JPS5957407A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPS5957407A JPS5957407A JP57169335A JP16933582A JPS5957407A JP S5957407 A JPS5957407 A JP S5957407A JP 57169335 A JP57169335 A JP 57169335A JP 16933582 A JP16933582 A JP 16933582A JP S5957407 A JPS5957407 A JP S5957407A
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Classifications
-
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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
- Y02E10/548—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。
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Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は非晶質シリコン系の半導体層を備えた光起電力
装置に関する。
装置に関する。
(口1 従来技術
非晶質シリコン系の半導体層を備えた光起電力装置は既
に実用化される一方、種々の改良が施されている。その
改良の内cP工N接合型光起電力装置に於いて、1型(
真性)層として、窒素INIを添加せしめ非晶質シリコ
ンナイトライドta−8ixN1−x)を形成し、窒素
IN+を含まないものに較べ光学的禁止帯幅Eopt
を大きくして分光感度波長を短波長側に移行せしめたも
のが存在する。
に実用化される一方、種々の改良が施されている。その
改良の内cP工N接合型光起電力装置に於いて、1型(
真性)層として、窒素INIを添加せしめ非晶質シリコ
ンナイトライドta−8ixN1−x)を形成し、窒素
IN+を含まないものに較べ光学的禁止帯幅Eopt
を大きくして分光感度波長を短波長側に移行せしめたも
のが存在する。
斯る嫌波長側への移行により分光感度波長の異なるPI
N接合型光起6イ、力」り置をタンデム若しくは6層以
上に債1ζ・をすることができ1勺)Y;6度波長誠を
広げ、光!【変換肋帛を向、にせしめることが可能とな
るために、光重変換効率の低率が間M(lどなる此の(
=N装置Rに於いて株め“C有益である。
N接合型光起6イ、力」り置をタンデム若しくは6層以
上に債1ζ・をすることができ1勺)Y;6度波長誠を
広げ、光!【変換肋帛を向、にせしめることが可能とな
るために、光重変換効率の低率が間M(lどなる此の(
=N装置Rに於いて株め“C有益である。
然し乍ら、上述の如くI型層にg素州を添加下ると分光
感度波長を短波長側に移行せしめることがでさるものの
、第1図に示Tようにフェルミレベルl(/がN含有喰
と共に移動し伝導帯に近づく結東、禁止帯の中央(ミツ
ドギャップ)EOから離間し従来から僅かながらもN型
であった■型層はよりN型となり模質を悪化せしめる原
因ど71っていた。
感度波長を短波長側に移行せしめることがでさるものの
、第1図に示Tようにフェルミレベルl(/がN含有喰
と共に移動し伝導帯に近づく結東、禁止帯の中央(ミツ
ドギャップ)EOから離間し従来から僅かながらもN型
であった■型層はよりN型となり模質を悪化せしめる原
因ど71っていた。
一方、光起電力装置(二於いて主に発?(¥(二寄j4
する電子及びIF孔対な発生TZ+のは上記工を層であ
るどころ、斯る1型層;二強い光を長時間照射した場合
に、光重変換効率が低ドすることが実験的に確A忍され
ている。
する電子及びIF孔対な発生TZ+のは上記工を層であ
るどころ、斯る1型層;二強い光を長時間照射した場合
に、光重変換効率が低ドすることが実験的に確A忍され
ている。
レリ 発明の目的
本発明は斯る点cfiみ°C為されたものであってその
目的は10質を悪化せしめることなく工型層に窒素IN
+を含有せしめ短波長側への分光感度波畏の移行を・可
能7よ1ら[7めると)(じ、長時間光照射による光市
変換効4Hの低下、即ち劣化を防止するものである。以
下第2図乃至第5図を参照して本発明をPIN接合型光
起電力装置に適用した実施例に一〕き詳述する。1才た
′fj6図並びに第7図に本発明の好適な応用例を示T
、。
目的は10質を悪化せしめることなく工型層に窒素IN
+を含有せしめ短波長側への分光感度波畏の移行を・可
能7よ1ら[7めると)(じ、長時間光照射による光市
変換効4Hの低下、即ち劣化を防止するものである。以
下第2図乃至第5図を参照して本発明をPIN接合型光
起電力装置に適用した実施例に一〕き詳述する。1才た
′fj6図並びに第7図に本発明の好適な応用例を示T
、。
に)実施例
第2図は本発明の基本構511を示し、(【1はガラス
耐熱プラスT・ツク”:% (D絶縁性且つ光透過性の
基板。
耐熱プラスT・ツク”:% (D絶縁性且つ光透過性の
基板。
(21は訪2’s板(1)の−主面に被着された酸化ス
ズ、酸化イ:ノジウトスズ等の透明電極;IΔ、(3)
は該透明電極110121上にシランSj−H4ガス等
のグロー放電により形成された非晶質シリコン系の半導
体層、(4)は該半導体ll−’!r 1311 +:
diに重畳されたアルミニウムチタン等の呉面「は14
119である、if+’i して、本発明の特徴は」−
記半導体層13)の組成にある。即ち、上記半導体層1
3)は光入射側である透明電極11”!+21側からP
型層(3p)、I型(真性)層(3j−)及ヒN’J’
J# (511) 7j111!’l/7Jn1(1−
+4(。
ズ、酸化イ:ノジウトスズ等の透明電極;IΔ、(3)
は該透明電極110121上にシランSj−H4ガス等
のグロー放電により形成された非晶質シリコン系の半導
体層、(4)は該半導体ll−’!r 1311 +:
diに重畳されたアルミニウムチタン等の呉面「は14
119である、if+’i して、本発明の特徴は」−
記半導体層13)の組成にある。即ち、上記半導体層1
3)は光入射側である透明電極11”!+21側からP
型層(3p)、I型(真性)層(3j−)及ヒN’J’
J# (511) 7j111!’l/7Jn1(1−
+4(。
めたPIN接合悟造を持ち、町に訂しくはPバリ層(3
p)はシランS1)+46L]%に対し4[1〜のメタ
ンCHa+ニドーピングガスとして03%ジボラン13
2 kI 6を含む雰囲気中でのグロー1j9′山、C
二より形成されたJf晶v1シリコンカーバイド(a−
8ixc+−X)から1戊り、工型吊)(53)):1
.S′5−H4Jfス8o〜99.99%に窒素化合物
であるアンモニノ’NH320〜001%並びにB 2
1(61q6〜10pp’FIを添加した混合ガス雰囲
気中で形成された非晶aシリコンナイトワイド(8,−
8:3−xN 1−x )から成り、そして、tl Q
V層(3rlはS 1− H4ガヌにホスフィンPH3
を1q′)ドーピングし1形成された非晶質シリコン(
a−33−)から構成されている。この柿楓二SiトI
4を主成分とする雰囲気中でのグロー族r((、により
形成六れた上記P型層(3p)、I型IN (31)及
びN型1c1(3n)の各膜厚は例えば100/C,5
0noス及び500A’に設定されている。
p)はシランS1)+46L]%に対し4[1〜のメタ
ンCHa+ニドーピングガスとして03%ジボラン13
2 kI 6を含む雰囲気中でのグロー1j9′山、C
二より形成されたJf晶v1シリコンカーバイド(a−
8ixc+−X)から1戊り、工型吊)(53)):1
.S′5−H4Jfス8o〜99.99%に窒素化合物
であるアンモニノ’NH320〜001%並びにB 2
1(61q6〜10pp’FIを添加した混合ガス雰囲
気中で形成された非晶aシリコンナイトワイド(8,−
8:3−xN 1−x )から成り、そして、tl Q
V層(3rlはS 1− H4ガヌにホスフィンPH3
を1q′)ドーピングし1形成された非晶質シリコン(
a−33−)から構成されている。この柿楓二SiトI
4を主成分とする雰囲気中でのグロー族r((、により
形成六れた上記P型層(3p)、I型IN (31)及
びN型1c1(3n)の各膜厚は例えば100/C,5
0noス及び500A’に設定されている。
第3図は」二速の如き非晶ηシリコンナイトライド(a
S iX N 1X ) ylxら成る■型層(3
1)のフェルミレベルE/の移動をジボランB2)(6
ガス/+f ljl:比、即ちポ【コンBの含有獣につ
いて測定した結果である。この測定に供せられた工型層
(W 1. )は97%のS t [1aガスに3%の
N Hsガスを添加した混合ガスにB z Hbガスの
流用比を可変し°r3成されたものである。同図から明
らかす如<、フェルE L/ペルEfはボロンBの含有
はが増大するに従って、所謂ミツドギャップEOに接近
し、′’;5 ;’4; tiの含イ1によってN型の
性質を持つように1よる工型層(31)はP型不純物で
ある上記Bの添加により真性型に補償される。そしてこ
の実施例に於いで7エルミレベルT’:/トミット′ギ
ャップEOどが一致し理論的に真性とTるのはIl/J
40 U p pnsテア);:)。
S iX N 1X ) ylxら成る■型層(3
1)のフェルミレベルE/の移動をジボランB2)(6
ガス/+f ljl:比、即ちポ【コンBの含有獣につ
いて測定した結果である。この測定に供せられた工型層
(W 1. )は97%のS t [1aガスに3%の
N Hsガスを添加した混合ガスにB z Hbガスの
流用比を可変し°r3成されたものである。同図から明
らかす如<、フェルE L/ペルEfはボロンBの含有
はが増大するに従って、所謂ミツドギャップEOに接近
し、′’;5 ;’4; tiの含イ1によってN型の
性質を持つように1よる工型層(31)はP型不純物で
ある上記Bの添加により真性型に補償される。そしてこ
の実施例に於いで7エルミレベルT’:/トミット′ギ
ャップEOどが一致し理論的に真性とTるのはIl/J
40 U p pnsテア);:)。
一方、第4図は第6図と同じ仕様を持・つa −810
,97N 0.05の1型1じり(3j−)−二於ける
光導電率のp 11と暗導電率のflをB z H6ガ
スの流用比につい゛〔測定した粘県である6周知のよう
に光電3力装置に於いCは光導/!!率のphと暗i!
J−叱率のdとの差が大きいことが肝要であり、断る点
についてのみ云えばボロンBの工型層(3j、)への小
ノ」は好ましくなく、上記工型層(3j)が理論的に真
性となる400ppmでは(7−plとのdとの差は縮
小下る傾向にあるために、この堺市率の差をも考慮゛「
るとBの含有1段は些程縮小しない灼10o p pm
が望ましい。
,97N 0.05の1型1じり(3j−)−二於ける
光導電率のp 11と暗導電率のflをB z H6ガ
スの流用比につい゛〔測定した粘県である6周知のよう
に光電3力装置に於いCは光導/!!率のphと暗i!
J−叱率のdとの差が大きいことが肝要であり、断る点
についてのみ云えばボロンBの工型層(3j、)への小
ノ」は好ましくなく、上記工型層(3j)が理論的に真
性となる400ppmでは(7−plとのdとの差は縮
小下る傾向にあるために、この堺市率の差をも考慮゛「
るとBの含有1段は些程縮小しない灼10o p pm
が望ましい。
四ニ、第5図はa−8′Lo、p?N o、os)1型
層(!l1)1:於けるBの含有壜をパラメータどした
規格化光導電率のphの経時変化を照射強度500mW
//!jのAM−1光を照射した時について測定したも
のである。測定に供せられた試料1alはBを1oOp
p’Fj添加したものであり、試料1blのそれは10
ppFFjであり、試料+01はBを含まない所謂ノン
ドープ層である。この様にBを添加すると規格化光導電
率ty−p hの経時変化、即ち光電変換効率の劣化は
抑圧される傾向にあり、Bの添加用は上記導電率の差、
■型層(51−)の真性補償等を考慮すると約1001
11”以上が適当である。
層(!l1)1:於けるBの含有壜をパラメータどした
規格化光導電率のphの経時変化を照射強度500mW
//!jのAM−1光を照射した時について測定したも
のである。測定に供せられた試料1alはBを1oOp
p’Fj添加したものであり、試料1blのそれは10
ppFFjであり、試料+01はBを含まない所謂ノン
ドープ層である。この様にBを添加すると規格化光導電
率ty−p hの経時変化、即ち光電変換効率の劣化は
抑圧される傾向にあり、Bの添加用は上記導電率の差、
■型層(51−)の真性補償等を考慮すると約1001
11”以上が適当である。
従って、l述の卯き工型層(3i)に3%の窒素Nを添
加した場合、斯る工型層(33−)に添加されるボロン
Bの1(tはfJlooppm乃至400ppmが好適
である。
加した場合、斯る工型層(33−)に添加されるボロン
Bの1(tはfJlooppm乃至400ppmが好適
である。
また、より好適な実施例に於ては上記窒素Nとボロ/B
の工型層(3i)への含有1を光入射側を最大とし序々
(二減じる構成となしても良い。
の工型層(3i)への含有1を光入射側を最大とし序々
(二減じる構成となしても良い。
げ) 応用例
第6図はボロン含有非晶質シリコンナイトライド(a−
8>、xN 1−x )(7)I型層(31)を有する
PIN接合型の第1の発電領域(31)を光入射側に配
置し、断る第1の発電領域(3唱)に光学的禁止帯幅E
optが順次小さくなる第2の発電領域(32)及び第
3の発電領域(35)を積層せしめた積層型光電ルカ装
置である。この端層型光電゛屯力装置の好適な実施例に
於いては、第1の発電領域(31)の工型層(51)は
3%の窒素N並びにIQQppmのボロンを含有TるE
Optl、 8 (eV ) (Da −310,97
N O,O&カラ成り、第2の発11領ift、(31
のそれはE o p t、 1゜7(eV)のノンドー
プのa=sj−から成り、そし”C第3の発°屯領域(
35)のそれはスでSn310%含有するF、Opt、
I、3(eV)の非晶質?/リコ/スズ(a −810
,98n o、t ) カラtlff成F ;hている
う即ち、半導体発電現象に於いて、発電に寄与下る入射
光波長は発′峨領域の主として工型層の光学的禁出!4
F幅に依存する。第7図はホウ用例に於ける第1、第2
.第3の発電領域(51)。
8>、xN 1−x )(7)I型層(31)を有する
PIN接合型の第1の発電領域(31)を光入射側に配
置し、断る第1の発電領域(3唱)に光学的禁止帯幅E
optが順次小さくなる第2の発電領域(32)及び第
3の発電領域(35)を積層せしめた積層型光電ルカ装
置である。この端層型光電゛屯力装置の好適な実施例に
於いては、第1の発電領域(31)の工型層(51)は
3%の窒素N並びにIQQppmのボロンを含有TるE
Optl、 8 (eV ) (Da −310,97
N O,O&カラ成り、第2の発11領ift、(31
のそれはE o p t、 1゜7(eV)のノンドー
プのa=sj−から成り、そし”C第3の発°屯領域(
35)のそれはスでSn310%含有するF、Opt、
I、3(eV)の非晶質?/リコ/スズ(a −810
,98n o、t ) カラtlff成F ;hている
う即ち、半導体発電現象に於いて、発電に寄与下る入射
光波長は発′峨領域の主として工型層の光学的禁出!4
F幅に依存する。第7図はホウ用例に於ける第1、第2
.第3の発電領域(51)。
(32)、(3g)の夫々の光吸収特性t51 、 +
61 。
61 。
(7)を夫、々示し°Cいる、
各発電領域(31)、(32′)、133)がもし一つ
の光学的禁止帯幅しか持っておらず、斯る発i!@J!
1li(311,(32)、 (35)に太陽光などが
入射したとすると、その光学的禁止帯幅に応じた一部の
波長の光しか発79. を二寄与せず、それより短い波
長の入射光エネルギは素子内で熱となって消散し、又長
い波長の入射)Y;エネルギは素子内で吸収されること
なく散逸するつ これ菖二対し、水密ID例では第7図41ら明らかな如
く、装置全体として見れば複数の光学的禁11:、帯幅
が存在し、しかも光入射側からIllへそれが小さくな
る配置であるので、入射光エネルギは、その短波長側の
ものが装置の比較的浅い領域で有効に発電(二寄与する
と共に、長波長側のものが装置の浅い領域で吸収される
ことな(装置の比較的深い領域にまで進んでそこで有効
に発電に寄与する結束、装置全体として大きな光電変換
効率が得られる。
の光学的禁止帯幅しか持っておらず、斯る発i!@J!
1li(311,(32)、 (35)に太陽光などが
入射したとすると、その光学的禁止帯幅に応じた一部の
波長の光しか発79. を二寄与せず、それより短い波
長の入射光エネルギは素子内で熱となって消散し、又長
い波長の入射)Y;エネルギは素子内で吸収されること
なく散逸するつ これ菖二対し、水密ID例では第7図41ら明らかな如
く、装置全体として見れば複数の光学的禁11:、帯幅
が存在し、しかも光入射側からIllへそれが小さくな
る配置であるので、入射光エネルギは、その短波長側の
ものが装置の比較的浅い領域で有効に発電(二寄与する
と共に、長波長側のものが装置の浅い領域で吸収される
ことな(装置の比較的深い領域にまで進んでそこで有効
に発電に寄与する結束、装置全体として大きな光電変換
効率が得られる。
(へ)効 果
本発明光起電力装置は以1−の説明から明らかな如(%
発電に寄F4Tる非晶質シリコン系の半導体層は窒素と
ボロンを同時に含んだ層を有しているので、半導体層の
分光感度波長を膜質を悪化・14ニジめることな(短波
長側への移行を可能11らしめるとaに、長時1〕1光
照射による光電変換効率の劣化を防止することができ、
今まで研究開発の第1の目標とされていた光電変換動ぶ
を違った観点から実質的に土性せしめることができる。
発電に寄F4Tる非晶質シリコン系の半導体層は窒素と
ボロンを同時に含んだ層を有しているので、半導体層の
分光感度波長を膜質を悪化・14ニジめることな(短波
長側への移行を可能11らしめるとaに、長時1〕1光
照射による光電変換効率の劣化を防止することができ、
今まで研究開発の第1の目標とされていた光電変換動ぶ
を違った観点から実質的に土性せしめることができる。
更に、断る半導体1を光入射側に配置し、該半導体層を
第1の発電領域とし、この第1のP電領域に光学的禁止
帯幅幅が小さくなる第2の発電領域を重畳せ(−めたタ
ンデム構造、及び匿(二元学的禁止帯幅が小さい第30
発″【1領誠を積層せしめた端層型に適用すれば、装置
全体として人さな光電変換効率が得られ、低変喚効率を
眸消せしめることがT:き、此の種装置(二於いC(鎮
めて有益で、ちる。
第1の発電領域とし、この第1のP電領域に光学的禁止
帯幅幅が小さくなる第2の発電領域を重畳せ(−めたタ
ンデム構造、及び匿(二元学的禁止帯幅が小さい第30
発″【1領誠を積層せしめた端層型に適用すれば、装置
全体として人さな光電変換効率が得られ、低変喚効率を
眸消せしめることがT:き、此の種装置(二於いC(鎮
めて有益で、ちる。
第1図は非晶質シリコンナイトライアトの窒素含有!匙
に対するフェ!レミレベルの移動を示す特性来第2因は
本発明装置の1桁面図、第3図は非1〜?I質シリコン
ナイトフ・fドの82 l bガス1.lt ’1比(
B含冶i最)L二対するフェルミレベルの移動を示す゛
特性図、第4図は非晶′賓シリコンナイトライドのB2
H6ガス流1比(B含有電]に対−する導礒率の変化ン
に示T特1生図、・85閃は現洛化光稈遍率のに1寺変
化を示゛[特性図、・第6図はX発明装置の;、こ;用
例を示す(111向図、$7図はその分光感度特性図、
を夫々示しCいる。 (【1・・・基板、 +31・・・半導体層。 第1図 第2図 B21−16 q”ス乳t Et。 第4図 B2H6m’ス1に−+ r乙 手 続 補 正 書(自発) 昭和57年10月 7 日 光起電力装置 6、補正をする者 特許出願人 住所 守口市京阪本通2丁目18番地 名称(188)三洋電機株式会社 代表者 井 植 薫 4、代理人 住所 守口型京阪本通2了目18番地 5、補正の対象 明細(JF 6、 補正の内容 明ρi N?’全文を別紙のjllJり摺)正します。
に対するフェ!レミレベルの移動を示す特性来第2因は
本発明装置の1桁面図、第3図は非1〜?I質シリコン
ナイトフ・fドの82 l bガス1.lt ’1比(
B含冶i最)L二対するフェルミレベルの移動を示す゛
特性図、第4図は非晶′賓シリコンナイトライドのB2
H6ガス流1比(B含有電]に対−する導礒率の変化ン
に示T特1生図、・85閃は現洛化光稈遍率のに1寺変
化を示゛[特性図、・第6図はX発明装置の;、こ;用
例を示す(111向図、$7図はその分光感度特性図、
を夫々示しCいる。 (【1・・・基板、 +31・・・半導体層。 第1図 第2図 B21−16 q”ス乳t Et。 第4図 B2H6m’ス1に−+ r乙 手 続 補 正 書(自発) 昭和57年10月 7 日 光起電力装置 6、補正をする者 特許出願人 住所 守口市京阪本通2丁目18番地 名称(188)三洋電機株式会社 代表者 井 植 薫 4、代理人 住所 守口型京阪本通2了目18番地 5、補正の対象 明細(JF 6、 補正の内容 明ρi N?’全文を別紙のjllJり摺)正します。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (【) 発電(二寄与する非晶質シリコン系の半導体
層を備えた光起電力装置に於いて、上記半導体層は窒素
とボロンを同時に含んだ層を有していることを特徴とし
た光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57169335A JPS5957407A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57169335A JPS5957407A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5957407A true JPS5957407A (ja) | 1984-04-03 |
| JPH0460353B2 JPH0460353B2 (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=15884641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57169335A Granted JPS5957407A (ja) | 1982-09-27 | 1982-09-27 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5957407A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS617661A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子およびこれを利用したカラ−原稿読み取り素子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5464981A (en) * | 1977-10-12 | 1979-05-25 | Energy Conversion Devices Inc | High temperature amorphous semiconductor member and method of producing same |
-
1982
- 1982-09-27 JP JP57169335A patent/JPS5957407A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5464981A (en) * | 1977-10-12 | 1979-05-25 | Energy Conversion Devices Inc | High temperature amorphous semiconductor member and method of producing same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS617661A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子およびこれを利用したカラ−原稿読み取り素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0460353B2 (ja) | 1992-09-25 |
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