JPS5951757B2 - 非晶質半導体装置の製造方法 - Google Patents
非晶質半導体装置の製造方法Info
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- JPS5951757B2 JPS5951757B2 JP54173090A JP17309079A JPS5951757B2 JP S5951757 B2 JPS5951757 B2 JP S5951757B2 JP 54173090 A JP54173090 A JP 54173090A JP 17309079 A JP17309079 A JP 17309079A JP S5951757 B2 JPS5951757 B2 JP S5951757B2
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- Japan
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- amorphous silicon
- substrate
- phosphorus
- manufacturing
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- Expired
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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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
- H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic 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
- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は非晶質シリコン太陽電池のように導電性基板上
にこれとオーム接触する非晶質シリコン層を備えた光電
変換装置の製造方法に関する。
にこれとオーム接触する非晶質シリコン層を備えた光電
変換装置の製造方法に関する。
非晶質シリコンを利用した光電変換装置としては、太陽
電池のほかに、光センサ、画像デバイスなどが検討され
ている。非晶質シリコンは、通常気相成長により得られ
るので、半導体装置に利用するときには、導電性基板の
上に成長せしめられることが多い。第１図はｐｉｎ形太
陽電池の構造を示し、例えばステンレス鋼などの金属基
板１の上に、モノシランガスをグロー放電により分解し
イオン化されたシリコンを析出させることで約１μｍの
厚さの非晶質シリコン層２が形成されている。この非晶
質シリコン層２は、供給モノシランガスの切換によつて
導電形および導電率を変えることで、基板側から順に、
例えば、ｎ形抵抗シリコンのｎ層２Ｌ真性シリコンのｉ
層２２およびｐ形低抵抗シリコンのｐ層２３の三層構造
とされ、ｐｉｎ構造を形成している。この非晶質シリコ
ン層２の上には、例えばＳｎＯ。から成る透明導電層３
を介して、例えばＡｇ−Ｔｉの二層から成る格子状電極
４が設けられている。第２図はショットキー障壁形太陽
電池の構造を示す。ｐｉｎ形と同様に金属基板１の上に
非晶質シリコン層２０が堆積されているが、非晶質シリ
コン層２０はｎ層２１とｉ層２２の二層からなつており
、その上にＰｔ膜５が被着されて非晶質シリコン層２０
との間にショット−障壁を形成している。Ｐｔ膜５の上
はｐｉｎ形と同様に電極４が設けられている。これら２
つの例においてはいずれも基板１の上に最初に低抵抗ｎ
層２１がつ＜られる。ｎ層２１はモノシランガスにホス
フィン（ＰＨ、）を混することによつて得られるもので
、ドナーとして燐を含む。このｎ層は、金属基板との間
に低抵抗のオーム接触を得るためのものである。次につ
くられるｉ層２２は、ドナーやアクセプタを含まない。
太陽電池の特性を決定する一つの要素は、このｉ層の膜
質である。即ちｉ層が構造欠陥を多く含むと光電流を生
成する領域（空間電荷層の厚みと拡散長の和）が狭めら
れ、光電変換効率が低下すθる。しかるに、上述のよう
に非晶質シリコンのｎ層の上に非晶質シリコンのｉ層を
連続的に成長させた場合、該層には多くの構造欠陥が生
じるため、光電流を生成する領域の厚さが理論的に予測
される値である約０．４μｍの１／２程度の約０．２μ
ｍ１５となり、高い光電変換効率を得ることが困難であ
る。本発明は光電変換装置製造のために導電性基板の上
に構造欠陥の少ない非晶質シリコン層を成長させかつそ
のシリコン層と基板との間には低抵抗のオーム接触を形
成する方法を提供することを目的とする。
電池のほかに、光センサ、画像デバイスなどが検討され
ている。非晶質シリコンは、通常気相成長により得られ
るので、半導体装置に利用するときには、導電性基板の
上に成長せしめられることが多い。第１図はｐｉｎ形太
陽電池の構造を示し、例えばステンレス鋼などの金属基
板１の上に、モノシランガスをグロー放電により分解し
イオン化されたシリコンを析出させることで約１μｍの
厚さの非晶質シリコン層２が形成されている。この非晶
質シリコン層２は、供給モノシランガスの切換によつて
導電形および導電率を変えることで、基板側から順に、
例えば、ｎ形抵抗シリコンのｎ層２Ｌ真性シリコンのｉ
層２２およびｐ形低抵抗シリコンのｐ層２３の三層構造
とされ、ｐｉｎ構造を形成している。この非晶質シリコ
ン層２の上には、例えばＳｎＯ。から成る透明導電層３
を介して、例えばＡｇ−Ｔｉの二層から成る格子状電極
４が設けられている。第２図はショットキー障壁形太陽
電池の構造を示す。ｐｉｎ形と同様に金属基板１の上に
非晶質シリコン層２０が堆積されているが、非晶質シリ
コン層２０はｎ層２１とｉ層２２の二層からなつており
、その上にＰｔ膜５が被着されて非晶質シリコン層２０
との間にショット−障壁を形成している。Ｐｔ膜５の上
はｐｉｎ形と同様に電極４が設けられている。これら２
つの例においてはいずれも基板１の上に最初に低抵抗ｎ
層２１がつ＜られる。ｎ層２１はモノシランガスにホス
フィン（ＰＨ、）を混することによつて得られるもので
、ドナーとして燐を含む。このｎ層は、金属基板との間
に低抵抗のオーム接触を得るためのものである。次につ
くられるｉ層２２は、ドナーやアクセプタを含まない。
太陽電池の特性を決定する一つの要素は、このｉ層の膜
質である。即ちｉ層が構造欠陥を多く含むと光電流を生
成する領域（空間電荷層の厚みと拡散長の和）が狭めら
れ、光電変換効率が低下すθる。しかるに、上述のよう
に非晶質シリコンのｎ層の上に非晶質シリコンのｉ層を
連続的に成長させた場合、該層には多くの構造欠陥が生
じるため、光電流を生成する領域の厚さが理論的に予測
される値である約０．４μｍの１／２程度の約０．２μ
ｍ１５となり、高い光電変換効率を得ることが困難であ
る。本発明は光電変換装置製造のために導電性基板の上
に構造欠陥の少ない非晶質シリコン層を成長させかつそ
のシリコン層と基板との間には低抵抗のオーム接触を形
成する方法を提供することを目的とする。
この目的は基板上に燐を含有する金属層を被着し、その
上に非晶質シリコンのｉ層を成長させ、ｉ層の前記金属
層と接する領域に燐を拡散させてｎ層とすることによつ
て達成される。
上に非晶質シリコンのｉ層を成長させ、ｉ層の前記金属
層と接する領域に燐を拡散させてｎ層とすることによつ
て達成される。
燐を含む金属被覆は周知の次亜燐酸ソーダＮａＨ，ＰＯ
，を含む浴中での無電解ニツケルめつきによつて容易に
得ることができる。
，を含む浴中での無電解ニツケルめつきによつて容易に
得ることができる。
以下無電解ニツケルめつきによる本発明の実施例につい
て図を引用して説明する。”ニツケルめつ浴としては、
１１の水の中に次の成分を添加した塩基性浴を用いる。
て図を引用して説明する。”ニツケルめつ浴としては、
１１の水の中に次の成分を添加した塩基性浴を用いる。
ＮｉＣｌ２・ ６Ｈ２０２０ｇＮ
Ｈ４Ｃ１３０ｇ
（ＮＨ．）。
ＨＣ．Ｈ，Ｏ，４ＯｇＮａＨ２ＰＯ２３Ｏｇ
このような組成のめつき液を１００℃近くまで加熱し、
ＮＨ，ＯＨを適量加えた後、表面平滑なステンレス鋼板
をこのめつき液に浸してめつきする。
ＮＨ，ＯＨを適量加えた後、表面平滑なステンレス鋼板
をこのめつき液に浸してめつきする。
ニツケルめつきしたステンレス鋼板を洗滌した後、第３
図に示すように、このニツケル層１１を有する鋼板１を
基板として、その上に従来と同様のグロー放電分解法に
よつて非晶質シリコン層を成長させる。たゞし従来と異
なり、基板１の上にｎ形低抵抗層は設けないで、直接ｉ
層２２、つづいてｐ形低抵抗のｐ層２３、透明電極層３
、集電電極４を形成する。ｉ層は、例えば０．１〜 Ｉ
ＴＯＴＴ．に保つたモノシランガスを、高周波電界（１
３．５ＭＨｚ）によるグロー放電で分解することによつ
て、０．５μｍの厚さに形成する。
図に示すように、このニツケル層１１を有する鋼板１を
基板として、その上に従来と同様のグロー放電分解法に
よつて非晶質シリコン層を成長させる。たゞし従来と異
なり、基板１の上にｎ形低抵抗層は設けないで、直接ｉ
層２２、つづいてｐ形低抵抗のｐ層２３、透明電極層３
、集電電極４を形成する。ｉ層は、例えば０．１〜 Ｉ
ＴＯＴＴ．に保つたモノシランガスを、高周波電界（１
３．５ＭＨｚ）によるグロー放電で分解することによつ
て、０．５μｍの厚さに形成する。
この上に設けるｐ層は、ジボラン（ＧＨ）を濃度比で１
％混合したモノシランガスの、高周波電界によるグロ．
一放電を用いて分解することにより、約１００λの厚さ
に形成する。第３図はＰｎ接合形太陽電池の場合を示し
たが、第４図に示すシヨツトキー障壁形太陽電池の場合
も、同様に、ｎ層を形成しないで、ニツケル層１１を有
する基板１の上に、ｉ層う２２、Ｐｔ膜５および集電電
極４を順次形成する。第３図または第４図に示すｉ層２
２あるいはｐ層２３の成長は３００℃前後で行われるた
め、その間にニツケルめつき層１１に含まれている燐が
ｉ層２２の破線で区切つた層２４に拡散して、基板１と
非晶質シリコン層の間に良好なオーム接触が形成される
。本発明に基づくこのような方法ではｉ層は基板の上に
直接成長するが、その膜質は従来の方法によるものにく
らべて著しく改善される。
％混合したモノシランガスの、高周波電界によるグロ．
一放電を用いて分解することにより、約１００λの厚さ
に形成する。第３図はＰｎ接合形太陽電池の場合を示し
たが、第４図に示すシヨツトキー障壁形太陽電池の場合
も、同様に、ｎ層を形成しないで、ニツケル層１１を有
する基板１の上に、ｉ層う２２、Ｐｔ膜５および集電電
極４を順次形成する。第３図または第４図に示すｉ層２
２あるいはｐ層２３の成長は３００℃前後で行われるた
め、その間にニツケルめつき層１１に含まれている燐が
ｉ層２２の破線で区切つた層２４に拡散して、基板１と
非晶質シリコン層の間に良好なオーム接触が形成される
。本発明に基づくこのような方法ではｉ層は基板の上に
直接成長するが、その膜質は従来の方法によるものにく
らべて著しく改善される。
これは、従来の方法によｎ層では異種のドナー原子を含
むため構造欠陥が多く、その上に成長するｉ層中にもそ
の欠陥が伸びてｉ層の構造欠陥の原因となつフていたの
に対し、本発明による方法では基板上に直接ｉ層が成長
するので、構造欠陥の少ない膜質のすぐれた非晶質シリ
コン層が得られることによる。上の実施例では、被覆金
属層として、次亜燐酸・ソーダを含むめつき浴を用いて
の無電解ニツケルめつき層を利用したが、蒸発源として
燐を含む金属を使用した蒸着膜も利用することができる
。
むため構造欠陥が多く、その上に成長するｉ層中にもそ
の欠陥が伸びてｉ層の構造欠陥の原因となつフていたの
に対し、本発明による方法では基板上に直接ｉ層が成長
するので、構造欠陥の少ない膜質のすぐれた非晶質シリ
コン層が得られることによる。上の実施例では、被覆金
属層として、次亜燐酸・ソーダを含むめつき浴を用いて
の無電解ニツケルめつき層を利用したが、蒸発源として
燐を含む金属を使用した蒸着膜も利用することができる
。
また基板として、例えばガラス板のような絶縁板を用い
その上に蒸着によつて燐を含有する金属層を，設けて太
陽電池の陰極となる導電層とし、その上に直接ｉ層を成
長させることもできる。本発明により燐を含む金属層の
上に成長させる非晶質シリコン層は、上述のようにドナ
ーまたはアクセプタを含まないｉ層であるが、膜質に悪
影響を与えない程度の低濃度で燐を添加されていても差
支えない。
その上に蒸着によつて燐を含有する金属層を，設けて太
陽電池の陰極となる導電層とし、その上に直接ｉ層を成
長させることもできる。本発明により燐を含む金属層の
上に成長させる非晶質シリコン層は、上述のようにドナ
ーまたはアクセプタを含まないｉ層であるが、膜質に悪
影響を与えない程度の低濃度で燐を添加されていても差
支えない。
それによつて基板との間のオーム接触性がより確実にな
る。勿論そのような低濃度の燐のみでは、金属被覆から
拡散する燐が無ければ、オーム接触が得られないことは
明らかである。本発明による方法は、例えば無電解ニツ
ケルめつきによつて簡単に基板上に燐を含む金属被覆を
設けることによつて、欠陥密度の少ない非晶質シリコン
層を得るものであり、このような非晶質シリコン層を用
いて特性の良好な光電変換装置を製造することができる
。
る。勿論そのような低濃度の燐のみでは、金属被覆から
拡散する燐が無ければ、オーム接触が得られないことは
明らかである。本発明による方法は、例えば無電解ニツ
ケルめつきによつて簡単に基板上に燐を含む金属被覆を
設けることによつて、欠陥密度の少ない非晶質シリコン
層を得るものであり、このような非晶質シリコン層を用
いて特性の良好な光電変換装置を製造することができる
。
一例として、第３図に示す構造の本発明を適用した非晶
質シリコン太陽電池を作製し、模擬太陽光下でその変換
効率を測定したところ、平均６％であつた。これに対し
高濃度で燐を添加したｎ形非晶質シリコンをまず形成し
、その上にｉ層、ｐ層を順に形成した従来構造の太陽電
池の変換効率は約４％であつた。即ち、本発明の適用に
より、変換効率が約５０％向上することが確認された。
本発明は、以上実施例をあげて説明した太陽電池の他に
、光センサあるいは画像デバイスのような光電変換装置
にも応用可能である。
質シリコン太陽電池を作製し、模擬太陽光下でその変換
効率を測定したところ、平均６％であつた。これに対し
高濃度で燐を添加したｎ形非晶質シリコンをまず形成し
、その上にｉ層、ｐ層を順に形成した従来構造の太陽電
池の変換効率は約４％であつた。即ち、本発明の適用に
より、変換効率が約５０％向上することが確認された。
本発明は、以上実施例をあげて説明した太陽電池の他に
、光センサあるいは画像デバイスのような光電変換装置
にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図，第２図はそれぞれＰｉｎ形およびシヨツトキ一
障壁形太陽電池の従来例を示す断面図、第３図，第４図
はそれぞれＰｉｎ形およびシヨツトキ一障壁形太陽電池
における本発明の実施例を示す断面図である。 １・・・・・・基板、１１・・・・・・無電解ニツケル
めつき層、２２・・・・・・真性非晶質シリコン層、２
３・・・・・・Ｐ形非晶質シリコン層。
障壁形太陽電池の従来例を示す断面図、第３図，第４図
はそれぞれＰｉｎ形およびシヨツトキ一障壁形太陽電池
における本発明の実施例を示す断面図である。 １・・・・・・基板、１１・・・・・・無電解ニツケル
めつき層、２２・・・・・・真性非晶質シリコン層、２
３・・・・・・Ｐ形非晶質シリコン層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板上に順に、少なくとも非晶質シリコンのｎ層と
ｉ層とを積層した構造を有する光電変換装置の製造方法
において、前記基板に燐を含有する金属層を被着し、該
金属層上に非晶質シリコンのｉ層を成長させ、ｉ層の前
記金属層と接する領域に燐を拡散させてｎ層とすること
を特徴とする光電変換装置の製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、燐を含
有する金属層が次亜燐酸ソーダを含むめつき浴による無
電解ニッケルめつき層であることを特徴とする光電変換
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54173090A JPS5951757B2 (ja) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | 非晶質半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54173090A JPS5951757B2 (ja) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | 非晶質半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5694677A JPS5694677A (en) | 1981-07-31 |
| JPS5951757B2 true JPS5951757B2 (ja) | 1984-12-15 |
Family
ID=15954005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54173090A Expired JPS5951757B2 (ja) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | 非晶質半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5951757B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5955012A (ja) * | 1982-09-24 | 1984-03-29 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | アモルフアスシリコン半導体材料用基板 |
| US4639543A (en) * | 1985-02-04 | 1987-01-27 | Richard J. Birch | Semiconductor devices having a metallic glass substrate |
| JPS6281057A (ja) * | 1985-10-04 | 1987-04-14 | Hosiden Electronics Co Ltd | 透明導電膜 |
| US4798808A (en) * | 1986-03-11 | 1989-01-17 | Atlantic Richfield Company | Photoconductive device coontaining electroless metal deposited conductive layer |
| US5085711A (en) * | 1989-02-20 | 1992-02-04 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device |
-
1979
- 1979-12-27 JP JP54173090A patent/JPS5951757B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5694677A (en) | 1981-07-31 |
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