JPS60207319A - 非晶質半導体太陽電池 - Google Patents
非晶質半導体太陽電池Info
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- JPS60207319A JPS60207319A JP59063805A JP6380584A JPS60207319A JP S60207319 A JPS60207319 A JP S60207319A JP 59063805 A JP59063805 A JP 59063805A JP 6380584 A JP6380584 A JP 6380584A JP S60207319 A JPS60207319 A JP S60207319A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- solar cell
- type
- semiconductor
- amorphous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- 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
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/548—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】
本発明は、非晶質半導体を用いた新規な太陽電池に関す
る。更に詳しくは、本発明は光電変換効率の改善された
新規な非晶質半導体太陽電池に関する。
る。更に詳しくは、本発明は光電変換効率の改善された
新規な非晶質半導体太陽電池に関する。
近年、非晶質半導体を用いた太陽電池は、単結晶太陽電
池と比較してその製造コストが極めて安価であることか
ら注目され、太陽電池の本命として活発に開発が展開さ
れている。この太陽電池の構造として既に種々の構造の
ものが提案されているが、これらの中でも特に真性層（
ｉ層）を不純物層（ｐ又はｎ層）で挟んだｐ−１−ｎ型
、又はｎ−１−ｐ型（以後本明細書においてｐｉｎ型と
略述する）のものが高効率を実現するものとして知られ
ている。
池と比較してその製造コストが極めて安価であることか
ら注目され、太陽電池の本命として活発に開発が展開さ
れている。この太陽電池の構造として既に種々の構造の
ものが提案されているが、これらの中でも特に真性層（
ｉ層）を不純物層（ｐ又はｎ層）で挟んだｐ−１−ｎ型
、又はｎ−１−ｐ型（以後本明細書においてｐｉｎ型と
略述する）のものが高効率を実現するものとして知られ
ている。
従来、これらのｐｉｎ型アモルファスシリコン半導体が
太陽電池として機能する場合には、ｐｌ！又はｎ層のア
モルファスシリコンが光を吸収して生成するキャリヤー
（以下、これを光生成キャリヤーと呼称する）の寿命が
短いため、光電流として役立つ光生成キャリヤーはｉ層
で生じることが知られている。しかしながら、ｐｉｎ型
太陽電池の場合、ｉ層はｐ層とｎ層に挟まれているため
、光はｐ層又はｎ層を通してｉ層に入射する。このため
、ｐ層又はｎ層は光学的ギャップが広く、光の吸収が少
ない材料であることが好ましいが、従来のｎ型及びｐ型
アモルファスシリコンは、光吸収係数がｉ層のアモルフ
ァスシリコンの光吸収係数と同程度、若しくはそれより
大であったため、ｎ層又はｐ層での光吸収ロスが光電変
換効率を低下させる原因の一つとなっていた。
太陽電池として機能する場合には、ｐｌ！又はｎ層のア
モルファスシリコンが光を吸収して生成するキャリヤー
（以下、これを光生成キャリヤーと呼称する）の寿命が
短いため、光電流として役立つ光生成キャリヤーはｉ層
で生じることが知られている。しかしながら、ｐｉｎ型
太陽電池の場合、ｉ層はｐ層とｎ層に挟まれているため
、光はｐ層又はｎ層を通してｉ層に入射する。このため
、ｐ層又はｎ層は光学的ギャップが広く、光の吸収が少
ない材料であることが好ましいが、従来のｎ型及びｐ型
アモルファスシリコンは、光吸収係数がｉ層のアモルフ
ァスシリコンの光吸収係数と同程度、若しくはそれより
大であったため、ｎ層又はｐ層での光吸収ロスが光電変
換効率を低下させる原因の一つとなっていた。
又、ｐｉｎ型アモルファス太陽電池は、ガラス／透明電
極／（ｐｉｎ又はｎ１ｐ）／金属、透明電極／（ｐｉｎ
又はｎ１ｐ）／金属、のいずれかの構造をもち、透明電
極から光が入射される。従って太陽電池の光反射による
光ロスも光電変換効率の増加を阻止しているものである
。この場合、透明電極とｐ層又はｎ層界面での光の反射
を最小にするために、ｐ層、ｎ層の屈折率を制御するこ
とが望ましいにもかかわらず、従来のｐ層又はｎ層の、
例えば１５００ｎｍにおける屈折率は、ｉ層のアモルフ
ァスシリコンと同じ屈折率３．４〜３．６であり、透明
電極の屈折率的２．０と大きな差があるため、反射ロス
は余儀ないものと考えられていた。
極／（ｐｉｎ又はｎ１ｐ）／金属、透明電極／（ｐｉｎ
又はｎ１ｐ）／金属、のいずれかの構造をもち、透明電
極から光が入射される。従って太陽電池の光反射による
光ロスも光電変換効率の増加を阻止しているものである
。この場合、透明電極とｐ層又はｎ層界面での光の反射
を最小にするために、ｐ層、ｎ層の屈折率を制御するこ
とが望ましいにもかかわらず、従来のｐ層又はｎ層の、
例えば１５００ｎｍにおける屈折率は、ｉ層のアモルフ
ァスシリコンと同じ屈折率３．４〜３．６であり、透明
電極の屈折率的２．０と大きな差があるため、反射ロス
は余儀ないものと考えられていた。
さらに、従来のｐｉｎ型アモルファスシリコン半導体素
子においては、ｐｉｎ又はｎｉｐとステンレス基板及び
透明電極との付着性が十分ではないために、効率よく半
導体素子を製造することが出来ないという欠点を有して
いた。これらの欠点は、高効率を与える非晶質半導体と
して非晶質水素化シリコン（ａ−３１；Ｈ）を使用した
場合にかなり改善されるが、通常の非晶質水素化シリコ
ン検は真性層に比べて光学的ギャップが狭く、又電極と
の接合における屈折率、付着性、オーミック性等の面で
の整合性が十分ではなかった。
子においては、ｐｉｎ又はｎｉｐとステンレス基板及び
透明電極との付着性が十分ではないために、効率よく半
導体素子を製造することが出来ないという欠点を有して
いた。これらの欠点は、高効率を与える非晶質半導体と
して非晶質水素化シリコン（ａ−３１；Ｈ）を使用した
場合にかなり改善されるが、通常の非晶質水素化シリコ
ン検は真性層に比べて光学的ギャップが狭く、又電極と
の接合における屈折率、付着性、オーミック性等の面で
の整合性が十分ではなかった。
かかる従来の欠点を解決するための材料として、炭素及
び水素を不純物として含有するアモルファスシリ１：／
（ａ−３１＋Ｃ：Ｈ）材料（特開昭５７−１２６１７
５号等）や微結晶を含む非晶質シリコン（μｃ−３ｔ；
Ｈ）が提案され、実用に供されている。しかしながらａ
−５ｉ：Ｃ：Ｈは光吸収を抑制し、その面から光電変換
効率を改善することが出来るものの、光反射改善の観点
及びステンレス並びに透明電極との付着性改善の観点が
らは未だ十分ではない上、従来のａ−３ｉ；Ｈに比較し
て伝導度が低いという欠点があり、μｃ−３ｌ：Ｈの場
合には、特に透明電極との整合性が十分とは言えないと
いう欠点があった。
び水素を不純物として含有するアモルファスシリ１：／
（ａ−３１＋Ｃ：Ｈ）材料（特開昭５７−１２６１７
５号等）や微結晶を含む非晶質シリコン（μｃ−３ｔ；
Ｈ）が提案され、実用に供されている。しかしながらａ
−５ｉ：Ｃ：Ｈは光吸収を抑制し、その面から光電変換
効率を改善することが出来るものの、光反射改善の観点
及びステンレス並びに透明電極との付着性改善の観点が
らは未だ十分ではない上、従来のａ−３ｉ；Ｈに比較し
て伝導度が低いという欠点があり、μｃ−３ｌ：Ｈの場
合には、特に透明電極との整合性が十分とは言えないと
いう欠点があった。
一方、窓側半導体として、膜中に含有される酸素と窒素
の合計又は炭素と酸素の合計がそれぞれｌ原子％以上、
０．１原子％以上の半導体を窓側材料として使用した場
合には、電極との付着性が良好であり且つ反射ロスを低
減することができる（特願昭５８−１１１０９８号及び
特願昭５８−１３９０７３号明細書）。
の合計又は炭素と酸素の合計がそれぞれｌ原子％以上、
０．１原子％以上の半導体を窓側材料として使用した場
合には、電極との付着性が良好であり且つ反射ロスを低
減することができる（特願昭５８−１１１０９８号及び
特願昭５８−１３９０７３号明細書）。
本発明者らは従来のかかる知見に基づき鋭意研究の結果
、窓側不純物層を、微結晶を含む非晶質シリコン層（微
結晶化層）と一定の元素を含む非晶質シリコン層（ヘテ
ロ層）の多層構造にすることにより、非晶質半導体太陽
電池の性能を向上せしめることができることを見いだし
、本発明に到達したものである。
、窓側不純物層を、微結晶を含む非晶質シリコン層（微
結晶化層）と一定の元素を含む非晶質シリコン層（ヘテ
ロ層）の多層構造にすることにより、非晶質半導体太陽
電池の性能を向上せしめることができることを見いだし
、本発明に到達したものである。
（発明の目的）
従って本発明の第１の目的は、変換効率を大幅に上昇せ
しめたｐｉｎ型非晶質半導体太陽電池を提供することで
ある。
しめたｐｉｎ型非晶質半導体太陽電池を提供することで
ある。
本発明の第２の目的は、ｐｉｎ型非晶質半導体太陽電池
の窓側不純物層として有効な、光学的ギャップが広く光
損失の少ない不純物層を提供することである。
の窓側不純物層として有効な、光学的ギャップが広く光
損失の少ない不純物層を提供することである。
本発明の第３の目的は、非晶質半導体太陽電池の窓側不
純物層として有効な、低い電気抵抗を有する不純物層を
提供することである。
純物層として有効な、低い電気抵抗を有する不純物層を
提供することである。
更に、本発明の第４の目的は、透明電極との整合性の良
い、非晶質半導体太陽電池の窓側不純物層を提供するこ
とである。
い、非晶質半導体太陽電池の窓側不純物層を提供するこ
とである。
（発明の構成）
本発明のかかる諸口的は、非晶質半導体層を有するｐｉ
ｎ型太陽電池であって、該太陽電池の窓側不純物層が多
層構造を有することを特徴とする非晶質半導体太陽電池
によって達成された。
ｎ型太陽電池であって、該太陽電池の窓側不純物層が多
層構造を有することを特徴とする非晶質半導体太陽電池
によって達成された。
（発明の開示）
本発明で使用する透明基板としては、通常ガラスを使用
することが好ましいが、プラスチックス等その他の透明
材料を使用することもできる。
することが好ましいが、プラスチックス等その他の透明
材料を使用することもできる。
本発明において、透四基様の上に設ける透明電極として
は、例えば５ｎ０２やインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ
と略す）等の通常使用される透明電極を使用することが
できる。これらの透明電極は、化学蒸着、スパッタリン
グ、金属塩溶液のスプレー等の通常の方法を用い透明基
板上に形成せしめることができる。
は、例えば５ｎ０２やインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ
と略す）等の通常使用される透明電極を使用することが
できる。これらの透明電極は、化学蒸着、スパッタリン
グ、金属塩溶液のスプレー等の通常の方法を用い透明基
板上に形成せしめることができる。
本発明にかかる多層窓側不純物層として、微結晶を含有
する非晶質シリコン層と一定の元素を含有する非晶質シ
リコン層の組合せを選択した場合には特に良好なｐｉｎ
型太陽電池素子を得ることができる。この場合、微結晶
を含有する非晶質シリコンには、水素及び／又はハロゲ
ン原子を含有することが好ましい。ハロゲン原子として
は弗素及び塩素が好ましく、特に弗素原子が好ましい。
する非晶質シリコン層と一定の元素を含有する非晶質シ
リコン層の組合せを選択した場合には特に良好なｐｉｎ
型太陽電池素子を得ることができる。この場合、微結晶
を含有する非晶質シリコンには、水素及び／又はハロゲ
ン原子を含有することが好ましい。ハロゲン原子として
は弗素及び塩素が好ましく、特に弗素原子が好ましい。
このような微結晶を含有する非晶質シリコン薄膜の製造
方法は、例えば特開昭５９−３９７１３号公報に記載さ
れている。
方法は、例えば特開昭５９−３９７１３号公報に記載さ
れている。
上記の如き、微結晶を含有する非晶質シリコン層と多層
を形成する他の非晶質質シリコンのベテロ層には、水素
、窒素、炭素、酸素の中から選択された１種又は２種以
上の元素が含まれる。
を形成する他の非晶質質シリコンのベテロ層には、水素
、窒素、炭素、酸素の中から選択された１種又は２種以
上の元素が含まれる。
周知の如く、プラズマ分解法により水素を不純物として
含有するシリコン薄膜を製造するためには、シラン又は
その誘導体の如く水素を含有するシリコン化合物を原料
ガスとし、或いは水素（Ｈ２）をキャリヤーとして放電
し、プラズマ雰囲気を実現すればよく、更に酸素（０２
）を原料ガス中に添加することにより、酸素及び水素を
不純物として含有するシリコン薄膜を製造することがで
きる。同様にして、非晶質シリコン半導体中に種々のド
ーパントを導入することができる。
含有するシリコン薄膜を製造するためには、シラン又は
その誘導体の如く水素を含有するシリコン化合物を原料
ガスとし、或いは水素（Ｈ２）をキャリヤーとして放電
し、プラズマ雰囲気を実現すればよく、更に酸素（０２
）を原料ガス中に添加することにより、酸素及び水素を
不純物として含有するシリコン薄膜を製造することがで
きる。同様にして、非晶質シリコン半導体中に種々のド
ーパントを導入することができる。
アモルファスシリコン半導体薄膜の物理的性質は、薄膜
が含有する不純物の種類とその量に大きく依存するが、
特に物理的性質の内、吸収係数並びに金属基板及び／又
は透明電極への付着性の改善については、酸素、窒素及
び炭素が不純物として含まれる量に大きく依存する。例
えば、アモルファスシリコン半導体に含まれる炭素及び
酸素の存在は、バンドギャップの大きい炭化珪素（〜６
゜０ｅＶ）、Ｍ化けＩＡ （９，ｏ ｅ ｖ） １７Ｊ
構造を部分的に存在せしめるごとになるので、ａ−３ｉ
半導体のバンドギャップが広げられ、これによって吸収
係数を小さくすることが出来る。更に、屈折率に関して
も同様に、炭化珪素（屈折率２．４８）、酸化珪素（屈
折率１．４６）の構造を部分的に持つことにより、ａ−
３ｌ半導体の屈折率を制御することが出来る。
が含有する不純物の種類とその量に大きく依存するが、
特に物理的性質の内、吸収係数並びに金属基板及び／又
は透明電極への付着性の改善については、酸素、窒素及
び炭素が不純物として含まれる量に大きく依存する。例
えば、アモルファスシリコン半導体に含まれる炭素及び
酸素の存在は、バンドギャップの大きい炭化珪素（〜６
゜０ｅＶ）、Ｍ化けＩＡ （９，ｏ ｅ ｖ） １７Ｊ
構造を部分的に存在せしめるごとになるので、ａ−３ｉ
半導体のバンドギャップが広げられ、これによって吸収
係数を小さくすることが出来る。更に、屈折率に関して
も同様に、炭化珪素（屈折率２．４８）、酸化珪素（屈
折率１．４６）の構造を部分的に持つことにより、ａ−
３ｌ半導体の屈折率を制御することが出来る。
又、Ｃ及びＯは、４配位のＳｌのネットワーク中に入る
ことができるために、アモルファスシリコン半導体ＷＩ
ＩＭＩＪ！の構造的なストレスを緩１１シ、その結果と
し′ＣＣ金属基色透明電極基板との付着性を改善するこ
とが出来る。
ことができるために、アモルファスシリコン半導体ＷＩ
ＩＭＩＪ！の構造的なストレスを緩１１シ、その結果と
し′ＣＣ金属基色透明電極基板との付着性を改善するこ
とが出来る。
不純物として窒素を使用した場合にも、上記の場合と略
同様であり、部分的に存在する窒化珪素のバンドギャッ
プが約５．ＯｅＶと大きいためにアモルファスシリコン
半導体の吸収係数を低減するのに寄与するのみならず、
屈折率も改善されるので反射ロスを低減し、又、窒素が
Ｓｔのネット萱ノーク中にはいることができるために、
アモルファスシリコン半導体薄膜の構造的なストレスを
緩和し、その結果として透明電極との付着性を改善する
ことができる。
同様であり、部分的に存在する窒化珪素のバンドギャッ
プが約５．ＯｅＶと大きいためにアモルファスシリコン
半導体の吸収係数を低減するのに寄与するのみならず、
屈折率も改善されるので反射ロスを低減し、又、窒素が
Ｓｔのネット萱ノーク中にはいることができるために、
アモルファスシリコン半導体薄膜の構造的なストレスを
緩和し、その結果として透明電極との付着性を改善する
ことができる。
特にアモルファスシリコン薄膜中に含まれる炭素と酸素
の合計が０．１原子％（この場合の原子％は他の不純物
の有無にかかわらず１００Ｘ（Ｃ＋Ｏ）／ （Ｓ ｉ
＋Ｃ＋Ｏ）を意味する）以上の場合、又は窒素と酸素の
合計が１原子％（この場合の原子％は他の不純物の有無
にかかわらず１００ｘ （Ｎ＋Ｏ）／ （Ｓ ｉ ＋Ｎ
十〇）を意味する）以上であるばあいには、これらの不
純物の効果が明瞭である。
の合計が０．１原子％（この場合の原子％は他の不純物
の有無にかかわらず１００Ｘ（Ｃ＋Ｏ）／ （Ｓ ｉ
＋Ｃ＋Ｏ）を意味する）以上の場合、又は窒素と酸素の
合計が１原子％（この場合の原子％は他の不純物の有無
にかかわらず１００ｘ （Ｎ＋Ｏ）／ （Ｓ ｉ ＋Ｎ
十〇）を意味する）以上であるばあいには、これらの不
純物の効果が明瞭である。
又、！素を不純物として使用する場合には、原料ガスの
種類により爆発の危険も生ずるので半導体薄膜の製造に
は特殊の条件を選ばなければならない。これらの不純物
のための原料ガス及びその導入方法は、例えば特願昭５
８−１１１０９８号、特願昭５８−１３９０７３号明細
書に記載されている。
種類により爆発の危険も生ずるので半導体薄膜の製造に
は特殊の条件を選ばなければならない。これらの不純物
のための原料ガス及びその導入方法は、例えば特願昭５
８−１１１０９８号、特願昭５８−１３９０７３号明細
書に記載されている。
一方、アモルファスシリコン半導体薄膜中に不鈍物とし
て含まれる水素は、アモルファスシリコン薄膜を形成す
る際に生ずるシリコン原子のダングリングボンドを消滅
せしめ、シリコン薄膜中の局在順位の密度を減少せしめ
るので、本発明に係る半導体素子の電気抵抗を制御する
ために有意義である。
て含まれる水素は、アモルファスシリコン薄膜を形成す
る際に生ずるシリコン原子のダングリングボンドを消滅
せしめ、シリコン薄膜中の局在順位の密度を減少せしめ
るので、本発明に係る半導体素子の電気抵抗を制御する
ために有意義である。
本発明における多層窓側不純物層の厚さは、全体で７０
〜１２０人が好ましく、このような多層の窓側不純物層
の上には、公知の方法により１層を形成せしめた後更に
ｐ層若しくはｎ層を形成せしめ、電極と接合することに
よりｐｉｎ型又はｎｉｐ型の太陽電池素子をえることが
できる。この場合、金属電極側の不純物層としては通電
の不純物制御を行ったａ−３ｔｓＨ層又は微結晶を含有
する水素化シリコン層（μｃ−３ｔ：Ｈ）等を使用する
ことができる。
〜１２０人が好ましく、このような多層の窓側不純物層
の上には、公知の方法により１層を形成せしめた後更に
ｐ層若しくはｎ層を形成せしめ、電極と接合することに
よりｐｉｎ型又はｎｉｐ型の太陽電池素子をえることが
できる。この場合、金属電極側の不純物層としては通電
の不純物制御を行ったａ−３ｔｓＨ層又は微結晶を含有
する水素化シリコン層（μｃ−３ｔ：Ｈ）等を使用する
ことができる。
透明電極上に、順次各非晶質層を堆積する方法は、プラ
ズマＣＶＤ、スパッタリング、熱ＣＶＤ。
ズマＣＶＤ、スパッタリング、熱ＣＶＤ。
光ＣＶＤ等、公知の非晶質膜の製造方法の中から適宜選
択することができる。即ち、例えばプラズマＣＶＤ法を
使用する場合には、透明電極を堆積した透明基板を設置
した真空反応槽内に所定の反応ガスを導入して、所定の
内圧とした後、高周波放電、低周波放電を初め、直流放
電等の各種放電法等、任意の方法を用いてプラズマを形
成せしめることによって製造することができる。スパッ
タリングの場合は別として、ＣＶＤ法を採用する場合に
は、上記の如（反応ガスを必要とする。これらのＣＶＤ
法の中でも、特に反応効率等の点から特にプラズマＣＶ
Ｄ法を採用することが好ましい。
択することができる。即ち、例えばプラズマＣＶＤ法を
使用する場合には、透明電極を堆積した透明基板を設置
した真空反応槽内に所定の反応ガスを導入して、所定の
内圧とした後、高周波放電、低周波放電を初め、直流放
電等の各種放電法等、任意の方法を用いてプラズマを形
成せしめることによって製造することができる。スパッ
タリングの場合は別として、ＣＶＤ法を採用する場合に
は、上記の如（反応ガスを必要とする。これらのＣＶＤ
法の中でも、特に反応効率等の点から特にプラズマＣＶ
Ｄ法を採用することが好ましい。
本発明を、ＣＶＤ法によって実施する場合の原料ガスに
ついて次に述べる。
ついて次に述べる。
本発明において使用することのできるシリコン源として
は、一般式５ＬｎＨ２ｎ＋２で表されるシラン、又は一
般式ＳｉＨ□〜３Ｘ４〜ｌ （Ｘはハロゲン原子を表す
）で表されるハロゲン化シランの中から任意に選択する
ことができる。これらは単独で用いても２種以上を混合
して用いても良い。
は、一般式５ＬｎＨ２ｎ＋２で表されるシラン、又は一
般式ＳｉＨ□〜３Ｘ４〜ｌ （Ｘはハロゲン原子を表す
）で表されるハロゲン化シランの中から任意に選択する
ことができる。これらは単独で用いても２種以上を混合
して用いても良い。
炭素源としては常温でＣＶＤ法を実施するに十１
分な蒸気圧を有する炭化水素類（例えばメタン、エタン
等）の中から任意に選択することができる。
等）の中から任意に選択することができる。
酸素源としては酸素ガス、オゾンガスを使用することが
できることは当然であるが、特に炭素及び酸素を同時に
不純物として含有せしめる場合には、−酸化炭素、炭酸
ガス及び含酸素有機化合物（例えばアルコール、エーテ
ル、カルボン酸、ケトン酸等）の中から選択した１種又
は２種以上を使用することが好ましい。
できることは当然であるが、特に炭素及び酸素を同時に
不純物として含有せしめる場合には、−酸化炭素、炭酸
ガス及び含酸素有機化合物（例えばアルコール、エーテ
ル、カルボン酸、ケトン酸等）の中から選択した１種又
は２種以上を使用することが好ましい。
同様に、窒素源としては窒素ガスを使用することができ
ることは当然であるが、炭素を同時に不純物として含有
せしめる場合には、含窒素有機化合物の中から１種又は
２種以上を適宜選択することが好ましく、窒素と酸素を
同時に不純物として含有せしめる場合には、Ｎｏ、ＮＯ
２、Ｎ２０の中から１種又は２種以上を選択することが
好ましい。
ることは当然であるが、炭素を同時に不純物として含有
せしめる場合には、含窒素有機化合物の中から１種又は
２種以上を適宜選択することが好ましく、窒素と酸素を
同時に不純物として含有せしめる場合には、Ｎｏ、ＮＯ
２、Ｎ２０の中から１種又は２種以上を選択することが
好ましい。
反応ガスを形成するシラン含有化合物と不純物のための
原料ガスの割合は、適宜、目的とする物性値と反応条件
によって変えることができるが、２ 例えば、プラズマ発生のための投入電力を約４ｗ、反応
圧力を約０．ＩＴｏｒｒ、基板温度を約３００℃、ガス
流量を約１１０３ＣＣと設定した場合には、不純物元素
の混合割合を約１体積％として良好な結果を得ることが
できる。
原料ガスの割合は、適宜、目的とする物性値と反応条件
によって変えることができるが、２ 例えば、プラズマ発生のための投入電力を約４ｗ、反応
圧力を約０．ＩＴｏｒｒ、基板温度を約３００℃、ガス
流量を約１１０３ＣＣと設定した場合には、不純物元素
の混合割合を約１体積％として良好な結果を得ることが
できる。
本発明において、シリコン薄膜にｐ型又はｎ型の性質を
付与せしめる場合には、上記製膜条件内において更にド
ーパントガスを添加する必要がある。ｐ型ドーパントガ
スは、元素周期律表第■族の元素又はその化合物であり
、好ましくは水素化物、特に水素化硼素（Ｂ２Ｈ５）が
好ましい。ｎ型ドーパントガスは、元素周期律表第■族
の元素又はその化合物であり、好ましくは水素化物、特
にホスフィン（ＰＨ３）又はアルシン（ＡＳＨ３）が好
ましい。これらのドーパントガスの混合割合は、プラズ
マ条件等により一定するわけではないが、シリコン含有
化合物に対して０．２体積％程度であれば良好な結果を
得ることができる。
付与せしめる場合には、上記製膜条件内において更にド
ーパントガスを添加する必要がある。ｐ型ドーパントガ
スは、元素周期律表第■族の元素又はその化合物であり
、好ましくは水素化物、特に水素化硼素（Ｂ２Ｈ５）が
好ましい。ｎ型ドーパントガスは、元素周期律表第■族
の元素又はその化合物であり、好ましくは水素化物、特
にホスフィン（ＰＨ３）又はアルシン（ＡＳＨ３）が好
ましい。これらのドーパントガスの混合割合は、プラズ
マ条件等により一定するわけではないが、シリコン含有
化合物に対して０．２体積％程度であれば良好な結果を
得ることができる。
本発明において、基板として使用される金属電極の具体
例としては、例えばアルミニウム、アンチモン、ステン
レス等を挙げることができる。
例としては、例えばアルミニウム、アンチモン、ステン
レス等を挙げることができる。
本発明の太陽電池の代表的な構成例は、第１図に示すも
のである。図において、符号１はガラス等の透明基板、
２は透明電極、３はへテロ９層、４は微結晶化ｐ層、５
はｉｌｌ、６はｎ層、７は裏面の金属電極である。これ
らの各構成要素は所謂ｐｉｎ型素子の場合と同様の機能
を有する。
のである。図において、符号１はガラス等の透明基板、
２は透明電極、３はへテロ９層、４は微結晶化ｐ層、５
はｉｌｌ、６はｎ層、７は裏面の金属電極である。これ
らの各構成要素は所謂ｐｉｎ型素子の場合と同様の機能
を有する。
（発明の効果）
本発明によれば、光吸収係数が小さく、最適な屈折率を
持った半導体を提供することができ、ｐｉｎ型アモルフ
ァス太陽電池のための、光入射側材料としてすこぶる有
効な半導体を供給できる。
持った半導体を提供することができ、ｐｉｎ型アモルフ
ァス太陽電池のための、光入射側材料としてすこぶる有
効な半導体を供給できる。
本発明によって製造した太陽電池は、従来のｐｉｎ型素
子に比して、短絡電流及び曲線因子が改善され、変換効
率が大幅に向上するので本発明の意義は大きい。
子に比して、短絡電流及び曲線因子が改善され、変換効
率が大幅に向上するので本発明の意義は大きい。
以下、実施例を挙げて本発明を更に説明するが本発明は
これにより限定されるものではない。
これにより限定されるものではない。
（実施例）
ＣＶＤ法を用いて、第１図に示され？構造の太陽電池を
作製した。。
作製した。。
まず、透明電極を設置した反応室内に、シランガス（Ｓ
ｉＨ４）、シランガスに対して約１． ０体積％のＮｏ
及びシランガスに対して約０．１体積％のＢ２Ｈ５の混
合ガスを、反応室内の圧力が約０．１Ｔｏｒｒとなるよ
うに導入した。次いで、投入電力４Ｗでプラズマ放電を
開始し、基板温度３００℃、ガス流量１０３Ｃ１０３Ｃ
Ｃ条件で、透明電極上に約３０人のへテロ９層（３）を
体積した。
ｉＨ４）、シランガスに対して約１． ０体積％のＮｏ
及びシランガスに対して約０．１体積％のＢ２Ｈ５の混
合ガスを、反応室内の圧力が約０．１Ｔｏｒｒとなるよ
うに導入した。次いで、投入電力４Ｗでプラズマ放電を
開始し、基板温度３００℃、ガス流量１０３Ｃ１０３Ｃ
Ｃ条件で、透明電極上に約３０人のへテロ９層（３）を
体積した。
次に、反応室内を真空にした後シランガス、シランガス
に対して０．２体積％のＢ２Ｈ已の混合ガスを水素ガス
で３０倍に希釈して導入し、反応室内の圧力を０．ＩＴ
ｏｒｒとした。投入電力２０Ｗ、ガス流量７．５３ＣＣ
Ｍ、基板温度３００℃の条件で、上記へテロ９層の上に
約７０人の微結晶を含有するアモルファスシリコン層（
４）を形成せしめ、全体で約１００人の窓側不純物層と
した。
に対して０．２体積％のＢ２Ｈ已の混合ガスを水素ガス
で３０倍に希釈して導入し、反応室内の圧力を０．ＩＴ
ｏｒｒとした。投入電力２０Ｗ、ガス流量７．５３ＣＣ
Ｍ、基板温度３００℃の条件で、上記へテロ９層の上に
約７０人の微結晶を含有するアモルファスシリコン層（
４）を形成せしめ、全体で約１００人の窓側不純物層と
した。
このようにして形成せしめた不純物層の上に、更に通當
の方法により、ｉ層及びｎ層を形成せし５ め、金属電極を付けて本発明の試料（Ｄ）とした。
の方法により、ｉ層及びｎ層を形成せし５ め、金属電極を付けて本発明の試料（Ｄ）とした。
この試料とｉ層及びｎ層は全（同じものとし、上記窓側
不純物層を、ａ−３ｉ：Ｈの単一層とした比較試料（Ａ
）、μｃ−５ｉ：Ｈの単一層とした比較試料（Ｂ） 、
ａ−３１：Ｎ：Ｏ：Ｈの単一層とした比較試料（Ｃ）と
を比較した結果を表１に示す。
不純物層を、ａ−３ｉ：Ｈの単一層とした比較試料（Ａ
）、μｃ−５ｉ：Ｈの単一層とした比較試料（Ｂ） 、
ａ−３１：Ｎ：Ｏ：Ｈの単一層とした比較試料（Ｃ）と
を比較した結果を表１に示す。
表１
試料 窓側 開放 短絡 曲線 変換
不純物層 電圧 電流 因子 効率
Ａ ａ−５ｉ：１１ １．０ １．０ １．０ １．Ｏ
Ｂ μｃ−３ｔ：ＨＯ，５５０，２９０，２８０，０４
Ｃａ−３ｉ：Ｎ：０：Ｈ１，１１１，１３０，８７１，
０８Ｄ ａ−３ｉ：Ｎ：Ｏ；Ｈ。
Ｂ μｃ−３ｔ：ＨＯ，５５０，２９０，２８０，０４
Ｃａ−３ｉ：Ｎ：０：Ｈ１，１１１，１３０，８７１，
０８Ｄ ａ−３ｉ：Ｎ：Ｏ；Ｈ。
及び＋’ｃ−３ｉ：Ｈ１，１０１，２８０，９０１，２
７６ 但し、表中の変換効率は試料Ａに対する相対値である。
７６ 但し、表中の変換効率は試料Ａに対する相対値である。
この結果から、本発明で得られる太陽電池が極めて光電
変換効率の良いものであることが実祉された。
変換効率の良いものであることが実祉された。
第１図は本発明の太陽電池の代表的な構成例である。図
中、符号ｌは透明基板、２は透明電極、３はへテロ９層
、４は微結晶化ｐ層、５は五層、６はｎ層、７は裏面の
金属電極である。 特許出願人 東亜燃料工業株式会社
中、符号ｌは透明基板、２は透明電極、３はへテロ９層
、４は微結晶化ｐ層、５は五層、６はｎ層、７は裏面の
金属電極である。 特許出願人 東亜燃料工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）非晶質半導体層を有するｐｉｎ型太陽電池であって
、該太陽電池の窓側不純物層が多層構造を有することを
特徴とする非晶質半導体太陽電池。 ２）窓側不純物層が、微結晶を含む非晶質シリコン層（
微結晶化層）と、水素、窒素、炭素、酸素の中から選択
された１種又は２種以上の元素を含む非晶質シリコン層
（ヘテロ層）の多層構造であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の非晶質半導体太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063805A JPS60207319A (ja) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | 非晶質半導体太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59063805A JPS60207319A (ja) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | 非晶質半導体太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60207319A true JPS60207319A (ja) | 1985-10-18 |
Family
ID=13239952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59063805A Pending JPS60207319A (ja) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | 非晶質半導体太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60207319A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010080672A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Kaneka Corp | 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57204178A (en) * | 1981-06-10 | 1982-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optoelectric transducer |
-
1984
- 1984-03-31 JP JP59063805A patent/JPS60207319A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57204178A (en) * | 1981-06-10 | 1982-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optoelectric transducer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010080672A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Kaneka Corp | 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法 |
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