JPS59107580A - 光電変換半導体装置 - Google Patents
光電変換半導体装置Info
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- JPS59107580A JPS59107580A JP57217571A JP21757182A JPS59107580A JP S59107580 A JPS59107580 A JP S59107580A JP 57217571 A JP57217571 A JP 57217571A JP 21757182 A JP21757182 A JP 21757182A JP S59107580 A JPS59107580 A JP S59107580A
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- electrode
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- aluminum
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- 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
-
- 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
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- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H10F77/48—Back surface reflectors [BSR]
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- 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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- Y02E10/548—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】
この発明は透光性絶縁基板上に第１の透光性４生用の非
単結晶半畳体と、該半導体のＮ型半導体層に密接して１
００〜２ｏｏｏｉ好ましくは９０ ト’１３００λの厚
さを有する第２の透光性導電膜（以下単にＯＴＦという
）と、該膜上に珪素が添加されたアルミニュームを主成
分とする反射用金属層を有する第２１７；電極を設け、
この絶縁基板側より入射した光Ｃ特に５５０〜８５０ｎ
ｍの波長の光を裏面のＯＴＦおよびその上の反射用金柄
によシ反射して、入射光代表的には太陽光の長波長光成
分を活性の真性半導体層に再び導き、フォトキャリアを
発生せしめんとするものである０ この発明はかくの如き裏面の反射を５５０〜８５０ｎｍ
の波長の光をさらに８を極的に用いるに加えて反射用金
属成分である（アルミニュームが長期間の信頼性試験に
おいて、裏面のＯＴＦをつきぬけて非単結晶半導体中に
マイブレイト（含浸または異常拡散）してしまうことに
よυ、特性劣化の発生を少なくした高信頼性電極を形成
したものである。
単結晶半畳体と、該半導体のＮ型半導体層に密接して１
００〜２ｏｏｏｉ好ましくは９０ ト’１３００λの厚
さを有する第２の透光性導電膜（以下単にＯＴＦという
）と、該膜上に珪素が添加されたアルミニュームを主成
分とする反射用金属層を有する第２１７；電極を設け、
この絶縁基板側より入射した光Ｃ特に５５０〜８５０ｎ
ｍの波長の光を裏面のＯＴＦおよびその上の反射用金柄
によシ反射して、入射光代表的には太陽光の長波長光成
分を活性の真性半導体層に再び導き、フォトキャリアを
発生せしめんとするものである０ この発明はかくの如き裏面の反射を５５０〜８５０ｎｍ
の波長の光をさらに８を極的に用いるに加えて反射用金
属成分である（アルミニュームが長期間の信頼性試験に
おいて、裏面のＯＴＦをつきぬけて非単結晶半導体中に
マイブレイト（含浸または異常拡散）してしまうことに
よυ、特性劣化の発生を少なくした高信頼性電極を形成
したものである。
さらに本発明はこの透光性導電性を有する被膜およびそ
の上面の反射用金属膜を構成せしめる際、下地の非単結
晶半導体層を損傷することを防止してオーム接触を良好
に形成させることを目的としている。本発明は特に反射
用金属である珪素が添加されたアルミニューム電極を水
素またはノ・ロゲン元素の脱気を防止するように、４０
０°○以下の基板温度にて珪素アルミニューム合金を真
空蒸着法マＯＶＤ法を宮む）Ｋよシ形成したものである
。
の上面の反射用金属膜を構成せしめる際、下地の非単結
晶半導体層を損傷することを防止してオーム接触を良好
に形成させることを目的としている。本発明は特に反射
用金属である珪素が添加されたアルミニューム電極を水
素またはノ・ロゲン元素の脱気を防止するように、４０
０°○以下の基板温度にて珪素アルミニューム合金を真
空蒸着法マＯＶＤ法を宮む）Ｋよシ形成したものである
。
かくの如く一般的に知られるアモルファスまたはセミア
モルファス半導体を主成分とする太陽電池を含む非単結
晶半導体を用いた光電変換装置において、その裏面の電
極を単にアルミニューム膜を真空蒸着法で形成するので
はなく、この裏面電極をＯＴＦと反射用金属層との２層
構造とすることによシ、金属と半導体との反応による信
頼性の向上を計シ、さらにこの金属の反射率を下げずに
耐熱高信頼性を計らんとしている。加えて従来の方法に
比べて２０〜３０％の変換効率の向上を目的としている
。
モルファス半導体を主成分とする太陽電池を含む非単結
晶半導体を用いた光電変換装置において、その裏面の電
極を単にアルミニューム膜を真空蒸着法で形成するので
はなく、この裏面電極をＯＴＦと反射用金属層との２層
構造とすることによシ、金属と半導体との反応による信
頼性の向上を計シ、さらにこの金属の反射率を下げずに
耐熱高信頼性を計らんとしている。加えて従来の方法に
比べて２０〜３０％の変換効率の向上を目的としている
。
従来非単結晶特にアモルファスまたはセミアモルファス
半導体を用いた光電変換装置においては第１図にそのた
て断面図を示しである第１ゼ造が用いられできた。
半導体を用いた光電変換装置においては第１図にそのた
て断面図を示しである第１ゼ造が用いられできた。
即ち第１図においては、ガラス基板（１）、その上面に
酸化スズ膜のＯＴＦ （厚さ１５００〜２０００Ｘ）、
さらＫＰ工Ｎ接合またはＰ工ＮＰ工Ｎ・１・ＰＩＮ Ｑ
有するＳｉ、５ｉｘＯ，−、（Ｐ型）−８ｉ（１型およ
びＮ型）またはＳ ｉ ｘ ０ｒ−ｘ （Ｐ型）−８ｉ
（１型Ｎ型Ｐ ｍ） −８ｉｘＧｅ、−。
酸化スズ膜のＯＴＦ （厚さ１５００〜２０００Ｘ）、
さらＫＰ工Ｎ接合またはＰ工ＮＰ工Ｎ・１・ＰＩＮ Ｑ
有するＳｉ、５ｉｘＯ，−、（Ｐ型）−８ｉ（１型およ
びＮ型）またはＳ ｉ ｘ ０ｒ−ｘ （Ｐ型）−８ｉ
（１型Ｎ型Ｐ ｍ） −８ｉｘＧｅ、−。
（１型Ｎ型）構造を有する非単結晶半導体（３）、さら
にその上面に裏面電極（８）が真空蒸膚法で作られてい
る。
にその上面に裏面電極（８）が真空蒸膚法で作られてい
る。
しかしこの裏面電極は一般にシリコン半導体膜（３）Ｋ
密接した金属アルミニューム（、Ｎｆ９Ｖ、９〜９９、
９９９％〕（４）よシなっている。この裏面電極として
゛アルミニュームの真空蒸着法が用いられるＣＦｉ材料
的に低価格であシ、半導体層と真空蒸着をするのみでオ
ーム接触を形成させることができるという理由による。
密接した金属アルミニューム（、Ｎｆ９Ｖ、９〜９９、
９９９％〕（４）よシなっている。この裏面電極として
゛アルミニュームの真空蒸着法が用いられるＣＦｉ材料
的に低価格であシ、半導体層と真空蒸着をするのみでオ
ーム接触を形成させることができるという理由による。
かかる構造におい１、裏面での反射を調べるため、モノ
クロメータ（日立３３０型ンを用い、入射光（１のＣ波
長を変え、反射光（１０）を調べた。その結果が第２図
に示されている。
クロメータ（日立３３０型ンを用い、入射光（１のＣ波
長を変え、反射光（１０）を調べた。その結果が第２図
に示されている。
第２図は第１図の構造において、ガラス基板α）よに１
００λの厚さの工ＴＯを設け、さらに半導体層（３）を
１０００１の１早さとし、さらにその上面即ち裏面にア
ルミニュームを真空蒸着により形成したものである。さ
らにこの形成直後の特性をａ擾に示している０マ００〜
ＢＯＯｎｍの波長に対しては約８０％の反射をするが、
太陽光の最も鳴動な波長領域即ち５００〜６００ｎｍの
波長に対してはＭ−２０％と反射がほとんどされず、大
部分は裏面電極に到達した時、烈に変わってしまい、光
電変換装置の昇温に寄与するのみであった０また２００
〜５００ｎｍで２０〜３０チの反射を南し、これは第１
のＯＴＹが７００λの十分な厚さを有していないためで
ある。
００λの厚さの工ＴＯを設け、さらに半導体層（３）を
１０００１の１早さとし、さらにその上面即ち裏面にア
ルミニュームを真空蒸着により形成したものである。さ
らにこの形成直後の特性をａ擾に示している０マ００〜
ＢＯＯｎｍの波長に対しては約８０％の反射をするが、
太陽光の最も鳴動な波長領域即ち５００〜６００ｎｍの
波長に対してはＭ−２０％と反射がほとんどされず、大
部分は裏面電極に到達した時、烈に変わってしまい、光
電変換装置の昇温に寄与するのみであった０また２００
〜５００ｎｍで２０〜３０チの反射を南し、これは第１
のＯＴＹが７００λの十分な厚さを有していないためで
ある。
さらに工業上重要なことは、この従来構造においてこの
試料を１５０°０．２４時間放置した場合、この特性０
りは０うとなシ、６００〜８００ｎｍにおいても反射が
約２０チとほとんどなくなってしまうことがわかった。
試料を１５０°０．２４時間放置した場合、この特性０
りは０うとなシ、６００〜８００ｎｍにおいても反射が
約２０チとほとんどなくなってしまうことがわかった。
この信頼性低下を８発する原因を調べたところ、点荷ア
ルミニュームはＮ型シリコン半導体と合金を作らず、侵
入型原子（イ／ターステイシアルアトム）として異常拡
散してしまうためであることが判明した。このことは単
結晶珪素では全くみられず、非単結晶に％有の現象であ
シ、かかる信頼性低下を防止することがきわめて重要で
あった。この裏面の反射率の低下と同様に従来の金属ア
ルミニューム（（よる裏面電極形成を行鬼うと半導体層
としてＰ工Ｎ接合を有する光電変換装置を作っても、１
５１０゛０放置テストによっても劣化特性がきわめて著
しく１０ケ中８〜９ケがショート状態になってしまうこ
とよシも確認された。
ルミニュームはＮ型シリコン半導体と合金を作らず、侵
入型原子（イ／ターステイシアルアトム）として異常拡
散してしまうためであることが判明した。このことは単
結晶珪素では全くみられず、非単結晶に％有の現象であ
シ、かかる信頼性低下を防止することがきわめて重要で
あった。この裏面の反射率の低下と同様に従来の金属ア
ルミニューム（（よる裏面電極形成を行鬼うと半導体層
としてＰ工Ｎ接合を有する光電変換装置を作っても、１
５１０゛０放置テストによっても劣化特性がきわめて著
しく１０ケ中８〜９ケがショート状態になってしまうこ
とよシも確認された。
以上の従来の技術によっては、光電変換装置は信頼性上
においても、−Ｊ７′ｃ変換効率の観点においても十分
ではなく、低価格であ夛かつ反射を有効に利用して変換
効率の向上を計り、かつ信頼性の著しい向上が求められ
ていた。
においても、−Ｊ７′ｃ変換効率の観点においても十分
ではなく、低価格であ夛かつ反射を有効に利用して変換
効率の向上を計り、かつ信頼性の著しい向上が求められ
ていた。
これらの従来の欠点を前提ｅζ本発明はなされたもので
ある。即ち本発明はアルミニューム中にこの被膜形成と
同時にシリコンを合金状態にして添重量係を添加するこ
とによシ、かかる特性の劣化を防止するものである。本
発明はかくの如くＮ型半導体層上に珪素が添加されたア
ルミニュームを主成分とする金属を形成することによ、
９１５０’Ｃ。
ある。即ち本発明はアルミニューム中にこの被膜形成と
同時にシリコンを合金状態にして添重量係を添加するこ
とによシ、かかる特性の劣化を防止するものである。本
発明はかくの如くＮ型半導体層上に珪素が添加されたア
ルミニュームを主成分とする金属を形成することによ、
９１５０’Ｃ。
２４時間放置では曲線（２）は曲線α１とほとんど劣化
が観察されなかった０しかし９６時間放置にお八で曲線
ａ島となり、さらに高信頼性にすることが求められてい
た。
が観察されなかった０しかし９６時間放置にお八で曲線
ａ島となり、さらに高信頼性にすることが求められてい
た。
本発明はかかるＦｌ ４５のため珪素が添加されたアル
ミニュームとＮ型半導体の上Ｋ （３ＴＦを５００〜２
０００大好ましくは９００〜１３００１の厚さに形成し
たものである。
ミニュームとＮ型半導体の上Ｋ （３ＴＦを５００〜２
０００大好ましくは９００〜１３００１の厚さに形成し
たものである。
第３図ＧＡ）は本発明のたて断面図を示す。
図面において、透光性基板（１）を例えばガラスにより
設け、その上面に！＃化スズを主成分とする第１のＯＴ
ＦをＸ空蒸着法′または気相法（プラズマ気相法を含む
）Ｋよ多形成した。特にこのＯＴＦとその上面に形成す
るＳ ｉ Ｘ （１，ｔ （０＜ ｘ＜ １一般ｒ（は
Ｘ＝０．７〜０．８）のＰ型非単結晶半導体と接する面
にプクセフリ捜の酸化スズ（酸化アンチモンが１０チ以
下添加される）全主成分とする第１のＯＴＦを用いた。
設け、その上面に！＃化スズを主成分とする第１のＯＴ
ＦをＸ空蒸着法′または気相法（プラズマ気相法を含む
）Ｋよ多形成した。特にこのＯＴＦとその上面に形成す
るＳ ｉ Ｘ （１，ｔ （０＜ ｘ＜ １一般ｒ（は
Ｘ＝０．７〜０．８）のＰ型非単結晶半導体と接する面
にプクセフリ捜の酸化スズ（酸化アンチモンが１０チ以
下添加される）全主成分とする第１のＯＴＦを用いた。
この厚さは、この表面での反射を少なくするため、１０
００〜３０００＾好ましくは１５００〜２０００人の厚
さにした０さらにこの０Ｔ１１１１を１Ｔｏ（１５００
〜２ｏｏｏｉ）−ｓｎｏＬ（２ｏｏ〜４００＾）−Ｐ型
−８１ｘＯ−という多重構造としてもよい０ さらにこの上面の非単結晶：！＊導体層（３）はＰ型半
尋体層（５０〜１５０ ｉ）、工型半導体（０，２〜０
．６μ好ましくは０．３〜ｏ、ｒ：ｒｐ）およびＮ型半
導体（５０〜３００λ好ましくは７５〜１５０Ｘの厚さ
の微結晶または多結晶珪素）を積層することによυＰＩ
Ｎ接合を構成するように設け、上面（裏面）をＮ型の非
単結晶半導体とした。この非単結晶半導体としてＰ工Ｎ
Ｐ工Ｎ・・・・Ｐ工Ｎとタンデム構造としてもよい０か
かる非単結晶半導体は４００°０以下の温度でのシラ／
（ＥＩｉＨ，ｌまたはＥｌｉＬＨ，） ８１Ｆ、、、Ｅ
ＩｉＦ、を用イア’（プラズマ気相法（圧力０． （１
〜０．２ｔｏｒｒ、高周波出力１〜１５Ｗ （’１３．
５６ＭＨ２） ） Ｋよ多、または３００〜５００°０
での８１ＬＨ，を用いた減圧気相法（圧力０．１〜５ｔ
ｏｒｒ）Ｋよ）形成した０ するとこの非単結晶半導体中には水素またはノ・ロゲン
元素を再結合中心中和用に１〜２０原子チ含有し、それ
は４００°Ｃ以上の温度で放出され、再結合年心が発生
し、電気特性に劣化現象がおきてしまうため、さらにこ
の半導体部のＮ型半導体層上には４００°○以下好まし
くは３６σ０以下の温度にて酸化スズが１０重量％以下
添加された酸化インジューム（Ｉ Ｔ Ｏ）を主成分と
するＯＴＦを１００〜２０００スの厚さ好ましくは９０
０〜１ｓｏｏ；−の厚さに電子ビーム蒸着法またはＯＶ
Ｄ法（プラズマＯＶＤ法を含む）Ｋよυ形成した０ このＯＴＦは工Ｔｏであυ、かつ電子ビーム蒸着法を用
いているため、この工程の後’ｌ ＯＯ’Ｏ以上の温度
にて加熱形成する必要がないという特徴を有する。また
ＯＶＤ法においては８ ｎ Ｏ１４も工ｎ Ｏ１３およ
び酸化物気体により２００〜４００°０の温度にて、ま
たプラズマＯＶＤ法においては室温〜３００°０の温度
にて形成した０ さらに電子ビーム蒸着法におい又も、Ｎ型半導体層と相
性のよい、即ち再結合電流を大きく流し得る工ＴＯを用
いることによシ、このＮ型半導体層の厚さを従来より知
られた３００〜５００λではなく１６０〜５０又と薄く
することによシさらにその光吸収係数を少なくするため
多結晶化することで、このＮ型半導体層での反射光が吸
収されてしまうのを防いだ。
００〜３０００＾好ましくは１５００〜２０００人の厚
さにした０さらにこの０Ｔ１１１１を１Ｔｏ（１５００
〜２ｏｏｏｉ）−ｓｎｏＬ（２ｏｏ〜４００＾）−Ｐ型
−８１ｘＯ−という多重構造としてもよい０ さらにこの上面の非単結晶：！＊導体層（３）はＰ型半
尋体層（５０〜１５０ ｉ）、工型半導体（０，２〜０
．６μ好ましくは０．３〜ｏ、ｒ：ｒｐ）およびＮ型半
導体（５０〜３００λ好ましくは７５〜１５０Ｘの厚さ
の微結晶または多結晶珪素）を積層することによυＰＩ
Ｎ接合を構成するように設け、上面（裏面）をＮ型の非
単結晶半導体とした。この非単結晶半導体としてＰ工Ｎ
Ｐ工Ｎ・・・・Ｐ工Ｎとタンデム構造としてもよい０か
かる非単結晶半導体は４００°０以下の温度でのシラ／
（ＥＩｉＨ，ｌまたはＥｌｉＬＨ，） ８１Ｆ、、、Ｅ
ＩｉＦ、を用イア’（プラズマ気相法（圧力０． （１
〜０．２ｔｏｒｒ、高周波出力１〜１５Ｗ （’１３．
５６ＭＨ２） ） Ｋよ多、または３００〜５００°０
での８１ＬＨ，を用いた減圧気相法（圧力０．１〜５ｔ
ｏｒｒ）Ｋよ）形成した０ するとこの非単結晶半導体中には水素またはノ・ロゲン
元素を再結合中心中和用に１〜２０原子チ含有し、それ
は４００°Ｃ以上の温度で放出され、再結合年心が発生
し、電気特性に劣化現象がおきてしまうため、さらにこ
の半導体部のＮ型半導体層上には４００°○以下好まし
くは３６σ０以下の温度にて酸化スズが１０重量％以下
添加された酸化インジューム（Ｉ Ｔ Ｏ）を主成分と
するＯＴＦを１００〜２０００スの厚さ好ましくは９０
０〜１ｓｏｏ；−の厚さに電子ビーム蒸着法またはＯＶ
Ｄ法（プラズマＯＶＤ法を含む）Ｋよυ形成した０ このＯＴＦは工Ｔｏであυ、かつ電子ビーム蒸着法を用
いているため、この工程の後’ｌ ＯＯ’Ｏ以上の温度
にて加熱形成する必要がないという特徴を有する。また
ＯＶＤ法においては８ ｎ Ｏ１４も工ｎ Ｏ１３およ
び酸化物気体により２００〜４００°０の温度にて、ま
たプラズマＯＶＤ法においては室温〜３００°０の温度
にて形成した０ さらに電子ビーム蒸着法におい又も、Ｎ型半導体層と相
性のよい、即ち再結合電流を大きく流し得る工ＴＯを用
いることによシ、このＮ型半導体層の厚さを従来より知
られた３００〜５００λではなく１６０〜５０又と薄く
することによシさらにその光吸収係数を少なくするため
多結晶化することで、このＮ型半導体層での反射光が吸
収されてしまうのを防いだ。
かくの如くにしてＯＴＦを形成した後、この上面に真空
蒸着法またはＯＶＤ法により低価格材料である反射用金
属膜である珪素の添加されたアルミニニームを０．１〜
２μの厚さに形成させた。真空蒸着法の場合は抵抗加熱
または電子ビーム蒸着によシ珪素が５〜４０重量％添加
されたインゴットを用いて蒸着した。ＯＶＤ法を用いる
」烏合はＡＩ（Ｏ貼またはＡ ’ｌ ０１ｓを２００〜
３００°ＯＫ加熱し、同時ＫＳｉＨ＋、Ｓ ｉ、Ｈ，を
ｏ、５〜２０％の濃度加えた。０．１〜１ｏｔｏｒｒの
減圧ＯＶＤ法を用いた。さらに室温〜２００’Ｏとし２
ズマＣｖＤ法を用いて形成させることは、量産性におい
て特にすぐれていた。
蒸着法またはＯＶＤ法により低価格材料である反射用金
属膜である珪素の添加されたアルミニニームを０．１〜
２μの厚さに形成させた。真空蒸着法の場合は抵抗加熱
または電子ビーム蒸着によシ珪素が５〜４０重量％添加
されたインゴットを用いて蒸着した。ＯＶＤ法を用いる
」烏合はＡＩ（Ｏ貼またはＡ ’ｌ ０１ｓを２００〜
３００°ＯＫ加熱し、同時ＫＳｉＨ＋、Ｓ ｉ、Ｈ，を
ｏ、５〜２０％の濃度加えた。０．１〜１ｏｔｏｒｒの
減圧ＯＶＤ法を用いた。さらに室温〜２００’Ｏとし２
ズマＣｖＤ法を用いて形成させることは、量産性におい
て特にすぐれていた。
かくの如くにして第２図（４）の入射光（１のに対し反
射光（１０）の特性を第４図、第５図に示す。
射光（１０）の特性を第４図、第５図に示す。
第４図において、曲線α婦は７００＾の厚さの第２の０
ＴＦ（第２図（５））を形成した場合であシ、曲線０υ
は１０５０′ＩＬの第２ Ｑ ＯＴＦを形成した場合で
ある。
ＴＦ（第２図（５））を形成した場合であシ、曲線０υ
は１０５０′ＩＬの第２ Ｑ ＯＴＦを形成した場合で
ある。
波長６００〜８００ｎｍ において、１０〜９ｏチの反
射を有している。さらに波長３００〜５００ｎｍｌでお
いて５〜１６％の反射しか有していない。これは第１の
ＯＴＦを７００＾とうすくシ、また第２のＯＴＦを形成
しない場合の第２図曲線（２）ときわめて太き一１１Ｅ
を有している。さらに図面においてわかる如く、１０５
０＾の厚さの曲線０→が６００〜ＢＯＯｎｍにおいて最
も反射率が大きく、この第２のＯＴＦ Ｋて９００〜１
３００＾またその中でも１０００〜１１００Ａにおいて
長波長光を有効に反射できることが判明した。また第１
のＯＴＦを２０００＾を有しているため、３００〜５０
０ｎｍでの反射がなく、この短波長光の活性半導体層へ
の吸収が有効であることがわかる。即ち本発明構造は５
００ｎｍ以下の短波長は行きの光によシ十分吸収され、
６００ｎｍ以上の長波長は反射後の帰シの光によシ活性
半導体層でフォトキャリアを発生させればこの長波長光
に対する鏡面効果は光電変換効率の向上を十分期待でき
ることが判明した。
射を有している。さらに波長３００〜５００ｎｍｌでお
いて５〜１６％の反射しか有していない。これは第１の
ＯＴＦを７００＾とうすくシ、また第２のＯＴＦを形成
しない場合の第２図曲線（２）ときわめて太き一１１Ｅ
を有している。さらに図面においてわかる如く、１０５
０＾の厚さの曲線０→が６００〜ＢＯＯｎｍにおいて最
も反射率が大きく、この第２のＯＴＦ Ｋて９００〜１
３００＾またその中でも１０００〜１１００Ａにおいて
長波長光を有効に反射できることが判明した。また第１
のＯＴＦを２０００＾を有しているため、３００〜５０
０ｎｍでの反射がなく、この短波長光の活性半導体層へ
の吸収が有効であることがわかる。即ち本発明構造は５
００ｎｍ以下の短波長は行きの光によシ十分吸収され、
６００ｎｍ以上の長波長は反射後の帰シの光によシ活性
半導体層でフォトキャリアを発生させればこの長波長光
に対する鏡面効果は光電変換効率の向上を十分期待でき
ることが判明した。
さらにこれらを１５０’０１１０００時間放置しても、
曲線（ｌっけ（１乃と誤差の範囲での変化しか変化が観
察されず、この第２のＯＴＦが珪素が添加されたアルミ
ニュームとした合金によシきわめて安定であシさらにこ
の第２のＯＴＦがアルミニュームを主成分とする被膜と
シリコンとの反応の防止にきわめて役立っていることが
わかった。ちなみに裏面の金属を９９．９９％の純度の
金属アルミニュームとすると、１５０’０．５００時間
の放置にて曲線θｈとなシ、やはシ０ＴＦＫ加えてシリ
コンを添カルたアルミニュームであることが高信頼性に
とって重要であった０ さらに本発明構造（第３図（Ａ））を用いて光電変換装
置を作製しｆｃ場合の特性を以下に示す。
曲線（ｌっけ（１乃と誤差の範囲での変化しか変化が観
察されず、この第２のＯＴＦが珪素が添加されたアルミ
ニュームとした合金によシきわめて安定であシさらにこ
の第２のＯＴＦがアルミニュームを主成分とする被膜と
シリコンとの反応の防止にきわめて役立っていることが
わかった。ちなみに裏面の金属を９９．９９％の純度の
金属アルミニュームとすると、１５０’０．５００時間
の放置にて曲線θｈとなシ、やはシ０ＴＦＫ加えてシリ
コンを添カルたアルミニュームであることが高信頼性に
とって重要であった０ さらに本発明構造（第３図（Ａ））を用いて光電変換装
置を作製しｆｃ場合の特性を以下に示す。
構造は前記した如くガラス基板（１）土Ｋ Ｓ ｎ Ｏ
ｚ （２Ｆ！’／＝＝）を２０００大、５ｉＸＣＬ−２
（ｘ；０．８）のＰ型半導体１００＾、プラズマ気相法
によるシリコンエ型半導体５．０ＯＯＡ、 Ｎ型微結晶
シリコン半導体１００＾よυなる１つのＰ工Ｎ接合を有
する非単結晶半導体（３）工ＴＯよシなる第２のＯＴ
ｖ （５）を１０５０大および１．０μの珪素の添加さ
れたアルミニュームを主成分とする反射用電極によシ設
けた。さらに第１図のたて断面図の構造による従来例と
比較して以下にそのデータを示す。
ｚ （２Ｆ！’／＝＝）を２０００大、５ｉＸＣＬ−２
（ｘ；０．８）のＰ型半導体１００＾、プラズマ気相法
によるシリコンエ型半導体５．０ＯＯＡ、 Ｎ型微結晶
シリコン半導体１００＾よυなる１つのＰ工Ｎ接合を有
する非単結晶半導体（３）工ＴＯよシなる第２のＯＴ
ｖ （５）を１０５０大および１．０μの珪素の添加さ
れたアルミニュームを主成分とする反射用電極によシ設
けた。さらに第１図のたて断面図の構造による従来例と
比較して以下にそのデータを示す。
条件 従来例 、ＩＦ夾明裏面ＣＴＦ
ｆＸ、 し な し １
０５０Ａ裏面金属 金属アルミニコーム ５％Ｓ
ｉ＋Ａ］、 ８％ｉ９ｉ＋Ａ１注 第１図Ａ灼
構造 第食しい蔵置Ｖｏｃ
Ｏ，８６Ｖ ０．８５Ｖ
００９０Ｖ工ＳＣ１２，５ｍＡ／ｃｍ’
１３゜３ ｍ ＡＩＣｎ’ｌ’ ］−８゜５ｍＡ７ｃｍ
’ＦＦ ０．６０
０．６３ ０．’７１〃バ嗜〃ルＭ直
６，４５係 ７．１２％ １
１−．８飴２４醐七薮 ００３％ ７．
１０％ １２．１％４６ 〃
５．２８％ １１゜９チ９６／ｌ
Ｏ，３係
１１．７％１０００Ｇ〃 ’
］、１．８％なお上記は真性面積
で１ｃｍ’（３，５ｃｍＸ３ｍｍ）とした。Ｖｏｃ：開
放電圧、工ｓｃ：短絡電流、ＦＦ：曲線因子、効率：
ｈｒ、ｈｌ（］００ｍＷ／ｃｍＬ）の太陽光に対する電
気変換効率である。
ｆＸ、 し な し １
０５０Ａ裏面金属 金属アルミニコーム ５％Ｓ
ｉ＋Ａ］、 ８％ｉ９ｉ＋Ａ１注 第１図Ａ灼
構造 第食しい蔵置Ｖｏｃ
Ｏ，８６Ｖ ０．８５Ｖ
００９０Ｖ工ＳＣ１２，５ｍＡ／ｃｍ’
１３゜３ ｍ ＡＩＣｎ’ｌ’ ］−８゜５ｍＡ７ｃｍ
’ＦＦ ０．６０
０．６３ ０．’７１〃バ嗜〃ルＭ直
６，４５係 ７．１２％ １
１−．８飴２４醐七薮 ００３％ ７．
１０％ １２．１％４６ 〃
５．２８％ １１゜９チ９６／ｌ
Ｏ，３係
１１．７％１０００Ｇ〃 ’
］、１．８％なお上記は真性面積
で１ｃｍ’（３，５ｃｍＸ３ｍｍ）とした。Ｖｏｃ：開
放電圧、工ｓｃ：短絡電流、ＦＦ：曲線因子、効率：
ｈｒ、ｈｌ（］００ｍＷ／ｃｍＬ）の太陽光に対する電
気変換効率である。
以上の点から、本発明においては裏面のＮ型半導体層上
に金属アルミニュームを形成する従来方法は全く実用化
が不可能であり、アルミニュームに珪素を添加すること
はその厚さを約１０〜１０倍にするか゛、ＣＴＦ十（珪
素＋ｈ１）においてきわめて高信頼性が得られることが
判明した。特に°７００〜２００ＯＡ好ましくは９００
〜１３つＯＡの厚さの工ＴＯよりなる第２のＣＴＦを形
成し、６００〜８００ｎｍの光の反射光特性をさらに有
効に利用することにより変換効率を従来より約３％向上
させ得ることをも合わせて明らかになった。
に金属アルミニュームを形成する従来方法は全く実用化
が不可能であり、アルミニュームに珪素を添加すること
はその厚さを約１０〜１０倍にするか゛、ＣＴＦ十（珪
素＋ｈ１）においてきわめて高信頼性が得られることが
判明した。特に°７００〜２００ＯＡ好ましくは９００
〜１３つＯＡの厚さの工ＴＯよりなる第２のＣＴＦを形
成し、６００〜８００ｎｍの光の反射光特性をさらに有
効に利用することにより変換効率を従来より約３％向上
させ得ることをも合わせて明らかになった。
即ち本発明においては、工業的に安価なアルミニューム
を主成分とする金属に対しては、これらの珪素を添加し
、加えて半導体との間Ｋ ＣＴＦを介在させる本発明構
造とすることにより初めて高信頼性特性を保証できるこ
とが判明し、工業的な価値大なるものである。また本発
明のアルミニューム中にさらに珪素を加えて、Ｎｉ、Ｏ
ｒ、 Ｔｉその他の耐熱金属を１−２０％添加したアル
ミニューム合金を用いてさらに信頼性を高めてもよい。
を主成分とする金属に対しては、これらの珪素を添加し
、加えて半導体との間Ｋ ＣＴＦを介在させる本発明構
造とすることにより初めて高信頼性特性を保証できるこ
とが判明し、工業的な価値大なるものである。また本発
明のアルミニューム中にさらに珪素を加えて、Ｎｉ、Ｏ
ｒ、 Ｔｉその他の耐熱金属を１−２０％添加したアル
ミニューム合金を用いてさらに信頼性を高めてもよい。
また半導体がＮ型においてはアルミニューム中にリンを
添加してもよい。
添加してもよい。
第３ｉ本発明を用いた他の構造を示す。
即ち透光性絶縁基板（ガラス）（１）、この上の第１の
ＯＴ Ｆ （２）、非単結晶半導体、第２のＯＴ Ｆ
（５）、裏面電極（６）、さらにこれらのすべてをおお
った信頼性同上のための５００〜２ｏｏｏｉの厚さの窒
化珪素膜（１）、さらに耐湿防止機械損傷防止のための
テトラ−、エポキシ等の透明樹脂（８）よシなっている
。
ＯＴ Ｆ （２）、非単結晶半導体、第２のＯＴ Ｆ
（５）、裏面電極（６）、さらにこれらのすべてをおお
った信頼性同上のための５００〜２ｏｏｏｉの厚さの窒
化珪素膜（１）、さらに耐湿防止機械損傷防止のための
テトラ−、エポキシ等の透明樹脂（８）よシなっている
。
この上面にガラスを合わせたサンドウィッチ構造として
もよい。
もよい。
以上の構造において、１つの光電変換装置とセクメント
０υを複数個直列に連結し 、Ｗ、い電圧を出さぜたも
のである。
０υを複数個直列に連結し 、Ｗ、い電圧を出さぜたも
のである。
かかる集損化構造においても、第３図（４）と同様の特
性を有せしめろことができた０さらに窒化珪素（１）で
おおうことによシ、耐湿性での高信勅性を保証できるた
め、本蝿明構造により裏面電極での耐熱性の保ｍＥＫ加
えて高信鴨性への寄与大であった０ １つのＰ工Ｎ ４ｉ合妃、さらＫＢ ｉ Ｘ ０ｒ−４
（Ｐ型〕−８１（工型ＮｍＰ型）−８１ｘＧｅ （１
型）−８ｉ（Ｎ型）というＰ工ＮＰＩＮ接＠型、さらに
これを多層にし冬構造に対しても本発明は有効である。
性を有せしめろことができた０さらに窒化珪素（１）で
おおうことによシ、耐湿性での高信勅性を保証できるた
め、本蝿明構造により裏面電極での耐熱性の保ｍＥＫ加
えて高信鴨性への寄与大であった０ １つのＰ工Ｎ ４ｉ合妃、さらＫＢ ｉ Ｘ ０ｒ−４
（Ｐ型〕−８１（工型ＮｍＰ型）−８１ｘＧｅ （１
型）−８ｉ（Ｎ型）というＰ工ＮＰＩＮ接＠型、さらに
これを多層にし冬構造に対しても本発明は有効である。
第１図は従来の光電変換装置のたて断面図である０
第２図は従来の構造の光電変換装置で得られた波長−反
射率特性を示す。 第３図は本発明構造の光電変換装置のたて断面図を示す
。 第４図は第３図の本発明構造によって得られた波長−反
射率特性を示す０ 特１１゛１出願人 躬１図
射率特性を示す。 第３図は本発明構造の光電変換装置のたて断面図を示す
。 第４図は第３図の本発明構造によって得られた波長−反
射率特性を示す０ 特１１゛１出願人 躬１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、透光性基板と、該基板上の第１の透光性４起電力発
生用の非単結晶半導体と、該半導体アルミニュームを主
成分とする反射用金属層よりなる第２の電極とを有する
ことを特徴とする光電変換装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、アルミニュームを
主成分とする反射用金属上にクロムまたはニッケルを主
成分とする金属層が設けられたことを特徴とする光電変
換半導体装置。 ３、特許請求の範囲縞１項において、珪素はアルミニュ
ーム中Ｋ Ｏ，５〜２０重量係添加されたことを特徴と
する光電変換半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57217571A JPS59107580A (ja) | 1982-12-11 | 1982-12-11 | 光電変換半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57217571A JPS59107580A (ja) | 1982-12-11 | 1982-12-11 | 光電変換半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107580A true JPS59107580A (ja) | 1984-06-21 |
Family
ID=16706350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57217571A Pending JPS59107580A (ja) | 1982-12-11 | 1982-12-11 | 光電変換半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107580A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61212070A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 非晶質を含む薄膜半導体系太陽電池 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4841070A (ja) * | 1971-09-27 | 1973-06-16 | ||
| JPS499590A (ja) * | 1972-05-24 | 1974-01-28 | ||
| JPS55108780A (en) * | 1979-02-14 | 1980-08-21 | Sharp Corp | Thin film solar cell |
-
1982
- 1982-12-11 JP JP57217571A patent/JPS59107580A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4841070A (ja) * | 1971-09-27 | 1973-06-16 | ||
| JPS499590A (ja) * | 1972-05-24 | 1974-01-28 | ||
| JPS55108780A (en) * | 1979-02-14 | 1980-08-21 | Sharp Corp | Thin film solar cell |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61212070A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 非晶質を含む薄膜半導体系太陽電池 |
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