドープ処理された領域と、を含む
。活性の真性頭載は、状＠密度減少元素としてフッ素を
含有するアモルファス・シリコン嗜アロイの母体又Ｈ１
１カ好ま（〜い。ドープ処理された領域はまた、デバイ
スの頂部又は底部の半導体層のいずれかを形成するアモ
ルファス・シリコンの広いバンド・ギヤングのｐ型アロ
イ＋ｆｉを含むのが好ましい。いずれの場合においても
、アモルファス半導体層１或は、基板［１４接する高い
導電性金属の層と、高い反射性材料の１−と底部のドー
プ処理された層との間に配置された透明導電酸化物と、
共に基板上に配置されるのが好ましい。

実質的に全ての比較的短い波長の光子は活性の成性領域
で吸収され、他方、真性材料の吸収エツジ付近の比較的
長い波長とエネルギーを有−「る一部の光子のみが吸収
される。従って、透明導体のｊ享さは、比較的長い波長
の光子の反射を最適にするように調整される。その目的
のために、透明導体の厚さは、以下の関係によって決定
するのが好ましい。

ここで、ｄは層の厚さ λは反射される最小の光子の波長 ｎは透明導体の屈折係数 には奇数倍数 である。

本発明の背面リフレクタ・システムはまた、タンデム・
セルのような多１−セル・デノくイス／Ｃ匣用できる。

従って、本発明の第一の目的は、輻射が電荷キャリヤを
生成するために衝突し得る少なくとも１つの活性領；或
を含む半導体材料から形成される光起電カデバイスの活
性領域に、不（受用の輻射全反射するための改良された
背面リフレクタ装置を・提供すイ）ことである。背面リ
フレクタ装置は、透明材料から形成される第一の−と、
高い反射性材料から形成される、前記第一の層ｖ（＋４
接し且つ活性領域と反対側にある第二の１−と、によっ
て特徴づけられる。

本発明の第二の目的は、基板にデポジットされた多重の
アモルファス半導体アロイから形成される多セル光起ｄ
カデバイスを提供することである。デバイスは、匠部セ
ル・ユニットを含む直列関係に配列された多数の単一セ
ル・ユニットを備ｔ、　各単一セル・ユニットは、第一
のドープ処理されたアモルファス半導体アロイ１轟と置
第−のドープ処理１台にデポジットされた真性のアモル
ファス半導体アロイの母体と；真性の母体上にデポジッ
トされ、第一のドープ処理きれたアモルファス半４１本
アロイＩ−に「先述した反対の伝導院の別のドープ処理
されたアモルファス半導体アロイ層と；を含み、そして
前記デバイスは、１↓（部セル・ユニットと丞仮との１
川の背面りフレフタによって特徴づけられ、この背面リ
フレクタな、底部セル・ユニットに１隣接したｌ、＆側
導体から形成された第一の層と、高い反対性の材料から
形成され、前記第一の１−と前記基板との間の第二の１
−と、全備えている。

本発明を図示実施例に従って以下詳細に説明する。

最初に特に第１図によれば、ノ・ウンング１２を含むグ
ロー放醒デポジション・システム１０が示されている。

このノ・ウジング１２はＴＣ’−Ｅ　’ｚｔ１４を包囲
し、入口室１６と出口室１Ｂをよむ。

カソード裏打ち部材２０は絶縁材２２を介して真空室１
４内に・杖付けられている。

この刈打ち部材２Ｕは、これを周方向に密閉する絶縁ス
リーブ２４を言んでいる。暗間隔シールド２６は前記ス
リーブ２４から離間され、その周囲を包囲している。基
板２８はホルダー６２により裏打ち部材２Ｕの内端部６
Ｕに対して固定されている。ホルダー６２は、前記裏打
ち部材２Ｕに対してこれと電気的に接触するようにねじ
止めその他の従来の方法により固定することができる。

カソード裏打ち部材２０は、この裏打ち部材２０、従っ
て基板２８を加熱するだめの電気ヒータ５６が挿入され
る凹部６４を有する。このカソード裏打ち部材２０はま
たその県匿を測定するための温度応答プローブ６δを含
んでいる。

この＠度プローブ６８は、前記裏打ち部材２０と基板２
８を所要の温度に維持するため眠気ヒータ６６の付勢状
態を制御部するために使用される。

システム１０はまた、前記ハウジング１２から、前記カ
ソード裏打ち部材２０から離間された真空室１４内に延
在する電極４０を含んでいる。この成極４Ｕは、この成
極を包１−シ更にその上に載置された基板４４を更に支
持するシールド４２を含んでいる。成極４０は、電極ヒ
ータ４８がその内部に挿入される凹部４６を含む。

この成極４０はまた、亀４４０の温度、従って基板４４
の温度を測定するための温度に応答するプローブ５０を
も含んでいる。プローブ５０は、部材２０とは独立に区
４４０と基板４４を所要の温度に維持するため成極ヒー
タ４８の付勢状轢を制御するため使用される。

接地される成極４０に対する空隙５２の両端におけるカ
ソード裏打ち部材２０に対して結合されたＲＦ、ＡＣお
よびＤＣの調整済み電源から生成された心力によって、
グロー放電のプラズマが基板２８と４４の間に生成され
る。真空室１４は、粒子トランプ５６を介して室１４に
対して結合された真空ポンプ５４により所要の圧力まで
抜気される。圧力計５８がこの真空装置に結合され、本
システム１０を所要の圧力に維持するため前記ポンプ５
４を制御するため１更用される。

ハウジング１２０入口室１６には、内部で混合されて基
板２８と４４上のグロー放醒のプラズマ空間内の室１４
内に蓄積されるように本システム１０内に材料を装入す
るだめの？、ＭＷの導管路６０が設けられていることが
窒ましい。もし必要ならば、入口室１６は遠く離れた場
所に配置することができ、またガスは室１４内に供給さ
れる前に予め混合することができる。このガス状の材料
は、弁６４に上り制御部される割合でフィルタその他の
浄化装置６２を介して管路６０内に供給されるのである
。

最初に材料がガス形態でない代りに液体もしくは固体の
形態である場合は、番号６Ｂで示される如く封止した各
藩６６内に装入することができる。次いでこの材料６８
は容器６６内のその蒸気圧力を高めるためヒータ７０に
より加熱される。アルゴンの如き適当なガスが、材料６
Ｂの蒸気を捕捉するだめ浸漬管７２を介して材料中に供
給され、またこの蒸気はフィルタ６２′および弁６４′
を経て管＠６０内に、従って本システム１Ｕ内に搬送さ
れるのである。

人口室１６と出口室１８には、プラズマを室１４内およ
び主として基板２δと４４間に閉じ込めるためスクリー
ン装置７４が設けられていることが望ましい。

導管路６Ｕを介して装入された材料は入口室１６内で混
合され、次いでグロー放電空間５２内に供給されてプラ
ズマを維持し、かつシリコン、フン素、酸素および他の
所要の変成用元素、例えば水素、および（または）ドー
パントまたは他の所要の材料の取込みにより基板上にア
ロイを付着させるのである。

真性アモルファス會シリコン・アロイの１ヲ付着させる
ための作用について説明すると、システム１０は最初に
、付着操作に先立って例えば２０ミＩＪ　）ルより低い
所要のデポジション圧力まで抜気される。四フッ化ケイ
素（ＳｉＦ、）ｋよび分子状態の水素（Ｈｌ）および（
または）シランの如き出発物質即ち反応ガスは別個の導
管路６０を１経て入口室１６内に供給され、次いでこの
入口室内で混合される。この混合ガスは真空室内に送ら
れて約０．６トルの内部の部分圧力を維持する。１０　
Ｕ　Ｏポルトより高いＤＣＣ比圧たは１６．５６　ＭＨ
ｚの周波数ｉたけ他の所要の周波数で作動する約５０？
ツトの高周波成力の１　　　　　　一方をハ」いて基板
２８と４４間の空間５２内にプラズマが生成される。

前述の如き方法で付着される真性のアモルファス・シリ
コン・アロイに加えて、以下に説明する種々の実施例に
おいて示される如き本発明の各素子もまた、広いバンド
・ギャップｆ）・−１’アモルファス・シリコンｅアロ
イを含むドーフサれたアモルファス・シリコン・アロイ
を使用スる。これらのドープされたアロイ１巧は、伝導
性においては９％　ｐ＋、ｎまだはｎ十型でよく、適当
なドーパントをシラン（Ｓ　ｉＨ４）または四フン化ケ
イ素（ＳｉＦ、）　　の如き出発物質および（または）
水素および（または）シランと共に真空室内に導入する
ことにより形成することができる。

ｎ型またはｐ型の層の場合には、材料は付着操作の際に
５乃至１００　ｐｐｍ　　のドーパント物質でドープす
ることができる。ｎ＋またはｐ＋型ドーパント物質でド
ープされた層の場合には、この材料は付着される時１０
［Ｊｐｐｍから１係（７）　ト−ハント物質によってド
ープされる。このｎ型のドーパントは、リン、ヒ素、ア
ンチモンまたはビスマスでよい。ｎ型ドーパント物質で
ドープされた層は、少なくとも四フン化ケイ素（ＳｉＦ
、）およびホスフィン（Ｐ　Ｈｌ）のグロー放電の分解
作用により付着されることが望ましい。

水素および（または）シラン（Ｓ　ｉＨａ　）もまたこ
の混合ガスに添υ口することができる。

ｐ型ドーパントとしては、本シ毫、アツベニウム、ゲル
マニウム、インジウムまたはタリウムでよい。ｐ型層は
少なくともシランおよびジボラン（Ｂ！Ｈａ）または四
フッ化ケイ素（Ｓ　ｉ　Ｆ、）およびジボランをグロー
放電分解することにより付着されることが望ましい。四
フッ化ケイ素およびジボランに対して水素および（−！
たは）シランを添加することもできる。

前述の事柄に加えて、また本発明によれば、ｐ型層は少
なくとも１つのバンド・ギャンプ噌加した元素を含むア
モルファス・シリコン拳アロイから形成される。例えば
、炭素および（または）窒素をバンド・ギャップの増加
のためｐ型アロイに含ませることができる。広いバンド
・ギャップのｐアモルファス・７リコンーアロイは、例
えば、四フン化ケイ素（ＳｒＦ４）、シラン（Ｓｉ山）
、ジボラン（Ｂ、Ｈ６）およびメタン（ＣＨ４）の混合
ガスに・より形成することができる。その結果、広いバ
ンド・ギャップを有するｐ型のアモルフ了ス−シリコン
・アロイヲモタらすことになる。

デバイスのドープされた層は、付着される材料および使
用される基板のタイプに従って種々の温度でデポジショ
ン処理が行なわれる。アルミニウムの基板の場合には上
限温度は約６００゛′Ｃを越えてはならず、またステン
レス鋼の場合には約１０００℃以上であり得る。最初水
素で調整された真性のドープされたアロイの場合、１列
えば、７ラン・ガスの出発物質からデポジションを施し
だものの場合には、基板温度は約４０Ｌ１℃ヨリ低く、
２５０乃至３５０’Ｃノ間Ｔあることが望ましい。

最適の電流生成状態を得るためには真性のドープ層に対
して曲の材料およびアロインク元素を添加することもで
きる。これらの他の材料および元素については以下にお
いて第６図及び第４図に示される本発明を実施したデバ
イス形態に関して説明することにする。

第６図を参照すると、本発明を具体化したｐ−１−ｎデ
バイスの断面図が示されている。デバイス１１０は、ガ
ラス、或いはステンレス鋼又はアルミニウムから形成さ
れた可撓性ウェブのような基板１１２を含む。基板１１
２は、所望の°嶋及び長さであり、５〜１０ミル（約０
．１２７〜０．２５４　ｔ＋ｔｍ　）の厚さが好ましい
。

本発明によれば、高い反射性材料のり１１４が基板１１
２上にデポジットされる。層１１４は、比較的高速のデ
ポジション・プロセスである蒸着によってデポジットさ
れる。１１４は、銀、金、アルミニウム、或いは銅又は
その合金のような高い反射性の金属材料が好ましい。こ
の高い反射性伺科哄また、謝工、ＴｉＮ工、ＺｒＮえ。

ＨｆＮｘ、或いはＭｏＮｚのような高い反射性の金属化
合物でもよい。・−１１４上には透明導体の１４１１５
がデポジットされる。透明導体は、蒸着雰囲気内でデポ
ジットされる透明導電性酸化イ勿（ＴＣＯ）であり、例
えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、カドミウム
第二スズ酸塩（Ｃｄ、ＳｎＯ，）、酸化亜鉛、酸化第一
銅、酸化バナジウム、ゲルマニウム・スズ酸化物、酸化
第二鉄、又は酸化スズ（Ｓ　ｎ　Ｏ，）でよい。透明導
体１１＃１１５はまた、炭化シリコン、或いは硫化カド
ミウム又はセレン化頃鉛のような透明導イ１性カルコゲ
ナイド、からも形成できる。高い反射性材料の１４１１
１４及び透明導体のｌ＠１１１５は、本発明による背面
反射システムを形成する。

次に、基板１１２は、グロー放電デポジション雰囲気中
におかれる。第一のドープ処理されり広いバンド・ギャ
ップのｐ型アモルファス・シリコン・アロイ鳴１１６は
、本発明により１＠１１５上にデポジットされる。図示
の＋＠１１６は、ｐ＋の伝導性である。ｐ＋領領域、５
０〜５ｏｏＸ程度の厚きで可能な限り薄いものであり、
この！享さは、ｐ　領域に関して、透明導電性酸化物＋
＠１１５と良好なオーミック接触するのに十分である。

ｐｔ領領域また、デバイスを横切る区立勾配を確立し、
直流として光誘起の成子−正孔対を容易に鰺める。ｐ　
領域１１６は、本発明によれば、そのような材料のデポ
ジションに関して前述された任意のガス混合物からデポ
ジットできる。

真性のアモルファス拳シリコン・アロイの母体１１８が
次に広いバンド・ギャップのｐ型層１１６上にデポジッ
トされる。真性の母体１１δは、４５０Ｕλ程度の比較
的厚いものであり、四フフ化ケイ素及び水素及び／又は
シランからデポジットされる。多数の電子−正孔対が発
生される真性の母体は、フッ素で補償されたアモルファ
ス・シリコン・アロイを含むことが好ましい。デバイス
の短路回路電流は、本発明の背面リフレクタ及び広いバ
ンド・ギャップのｐ型アモルファス・シリコン・アロ（
１４１１６の組合せ効果によって増加する。

真性の母（本１１８には、第一のドープ処理されたΔ１
１乙に関して反対の伝導性の別のドーープ処理された１
ｄ１２０がデポジットされる。

それは、ｎ　伝導性のアモルファス・シリコン・アロイ
より成り、広いバンド・ギャップをも有する。ｎ＋４＄
１２０は、そのような材料のデポジションに関して前述
した任意のガス混合物からデポジットされる。ｎ＋４＄
１２０は、５０大と５０ＯＡとの間の厚さにデポジット
され、接触・・、４として作１ｉＪする。

次に、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）鳴１２２がｎ＋ｌ１
ｉ１２０上にデポジットされる。Ｔ　ＣＯｒｔ１１２２
はまた、蒸着雰囲気中でデポジットでき、１列えＩ、ｉ
′、インジウムΦスズ酸化＃’ｌＪ　（Ｉ　Ｔｏ　）、
カドミウム第二スズ酸塩（Ｃｄ２Ｓｎ０４　Ｌ　　又は
ドープ処理された酸化スズ（Ｓｎ０２）　　である。

ＴＣＯ啼１２２の表面には、良好な導電性を有する金・
萬から作られたグリッド成極１２４がデポジットされる
。このグリッドは、金属煩域のわずかな面４責のみを占
有する直交の・導電材料ラインより成り、金属頭載の残
りは太陽エネルギーにさらされる。レリえは、グリッド
１２４は、ＴＣ０１ｉｄ１２２の全面積の約５〜１０％
を占有するのに過ぎない。グリノ）［極１２４は、ＴＣ
Ｏ＃１２２からの電流を均一に集め、デバイスに対する
良好な低直列抵抗を保証する。

デバイス１１０を完成するために、反射防止（ＡＲ）＋
ｄ１２６が、グリッド電極１２４と、グリンド屯極領Ｆ
！？、間のＴＣＯ１ｍ１２２の領域と、に設けられる。

ＡＲ＠１２６は、太陽の輻射が衝突する太１４輻射の入
射面を有する。例えば、ＡＲ１ｉ１２６は、反射防止層
１２６の屈折率の４分の１の、太陽輻射スペクトルの最
大エネルギ一点の波長８度の厚さを有している。適当な
ＡＲ＃１２６は、２．１の屈折率をもつ約５０ＯＡ厚の
酸化ジルコニウムである。也の形態では、ＴＣＯ’ｄ１
２２は、反射防止′鵞として作用でき、次いで反射防止
＋ｇ　１２６は除去され、適当なカプセル構造がその場
所に暉けられる。

１　　　　　　　　透明導体１１１５及びＴＣＯ，１１
２２が同じ材料で形成される必要はない。’ｒｃＯ＋１
１２２は、入射する短波長及び長波長双方の輻射を伝達
可能でなければならない。しかし、比較的波長の履い全
ての・輻射は、最初の肖過中に真性頭載１１８で吸収さ
れるので、透明導体層１１５は、比較的長い波長の輻射
、例えば約６ｏｏｏＸ又はそれ以上の波長を有する光を
伝達可能であることのみが必要である。

透明導体、ここでは透明導電性酸化物の１１１５の厚さ
は、ｌ＠１１５の反射の増加を最適にするように調節で
きる。例えば、ｒ＃１１５は、以下の関係式によって決
定される厚さを有することが好ましい。

ｄ−λｋ　／　４　／　ｎ とこで、ｄは層１１５の厚さ、 λは反射される光子の最短波長、 ｎは透明導体の屈折率 には奇数倍数 である。

比較的履い波長を有するほとんど全ての光子は、活性の
真性′、１ｉ１１１８によって吸収される。

その結束、前述のように、吸収されない大部分の光子は
、比較的長い波長を有する。これらの光子は例えば約６
００ＯＡ及びそれ以上の波長を有する。これらの比較的
長い波長で、例えば約２．０の屈折率を有するインジウ
ム拳スズ酸化吻のような透明導電性酸化・物に関して、
ｋが好ましくは１に等しいと、層１１５の厚さは約７５
ＯＡである。

前述のいずれかの高い反射性材料は７５０Ａのインジウ
ムΦスズ酸化吻と共に使用することができる。しかし、
前述の反射性材料のうちで、銅が最も低廉で、６００Ｏ
Ａ又はそれ以上の比較的長い波長に対して良好な反射率
を呈する。

この材料の７阻合せ及び７５０Ａのインジウム・スズ酸
化物の厚さにより、デバイス１１０の半導体領域への未
使用の全ての光の少なくとも９７％の反射を期待するこ
とができる。更に、透明導Ｍｉ生酸化吻はまた透明バリ
ヤ層としても作用するので、銅、或いは他の高い反射性
材料のいずれかのデバイス１１０の半導体頑咳への拡散
は防止される。

前述のように、真性＋ｄ１１８のバンド・ギャップは、
バンド・ギャップ減少元素の１吏用により特別の光応答
特性に対して調節できる。別の方去として、真性母体１
１Ｂのバンド会ギャンプは、ｐ＋層１１６からｎ＋ｒｆ
１１２０へ徐々に増加するように変化可能である（例え
ば、”アモルファス・アロイ及びデバイスのバンド・ギ
ャップをグレーディングする方法ガと：値され、１９８
２年？月２９日に出願された、５ｔａｎｆｏｒｄＲ，０
ｖｓｈｉｎｓｋｙ及びＤａｖｉｄＡｄｌｅｒの米国特許
出願第４２７．７５６号を参照）。例えば、真性１（ｊ
　１１８がデポジットされるときに、ゲルマニウム、ス
ズ、文は鉛のような１又はそれ以上のバンド・ギャップ
減少元素を、一度を徐々に減少してアロイに組込むこと
ができる。例えば、ゲルマン・ガス（Ｇｅ狂−ｉｎ初め
に比較的高い一度からグロー放電デポジション・チャン
バに導入され、その陵真性層がデポジットさ）れるにつ
れて、そのような導入が終了する点まで徐々に１＆少さ
せることかできる。そのｉ吉果として得られた真性母体
は、その中にｐ　層１１６からｎ＋１１２０に向って徐
々に減少するＭＩ！で、ゲルマニウムのようなバンド・
ギャップ減少元素を有する。

第４図をθ照すると、タンデム＋ＩＩ造で配列された多
Ｉ−セルデバイス１５０の断面図が示されている。デバ
イス１５０は、直列に配列された２つの牟−セルΦユニ
ット１５２及び１５４より成る。理解できるように、２
以上の複数の単−セル・ユニットが蘭用できる。

デバイス１５０は、例えばステンレス鋼又はアルミニウ
ムのような良好な導電率を有する金属から形成される基
板１５６を備えている。基板１５６には本発明を具体化
する背面リフレクタ・システムがデポジットされ、この
システムは、前述のような材料及びプロセスによって形
成できる高い反射性材料の−１５７を含む。背面リフレ
クタを完成するために、透明導電性１夜化物のような・
４明導体のΣ−１５９が高い反射性材料の＋ｄ　１　ｂ
　７上にデポジットされる。＋＠１５９は、任意の透明
導体から形成でき、前述のような最適な厚さにデポジッ
トできる。

第一のセル・ユニット１５２は、ノＡ明導醒性虐化物層
１５９上にデポジットされた第一のドープ処理されたｐ
＋アモルファス・シリコン・アロイ＋＠１１５８を富む
。ｐ＋１１＃け、本発明によれば広いバンド・ギャップ
のｐ型アモルファス・シリコン・アロイが好ましい。そ
れは、そのような肉質をデポジットするための前述のＦ
ｆ意の出発肉質からデポジットできる。

広いバンド・ギャップのｐ　　１５８には、第一のＶａ
アモルファス囃シ１１コン・アロイ母体１６０がデポジ
ットされる。第一の真性アロイｆｆ１体１６０はアモル
ファス・シリコン・フッ素アロイが好ましい。

真性ｒ−１６０には、別のドープ処理されたアモルファ
ス・シリコン・アロイ層ｉ６２がデポジットされる。そ
れは、第一のドープ処理された＋ｍ１５８の伝導性に関
して反対の伝導性であり、それ故ｎ　＃である。それも
また広いバンドφギャンブを有する。

第二のユニット・セル１５４は、本質的に同じものであ
り、第一〇ドープ処理されたｐ　曖１６４、真性母体１
６ｇ、別のドープ処理されたｎ＋１ｉ１６８、を含む。

デバイス１５０は、ＴＣ０１＃１７０、りＩＪッ）”ｌ
（極１７２、反射防止＃１７４で完成される。

真性者のバンド・ギャップは、＃１６６のバンド・ギャ
ップが１ｍ１６０のバンドΦギャップより大きくなるよ
うに調整されるのが好ましい。

このために、ｒ＠１６６を形成するアロイは、窒素及び
炭素のような１又はそれ以上のバンド・ギャップ増加元
素を含むことができる。真性）−１６０を形成する真性
アロイは、ゲルマニウム、スズ、又は鉛のような１又は
それ以上のバンド・ギャップ減少元素を含むことができ
る。

セルの真性１［１６Ｌｌは真性１ｄ　１６６より厚いと
いうことが図から理解できる。これにエリ、太１場エネ
ルギーの全ての使用５Ｔ＃’ｅなスペクトルが亀子−正
孔対の発生に利用できる。

ダンタ゛′ム・セルの実施例が図示され、そして説、明
されたが、ユニット・セルは、例えば酸化′肉層で相互
に絶縁され、スタック状の多層セルを形成することもで
きる。各セルは、一対の収集低極を備え、セルの外部導
線との直列接続を容易にできる。

別の方法として、前述の単一セルに関連して記述された
ように、１又はそれ以上のユニット・セルの真性母体は
、グレードを持ったバンド・ギャップを有するアロイを
含むことができる。

前述の任意の１又はそれ以上のバンド・ギャップ増加又
は減少元素をこの目的のために真性アロイに組込むこと
ができる。６多１−セル光応答アモルファス令アロイ及
びデバイス師と題すれた、１９８２年９月２９日に出願
された５ｔａｎｆｏｒｄ　Ｒ，０ｖｓｈｉｓｋｙ及びＤ
ａｖｉｄ　Ａｄｌｅｒの米国特許出願第４２７．７５７
号も参照されたい。

前述より理解できるように、本発明は、例えば光起醒カ
セルに便用される新規で且つ改良された背面リフレクタ
を提供する。背面リフレクタは、セルの半導体領域に反
射される未使用の光の敵を増ＤＯさせるだけでなく、半
導体領域への背面リフレクタ材料の拡散を防止するよう
にも作用する。本発明の新規で且つ改良された背面リフ
レクタの幼束の例として、インジウム・スズ酸化物の透
明導電性酸化物の夏用により、銀、銅、アルミニウムの
高い反射性材料がｌ？：ｉＦｌされた場合、銀だけの８
０％、鋼だけの７４憾、アルミニウムだけの７０％の反
射率に比較して、９ａ５％、９７％、９０％の反射率を
それぞれ得ることができる。

とこに記述された本発明の各実施例に対して、真性アロ
イ−以外のアロイ層は、多結晶層のような、アモルファ
ス１以外のものでも可能である（″アモルファス”の用
語は、長距離の不秩序性を有するアロイ又は材料であり
、短距離又１　　　　　　　は中間の秩序性を有し、時
折ある結晶含有吻さえ有する場合をも意味する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光起市カデバイスを製造するために
、本発明の方法を実施するのに使用テキるグロー放鑞デ
ポジション・システムＯ［略図である。 第２図は、課２−２に沿って得られる第１図のシステム
の一部断面図である。 第６図は、本発明を実施するｐ−１−ｎ型光起電カデバ
イスの断面図である。 第４図は、本発明を実施するタンデム構造に配列された
複数のｐ−１−ｎ型光起電カセルを組込んだ多重セルの
断面図である。 （符号説明） １１０：デバイス　　　１１２：基板 １１４：反射性材料層　１１５：透明導体層１１６：ｐ
型アモルファス・シリコン・’ｙｏｌｌ（ｐ　　＠ｂ１
．） １１８：真性アモルファス・シリコン・アロイ１−１２
０：ｎｕアモルファス・シリコン・アロイ層（ｎ＋領領
域 １２２：透明導電性酸化物層 １２４ニゲリント醒極 １２６：反射防止（ＡＲ）１１ ０１１１１人　　エナージー・コンバージョン・デノイ
セス争インコーポレーテンド 代理人弁理士湯浅恭ミ （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）輻射が１荷キャリヤを生成するために衝突５５能
   な少なくとも１つの活性領域を含み、未使用の輻射を前
   記活性領域に反射する背面リフレクタ装置を備えた半導
   体材料から形成される光起電カデバイスにおいて、前記
   背面リフレクタ装置が、 透明材料から形成される第一の＋（ｉ（１１５゜１５９
   ）と、 高い反射性の材料から、形成され、前記第一の１に隣接
   し、前記活性頂稜（１１８，１６０゜１６６）とは反対
   の側にある第二の１ｆｉ（１１４，１５７）と、 から成ることを特徴とする光起電カデバイス。 （２、特許請求の範囲第１＠記載のデバイスにおい１、
   前記透明材料が透明導体を含むことを東に特徴とするデ
   バイス。 （３）特許請求の範囲第２項記載のデバイスにおいて、
   前記透明導体が透明導電性酸化物を含むことを更に特徴
   とするデバイス。 （４）％許請求の範囲第６項記載のデバイスにおいて、
   前記透明導電性酸化物が、インジウム・スズ酸化物、カ
   ドミウム第二スズ酸塩、酸化亜鉛、酸化バナジウム、ゲ
   ルマニウム・スズ酸化物、酸化第二鉄、酸化第一銅、酸
   化スズ、より成るグループの１つから形成されることを
   更に特徴とするデバイス。 （５）・特許請求の範囲第２項記載のデバイスにおいて
   、前記透明導体が炭化シリコンｔ−含むことを更に特徴
   とするデバイス。 （６）特許請求の範囲第２項記載のデバイスにおいて、
   前記透明導体が透明導体のカルコゲナイドを含むことを
   更に特徴とするデバイス。 （力　特許請求の範囲第６項記載のデバイスにおいて、
   前記透明導体のカルコゲナイドが硫化カドミウム又はセ
   レン化亜鉛を含むことを更に特徴とするデバイス。 （８）特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１つ
   に記載のデバイスにおいて、前記高い反射性の材料が高
   い反射性の金属材料を含むことを更に特徴とするデバイ
   ス。 （９）　　′＃許請求の範囲第８項記載のデバイスにお
   いて、前記高い反射性の金属材料が、アルミニウム、銀
   、金及び鋼、或いはそのアロイ、より成るグループの１
   つであることを更に特徴とするデバイス。 ０ω　特許請求の範囲第８項記載のデバイスにおいて、
   前記高い反射性の金属材料が金属化合物を含むことを更
   に特徴とするデバイス。 （１１）　　特許請求の範囲第１０項記載のデバイスに
   おいて、前記金属化合物は、ＷＮｘ、ＴｉＮｘ。 ＺｒＮｘ、ＨｆＮｘ及びＭｏＮｘより成るグループの１
   つであることを更に特徴とするデバイス。 ０２１　　特許請求の範囲□１１重項乃至第１１項のい
   ずれか１つに記載のデバイスにおいて、前記半導体材Ｍ
   がアモルファ、ス・シリコン・アロイから形成されるこ
   とを更ＶＣ特徴とするデバイス。 （１３）　　特許請求の範囲第１２項記載のデバイスに
   おいて、前記活性領域（１１８，１６０，１６６）は、
   少なくとも１つの状態密度減少元素を含ム真性のアモル
   ファス・シリコン・アロイであり、前記元素がフッ素で
   あることを更に特徴とするデバイス。 （１４）　　特許請求の範囲第１６項記載のデバイスに
   おいて、前記真性のアモルファス拳シリコン・アロイは
   、その中に第二の状態密度減少元素を含み、該元素が水
   素であることを更に特徴とするデバイス。 （１５）％許請求の範囲第１項乃至第１４項のいずれか
   １つに記載のデバイスにおいて、前記半導体材料は、活
   性の真性アモルファス・シリコン・アロイ層（１１δ、
   １６０，１６６）と、該真性層と前記背面リフレクタ装
   置との間の第一のドープ処理されたアモルファス・シリ
   コン・アロイｌＩＣ１１６，１５８，１６４）と、前記
   真性層に隣接し、前記第一のドープ処理された層とは反
   対側にあり、前記第一のドープ処理された１＠とけ反対
   の伝導性を有する第二のドープ処理されたアモルファス
   ・シリコン・アロイ層（１２０，１６２，１６８）と、
   を含むアモルファス・シリコン・アロイの重畳層から形
   成されることを更に特徴とするデバイス。 （１６１特許請求の範囲第１５項記載のデバイスにおい
   て、前記第一のドープ処理された層（１１６，１５８，
   １６４）が広いバンドΦギャップのＰＩアモルファスΦ
   シリコンΦγロイから成ることを更に特徴とするデバイ
   ス。 ０７）％許請求の範囲＄１６項記載のデバイスにおいて
   、前記透明導体＠（１１５，１５９，１７０）が、前記
   広いバンド・ギャップのｐ型層（１１６，１５８，１６
   ４）と、前記高い反射性の材ＮＴ＠　（１１４、１５７
   ）　トノ１ｉｌＫ６ルコト’ｆｃ更に特徴とするデバイ
   ス。 （１８１特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて
   、前記透明１ｉｉ（１１５，１５９，１７０）は、前記
   第二の層（１２０，１６２，１６８）と前記活性領域（
   １１８，１６０，１６６）との間の透明バリヤＩｌｋ備
   え、前記活性領域への未使用の輻射の反射を増加させ、
   前記高い反射性の材料の前記活性領域への拡散を防止す
   ることを更に特徴とするデバイス。 （Ｉ９　　特許請求の範囲第１８項記載のデバイスにお
   いて、前記透明バリヤ層（１１８，１６０゜１６６）が
   透明導電性酸化物であることを更に特徴とするデバイス
   。 （２、特許請求の範囲第１９項記載のデバイスにおいて
   、前記透明バリヤ層（１１８，１６０゜１６６）が、イ
   ンジウム・スズ酸化物、カドミウム第二スズ酸塩、酸化
   亜鉛、酸化第−銅又は酸化スズより成るグループの１つ
   から形成されることを更に特徴とするデバイス。 （２１）　　特許請求の範囲第１８項乃至第２０項のい
   ずれか１つに記載のデバイスにおいて、前記半導体材料
   がアモルファス・シリコン・アロイから形成されること
   を更に特徴とするデバイス。 （２２１特許請求の範囲第１８項乃至第２１項のいずれ
   か１つに記載のデノくイスにおいて、前言己活性領截が
   少なくとも１つの状態密度減少元素を含む真性アモルフ
   ァス・シリコン・アロイであり、前記元素がフッ素であ
   ることを更に特徴とするデバイス。 （２３特許請求の範囲第２２項記載のデノくイスにおい
   て、前記真性アモルファス・シリコン・アロイが第二の
   状態密度減少元素を含み、該元素が水素であることを更
   に特徴とするデノくイス。 （２４特許請求の範囲第１８項乃至第２６項のいずれか
   １つに記載のデノ（イスにおいて、前５己半導体材料は
   、活性の真性アモルファス・シリコン・アロイ層（１１
   ８，１６０，１６６）と、該真性層と前記背面リフレク
   タ装置との間の第一のドープ処理されたアモルファス・
   シ１ノ１　　　　　　　コン・アロイ層（１１６，１５
   ８，１６４）と、前記第一〇ドープ処理されｆｃ唱に関
   して反対の伝導性であり、前記真性１−に隣接し、前ｄ
   己第−のドープ処理された層の反対側にある第ニット−
   ７’処理されたアモルファス・シリコン・アロイ層（１
   ２０，１６２，１６８）と、を含むアモルファス・シリ
   コン・アロイの重畳層カラ形成されることを特徴とする
   デバイス。 （２、特許請求の範囲第２４項記載のデバイスにおいて
   、前記第一のドープ処理された層（，１１６，１５８，
   １６４）が広いバンド・ギャップのｐ［アモルファス・
   シリコン・アロイを言むことを更に特徴とするデバイス
   。 （２、特許請求の範囲第２５項記載のデバイスにおいて
   、前記透明バリヤ層（１１５，１５９゜１７０）が前記
   広いバンド・ギャップのｐ型層（１１６，１５８，１６
   ４）と前記高い反射性の材料１１（１１４，１５７）と
   の間にあることを更に特徴とするデバイス。 （２７１特許請求の範囲第２４項乃至第２６項のいずれ
   か１つに記載のデバイスにおいて、前記透明バリヤ＠（
   １１５，１５９，１７０）が透明導電性の鼠化物である
   ことを更に特徴とするデバイス。 Ｃ２８）　　特許請求の範囲第２７項記載のデバイスに
   おいて、前記透明導電性酸化物な、インジウムφスズ酸
   化物、カドミウム第二スズ酸塩、酸化亜鉛、酸化第−銅
   及び酸化スズより成るグループの１つであること１に更
   に％徴とするデバイス。 （２、特許請求の範囲第２４項乃至第２８項のいずれか
   １つに記載のデバイスにおいて、前記高い反射性の材料
   が銀、金、アルミニウム及ヒ銅より成るグループの１つ
   であることヲ更に特徴とするデバイス。 （刻　特許請求の範囲第６項、第１９項、第２７項のい
   ずれか１つに記載のデバイスにおいて、前記透明導電性
   酸化物が以下の関係式、λに／４ ｄ＝ ｄ：層の厚さ λ：反射される光子の最短波長 ｎ：透明導体の屈折率 に：奇数倍数 によって決定されることを更に特徴とするデバイス。 ６υ　基板上にデポジットされたアモルファス半導体ア
   ロイの多層から形成される多層セル光起電カデバイスに
   おいて、複数の単一セル・ユニットが底部セル・二二ツ
   ）ｔ−含む直列関係に配列され、各前記単一セル・ユニ
   ットは、第一のドープ処理されたアモルファス半導体ア
   ロイ層と、該第−のドープ処理された層上にデポジット
   された真性アモルファス半導体アロイの母体と、前記第
   一のドープ処理されたアモルファス半導体アロイ層に関
   して反対の伝導性であり、前記真性母体上にデポジット
   された別のドープ処理されたアモルファス半導体アロイ
   層と、前記底部セル拳ユニットと前記基板との間にあり
   、前記底部セル・ユニットに隣接する透明材料から形成
   された第一の層及び高い反射性材料から形成され且つ前
   記第一の１−と前記基板との間の第二の層から成る背面
   リフレクタと、より成ることを特徴とするデバイス。 （至）特許請求の範囲第６１項記載のデバイスにおいて
   、前記透明材料が透明導体を含むこと全史に特徴とする
   デバイス。 （至）特許請求の範囲第６２項記載のデバイスにおいて
   、前記透明導体が透明導電性酸化物を含むことを更に特
   徴とするデバイス。 ■　特許請求の範囲第６５項記載のデバイスにおいて、
   前記透明導電性酸化物は、インジウム・スズ酸化物、カ
   ドミウム第二スズ酸塩、酸化亜鉛、酸化第一銅、酸化ス
   ズより成るグループの１つであることを更に特徴とする
   デバイス。 （至）特許請求の範囲第６１項乃至第６４項のいずれか
   １つに記載のデバイスにおいて、前記高い反射性の材料
   ・が高い反射性の金属材料で□ あることを更に特徴とするデバイス。 に）特許請求の範囲第３５項記載のデバイスにおいて、
   前記高い反射性の金属材料が、アルミニウム、銀、金及
   び銅又はそのアロイより成るグループの１つであること
   を更に特徴とするデバイス。 ＠　特許請求の範囲第６１項乃至第６６項のいずれか１
   つに記載のデバイスにおいて、前記底部セルの前記第一
   のドープ処理されたｔ−（１１６，１５８，１６４）が
   広いバンド・ギャップのν型アモルファス・シリコン・
   アロイであることを更に特徴とするデバイス。 μｓ　特許請求の範囲第６１項乃至第３７項のいずれか
   １つに記載のデバイスにおいて、前記複＋ａ　り　−１
   １！　／Ｌ／・ユニン）ｄｉＪＪ［セル令ユニットを含
   み、核頂部セル・ユニットの前記別のドープ処理された
   ＋６（１１６，１５８，１６４）が広いバンド・ギャッ
   プのｐ型アモルファス・シリコン−アロイよシ成ること
   を更に特徴とするデバイス。 ■　特許請求の範囲第６１項記載の多層セル光起電力デ
   バイスにおいて、前記透明材料は、前記底部セルのユニ
   ットと前記第一０層（１１６，１５８，１６４）との間
   に透明バリヤ層（１１５，１５９，１７０）を備え、前
   記デバイス（１１０，１５０）への未使用光の反射を増
   加させ且つ前記高い反射性の材料の前記デバイスへの拡
   散を防止することを更に特徴とするアバイス。 …　特許請求の範囲第６９項記載のデバイスにおいて、
   前記透明バリヤ層（１１５，１５９゜１７０）が透明導
   電性酸化物であることを更に特徴とするデバイス。 （４］）　　特許請求の範囲第４０項記載のデバイスに
   おいて、前記透明導電性酸化物は、インジウム・スズ酸
   化物、カドミウム第二スズｆｆｉ［、酸化亜鉛、酸化第
   一銅、酸化スズより成るグループの１つであることを更
   に特徴とするデバイス。 （６）特許請求の範囲第３１項乃至第４１項のいずれか
   １つに記載のデバイスにおいて、前記高い反射性の材料
   が高い反射性の金属材料であることを更に特徴とするデ
   バイス。 （至）特許請求の範囲第４２項記載のデバイスにおいて
   、前記高い反射性の金属材料は、アルミニウム、銀、金
   、銅、又はそのアロイよシ成るグループの１つであるこ
   とを更に特徴とするデバイス。 −特許請求の範囲第６１項乃至第４３項のいずれか１つ
   に記載のデバイスにおいて、前記底部セルの前記第一の
   ドープ処理された層（１１６，１５８，１６４）が広い
   パンド−ギャンブノｐ−４アモルファスφシリコン・ア
   ロイより成ることを更に特徴とするデバイス。 に）′特許請求の範囲第６１項記載のデバイスにおいて
   、前記複数のセル・ユニットが頂部セル１１　ユ＝　７
   　）　ｋ　備Ｌ、該ｍ部セル・ユニットの前記別のド−
   プ処理され之＃　（１１６，１５８゜１６４）が広いバ
   ンド・ギャップの訃・型アモル了アス・シリコンΦγロ
   イより成ることを更に特徴とするデバイス。 （４（９’特許請求の範囲第６６項又は第４０項記載の
   デバイスにおいて、前記透明導電性酸化物が以下の関係
   式、 λに／４ − ｄ：層の厚さ λ：反射される光子の算短波長 ｎ：透明導体の屈折率 に：奇数倍数 によって決定されることを更に特徴とするデバイス。