JPS59161882A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS59161882A JPS59161882A JP58036850A JP3685083A JPS59161882A JP S59161882 A JPS59161882 A JP S59161882A JP 58036850 A JP58036850 A JP 58036850A JP 3685083 A JP3685083 A JP 3685083A JP S59161882 A JPS59161882 A JP S59161882A
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- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
- H10F71/103—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material including only Group IV materials
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- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
- H10F77/311—Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells
- H10F77/315—Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- 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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
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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
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
-
- 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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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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】
本発明は非単結晶半導体を用いた光電変換装置（以下Ｐ
ｖＣという）であって、特にその光照射面側の透光性導
電膜（以下ＣＴＦという）とその上面にＰ型の導電型を
有する炭化珪素半導体（ＳｉｘＣ＋−ｙ−０〈ｘ≦１）
を有する構造に関する。
ｖＣという）であって、特にその光照射面側の透光性導
電膜（以下ＣＴＦという）とその上面にＰ型の導電型を
有する炭化珪素半導体（ＳｉｘＣ＋−ｙ−０〈ｘ≦１）
を有する構造に関する。
本発明は透光性絶縁基板上に酸化インジュームを主成分
とする針状の凹凸表面を有する第１の透光性導電膜（以
下単に第１のＣＴＦという）と、この上面に酸化スズを
主成分とする第２のＣＴＦを形成することにより、第２
のＣＴＦの表面とその上面に設けられるＩ Ｘ １０’
〜３ ｘ １０−” （ｏｃｍ）−’の低い電気伝導
度しか有さない炭化珪素（ＳｉＸＣ１−ｘｏ ＜ ｘ
＜１）との接触面積を大きく有せしめたＰＩＮ接合を少
なくとも１つ有する非単結晶半導体を設け、さらにこの
半導体上に第２の電極を積層して設けたｐｖｃに関する
。
とする針状の凹凸表面を有する第１の透光性導電膜（以
下単に第１のＣＴＦという）と、この上面に酸化スズを
主成分とする第２のＣＴＦを形成することにより、第２
のＣＴＦの表面とその上面に設けられるＩ Ｘ １０’
〜３ ｘ １０−” （ｏｃｍ）−’の低い電気伝導
度しか有さない炭化珪素（ＳｉＸＣ１−ｘｏ ＜ ｘ
＜１）との接触面積を大きく有せしめたＰＩＮ接合を少
なくとも１つ有する非単結晶半導体を設け、さらにこの
半導体上に第２の電極を積層して設けたｐｖｃに関する
。
この発明は透光性基板側よりの光入射に対し、その入射
光側の第１の電極を約１０００人（５００〜２０００人
）の大きさを有して設けられた針状電極とし、この凹凸
表面積を従来に比べて５〜１０倍も大きくすることによ
り、そのＣＴＦ−半導体の接触抵抗を小さくせしめるこ
とにより、高効率の光電変換装置を作製することを特徴
とする。
光側の第１の電極を約１０００人（５００〜２０００人
）の大きさを有して設けられた針状電極とし、この凹凸
表面積を従来に比べて５〜１０倍も大きくすることによ
り、そのＣＴＦ−半導体の接触抵抗を小さくせしめるこ
とにより、高効率の光電変換装置を作製することを特徴
とする。
ＣＴＦである酸化インジュームは耐熱性、化学安定性に
欠点を有しながらも、電気伝導度が大きいことに加えて
結晶化しやすく、かつ針状結晶成長を高温でおこす物性
を有する。
欠点を有しながらも、電気伝導度が大きいことに加えて
結晶化しやすく、かつ針状結晶成長を高温でおこす物性
を有する。
他方酸化スズは耐熱性、化学的安定性に優れながらも、
ＣＴＦとしては電気伝導度が小さく、また結晶成長がお
きにくくかつ結晶化しにくいという物性を有する。
ＣＴＦとしては電気伝導度が小さく、また結晶成長がお
きにくくかつ結晶化しにくいという物性を有する。
本発明はこれら双方の物性を互いに補い合い、長所のみ
を導出して、電極としての接触面積を増大させる凹凸表
面を結晶成長させることにより有せしめ、導電性に優れ
、耐熱性、耐化学的安定性にも優れたＣＴＦを基板上特
に透光性絶縁基板上に作製することを基本思想としてい
る。
を導出して、電極としての接触面積を増大させる凹凸表
面を結晶成長させることにより有せしめ、導電性に優れ
、耐熱性、耐化学的安定性にも優れたＣＴＦを基板上特
に透光性絶縁基板上に作製することを基本思想としてい
る。
即ち、酸化スズを１０重量％以下含有する酸化インジュ
ームスズ混合物を含む酸化インジュームを主成分とする
ＣＴＦを本明細書においてはＩＴＯと略記するが、本発
明はかかるＩＴＯが基板上に針状に結晶化して成長しや
すく、特にこれに電子ビーム蒸着方法（蒸着法という）
において、基板温度を３００〜６５０℃好ましくは３５
０〜５５０℃例えば４００℃として被膜形成を行うと観
察される現象である。
ームスズ混合物を含む酸化インジュームを主成分とする
ＣＴＦを本明細書においてはＩＴＯと略記するが、本発
明はかかるＩＴＯが基板上に針状に結晶化して成長しや
すく、特にこれに電子ビーム蒸着方法（蒸着法という）
において、基板温度を３００〜６５０℃好ましくは３５
０〜５５０℃例えば４００℃として被膜形成を行うと観
察される現象である。
従来、ＩＴＯの形成を蒸１着法で行う場合、形成される
被膜は平坦であることがより好ましいものとされている
。
被膜は平坦であることがより好ましいものとされている
。
このためガラス基板上にはＩＴＯを２５０℃以下の温度
で形成し、平坦な面を作製していた。しかしＰｖＣを作
り、かつその光電変換効率を向上させんとする時、この
平坦な表面を有するＩＴＯは、その上面の半導体との接
触抵抗を下げることができにくく特にこの半導体が電気
伝導度の小さい炭化珪素においては、この接触抵抗を１
Ω以下に下げることが困難であった。このため曲線因子
が低く、結果として効率向上に限界を与えてしまってい
た。
で形成し、平坦な面を作製していた。しかしＰｖＣを作
り、かつその光電変換効率を向上させんとする時、この
平坦な表面を有するＩＴＯは、その上面の半導体との接
触抵抗を下げることができにくく特にこの半導体が電気
伝導度の小さい炭化珪素においては、この接触抵抗を１
Ω以下に下げることが困難であった。このため曲線因子
が低く、結果として効率向上に限界を与えてしまってい
た。
即ち、第１図は従来の構造のｐｖｃの縦断面図（Ａ）及
びそれに用いられるＩＴＯと酸化スズを主成分とするＣ
ＴＦ（以下単にＳｎＯ＊という）とを２層に形成した表
面の電子顕微鏡写真である。
びそれに用いられるＩＴＯと酸化スズを主成分とするＣ
ＴＦ（以下単にＳｎＯ＊という）とを２層に形成した表
面の電子顕微鏡写真である。
第１図において、入射光（１０）はガラス基板（１）上
にＣＴＦ（２）とさらにその上面に積層して設けられた
Ｐ （ＳｉｘＣ１−ｘｘ＝０．８ ）型半導体（約１０
０人）−Ｉ型Ｓｉ半導体（４）（約５０００人）−Ｎ型
微結晶Ｓｉ半導体（５）く約２００人）よりなる１つの
ＰＩＮ接合を有する半導体（６）と、さらにその上面に
形成された裏面電極（７）よりなっている。
にＣＴＦ（２）とさらにその上面に積層して設けられた
Ｐ （ＳｉｘＣ１−ｘｘ＝０．８ ）型半導体（約１０
０人）−Ｉ型Ｓｉ半導体（４）（約５０００人）−Ｎ型
微結晶Ｓｉ半導体（５）く約２００人）よりなる１つの
ＰＩＮ接合を有する半導体（６）と、さらにその上面に
形成された裏面電極（７）よりなっている。
かかる構造を有せしめることにより、従来構造において
八Ｍｌ （１００ｍＷ／ｃｎ）にて面積を３ｎ＋ｍ
Ｘ３．５ｍｍ （１，０５ｃＩＩりにおいて９．２％の
最大変換効率を得ることができた。
八Ｍｌ （１００ｍＷ／ｃｎ）にて面積を３ｎ＋ｍ
Ｘ３．５ｍｍ （１，０５ｃＩＩりにおいて９．２％の
最大変換効率を得ることができた。
しかしかかる程度では太陽光のエネルギー変換装置とし
てはまだ不十分なものであり、さらにその変換効率の向
上が求められていた。
てはまだ不十分なものであり、さらにその変換効率の向
上が求められていた。
第２図は本発明構造を示したものである。
図面において、第２図（Ａ）は本発明構造のｐｖｃの縦
断面図を示す。
断面図を示す。
また第２図（Ｂ）は本発明の針状結晶を有するＣＴＦを
ガラス基板上に形成した場合の表面の電子顕微鏡写真で
ある。
ガラス基板上に形成した場合の表面の電子顕微鏡写真で
ある。
第２図（Ｂ）の写真より明らかなごとく、本発明のＣＴ
Ｆは凹凸の「起伏」が大きく、また１つの凸部を構成す
る薄片は、基板より垂直方向に成長しており、電子線回
折像を調べると明らかなように、結晶化成長がなされた
ものであることが判明した。
Ｆは凹凸の「起伏」が大きく、また１つの凸部を構成す
る薄片は、基板より垂直方向に成長しており、電子線回
折像を調べると明らかなように、結晶化成長がなされた
ものであることが判明した。
またこの針状の凸部は約１０００人の大きさを有し薄片
が基板の垂直方向に林立したものであった。
が基板の垂直方向に林立したものであった。
この写真は、基板温度を高くすると凹凸部の起伏は大き
くなったが、その上面からの大きさは約１０００人（５
００〜２０００人）と概略同じであった。
くなったが、その上面からの大きさは約１０００人（５
００〜２０００人）と概略同じであった。
またガラス基板上に５ｎＯａ膜のみを形成した場合は第
１図（Ｂ）、第２図（Ｂ）の如き粒状を呈することなく
、きわめて平坦な表面を有する被膜であった。それは３
００００倍に拡大しても、また酸化スズを蒸着後５００
〜６００℃で大気中にて焼成しても、鱗状、粒状のパタ
ーンを有することなり、ミクロに平坦性のパターンに変
化は見られなかった。
１図（Ｂ）、第２図（Ｂ）の如き粒状を呈することなく
、きわめて平坦な表面を有する被膜であった。それは３
００００倍に拡大しても、また酸化スズを蒸着後５００
〜６００℃で大気中にて焼成しても、鱗状、粒状のパタ
ーンを有することなり、ミクロに平坦性のパターンに変
化は見られなかった。
このことより、ＳｎＯ＋は結晶化しにくいものであり、
凹凸表面を有する下地の上面にその保護膜としてカバー
させることがきわめて優れたものであることが判明した
。
凹凸表面を有する下地の上面にその保護膜としてカバー
させることがきわめて優れたものであることが判明した
。
また第２図（Ｂ）にＩＴＯを５００〜３０００人好まし
くは１５００〜２０００人の平均厚さ、例えば１６００
人の平均厚さに形成し、さらにその上にＳｎＯ＊を平均
膜厚１００〜５００ 人好ましくは２００〜３５０ 人
例えば３００人の平均厚さに積層したものである。
くは１５００〜２０００人の平均厚さ、例えば１６００
人の平均厚さに形成し、さらにその上にＳｎＯ＊を平均
膜厚１００〜５００ 人好ましくは２００〜３５０ 人
例えば３００人の平均厚さに積層したものである。
しかしこのＳｎＯ＊を形成させず、ＩＴＯのみとしても
第２図（Ｂ）と全く同じ形状を有していることが電子顕
微鏡写真より判明した。
第２図（Ｂ）と全く同じ形状を有していることが電子顕
微鏡写真より判明した。
さらに本発明においては、第２図（Ｂ）に示されるＣＴ
Ｆを用いて第２図（Ａ）のＰｖＣを作製した。
Ｆを用いて第２図（Ａ）のＰｖＣを作製した。
即ち、透光性基板（１）上にＩＴＯを３００〜６５０℃
、好ましくは３５０〜５５０℃、例えば４００℃の温度
にて、ＩＴＯを０．１〜１０人／ｓｅｅ例えば０．３人
／ｓｅｃの成長速度にて平均厚さ１８００人の厚さに電
子ビーム蒸着法により形成した。真空度はｌＸｌ０−５
ｔｏｒｒであった。さらにこのＩＴＯを焼成して高密度
化して固くさせた後、このＩＴＯの上面に酸化スズを１
００〜４００℃の温度、例えば２００″Ｃの温度にて、
平均厚さ３００人に電子ビーム蒸着法により形成し、再
び焼成させた。
、好ましくは３５０〜５５０℃、例えば４００℃の温度
にて、ＩＴＯを０．１〜１０人／ｓｅｅ例えば０．３人
／ｓｅｃの成長速度にて平均厚さ１８００人の厚さに電
子ビーム蒸着法により形成した。真空度はｌＸｌ０−５
ｔｏｒｒであった。さらにこのＩＴＯを焼成して高密度
化して固くさせた後、このＩＴＯの上面に酸化スズを１
００〜４００℃の温度、例えば２００″Ｃの温度にて、
平均厚さ３００人に電子ビーム蒸着法により形成し、再
び焼成させた。
かかる工程により第２図（Ａ）のＣＴＦ（２）に示す如
く、凹凸の針状表面を有するＣＴＦを作ることができた
。
く、凹凸の針状表面を有するＣＴＦを作ることができた
。
さらにこの上面に公知の方法により非単結晶半導体を用
いて、Ｐ型半導体層が密接したＰＩＮ接合を少なくとも
一つ有する半導体（６）を形成した。
いて、Ｐ型半導体層が密接したＰＩＮ接合を少なくとも
一つ有する半導体（６）を形成した。
即ちＰＣＶＤ法によりＰ型５ｉｘＣ１−ｓｃ（ｘ ＝０
．８０約１００人＞＜ｓ＞−ｒ型Ｓｉ半導体（約５００
０人Ｂ４）−Ｎ型機結晶Ｓｔ半導体（約２００人）（５
）をそれぞれを独立した反応炉を用いたマルチチャンバ
一方式にて作製した。
．８０約１００人＞＜ｓ＞−ｒ型Ｓｉ半導体（約５００
０人Ｂ４）−Ｎ型機結晶Ｓｔ半導体（約２００人）（５
）をそれぞれを独立した反応炉を用いたマルチチャンバ
一方式にて作製した。
この時、半導体中には酸素濃度をＰ、Ｉ層に関してはＩ
Ｘ １０Ｉａｃｍ−３以下好ましくはＩ Ｘ １０”
ｃｍ−ヨ以下とさせ、Ｉ型半導体層の結晶学的構造が
いわゆるアモルファス構造を有せしめるのではなく、セ
ミアモルファス半導体、即ち一部に結晶性または秩序性
を含有せしめた方がホールおよび電子の移動が速く、電
気的特性向上を図ることができた。
Ｘ １０Ｉａｃｍ−３以下好ましくはＩ Ｘ １０”
ｃｍ−ヨ以下とさせ、Ｉ型半導体層の結晶学的構造が
いわゆるアモルファス構造を有せしめるのではなく、セ
ミアモルファス半導体、即ち一部に結晶性または秩序性
を含有せしめた方がホールおよび電子の移動が速く、電
気的特性向上を図ることができた。
さらにＮ型半導体においては、半導体中の酸素＼
濃度をＩ ＸＩＯ’ ｃｍ−”以下にすることがより結
晶化をさせやすく好ましかった。
晶化をさせやすく好ましかった。
さらにこの上面に裏面電極を形成した。即ち、１００〜
２５０℃例えば１５０℃にて平均膜厚約１０５０人とし
た平坦な表面を有するＩＴＯを電子ビーム法で形成し、
アルミニュームを５００〜３０００人、例えば２０００
人の厚さに真空蒸着法により形成した。
２５０℃例えば１５０℃にて平均膜厚約１０５０人とし
た平坦な表面を有するＩＴＯを電子ビーム法で形成し、
アルミニュームを５００〜３０００人、例えば２０００
人の厚さに真空蒸着法により形成した。
するとそのＡＭＩにおいて３ｍｍ Ｘ３．５ｍｍ （
１，０５ａ＋りの面積において１２．８％を得ることが
できた。
１，０５ａ＋りの面積において１２．８％を得ることが
できた。
即ち本発明において、Ｐ型半導体層はすでに記したごと
＜ ５ｔｘＣ１−Ｘ（０＜ ｘ ＜ １ ）例えばｘ
＝０．８を有しており、Ｓｔよりも異なる大きいＥｇを
有しながらも、その電気伝導度がｌＸｌ０’（Ωｃｍ）
″以下すなわちｌＸｌ０う〜３Ｘ１０−”（Ωｃｍ）’
を有し、きわめてその電気伝導度が単なるＰ型の非晶質
Ｓｔの１０″２〜１０１（０ｃｍ戸に比べて小さい。
＜ ５ｔｘＣ１−Ｘ（０＜ ｘ ＜ １ ）例えばｘ
＝０．８を有しており、Ｓｔよりも異なる大きいＥｇを
有しながらも、その電気伝導度がｌＸｌ０’（Ωｃｍ）
″以下すなわちｌＸｌ０う〜３Ｘ１０−”（Ωｃｍ）’
を有し、きわめてその電気伝導度が単なるＰ型の非晶質
Ｓｔの１０″２〜１０１（０ｃｍ戸に比べて小さい。
このためこの高い抵抗率のＰ型半導体層としての接触抵
抗をさげるには、その受は側であるＣＴＦの表面を針状
の凹凸形状を有せしめ、その接触面積を腸の内壁の如く
にして、接触表面積を従来の１０倍以上とすることによ
り、実効的にその接触抵抗を１／１０以下にしたことを
特長としており、本発明はこのためＰｖＣであってかつ
針状の凹凸面積を有するＩＴＯ５ｎＯｏの２層膜であっ
て加えてそれに密接する５ｉｘＣ＋−にのエネルギーバ
ンド巾を１．８〜２．３ｅν例えば２．ＯｅＶと大きく
しつつも高い抵抗による直列抵抗の増大を防ぐことがで
きるという大きな特長を有する。
抗をさげるには、その受は側であるＣＴＦの表面を針状
の凹凸形状を有せしめ、その接触面積を腸の内壁の如く
にして、接触表面積を従来の１０倍以上とすることによ
り、実効的にその接触抵抗を１／１０以下にしたことを
特長としており、本発明はこのためＰｖＣであってかつ
針状の凹凸面積を有するＩＴＯ５ｎＯｏの２層膜であっ
て加えてそれに密接する５ｉｘＣ＋−にのエネルギーバ
ンド巾を１．８〜２．３ｅν例えば２．ＯｅＶと大きく
しつつも高い抵抗による直列抵抗の増大を防ぐことがで
きるという大きな特長を有する。
この高い効率はＩＴＯのみでは例え針状の凹凸表面を有
しても、開放電圧が０．９２Ｖより０．８３Ｖとさがっ
てしまうため、効率も１０．８％までしか得られず、結
果としてＩＴＯがＣＴＦとしてのシート抵抗を下げ、ま
た５ｎＯｓがＰ型半導体と相性を合わせて高い開放電圧
を得ることができた。即ち、炭化珪素と酸化スズの間の
従来においては大きい接触抵抗を、本発明においてはＩ
ＴＯを針状の凹凸表面を有せしめることにより、ＳｎＯ
＊の表面積を実効的に同じ＜１０倍以上にその接触面積
を大きくして、実質的に小さくせしめた。さらにその光
の吸収損失の大きいＰ型半導体を炭化珪素として高いエ
ネルギー１１】を有する窓効果を有せしめ、これらの事
柄がすべて相乗的に効果を大きくしあうことにより、本
発明の高い変換効率を成就することができたことが本発
明の特蟇である。
しても、開放電圧が０．９２Ｖより０．８３Ｖとさがっ
てしまうため、効率も１０．８％までしか得られず、結
果としてＩＴＯがＣＴＦとしてのシート抵抗を下げ、ま
た５ｎＯｓがＰ型半導体と相性を合わせて高い開放電圧
を得ることができた。即ち、炭化珪素と酸化スズの間の
従来においては大きい接触抵抗を、本発明においてはＩ
ＴＯを針状の凹凸表面を有せしめることにより、ＳｎＯ
＊の表面積を実効的に同じ＜１０倍以上にその接触面積
を大きくして、実質的に小さくせしめた。さらにその光
の吸収損失の大きいＰ型半導体を炭化珪素として高いエ
ネルギー１１】を有する窓効果を有せしめ、これらの事
柄がすべて相乗的に効果を大きくしあうことにより、本
発明の高い変換効率を成就することができたことが本発
明の特蟇である。
即ち従来においては、Ｐ型の非晶質珪素を用いると、低
い抵抗率を得ることができるが、光の此のＰ型層での吸
収損失が大きい。また他方Ｐ型の炭化珪素を用いると、
光の吸収損失を小さくできるがその接触抵抗が大きくな
り、いずれにおいてもその解決方法がなかった。
い抵抗率を得ることができるが、光の此のＰ型層での吸
収損失が大きい。また他方Ｐ型の炭化珪素を用いると、
光の吸収損失を小さくできるがその接触抵抗が大きくな
り、いずれにおいてもその解決方法がなかった。
本発明はこれをＣＴＦを５ｎＯｏと針状の凹凸表面とし
て炭化珪素との接触抵抗を小さくでき、加えて炭化珪素
の低い吸収損失のため光電変換効率を大きく向上させる
ことができたものである。
て炭化珪素との接触抵抗を小さくでき、加えて炭化珪素
の低い吸収損失のため光電変換効率を大きく向上させる
ことができたものである。
また本発明においては、光照射側のＣＴＦの表面はＰ型
半導体と相性のよい酸化スズを主成分とした被膜として
いる。さらにこのＣＴＦは電気伝導度のよいＩＴＯを針
状の凹凸表面とし、さらにＩＴＯに比べて電気伝導度の
悪いＳｎＯ＊をこの上面に均一な１００〜４００人の薄
い被膜として設けている。このためこの凹凸表面にても
凸部の電気伝導度が凹部に比べて悪くなることがな（、
ＣＴＦの電気伝導度を悪くすることなく、単にこのＰ型
半導体特に好ましくは炭化珪素との界面における接触面
積のみを１０〜１００倍にすることができ、結果として
その接触抵抗を少なくし、ひいてはｐｖｃ全体の直列抵
抗をさげることにより従来よりも２〜３％の変換効率の
向上をさせることができた。
半導体と相性のよい酸化スズを主成分とした被膜として
いる。さらにこのＣＴＦは電気伝導度のよいＩＴＯを針
状の凹凸表面とし、さらにＩＴＯに比べて電気伝導度の
悪いＳｎＯ＊をこの上面に均一な１００〜４００人の薄
い被膜として設けている。このためこの凹凸表面にても
凸部の電気伝導度が凹部に比べて悪くなることがな（、
ＣＴＦの電気伝導度を悪くすることなく、単にこのＰ型
半導体特に好ましくは炭化珪素との界面における接触面
積のみを１０〜１００倍にすることができ、結果として
その接触抵抗を少なくし、ひいてはｐｖｃ全体の直列抵
抗をさげることにより従来よりも２〜３％の変換効率の
向上をさせることができた。
本発明において、光入射面側のＣＴＦを凹凸表面にする
ことは、この接触抵抗を下げることに加えて、入射光の
半導体内での光路長をＣＴＦ半導体界面での乱反射をさ
せて長くすることができるという他の特長をも合わせ有
することができることが推定できる。
ことは、この接触抵抗を下げることに加えて、入射光の
半導体内での光路長をＣＴＦ半導体界面での乱反射をさ
せて長くすることができるという他の特長をも合わせ有
することができることが推定できる。
以下に本発明をさらに補足するため、その実施例を示す
。
。
実施例１
第２図（Ａ）は本発明の縦断面図を示す。
図面ではＡＲ処理がなされた白板ガラス（厚さは１．１
ｍｍ Ｘ Ｉ ）上にＩＴＯを４００℃の温度にて平均
厚さ１５００人に電子ビーム蒸着方法にて形成した。さ
らにこのＩＴＯを焼成した後上面に酸化スズを２００℃
の温度にて平均厚さ３００人にて同様に電子ビーム蒸着
法により形成した。
ｍｍ Ｘ Ｉ ）上にＩＴＯを４００℃の温度にて平均
厚さ１５００人に電子ビーム蒸着方法にて形成した。さ
らにこのＩＴＯを焼成した後上面に酸化スズを２００℃
の温度にて平均厚さ３００人にて同様に電子ビーム蒸着
法により形成した。
この後、この基体（基板及びＣＴＦ）を５２０℃にて２
時間大気中で再び焼成して酸化スズの導電性を向上させ
た。
時間大気中で再び焼成して酸化スズの導電性を向上させ
た。
この２層構造のＣＴＦのシート抵抗は３５Ω／口であっ
た。このＣＴＦの表面の電子顕微鏡写真を第２図（Ｂ）
にしめす。
た。このＣＴＦの表面の電子顕微鏡写真を第２図（Ｂ）
にしめす。
この後このマルチチャンバ一方式のＰＣＶＤ法によりＰ
型半導体を５ｉｘＣｔ−ス（０＜ｘ＜１）を形成するた
め、シラン１０ｃｃ／分、メタン１０ｃｃ／分（ＣＨ４
／５ｉｌ−１１＝ １ 、ａ、ｌ（４／ （Ｓｉ）（４
＋Ｃル） ＝０．５％〉、基板温度２１０℃、反応圧力
０．１ ｔｏｒｒ−、高周波１３．５６ＭＨｚ。
型半導体を５ｉｘＣｔ−ス（０＜ｘ＜１）を形成するた
め、シラン１０ｃｃ／分、メタン１０ｃｃ／分（ＣＨ４
／５ｉｌ−１１＝ １ 、ａ、ｌ（４／ （Ｓｉ）（４
＋Ｃル） ＝０．５％〉、基板温度２１０℃、反応圧力
０．１ ｔｏｒｒ−、高周波１３．５６ＭＨｚ。
２０Ｗとして、約１００人の厚さに形成した。
この５ｉｘＣ，−えはＸ ＝０．８になり、光学的エネ
ルギーバンド中は２．ＯｅＶを有し、ａｄ ＝ ２ ｘ
ｌＯ−’（Ｏｃｍ）−’ｔｆ ｐｈ ＝ ２ Ｘ １０
−’ （Ωｃｍ）−’を有していた。
ルギーバンド中は２．ＯｅＶを有し、ａｄ ＝ ２ ｘ
ｌＯ−’（Ｏｃｍ）−’ｔｆ ｐｈ ＝ ２ Ｘ １０
−’ （Ωｃｍ）−’を有していた。
さらにこのＰ型半導体層を形成した後、隣の反応炉に基
板を移設し、シランを２０ｃｃ ／分にて２１０℃でＱ
、 ｌ ｔｏｒｒで半導体層を形成した。
板を移設し、シランを２０ｃｃ ／分にて２１０℃でＱ
、 ｌ ｔｏｒｒで半導体層を形成した。
この時、この中にホウ素を０．５ＰＰＭ添加して、ホー
ル移動度を向上させた。またこのＳｔ半導体中には酸素
はＩ ＸＩＯｌａｃｍ−ヨ以下であり、２ Ｘ １０”
ｃｍ−３をＳＩＭＳのデータは示していた。
ル移動度を向上させた。またこのＳｔ半導体中には酸素
はＩ ＸＩＯｌａｃｍ−ヨ以下であり、２ Ｘ １０”
ｃｍ−３をＳＩＭＳのデータは示していた。
かくしてＩ型半導体層を約０．５μの厚さに形成した。
又Ｎ型非単結晶半導体層はＳｉＨ４／ Ｈ２＝ ５ｃｃ
分／１００ｃｃ分として基板は２１０℃、高周波（１３
，５６ＭＨｚ）出力１０Ｗとして作製した。σ＝１〜１
０（Ωｃ ｍ ）”を有していた。また結晶は１５０人
の大きさを有していることがＸ線回折においてシーラー
の式より導出できた。
分／１００ｃｃ分として基板は２１０℃、高周波（１３
，５６ＭＨｚ）出力１０Ｗとして作製した。σ＝１〜１
０（Ωｃ ｍ ）”を有していた。また結晶は１５０人
の大きさを有していることがＸ線回折においてシーラー
の式より導出できた。
かくして得られたｐｖｃの最高変換効率特性を従来例と
比較すると以下の如くである。
比較すると以下の如くである。
本発明
従来例 （１） （２）
開放電圧Ｖｏｃ （Ｖ ） ０．９１ ０．
９２ ０．９０短絡電流１ｓｃ （ｍＡ／ｃｍ） １
６．３ １８．２ １７．７曲線因子 （％）
６２ ７０ ６７変換効率 （％）
９．２ １１．７ １０．７上記データは面積３ｍｍ
Ｘ３．５ ｍｍ （１，０５ＣＩ＋りにおいてＡＭＩ
（１００ｍＷ ／ｃｏりを照射して室温での効果で
ある。
９２ ０．９０短絡電流１ｓｃ （ｍＡ／ｃｍ） １
６．３ １８．２ １７．７曲線因子 （％）
６２ ７０ ６７変換効率 （％）
９．２ １１．７ １０．７上記データは面積３ｍｍ
Ｘ３．５ ｍｍ （１，０５ＣＩ＋りにおいてＡＭＩ
（１００ｍＷ ／ｃｏりを照射して室温での効果で
ある。
また本発明〔１〕は最高効率の特性を示す。
〔２〕は試料ＩＯケの平均値を示す。
このことより本発明は従来方法に比べて３．６％もたか
く、さらにその効率が１０％の大台を大きく越えたとい
うきわめて工業上有効なものであった。
く、さらにその効率が１０％の大台を大きく越えたとい
うきわめて工業上有効なものであった。
またｎ＝１０の平均値も１０．７％と１０％を越えてお
り、その特性にバラツキがないことが工業化の際の多量
生産性また大面積化を行う場合きわめて有効なものであ
る。
り、その特性にバラツキがないことが工業化の際の多量
生産性また大面積化を行う場合きわめて有効なものであ
る。
以上の結果より本発明は従来に比べて光電変換効率の特
性を３０％近くも大きく向上させることができ、多量生
産も可能であるという大きな特長を有していた。
性を３０％近くも大きく向上させることができ、多量生
産も可能であるという大きな特長を有していた。
以上の本発明の実施例においてはＩＴＯ，ＳｎＯ＊の被
膜形成を電子ビーム蒸着法を用いた。しかし本発明に用
いられる温度においてのＩＴＯの結晶成長はこの方法に
限らず、Ｉ ｎ Ｃ１１、Ｓ ｎ Ｃ％ｆ用いたり、Ｐ
ＣＶ Ｄ（減圧ＣＶＤ法）法、プラズマ気相法（ＰＣＶ
Ｉ）法）においても観察され、これらの方法を本発明の
ＰｖＣにも適用可能で、あった なお本発明のこれまでの説明においては基板表面は平坦
として示した。しかしこの基板表面を０．５〜５μのピ
ンチを有する鋸状の表面（テクスチャー構造）とせしめ
、この鋸状の望み角を４５〜９０°好ましくは６０〜７
０°にすることにより、入射光の基板とＣＴＦとの界面
での反射をも複反射をさせることにより、合わせて反射
を減少させ、入射光の有効利用をさらに高めることも可
能である。
膜形成を電子ビーム蒸着法を用いた。しかし本発明に用
いられる温度においてのＩＴＯの結晶成長はこの方法に
限らず、Ｉ ｎ Ｃ１１、Ｓ ｎ Ｃ％ｆ用いたり、Ｐ
ＣＶ Ｄ（減圧ＣＶＤ法）法、プラズマ気相法（ＰＣＶ
Ｉ）法）においても観察され、これらの方法を本発明の
ＰｖＣにも適用可能で、あった なお本発明のこれまでの説明においては基板表面は平坦
として示した。しかしこの基板表面を０．５〜５μのピ
ンチを有する鋸状の表面（テクスチャー構造）とせしめ
、この鋸状の望み角を４５〜９０°好ましくは６０〜７
０°にすることにより、入射光の基板とＣＴＦとの界面
での反射をも複反射をさせることにより、合わせて反射
を減少させ、入射光の有効利用をさらに高めることも可
能である。
即ち基板をマクロなピッチでの凹凸表面を有せしめ、さ
らにこの表面にミクロなピンチで本発明の凹凸表面を有
するＣＴＦとすることにより、ＰｖＣとしての変換効率
をさらに１〜２％向上させることが可能であった。
らにこの表面にミクロなピンチで本発明の凹凸表面を有
するＣＴＦとすることにより、ＰｖＣとしての変換効率
をさらに１〜２％向上させることが可能であった。
第１図は従来の発明をしめし、（Ａ）は光電変換装置の
縦断面図を示す。（Ｂ）は従来の実施例によって得られ
た透光性導電膜の嶽廠■長状工丞１電子顕微鏡写真であ
る。 第２図は本発明を示し、（Ａ）は本発明の光電変換装置
の縦断面をしめす。（Ｂ）は本発明の実施例において得
られた透光性導電膜の１ｍ■長状（水を電子線回折の電
子顕微鏡写真である。 特許出願人 株式会社半導体エネルギー研究所 イし表者 山 崎 舜 平 第１図 試２（ｌ￥１ 手続補正書（方式） １、事件の表示 昭和５８年特許願第０３６８５０号 ２、発明の名称 光電変換装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 昭和５８年６月８日 （発送日 昭和５８年６月２８日） ５、補正の対象 願書および明細書 ６、補正の内容
縦断面図を示す。（Ｂ）は従来の実施例によって得られ
た透光性導電膜の嶽廠■長状工丞１電子顕微鏡写真であ
る。 第２図は本発明を示し、（Ａ）は本発明の光電変換装置
の縦断面をしめす。（Ｂ）は本発明の実施例において得
られた透光性導電膜の１ｍ■長状（水を電子線回折の電
子顕微鏡写真である。 特許出願人 株式会社半導体エネルギー研究所 イし表者 山 崎 舜 平 第１図 試２（ｌ￥１ 手続補正書（方式） １、事件の表示 昭和５８年特許願第０３６８５０号 ２、発明の名称 光電変換装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 昭和５８年６月８日 （発送日 昭和５８年６月２８日） ５、補正の対象 願書および明細書 ６、補正の内容
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、透光性基板上に酸化インジュームを主成分とする針
状凹凸主面を有する第１の透光性導電膜と、該膜上に酸
化スズを主成分とする第２の透光性導電膜膜とを有する
第１の電極と、該電極上にＰ型の導電性を有する炭化珪
素半導体を有せしめたＰＩＮ接合を少なくとも１つ有す
る非単結晶半導体を積層して設け、該半導体上に第２の
電極を設けたことを特徴とする光電変換装置装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、針状の凸部が約１
０００人の大きさを有して設けられたことを特徴とする
光電変換装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、第１の透光性導電
膜はその平均膜厚５００〜３０００人を有しまた第２の
透光性導電膜は１００〜５００人を有することを特徴と
する光電変換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58036850A JPS59161882A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 光電変換装置 |
| US06/586,699 US4599482A (en) | 1983-03-07 | 1984-03-06 | Semiconductor photoelectric conversion device and method of making the same |
| AU25373/84A AU551418B2 (en) | 1983-03-07 | 1984-03-07 | Photoelectric conversion device |
| US07/096,783 US4767336A (en) | 1983-03-07 | 1987-09-14 | Method of making semiconductor photoelectric conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58036850A JPS59161882A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59161882A true JPS59161882A (ja) | 1984-09-12 |
Family
ID=12481239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58036850A Pending JPS59161882A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59161882A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6196775A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JPS61216489A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 薄膜太陽電池の製造方法 |
| US5298766A (en) * | 1991-03-22 | 1994-03-29 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Diamond heterojunction diode |
-
1983
- 1983-03-07 JP JP58036850A patent/JPS59161882A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6196775A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JPS61216489A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 薄膜太陽電池の製造方法 |
| US5298766A (en) * | 1991-03-22 | 1994-03-29 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Diamond heterojunction diode |
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