JPS5842279A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPS5842279A JPS5842279A JP56140622A JP14062281A JPS5842279A JP S5842279 A JPS5842279 A JP S5842279A JP 56140622 A JP56140622 A JP 56140622A JP 14062281 A JP14062281 A JP 14062281A JP S5842279 A JPS5842279 A JP S5842279A
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- 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
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- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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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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- 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】
本発明はアモルファス光起電力装置の改良に関する吃の
である。
である。
太陽電池は光エネルギーを直接電気エネルギーに変換す
る事が可能であるが、従来の単結晶シリコンあるいけ単
結晶Ｇａ口等の素材を用いた太陽電池では、これらの半
導体材料の利用効率が低い事あるいけこれらの材料を作
成するのに要するコスト、工冬ルギーが大きすぎる為に
、その普及が阻害されている。これらの欠点を解決する
技術として近年、上記太陽電池素材として水素あるいは
弗素を含むアモルファスシリコンを用いる事が提案され
た。すなわちアモルファスシリコンは、シラン（ＳｉＨ
４） 、ジシラン（８１２Ｈｓ）あるいは７０ルシリコ
ン（ＳｉＥｌ’４．１等の化合物雰囲気中でのグロー放
電によって、低価格、大面積に成長する事が可能で、こ
れらの膜中の局在準位密度も約Ｉ Ｘ Ｉ Ｕ ”／ｃ
ｊ程度迄下げる事が可能と成つ光。以下、これらの膜を
ノンドープａ−８１−Ｈ膜と記す。父、これらのノンド
ープａ−８ｉ−Ｈ膜は若干のｎ形伝導を示すが、その７
エルミレベルはほぼバンドの中央に位置して、真性半導
体と同様の挙動を示す事から、後述の不純物ドーピング
によるｎ形ａ−１＝Ｉｉ−Ｈと区別する為、以下の説明
で＃−ｔ１層とも記す。ノンドーグａ−８１−Ｈ膜は膜
中局在単位密度の低減により、これらの膜成長時にボロ
ン化合物とかリン化合物例えハシボラン（Ｂａｌｓ）ガ
スあるいはフォスフインガス（ＰＨｓ）をドープする事
によって、Ｐ形あるい１−ｉｎ形の不純物制御が可能に
なり、上記したノンドーグａ−１３１−Ｈ，１層との組
み合せによって、種々の構造を持つアモルファス太陽電
池の試作が行われている。
る事が可能であるが、従来の単結晶シリコンあるいけ単
結晶Ｇａ口等の素材を用いた太陽電池では、これらの半
導体材料の利用効率が低い事あるいけこれらの材料を作
成するのに要するコスト、工冬ルギーが大きすぎる為に
、その普及が阻害されている。これらの欠点を解決する
技術として近年、上記太陽電池素材として水素あるいは
弗素を含むアモルファスシリコンを用いる事が提案され
た。すなわちアモルファスシリコンは、シラン（ＳｉＨ
４） 、ジシラン（８１２Ｈｓ）あるいは７０ルシリコ
ン（ＳｉＥｌ’４．１等の化合物雰囲気中でのグロー放
電によって、低価格、大面積に成長する事が可能で、こ
れらの膜中の局在準位密度も約Ｉ Ｘ Ｉ Ｕ ”／ｃ
ｊ程度迄下げる事が可能と成つ光。以下、これらの膜を
ノンドープａ−８１−Ｈ膜と記す。父、これらのノンド
ープａ−８ｉ−Ｈ膜は若干のｎ形伝導を示すが、その７
エルミレベルはほぼバンドの中央に位置して、真性半導
体と同様の挙動を示す事から、後述の不純物ドーピング
によるｎ形ａ−１＝Ｉｉ−Ｈと区別する為、以下の説明
で＃−ｔ１層とも記す。ノンドーグａ−８１−Ｈ膜は膜
中局在単位密度の低減により、これらの膜成長時にボロ
ン化合物とかリン化合物例えハシボラン（Ｂａｌｓ）ガ
スあるいはフォスフインガス（ＰＨｓ）をドープする事
によって、Ｐ形あるい１−ｉｎ形の不純物制御が可能に
なり、上記したノンドーグａ−１３１−Ｈ，１層との組
み合せによって、種々の構造を持つアモルファス太陽電
池の試作が行われている。
第１図に、従来よく行われているアモルファス太陽電池
として、ステンレス基板上に作成したものの構造模型図
の一例を示す。（ＩＪ Ｆｉ研摩されたステンレス基板
、（２）はＰ形にドーグされた５０〜２００ス厚のアモ
ルファスシリコン、 （３） Ｈ３０ｔ）０！〜１μｍ
４のノンドープａ−ｓｉ −Ｈ、（４）はｎ形にドープ
された５０〜３０己厚のアモルファスシリコン、（５）
＃ｉａ明電極電極６） ＃′ｉ抵抗低減の為に作成した
集電極用金属を示すが、これらの構造におけるアモルフ
ァス太陽電池の特性は、各アモルファス材料の膜質ある
いは膜厚によって大きく変化する。本発明による（４）
のｎ形ドープされたアモルファスシリコンの代わりに微
結晶粒を含むノンドープアモルファスシリコンを用いる
事の有用性を説明する為に、上記ｎ１ｐ構造太陽電池を
例としてその特徴を述べる。
として、ステンレス基板上に作成したものの構造模型図
の一例を示す。（ＩＪ Ｆｉ研摩されたステンレス基板
、（２）はＰ形にドーグされた５０〜２００ス厚のアモ
ルファスシリコン、 （３） Ｈ３０ｔ）０！〜１μｍ
４のノンドープａ−ｓｉ −Ｈ、（４）はｎ形にドープ
された５０〜３０己厚のアモルファスシリコン、（５）
＃ｉａ明電極電極６） ＃′ｉ抵抗低減の為に作成した
集電極用金属を示すが、これらの構造におけるアモルフ
ァス太陽電池の特性は、各アモルファス材料の膜質ある
いは膜厚によって大きく変化する。本発明による（４）
のｎ形ドープされたアモルファスシリコンの代わりに微
結晶粒を含むノンドープアモルファスシリコンを用いる
事の有用性を説明する為に、上記ｎ１ｐ構造太陽電池を
例としてその特徴を述べる。
上記構造において、外部回路にとり出す事が出来る電流
と成る入射光による励起キャリヤの発生け、主にノンド
ープ１層（３）における光吸収量に対応し、ｎ形層（４
）及びＰ形層（２）は、電極とのオーミック接続あるい
はＰ形層（２）は若干ｎ形伝導を示すノンドープ１層（
３）との闇にＰ−ｎ−接合を形成して発生キャリヤ収集
の為のメイン動作領域を形成する働きを有し、又、ｎ形
層（４）は、フェルミレベルＩＰ が異なる１層（３
）との接続によって強電界を発生して、この電界によっ
て発生キャリヤのドリフトを助ける効果に寄与している
。しかしながら、このリン等がドープされたｎ形層（４
）は発生キャリヤのライフタイムが非常に小さい為に、
このｎ形層（４）中での光吸収量に対応した励起キャリ
ヤは光発生起電流としては利用出来なく、いわゆるｄｅ
ａｄｇｏｎｅに相当する。上記の事から、このｎ形層（
４）の最適厚みは出来るだけ薄くて、かつ開放端電圧Ｖ
ＯＣあるいは短絡電流Ｊｓｃが大きくなる様に最適化が
試みられ、現状ではこのｎ形層（４）の厚みとしては５
０〜２０１程度のものが用いられている。したがって、
上記したｎｉｐ構造太陽電池のｎ形層に要求される特質
としては （１）ｎ形層（４）中での光の吸収量を下げる為、光吸
収係数、これはほぼ光学的バンドギャップエネルギーＫ
ｇＯｐｔの大小に逆比例し、Ｉｇｏｐｔの大きなもの程
良好である。
と成る入射光による励起キャリヤの発生け、主にノンド
ープ１層（３）における光吸収量に対応し、ｎ形層（４
）及びＰ形層（２）は、電極とのオーミック接続あるい
はＰ形層（２）は若干ｎ形伝導を示すノンドープ１層（
３）との闇にＰ−ｎ−接合を形成して発生キャリヤ収集
の為のメイン動作領域を形成する働きを有し、又、ｎ形
層（４）は、フェルミレベルＩＰ が異なる１層（３
）との接続によって強電界を発生して、この電界によっ
て発生キャリヤのドリフトを助ける効果に寄与している
。しかしながら、このリン等がドープされたｎ形層（４
）は発生キャリヤのライフタイムが非常に小さい為に、
このｎ形層（４）中での光吸収量に対応した励起キャリ
ヤは光発生起電流としては利用出来なく、いわゆるｄｅ
ａｄｇｏｎｅに相当する。上記の事から、このｎ形層（
４）の最適厚みは出来るだけ薄くて、かつ開放端電圧Ｖ
ＯＣあるいは短絡電流Ｊｓｃが大きくなる様に最適化が
試みられ、現状ではこのｎ形層（４）の厚みとしては５
０〜２０１程度のものが用いられている。したがって、
上記したｎｉｐ構造太陽電池のｎ形層に要求される特質
としては （１）ｎ形層（４）中での光の吸収量を下げる為、光吸
収係数、これはほぼ光学的バンドギャップエネルギーＫ
ｇＯｐｔの大小に逆比例し、Ｉｇｏｐｔの大きなもの程
良好である。
（２）一方、ｎ−１界囲での電界強度を大きくする為そ
の７エルミレベルは出来るだけコンダクションバンドＥ
Ｏ側にシフトした膜すなわち１ｌＯＫＦ＃に相当する活
性化エネルギーとしては出来るだけ望ましく（１）の項
目と合わせて＃ＥｇＯｐｔ−Ｋａ ’の値がｎ形層の１
つの性能指数と成る事が解る。
の７エルミレベルは出来るだけコンダクションバンドＥ
Ｏ側にシフトした膜すなわち１ｌＯＫＦ＃に相当する活
性化エネルギーとしては出来るだけ望ましく（１）の項
目と合わせて＃ＥｇＯｐｔ−Ｋａ ’の値がｎ形層の１
つの性能指数と成る事が解る。
アモルファスシリコンａ −８１−Ｈへのリンのドーピ
ング実験は、５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｃｏｍｍｕｎ、
１７ （１９７５） ｐ、ｐ、１１９３Ｋ ５ｐｅａ
ｒらによって詳細に報告されており、通常のアモルファ
スシリコン成長条件下にＰＨｓカスを１０ Ｎ５Ｘ１０
モル％（ＰＨｓ／ＰＨｍ＋８１Ｈ４ガス比）１１度混
入する事によって、七のｘｇｏｐｔ ｉｌｔノンドープ
ａ−８１−Ｈと同等の１．６〜１．ｇｅｖ、又その活性
化エネルギａ −ζＦｆ ０．１５〜０．３０Ｖ程度迄制御出来る事が
知られている。近年グロー放電法によるドーピング層の
成長条件の詳細な検討が進められており、良好な起電力
特性を有する通常のノンドープａ −８１−Ｈ成長条件
から比較的ＲＦｐＯｗｅｒを大きく、かつ成長時のガス
圧力を下げた条件においては、膜中に（資）〜１０ｏＸ
程度の微結晶粒が混圧した微結晶化アモルファス膜を作
成する事が可能で、これらの成長条件Ｆで作成したリン
ドープｎ形層においては、そのＥｇ。
ング実験は、５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｃｏｍｍｕｎ、
１７ （１９７５） ｐ、ｐ、１１９３Ｋ ５ｐｅａ
ｒらによって詳細に報告されており、通常のアモルファ
スシリコン成長条件下にＰＨｓカスを１０ Ｎ５Ｘ１０
モル％（ＰＨｓ／ＰＨｍ＋８１Ｈ４ガス比）１１度混
入する事によって、七のｘｇｏｐｔ ｉｌｔノンドープ
ａ−８１−Ｈと同等の１．６〜１．ｇｅｖ、又その活性
化エネルギａ −ζＦｆ ０．１５〜０．３０Ｖ程度迄制御出来る事が
知られている。近年グロー放電法によるドーピング層の
成長条件の詳細な検討が進められており、良好な起電力
特性を有する通常のノンドープａ −８１−Ｈ成長条件
から比較的ＲＦｐＯｗｅｒを大きく、かつ成長時のガス
圧力を下げた条件においては、膜中に（資）〜１０ｏＸ
程度の微結晶粒が混圧した微結晶化アモルファス膜を作
成する事が可能で、これらの成長条件Ｆで作成したリン
ドープｎ形層においては、そのＥｇ。
ｐｔはほぼノンドープａ−８１−Ｈｊｌと同等かあるい
は若干大きく、かつその活性化エネルギーＥａとしては
０．０２〜０．０３６Ｖ程度と通常のａ−８１−Ｈｎｎ
形層化比較て約１桁程度小さい膜が得られる事が解って
きた。
は若干大きく、かつその活性化エネルギーＥａとしては
０．０２〜０．０３６Ｖ程度と通常のａ−８１−Ｈｎｎ
形層化比較て約１桁程度小さい膜が得られる事が解って
きた。
参考の為に表１に現在状々がａ−１３１−Ｈの成長実験
に用いている円筒形チャンバーを持りＣ−結合グロー放
電装置（中村他、電子デバイス研究会資料１［１Ｄ８０
−５９．１９８０年７月）で作成したノンドープａ−８
ｉ−Ｈ膜のｊｃｇｏｐｔ及びＫａと比較して、通常のａ
−８ｉ−Ｈ成長条件下で作成したリンドープｎ形アモル
ファスＥｌｉ−Ｈ層及び微結晶化リンドープｎ形層のそ
れを比較して示す。
に用いている円筒形チャンバーを持りＣ−結合グロー放
電装置（中村他、電子デバイス研究会資料１［１Ｄ８０
−５９．１９８０年７月）で作成したノンドープａ−８
ｉ−Ｈ膜のｊｃｇｏｐｔ及びＫａと比較して、通常のａ
−８ｉ−Ｈ成長条件下で作成したリンドープｎ形アモル
ファスＥｌｉ−Ｈ層及び微結晶化リンドープｎ形層のそ
れを比較して示す。
表１各種膜のｍｇｏｐｔ及び活性化エネルギーａこれら
の微結晶比較を含むリンドープｎ形層をｎ１ｐ構造アモ
ルファスシリコン太陽電池のｎ形層として用いる事によ
って、Ｖｏａの若干の向上及び短波長領域収集効率の若
干の増加によるＪｓｃの向上が観察されたが、変換効率
はそれ程顕著な改善は認められなかった。これはｎ形層
中における光吸収量目体は減少してもやはりｎ形層中で
の光吸収量に相当する励起キャリヤは再結合を起こしゃ
すく、やはりｎ形層がｄｅａｄ ｇｏｎｅとして働く為
で、キャリヤライフタイムが長いｎ形層の作成方法の確
立が今後のｎｉｐ構造太陽電池高効率化の為の大きな課
題になる。
の微結晶比較を含むリンドープｎ形層をｎ１ｐ構造アモ
ルファスシリコン太陽電池のｎ形層として用いる事によ
って、Ｖｏａの若干の向上及び短波長領域収集効率の若
干の増加によるＪｓｃの向上が観察されたが、変換効率
はそれ程顕著な改善は認められなかった。これはｎ形層
中における光吸収量目体は減少してもやはりｎ形層中で
の光吸収量に相当する励起キャリヤは再結合を起こしゃ
すく、やはりｎ形層がｄｅａｄ ｇｏｎｅとして働く為
で、キャリヤライフタイムが長いｎ形層の作成方法の確
立が今後のｎｉｐ構造太陽電池高効率化の為の大きな課
題になる。
コノ発明は、従来のアモルファスシリコンにすの成長条
件の最適化によって、微結晶比較を含むアモルファスシ
リコン化させる事によって７エルミレベルＩＰをＥｏ＠
にシフトさせｎ形化した膜を用い様というもので、その
有用性を以下に説明する。
件の最適化によって、微結晶比較を含むアモルファスシ
リコン化させる事によって７エルミレベルＩＰをＥｏ＠
にシフトさせｎ形化した膜を用い様というもので、その
有用性を以下に説明する。
ノンドープグロー放電法ａ−８ｉ−Ｈ膜も成長条晶によ
って微結晶化あるいけ微結晶粒を含む膜に成る事が知ら
れる様に成った。これらの膜の特徴的な事は、そのＩＩ
ｆｇＯｐｔは通常のａ −８１−Ｈ膜と比較して小さく
、 １．５〜１，６ｏｖ 程度で、その活性化エネル
ギｆｆ１ａ自体も通常のａ−８１−Ｈ膜よりも小さくな
る傾向を示し、０．６〜０．２５６Ｖ程度で、７エルミ
レベルＩＰはコンダクションバンドＰｃ側にシフトして
（子伝導が顕著（ｎ形化）になる。又、これらの膜の暗
時伝導率Ｋｄも通常のａ−ｄｉ−Ｈ膜と比較して約３桁
から６桁程度大きく、１０−６〜１「４の一側）−１程
度に変化する事から、上記したｌａあるいはＫｄの挙動
からおおよその膜質すなわち微結晶化の程度が推測出来
る。
って微結晶化あるいけ微結晶粒を含む膜に成る事が知ら
れる様に成った。これらの膜の特徴的な事は、そのＩＩ
ｆｇＯｐｔは通常のａ −８１−Ｈ膜と比較して小さく
、 １．５〜１，６ｏｖ 程度で、その活性化エネル
ギｆｆ１ａ自体も通常のａ−８１−Ｈ膜よりも小さくな
る傾向を示し、０．６〜０．２５６Ｖ程度で、７エルミ
レベルＩＰはコンダクションバンドＰｃ側にシフトして
（子伝導が顕著（ｎ形化）になる。又、これらの膜の暗
時伝導率Ｋｄも通常のａ−ｄｉ−Ｈ膜と比較して約３桁
から６桁程度大きく、１０−６〜１「４の一側）−１程
度に変化する事から、上記したｌａあるいはＫｄの挙動
からおおよその膜質すなわち微結晶化の程度が推測出来
る。
上記の微結晶化あるいは微結晶粒を含むａ−１３１−Ｊ
（は、通常のリンドープしたａ −８１−Ｈ膜と比較し
てその卑ヤリャライフタイムが充分に大きい為、光吸収
に対する完全なｄｏａｄ ｚｏｎｅには成らないという
利点を持っているが、これらの膜のｌｌ１ｇ０ｐｔが通
常のａ −８１−Ｈあるいはリンドープした微結晶粒を
ｆｆ ムａ −８ｉ−Ｈと比較して小さくなる傾向ある
いはその活性化エネルギ−１ｆｉａ自体も充分小さくな
らない事から、ｎｉｐ太陽電池のｎ形層として使うには
不充分である。今回我々は、上記した微結晶比較を含む
ノンドープａ−８１−Ｈ膜の成長条件の最適化によりｌ
ｉｇｏｐｔが通常のａ −８１−Ｈ膜よりも大きく、又
その活性化エネルギーにも充分に小さく、又発生キャリ
ヤのライフタイムもリンドープしたａ−８１−Ｈ膜と比
較して充分大きなｎ形層が得られる事が解り、その太陽
電池への応用という新しい事象が確認できた。
（は、通常のリンドープしたａ −８１−Ｈ膜と比較し
てその卑ヤリャライフタイムが充分に大きい為、光吸収
に対する完全なｄｏａｄ ｚｏｎｅには成らないという
利点を持っているが、これらの膜のｌｌ１ｇ０ｐｔが通
常のａ −８１−Ｈあるいはリンドープした微結晶粒を
ｆｆ ムａ −８ｉ−Ｈと比較して小さくなる傾向ある
いはその活性化エネルギ−１ｆｉａ自体も充分小さくな
らない事から、ｎｉｐ太陽電池のｎ形層として使うには
不充分である。今回我々は、上記した微結晶比較を含む
ノンドープａ−８１−Ｈ膜の成長条件の最適化によりｌ
ｉｇｏｐｔが通常のａ −８１−Ｈ膜よりも大きく、又
その活性化エネルギーにも充分に小さく、又発生キャリ
ヤのライフタイムもリンドープしたａ−８１−Ｈ膜と比
較して充分大きなｎ形層が得られる事が解り、その太陽
電池への応用という新しい事象が確認できた。
第２図（ａ）、（１）） Ｋ前述したａ−８１−Ｈ成長
装置において、通常の良好なａ−８１−Ｈ膜成長条件か
らＲＦ’ｐ。
装置において、通常の良好なａ−８１−Ｈ膜成長条件か
らＲＦ’ｐ。
ｗｃｒを１５Ｗ一定として成長時ガス圧（８１Ｈ４ガス
供給量）を下げた時のｆｆｉｇｏｐｔ 、 ｌａ及び暗
転導度Ｋ（Ｌ、光転導度Ｋｐｈのガス供給量依存性を示
す。又、第３図（ａ）、（１））に、８１Ｈ４ガス供給
量を６８ＣＣｒＱ一定にして成長時ＲＦｐｏｗｅｒを変
化さした時のｌｉｉｇｏｐｔ 、 Ｆｉａ 、 Ｋｄ、
Ｋｐｈ （Ｄ ＲＦｐｏｗｅｒ依存性を示す。この第２
図及び第３図の比較から、ガス供給量（成長時圧力）を
低下した時、従来よく知られている様なｆｆｇｏｐｔの
低ド、Ｋ（Ｌ％Ｋｐｈの増加及び活性化エネルギｌａの
減少傾向を示し、膜中の微結晶比較濃度が除々に増加し
ている事が解るが、今回我々の実験に用いた成長装置で
は、そのフェルミレベルシフトは不充分で目的とするｎ
形層の製造条件としてはあまり良好ではないのが解る。
供給量）を下げた時のｆｆｉｇｏｐｔ 、 ｌａ及び暗
転導度Ｋ（Ｌ、光転導度Ｋｐｈのガス供給量依存性を示
す。又、第３図（ａ）、（１））に、８１Ｈ４ガス供給
量を６８ＣＣｒＱ一定にして成長時ＲＦｐｏｗｅｒを変
化さした時のｌｉｉｇｏｐｔ 、 Ｆｉａ 、 Ｋｄ、
Ｋｐｈ （Ｄ ＲＦｐｏｗｅｒ依存性を示す。この第２
図及び第３図の比較から、ガス供給量（成長時圧力）を
低下した時、従来よく知られている様なｆｆｇｏｐｔの
低ド、Ｋ（Ｌ％Ｋｐｈの増加及び活性化エネルギｌａの
減少傾向を示し、膜中の微結晶比較濃度が除々に増加し
ている事が解るが、今回我々の実験に用いた成長装置で
は、そのフェルミレベルシフトは不充分で目的とするｎ
形層の製造条件としてはあまり良好ではないのが解る。
一方、ガス供給量を若干Ｆげｆｃ（８ｉＨ４６ｓｃｃｍ
）条件において、ＲＦ’ｐｏｗａｒを除々に増加した時
の第３図に示した特性から解る様にＲＦｐＯｗｅｒ ３
０Ｗ程度から急激なＫｐｈ及びＫｄの増加、活性化エネ
ルギーＲｈの減少とともに従来微結晶化粒を含むａ−８
ｉ−Ｈ膜のＥｇｙｐｔが減少する傾向とけ逆にＩ［ｉｇ
ｏｐｔとして急激な増加現象を示し、３０Ｗ以上の条件
下においてけＥｇｙｐｔとして１．ｚｅＶ程度が得られ
るのが解る。我々の用いているノンドープ５Ｌ−８ｉ−
Ｈ膜においては、Ｉｇｏｐｔ １．９５ａｖと通常のａ
−５ｉ−Ｈ膜（約１５〜ＩＢ５ｅｖ）よりも大きな膜が
得られているが、成長条件の最適化により更にこれより
も０２〜Ｑ、３ ｅ ｖ 程度大きなＩｇｏｐｔを持つ
ノンドープｎ形層の成長が可能である事が解る。ｎ形層
とノンドープａ−８１−Ｈ１層界面での発生電界の強弱
が太陽電池性能指数の重要な目安に成る事は前述したが
、この発生電界強弱の目安としてｌ Ｉｇｏｐｔ−ｊｃ
ａｌが参考に成る事は前述した。
）条件において、ＲＦ’ｐｏｗａｒを除々に増加した時
の第３図に示した特性から解る様にＲＦｐＯｗｅｒ ３
０Ｗ程度から急激なＫｐｈ及びＫｄの増加、活性化エネ
ルギーＲｈの減少とともに従来微結晶化粒を含むａ−８
ｉ−Ｈ膜のＥｇｙｐｔが減少する傾向とけ逆にＩ［ｉｇ
ｏｐｔとして急激な増加現象を示し、３０Ｗ以上の条件
下においてけＥｇｙｐｔとして１．ｚｅＶ程度が得られ
るのが解る。我々の用いているノンドープ５Ｌ−８ｉ−
Ｈ膜においては、Ｉｇｏｐｔ １．９５ａｖと通常のａ
−５ｉ−Ｈ膜（約１５〜ＩＢ５ｅｖ）よりも大きな膜が
得られているが、成長条件の最適化により更にこれより
も０２〜Ｑ、３ ｅ ｖ 程度大きなＩｇｏｐｔを持つ
ノンドープｎ形層の成長が可能である事が解る。ｎ形層
とノンドープａ−８１−Ｈ１層界面での発生電界の強弱
が太陽電池性能指数の重要な目安に成る事は前述したが
、この発生電界強弱の目安としてｌ Ｉｇｏｐｔ−ｊｃ
ａｌが参考に成る事は前述した。
リンドープした通常のａ−８１−Ｈ膜でｌｌｇｏｐｔ−
Ｊｉｉａ ｌ値として約１，７ｅｖ、微結晶化したリン
ドープａ−８１−ｊ（膜で約１．９８６Ｖ又この微結晶
比較を含むノンドープ５Ｌ−８１−Ｈ膜で約２Ｄ２・Ｖ
と、その活性化エネルギＨａ自体は微結晶化させたリン
ドープａ −８１−Ｈ膜と比較してかなり大きいが、と
のｌｊｃｇｏｐｔ−１ａ ｌ値から解る様にノンドープ
１層に与える影響としては、微結晶比較を含む５Ｌ−８
１−Ｈ膜よりも大きくなる事を示している。
Ｊｉｉａ ｌ値として約１，７ｅｖ、微結晶化したリン
ドープａ−８１−ｊ（膜で約１．９８６Ｖ又この微結晶
比較を含むノンドープ５Ｌ−８１−Ｈ膜で約２Ｄ２・Ｖ
と、その活性化エネルギＨａ自体は微結晶化させたリン
ドープａ −８１−Ｈ膜と比較してかなり大きいが、と
のｌｊｃｇｏｐｔ−１ａ ｌ値から解る様にノンドープ
１層に与える影響としては、微結晶比較を含む５Ｌ−８
１−Ｈ膜よりも大きくなる事を示している。
これらの膜のキャリヤライフタイム特に少数キャリヤホ
ール（正孔）の挙動を知る方法として、Ｐ形層−８１−
Ｈ層との間でＰ−ｎ接合を形成してその起電力特性を評
価する事から推測できる。
ール（正孔）の挙動を知る方法として、Ｐ形層−８１−
Ｈ層との間でＰ−ｎ接合を形成してその起電力特性を評
価する事から推測できる。
リンを含む通常のアモルファスシリコン及び微結晶粒を
含むリンドープアモルファスシリコントＰ形ａ−８１−
Ｈ膜との闇で作成したｐ−ｎ接合素子では、光照射によ
って何ら起電力特性は得られない粒 が、上記した微結１冨を含むノンドープｎ形層的４ｏｏ
ｏ１ｉ！： Ｐ 形アモルファスシリコンＮ３００Ｘを
用いて作成したｐ −ｎ接合素子では、開放端電圧ＷＯ
Ｏとして約０．８ｖ及び短絡電流として通常の良好なノ
ンドープ１層ａ−８１−Ｈ膜を用いたｎ１ｐ素子で観測
される短絡電流Ｊｓｃ約１１５＠度、曲線因子？、Ｐと
して約０．５５程度の起電力特性が得られる事が勘認出
来、これらの微結晶粒を含むノンドープｎ形層では若干
のキャリヤライフタイムの低下は認められるが、リンド
ープしたｎ形層と比較して格段に大きなキャリヤライフ
タイムを持っているのが解る。
含むリンドープアモルファスシリコントＰ形ａ−８１−
Ｈ膜との闇で作成したｐ−ｎ接合素子では、光照射によ
って何ら起電力特性は得られない粒 が、上記した微結１冨を含むノンドープｎ形層的４ｏｏ
ｏ１ｉ！： Ｐ 形アモルファスシリコンＮ３００Ｘを
用いて作成したｐ −ｎ接合素子では、開放端電圧ＷＯ
Ｏとして約０．８ｖ及び短絡電流として通常の良好なノ
ンドープ１層ａ−８１−Ｈ膜を用いたｎ１ｐ素子で観測
される短絡電流Ｊｓｃ約１１５＠度、曲線因子？、Ｐと
して約０．５５程度の起電力特性が得られる事が勘認出
来、これらの微結晶粒を含むノンドープｎ形層では若干
のキャリヤライフタイムの低下は認められるが、リンド
ープしたｎ形層と比較して格段に大きなキャリヤライフ
タイムを持っているのが解る。
本説明においては、説明の簡易化の為、８１Ｈａガスを
用いたグロー放電法によるａ−８１−Ｈを用いそステン
レス基板上に作成するｎｉｐ構造太陽電池の作成におい
て、リンドープｎ形ａ−Ｅｌｉ−Ｈの代わりに微結晶比
較を含むｎ形ノンドープａ−８１−Ｈを用いる有位性に
ついて説明したが、櫨々の構造を持つアモルファス太陽
電池例えば、ガラス基板上に作成したもの、Ｐ形層とｎ
形層を゛逆転したｐｉｎ構造太陽電池、あるいｊ−ｊ
ｎ１ｐｎｉｐ・・・と多層化した太陽電池等の作成にお
いて、従来のリンドープｎ形ａ−８ｉ−ｋｌの代わりに
上記の櫨結晶粒を含むノンドーグｎ形ａ−８１−Ｈを用
いる事の有用性は、上記の説明から明らかである。又１
層アモルファスシリコン膜としてＳｉＨ４と８１Ｈ４ガ
スとの混合雰囲気中あるいは８Ｌｔｒ４とＨ２との混合
ガス雰囲気中で作成した弗素を含むａ−８ｉ−Ｐ−Ｈ膜
でも上記した製造条件の最適化により、ノンドープでｎ
形化した膜作成は容易に作成可能で、８１Ｈ４ガスで作
成した膜に限定するものではない。
用いたグロー放電法によるａ−８１−Ｈを用いそステン
レス基板上に作成するｎｉｐ構造太陽電池の作成におい
て、リンドープｎ形ａ−Ｅｌｉ−Ｈの代わりに微結晶比
較を含むｎ形ノンドープａ−８１−Ｈを用いる有位性に
ついて説明したが、櫨々の構造を持つアモルファス太陽
電池例えば、ガラス基板上に作成したもの、Ｐ形層とｎ
形層を゛逆転したｐｉｎ構造太陽電池、あるいｊ−ｊ
ｎ１ｐｎｉｐ・・・と多層化した太陽電池等の作成にお
いて、従来のリンドープｎ形ａ−８ｉ−ｋｌの代わりに
上記の櫨結晶粒を含むノンドーグｎ形ａ−８１−Ｈを用
いる事の有用性は、上記の説明から明らかである。又１
層アモルファスシリコン膜としてＳｉＨ４と８１Ｈ４ガ
スとの混合雰囲気中あるいは８Ｌｔｒ４とＨ２との混合
ガス雰囲気中で作成した弗素を含むａ−８ｉ−Ｐ−Ｈ膜
でも上記した製造条件の最適化により、ノンドープでｎ
形化した膜作成は容易に作成可能で、８１Ｈ４ガスで作
成した膜に限定するものではない。
又、上記の１層としてグロー放電法ａ −８１−Ｈ膜ａ
−８１”・Ｈ で説明したが、Ｇｅを含む 蓼、 膜あるいは弗素を
含むａ−８１：Ｆ：Ｈ膜等においても上記の微結晶粒を
含むノンドープｎ形層の応用は効果がある。
−８１”・Ｈ で説明したが、Ｇｅを含む 蓼、 膜あるいは弗素を
含むａ−８１：Ｆ：Ｈ膜等においても上記の微結晶粒を
含むノンドープｎ形層の応用は効果がある。
第１図は本発明の説明め一為に用いたアモルファス太陽
電池の構造模型図の一例で、よく知られているｎｉｐ太
陽電池を示す。第２図（＆）＃−１ノンドープａ−８１
−Ｈ膜のＢｇｏｐｔ 、 ＪｌｌａのＢＩＨ４ガス供給
量（成−長時圧力）依存特性を示す図、第２図（ｂ）は
同様にＫ（Ｌ 、 ＫｐｈＯｔＯのＳｉＨ４ガス供給量
依存特性を示す図、第３図（ＳＬ）はノンドープａ−８
１−Ｈ膜のＫｇｏｐｔ 、 ｊｌｉａのＲＦｐｏｗｅｒ
依存性を示す図、第３図（ｂ）は同様に［４、ＫｐｈＯ
ｔＯのｄ Ｆ ｐｏｗｅｒ依存性を示す図である。 図において、（１）はステンレス基板、（２）はＰ形ア
モルファスシリコン１１４ 、（３） ＃ｉノンドープ
アモルファスシリコン層、（４）はｎ形アモルファスシ
リコン層、（５） Ｆｉ透明電極、（６） ＃ｉ集電極
用金属である。 代 理 人 葛 野 信 −第１図 第２図 ＣＱ） 、Ｓ／ｌ−１４力”゛ス併＃量〔汝渭） １１３
０第２図 Ｓ顔汝（＃給量（ＪｃｃｗＬ） 第３図 （θ） ＲＥ ｐｏｗｅｒ （Ｗ） 第３図 Ｃｂ） ＲＦｐｏオ（Ｗ） 手続補正書（自発ゝシ 特許庁長官殿 ３、補正をする者 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容
電池の構造模型図の一例で、よく知られているｎｉｐ太
陽電池を示す。第２図（＆）＃−１ノンドープａ−８１
−Ｈ膜のＢｇｏｐｔ 、 ＪｌｌａのＢＩＨ４ガス供給
量（成−長時圧力）依存特性を示す図、第２図（ｂ）は
同様にＫ（Ｌ 、 ＫｐｈＯｔＯのＳｉＨ４ガス供給量
依存特性を示す図、第３図（ＳＬ）はノンドープａ−８
１−Ｈ膜のＫｇｏｐｔ 、 ｊｌｉａのＲＦｐｏｗｅｒ
依存性を示す図、第３図（ｂ）は同様に［４、ＫｐｈＯ
ｔＯのｄ Ｆ ｐｏｗｅｒ依存性を示す図である。 図において、（１）はステンレス基板、（２）はＰ形ア
モルファスシリコン１１４ 、（３） ＃ｉノンドープ
アモルファスシリコン層、（４）はｎ形アモルファスシ
リコン層、（５） Ｆｉ透明電極、（６） ＃ｉ集電極
用金属である。 代 理 人 葛 野 信 −第１図 第２図 ＣＱ） 、Ｓ／ｌ−１４力”゛ス併＃量〔汝渭） １１３
０第２図 Ｓ顔汝（＃給量（ＪｃｃｗＬ） 第３図 （θ） ＲＥ ｐｏｗｅｒ （Ｗ） 第３図 Ｃｂ） ＲＦｐｏオ（Ｗ） 手続補正書（自発ゝシ 特許庁長官殿 ３、補正をする者 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容
Claims (1)
- アモルファス光起電力装置において、フェルミレベルを
充分に伝導帯側にシフトさせたｎ９１層として、ノンド
ープの微結晶化粒を含むシリコンを主体とするアモルフ
ァス膜を用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 |
|---|---|---|---|
| JP56140622A JPS5842279A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56140622A JPS5842279A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5842279A true JPS5842279A (ja) | 1983-03-11 |
Family
ID=15272982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56140622A Pending JPS5842279A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5842279A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8076175B2 (en) | 2008-02-25 | 2011-12-13 | Suniva, Inc. | Method for making solar cell having crystalline silicon P-N homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation |
-
1981
- 1981-09-07 JP JP56140622A patent/JPS5842279A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8076175B2 (en) | 2008-02-25 | 2011-12-13 | Suniva, Inc. | Method for making solar cell having crystalline silicon P-N homojunction and amorphous silicon heterojunctions for surface passivation |
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