JPS60258975A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPS60258975A JPS60258975A JP59114842A JP11484284A JPS60258975A JP S60258975 A JPS60258975 A JP S60258975A JP 59114842 A JP59114842 A JP 59114842A JP 11484284 A JP11484284 A JP 11484284A JP S60258975 A JPS60258975 A JP S60258975A
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- 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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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- 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】
（イ）産業上の利用分腎
本発明は光照射により起電力を発生する光起電力装置に
関し、太陽電池や光センサーとして利用される。
関し、太陽電池や光センサーとして利用される。
（ロ） 従来技術
この種光起電力装置の典型例として、光入射面を形成す
るガラス基板の背面側に順次透明電極、ＰＴＮ接合型半
導体層及び金属裏面！極を積層したものが存在し、例え
ば特開昭５７−９５６７７号公報にあっては、上記ＰＩ
Ｎ接合型半導体層としてシリコン化合物ガスのプラズマ
分解により得られる非晶質シリコン（ａ−５ｉ）を用い
ること、更には光入剣側のＰ型層として非晶質シリコン
カーベイト（ａ−５ｉＣ）を用いることを提案している
。即ち、従来の非晶質シリコンのＰ型層に代って非晶質
シリコンカーハイドを用いることにより断るＰ型層に於
ける光吸収損失を減少させる所謂窓効果を得、発電に寄
り、するＩ型層への光照射量を増大いせ光電変換効率の
上昇を図っている。
るガラス基板の背面側に順次透明電極、ＰＴＮ接合型半
導体層及び金属裏面！極を積層したものが存在し、例え
ば特開昭５７−９５６７７号公報にあっては、上記ＰＩ
Ｎ接合型半導体層としてシリコン化合物ガスのプラズマ
分解により得られる非晶質シリコン（ａ−５ｉ）を用い
ること、更には光入剣側のＰ型層として非晶質シリコン
カーベイト（ａ−５ｉＣ）を用いることを提案している
。即ち、従来の非晶質シリコンのＰ型層に代って非晶質
シリコンカーハイドを用いることにより断るＰ型層に於
ける光吸収損失を減少させる所謂窓効果を得、発電に寄
り、するＩ型層への光照射量を増大いせ光電変換効率の
上昇を図っている。
この様に非晶質シリコンカーバイドをＰ型層に用いるこ
とにより該Ｐ型層に於ける光吸収は減少するものの、例
えば５００ｎｍ以下の短波長領域での感度低下は未だ七
分に改善されるに至っていない。更に上記Ｐ型の非晶質
シリコン力−ノ＼イドの光導電率は一般的に１０−４〜
１０−５Ω−１ｃｔｎ−１と小さく、換言すると電気抵
抗が高く電気的損失が大きい。
とにより該Ｐ型層に於ける光吸収は減少するものの、例
えば５００ｎｍ以下の短波長領域での感度低下は未だ七
分に改善されるに至っていない。更に上記Ｐ型の非晶質
シリコン力−ノ＼イドの光導電率は一般的に１０−４〜
１０−５Ω−１ｃｔｎ−１と小さく、換言すると電気抵
抗が高く電気的損失が大きい。
（ハ〉 発明の目的
本発明は斯乙点に鑑みて為きれたものであって、その目
的とするところは、短波長領域に於ｌうる感度及び電気
的損失の改善にある。
的とするところは、短波長領域に於ｌうる感度及び電気
的損失の改善にある。
（二〉 発明の構成
本発明光起電力装置は、非晶質半導体層の光入射側゛に
白金族元素のＰ型酸化物層を配置すると共３− に、該酸化物層が配置される非晶質半導体層の界面から
厚み方向の少なくとも一部に向って光学的バンドキャッ
プを減小傾斜せしめた構成にある。
白金族元素のＰ型酸化物層を配置すると共３− に、該酸化物層が配置される非晶質半導体層の界面から
厚み方向の少なくとも一部に向って光学的バンドキャッ
プを減小傾斜せしめた構成にある。
（ホ）実施例
第１図は本発明の一実施例を示し、（１）は光入射面を
形成する透光性月つ絶縁性を有する材料、例えばガラス
製の基板、く２）は酸化スス、ＩＴＯ等の透光性導電酸
化物から成る透明電極、（３）はＰＩＮ接合型の半導体
層、く４〉はアルミ−ラム、チタン、チタン銀合金等の
金属製の裏面電極で上記透明電極（２〉、ＰＩＮ接合型
半導体層（３）及び裏面電極（４〉は従来の典型例と同
しく基板（１〉の背面にこの順序で積層被着されている
。上記ＰＩＮ接合型半導体層く３）の具体的構成は光入
射側から見て、白金族元素のＰ型酸化物層（３Ｐ）と、
真性或いは実質的に真性なＩ型非晶質半導体層〈３■）
と、Ｎ型微結晶半導体層（３Ｎ）と、の積層構造を持っ
ている。
形成する透光性月つ絶縁性を有する材料、例えばガラス
製の基板、く２）は酸化スス、ＩＴＯ等の透光性導電酸
化物から成る透明電極、（３）はＰＩＮ接合型の半導体
層、く４〉はアルミ−ラム、チタン、チタン銀合金等の
金属製の裏面電極で上記透明電極（２〉、ＰＩＮ接合型
半導体層（３）及び裏面電極（４〉は従来の典型例と同
しく基板（１〉の背面にこの順序で積層被着されている
。上記ＰＩＮ接合型半導体層く３）の具体的構成は光入
射側から見て、白金族元素のＰ型酸化物層（３Ｐ）と、
真性或いは実質的に真性なＩ型非晶質半導体層〈３■）
と、Ｎ型微結晶半導体層（３Ｎ）と、の積層構造を持っ
ている。
上記白金族元素とは周期表第■族の貴金属であるルテニ
ウムＲｕ、ロジウムＲｈ、パンシウムＰｄ、オ４− スミウ１．Ｏｓ、イリシウＡｌｔ及び白金Ｐｔの６元素
を総称し、これ等の元素は一般的に酸化され難いが、イ
リジウムやルテニウム等については斯る元素素材をスパ
ッタターゲットとする酸素雰囲気中でのスパッタリング
により、斯る元素の酸化物が得られる。例えばイリジウ
ムをスパックターゲットとじ、基板温度１５″′Ｃ１高
周波（ＲＦ）パワー０１ｗ／ｃｍ２、ガス圧０ 、１
Ｔｏｒｒの酸素雰囲気の条件に於いＣスパッタリングを
施すと、毎分約５人の成長速度で酸化イリジウムが形成
される。この酸化イリジウムはＰ型不純物がドープされ
ていないにも拘らずＰ型半導体の性質を呈し、光学的バ
ンドギャップは約４ｅＶ、室温に於ける光導電率は１Ω
刊ｃｍ−を以上、活性化エネルギーも０．０３ｅＶ以下
の緒特性を有する。
ウムＲｕ、ロジウムＲｈ、パンシウムＰｄ、オ４− スミウ１．Ｏｓ、イリシウＡｌｔ及び白金Ｐｔの６元素
を総称し、これ等の元素は一般的に酸化され難いが、イ
リジウムやルテニウム等については斯る元素素材をスパ
ッタターゲットとする酸素雰囲気中でのスパッタリング
により、斯る元素の酸化物が得られる。例えばイリジウ
ムをスパックターゲットとじ、基板温度１５″′Ｃ１高
周波（ＲＦ）パワー０１ｗ／ｃｍ２、ガス圧０ 、１
Ｔｏｒｒの酸素雰囲気の条件に於いＣスパッタリングを
施すと、毎分約５人の成長速度で酸化イリジウムが形成
される。この酸化イリジウムはＰ型不純物がドープされ
ていないにも拘らずＰ型半導体の性質を呈し、光学的バ
ンドギャップは約４ｅＶ、室温に於ける光導電率は１Ω
刊ｃｍ−を以上、活性化エネルギーも０．０３ｅＶ以下
の緒特性を有する。
−ｔｉ、Ｉ型非晶質半導体層（３１）は光入射側、即ち
上記酸化イリジウム等のＰ型半導体層（３Ｐ〉側から、
不純物ガスを含まないシリコン化合物ガス例えばシラン
ＳｉＨ＋にメタンＣｌ４４等炭素元素を含むガスを添加
した原料ガスのプラズマ分解により得られる非晶質シリ
コンカーハイドの第１■型領域（ＩＩ）と、シリコン化
合物ガスのみにより形成きれる非晶質シリコンの第２１
型領域（Ｉ２）との２層構造となっている。−ト記非晶
質シリコンカーバイドの第１１型領域Ｎ＋）は」−記Ｐ
型酸化物層（３Ｐンの光学的バンドギャップと非晶質シ
リコンの第２１型領域（１２）の光学的バンドギャップ
の急峻な断差を補正するもので、従って該第１■型領域
（１１）の光学的バンドキャップはＰ型酸化物層（３Ｐ
）の界面が高く第２■型層（１２）の界面が最小となる
べく減小傾斜する構成となっている。具体的にはＰ型酸
化物層（３Ｐ）の光学的バンドギャップが約４ｅＶ、第
２１型！！（１２）のそれが約１．７ｅＶに対し、第１
１型領域（１１）はＰ型酸化物層（３Ｐ）側が約２．Ｏ
ｅＶ、第２■型領域（１２）側が約１．７ｅＶとなるよ
うに直線的或いは階段的に減小傾斜せしめられている。
上記酸化イリジウム等のＰ型半導体層（３Ｐ〉側から、
不純物ガスを含まないシリコン化合物ガス例えばシラン
ＳｉＨ＋にメタンＣｌ４４等炭素元素を含むガスを添加
した原料ガスのプラズマ分解により得られる非晶質シリ
コンカーハイドの第１■型領域（ＩＩ）と、シリコン化
合物ガスのみにより形成きれる非晶質シリコンの第２１
型領域（Ｉ２）との２層構造となっている。−ト記非晶
質シリコンカーバイドの第１１型領域Ｎ＋）は」−記Ｐ
型酸化物層（３Ｐンの光学的バンドギャップと非晶質シ
リコンの第２１型領域（１２）の光学的バンドギャップ
の急峻な断差を補正するもので、従って該第１■型領域
（１１）の光学的バンドキャップはＰ型酸化物層（３Ｐ
）の界面が高く第２■型層（１２）の界面が最小となる
べく減小傾斜する構成となっている。具体的にはＰ型酸
化物層（３Ｐ）の光学的バンドギャップが約４ｅＶ、第
２１型！！（１２）のそれが約１．７ｅＶに対し、第１
１型領域（１１）はＰ型酸化物層（３Ｐ）側が約２．Ｏ
ｅＶ、第２■型領域（１２）側が約１．７ｅＶとなるよ
うに直線的或いは階段的に減小傾斜せしめられている。
斯る減ノＪ＼傾斜はプラズマ分解時に添加されるメタン
ＣＤ今のガス流量を序々に直線的、或いは複数のステッ
プ毎に階段的に減小せしめることによって達成される。
ＣＤ今のガス流量を序々に直線的、或いは複数のステッ
プ毎に階段的に減小せしめることによって達成される。
例えば上記的２．ＯｅＶの光学的バンドギャップを得る
場合のガスｆｆｕｔ比は７０％ＳｉＨ＋に３０％ＣＨ，
であり、約１．７ｅＶのところでＣＨ４が零となるよう
序々に或いは５％づつステップ毎にＣＨ４すｆス流■゛
か減小せしめられる。
場合のガスｆｆｕｔ比は７０％ＳｉＨ＋に３０％ＣＨ，
であり、約１．７ｅＶのところでＣＨ４が零となるよう
序々に或いは５％づつステップ毎にＣＨ４すｆス流■゛
か減小せしめられる。
第２図は可視光波長付近の分光感度をパし、実線は本発
明装置の特性であり、破線１」従来装置の特性を示して
いる。断る特性測定に供せられた本発明装置の具体的仕
様は上記光学的ハンドギヤツノを備え、夫々の膜厚は、
Ｐ型酸化物層（３Ｐ）が２００〜７００人、第１１型領
域（１１）が約５００人、第２Ｉ型領域（１２）が５０
００〜７０００人、Ｎ型微結晶半導体層（３Ｎ）が４０
０人である。また従来装置は特開昭５７−９５６７７号
公報の如くＰ型層として窓効果を得るべく光学的バンド
ギャップが２．ＯｅＶの膜厚１５０〜３００人の非晶質
シリコンカーバイドを用い、■型層、Ｎ型層として膜厚
５０００〜７０００人の非晶質ノリコン及び膜厚４００
人の微結晶シリコンか夫々用いられた。この測定の結果
短波長側、即ち波長にして約５５０ｎｍ以Ｆの領域に於
いて分光感度が改善されることが確認された。
明装置の特性であり、破線１」従来装置の特性を示して
いる。断る特性測定に供せられた本発明装置の具体的仕
様は上記光学的ハンドギヤツノを備え、夫々の膜厚は、
Ｐ型酸化物層（３Ｐ）が２００〜７００人、第１１型領
域（１１）が約５００人、第２Ｉ型領域（１２）が５０
００〜７０００人、Ｎ型微結晶半導体層（３Ｎ）が４０
０人である。また従来装置は特開昭５７−９５６７７号
公報の如くＰ型層として窓効果を得るべく光学的バンド
ギャップが２．ＯｅＶの膜厚１５０〜３００人の非晶質
シリコンカーバイドを用い、■型層、Ｎ型層として膜厚
５０００〜７０００人の非晶質ノリコン及び膜厚４００
人の微結晶シリコンか夫々用いられた。この測定の結果
短波長側、即ち波長にして約５５０ｎｍ以Ｆの領域に於
いて分光感度が改善されることが確認された。
７−
即ち、本発明装置にあっては、Ｐ型酸化物層（３Ｐ）と
、第２■型領域（１２）との間に設けらｔ１／−第１Ｉ
型領域（１、）が、両者（３Ｐ）（＋２）間の光学的バ
ンドギャップの差を補正ずべくその光学的ハン［゛ギャ
ップを減小傾斜せしめた結果、上記Ｐ型酸化物層（３Ｐ
）と■型非晶質半導体層（３■）との界面に於いて発生
したキャリア、特に電子がその傾斜によって再結合する
ことなく移動し、その移動が分光感度特性の改善に寄与
しているのである。
、第２■型領域（１２）との間に設けらｔ１／−第１Ｉ
型領域（１、）が、両者（３Ｐ）（＋２）間の光学的バ
ンドギャップの差を補正ずべくその光学的ハン［゛ギャ
ップを減小傾斜せしめた結果、上記Ｐ型酸化物層（３Ｐ
）と■型非晶質半導体層（３■）との界面に於いて発生
したキャリア、特に電子がその傾斜によって再結合する
ことなく移動し、その移動が分光感度特性の改善に寄与
しているのである。
−方、上記Ｐ型酸化物層（３Ｐ）が酸化イリジウムの場
合、光導電率は１Ω−１ｃｍ−１以」−と従来のＰ型非
晶質カーバイドの１０→〜１０−５Ω−Ｉ Ｃｍ ”と
比し７て極めて高く、従ってフエルミレ・＼几が伝導帯
により近づくために、内部電界がより強くなりキャリア
の移動が促進きれるので、集電効率の上昇が図れ、その
結果電気的損失についても改善される。
合、光導電率は１Ω−１ｃｍ−１以」−と従来のＰ型非
晶質カーバイドの１０→〜１０−５Ω−Ｉ Ｃｍ ”と
比し７て極めて高く、従ってフエルミレ・＼几が伝導帯
により近づくために、内部電界がより強くなりキャリア
の移動が促進きれるので、集電効率の上昇が図れ、その
結果電気的損失についても改善される。
上記実施例に於ける第１Ｉ型領域（１１）は−Ｌ述の如
くＰ型酸化物層（３Ｐ）と第２１型領域（１２）との光
学的バンドギャップの差を補正するものであり、光学的
バンドギャップが減小傾斜しておれば真性＝８− でなくてもＰ型溝を層であっても良い。
くＰ型酸化物層（３Ｐ）と第２１型領域（１２）との光
学的バンドギャップの差を補正するものであり、光学的
バンドギャップが減小傾斜しておれば真性＝８− でなくてもＰ型溝を層であっても良い。
また、Ｐ型酸化物層〈３Ｐ〉として酸化イリジウムに代
って酸化ルデニウムを用いた場合、光導電率は向上する
が、若干光吸収損失が増加するものの、本発明の目的を
達成することができる。
って酸化ルデニウムを用いた場合、光導電率は向上する
が、若干光吸収損失が増加するものの、本発明の目的を
達成することができる。
第３図は本発明の他の実施例を示し、先の実施例と異な
るところは光入射側に設けられた透明電極（２）に代っ
てグリメト状の金属電極（５）を配置して集電機能を持
たせたところである。斯るグリッド状の金属電極（５）
は例えばアルミニウムから成り、膜厚３０００人、幅５
０μｍ、間隔ピッチ５００μｍ、受光面に対する占有率
１０％以下である。この時、Ｐ型酸化物層（３Ｐ）の膜
厚は断る酸化物層（３Ｐ〉の低固有抵抗を利用して集電
機能を補足すべく約１０００〜２０００人と厚くなって
いる。また、Ｐ型際化物Ｍ（３Ｐ）の膜厚をそれ以上に
設計すると、クリッド状金属電極（５）の省略が可能と
なる。
るところは光入射側に設けられた透明電極（２）に代っ
てグリメト状の金属電極（５）を配置して集電機能を持
たせたところである。斯るグリッド状の金属電極（５）
は例えばアルミニウムから成り、膜厚３０００人、幅５
０μｍ、間隔ピッチ５００μｍ、受光面に対する占有率
１０％以下である。この時、Ｐ型酸化物層（３Ｐ）の膜
厚は断る酸化物層（３Ｐ〉の低固有抵抗を利用して集電
機能を補足すべく約１０００〜２０００人と厚くなって
いる。また、Ｐ型際化物Ｍ（３Ｐ）の膜厚をそれ以上に
設計すると、クリッド状金属電極（５）の省略が可能と
なる。
（へ）発明の効果
本発明光起電力装置は以上の説明から明らかな如く、光
入射側に白金族元素のＰ型酸化物層を配置すると共に、
該酸化物層が配置される非晶質半導体層の界面から厚み
方向の少なくとも一部に向って光学的バンドギャップを
減小傾斜せしめたので、短波長領域に於ける感度の」−
昇のみならず電気的損失の改善を図ることができる。
入射側に白金族元素のＰ型酸化物層を配置すると共に、
該酸化物層が配置される非晶質半導体層の界面から厚み
方向の少なくとも一部に向って光学的バンドギャップを
減小傾斜せしめたので、短波長領域に於ける感度の」−
昇のみならず電気的損失の改善を図ることができる。
図は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例の側面
図、第２図本発明装置と従来装置との分光感度特性図、
第３図は第２実施例の側面図、を夫々示している。 （１）・・・基板、（３）・・・半導体層、（３Ｐ）・
・・Ｐ型酸化物層、（３Ｉ〉・・・■型非晶質半導体、
Ｈ＋）・・・第１■型領域、（１２）・・・第２■型領
域。 出願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 佐野静夫
図、第２図本発明装置と従来装置との分光感度特性図、
第３図は第２実施例の側面図、を夫々示している。 （１）・・・基板、（３）・・・半導体層、（３Ｐ）・
・・Ｐ型酸化物層、（３Ｉ〉・・・■型非晶質半導体、
Ｈ＋）・・・第１■型領域、（１２）・・・第２■型領
域。 出願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 佐野静夫
Claims (5)
- （１）非晶質半導体層の光入射側に白金族元素のＰ型際
化物層を配置すると共に、該酸化物層が配置される非晶
質半導体層の界面から厚み方向の少なくとも一部に向っ
て光学的バンドギャップを減小傾斜せしめたことを特徴
とする光起電力装置。 - （２）上記Ｐ型際化物層は酸化イリジウムであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光起電力装置。 - （３）上記非晶質半導体層は少なくとも光入射側から非
晶質シリコンカーバイドと非晶質シリコンとの２層構造
を備え、上記非晶質シリコン力・−バイトに於ける炭素
含有量の減少により上記光学的バンドギャップが減少傾
斜していることを特徴とする特許請求の範囲第１項若し
くは第２項記載の光起電力装置。 - （４）上記非晶質シリコンカーバイド及び非晶質シリコ
ンは実質的に真性であることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の光起電力装置。 - （５）上記非晶質シリコンカーバイドはＰ型溝電層であ
り、非晶質シリコンは実質的に真性であることを特徴と
する特許請求の範囲第３項記載の光起電力装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114842A JPS60258975A (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | 光起電力装置 |
| US06/730,670 US4680607A (en) | 1984-05-11 | 1985-05-03 | Photovoltaic cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114842A JPS60258975A (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | 光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60258975A true JPS60258975A (ja) | 1985-12-20 |
Family
ID=14648066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59114842A Pending JPS60258975A (ja) | 1984-05-11 | 1984-06-05 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60258975A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63220580A (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-13 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 光電変換素子の製造の方法 |
| JPS63220579A (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-13 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 光電変換素子の製造方法 |
| JPS63241970A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-07 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 光電変換素子の製造方法 |
| US4892594A (en) * | 1984-02-23 | 1990-01-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic element |
| JPH0322571A (ja) * | 1989-06-20 | 1991-01-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JPH03252171A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-11 | Sharp Corp | 非晶質太陽電池 |
-
1984
- 1984-06-05 JP JP59114842A patent/JPS60258975A/ja active Pending
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