JPS63222425A - 非晶質シリコンゲルマニウム膜の製造方法 - Google Patents
非晶質シリコンゲルマニウム膜の製造方法Info
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- JPS63222425A JPS63222425A JP62055563A JP5556387A JPS63222425A JP S63222425 A JPS63222425 A JP S63222425A JP 62055563 A JP62055563 A JP 62055563A JP 5556387 A JP5556387 A JP 5556387A JP S63222425 A JPS63222425 A JP S63222425A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (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】
ビ1 産業上の利用分野
本発明は非晶質シリコンに、光学的ノくンドギャップを
任意の値に調節する元素を添加し合金化した非晶質ンリ
コンアロイ膜の製造方法に関する。
任意の値に調節する元素を添加し合金化した非晶質ンリ
コンアロイ膜の製造方法に関する。
(四 従来の技術
非晶質太陽電池の用途が電卓、腕時計のような小型民生
用電子機器の電源から光太陽発電へと進むに従って、半
導体接合も単層型から特開昭58−116779号公報
の如く積層型(タンデム型)の構造へと開発目標が拡が
っている。
用電子機器の電源から光太陽発電へと進むに従って、半
導体接合も単層型から特開昭58−116779号公報
の如く積層型(タンデム型)の構造へと開発目標が拡が
っている。
従来、非晶質太陽電池において主として発電に寄与する
光活性層は欠陥を形成するダングリングボンド(不対結
合手)を水素及び又はへロゲンによりターミネート(終
端)した非晶質シリコン(a−8i)が用いられ、就中
水素をダングリングボンドのターミネータ(終端子)と
した水素化非晶質シリコン(a−E31:H)により高
い光電変換特性が得られている。
光活性層は欠陥を形成するダングリングボンド(不対結
合手)を水素及び又はへロゲンによりターミネート(終
端)した非晶質シリコン(a−8i)が用いられ、就中
水素をダングリングボンドのターミネータ(終端子)と
した水素化非晶質シリコン(a−E31:H)により高
い光電変換特性が得られている。
一方、積層型非晶質太陽電池において、上記公開公報に
開示された如き光活性層の光学的バンドギャップICg
optを異ならしめる所謂マルチバンドギャップセルが
注目され、a−8iのg gopt(1,756’V)
を基準にバンドギャップの広い非品質シリコンカーバイ
ド、非晶質シリコンナイトライド等のワイドバンドギャ
ップ材料や、バンドギャップの狭い非晶質シリコンゲル
マニクム、非晶實シリコンスズ等のナローバンドギャッ
プ材料として良質な非晶質シリコンアロイの開発が急が
れている。現狂非晶貿シリコンアロイとして非晶ている
以外、未だ工業化されるに至っていない。
開示された如き光活性層の光学的バンドギャップICg
optを異ならしめる所謂マルチバンドギャップセルが
注目され、a−8iのg gopt(1,756’V)
を基準にバンドギャップの広い非品質シリコンカーバイ
ド、非晶質シリコンナイトライド等のワイドバンドギャ
ップ材料や、バンドギャップの狭い非晶質シリコンゲル
マニクム、非晶實シリコンスズ等のナローバンドギャッ
プ材料として良質な非晶質シリコンアロイの開発が急が
れている。現狂非晶貿シリコンアロイとして非晶ている
以外、未だ工業化されるに至っていない。
これは、非晶質シリコンに光学的バンドギャップ調節用
元素を添加することによシ、膜のネットワークの低密度
化及び添加元素に多数のダングリングボンドが発生する
ことによるものと考えられている。
元素を添加することによシ、膜のネットワークの低密度
化及び添加元素に多数のダングリングボンドが発生する
ことによるものと考えられている。
(ハ)発明が解決しようとする問題点
本発明は上述の如く非晶質シリコンアロイ膜が非晶質シ
リコン膜に比してネットワークの低密度化及び添加元素
に多数のダングリングボンドが発生し膜特性が低下する
ことを解決しようとするものである。
リコン膜に比してネットワークの低密度化及び添加元素
に多数のダングリングボンドが発生し膜特性が低下する
ことを解決しようとするものである。
に)問題点を解決するための手段
本発明製造方法は上記問題点を解決すべく、少なくとも
シリコン元素及び光学的バンドギャップの調節に寄与す
る元素を含む原料ガスを分解し。
シリコン元素及び光学的バンドギャップの調節に寄与す
る元素を含む原料ガスを分解し。
基板表面に光学的バンドギャップがggopt(ey〕
の非晶質シリコンアロイ膜を堆積せしめる非晶質シリコ
ンアロイ膜の製造方法であって、上記非晶質シリコンア
ロイ膜の膜形成時の基板温度T8(1)を、当該非晶質
シリコンアロイ膜の光学的バンドギャップEgopt〔
eV〕に対応して。
の非晶質シリコンアロイ膜を堆積せしめる非晶質シリコ
ンアロイ膜の製造方法であって、上記非晶質シリコンア
ロイ膜の膜形成時の基板温度T8(1)を、当該非晶質
シリコンアロイ膜の光学的バンドギャップEgopt〔
eV〕に対応して。
TB−300x(1,75−ggopt)+200±1
0としたことを特徴とする。
0としたことを特徴とする。
ホ)作 用
上述の如く膜形成時の基板温度T8(”C)を。
成膜しようとする非晶質シリコンアロイ膜の光学的バン
ドギャップggopt〔eV〕に対応して。
ドギャップggopt〔eV〕に対応して。
Tll−300X(t7Tl1−300X(+75−E
±10とすることによって、光学的バンドギャップ軸節
用元素の移動性の向上が図れ、斯る元素が不安定な領域
に留まシダングリングボンドを形成することなく安定な
サイトにまで移動し、結合して、当該サイトでネットワ
ークを構成する。
±10とすることによって、光学的バンドギャップ軸節
用元素の移動性の向上が図れ、斯る元素が不安定な領域
に留まシダングリングボンドを形成することなく安定な
サイトにまで移動し、結合して、当該サイトでネットワ
ークを構成する。
(へ)実施例
第1図は本発明製造方法を説明するためのプラズマOV
D法による膜形成装置を示し1本装置自体は当業者にと
って周知である。即ち、(1)は排気系(2)を介して
10 Torrjd下に減圧せしめられる反応容器
、 (31+4)は該反応容器(1)内に反応空間を隔
てて対向配置された一対の上部、下部電極。
D法による膜形成装置を示し1本装置自体は当業者にと
って周知である。即ち、(1)は排気系(2)を介して
10 Torrjd下に減圧せしめられる反応容器
、 (31+4)は該反応容器(1)内に反応空間を隔
てて対向配置された一対の上部、下部電極。
(5)は上記電極の内一方の下部電極(4)上に載置さ
れ形成される膜を支持する基板、(6)は上記基板(5
)を所定の温度に加熱保持すべく下部電橋(4)に内蔵
されたヒータ、(7)は王妃一対の上部、下部電極(3
バ4)に高周波電力を付与する高周波1!lX、(8!
L)(8t))(8C)は反応容器(1)内に導入ナベ
き原料ガスを貯蔵するガスボンベ、(96)(91))
(90)は各ガスボンベ(8&)(8b)(80)から
流出する原料ガスの流量を制御するマス70−コントロ
ーラである。
れ形成される膜を支持する基板、(6)は上記基板(5
)を所定の温度に加熱保持すべく下部電橋(4)に内蔵
されたヒータ、(7)は王妃一対の上部、下部電極(3
バ4)に高周波電力を付与する高周波1!lX、(8!
L)(8t))(8C)は反応容器(1)内に導入ナベ
き原料ガスを貯蔵するガスボンベ、(96)(91))
(90)は各ガスボンベ(8&)(8b)(80)から
流出する原料ガスの流量を制御するマス70−コントロ
ーラである。
而して、斯る装置において、原料ガスとして。
81H4を用いてa−81:H膜を形成したところ、S
iH4流量201:!O/分1分店反応圧力0.ITO
rr周波電力30W、基板温度200℃の成膜条件で、
現花非晶質太陽電池に用いられるよう+11 な暗導電率(cra)が10 〜10 〔Ωam−’
)、光導電*((r−1)h)が10−’〜10−5〔
Ω 備 〕と高光導電特性を有する光学的バントキャッ
プ(Rgopt)が1.75[eV)のれ−817H膜
が得られる。
iH4流量201:!O/分1分店反応圧力0.ITO
rr周波電力30W、基板温度200℃の成膜条件で、
現花非晶質太陽電池に用いられるよう+11 な暗導電率(cra)が10 〜10 〔Ωam−’
)、光導電*((r−1)h)が10−’〜10−5〔
Ω 備 〕と高光導電特性を有する光学的バントキャッ
プ(Rgopt)が1.75[eV)のれ−817H膜
が得られる。
次に、上記成膜条件において、原料ガスとしてBiT(
4ガスにH2ベースの2%G e H4ガスを毎分5Q
cc加えて、非晶質シリコンアロイ膜としてナローバン
ドギャップ材料の水素化非晶質シリコンゲルマ二りム(
a−8iGe:H)[gを形成した。
4ガスにH2ベースの2%G e H4ガスを毎分5Q
cc加えて、非晶質シリコンアロイ膜としてナローバン
ドギャップ材料の水素化非晶質シリコンゲルマ二りム(
a−8iGe:H)[gを形成した。
下記第1表1項に斯るa−31Ge:H膜の各種特性値
を示す。
を示す。
、1−え、 以下余白
第1表
尚、上記各種特性値において、光学的バンドギャップI
Cgopt は光吸収スペクトル(?へ〇PLOT
)から求め、暗導電率ya、光導電率のphの測定はA
I!を電極として用いたギャップセル構造を用い、また
特性エネルギBahは斯る構造における充電流測定の結
果を、先の光吸収スペクトルの測定結果に外挿すること
によシ求めた。
Cgopt は光吸収スペクトル(?へ〇PLOT
)から求め、暗導電率ya、光導電率のphの測定はA
I!を電極として用いたギャップセル構造を用い、また
特性エネルギBahは斯る構造における充電流測定の結
果を、先の光吸収スペクトルの測定結果に外挿すること
によシ求めた。
このように、200(”C)の基板温度(Te)で形成
したa−81G@ :H膜にあっては、 I:gOpt
がt5(eV)とa−81:H膜の1.75 (θV〕
と小さい、即ち高光吸収特性をもつにも拘らず1元導電
率(7−phは小さく、また特性エネルギBahも大き
く非常に膜特性が悪い。
したa−81G@ :H膜にあっては、 I:gOpt
がt5(eV)とa−81:H膜の1.75 (θV〕
と小さい、即ち高光吸収特性をもつにも拘らず1元導電
率(7−phは小さく、また特性エネルギBahも大き
く非常に膜特性が悪い。
そこで、上呂第1表2項、5項及び4項の如く基板温度
(Ts)を、240℃、275℃及び300℃と上昇さ
せ、その他の成膜条件は同一としてa−8iGe:H膜
を形成したところ、第1表の如く各種特性値を得た。第
2図は、特性エネルギgchを第1表の記号と対応させ
て描いたものである。斯る特性エネルギEohは、特に
a−8iGe:H膜の欠陥準位の一つであるテイル準位
の状態を示す重要な値で、当該Bahが小さいことは膜
特性が良いことを意味する。従って、光学的バンドギャ
ップ(ECgOpt)が15(ev)のa−81G@:
H膜にあっては、基板温度(Tg)がほぼ275(’C
)のとき、その膜特性の最適化が図れる。
(Ts)を、240℃、275℃及び300℃と上昇さ
せ、その他の成膜条件は同一としてa−8iGe:H膜
を形成したところ、第1表の如く各種特性値を得た。第
2図は、特性エネルギgchを第1表の記号と対応させ
て描いたものである。斯る特性エネルギEohは、特に
a−8iGe:H膜の欠陥準位の一つであるテイル準位
の状態を示す重要な値で、当該Bahが小さいことは膜
特性が良いことを意味する。従って、光学的バンドギャ
ップ(ECgOpt)が15(ev)のa−81G@:
H膜にあっては、基板温度(Tg)がほぼ275(’C
)のとき、その膜特性の最適化が図れる。
このようにa−f31Ge:H膜の膜特性が基板温度(
TlB)依存性を示す理由としては基板温度が200℃
、240℃、275℃と増加していくにつれて成膜に寄
与する活性種(特にGe)が基板表面で安定なサイトに
落ちつき、高密度なネットワークを形成するためのマイ
グレーション(移動度)が向上するため、200℃、2
40℃に比べ275℃の特性が良いと考えられ、また2
75℃から300℃に上げた場合は、今度は基板温度の
上げすぎのため1弱いGe−H結合からの水素の離脱あ
るいはそれによる表面反応性の増加のためにGeのマイ
グレーションの低下が生ずるため500℃の特性が27
5℃に劣ると考えられる。
TlB)依存性を示す理由としては基板温度が200℃
、240℃、275℃と増加していくにつれて成膜に寄
与する活性種(特にGe)が基板表面で安定なサイトに
落ちつき、高密度なネットワークを形成するためのマイ
グレーション(移動度)が向上するため、200℃、2
40℃に比べ275℃の特性が良いと考えられ、また2
75℃から300℃に上げた場合は、今度は基板温度の
上げすぎのため1弱いGe−H結合からの水素の離脱あ
るいはそれによる表面反応性の増加のためにGeのマイ
グレーションの低下が生ずるため500℃の特性が27
5℃に劣ると考えられる。
従って、上述のごと<、a−8iGeネツトワークの高
密度化を因り、膜特性の最適化を配る場合。
密度化を因り、膜特性の最適化を配る場合。
クリティカルな基板温度効果を考慮する必要があり、さ
らにその基板温度’re(’c)としては1本実施例に
示したごと(ggopt−1,75evでTel−20
0℃、 EigOPt−” 1.5eVでTe−275
℃が最適であることから他のEgopt値をもつa−1
91Ge:)(膜にあっても、第3図に示すように。
らにその基板温度’re(’c)としては1本実施例に
示したごと(ggopt−1,75evでTel−20
0℃、 EigOPt−” 1.5eVでTe−275
℃が最適であることから他のEgopt値をもつa−1
91Ge:)(膜にあっても、第3図に示すように。
Te−300(1,75−Egopt)4−200で求
められる基板温度を中心に±10℃の変動幅を許容する
温度範囲に設定することにより、膜特性の最適化が図れ
る。
められる基板温度を中心に±10℃の変動幅を許容する
温度範囲に設定することにより、膜特性の最適化が図れ
る。
第4図は光学的バンドギャップ(EgOl)t)が16
2(IIV)のa−EliGe :H膜の特性エネルギ
gohの測定結果を示したもので、基板温度(T−)を
上記式にEgOp’t;−162(e’i’〕の値を代
入して算出した240℃に設定して成膜したものである
。このように、基板温度(Te)の最適化が図;れるこ
とによυ光学的バンドギャップ(Egypt)がt62
(ev)の5L−31()8:H膜として、特性エネル
ギEahが従来にない29CmeV”Jと良好な膜特性
を有する膜が得られた。
2(IIV)のa−EliGe :H膜の特性エネルギ
gohの測定結果を示したもので、基板温度(T−)を
上記式にEgOp’t;−162(e’i’〕の値を代
入して算出した240℃に設定して成膜したものである
。このように、基板温度(Te)の最適化が図;れるこ
とによυ光学的バンドギャップ(Egypt)がt62
(ev)の5L−31()8:H膜として、特性エネル
ギEahが従来にない29CmeV”Jと良好な膜特性
を有する膜が得られた。
(ト1 発明の効果
本発明製造方法は以上の説明から明らかな如く。
膜形成時の基板温度’rs(’c)を、成膜しようとす
る非晶質シリコンアロイ膜の光学的バンドギャップEg
opt(θV〕に対応して設定することによって、BH
gopt 調節用元素の移動性の向上が図れ、斯る元
素が不安定なサイトに留まりダングリングボンドを形成
することなく安定なナイトにまで移動し結合して、当該
サイトでネットワークを構成するので、低密度ネットワ
ークの原因となる光学的バンドギャップ調節用元素が誠
少し高光電特性且つテイル準位の少ない良質な膜が得ら
れる。
る非晶質シリコンアロイ膜の光学的バンドギャップEg
opt(θV〕に対応して設定することによって、BH
gopt 調節用元素の移動性の向上が図れ、斯る元
素が不安定なサイトに留まりダングリングボンドを形成
することなく安定なナイトにまで移動し結合して、当該
サイトでネットワークを構成するので、低密度ネットワ
ークの原因となる光学的バンドギャップ調節用元素が誠
少し高光電特性且つテイル準位の少ない良質な膜が得ら
れる。
第1因は本発明製造方法に用いられる膜形成装置の概念
図、第2図は非晶質シリコンゲルマニクム課における特
性エネルギの基板温度依存性を示す特性歯、第6図は光
学的バンドギャップの基板温度依存性を示す特性図、第
4図は光学的バンドギャップが1.62 (e V )
の非晶質シリコンゲルマ二りム膜の特性エネルギを示す
特性図、である。 (1)・・・反応容器、(31(4)・・・上部、下部
電極、(5)・・・基板。
図、第2図は非晶質シリコンゲルマニクム課における特
性エネルギの基板温度依存性を示す特性歯、第6図は光
学的バンドギャップの基板温度依存性を示す特性図、第
4図は光学的バンドギャップが1.62 (e V )
の非晶質シリコンゲルマ二りム膜の特性エネルギを示す
特性図、である。 (1)・・・反応容器、(31(4)・・・上部、下部
電極、(5)・・・基板。
Claims (1)
- (1)少なくともシリコン元素及び光学的バンドギャッ
プの調節に寄与する元素を含む原料ガスを分解し、基板
表面に光学的バンドギャップがEgopt〔eV〕の非
晶質シリコンアロイ膜を堆積せしめる非晶質シリコンア
ロイ膜の製造方法であつて、上記非晶質シリコンアロイ
膜の膜形成時の基板温度Ts〔℃〕を、当該非晶質シリ
コンアロイ膜の光学的バンドギャップEgopt〔eV
〕に対応して、 Ts=300×(1.75−Egopt)+200±1
0としたことを特徴とする非晶質シリコンアロイ膜の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62055563A JPH0821548B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 非晶質シリコンアロイ膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62055563A JPH0821548B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 非晶質シリコンアロイ膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63222425A true JPS63222425A (ja) | 1988-09-16 |
| JPH0821548B2 JPH0821548B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=13002170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62055563A Expired - Lifetime JPH0821548B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 非晶質シリコンアロイ膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821548B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02122575A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-10 | Kyocera Corp | 光電変換装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147155A (ja) * | 1984-01-11 | 1985-08-03 | Seiko Epson Corp | 出力回路 |
| JPS60147115A (ja) * | 1983-12-30 | 1985-08-03 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | エレクトロルミネツセンス・デバイスの製造方法 |
-
1987
- 1987-03-11 JP JP62055563A patent/JPH0821548B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60147115A (ja) * | 1983-12-30 | 1985-08-03 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | エレクトロルミネツセンス・デバイスの製造方法 |
| JPS60147155A (ja) * | 1984-01-11 | 1985-08-03 | Seiko Epson Corp | 出力回路 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02122575A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-10 | Kyocera Corp | 光電変換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0821548B2 (ja) | 1996-03-04 |
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