CN1012240B - 具有多层薄膜叠合的半导体层的薄膜光电电动势元件 - Google Patents

具有多层薄膜叠合的半导体层的薄膜光电电动势元件

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Abstract

一种改进的pin型和肖特基型薄膜光电电动势元件，它具有令人满意的短路电流(Isc)、开路电压(Voc)、占空因数(F.F.)、光电转换效率和信噪比，其特征在于：至少有一层N型和P型半导体层由一层非单晶硅半导体层构成，该半导体层由多层厚度小于100埃、包含1到10原子百分比氢原子的非单晶硅薄膜层叠而成。

Description

本发明涉及一种改进的具有高光电转换效率的薄膜光电电动势元件，它可用作太阳能电池或光敏元件。
人们期望太阳能电池成为下一代电源，更具体地说，成为能广泛设置的电源，这是因为它以取之不尽的太阳光作为其能源，并且受环境影响极小，即使在小尺寸的情况下它也能高效率地工作，而且维护十分方便。人们已提出多种利用太阳能发电的光电电动势部件。并且声称在以Si和GaAs晶体作为其半导体层时，能获得高于20%的光电转换效率。然而，由于这些光电电动势部件至今仍未进入实用阶段而成本极高，因此所提供的电力价格不可避免地要高于其它电力发电形式所提供的电力。另一方面，就诸如非晶硅pin型、肖特基型及Cds-cdTe异质结型之类的薄膜光电电动势元件而言，可以预计其本身的成本会不断降低，但其光电转换效率实际上还未超过10%，而且其安装所需的费用较高，因而不大可能大幅度地减少电力的价格。人们已提出各种各样提高薄膜光电电动势元件的光电转换效率的方案以期改善上述情况。
薄膜光电电动势元件的一种方案是N型和P型薄膜半导体层之一由包含一种杂质的厚度小于等于100埃的半导体薄膜和另一种厚度小于100埃、含浓度不同的同种杂质或含另一种杂质的半导体薄膜或含两种不同杂质的半导体薄膜相互重叠构成。
这种方案将参照图1进行解释。图1是应用上述方案的pin型a-Si∶H薄膜光电电动势元件的剖示图。图1中示出了一金属基底1，例如具有光洁表面的不锈钢板，多层利用PH3形成的50埃厚的N型a-Si∶H膜2和相应的多层不用PH3形成的50埃厚的a-Si∶H膜3交替层叠的层，一层不包含任何杂质的5000埃厚的a-Si∶H膜4，多层利用B2H6形成的50埃厚的p型a-Si∶H膜5和相应的多层不用B2H6形成的50埃厚的p型a-Si∶H膜6交替层叠的层，一层透明的导电层7（例如ITO膜）和一个例如由银制成的集电电极8。
利用这种叠层结构，可使短路电流（ISC）大于图2所示的常规pin型光电电动势元件的短路电流。这似乎是由于在图2所示的元件中，n型薄膜半导体层22或p型薄膜半导体层24所吸收的光子几乎不产生电子空穴，另一方面，在图1所示的元件中，n型和p型薄膜半导体层的层迭结构能有效地产生电子和空穴。然而即使在图1所示元件的情况下，开路电压（Voc）和占空因数（F.F.）的改善也是不够的，而且也不可能显著地提高光电转换效率。此外，在上述方案中把反向偏压加在光敏元件上时，暗电流（相应于二极管的饱和电流）最好尽量小，因为在这种情况下，信噪比会增加，这可导致扩大光敏元件所用的光强范围。然而，目前的器件还远没有满足实际要求。
为解决现有薄膜光电电动势元件中所存在的问题并开发一种光电转换效率得到改善并可有效地用作太阳能电池、光敏元件或类似元件的令人满意的薄膜光电电动势元件，本发明的发明人进行了广泛的研究。
结果，本发明人已发现一种理想的半导体，它由分别包含1到10原子百分比的氢原子的多层非单晶硅半导体薄膜层叠构成，它适于用作光电电动势元件的半导体层，并且使所得到的光电电动势元件摆脱了常规光电电动势元件中存在的上述问题。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的薄膜光电电动势元件，它在短路电流（Isc）、开路电压（Voc）和占空因数（F.F.）方面显示出令人满意的效果，并具有高的光电转换效率，在用作光敏元件时还具有改善了的信噪比（S/N）。
本发明的另一个目的是提供一种改进的薄膜光 电电动势元件，其中至少有一层半导体层是改进的非单晶硅半导体层，它由分别包含1到10原子百分比氢原子的多层非单晶硅薄膜层叠构成，这种元件具有上述效果。
本发明的另一个目的是提供一种制备上述薄膜光电转换元件的方法。
图1是根据本发明的pin型薄膜光电电动势元件的剖面图，该图同时用于说明常规的pin型薄膜光电电动势元件;
图2是不使用层叠的N型和P型薄膜半导体层的常规Pin型薄膜光电电动势元件的剖面图;
图3是根据HR-CVD方法（氢基辅助CVD方法）的薄膜形成装置解释性示意图，这种装置用于试验以显示本发明的效果，并用于制备本发明实例1-3的光电电动势元件;
图4特别解释根据TOF方法的实验，以说明本发明的效果。
图5是本发明的肖特基型薄膜光电电动势元件的剖面图。
图6是解释利用高频电源的薄膜形成装置的示意图，这种装置用于制备实例4中的元件。
为了达到前面说到的这些目的，本发明人进行了大量的研究，本发明就是根据下面将要描述的研究结果来实现的。
根据本发明的一个方面所提供的改进的pin型薄膜光电电动势元件的特征在于：构成该元件的多层n-型和p-型半导体层中至少有一层是由非单晶半导体层构成，该非单晶半导体层是通过用下列薄膜中的至少二种、至少层叠两次而形成的，所述薄膜包含原子百分比为1-10%的氢原子，厚度最多为100埃，它们是：（1）含有适当杂质（a）的非单晶硅薄膜，（2）杂质（a）的含量大于上述薄膜（1）的非单晶硅薄膜，（3）含有另一种杂质（b）的非单晶硅薄膜，及（4）不含任何杂质的非单晶硅薄膜。
根据本发明的另一方面提供的肖特基（schottky）型薄膜光电电动势元件的特征在于：n-型半导体层或p型半导体层由上面说过的多层薄膜叠合而成的半导体层构成。
本发明的光电电动势元件是以本发明人经反复实验后得到的下列发现为基础的：即p型半导体层或n型半导体层中所含的氢原子浓度是消除前面说过的常规的光电电动势元件中常见的那些问题的关键，并且在上述p型和n型半导体层中的至少一层是由多层100埃或更薄的非单晶半导体膜构成的层叠的非单晶硅层形成的情况下，前面讲到的本发明的各个目的就能有效地实现。
一种根据本发明的典型的pin型光电电动势元件所具有的类形如图1所示，图中示出了一个金属基底1（如不锈钢板），多层N型非单晶硅半导体薄膜2与多层不含任何杂质的i型非单晶硅半导体层3交替层叠的层，一层i型非单晶硅半导体层4，多层p型非单晶硅半导体薄膜5和多层i型非单晶硅半导体层6交替层叠的层，由一层透明层（如In2O3、SnO2、ITO或ZnO3层）构成的透明电极7和一个集电电极8。
一种根据本发明的典型的肖基特型光电电动势元件如图5所示，图中示出了一个金属基底51（如不锈钢板），多层p型非单晶硅半导体薄膜52和多层不含任何杂质的i型非单晶硅半导体薄膜53交替层叠的层，i型非单晶硅半导体层54，由一透明层（如Au.Pt和Pd）构成的透明肖特基电极55和一个集电电极56，可以用多层n型非单晶硅半导体薄膜52和多层不掺杂的非单晶硅薄膜的交替层叠形成的层来代替上述p型非单晶硅半导体层。
实验
本发明人为了验证根据本发明的光电电动势元件的优越性，特地作了下面几个实验：
（1）制备样品
为了制备待检查的样品，使用了如图3所示的那种公知的HR-CVD装置。
图3中，31是一个真空室，其内部由一只真空泵（未画出）抽成真空。真空室中装有一个支承基底托架33的基底托架32。基底33由装在基底托架32上的一个电加热器加热到一个预定的温度。真空室31接有双向导管，它包括圆柱型的石英玻璃外管34和与外管同心安装的圆柱形石英玻璃内管35。双向导管的外管壁面上装有高频加热电极36，用来向上述内管和外管的空间中施加微波能量源，从而激活导入其中的原材料气体。这样得到的活性物质顺续进入真空室31的反应空间中发生化学反应，使得在基底33上形成沉积层。采用这台装置，可在表1所示的条件下制备三种薄膜半导体。表1中的“X”是充电功率的值，它对各个实验是变化的。
（2）显示多层薄膜层叠时的效果的实验。
为了评价薄膜层叠产生的效果，制备了下列样 品：通过SiH4和NH3，混合气体中的辉光放电使柯宁（Corning′s）7059号玻璃板（其表面覆有一层ITO膜）上沉积一层500埃厚的非晶氮化硅层（以后缩写成“a-SiN”层）;然后，再在表1中的条件A（X＝160W）下沉积一层300埃厚的n型硅;接着，在表1中的条件B下沉积一层3微米厚的非晶硅;再沉积一层500埃厚a-SiN层;最后，再在上述的a-SiN层的表面上汽相沉积一层铝膜以形成表面电极。这个样品作为样品（N-1）。样品（P-1）的制备方法与制备样品（N-1）的方法基本相似，但是用表1中的条件C沉积了一层300埃厚的p型硅以代替n型硅层。
接着，在一块表面覆有ITO膜的柯宁7059号玻璃板上沉积一层500埃厚的a-SiN层，再在条件B（X＝160W）下依次沉积一层25埃厚i型非晶硅层、一层25埃厚的n型非晶硅层、一层25埃厚i型非晶硅层和一层25埃厚的n型非晶硅层，如此反复12次制备出一层600埃厚的叠层半导体层。再在这样形成的半导体层表面上再沉积一层3微米厚的i型非晶硅层和一层500埃厚的a-SiN层。最后再形成铝表面电极。这个样品称作（N-2）。
样品（P-2）的制备方法与样品（N-2）的制备方法相同，但是由表1中的条件C（X＝160W）下制备的25埃厚的P型非晶硅层替代了n型层。
样品（N-3）、（P-3）、（N-4）、（P-4）、（N-5）和（P-5）的制备方法都和上述方法相似，不同的只是每层厚度L分别为50埃、100埃和150埃，而且n型层和i型层或p型层和i型层的重复沉积分别进行6次，3次和2次。
在这样制备好的样品上进行了渡越时间TOF（Time    of    Flight）测量。图4示出了使用样品（N-4）和（P-4）时的电路设置。这里的41是玻璃板，其表面覆有ITO薄膜42。43、47为A-SiN层，插入A-SiN层是为了防止来自电极的电子和空穴的注入。44为n型或P型层，45，46为i型层。48为铝电极膜。由于最后一层i型层和其后沉积的i型层是在同样的条件下沉积的，因此，图4中，对它们未作区别。下面示出的测量步骤是在叠层薄膜半导体由一层n型层和一层i型层构成的情况下进行的：一个使ITO膜为正的脉冲电压信号在无光时加在ITO膜42和铝膜48之间。此后，氮激光器发出的染料激光脉冲立即加到玻璃板41上。由于入射激光的波长很短只有460毫微米，因此，大多数入射光都被分层薄膜半导体（样品（N-1）和（P-1）中分别是n型层和P型层）所吸收。其中产生的空穴由于自建电场的作用而向铝膜48漂移，这样，在外电路中就有电流流动。对这个电流进行积分即测出在铝膜中流过的空穴数。如果在叠层薄膜半导体层中产生的空穴又互相复合，那么，由电流积分得到Q值会下降，因此使用这个测量方法还能评价叠层薄膜半导体层中空穴的复合度。如果该叠层薄膜半导体层是由P型层和i型层构成的，施加脉冲电压信号时使铝膜48为正，这样也能对叠层薄膜半导体层中电子的复合度做出评价。
表2中示出了每个样品的电流积分后得到的相应Q值，从表中可清楚地看出，在叠层薄膜层中的n型层或P型层的厚度和为300埃时，如果单层厚度（L）为100埃或更小，则Q（相对值）为5或更大。从表中还可看出，在n型层和P型层被用作层叠薄膜半导体层时，空穴和电子的复合率都大大下降。由此可联想到，当层叠薄膜半导体层被用作pin型光电电动势元件的n型层时，该半导体中或i型层中的层叠薄膜半导体层附近产生的空穴的复合数量下降，从而引起该光电电动势元件的短路光电电流Isc增加。
同样，也会联想到，当层叠薄膜半导体被用作P型层时，该半导体中或靠近该叠层薄膜半导体的i型层中产生的电子的复合数量也会下降，也会使Isc增加。产生这种效果的机理似乎是由于n型层或P型层、特别是与i型层相邻的那部分，即层叠薄膜半导体层中复合中心处的电子与空穴的分布发生了变化的缘故。因此，基于上述机理，可以预测：即使重复次数为2，只要L为100埃或更小，那么本实验还会有相似的效果。
根据上面的实验结果以及分析，可以推测到以下事实：当用层叠薄膜半导体层作为光电电动势元件的n型层或P型层时，使单层厚度L为100埃或更小且使重复次数为2或更大就能使光电电动势元件的短路电流Isc增加。
（3）演示所含氢原子浓度的影响的实验。
进行下面的实验是为了显示薄膜中的氢浓度是可以用（i）中所示的HR-CVD法来控制的。在不掺杂质的硅片基底（厚500微米）上以X＝600W的微波放电电功率分别在表1中的条件A、B和C下形成厚度为1微米的一层n型层、一层i型层和一层P型层，这样就制备了样品（N-6）、（I-6）、（P-6）。
与此相似，在微波电功率X为80W、100W、120W、160W和200W时，分别制备样品（N-7）、（I-7）、（P-7）至（N-11）、（I-11）、和（P-11）。
利用一台富里哀转换红外吸收（FTIR）装置可通过位于吸收光谱中2000cm-1至2100cm-1的范围内的Si-H伸展模式的吸收强度测出各样品中的氢原子含量。测量结果示于表3中。
为了估价氢原子含量变化时的多层薄膜的电导率，以下面的方法制备样品：
在微波电功率X＝60W时，在表中的条件A下通过HR-CVD法在柯宁7059号玻璃板上沉积一层50埃厚的n型层;接着，以一层50埃厚的i型层、一层50埃厚的n型层和一层50埃厚的i型层的沉积顺序重复100次，得到1微米的总沉积厚度。此后，将得到的样品使用玻璃合金掩模蒸发铝以制备梳状电极。这个样品称作（N-12）。样品（P-12）的制备与（N-12）类似，不同的只是以X＝60W时在表1中条件C下沉积的P型层取代n型层。另外，再分别在80W、100W，120W，160W和200W的情况下以与制备样品（N-12）和（P-12）同样的方法制备样品（N-13），（P-13）;（N-14），（P-14）;（N-15），（P-15）;（N-16），（P-16）;（N-17），（P-17）。
如此制备的样品通过测量其暗电导率σd而予评价。测量结果示于表4中。把表3和表4加以比较，可看出，当氢原子含量超过10%时，在使用n型层和P型层作为层叠薄膜半导体层的情况下暗电导率σd都显著下降。这种差别似乎是由于电子浓度差（当n型层用作层叠薄膜半导体层时）和由于空穴浓度差（P型层用作层叠薄膜半导体层时）的缘故。在pin型半导体电动势元件中，当n型层中的电子浓度或p型层中的空穴浓度变高时，n型层或P型就更难转变成耗尽层。由于耗尽区的电势差变小，因此就能获得很高的开路电压。此外，由于P型层和n型层之间的i型的电场强度增大，占空因数F.F.也增大。
从实验（1）和（2）的结果可看出，采取下列制备步骤能使采用硅薄膜半导体的pin型光电电动势元件的转换效率大大提高：至少两次重复沉积厚度为100埃或更薄的P型层和厚度为100埃或更薄的i型层（以下称之为P型层叠式薄膜半导体）、或者至少两次重复沉积厚度为100埃或更薄的n型层和厚度为100埃或更薄的i层（以下称之为n型层叠式薄膜半导体），并把层中的氢原子含量调节在10%原子百分比或更小。
当使用光电电动势元件作为光传感器时，要求二极管饱和电流象如上所述的那样尽可能小。众所周知，开路电压Voc高的光电电动势元件通常具有较小的饱和电流，因此，可以预想本发明的光电电动势元件作为光传感器时将显示出优异的特性。
在下面的本发明实例中，本发明作为光电电动势元件或光传感器显示出优异的实用特性;此外，本发明的特征不仅能用于pin型光电电动势元件还能应用于其它以Si作为主要成分的薄膜半导体。
现在参照下列实例对本发明的优点进行更为详细的阐述。然而这些实施例仅仅用来做示范性说明，并不是要限制这个发明的范围。
实例1
在此实例中，根据已知的HR-CVD方法，采用图3所示的制作装置制备成若干光电电动势元件样品。
在一个常规反应溅射装置（未示出）中放置一块尺寸为50mm×50mm的不锈钢基基，并在其上沉积一层大约为1000埃厚的银电极，做为基底电极。
然后，将如此制备好的基底牢靠地贴在图3所制作装置中的基底托架32的表面。加热器将该基底均匀加热到约300℃，并保持在这一温度。
将真空室31抽到大约10-5乇真空度。继而，将氩气和氢气分别以250SCCM和20SCCM的流速通过外层管道34送入真空室。同时，将SiF4气体和PF5/SiF4（＝1%）气体通过内层管道35送入真空室。当上述各气体的流速稳定后，将内部压力调整到约0.5乇真空度。此后，通过高频加热电极36将160W（2.45GHz）的微波能加给上述双层导管。从而形成150埃厚的n型非晶硅半导体层。这一薄层的形成条件相应于表1中的条件A（X＝160W）。
然后，终止施加微波能源和送入的PF5气体，将SiF4的流速变成30SCCM。再将160W（2.45GHz）的微波能加到双层导管上，从而在前面形成的n型层上形成500埃厚的i型非结晶硅半导体层。这一薄层的形成条件相应于表1中的条件B（x＝160W）。
终止施加的微波能，将SiF4的流速变为37SCCM;BF3/SiF4（＝1%）气体以3SCCM的流速送入。这时再施加160W的微波能，从而形成150埃厚的P型非结晶硅半导体层。这一薄膜层的形成条件相应于表1中的条件C（x＝160W）。
此后，把制成的叠层从真空室中取出，并放入普 通真空蒸发装置（未示出）中。在坩埚中放入重量比为1∶1的铟粒子和锡粒子。用传统的电阻加热方法将基片维持在175℃时，在约1×10-3乇的氧气中形成700埃厚的ITO层，做为透明电极。
将该制成的叠层冷却到室温后从装置中取出。并在先前制成的ITO透明电极上放上坡莫合金掩膜后，再放入另一个传统的真空蒸发装置中。按照传统的电阻加热法在1×10-5乇的真空中形成约1.0微米厚的梳状银集电电极。
依此法，便得到了一种pin形薄膜光电电动势元件（样品（V-1）。
按照上述步骤，首在在和上面同样的基底上形成n型非晶硅半导体层。其方法是重复三次下面所述的薄膜形成步骤：在表1条件A（x＝600W）情况下形成50埃厚的非晶硅半导体层（膜），然后在表1的条件B（x＝600W）下，形成50埃厚的非晶硅半导体层（膜）。最后，在表i的条件B（X＝160W）下形成5000埃厚的i型非晶硅半导体层。继而，反复三次以下步骤：在表1的条件B（x＝600W）下形成50埃厚非晶硅半导体层（膜），和在表1的条件C（x＝600W）下形成50埃厚非晶硅半导体层（膜），从而形成一个P型非晶硅半导体层。
随后，重复制备样品V-1的步骤形成ITO层（透明电极）和银的梳状电极。
依此法，便可得到另一个pin型薄膜光电电动势元件（样品PV-2）。
重复制备样品V-2的步骤，不同之处只是在形成多层薄膜叠层的n型非晶硅半导体层和多层薄膜叠层的P型非晶硅半导体层时施加的微波能的功率分别被调整到80W，从而形成一个pin型薄膜光电电动势元件（样品PV-3）。
同样，分别用100W、120W、160W和200W微波能功率制备出样品PV-4、PV-5、PV-6和PV-7。
每一样品都从ITO膜一侧用AM-1光进行照射（100mV/cm2），测得其短路光电电流（Isc）、开路电压（Voc）占空因数（F。F。）和光电转换效率（η）。所得结果示于表5。
如表5所示，由于样品PV-1的n型薄膜半导体层和P型薄膜半导体层不是多层薄膜叠层结构，所以其Isc、Voc、F。F.和η的值都是最低的。
其他所有样品PV-2到PV-7的n型和P型非晶硅半导体层都具有多层薄膜叠层结构。与表3的结果相比较，样品PV-5到PV-7由于n型或P型非晶硅半导体层中的氢原子浓度超过了10%原子百分比，从而超出了本发明的范围。虽然这些样品有较大的Isc，但Voc、F.F。和η仍然很低。样品PV-2至PV-4的叠层结构薄膜半导体层中的氢原子百分比等于或小于10%，便具有较高的Voc和F.F.，并充分地显示出相当好的特性。由此可肯定本发明的效果。
表6表示的是当样品PV-1至PV-7加了-5V的反向偏压时的暗电流、用100勒克斯的光照射样品时的光电流及其它们的信噪比。在氢原子含量少于10%时，由样品PV-2至PV-4可获得四位数以上的信噪比。并且这些样品作为光检测器时有足够的动态范围。而样品PV-1和PV-5至PV-7的信噪比却很低。所以由表6可以肯定本发明的效果。
实例2
按与实例1类似的方法，用图3所示的装置制备图1所示的薄膜光电电动势元件PV-8、PV-9，只是P型碳化硅（Sic）薄膜半导体是在表7的条件D下制备的，而且P型叠层薄膜半导体层是在条件E下通过沉积不含杂质的碳化硅（Sic）薄膜半导体层来制备的。PV-8是个比较实例，PV-9是本发明的一个实例。它们作为太阳能电池的特性和作为光检测器的特性（在100勒克斯的光照射下，加了-5V反向偏压时的光电流与暗电流之比＝S/N）示于表8中。
如表8所示，在用了P型碳化硅叠层薄膜半导体层的样品PV-9中，该P型叠层薄膜半导体层的氢浓度等于或小于10%原子百分比，该样品体现出良好的太阳能电池特性和光检测器特性。换句话说，样品PV-8的各种特性均次于样品PV-9。
实例3
利用图3所示装置来制备图5所示的肖特基型薄膜光电电动势元件PV-10、PV-11。PV-10是个比较样品;PV-11是本发明的样品。这里，图5中的51、52、53、54和56分别相应于图1中的1、2、3、4和6。55是用电阻加热法真空汽相沉积形成的一层半透明的金薄膜，有50埃厚。这些肖特基型薄膜光电电动势元件PV-10和PV-11作为太阳能电池的特性和作为光检测器的特性示于表9中。
从表9中可以看见，即使是肖特基型光电电动势元件，氢浓度等于或小于10%原子百分比的样品PV-11仍显示了其良好的太阳能电池和光检测器特性。而氢浓度超过10%原子百分比的比较样品PV-10的各方面特性均次于所说的样品PV-11。
实例4
利用图6所示的装置来制备图1所示的pin型薄膜光电电动势元件PV-12和PV-13。PV-12是比较样品;PV-13是本发明的样品。在图6中，由一真空泵将真空室61抽空。一个接地的基底托架62装于其中，托架上固定有基底63。基底63可由装在基底托架62中的加热器加热到所需的温度。一个阴极64置于与基底托架相对的位置上。送入真空室61中的原料气体由加在阴极64上的13.56MHz高频电功率进行分解，从而在基底63上沉积一层半导体薄膜。利用这一装置，在表10所示的制备条件下制备五种半导体薄膜。
即，在表10的条件F下制备图1中的层2;在条件G下制备层3;在条件H下制备层4;在条件I下制备层5;在条件J下制备层6。如此得到的薄膜光电电动势元件作为太阳能电池的特性和作为光检测器的特性示于表11中。
从表11中显然可以看出，即便在采用SiH4气体的RF辉光放电方法中，氢浓度等于或小于10%原子百分比的样品PV-13也显示了良好的太阳能电池特性和光检测器特性。而氢成分超过10%原子百分比的比较样品PV-12，其各方面特性仍次于上述样品。
也就是说，通过控制氢原子浓度可以获得良好的太阳能电池特性和光检测器特性。
表1
A    B    C
内层管道 SiF430SCCM SiF430SCCM SiF430SCCM
PF50.03SCCM BF50.03SCCM
外层管道    Ar    250SCCM    Ar    250SCCM    Ar    250SCCM
H220SCCM H220SCCM H220SCCM
内部压力    0.5Torr    0.5Torr    0.5Torr
放电功率    XW    XW    XW
基片温度    300℃    300℃    300℃
表2
样品号    L    重复数    相对值
（次数）    Q
N-1    单层    -    1.0
N-2    25A    12    15.7
N-3    50A    6    12.3
N-4    100A    3    6.2
N-5    150A    2    1.4
P-1    单层    -    1.0
P-2    25A    12    13.4
P-3    50A    6    10.5
P-4    100A    3    5.9
P-5    150A    2    1.2
Figure 88101748_IMG2
Figure 88101748_IMG3
表5
样品号    Isc    Voc    F.F    η（%）
PV-1 12mA/cm20.60v 0.55 4.0
PV-2 19mA/cm20.93v 0.72 12.7
PV-3 18mA/cm20.90v 0.70 11.3
PV-4 17mA/cm20.85v 0.65 9.4
PV-5 16mA/cm20.68v 0.60 6.2
PV-6 15mA/cm20.65v 0.58 5.7
PV-7 15mA/cm20.62v 0.57 5.3
Figure 88101748_IMG4
表7
D    E
SiF430SCCM SiF430SCCM
内部管道 C2H430SCCM C2H430SCCM
BF30.3SCCM
Ar    250SCCM    Ar    250SCCM
外部管道
H220SCCM H220SCCM
内部压力    0.5Torr    0.5Torr
160W（PV-8）    160W（PV-8）
放电功率
100W（PV-9）    100W（PV-9）
基片温度    300℃    300℃
Figure 88101748_IMG8

Claims (1)

1、一种改进的、提高了短路电流、开路电压、占空因数、信噪比和光电转换效率的pin型薄膜光电电动势元件，包括一层p型半导体层、一层i型半导体层和一层n型半导体层，其特征在于：所述p型半导体层含有1～10原子百分比的氢原子并包括多层下列薄膜的交替叠层：①厚度小于等于100埃、氢原子含量为1～10原子百分比的p型非晶硅膜，②厚度小于等于100埃、氢原子含量为1～10原子百分比的未掺杂非晶硅膜；所述i型半导体层包括氢原子含量为1～10原子百分比的未掺杂非晶硅膜；所述n型半导体层含有1～10原子百分比的氢原子并包括多层下列薄膜的交替叠层；③厚度小于等于100埃、氢原子含量为1～10原子百分比的n型非晶硅膜，④厚度小于等于100埃、氢原子含量为1～10原子百分比的未掺杂非晶硅膜。
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