JPS62189764A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS62189764A JPS62189764A JP61031104A JP3110486A JPS62189764A JP S62189764 A JPS62189764 A JP S62189764A JP 61031104 A JP61031104 A JP 61031104A JP 3110486 A JP3110486 A JP 3110486A JP S62189764 A JPS62189764 A JP S62189764A
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- conversion device
- semiconductor layer
- light
- single crystal
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- 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
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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
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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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】
本発明は、太陽光の如き連続光において、短波長側の光
を利用して光照射面側の光電変換装置により光起電力を
発生せしめるとともに、さらに長波長側の光を有効利用
して反対側の光電変換装置により光起電力を発生させる
ことにより、より広い波長領域の光を電気に変換せしめ
る光電変換装置の作製方法に関する。
を利用して光照射面側の光電変換装置により光起電力を
発生せしめるとともに、さらに長波長側の光を有効利用
して反対側の光電変換装置により光起電力を発生させる
ことにより、より広い波長領域の光を電気に変換せしめ
る光電変換装置の作製方法に関する。
従来、光の有効利用を行うために、広い波長範囲の光を
利用する光電変換装置としては第２図に示しであるよう
なタンデム型アモルファスシリコン太陽電池が知られて
いる。
利用する光電変換装置としては第２図に示しであるよう
なタンデム型アモルファスシリコン太陽電池が知られて
いる。
第２図はその縦断面図を示している。
基板（１４）上に電極（１５）を設け、この上側にＮ型
半導体（１６） 、 Ｔ型半導体（１７）、 Ｐ型半
導体（１８）よりなる第３の光電変換装置さらにこれに
密接してＮ型半導体（１９） 、 Ｉ型半導体（２０）
、 Ｐ型半導体（２１）よりなる第２の光電変換装置
さらにこれに密接してＮ型半導体（２２） 、 Ｉ型半
導体（２３） 、 Ｐ型半導体（２４）よりなる第１の
光電変換装置の三重構造のすべての半導体をグロー放電
を用いたプラズマＣＶＤ法で形成する。さらにその上の
透明電極（２５）、透光性保護膜（２６）を形成するこ
とにより設けられた光電変換装置が知られている。
半導体（１６） 、 Ｔ型半導体（１７）、 Ｐ型半
導体（１８）よりなる第３の光電変換装置さらにこれに
密接してＮ型半導体（１９） 、 Ｉ型半導体（２０）
、 Ｐ型半導体（２１）よりなる第２の光電変換装置
さらにこれに密接してＮ型半導体（２２） 、 Ｉ型半
導体（２３） 、 Ｐ型半導体（２４）よりなる第１の
光電変換装置の三重構造のすべての半導体をグロー放電
を用いたプラズマＣＶＤ法で形成する。さらにその上の
透明電極（２５）、透光性保護膜（２６）を形成するこ
とにより設けられた光電変換装置が知られている。
かかるタンデム構造の光電変換装置は漸次半導体を積層
してゆくことができるため、多量生産に優れるという特
徴を有する。
してゆくことができるため、多量生産に優れるという特
徴を有する。
さらにこのタンデム構造において、光の有効利用のため
その光学的エネルギバンド巾（Ｅｇ）は、第２図（Ｂ）
に示す如く、光照射により光起電力を発生するＩ型半導
体（１７） 、 （２０） 、 （２３）は入射光側よ
り内部に向かって漸次小さくさせる必要がある。
その光学的エネルギバンド巾（Ｅｇ）は、第２図（Ｂ）
に示す如く、光照射により光起電力を発生するＩ型半導
体（１７） 、 （２０） 、 （２３）は入射光側よ
り内部に向かって漸次小さくさせる必要がある。
その時、夏型半導体層（１７） 、 （２０） 、 （
２３）はアモルファスシリコンゲルマニウム５ｉｘＧｅ
ｌ−ｘ（０＜Ｘ＜１）を用い、（１７）はＸ＝１．（２
０）はＸ ＝０．８． （２３）はＸ＝０゜６とより内
部（基板側）の半導体になる従って高価なゲルマニュー
ムの添加量を多くしなければならない。加えてこの内部
の方がより長波長光を吸収しなければならないため厚さ
もより厚くしなければならない。このため高価なゲルマ
ニュームをより多量に用いなければならず、低価格化を
求める光電変換装置として二重に大問題であった。
２３）はアモルファスシリコンゲルマニウム５ｉｘＧｅ
ｌ−ｘ（０＜Ｘ＜１）を用い、（１７）はＸ＝１．（２
０）はＸ ＝０．８． （２３）はＸ＝０゜６とより内
部（基板側）の半導体になる従って高価なゲルマニュー
ムの添加量を多くしなければならない。加えてこの内部
の方がより長波長光を吸収しなければならないため厚さ
もより厚くしなければならない。このため高価なゲルマ
ニュームをより多量に用いなければならず、低価格化を
求める光電変換装置として二重に大問題であった。
本発明はかかる問題点を解かんとするものであって第１
図にその縦断面図の一例を示す。
図にその縦断面図の一例を示す。
第１図において、基ｖｉ（１）上に電極（２）を設けそ
の上にＮ型マイクロクリスタル珪素半導体層（３）、さ
らに水素の添加量の少ない条件下で形成された真性また
は実質的に真性の非単結晶半導体層（４）さらにＰ型非
単結晶半導体層（５）よりなる第２の光電変換装置（１
１） 、さらにそのじょうめんに密接してＮ型非単結晶
半導体層（６）、Ｉ型非単結晶半導体層（７） 、Ｐ型
非単結晶炭化珪素半導体層（８）よりなる第１の光電変
換装置（１２）と上部電極（９）を示している。
の上にＮ型マイクロクリスタル珪素半導体層（３）、さ
らに水素の添加量の少ない条件下で形成された真性また
は実質的に真性の非単結晶半導体層（４）さらにＰ型非
単結晶半導体層（５）よりなる第２の光電変換装置（１
１） 、さらにそのじょうめんに密接してＮ型非単結晶
半導体層（６）、Ｉ型非単結晶半導体層（７） 、Ｐ型
非単結晶炭化珪素半導体層（８）よりなる第１の光電変
換装置（１２）と上部電極（９）を示している。
特に本発明は第２の光電変換装置（１１）らゆうの夏型
半導体層（４）として、水素が添加量の少なく、かつ光
学的エネルギーバンドキャップが第１の光電変換装置（
１２）中の夏型半導体層（７）と同一材料を用いていな
がら該半導体層（７）より小さい非単結晶半導体層を用
いたことを特徴とするものである。
半導体層（４）として、水素が添加量の少なく、かつ光
学的エネルギーバンドキャップが第１の光電変換装置（
１２）中の夏型半導体層（７）と同一材料を用いていな
がら該半導体層（７）より小さい非単結晶半導体層を用
いたことを特徴とするものである。
特にこの第１及び第２の半導体はともに弗素または珪素
が添加されたゲルマニュームの添加のないより珪素に近
い珪素を主成分として設けられている。
が添加されたゲルマニュームの添加のないより珪素に近
い珪素を主成分として設けられている。
そしてこの第１の光電変換装置（１２）はＰ型半導体（
６）、１型非単結晶半導体（７） 、 Ｎ型半導体（８
）をともにグロー放電プラズマＣＶＤ法により１５０〜
２５０℃の温度で形成させ得る。他方、第２の光電変換
装置（１１）のＰ型半導体（ａＬＮ型半導体（５）は同
様にグロー放電プラズマＣＶＤ法を用いて形成するが、
その厚さは各々１００〜３００人を有する。夏型の第２
の非単結晶半導体（４）は同様の装置にてより水素添加
量の少ない条件すなわち基板の温度を３５０〜９００℃
好ましくは４００〜７００℃の温度で形成する。すると
前者のアモルファス構造のＩ型非単結晶半導体（７）は
光学的エネルギバンド巾として１．７〜１．８ｅＶを有
し、後者の多結晶構造となる夏型非単結晶半導体（４）
は第４図（３０）１．４〜１．６ｅＶを有せしめること
ができる。
６）、１型非単結晶半導体（７） 、 Ｎ型半導体（８
）をともにグロー放電プラズマＣＶＤ法により１５０〜
２５０℃の温度で形成させ得る。他方、第２の光電変換
装置（１１）のＰ型半導体（ａＬＮ型半導体（５）は同
様にグロー放電プラズマＣＶＤ法を用いて形成するが、
その厚さは各々１００〜３００人を有する。夏型の第２
の非単結晶半導体（４）は同様の装置にてより水素添加
量の少ない条件すなわち基板の温度を３５０〜９００℃
好ましくは４００〜７００℃の温度で形成する。すると
前者のアモルファス構造のＩ型非単結晶半導体（７）は
光学的エネルギバンド巾として１．７〜１．８ｅＶを有
し、後者の多結晶構造となる夏型非単結晶半導体（４）
は第４図（３０）１．４〜１．６ｅＶを有せしめること
ができる。
さらにこの後者の第２の非単結晶半導体はかかる半導体
を形成してしまった後またはその途中に於いて、活性水
素アニールまたはプラズマ水素アニールを２００〜５０
０℃の温度で行い、残存する再結合中心密度をさらに中
和減少させるとよい。
を形成してしまった後またはその途中に於いて、活性水
素アニールまたはプラズマ水素アニールを２００〜５０
０℃の温度で行い、残存する再結合中心密度をさらに中
和減少させるとよい。
その結果を第４図（３１）に示す。このように温度を変
化させてゆくとＥｇも変化し３５０℃で１ 、６ｅｖ付
近９００℃で１．４ｅｖが得られる代表的な特性を表１
に示す。
化させてゆくとＥｇも変化し３５０℃で１ 、６ｅｖ付
近９００℃で１．４ｅｖが得られる代表的な特性を表１
に示す。
表１
さらに、これらの半導体に活性水素アニールを２００℃
〜５００℃で行うと、膜中の再結合中心密度をさらに減
少させ表２のような向上した電気特性が得られることが
判明した。
〜５００℃で行うと、膜中の再結合中心密度をさらに減
少させ表２のような向上した電気特性が得られることが
判明した。
表２
以下を図面に従って本発明を記す。
実施例１
第１図は本発明の縦断面図を示す。
図面において、本発明の光電変換装置の作製は以下の如
くに行った。
くに行った。
導電性表面を有する基板（本実施例ではセラミックス基
板（１）上にモリブデンの電極（２）を形成した物を用
いた。）上に、公知のプラズマＣＶＤ法にてＳ ｉ Ｉ
Ｉ 、とＰ１１３を反応ガスとし、Ｎ型マイクロクリス
タル半導体（３）を２００℃で約２００人形成し、その
上に４００℃の温度でプラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ，
を反応ガスとし■型非単結晶半導体（４）を、１μｍ形
成し、すぐに反応ガスを排気しＨ２ガスを導入し活性水
素アニールを行った。（５）を同様の方法で約１００℃
の厚さに形成し第２の光電変換装置（１）とした。さら
に、この上面に公知の方法によりＮ型非単結晶半導体（
６）約２００人、Ｉ型非単結晶半導体（７）約３０００
人、Ｐ型非単結晶炭化珪素半導体（８）約１００人を形
成し、第１の光電変換装置（１２）とし、この上面に透
光性電極（９）としてｒＴＯを２０００人の厚さに真空
蒸着法により形成し光電変換装置とした。
板（１）上にモリブデンの電極（２）を形成した物を用
いた。）上に、公知のプラズマＣＶＤ法にてＳ ｉ Ｉ
Ｉ 、とＰ１１３を反応ガスとし、Ｎ型マイクロクリス
タル半導体（３）を２００℃で約２００人形成し、その
上に４００℃の温度でプラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ，
を反応ガスとし■型非単結晶半導体（４）を、１μｍ形
成し、すぐに反応ガスを排気しＨ２ガスを導入し活性水
素アニールを行った。（５）を同様の方法で約１００℃
の厚さに形成し第２の光電変換装置（１）とした。さら
に、この上面に公知の方法によりＮ型非単結晶半導体（
６）約２００人、Ｉ型非単結晶半導体（７）約３０００
人、Ｐ型非単結晶炭化珪素半導体（８）約１００人を形
成し、第１の光電変換装置（１２）とし、この上面に透
光性電極（９）としてｒＴＯを２０００人の厚さに真空
蒸着法により形成し光電変換装置とした。
本実施例においては、■型半導体層（４）形成後、単独
に水素アニールを行ったがＰ型半導体層（５）作製時に
同時に水素アニールを行ってもよい。
に水素アニールを行ったがＰ型半導体層（５）作製時に
同時に水素アニールを行ってもよい。
この時、第１の光電変換装置の光の吸収のピークは、約
０．５μｍ付近となった。また第２の光電変換装置のピ
ークは０．７〜０．８μｍにあり、第１の光電変換装置
で可視光の短波長光を第２の光電変換装置で長波長光を
利用することができ、光をより有効に使用することがで
きた。また両光電変換装置の、■型半導体層の厚さや、
第２の光電変換装置の■型半導体層（４）の形成温度を
変えることにより、光の吸収のピークを変えることがで
き、より有効に光を利用することが可能となった。この
光電変換装置の特性を第２図に示した従来例として比較
して示す。
０．５μｍ付近となった。また第２の光電変換装置のピ
ークは０．７〜０．８μｍにあり、第１の光電変換装置
で可視光の短波長光を第２の光電変換装置で長波長光を
利用することができ、光をより有効に使用することがで
きた。また両光電変換装置の、■型半導体層の厚さや、
第２の光電変換装置の■型半導体層（４）の形成温度を
変えることにより、光の吸収のピークを変えることがで
き、より有効に光を利用することが可能となった。この
光電変換装置の特性を第２図に示した従来例として比較
して示す。
このように、従来例より高効率であり、かつＧｅ等の高
価な材料を使用していないので、製造原価をかなり安く
することができた。
価な材料を使用していないので、製造原価をかなり安く
することができた。
本実施例では、集積化していない単一セルについて述べ
たが、複数の光電変換装置領域を直列接続した構造でも
同様の結果を期待することができる。
たが、複数の光電変換装置領域を直列接続した構造でも
同様の結果を期待することができる。
また、本実施例では、二つの光電変換装置を積層したも
のを示したが第２図のように、さらに光電変換装置を積
層してもよい。
のを示したが第２図のように、さらに光電変換装置を積
層してもよい。
また、光電変換装置の構造は、本実施例のみに限定され
るものではなく、光の入射を基板側から行う構造等その
他の構造においても応用可能である。
るものではなく、光の入射を基板側から行う構造等その
他の構造においても応用可能である。
第１図は、本発明の光電変換装置の縦断面図を示す。
第２図は光電変換装置の従来例を示す。
第３図は、本発明の光電変換装置で用いるＩ型非単結晶
半導体層の成膜温度と光学的エネルギバンドギャップの
関係を示す。 （Ｂ） 哨１図
半導体層の成膜温度と光学的エネルギバンドギャップの
関係を示す。 （Ｂ） 哨１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、導電性表面を有する基板上に複数個の非単結晶半導
体を用いた光電変換装置を積層して、１つの光電変換装
置を構成する光電変換装置において、該複数個の光電変
換装置のうち、最も光照射面より遠い光電変換装置中に
水素の添加量の少ない条件下で形成された珪素を主成分
とする真性または実質的に真性の非単結晶半導体層を有
することを特徴とする光電変換装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前期水素の添加量
の少ない非単結晶半導体層は珪素を主成分とし、そのエ
ネルギーギャップは１．４〜１．６ｅＶの範囲内の値を
有していることを特徴とする光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61031104A JPS62189764A (ja) | 1986-02-15 | 1986-02-15 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61031104A JPS62189764A (ja) | 1986-02-15 | 1986-02-15 | 光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62189764A true JPS62189764A (ja) | 1987-08-19 |
Family
ID=12322093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61031104A Pending JPS62189764A (ja) | 1986-02-15 | 1986-02-15 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62189764A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5799729A (en) * | 1981-10-20 | 1982-06-21 | Shunpei Yamazaki | Manufacture of semi-amorphous semiconductor |
| JPS57159070A (en) * | 1981-03-26 | 1982-10-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of photo electromotive force element |
| JPS60101979A (ja) * | 1983-11-07 | 1985-06-06 | Daihen Corp | 光起電力素子 |
-
1986
- 1986-02-15 JP JP61031104A patent/JPS62189764A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57159070A (en) * | 1981-03-26 | 1982-10-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of photo electromotive force element |
| JPS5799729A (en) * | 1981-10-20 | 1982-06-21 | Shunpei Yamazaki | Manufacture of semi-amorphous semiconductor |
| JPS60101979A (ja) * | 1983-11-07 | 1985-06-06 | Daihen Corp | 光起電力素子 |
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