JPS60220978A - 光起電力型薄膜半導体装置 - Google Patents
光起電力型薄膜半導体装置Info
- Publication number
- JPS60220978A JPS60220978A JP60068973A JP6897385A JPS60220978A JP S60220978 A JPS60220978 A JP S60220978A JP 60068973 A JP60068973 A JP 60068973A JP 6897385 A JP6897385 A JP 6897385A JP S60220978 A JPS60220978 A JP S60220978A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- conduction type
- film
- semiconductor device
- type region
- 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
- H10F10/14—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
-
- 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
- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H10F77/488—Reflecting light-concentrating means, e.g. parabolic mirrors or concentrators using total internal reflection
-
- 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
- Y02E10/52—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
- 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
- Y02E10/546—Polycrystalline 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は光起電力型半導体装置に関し、さらζこ詳述す
れば多結晶あるいは非晶質薄膜半導体を有した光起電力
型半導体装置に関する。
れば多結晶あるいは非晶質薄膜半導体を有した光起電力
型半導体装置に関する。
従来の太陽電池などの光起電力型半導体装置は、引き上
げ法で作製したＳｉ単結晶あるいは多結晶より製造され
ている。この場合、バルクの結晶を１５０〜３００μｍ
程度の薄板に切り出したものを用いるなめに、光を装置
の裏面より入射させることができなかった。それは、光
の吸収係数の逆数に光励起担体の拡散長を加えた値がＰ
Ｎ接合の薄板の裏面に到る距離にはるかに及ばないのが
普通であり１元励起された担体が電圧を有効に発生し得
なかったからである。
げ法で作製したＳｉ単結晶あるいは多結晶より製造され
ている。この場合、バルクの結晶を１５０〜３００μｍ
程度の薄板に切り出したものを用いるなめに、光を装置
の裏面より入射させることができなかった。それは、光
の吸収係数の逆数に光励起担体の拡散長を加えた値がＰ
Ｎ接合の薄板の裏面に到る距離にはるかに及ばないのが
普通であり１元励起された担体が電圧を有効に発生し得
なかったからである。
一方、市販されている光起電力型半導体装置は薄板ある
いは薄膜の場合を問わず、装置の表面から光を入射する
構造になっている（例えば特開昭５５−４９９８号）。
いは薄膜の場合を問わず、装置の表面から光を入射する
構造になっている（例えば特開昭５５−４９９８号）。
装置表面には金属あるいは透明電極がクシ型に設置され
る。金属電極が設置されている装置では光が電極面で反
射・吸収されるために電極面積分は入射光量の利用率を
下げることになる。そこで、これを救う方法として、金
属を５０λ程度の薄い膜にして半透明となすか、あるい
は金属電極をＩｎ−８ｎの酸化物などの透明電極で置換
することがあるが、この場合でも電極部の直列抵抗が装
置の特性を大きく劣化させる欠点があった。
る。金属電極が設置されている装置では光が電極面で反
射・吸収されるために電極面積分は入射光量の利用率を
下げることになる。そこで、これを救う方法として、金
属を５０λ程度の薄い膜にして半透明となすか、あるい
は金属電極をＩｎ−８ｎの酸化物などの透明電極で置換
することがあるが、この場合でも電極部の直列抵抗が装
置の特性を大きく劣化させる欠点があった。
本発明の目的は上記欠点のない受光効率の高い光起電力
型半導体装置を提供することにある。
型半導体装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の構成は、透明なガラ
ス基板と、該基板上に形成されたｎ導電型の非晶質ある
いは多結晶シリコン薄膜層と、該薄膜層の所定の領域に
選択的に形成された深さが入射光の吸収係数の逆数の値
にほぼ等しいところのｎ導電型の非晶質あるいは多結晶
シリコン薄膜層とを有してなることにある。
ス基板と、該基板上に形成されたｎ導電型の非晶質ある
いは多結晶シリコン薄膜層と、該薄膜層の所定の領域に
選択的に形成された深さが入射光の吸収係数の逆数の値
にほぼ等しいところのｎ導電型の非晶質あるいは多結晶
シリコン薄膜層とを有してなることにある。
上記薄膜層の全体の膜厚は０．３〜１０μｍで。
望ましくは０．５〜５μｍである。上記膜厚の範囲外の
ものは製造上困難性を伴ったり実用性が悪：くなるので
回避することが好ましい。また、上記ガラス基板の少く
さも一面に入射光の反射を妨げる様な所定の膜厚の無反
射条件膜を設けるとなおよい。これについては後述する
。
ものは製造上困難性を伴ったり実用性が悪：くなるので
回避することが好ましい。また、上記ガラス基板の少く
さも一面に入射光の反射を妨げる様な所定の膜厚の無反
射条件膜を設けるとなおよい。これについては後述する
。
上述した様に、このような半導体装置を透明なガラス基
板の上に所定の膜厚を持つ非晶質あるいは多結晶薄膜の
中をこ作製することにより、裏面より光照射する構造と
することを得、光利用率、および単位面積当りの光起電
力が大いに改善された。
板の上に所定の膜厚を持つ非晶質あるいは多結晶薄膜の
中をこ作製することにより、裏面より光照射する構造と
することを得、光利用率、および単位面積当りの光起電
力が大いに改善された。
比較のため従来の装置について述べると、Ｓｉの単結晶
あるいは多結晶薄板を用いた装置においては、取扱い上
十分な強度を持たせるためには２″φ大の薄板の場合で
も少くとも１５０／Ｉｍの厚みを要する。しかし、太陽
光の吸収係数の逆数は普通〜２０μｍとなる。加えて担
体の拡散長が１〜２μｍであり、それを加え合わせた値
は２５μｍを越えることはない。従って、裏面より光を
入射させる場合にはｐｎ接合を表面より少なくとも１２
５μｍ程度の深さに作りつける必要がある。これはＰＮ
接合を深く、すなわち基板裏面側に近づけて形成させよ
うとすると、拡散の時間が一昼夜にも及ぶ長さであるこ
とを意味し、処理コストの点から言っても極めて高く、
また作製出来るｐｎ接合は空乏層が長く、やはり特性の
改善が望めなかったものである。
あるいは多結晶薄板を用いた装置においては、取扱い上
十分な強度を持たせるためには２″φ大の薄板の場合で
も少くとも１５０／Ｉｍの厚みを要する。しかし、太陽
光の吸収係数の逆数は普通〜２０μｍとなる。加えて担
体の拡散長が１〜２μｍであり、それを加え合わせた値
は２５μｍを越えることはない。従って、裏面より光を
入射させる場合にはｐｎ接合を表面より少なくとも１２
５μｍ程度の深さに作りつける必要がある。これはＰＮ
接合を深く、すなわち基板裏面側に近づけて形成させよ
うとすると、拡散の時間が一昼夜にも及ぶ長さであるこ
とを意味し、処理コストの点から言っても極めて高く、
また作製出来るｐｎ接合は空乏層が長く、やはり特性の
改善が望めなかったものである。
一方、本発明では、薄膜においては、吸収係数の逆数は
非晶質あるいは多結晶のそれぞれで０．５μｍあるいは
１μｍと短く、拡散長は更に短いので、薄膜の厚みは２
μｍもあればよく、半導体材料の省資源的観点からも改
善される。従って。
非晶質あるいは多結晶のそれぞれで０．５μｍあるいは
１μｍと短く、拡散長は更に短いので、薄膜の厚みは２
μｍもあればよく、半導体材料の省資源的観点からも改
善される。従って。
ｐｎ接合は形成される半導体薄膜の状況にもよるが表面
からせいぜい０．５μｍの深さに作られてあればよく、
拡散工程によるときは拡散時間が短く。
からせいぜい０．５μｍの深さに作られてあればよく、
拡散工程によるときは拡散時間が短く。
また、よい特性を与える空乏層の薄い接合が可能となる
。この様に本発明は省資源、省エネルギと共に特性の改
善を極めて良好ζこするものである。
。この様に本発明は省資源、省エネルギと共に特性の改
善を極めて良好ζこするものである。
さらに、従来のこの種の装置においては表面あるいは裏
面の光入射面の電極の上に入射光の反射損失を防ぐため
の無反射条件膜を作るのが普通である。それに対して本
発明では装置の裏゛側（すなわち透明なガラス基板側）
から光を照射するごとに対応して、半導体薄膜とガラス
基板の間に上記相当の無反射条件膜を挿入することによ
りさらに改善された。当然、従来の場合と設計的に全く
異なったものとなる。次にそれを示す。いま、非晶質あ
るいは多結晶半導体薄膜の光の屈折率を０２゜ガラス基
板のそれをｎ。とするとき、第３の透明な膜を両者の間
に設け、その屈折率をｎ□とするとき、次式 を満たすｎｌに対して、 太陽光の典型的な波長λの１
／４ｎ、倍の厚さに調整した無反射条件膜を設ければさ
らに入射光の有効活用ができた。
面の光入射面の電極の上に入射光の反射損失を防ぐため
の無反射条件膜を作るのが普通である。それに対して本
発明では装置の裏゛側（すなわち透明なガラス基板側）
から光を照射するごとに対応して、半導体薄膜とガラス
基板の間に上記相当の無反射条件膜を挿入することによ
りさらに改善された。当然、従来の場合と設計的に全く
異なったものとなる。次にそれを示す。いま、非晶質あ
るいは多結晶半導体薄膜の光の屈折率を０２゜ガラス基
板のそれをｎ。とするとき、第３の透明な膜を両者の間
に設け、その屈折率をｎ□とするとき、次式 を満たすｎｌに対して、 太陽光の典型的な波長λの１
／４ｎ、倍の厚さに調整した無反射条件膜を設ければさ
らに入射光の有効活用ができた。
同様に光の無反射条件膜を透明ガラス基板の裏面にも設
ける場合、光の利用率をさらに増大させることができた
０その膜の条件は上記したものと本質的に同等であり、
その場合ｓ ｎ ｏ ＝１ ｒ ｎ ２＝ガラス基板の
屈折率、無反射条件膜の屈折率はｎｏとなる。以下実施
例を用いて詳細に説明する。
ける場合、光の利用率をさらに増大させることができた
０その膜の条件は上記したものと本質的に同等であり、
その場合ｓ ｎ ｏ ＝１ ｒ ｎ ２＝ガラス基板の
屈折率、無反射条件膜の屈折率はｎｏとなる。以下実施
例を用いて詳細に説明する。
〔発明の実施例〕
第１図は本発明の一実施例としての光起電力型薄膜半導
体装置の概略断面図である。図において、５（０２の基
板ｌの上に１Ｏ−８Ｔｏｒｒ 以下の高真空中において
、電子銃を用いＡ６□０３２および２′（屈折率ケ２．
２）を厚み５８ｎｍに蒸着する。引き続いて、基板温度
を５００℃に保ちながら、同じく高真空中においてｎ型
にドープされたＳｉを電子銃で加熱し約２μｍの厚みに
蒸着する（一般ｌこ電子線又は分子線蒸着）と所期のＳ
ｉ多結晶薄膜３を得る。真空槽より取り出した多結晶薄
膜にＣＶＤ（化学気相成長）法により、リンガラスを被
着してフオＩ−ＩＪソグラフイの手法で所定のパターン
ニングを施こした後、拡散炉に入れてＢＮ（窒化硼素）
をソースとして９５０°Ｃで４０分間の熱処理で硼素を
拡散してｎ導電型領域４を形成する。次いで、公知の半
導体製造技術により金属電極５および６を形成し光起電
力型半導体装置を構成する。
体装置の概略断面図である。図において、５（０２の基
板ｌの上に１Ｏ−８Ｔｏｒｒ 以下の高真空中において
、電子銃を用いＡ６□０３２および２′（屈折率ケ２．
２）を厚み５８ｎｍに蒸着する。引き続いて、基板温度
を５００℃に保ちながら、同じく高真空中においてｎ型
にドープされたＳｉを電子銃で加熱し約２μｍの厚みに
蒸着する（一般ｌこ電子線又は分子線蒸着）と所期のＳ
ｉ多結晶薄膜３を得る。真空槽より取り出した多結晶薄
膜にＣＶＤ（化学気相成長）法により、リンガラスを被
着してフオＩ−ＩＪソグラフイの手法で所定のパターン
ニングを施こした後、拡散炉に入れてＢＮ（窒化硼素）
をソースとして９５０°Ｃで４０分間の熱処理で硼素を
拡散してｎ導電型領域４を形成する。次いで、公知の半
導体製造技術により金属電極５および６を形成し光起電
力型半導体装置を構成する。
第２図は上述の光起電力型半導体装置の部分平面図であ
る。図において１点線で囲まれた部分４が上記不純物拡
散により作られたｎ導電型領域である。前記第１図にお
いて点線で示した部分にｐｎ接合が作られている。この
ｐｎ接合と基板の距離は約１．５μｍであり、こうして
作製した多結晶薄膜の５０００人の光に対する吸収係数
の逆数の値にほぼ等しい。拡散工程の後に、ｎ導電型領
域およびｎ導電型領域のそれぞれの上に通常の方法で金
属膜を被着し、フオｌ−ＩＪソグラフイの手法で第２図
の様に電極５および６を作製した。
る。図において１点線で囲まれた部分４が上記不純物拡
散により作られたｎ導電型領域である。前記第１図にお
いて点線で示した部分にｐｎ接合が作られている。この
ｐｎ接合と基板の距離は約１．５μｍであり、こうして
作製した多結晶薄膜の５０００人の光に対する吸収係数
の逆数の値にほぼ等しい。拡散工程の後に、ｎ導電型領
域およびｎ導電型領域のそれぞれの上に通常の方法で金
属膜を被着し、フオｌ−ＩＪソグラフイの手法で第２図
の様に電極５および６を作製した。
以上詳述したように、本発明は透明基板上に形成された
所定の導電型の非晶質あるいは多結晶半導体薄膜中に逆
の導電型の領域を設けることにより受光効率の大きい光
起電力型半導体装置を提供できる点、工業的利益大なる
ものである。
所定の導電型の非晶質あるいは多結晶半導体薄膜中に逆
の導電型の領域を設けることにより受光効率の大きい光
起電力型半導体装置を提供できる点、工業的利益大なる
ものである。
第１図は本発明の一実施例としての光起電力型半導体装
置の概略断面図、第２図は第１図の部分的平面図である
。 ｌ・・・透明基板、２・２′ ・・・無反射条件膜、３
・・・多結晶または非晶質Ｓｉ薄＠（ｎ導電型）、４・
・・不純物拡散領域（ｎ導電型）、５・６・・・電極。
置の概略断面図、第２図は第１図の部分的平面図である
。 ｌ・・・透明基板、２・２′ ・・・無反射条件膜、３
・・・多結晶または非晶質Ｓｉ薄＠（ｎ導電型）、４・
・・不純物拡散領域（ｎ導電型）、５・６・・・電極。
Claims (1)
- 透明な絶縁性基板と、該基板上に形成された第１の導電
型の非晶質あるいは多結晶薄膜半導体層と、該半導体層
の所定の領域に形成された第２の導電型の半導体層とを
有してなることを特徴とする光起電力型薄膜半導体装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068973A JPS60220978A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 光起電力型薄膜半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60068973A JPS60220978A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 光起電力型薄膜半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60220978A true JPS60220978A (ja) | 1985-11-05 |
Family
ID=13389119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60068973A Pending JPS60220978A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 光起電力型薄膜半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60220978A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6473680A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-17 | Sanyo Electric Co | Photovoltaic device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51113481A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-06 | Sony Corp | Semiconductor device |
-
1985
- 1985-04-03 JP JP60068973A patent/JPS60220978A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51113481A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-06 | Sony Corp | Semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6473680A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-17 | Sanyo Electric Co | Photovoltaic device |
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