JPS58173872A - アモルフアスシリコン薄膜光起電力素子 - Google Patents
アモルフアスシリコン薄膜光起電力素子Info
- Publication number
- JPS58173872A JPS58173872A JP57055344A JP5534482A JPS58173872A JP S58173872 A JPS58173872 A JP S58173872A JP 57055344 A JP57055344 A JP 57055344A JP 5534482 A JP5534482 A JP 5534482A JP S58173872 A JPS58173872 A JP S58173872A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- amorphous silicon
- type
- amorphous
- thin film
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
-
- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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。
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、太陽電池などの光電変換デバイスに」いるア
モルファスシリコン薄膜光起電力素子にする。
モルファスシリコン薄膜光起電力素子にする。
従来、かかる太陽電池などの光電変換デバイスに用いら
れる半導体材料には、チョクラルスキ法、フローティン
グゾーン法あるいはリボン状に引き上げる方法により作
製したシリコン単結晶が用いられてきた。しかし、かか
る単結晶はその原価から見て一般的な電力供給方法とし
ては普及していない。近年、製造原価を低減する方法と
して、モノシラン（ＳｉＨ４）などをグロー放電中で分
解するなどの方法によって得られる水素を含むアモルフ
ァス膜状のシリコンを用いることが提案されている。こ
れらの方法によって、禁止帯中に存在する局在準位が比
較的少なく、置換型不純物のドーピングによる価電子制
御がある程度可能なアモルファスシリコン膜を得ること
が可能となり、太陽電池等の光電変換デバイスを作製で
き、その製造原価は低減される見通しとなっている。
れる半導体材料には、チョクラルスキ法、フローティン
グゾーン法あるいはリボン状に引き上げる方法により作
製したシリコン単結晶が用いられてきた。しかし、かか
る単結晶はその原価から見て一般的な電力供給方法とし
ては普及していない。近年、製造原価を低減する方法と
して、モノシラン（ＳｉＨ４）などをグロー放電中で分
解するなどの方法によって得られる水素を含むアモルフ
ァス膜状のシリコンを用いることが提案されている。こ
れらの方法によって、禁止帯中に存在する局在準位が比
較的少なく、置換型不純物のドーピングによる価電子制
御がある程度可能なアモルファスシリコン膜を得ること
が可能となり、太陽電池等の光電変換デバイスを作製で
き、その製造原価は低減される見通しとなっている。
しかし、このようにして得られるアモルファスシリコン
は他の結晶半導体に比べ、禁止帯中に存在する局在準位
がまだまだ多（、特に禁止帯の中で伝導帯および充満帯
近傍で非常に多く、いわゆるパントチイルを引いている
。
は他の結晶半導体に比べ、禁止帯中に存在する局在準位
がまだまだ多（、特に禁止帯の中で伝導帯および充満帯
近傍で非常に多く、いわゆるパントチイルを引いている
。
れが新たな欠陥を作ることになる。禁止帯中の局在準位
やドーピング効率の悪さのため、例えばアモルファスシ
リコン太陽電池に於いても十分に高い光電変換効率を得
るに至っていないのが現状である。
やドーピング効率の悪さのため、例えばアモルファスシ
リコン太陽電池に於いても十分に高い光電変換効率を得
るに至っていないのが現状である。
ルファスシリコン層、５は透明導電層、６は太陽光線で
ある。２．８．４の各アモルファスシリコン層は公知の
グロー放電分解法、反応性スパッタ法などによって得ら
れ、Ｐ型アモルファスシリコン層２はポロンなどをドー
プし、ｎ型アモルファスシリコン層３は不純物をドープ
せず、ｎ型アモルファスシリ３２層４はリンなどをドー
プしておす、各々の厚みはＰ型アモルファスシリコン層
２が約５００Ａ、ｎ型アモルファスシリコン層３が約５
０００Ａ１ｎ型アモルファスシリコン層４が５０〜２０
０にである。透明導電層５は公知の真空蒸着法あるいは
スパッタ法などによって得られ、その厚みは３００〜５
０００λ 程度である。
ある。２．８．４の各アモルファスシリコン層は公知の
グロー放電分解法、反応性スパッタ法などによって得ら
れ、Ｐ型アモルファスシリコン層２はポロンなどをドー
プし、ｎ型アモルファスシリコン層３は不純物をドープ
せず、ｎ型アモルファスシリ３２層４はリンなどをドー
プしておす、各々の厚みはＰ型アモルファスシリコン層
２が約５００Ａ、ｎ型アモルファスシリコン層３が約５
０００Ａ１ｎ型アモルファスシリコン層４が５０〜２０
０にである。透明導電層５は公知の真空蒸着法あるいは
スパッタ法などによって得られ、その厚みは３００〜５
０００λ 程度である。
との界面で伝導帯の大きな落差が形成されず、充分な光
起電力効果が得られていないという欠点がある。また、
Ｐ型アモルファスシリコン層の吸収係数が大きいため、
入射光のうちｐ−ｉ界面で吸収されなかった光がほとん
どＰ型アモルファスシリコン層で吸収されてしまい、ス
テンレス基板で反射された光を充分に活用できないとい
う欠点がある。
起電力効果が得られていないという欠点がある。また、
Ｐ型アモルファスシリコン層の吸収係数が大きいため、
入射光のうちｐ−ｉ界面で吸収されなかった光がほとん
どＰ型アモルファスシリコン層で吸収されてしまい、ス
テンレス基板で反射された光を充分に活用できないとい
う欠点がある。
第２図は従来の他のアモルファスシリコン薄膜光起電力
素子の構造を示す断面図であり、１１はガラス基板、１
２は透明導電層、１８はＰ型アモルファスシリコンカー
バイト層、１４はｎ型アモルファスシリコン層、１５は
ｎ型アモルファスシリコン層、１６はアルミニウムなど
の電極、１７は太陽光線である。透明導電層１２は前述
の方法以外に公知のＣＶＤ法あるいはスプレー法などに
よって得られ、その厚みは３００〜５００ＯＡ 程度
である。Ｐ型アモルファスシリコンカーバイト層１３は
、例えばモノシラン（５ｉＨ４）、メタン（ＣＨ４）、
およびジポラン（Ｂ２Ｈ６，） の混合ガスをグロー
放電分解することによって得られ、厚みは５０〜２００
ムなどを真空蒸着することによって作製され、その厚み
は０．１μｍ−１μｍ程度である。
素子の構造を示す断面図であり、１１はガラス基板、１
２は透明導電層、１８はＰ型アモルファスシリコンカー
バイト層、１４はｎ型アモルファスシリコン層、１５は
ｎ型アモルファスシリコン層、１６はアルミニウムなど
の電極、１７は太陽光線である。透明導電層１２は前述
の方法以外に公知のＣＶＤ法あるいはスプレー法などに
よって得られ、その厚みは３００〜５００ＯＡ 程度
である。Ｐ型アモルファスシリコンカーバイト層１３は
、例えばモノシラン（５ｉＨ４）、メタン（ＣＨ４）、
およびジポラン（Ｂ２Ｈ６，） の混合ガスをグロー
放電分解することによって得られ、厚みは５０〜２００
ムなどを真空蒸着することによって作製され、その厚み
は０．１μｍ−１μｍ程度である。
このような構造のアモルファスシリコン薄膜光起電力素
子はＰ型層が薄いために均一な層を形成しにくく、Ｐ型
層が島状になり、Ｐ−ｉ接合が不完全になる欠点がある
。またガラス基板を用いているため割れやすく、フレキ
シブルでないという欠点がある。
子はＰ型層が薄いために均一な層を形成しにくく、Ｐ型
層が島状になり、Ｐ−ｉ接合が不完全になる欠点がある
。またガラス基板を用いているため割れやすく、フレキ
シブルでないという欠点がある。
本発明は上記欠点を解消するため成されたもので、本発
明の１つの目的は、高い光電変換効率を有するアモルフ
ァスシリコン薄膜光起電力素子を提供することにある。
明の１つの目的は、高い光電変換効率を有するアモルフ
ァスシリコン薄膜光起電力素子を提供することにある。
本発明の他の目的は、Ｐ型アモルファスシリコン層の光
学的バンドギャップの大きいアモルファスシリコン薄膜
光起電力素子を提供することにある。本発明のもう１つ
の目的は、Ｐ型アモルファスシリコン層の吸収係数の小
さいアモルファスシリコン薄膜光起電力素子を提供する
ことにある。本発明の他の目的はＰ型層を厚くして均一
な層を形成し、Ｐ−ｉ接合が充分なアモルファスシリコ
ン薄膜光起電力素子を提供するこのような目的を達する
に本発明者等は種々検討の結果、光入射側より順次透明
導電層、ｎ型アモルファスシリコン８、ｉ型アモルファ
スシリコンＬ Ｐ型アモルファスシリコンカーバイト層
、および基板で構成することにより可能であることを見
出した。
学的バンドギャップの大きいアモルファスシリコン薄膜
光起電力素子を提供することにある。本発明のもう１つ
の目的は、Ｐ型アモルファスシリコン層の吸収係数の小
さいアモルファスシリコン薄膜光起電力素子を提供する
ことにある。本発明の他の目的はＰ型層を厚くして均一
な層を形成し、Ｐ−ｉ接合が充分なアモルファスシリコ
ン薄膜光起電力素子を提供するこのような目的を達する
に本発明者等は種々検討の結果、光入射側より順次透明
導電層、ｎ型アモルファスシリコン８、ｉ型アモルファ
スシリコンＬ Ｐ型アモルファスシリコンカーバイト層
、および基板で構成することにより可能であることを見
出した。
以下に本発明を１実施例に関し詳細に説明する。
第３図は本発明によるｌ実施例のアモルファスシリコン
薄膜光起電力素子の構造を示す断面図であ））、２１は
ステンレス鋼基板、２２はＰ型アモルファスシリコンカ
ーバイト層、２８はｎ型アモルファスシリコン層、２４
はｎ型アモルファスシリコン層、２５は透明導電層、２
６は太陽光線である。ステンレス鋼基板２１は０．１１
１１３Ｌ〜２Ｂ厚を使用し、鏡面研磨した側にモノシラ
ン（ＳｉＨ４）、メタン（ＣＨ４）およびジボラン（Ｂ
ｇＨａ）の混合ガスをグロー放１１解し、Ｐ型アモルフ
ァスシリコンカーバイト層２２を形成する。その厚みは
約５０ＯＡである。次にモノシランのみをグロー放電分
解しｉ型アモルファスシリコン層２８を約５００ＯＡ形
成し、さらにモノシランとホスフィン（ＰＨ３）の〜５
０００Ａ程度形成する。
薄膜光起電力素子の構造を示す断面図であ））、２１は
ステンレス鋼基板、２２はＰ型アモルファスシリコンカ
ーバイト層、２８はｎ型アモルファスシリコン層、２４
はｎ型アモルファスシリコン層、２５は透明導電層、２
６は太陽光線である。ステンレス鋼基板２１は０．１１
１１３Ｌ〜２Ｂ厚を使用し、鏡面研磨した側にモノシラ
ン（ＳｉＨ４）、メタン（ＣＨ４）およびジボラン（Ｂ
ｇＨａ）の混合ガスをグロー放１１解し、Ｐ型アモルフ
ァスシリコンカーバイト層２２を形成する。その厚みは
約５０ＯＡである。次にモノシランのみをグロー放電分
解しｉ型アモルファスシリコン層２８を約５００ＯＡ形
成し、さらにモノシランとホスフィン（ＰＨ３）の〜５
０００Ａ程度形成する。
このようにして作製したアモルファスシリコン薄膜光起
電力素子の光電変換効率は８．０％ であり、一方間構
造でＰ型層にアモルファスシリコンを用いた従来例の素
子の光電変換効率は７．２％にとどまり、本発明により
高い変換効率を有するアモルファスシリコン薄膜光起電
力素子を得ることがわかる。またＰ型アモルファスシリ
コンカーバイト層の光学的エネルギーギャップが１．８
ｅＶであるの層を用いた方がＰ型アモルファスシリコ
ン層を用いるよりもｎ型アモルファスシリコン層との界
面における伝導帯の落差が大きいため充分な光起電力効
果が得られる。さらに吸収係数は光学的エネルギーギャ
ップに対応して、Ｐ型アモルファスシリコンカーバイト
層の方がＰ型アモルファスシリコン層よりも小さいため
、Ｐ型層を約５ｏｏＸと厚くしても吸収閂が小さくステ
ンレス基板での反射光を充分に活用できる。また、Ｐ型
層を約５００Ａと厚くできる結果、Ｐ型層が島状となら
ず、均一な薄膜となるためＰ−ｉ接合を明確に形成する
ことが可能となる。さらにステンレス基板を用いるため
、ガラス基板に比べ、割れることもなく丈夫でフレキシ
ブルなアモルファスシリコン薄膜光起電力素子を得る事
ができる。
電力素子の光電変換効率は８．０％ であり、一方間構
造でＰ型層にアモルファスシリコンを用いた従来例の素
子の光電変換効率は７．２％にとどまり、本発明により
高い変換効率を有するアモルファスシリコン薄膜光起電
力素子を得ることがわかる。またＰ型アモルファスシリ
コンカーバイト層の光学的エネルギーギャップが１．８
ｅＶであるの層を用いた方がＰ型アモルファスシリコ
ン層を用いるよりもｎ型アモルファスシリコン層との界
面における伝導帯の落差が大きいため充分な光起電力効
果が得られる。さらに吸収係数は光学的エネルギーギャ
ップに対応して、Ｐ型アモルファスシリコンカーバイト
層の方がＰ型アモルファスシリコン層よりも小さいため
、Ｐ型層を約５ｏｏＸと厚くしても吸収閂が小さくステ
ンレス基板での反射光を充分に活用できる。また、Ｐ型
層を約５００Ａと厚くできる結果、Ｐ型層が島状となら
ず、均一な薄膜となるためＰ−ｉ接合を明確に形成する
ことが可能となる。さらにステンレス基板を用いるため
、ガラス基板に比べ、割れることもなく丈夫でフレキシ
ブルなアモルファスシリコン薄膜光起電力素子を得る事
ができる。
本発明による上述の実施例では、グロー放電分解法に関
して説明したが、水素雰囲気中での反応性スパッタリン
グ法によってアモルファスシリコン薄膜を形成してもよ
い。また、用いる基板についてもステンレス鋼のみなら
ず、他の金属などの導電性基板あるいは金属を蒸着した
基板を用いても構わない。
して説明したが、水素雰囲気中での反応性スパッタリン
グ法によってアモルファスシリコン薄膜を形成してもよ
い。また、用いる基板についてもステンレス鋼のみなら
ず、他の金属などの導電性基板あるいは金属を蒸着した
基板を用いても構わない。
以上詳細に説明したごとく、本発明によれば高い光電変
換効率を有するアモルファスシリコン薄膜光起電力素子
が得られる。また、充分な光起電力効果を持ち、基板で
の反射光を有効に活用できるアモルファスシリコン薄膜
光起電力素子が得られる。さらに丈夫でフレキシブルな
アモルファスシリコン薄膜光起電力素子が得られる。
換効率を有するアモルファスシリコン薄膜光起電力素子
が得られる。また、充分な光起電力効果を持ち、基板で
の反射光を有効に活用できるアモルファスシリコン薄膜
光起電力素子が得られる。さらに丈夫でフレキシブルな
アモルファスシリコン薄膜光起電力素子が得られる。
第１図は従来のアモルファスシリコン薄膜光起電力素子
の構造を示す断面図であり、第２図は従来の他のアモル
ファスシリコン薄膜光起電力素子の構造を示す断面図で
あり、第３図は本発明による１実施例のアモルファスシ
リコン薄膜光起電力素子の構造を示す断面図である。 １．２１ニステンレス鋼基板 ２：Ｐ型アモルファスシリコン層 ３．１４．２３：ｎ型アモルファスシリコン層４．１５
．２４：ｎ型アモルファスシリ３７層５．１２．２５：
透明導電層 １６：電極
の構造を示す断面図であり、第２図は従来の他のアモル
ファスシリコン薄膜光起電力素子の構造を示す断面図で
あり、第３図は本発明による１実施例のアモルファスシ
リコン薄膜光起電力素子の構造を示す断面図である。 １．２１ニステンレス鋼基板 ２：Ｐ型アモルファスシリコン層 ３．１４．２３：ｎ型アモルファスシリコン層４．１５
．２４：ｎ型アモルファスシリ３７層５．１２．２５：
透明導電層 １６：電極
Claims (2)
- （１）光入射側より順次透明導電層、ｎ型アモルファス
シリコン層、ｉ型アモルファスシリコン層、ｐ型アモル
ファスシリコンカーバイド層および基板で構成されるこ
とを特徴とするアモルファスシリコン薄膜光起電力素子
。 - （２）前記基板がステンレス鋼であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のアモルファスシリコン薄膜
光起電力素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57055344A JPS58173872A (ja) | 1982-04-05 | 1982-04-05 | アモルフアスシリコン薄膜光起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57055344A JPS58173872A (ja) | 1982-04-05 | 1982-04-05 | アモルフアスシリコン薄膜光起電力素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58173872A true JPS58173872A (ja) | 1983-10-12 |
Family
ID=12995884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57055344A Pending JPS58173872A (ja) | 1982-04-05 | 1982-04-05 | アモルフアスシリコン薄膜光起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58173872A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10934172B2 (en) * | 2011-04-21 | 2021-03-02 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | In situ grown SiC coatings on carbon materials |
-
1982
- 1982-04-05 JP JP57055344A patent/JPS58173872A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10934172B2 (en) * | 2011-04-21 | 2021-03-02 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | In situ grown SiC coatings on carbon materials |
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