JPS594869B2 - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPS594869B2 JPS594869B2 JP51042827A JP4282776A JPS594869B2 JP S594869 B2 JPS594869 B2 JP S594869B2 JP 51042827 A JP51042827 A JP 51042827A JP 4282776 A JP4282776 A JP 4282776A JP S594869 B2 JPS594869 B2 JP S594869B2
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Links
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Classifications
-
- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体の接合の光起電力を利用した半導体受光
装置に関するものである。
装置に関するものである。
半導体のＰｎ接合を利用した装置にはホト・ダイオード
、ホト・トランジスタ、太陽電池などがあり、、すでに
広い分野において実用に供されている。
、ホト・トランジスタ、太陽電池などがあり、、すでに
広い分野において実用に供されている。
しかしなお、これらの装置の性能向上をめざし多くの研
究開発が進行中である。特に太陽電池は、将来のエネル
ギー源の一翼をになうものとして多くの注目をあつめて
いる。現在実用化されているシリコン太陽電池は、光電
変換効率が１０％前後と低く、入射光の多くは光電流に
寄与せず透過してしまう。
究開発が進行中である。特に太陽電池は、将来のエネル
ギー源の一翼をになうものとして多くの注目をあつめて
いる。現在実用化されているシリコン太陽電池は、光電
変換効率が１０％前後と低く、入射光の多くは光電流に
寄与せず透過してしまう。
入射光が光電流に寄与するためには、まず半導体結晶に
入り、； 価電子帯の電子が励起することにより少数キ
ャリアを発生させ、これが結晶中を拡散して接合部まで
ゆき光電流となる過程をへる。ところが、少数キャリア
は寿命を持ち、接合部より遠くで発生したものは拡散途
中で再結合して消滅してしまう。１０したがつて接合近
辺で発生したものしか光電源に寄与せず、他は損失とな
る。
入り、； 価電子帯の電子が励起することにより少数キ
ャリアを発生させ、これが結晶中を拡散して接合部まで
ゆき光電流となる過程をへる。ところが、少数キャリア
は寿命を持ち、接合部より遠くで発生したものは拡散途
中で再結合して消滅してしまう。１０したがつて接合近
辺で発生したものしか光電源に寄与せず、他は損失とな
る。
従来の構造の太陽電池においては入射光の侵入方向に対
して接合が一つしかなく、効率からみて、結晶の厚み方
向の利用率が低い欠点があつた。
して接合が一つしかなく、効率からみて、結晶の厚み方
向の利用率が低い欠点があつた。
こ１５れを解決するためには厚み方向に多くの接合を設
ければよいと容易に考えられるが、ｐ−ｎ−ｐ一ｎとい
うように単純に接合を形成してゆくと、第１層目ｐ形層
と第２層目ｎ形層との接合の光起電力と、第２層目ｎ形
層と第３層目ｐ形層との接合２０の光起電力は方向がこ
となり互にうち消し合い、出力が得られない。出力を得
るためには第２層目ｎ形層と第３層目ｐ形層の接合を短
絡するような構造が必要であり、素子構造上きわめて困
難となる。２５本発明は、上述した従来装置の困難性を
有しない異なる構造でもつて、２つの接合により縦方向
の入射光を２回利用し、それと合い和して表面の’反射
を低減させ得る、高効率の半導体受光装置を提供するこ
とを目的とする。
ければよいと容易に考えられるが、ｐ−ｎ−ｐ一ｎとい
うように単純に接合を形成してゆくと、第１層目ｐ形層
と第２層目ｎ形層との接合の光起電力と、第２層目ｎ形
層と第３層目ｐ形層との接合２０の光起電力は方向がこ
となり互にうち消し合い、出力が得られない。出力を得
るためには第２層目ｎ形層と第３層目ｐ形層の接合を短
絡するような構造が必要であり、素子構造上きわめて困
難となる。２５本発明は、上述した従来装置の困難性を
有しない異なる構造でもつて、２つの接合により縦方向
の入射光を２回利用し、それと合い和して表面の’反射
を低減させ得る、高効率の半導体受光装置を提供するこ
とを目的とする。
３０本発明の基本的な構造の断面図を第１図に示す。
以下、半導体としてシリコン（Ｓｉ）を例にとつて説明
するが、ゲルマニウム（Ｇｅ）やガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）等のＳｉ以外の半導体であつても何ら本発明の実施
にはかわりがない。本発明実施３５例構造は、基体とし
てｎ形Ｓｉｌを用い、その表面に部分的にｐ形層２を形
成する。同層２の形成には、選択拡散技法を利用しても
よいし、あるい、Ｃハーは第２図のように選択結晶成長
技法によるか、全面結晶成長後選択蝕刻技法を利用して
もよい。
するが、ゲルマニウム（Ｇｅ）やガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）等のＳｉ以外の半導体であつても何ら本発明の実施
にはかわりがない。本発明実施３５例構造は、基体とし
てｎ形Ｓｉｌを用い、その表面に部分的にｐ形層２を形
成する。同層２の形成には、選択拡散技法を利用しても
よいし、あるい、Ｃハーは第２図のように選択結晶成長
技法によるか、全面結晶成長後選択蝕刻技法を利用して
もよい。
ｐ形層２を形成後、同層２とｎ形基体１表面とにわたり
、透明導電性薄膜３を被覆する。透明導電性薄膜３とし
ては、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ２
Ｏ３）などが本発明の実施には適している。しかし薄い
金属薄膜でも透光性となるので用いることが可能である
。ｐ形層２上の同薄膜３の一部を除去し、この部分より
ｐ形層２にプラス側電極４を、また基体１裏面にマイナ
ス側電極５を付設して受光装置を完成する。透明導電性
薄膜３とシリコンとの接合は、光照射により起電力を生
ずる。
、透明導電性薄膜３を被覆する。透明導電性薄膜３とし
ては、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ２
Ｏ３）などが本発明の実施には適している。しかし薄い
金属薄膜でも透光性となるので用いることが可能である
。ｐ形層２上の同薄膜３の一部を除去し、この部分より
ｐ形層２にプラス側電極４を、また基体１裏面にマイナ
ス側電極５を付設して受光装置を完成する。透明導電性
薄膜３とシリコンとの接合は、光照射により起電力を生
ずる。
その起電力の方向は、Ｐ形Ｓｉと薄膜との接合において
は薄膜３からシリコンの方向へ、また薄膜とｎ形Ｓｉと
の接合においてはＳ１から薄膜へ光電流が流れる方向で
ある。従つて第１図においてはｎ形基体１上では基体１
から薄膜３へ光電流が流れ、ｐ形層２上では薄膜３から
ｐ形層２へ光電流が流れ、これらはその薄膜３により結
合されている。さらに薄膜の下には基体１とｐ形層２よ
りなるＰｎ接合があり、表面薄膜３の接合で利用されな
かつた入射光を捕促し光起電力を生じる。この起電力は
表面薄膜３により発生する起電力と並列につながり、電
極４，５より外部にとり出される。透明導電性薄膜３と
して屈折率の大きいＩｎ２Ｏ３等を用いると、適当な膜
厚で付設することにより、同薄膜３を同時に表面反射防
止膜として利用することができる。太陽電池等において
大きな損失をもたらす素子の直列抵抗を減少させるため
に第３図に示すごとく、基体にｎ＋層６、さらにｐ形層
にｐ＋層７を設け、電極との接蝕抵抗を低減させること
も可能である。また第４図に示すように表面の大部分に
ｐ形層２を設けて、残りのｎ形表面部分にｎ＋拡散領域
８を拡散して基体裏面のｎ＋層６に接続することにより
、表面薄膜３とｎ形Ｓｉｌとの接合を短絡しても高効率
の受光素子が得られる。
は薄膜３からシリコンの方向へ、また薄膜とｎ形Ｓｉと
の接合においてはＳ１から薄膜へ光電流が流れる方向で
ある。従つて第１図においてはｎ形基体１上では基体１
から薄膜３へ光電流が流れ、ｐ形層２上では薄膜３から
ｐ形層２へ光電流が流れ、これらはその薄膜３により結
合されている。さらに薄膜の下には基体１とｐ形層２よ
りなるＰｎ接合があり、表面薄膜３の接合で利用されな
かつた入射光を捕促し光起電力を生じる。この起電力は
表面薄膜３により発生する起電力と並列につながり、電
極４，５より外部にとり出される。透明導電性薄膜３と
して屈折率の大きいＩｎ２Ｏ３等を用いると、適当な膜
厚で付設することにより、同薄膜３を同時に表面反射防
止膜として利用することができる。太陽電池等において
大きな損失をもたらす素子の直列抵抗を減少させるため
に第３図に示すごとく、基体にｎ＋層６、さらにｐ形層
にｐ＋層７を設け、電極との接蝕抵抗を低減させること
も可能である。また第４図に示すように表面の大部分に
ｐ形層２を設けて、残りのｎ形表面部分にｎ＋拡散領域
８を拡散して基体裏面のｎ＋層６に接続することにより
、表面薄膜３とｎ形Ｓｉｌとの接合を短絡しても高効率
の受光素子が得られる。
具体構成としては、第３図に示す構造において、ｎ＋基
板上に約１０Ω−？のｎ形層をエピタキシヤル成長させ
たＳｉ基板１を用いＳｌＯ２膜を利用した通常の選択拡
散技法によりボロンを深さ約２μｍに拡散してｐ形層を
形成した。
板上に約１０Ω−？のｎ形層をエピタキシヤル成長させ
たＳｉ基板１を用いＳｌＯ２膜を利用した通常の選択拡
散技法によりボロンを深さ約２μｍに拡散してｐ形層を
形成した。
スパツタリング゛真空蒸着法によりＩｎ２Ｏ３９５％−
ＳｎＯ２５％の透明導電性薄膜３を約１１００λの厚み
で表面に被覆し、さらにプラス側電極４としてアルミニ
ウムを、マイナス側電極５としてＡｕ−Ｓｂ（Ｓｂｌ％
）合金を付設して太陽電池とした。このようにして得ら
れた装置は、１００ｍＷ／ｄのキセノン光照射により約
２０ｍＡ／Ｃｄの短絡電流密度を示し、開放電圧は約０
．４Ｖであつた。同一構造で表面薄膜がない場合に比べ
、開放電圧は大差がないが、短絡電流は本発明の実施に
より約３０％の増加を示した。以上のごとく、本発明の
半導体受光装置は、半導体基体および層の両表面にわた
つて形成された透明導電性薄膜により、透明導電性薄膜
と半導体基体および層とのそれぞれの接合で得られる光
起電力により、効率の良い光電変換が行なわれ、さらに
透明導電性薄膜を選定することにより、表面の反射を低
減させる効果も得られる。
ＳｎＯ２５％の透明導電性薄膜３を約１１００λの厚み
で表面に被覆し、さらにプラス側電極４としてアルミニ
ウムを、マイナス側電極５としてＡｕ−Ｓｂ（Ｓｂｌ％
）合金を付設して太陽電池とした。このようにして得ら
れた装置は、１００ｍＷ／ｄのキセノン光照射により約
２０ｍＡ／Ｃｄの短絡電流密度を示し、開放電圧は約０
．４Ｖであつた。同一構造で表面薄膜がない場合に比べ
、開放電圧は大差がないが、短絡電流は本発明の実施に
より約３０％の増加を示した。以上のごとく、本発明の
半導体受光装置は、半導体基体および層の両表面にわた
つて形成された透明導電性薄膜により、透明導電性薄膜
と半導体基体および層とのそれぞれの接合で得られる光
起電力により、効率の良い光電変換が行なわれ、さらに
透明導電性薄膜を選定することにより、表面の反射を低
減させる効果も得られる。
第１図〜第４図は本発明の半導体受光装置の各実施例を
示す断面図である。 １・・・・・・ｎ形シリコン基体、２・・・・・・ｐ形
層、３・・・・・・透明導電性薄膜、４，５・・・・・
・電極。
示す断面図である。 １・・・・・・ｎ形シリコン基体、２・・・・・・ｐ形
層、３・・・・・・透明導電性薄膜、４，５・・・・・
・電極。
Claims (1)
- １ 一導電形半導体基体表面の一部に前記導電形とは反
対導電形の層が形成され、前記半導体基体表面および前
記層表面にわたつて透光性導電性薄膜が形成されてなり
、前記半導体基体と前記薄膜間の接合及び前記層と前記
薄膜間の接合とより光起電力を取り出すことを特徴とす
る半導体受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51042827A JPS594869B2 (ja) | 1976-04-14 | 1976-04-14 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51042827A JPS594869B2 (ja) | 1976-04-14 | 1976-04-14 | 半導体受光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52125288A JPS52125288A (en) | 1977-10-20 |
| JPS594869B2 true JPS594869B2 (ja) | 1984-02-01 |
Family
ID=12646782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51042827A Expired JPS594869B2 (ja) | 1976-04-14 | 1976-04-14 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS594869B2 (ja) |
-
1976
- 1976-04-14 JP JP51042827A patent/JPS594869B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52125288A (en) | 1977-10-20 |
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