JPS58190073A - 薄膜光電素子 - Google Patents

薄膜光電素子

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Publication number
JPS58190073A
JPS58190073A JP58044691A JP4469183A JPS58190073A JP S58190073 A JPS58190073 A JP S58190073A JP 58044691 A JP58044691 A JP 58044691A JP 4469183 A JP4469183 A JP 4469183A JP S58190073 A JPS58190073 A JP S58190073A
Authority
JP
Japan
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layer
thin film
type
carbide
amorphous silicon
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
Application number
JP58044691A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Hamakawa
圭弘 浜川
Yoshihisa Owada
善久 太和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP58044691A priority Critical patent/JPS58190073A/ja
Publication of JPS58190073A publication Critical patent/JPS58190073A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/17Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、薄膜光電素子に関する。
シラン(SiH4)のプラズマ分解法で得られるアモル
ファスシリコンは、W、E、5pear等によって、P
H3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等によってアモルファスシリコ
ンを用いた太陽電池が試作(1976年)されて以来注
目を集め、アモルファスシリコン薄膜太陽電池の効率を
改善する研究が活発Qて行なわれている。
これまでの研究により、アモルファスシリコン薄膜光電
素子の構造としでは、ショットキーバリヤー型、pin
型、MIS型、ペテロ接合型がある。
pinジャンクション型太陽電池の場合、p型アモルフ
ァスシリコンでは、キャリヤーの寿命が短かく有効なキ
ャリヤーにならず、また光の吸収係数が中層に比べて大
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
る。このような欠点を改良する為に、インバーティドn
−i −p型の光電素子が提案されている。すなわちn
型アモルファスシリコン側から光を照射する素子である
。この場合もn型アモルファスシリコンでもp型と同様
でキャリヤーの寿命が短かく有効なキヘリャーにならな
いが、p型に比べると光の吸収係数が小さい為に、p 
0lllから光を照射するよりは有利になるが、n型ア
モルファスシリコンで光の吸収ロスがある点では問題が
あった。
本発明者ね1、ジャンクシジン型光電素子の効率を改善
する為に鋭意研究した結果、シランと・・イドロカーボ
ンをプラズマ分解して得られるアモルファスシリコンカ
ーバイトのn型ドープ薄膜をn層に用いる事により効率
の大巾な改善を見い出したもので、以下にその詳細を説
明する。
本発明は、シラン(SiH4)又はその誌導体を水素又
はアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスと水素で希釈した
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
ー分解法又は直流グロー放電分解法を用いる。混合ガス
中のシランの濃度は0.5〜50チ、好ましくは1〜2
0チである0 基板の温度は200〜300℃が好ま[7く、透明電極
(ITO1SnO2等)を蒸着したガラスや高分子フィ
ルム、金属等の構成に必要なあらゆる基板が含まれる。
光電素子の基本構成は、図−2の(a) 、 (b)に
代表例が示される。(a)は透明基板を用いるタイプで
、例えばガラス−透明電極−p−i−n−AI。
(b)は不透明基板を用いるタイプで、例えばステンレ
ス−1) −i −n−透明電極の構成であり、いずれ
もp側から光を照射する。その他、p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n、i及びpの三層を含むジャンクションを
基本とするものであればいかなる構成でもよくn層での
光吸収を減少できる。
本発明の光電素子とは、光スィッチ、太陽室5− 池等圧代表される光を電流又は電圧に変換する素子であ
る。
シラン又はフッ化シランのグロー放電分解で得られる約
10−7秒以上のキャリヤー寿命で約1017x ’ 
eV ’以下の局在準位密度および10 ’ csy’
 v以上の易動度をもつ真性アモルファスシリコン(以
下、1−a−8i:Hという)をi層として、p層には
上記真性アモルファスシリコンをボロン等の周期率表■
族の元素でドープしたp型アモルファスシリコン(以下
、p−a−5i:Hという)を用いる。また、このp型
のアモルファスシリコンのかわりにp型にドープしたア
モルファスシリコンカーバイトを用いてもよい。薄膜の
厚みは特に限定されないが、通常1−a−8i:H層で
約250θ〜1ooooλ、p−a−8i:Hで100
〜5ooλが用いられる。
本発明のアモルファスシリコン力−バイトハ、シラン等
のシリコンハイドライド(5inH2旧2− )とメタ
ン、エタン等のハイドロカーボンをグロー放電分解し゛
て得られる。ハイドロカーボンに−6= ・ついては、飽和脂肪族・・イドロカーボン(CnHF
&#ン)、不飽和脂肪族ノ・イドロカーボンス4f2 (例えばエチレン、プロピレン等の一般式CnH2n)
でもよい。組成については、グロー放電分解時のガス組
成でSi原子数とC原子数の比を用い、SixC1−x
で示す。例えばシラン(SiH4)8モル、メタン2モ
ルの割合で混合した場合、S i o、a C0,2と
示される。エタン(C2115)を用いる場合、エタン
1モルにはメタン1モルの2倍のCを含ムので、シラン
8モル、エタン1モルの混合でS io、Bco、2と
なる。これらのガス組成で得られたアモルファスシリコ
ンカーパ() t a−stxcl−x:Hとして以下
に示す。
本発明の場合、アモルファスシリコンカーバイトをリン
等の周期率表■族の元素をドープしてn型a  5tx
c1−x : Hとして用いる点に特徴がある。ドープ
蓋は任意であるが、通常ドーパント原子数/(Sl+C
)原子数が0.05〜5チで用いられる。
a−8i)(CB−x : ttはシランのグロー放電
と同様の方法で作る事ができ、高エネルギーを加えて部
分的に秩序性をもたすこともできる。
シランのグロー放電分解でメタン、エタン等のハイドロ
カーボンを混合してグロー放電分解してアモルファスシ
リコンカーバイトの得られる事は既に知られている〔例
えばllA、Andersonand W、E、5pe
ar、Ph11.Mag、 35 、1 (1977)
)。
しかしながら、シランとメタンで得られるa  5IX
CI X:Hを真性領域に用いた太陽電池は、D、E、
Carlson らの実験によりメタンを含まない場合
2.27%の効率が、10%のメタンを含むと1.4%
に低下し、さらに30%のメタンを含む場合0.08%
と極端に低下してし1う事が知られていた(例えばTo
pics in Applied PhysicsVo
l 36 、 Amorphous Sem1cond
uctors p層:311(M、H,Brodsky
、Spring−Verlag Berlin Hei
delberg刊1979年)。従ってメタン等のハイ
ドロカーボンは不純物として好ましくないとされていた
本発明者は、アモルファスシリコンカーバイトをn型に
ドープする事によね大巾な効率を改善したものであり、
その効果は驚くべきものでおる。
以下に実施例により説明するが、実施例では1−a−5
i:Hが450 OA、 p−a−5i : Hが20
OAのものを用いている。
実施例 図−1に示す内径ll側の石英の反応管を用い14.5
6MHzの高周波でグロー放電分解を行う。
真性型(以後l)アモルファスシリコンは、水素で希釈
したシランを2・〜1OTorrでグロー放電分解する
。p型アモルファスシリコンは水素で希釈したシランと
ジボラン(B2 H6)CB2 H6/SiH,=0.
5モル%)を同様にグロー放電分解する。
n型アモルファスシリコンカーバイトは水素で希釈した
シラン、メタン(CH4)、フォスフイン(PHs )
 (P)13/ (CH4+5iH4)=0.5モルチ
)を同様ニクロー放電分解する。ここでアモルファスシ
リコンカーバイト(a  5IXCI x:’H)の組
成は、グロー放電時のガス組成5IXCI−xでXを0
.95〜0.50に変1した。
=9− 太陽電池の構成は、ステンレス基板、p型a−8i:H
,i型a−5i:H,n型a−5i)(CI −x :
H。
ITO(インジウムスズオキサイド)電極からなり、こ
れにAM−1100mW/iのソーラーシュミレータ−
でp層側から光照射したときの太陽電池特性を調べた。
グロー放電時の基也温度は250℃で行なった。
又、i層は4500A、 p層は200A、n型a  
5IXCI  x:Hの厚みは135Aである。
n型a−3i)(CI −x : Hのガス組成による
太陽電池特性をみると本発明の5i)(CI −x :
 Hを用いた場合、Xの値により異るが5ilC(、を
用いた場合に比し約5〜50%の変換効率向上がみられ
た。
【図面の簡単な説明】
図−1は本発明のプラズマ分解装置の概略図、図−2は
本発明太陽電池の基本構成を示すもので、(a)は透明
基板を用いるタイプ、(b)は不透明基板を用いるタイ
プである。 lは電柾、2はす七ブタ−13は基板加熱用ヒーター、
4はガス(シラン、メタン、ドービングガス)の入口、
5は真空に引くためのガス出口、6は基板、7はガラス
又は透明フィルム、8は透明電極、9はp型のa−5t
:H,10はi型a−5l:H,11はn m a−s
ixcl−X : H,12は電極、13は透明電極、
14はステンレス、モリブデン、金属全蒸着1.たフィ
ルム。 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社・浜川圭弘代理人弁
理士内田敏彦 −】l− 図−1 図−2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、真性アモルファスシリコン層を含む1−1−n接合
    型薄膜光電素子において、プラズマ気相分解法で得られ
    るアモルファスVリコンカーバイドのn型ドープ層を光
    の入射と反対側に存在させることを特徴とすゐ薄膜光電
    素子。 1 前記アモル71スVリコンカーバイドが、プラズマ
    分解時のVランとハイドロカーボンのガス組成81xO
    j 、 (但し、Xは約0.97〜0.3である)で示
    される特許請求の範囲第1項記載の薄膜光電素子。 3、 アセルア1スVリコンカーバイドのn型ドープ薄
    層の厚さが約50〜400iである特許請求の範囲第1
    項または第2項記載の薄膜光電素子。 4、特許請求の範囲第5項記載の光電素子を用いること
    を特徴とする薄膜太陽電池。 (以下余白 第3頁に続く)
JP58044691A 1983-03-16 1983-03-16 薄膜光電素子 Pending JPS58190073A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05146217A (ja) * 1992-05-20 1993-06-15 Iseki & Co Ltd コンバインにおける穀粒貯留装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05146217A (ja) * 1992-05-20 1993-06-15 Iseki & Co Ltd コンバインにおける穀粒貯留装置

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