JPS6233479A - 太陽電池 - Google Patents

太陽電池

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JPS6233479A
JPS6233479A JP60172511A JP17251185A JPS6233479A JP S6233479 A JPS6233479 A JP S6233479A JP 60172511 A JP60172511 A JP 60172511A JP 17251185 A JP17251185 A JP 17251185A JP S6233479 A JPS6233479 A JP S6233479A
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晴夫 伊藤
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Shinichi Muramatsu
信一 村松
Sunao Matsubara
松原　直
Nobuo Nakamura
信夫 中村
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、太陽電池に係わり、特に超格子構造の半導体
薄膜を用いた光電変換効率の高いアモルファスシリコン
系太陽電池に関する。
〔発明の背景〕
結晶成長技術や非晶質薄膜成長技術の進歩によって、材
料中の電子波長（？！！子のド・ブロイ波長）と同程度
の膜厚（１０〜１００Ａ）を有する、いわゆる超薄膜が
形成できるようになった。この超薄膜においては、バル
ク半導体には見られない二次元電気伝導などの現象が現
われ、この特徴を利用する種々の応用が考えられている
（広瀬他：「半導体超格子とその光電プロセス」日本学
術振興会光電相互変換第１２５委員会第１１１回研究会
資料第４２５号、第１３〜１８頁参照）。この場合、不
純物のドーピングによる超格子構造の形成技術や、超格
子構造への導電型制御用不純物、深い準位形成用不純物
、発光中心形成用不純物など各種の不純物のドーピング
技術が活用されている。
しかし、従来技術においては、超薄膜内や超格なされた
程度である。
また従来のアモルファスシリコン余人１’Ａ　ｆｉ　Ｍ
において、充分に高い短絡電流を得るためには１層の膜
厚を１００Ａ以下にする必要があるため、開放電圧が厚
膜の場合より低くなるという問題点があった。厚膜で充
分に高い短ｇ電流を得るためには、光学ギャップを広く
すればよいが、光学ギャップを広くするためにカーボン
の添加量を増加すると、ボロンのドーピング効果が低下
して光導電率が小さくなってしまい、その結果、光電変
換効率が低下する。要するに、短絡電流や光電変換効率
を高くし、かつ開放電圧を高くすることは困鑵であった
。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、アモルファスシリコン層あるいはアモ
ルファスシリコンカーバイト層など、アモルファスシリ
コンを主成分とするアモルファスシリコン系材料層を用
いた、開放電圧が高く、短絡電流が大きく、かつ光電変
換効率の高い太陽電池を提供することにある。
〔発明の概要〕 本発明者は、アモルファスシリコン系材料の薄膜と厚膜
の特性の差異について研究を行なった。
その結果、アモルファス材料の薄膜または多層４膜にお
いては、導電型制御のための不純物のドーピングによっ
て生じるドナーやアクセプタの有効半径は、材料や不純
物の種類によって異なるが、書 ３０〜１０ＯＡ程度であることに着眼し、この有効半径
以下の膜厚の簿膜の場合および不純物のドーピング領域
が表面または界面からこの有効半径程度である場合と、
膜厚が大きく、不純物のドーピング領域が表面または界
面から前記有効半径以上になっている厚膜の場合とでは
、不純物の電子状態は顯著に異なっていると考え、研究
を進めた結果、前記有効半径程度に薄い超薄膜や超格子
構造においては、厚膜の場合より、エネルギー帝位の変
化、活性化率の低下、再結合速度の増大といった特性の
低下を生じやすいことを見出した。
そこで、本発明者は、ｐ型アモルファスシリコン層ある
いはシリコンカーバイト層に不純物をドープする時、薄
膜または多重’ｔ＋Ｍ造薄暎の薄膜もしくは界面から離
れた領域にドープすることにより、前記の特性低下を防
止し得ることを見出し、またこのような多層薄膜の具体
的構造として、厚さが１０〜３０ＯＡである２つのノン
ドープアモルファスシリコン層の間に、Ｐ型不純物を含
むｐ型アモルファスシリコン層を設けることを発明し、
また、このようにした多層薄膜が全体として実効的にＰ
型の導電型を示すことを確認した。また、このようにし
た薄膜を用いて光電変換効率の高いアモルファスシリコ
ン系太陽電池を製作した。
なお、ここでいうアモルファスとは微結晶（ｍｉｃｒｏ
　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）を若干量含んでも、実質的
にアモルファスとみなし得るものをも含むものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１ 第１図を用いて説明する。
まず、ガラス基板１上にＩ　ｎｄｉｕｍ　Ｔ　ｉｎ　Ｏ
ｘｊ、ｄ６と５ｉ０２の２層膜から成る導電性光透過膜
２を形成した。その上にモノシランガスとメタンガスの
混合ガスの高周波プラズマ分解法によりアモルファスシ
リコンカーバイト（ａ　−５ｉＣ）　層１３および１４
を積層し多層薄膜２０を形成した。ａ−８ｉＣ［１４は
Ｂ２Ｈ６を０．５ＰＰｍ混合して形成したＢを含む層で
、導電型はＰ型である。ａ−５ｉＣＭ１４の厚さは２０
Ａ、ａ−３ｉＣ層１３Ａｇｔｌｌ極３を蒸着法にて設け
、太陽電池を完成した。
この太陽電池の開放電圧は０．９５Ｖという高い値を示
し、光電変換効率は１０．８％であった。
なお、ａ−８ｉＣ層１３の一方を設けなくても本発明の
効果が得られた。
実施例２ 第２図を用いて説明する。
実施例１と同様に基板１上に設けた導電性光透過膜２の
上にａ−３ｊ、Ｃ層１３を設け、その上にＢ（ボロン）
をドープしたＰ型ａ−３ｉＣ層１４を設け、その上にａ
−３ｉＣ層１３を設け、さらにその上にｐ型ａ−Ｓｉ０
層１４とａ−３ｉＣ層１３を設けてアモルファスシリコ
ン多層薄膜２０′を形成した。続いてその上にｉ型ａ−
３ｉ：Ｈ膜１６、ｎ型機結晶Ｓ成膜１７、銀電極３を設
けて実施例１で示した多層薄膜２０．ｉ型Ｓｉ：Ｈ膜１
６、ｎ型機結晶Ｓ成膜１７を重ねた膜を二重に積層して
導電性光透過膜２を設けた基板１上に形成し、その上に
銀電極３を設けて太陽電池を構成した。
この太陽電池の開放電圧は１．９Ｖ、光電変換効率は１
１，０％であった。
以上の実施例におけるａ−８ｉＣ層（アモルファスシリ
コンカーバイト）は、その他のアモルフ１アスシリコン
系材料、たとえばアモルファスシリコン、アモルファス
シリコンナイトライド、アモルファスシリコンゲルマニ
ウム、アモルファスシリコ錫等、シリコンと■族元素の
化合物にしても同様の結果が得られ、実施例２，３の場
合には、これらを組み合わせて用いてもよい。
また、ａ−３ｉＣ層１３の膜は、１Ｏ−３０ＯＡの範囲
で良好な結果が得られた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、アモルファスシリコン系太陽電池にお
いて、Ｐ型溝電型を有する多層薄膜により厚膜と同等以
上の導電特性が得られるため、開″Ｑ電圧が高く、光電
変換効率の大きい太陽電池が提供できる効果がある。
、１
【図面の簡単な説明】
第１図は実施例１の太陽電池の断面図、第２図は実施例
２の太陽電池の断面図、第３図は実施例３の太陽電池の
断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・導電性光透過膜、３・・
・銀電極、１３−ａ−３ｉＣ層、１４　・Ｐ型ａ−８ｉ
Ｃ層、１６−　ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜、ｌ　７　・＝　ｎ
型機結晶Ｓｔ膜、２０．２０’・・・多層薄膜（多層ア
モルファスシリコン膜）、。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、アモルファスシリコン系材料からなり、導電型がｐ
    型である薄膜を、少なくとも１以上含む太陽電池におい
    て、該薄膜が、少なくとも１以上の、厚さが１０〜３０
    ０Åであるノンドープアモルファスシリコン系材料層と
    、少なくとも１以上の、厚さが任意のｐ型アモルファス
    シリコン層で多層に構成され、該ｐ型アモルファスシリ
    コン層の面の少なくとも片面が前記厚さが１０〜３００
    Åであるノンドープアモルファスシリコン系材料層と接
    するように積層して構成して該多層薄膜の実効的導電型
    をｐ型にすることを特徴とする太陽電池。
JP60172511A 1985-08-07 1985-08-07 太陽電池 Expired - Lifetime JPH065774B2 (ja)

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