JPS6334632B2 - - Google Patents
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- JPS6334632B2 JPS6334632B2 JP56044939A JP4493981A JPS6334632B2 JP S6334632 B2 JPS6334632 B2 JP S6334632B2 JP 56044939 A JP56044939 A JP 56044939A JP 4493981 A JP4493981 A JP 4493981A JP S6334632 B2 JPS6334632 B2 JP S6334632B2
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- Japan
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- type
- layer
- photovoltaic
- light
- photovoltaic device
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- 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.)
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-
- 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
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
- H10F71/103—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material including only Group IV materials
-
- 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
-
- 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
- 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)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアモルフアスシリコン（以下ａ−Siと
称する）を用いた太陽電池等の光起電力素子の製
造方法に関する。
称する）を用いた太陽電池等の光起電力素子の製
造方法に関する。
従来より、各種半導体材料を使用した光起電力
素子が存在する。この中でシラン（SiH4）ガス
等のシリコン化合物をグロー放電分解することな
どにより得られるａ−Si半導体は結晶半導体に比
べて低温工程で製造でき、大面積化が比較的容易
で不純物のドーピングが容易に行なえ、しかも薄
膜で光起電力素子を形成し得るなどの特徴があ
り、代替エネルギー源開発の要請に応える材料と
して着目されている。
素子が存在する。この中でシラン（SiH4）ガス
等のシリコン化合物をグロー放電分解することな
どにより得られるａ−Si半導体は結晶半導体に比
べて低温工程で製造でき、大面積化が比較的容易
で不純物のドーピングが容易に行なえ、しかも薄
膜で光起電力素子を形成し得るなどの特徴があ
り、代替エネルギー源開発の要請に応える材料と
して着目されている。
しかし、現在のところａ−Si光起電力素子は他
の単結晶（例えばGaAs Si）半導体材料を使用
した光起電力素子に比べて光を電気エネルギに変
換する効率が低く、従つて製造コストが高いた
め、一般のエネルギ源としては普及されるまでに
至つていない。光電変換効率を向上させるため
に、ａ−Siの製造方法の改善や素子構造の改善な
どが図られているがまだ十分とは言えない。
の単結晶（例えばGaAs Si）半導体材料を使用
した光起電力素子に比べて光を電気エネルギに変
換する効率が低く、従つて製造コストが高いた
め、一般のエネルギ源としては普及されるまでに
至つていない。光電変換効率を向上させるため
に、ａ−Siの製造方法の改善や素子構造の改善な
どが図られているがまだ十分とは言えない。
ａ−Siを利用した光起電力素子構造の中で、ｐ
型、ｉ型およびｎ型のａ−Si層を順次積層してな
るいわゆるｐ−ｉ−ｎ型ａ−Si光起電力素子、金
属とｉ型ａ−Si層の接合を利用したシヨツトキー
型ａ−Si光起電力素子、あるいはMIS（Metal−
Insulator−Semicon−ductor）接合を利用した
MIS型ａ−Si光起電力素子などが比較的高い変換
効率を得る構造であるが、前述のごとくまだ十分
ではない。かかるａ−Si光起電力素子において、
光電変換の基になる光によるキヤリアの生成は主
にｉ型ａ−Si層でなされる。従つて、通常の構造
では、ａ×Si膜の特性（吸収係数、禁止帯巾な
ど）によつてａ−Si光起電力素子の光に対するス
ペクトル応答（収集効率のスペクトル依存性）は
決まつてしまう。一方、キヤリアを光生成する半
導体の禁止帯巾を光入射側から透過側に向い次第
に小さくすることにより、長波長側の光に対する
感度を良くししかも、例えば太陽光に対する光電
変換効率を良くすることは理論的に可能である。
ａ−Siに於いてはアモルフアスであるが故に、他
元素を添加することにより、容易に種々の特性
（例えば禁止帯巾）を変えることができる。例え
ば、シラン（SiH4）とゲルマン（GeH4）の混合
ガスをグロー放電分解することにより、ゲルマニ
ウム（Ge）をａ−Siに添加することが出来、そ
の禁止帯巾は、シランのみのグロー放電分解によ
るａ−Siより小さく出来る。ところがGeを添加
したａ−Siはその膜質が低下する（例えば、光伝
導度の減少や禁止帯中の局在状態密度の増加な
ど）ため、キヤリアを光生成するｉ型ａ−Siにお
いて、光入射側からGeの添加量を零から次第に
増加させ光入射側から透過側に向いその禁止帯巾
を次第に小さくしたｐ−ｉ−ｎ、シヨツトキーあ
いはMIS構造の光起電力素子を試作しても、Ge
を添加しないａ−Siのみの光起電力素子より高い
変換効率は得られなかつた。
型、ｉ型およびｎ型のａ−Si層を順次積層してな
るいわゆるｐ−ｉ−ｎ型ａ−Si光起電力素子、金
属とｉ型ａ−Si層の接合を利用したシヨツトキー
型ａ−Si光起電力素子、あるいはMIS（Metal−
Insulator−Semicon−ductor）接合を利用した
MIS型ａ−Si光起電力素子などが比較的高い変換
効率を得る構造であるが、前述のごとくまだ十分
ではない。かかるａ−Si光起電力素子において、
光電変換の基になる光によるキヤリアの生成は主
にｉ型ａ−Si層でなされる。従つて、通常の構造
では、ａ×Si膜の特性（吸収係数、禁止帯巾な
ど）によつてａ−Si光起電力素子の光に対するス
ペクトル応答（収集効率のスペクトル依存性）は
決まつてしまう。一方、キヤリアを光生成する半
導体の禁止帯巾を光入射側から透過側に向い次第
に小さくすることにより、長波長側の光に対する
感度を良くししかも、例えば太陽光に対する光電
変換効率を良くすることは理論的に可能である。
ａ−Siに於いてはアモルフアスであるが故に、他
元素を添加することにより、容易に種々の特性
（例えば禁止帯巾）を変えることができる。例え
ば、シラン（SiH4）とゲルマン（GeH4）の混合
ガスをグロー放電分解することにより、ゲルマニ
ウム（Ge）をａ−Siに添加することが出来、そ
の禁止帯巾は、シランのみのグロー放電分解によ
るａ−Siより小さく出来る。ところがGeを添加
したａ−Siはその膜質が低下する（例えば、光伝
導度の減少や禁止帯中の局在状態密度の増加な
ど）ため、キヤリアを光生成するｉ型ａ−Siにお
いて、光入射側からGeの添加量を零から次第に
増加させ光入射側から透過側に向いその禁止帯巾
を次第に小さくしたｐ−ｉ−ｎ、シヨツトキーあ
いはMIS構造の光起電力素子を試作しても、Ge
を添加しないａ−Siのみの光起電力素子より高い
変換効率は得られなかつた。
ところが、シランなどをグロー放電分解するこ
とにより得られるａ−Siは実際には水素が多量に
添加されており、この水素がａ−Siのダングリン
グボンドなどに起因している種々の欠陥を少なく
するのに役立つている。発明者らは、ａ−Si膜作
成時の基板温度を変えることにより、ａ−Si膜中
に含まれる水素量および禁止帯巾を制御すること
が出来ることに着目し、種々検討を重ねた結果、
ｉ型ａ−Si層を形成するときの基板温度を段階的
あるいは次第に変化させるにより、より広い光の
波長に対する光起電力素子の感度を向上させ、太
陽光などの光に対する光電変換効率を向上させ得
ることを見い出した。従つて本発明の目的は、よ
り広い波長の光に対する感度の高い、光電変換効
率の高いａ−Si光起電力素子を提供することにあ
る。
とにより得られるａ−Siは実際には水素が多量に
添加されており、この水素がａ−Siのダングリン
グボンドなどに起因している種々の欠陥を少なく
するのに役立つている。発明者らは、ａ−Si膜作
成時の基板温度を変えることにより、ａ−Si膜中
に含まれる水素量および禁止帯巾を制御すること
が出来ることに着目し、種々検討を重ねた結果、
ｉ型ａ−Si層を形成するときの基板温度を段階的
あるいは次第に変化させるにより、より広い光の
波長に対する光起電力素子の感度を向上させ、太
陽光などの光に対する光電変換効率を向上させ得
ることを見い出した。従つて本発明の目的は、よ
り広い波長の光に対する感度の高い、光電変換効
率の高いａ−Si光起電力素子を提供することにあ
る。
以下本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明のａ−Si光起電力素子の構造の
一例を示す断面図であり、１はガラスなどの透明
基板、２は酸化インジウムなどの透明電極、３は
ａ−Si層であり、ａ−Si層でホウ素(B)などをドー
プしたｐ型ａ−Si４、不純物をドープしないｉ型
ａ−Si層５、および燐（Ｐ）などをドープしたｎ
型ａ−Si層６とから成つており、７はアルミニウ
ムなどの電極、８は太陽光線である。透明電極２
は公知の真空蒸着法、スパツタ法CVD
（Chemical Vapor Deposition）法、あるいはス
プレー法などによつて得られ、その厚みは500〜
5000Åである。ａ−Si層３は公知のグロー放電分
解法、あるいは、水素を含む雰囲気中での反応性
スパツタ法などによつて得られ、ｐ型ａ−Si層４
の厚みは50〜300Åｉ型ａ−Si層５の厚みは3000
〜9000Å、ｎ型ａ−Si層６の厚みは200〜1000Å
である。電極７は真空蒸着法などで作成され、そ
の厚みは0.5〜1μｍである。
一例を示す断面図であり、１はガラスなどの透明
基板、２は酸化インジウムなどの透明電極、３は
ａ−Si層であり、ａ−Si層でホウ素(B)などをドー
プしたｐ型ａ−Si４、不純物をドープしないｉ型
ａ−Si層５、および燐（Ｐ）などをドープしたｎ
型ａ−Si層６とから成つており、７はアルミニウ
ムなどの電極、８は太陽光線である。透明電極２
は公知の真空蒸着法、スパツタ法CVD
（Chemical Vapor Deposition）法、あるいはス
プレー法などによつて得られ、その厚みは500〜
5000Åである。ａ−Si層３は公知のグロー放電分
解法、あるいは、水素を含む雰囲気中での反応性
スパツタ法などによつて得られ、ｐ型ａ−Si層４
の厚みは50〜300Åｉ型ａ−Si層５の厚みは3000
〜9000Å、ｎ型ａ−Si層６の厚みは200〜1000Å
である。電極７は真空蒸着法などで作成され、そ
の厚みは0.5〜1μｍである。
ｉ型ａ−Si層の形成時の基板温度を、光入射側
つまり第１図の場合ｐ型ａ−Siと接した部分の
210℃から、光透過側、つまり、ｎ型ａ−Siと接
した部分の285℃まで次第に変化させた本発明の
ａ−Si光起電力素子をＡと呼ぶ。比較のため、第
１図と構造的には同じでｉ型ａ−Si層の形成時の
基板温度を最初から最後まで一定の285℃にした
従来のａ−Si光起電力素子をＢと呼ぶ。
つまり第１図の場合ｐ型ａ−Siと接した部分の
210℃から、光透過側、つまり、ｎ型ａ−Siと接
した部分の285℃まで次第に変化させた本発明の
ａ−Si光起電力素子をＡと呼ぶ。比較のため、第
１図と構造的には同じでｉ型ａ−Si層の形成時の
基板温度を最初から最後まで一定の285℃にした
従来のａ−Si光起電力素子をＢと呼ぶ。
第２図は上記Ａ、Ｂの試料について測定した波
長と収集効率（collection efficency）との関係
を示す図である。同図から明らからように、本発
明になる素子Ａは水素Ｂに比べて広い波長範囲に
わたつて良好な収集効率を示し、特に長波長側で
の改善が著しい。AM（Air Mass）−１の太陽光
（100ｍＷ／cm2）に対する光電変換効率は本発明の
素子Ａが6.5％で従来の素子Ｂは4.7％であり、本
発明のａ−Si光起電子素子の特性は大巾に改善さ
れる。
長と収集効率（collection efficency）との関係
を示す図である。同図から明らからように、本発
明になる素子Ａは水素Ｂに比べて広い波長範囲に
わたつて良好な収集効率を示し、特に長波長側で
の改善が著しい。AM（Air Mass）−１の太陽光
（100ｍＷ／cm2）に対する光電変換効率は本発明の
素子Ａが6.5％で従来の素子Ｂは4.7％であり、本
発明のａ−Si光起電子素子の特性は大巾に改善さ
れる。
ｉ型ａ−Si膜の形成時の基板温度が100℃以下
の場合、水素混入量が多くなり過ぎ、また350℃
以上の場合水素混入量が少なくなり過ぎ共に膜の
特性が悪く（例えば、光伝導度の減少、禁止帯中
の局在状態密度の増加など）なり不適である。ま
たｉ型ａ−Si層の形成時の基板温度差は10℃以
上、250℃以下なければ禁止帯巾の差異が認めら
れない。ｉ型ａ−Si層を形成する時の基板温度は
段階的（例えば２段３段階）に変化させても同様
の効果は得られるが次第に変化させた方が望まし
い。
の場合、水素混入量が多くなり過ぎ、また350℃
以上の場合水素混入量が少なくなり過ぎ共に膜の
特性が悪く（例えば、光伝導度の減少、禁止帯中
の局在状態密度の増加など）なり不適である。ま
たｉ型ａ−Si層の形成時の基板温度差は10℃以
上、250℃以下なければ禁止帯巾の差異が認めら
れない。ｉ型ａ−Si層を形成する時の基板温度は
段階的（例えば２段３段階）に変化させても同様
の効果は得られるが次第に変化させた方が望まし
い。
以上の説明はｐ−ｉ−ｎ構造のａ−Si光起電力
素子の場合につき述べたが、他のシヨツトキ、
MIS構造のａ−Si光起電力素子の場合も同様の効
果がある。また、以上の説明は基板側から光が入
射する構造のａ−Si光起電力素子の場合につき述
べたが、基板と反対側から光が入射する構造の場
合も同様の効果がある。
素子の場合につき述べたが、他のシヨツトキ、
MIS構造のａ−Si光起電力素子の場合も同様の効
果がある。また、以上の説明は基板側から光が入
射する構造のａ−Si光起電力素子の場合につき述
べたが、基板と反対側から光が入射する構造の場
合も同様の効果がある。
以上詳細に説明したごとく、本発明によれば広
い波長範囲にわたつて良好な収集効率を有し、光
電換効率の高いａ−Si光起電力素子が得られる。
い波長範囲にわたつて良好な収集効率を有し、光
電換効率の高いａ−Si光起電力素子が得られる。
第１図は本発明のａ−Si光起電力素子の構造の
一例を示す断面図であり、第２図は本発明のａ−
Si光起電力素子の特性の一例を示す図である。 １：ガラス基板、２：透明電極、３：ａ−Si
層、７：電極、８：太陽光線。
一例を示す断面図であり、第２図は本発明のａ−
Si光起電力素子の特性の一例を示す図である。 １：ガラス基板、２：透明電極、３：ａ−Si
層、７：電極、８：太陽光線。
Claims (1)
- １ ｉ型アモルフアスシリコン膜を使用した光起
電力素子において、光入力側のｉ型アモルフアス
シリコン膜を形成する時の基板温度を、温度差を
10℃以上250℃以下にして光透過側のｉ型アモル
フアスシリコン膜を形成する時の基板温度より低
くすることを特徴とする光起電力素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56044939A JPS57159070A (en) | 1981-03-26 | 1981-03-26 | Manufacture of photo electromotive force element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56044939A JPS57159070A (en) | 1981-03-26 | 1981-03-26 | Manufacture of photo electromotive force element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57159070A JPS57159070A (en) | 1982-10-01 |
| JPS6334632B2 true JPS6334632B2 (ja) | 1988-07-11 |
Family
ID=12705447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56044939A Granted JPS57159070A (en) | 1981-03-26 | 1981-03-26 | Manufacture of photo electromotive force element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57159070A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0370535U (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-16 | ||
| JPH0370534U (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-16 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6167264A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-07 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子およびその製造方法 |
| JPS6199387A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-17 | Fuji Xerox Co Ltd | 光電変換素子およびその製造方法 |
| JPS62101083A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS62189764A (ja) * | 1986-02-15 | 1987-08-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
| JPS62189766A (ja) * | 1986-02-15 | 1987-08-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
| JPS63274184A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Hitachi Ltd | 光電変換素子およびその製造方法 |
| JP2008115460A (ja) | 2006-10-12 | 2008-05-22 | Canon Inc | 半導体素子の形成方法及び光起電力素子の形成方法 |
| CN106328722A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-01-11 | 西南科技大学 | 一种低串联电阻S‑Si半导体合金膜太阳能电池及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154781A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-02 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device |
-
1981
- 1981-03-26 JP JP56044939A patent/JPS57159070A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0370535U (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-16 | ||
| JPH0370534U (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-16 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57159070A (en) | 1982-10-01 |
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