CN104145344A - 光伏器件 - Google Patents

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Abstract

本发明的光伏器件(100)具备结晶类半导体的衬底(10)和形成在衬底(10)的主面上的第一非晶层(12a),在衬底(10)与第一非晶层(12a)的界面中,具有从与衬底(10)的界面附近起沿膜厚方向呈阶梯状地减少的p型掺杂物密度分布,从而,能够抑制复合中心的增加并且提高导电率,能够提高发电效率。

Description

光伏器件
技术领域
本发明涉及光伏器件。
背景技术
已知有在与结晶类硅衬底和被掺杂的非晶硅层之间形成有实质上本征的非晶硅层的光伏器件。
作为提高具有这样的结构的光伏器件的输出特性的技术手段,公开有在硅衬底与本征非晶硅层的界面局部地导入氧的结构(参照专利文献1)。
另外,公开有在结晶类硅衬底与p型非晶硅类薄膜之间设置i型非晶硅薄膜,在结晶类硅衬底与i型非晶硅薄膜的界面导入硼(B)的结构(专利文献2参照)。
通过形成为这样的结构,能够提高结晶类硅衬底与非晶硅的界面特性,抑制界面中的载流子的复合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2003-258287号公报
专利文献2:特开2001-345463号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上所述,在结晶类硅衬底上设置非晶硅层的光伏器件中,使结晶类硅衬底与非晶硅层的界面中的复合中心进一步减少,尽可能抑制由界面中的复合所引起的载流子的消减是重要的。另外,要求也同时实现在界面附近的串联电阻成分的降低。
用于解决问题的技术手段
本发明为一种光伏器件,具备结晶类半导体的衬底和在衬底的主面上形成的非晶态半导体层,在衬底与非晶态半导体层的界面中,具有从与衬底的界面附近起沿膜厚方向呈阶梯状地减少的p型掺杂物密度分布。
发明的效果
根据本发明,能够提高光伏器件的光电转换效率。
附图说明
图1是本发明的实施方式的光伏器件的剖面图。
图2是本发明的实施方式的光伏器件的成膜工序的气体导入的时间表。
图3是表示本发明的实施方式的光伏器件的p型掺杂物密度和氧密度的膜厚方向的分布的图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的实施方式的光伏器件100包括衬底10、第一非晶层12a、第二非晶层12b、透明导电层14、第三非晶层16a、第四非晶层16b、透明导电层18、第一电极20和第二电极22。
以下,例示光伏器件100的制造方法,并且说明光伏器件100的构造。
在表1例示光伏器件100的各非晶层的形成条件的例子。此外,本实施方式中使用的各种成膜条件为一个例子,根据使用的装置,应适当变更,进行最优化。如表1所示,对乙硼烷(B2H6)和三磷化氢(PH3)进行氢稀释。
[表1]
衬底10为结晶类的半导体材料。衬底10能够为n型或p型的导电型的晶体类半导体衬底。衬底10,例如能够应用单晶硅衬底、多晶硅衬底、砷化镓衬底(GaAs)、磷化铟衬底(InP)等。衬底10通过吸收入射的光,利用光电转换产生电子和空穴的载流子对。以下,说明作为衬底10使用n型的硅单晶衬底的例子。
衬底10洗净后设置于成膜槽内。衬底10的洗净能够使用氟化氢水溶液(HF水溶液)、RCA洗净液进行。另外,也优选使用氢氧化钾水溶液(KOH水溶液)等碱性蚀刻液,在衬底10的表面、背面形成纹理构造。
接着,对衬底10的表面实施表面处理。这里,衬底10的表面是指衬底10的主面的一个面,衬底10的背面是指与衬底10的表面相反一侧的面。
如表1所示,表面处理在氢等离子体处理中同时导入含p型掺杂物的气体和含氧气体来进行。含p型掺杂物的气体,例如,使用乙硼烷(B2H6)。另外,含氧气体,例如,使用二氧化碳(CO2)。由此,在衬底10与第一非晶层12a的界面导入硼(B)和氧(O)。
在这样进行了表面处理的衬底10的表面上形成作为非晶态半导体层的第一非晶层12a。例如,第一非晶层12a为含有氢的非结晶型的硅层。第一非晶层12a优选一方面薄到尽量抑制光的吸收,另一方面厚到使衬底10的表面充分钝化的程度。第一非晶层12a的膜厚为1nm以上25nm以下,优选为5nm以上10nm以下。
第一非晶层12a能够通过PECVD(Plasma Enhansed Chemical VaporDeposition,等离子体增强化学气相沉积)、Cat-CVD(Catalytic ChemicalVapor Deposition,催化化学气相沉积)、溅射法等形成。PECVD可以使用RF等离子体CVD法、频率高的VHF等离子体CVD法、以及微波等离子体CVD法等任一种方法。本实施例中,对使用RF等离子体CVD法的情况进行说明。
例如,如表1所示,供给硅烷(SiH4)等的含硅气体以及作为稀释气体的氢,对平行平板电极等施加RF高频电力进行等离子体化,对加热后的半导体衬底10的成膜面供给,由此能够形成第一非晶层12a。成膜时的衬底温度为150℃以上250℃以下,RF功率系数为1mW/cm2以上10mW/cm2以下。
如图2的时间表所示,在第一非晶层12a的成膜初期,添加乙硼烷(B2H6)等的含p型掺杂物的气体和二氧化碳(CO2)等的含氧气体,开始成膜。
此时,如图2中实线所示,分阶段地减少含p型掺杂物的气体的供给量。图2中,经过4个阶段来减少含p型掺杂物的气体的供给,但是不限于此,优选至少一次地呈阶梯状地减少。此时,第一非晶层12a中所含有的p型掺杂物的密度,优选使在界面附近的最大密度为1×1018/cm3以上、低于5×1019/cm3,从此处呈阶梯状地减少时的密度为5×1017/cm3以上、低于5×1018/cm3,最低密度为1×1017/cm3以上、低于2×1018/cm3
另外,如图2中虚线所示,也可以分阶段地改变含氧气体的供给量。含氧气体的供给量也优选至少一次地呈阶梯状地减少。特别优选与含p型掺杂物的气体的供给量相同时序地减少。此时,第一非晶层12a中所含有的氧的密度,优选使在界面附近的最大密度为1×1021/cm3以上,更优选为p型掺杂物密度的10倍以上、低于1000倍,从此处呈阶梯状地减少时的密度为1×1017/cm3以上、低于1×1021/cm3,最低密度低于5×1020/cm3
第二非晶层12b为由含有p型的导电型的掺杂物的非晶态半导体膜形成的层。例如,第二非晶层12b为含有氢的非结晶型硅层。与第一非晶层12a相比,第二非晶层12b的膜中的p型掺杂物的密度高。例如,第二非晶层12b中,优选使p型掺杂物的密度为1×1020/cm3以上。第二非晶层12b的膜厚优选一方面薄到尽可能地抑制光的吸收,另一方面厚到使衬底10内产生的载流子在pn接合部有效地分离并且使产生的载流子在透明导电层14高效地被收集的程度。例如,优选为1nm以上10nm以下。
第二非晶层12b能够通过PECVD、Cat-CVD、溅射法等形成。PECVD能够应用RF等离子体CVD法。例如,如表1所示,在硅烷(SiH4)等的含硅气体中添加乙硼烷(B2H6)等的含p型掺杂物的气体,用氢稀释来供给,对平行平板电极等施加RF高频电力进行等离子体化,供给到加热后的第一非晶层12a上,能够由此形成第二非晶层12b。优选成膜时的衬底温度为150℃以上250℃以下,RF功率系数为1mW/cm2以上10mW/cm2以下。
接着,对衬底10的背面实施表面处理。对于背面的表面处理为不导入含p型掺杂物的气体和含氧气体的氢等离子体处理。
在实施了表面处理的衬底10的背面上形成第三非晶层16a。例如,第三非晶层16a为含有氢的非结晶型硅层。第三非晶层16a中所含有的p型或n型的掺杂物的密度优选低于1×1018/cm3。或者,为在p型和n型的掺杂物同时含有时p型或n型的掺杂密度之差低于1×1018/cm3的半导体层。第三非晶层16a的膜厚与第一非晶层12a同样,为1nm以上25nm以下,优选为5nm以上10nm以下。
第三非晶层16a能够通过PECVD、Cat-CVD、溅射法等形成。PECVD能够应用RF等离子体CVD法。
例如,如表1所示,供给硅烷(SiH4)等的含硅气体以及作为稀释气体供给氢,对平行平板电极等施加RF高频电力进行等离子体化,对加热后的半导体衬底10的成膜面供给,由此能够形成第三非晶层16a。成膜时的衬底温度与第一非晶层12a同样,为150℃以上250℃以下,RF功率系数为1mW/cm2以上10mW/cm2以下。
第四非晶层16b为由含有n型的导电型的掺杂物的非晶态半导体膜构成的层。例如,第四非晶层16b为含有氢的非结晶型硅层。与第三非晶层16a相比,第四非晶层16b的膜中的n型的掺杂物的密度高。例如,第四非晶层16b优选使n型的掺杂物的密度为1×1020/cm3以上。第四非晶层16b的膜厚优选一方面薄到尽可能抑制光的吸收,另一方面厚到使衬底10内产生的载流子通过BSF(Back Surface Field,背面电场)构造有效地分离并且使产生的载流子在透明导电层18高效地被收集的程度。例如,优选为1nm以上10nm以下。
第四非晶层16b也能够通过PECVD、Cat-CVD、溅射法等形成。PECVD能够应用RF等离子体CVD法。
例如,如表1所示,用氢稀释硅烷(SiH4)等的含硅气体和三磷化氢(PH3)等的n型掺杂物含有气体而供给,对平行平板电极等施加RF高频电力进行等离子体化,供给到加热后的衬底10的第三非晶层16a上,能够由此形成第四非晶层16b。优选成膜时的衬底温度为150℃以上250℃以下,RF功率系数为1mW/cm2以上10mW/cm2以下。
此外,使衬底10的表面侧为受光面(主要从外部导入光的面),或者使背面侧为受光面是任意的。另外,上述实施方式中,在形成表面侧的第一非晶层12a和第二非晶层12b之后,形成背面侧的第三非晶层16a和第四非晶层16b,但是这些顺序是任意的。
透明导电层14、18分别形成于第二非晶层12b和第四非晶层16b上。透明导电层14、18例如包含具有多晶构造的氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)或氧化钛(TiO2)等金属氧化物中的至少一种而构成,这些金属氧化物中,也可以掺杂有锡(Sn)、锌(Zn)、钨(W)、锑(Sb)、钛(Ti)、铈(Ce)、镓(Ga)等掺杂物。透明导电层14、18能够通过蒸镀法、等离子体化学气相成长法(PECVD)、溅射法等的薄膜形成方法来形成。透明导电层14、18的膜厚可以根据透明导电层14、18的折射率适当调整,本实施方式中为70nm以上100nm以下。
第一电极20和第二电极22分别形成于透明导电层14、18上。第一电极20和第二电极22优选形成为梳状的指状电极构造。第一电极20和第二电极22能够通过丝网印刷法、电镀法等形成。例如,第一电极20和第二电极22通过将银糊等涂布为数10μm左右的厚度来形成。
图3表示从第二非晶层12b和第一非晶层12a朝向衬底10的深度方向的硼(B)和氧(O)的密度分布。
如图3的实线所示,硼的密度分布为,从衬底10与第一非晶层12a的界面附近起朝向第一非晶层12a的膜厚方向,密度呈阶梯状地减少。具体而言,在从衬底10与第一非晶层12a的界面起的2nm以内的高密度硼区域中,硼密度为1×1018/cm3以上5×1019/cm3以下。并且,朝向第一非晶层12a侧,具有急剧减少的区域A、暂时减少变缓的区域B和再度急剧减少的区域C。即,显示以区域B为边界沿膜厚方向呈阶梯状的硼密度分布。这里,优选使区域B的膜厚范围为2nm以上5nm以下。另外,区域B的硼密度优选为5×1017/cm3以上、低于5×1018/cm3
说明硼密度分布的要因。区域A中,在开始第一非晶层12a的成膜前的表面处理的阶段中,供给乙硼烷(B2H6)。区域B中,在表面处理的阶段中供给乙硼烷(B2H6),在第一非晶层12a的成膜时使乙硼烷(B2H6)分阶段地减少来供给。区域C中,第一非晶层12a的成膜时,使乙硼烷(B2H6)分阶段地减少来供给。
另外,在形成第一非晶层12a时使含氧气体的供给量分阶段地变化时,如图3的虚线所示,氧密度分布为从衬底10和第一非晶层12a的界面附近起朝向第一非晶层12a的膜厚方向,密度呈阶梯状地减少。具体而言,在自衬底10和第一非晶层12a的界面起的2nm以内的高密度氧区域中,氧密度为硼密度的10倍以上1000倍以下。并且,朝向第一非晶层12a侧,具有急剧减少的区域a、暂时减少变缓的区域b和再度急剧减少的区域c。即,显示以区域b为边界沿膜厚方向呈阶梯状的氧密度分布。
这里,硼和氧的膜厚方向的密度分布具有至少一个呈阶梯状的变化区域即可,可以具有2个以上的呈阶梯状的变化区域。
此外,半导体膜中的各元素的密度能够使用二次离子质量分析法(SIMS)等来测定。在衬底10设置纹理构造时,利用不使由纹理决定的向膜厚方向的分辨能力降低的方法来测定膜中的各元素的密度即可。
<实施例和比较例>
按照上述形成方法,以具有表2所示的条件中具有从与衬底10的界面朝向膜厚方向密度呈阶梯状减少的硼密度分布的第一非晶层12a的光伏器件为实施例。即,为在衬底10与第一非晶层12a的界面上存在硼密度的峰,并且,第一非晶层12a中为低于界面的硼密度,在界面附近沿膜厚方向存在密度呈阶梯状地减少的一个区域的硼密度分布。
[表2]
此外,以下的说明中,密度分布为没有纹理、没有透明导电层14、18、没有第一电极20和第二电极的条件下的测定结果。
实施例1中,在第一非晶层12a的成膜前的衬底10的表面处理中,使氢和乙硼烷(B2H6)的流量比为1比1×10-5,设置3分钟的处理时间。此后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比2.5×10-7比0,将第一非晶层12a的初期层形成为2~5nm。此后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比0比0,形成第一非晶层12a。当通过SIMS测定所形成的第一非晶层12a中硼的密度时,衬底10与第一非晶层12a的界面附近(图3的区域A)中的最大密度为4×1019/cm3,阶梯状部分(图3的区域B)的密度为5×1017/cm3
实施例2中,进行了与实施例1相同条件的表面处理之后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比2.5×10-6比0,将第一非晶层12a的初期层形成为2~5nm。此后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比0比0,继续第一非晶层12a的成膜。当通过SIMS测定由此形成的第一非晶层12a中硼的密度时,衬底10与第一非晶层12a的界面附近(图3的区域A)中的最大密度与实施例1同样,为4×1019/cm3,阶梯状部分(图3的区域B)的密度为5×1018/cm3
实施例3中,进行了与实施例1相同条件的表面处理之后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比1×10-5比0,将第一非晶层12a的初期层形成为2~5nm成膜。此后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比0比0,继续第一非晶层12a的成膜。当通过SIMS测定由此形成的第一非晶层12a中硼的密度时,衬底10与第一非晶层12a的界面附近(图3的区域A)中的最大密度与实施例1同样,为4×1019/cm3,阶梯状部分(图3的区域B)的密度为2×1019/cm3
实施例4中,进行了与实施例1相同条件的表面处理之后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比2.5×10-6比5,将第一非晶层12a的初期层形成为2~5nm。此后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比0比5,继续第一非晶层12a的成膜。当通过SIMS测定由此形成的第一非晶层12a中硼的密度时,衬底10与第一非晶层12a的界面附近(图3的区域A)中的最大密度与实施例1同样,为4×1019/cm3,阶梯状部分(图3的区域B)的密度为5×1018/cm3。另外,本实施例中,氧的密度遍及第一非晶层12a整层为2×1020/cm3
实施例5中,进行了与实施例1相同条件的表面处理之后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比2.5×10-6比5,将第一非晶层12a的初期层形成为2~5nm。此后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比0比0,继续第一非晶层12a的成膜。当通过SIMS测定由此形成的第一非晶层12a中硼的密度时,衬底10与第一非晶层12a的界面附近(图3的区域A)中的最大密度与实施例1同样,为4×1019/cm3,阶梯状部分(图3的区域B)的密度为5×1018/cm3。另外,本实施例中,氧的密度在衬底10与第一非晶层12a的界面附近(图3的区域A),为2×1020/cm3
比较例1中,进行了与实施例1相同条件的表面处理之后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比0比0,将第一非晶层12a的初期层形成为2~5nm。此后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比0比0,继续第一非晶层12a的成膜。当通过SIMS测定由此形成的第一非晶层12a中硼的密度时,硼的密度从衬底10与第一非晶层12a的界面附近起单调地减少,没有形成为阶梯状的部分的分布。
比较例2中,进行了与实施例1相同条件的表面处理之后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比2.5×10-6比0,将第一非晶层12a的初期层形成为2~5nm。此后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比2.5×10-6比0,继续第一非晶层12a的成膜。当通过SIMS测定由此形成的第一非晶层12a中硼的密度时,硼的密度在除了衬底10与第一非晶层12a和的界面附近之外的第一非晶层12a的大致整层为5×1018/cm3
比较例3中,进行了与实施例1相同条件的表面处理之后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比2.5×10-5比0,将第一非晶层12a的初期层形成为2~5nm。此后,使硅烷(SiH4)、乙硼烷(B2H6)和二氧化碳的流量比为100比2.5×10-5比0,继续第一非晶层12a的成膜。当通过SIMS测定由此形成的第一非晶层12a中硼的密度时,硼的密度为在包含衬底10与第一非晶层12a的界面附近的第一非晶层12a的几乎整层中为4×1019/cm3
表3中,表示实施例和比较例的光伏器件的输出特性。测定数据为开放电压(Voc)、短路电流(Isc)、曲线因子(FF)和输出(Pmax),表2中表示以比较例1的各值为1进行了标准化而得到的值。
[表3]
此外,测定结果为形成了纹理、透明导电层14、18、第一电极20和第二电极而成为设备的结构之后测得的结果。
相对于比较例1~3,确认了实施例1~5中曲线因子(FF)和输出(Pmax)的改善。比较例1~3与实施例1~5的不同的共通点在于在第一非晶层12a中硼的密度分布具有阶梯状部分(图3的区域B)。由此,确认了当第一非晶层12a中硼的密度分布设置阶梯状部分(图3的区域B)时,光伏器件中光电转换效率提高。
另外,相对于比较例1~3和实施例1~3,实施例4~5中,确认了开放电圧(Voc)的改善。比较例1~3和实施例1~3与实施例4~5的不同的共通点在于在第一非晶层12a中氧的密度分布也具有阶梯状部分(图3的区域B)。由此,确认了当在第一非晶层12a中硼的密度分布设置阶梯状部分(图3的区域B)并且在氧的密度分布也设置阶梯状部分时,光伏器件中光电转换效率进一步提高。
可以认为,在第一非晶层12a的硼的密度分布不设置阶梯状部分的比较例1~3中,衬底10与第一非晶层12a的界面附近中的构造的紊乱相对较大,导电性下降。相对于此,如实施例1~5这样在衬底10与第一非晶层12a的界面中进行高密度的硼的导入,形成为沿膜厚方向使硼密度呈阶梯状地减少的硼密度分布时,可以推断能够提高第一非晶层12a的导电性,能够提高发电效率。
可以推断,第一非晶层12a的成长初期层中构造的紊乱大,导电率降低。另一方面,通过导入硼,具有作为受主发挥作用提高导电率的效果,但是复合中心增加。通过如本实施方式这样形成为使硼的密度呈阶梯状地减少的密度分布,能够抑制复合中心的增加并提高导电率,能够提高发电效率。
另外,通过将从界面附近呈阶梯状地减少时的硼密度控制在5×1017/cm3以上、低于5×1018/cm3的范围,能够更有效地提高发电效率。
另外,通过在衬底10与第一非晶层12a的界面导入高密度的氧,能够进一步提高发电效率。这推断为,通过在衬底10与第一非晶层12a的界面导入高密度的氧,由硼添加所产生的缺陷被非活化的缘故。另一方面,伴随氧密度的增加,第一非晶层12a的电阻值增加。由此,推断通过使高密度氧区域中氧密度为硼密度的10倍以上、低于1000倍,能够抑制缺陷产生并且提高导电性,能够提高发电效率。另外,在使硼密度分布为阶梯状的情况下,当在硼密度低的区域中氧密度提高时,电阻增加的比例增大,因此,优选与硼密度分布一致地使氧密度分布也呈阶梯状。
符号说明
10半导体衬底、12a第一非晶层、12b第二非晶层、14透明导电层、16a第三非晶层、16b第四非晶层、18透明导电层、20第一电极、22第二电极、100光伏器件。

Claims (7)

1.一种光伏器件,其特征在于,包括:
结晶类半导体的衬底;和
形成在所述衬底的主面上的非晶态半导体层,
所述非晶态半导体层具有从所述衬底与所述非晶态半导体层的界面附近起沿膜厚方向呈阶梯状地减少的p型掺杂物密度分布。
2.如权利要求1所述的光伏器件,其特征在于:
所述衬底与所述非晶态半导体层的界面附近的2nm以内的区域中的p型掺杂物密度为1×1018/cm3以上5×1019/cm3以下。
3.如权利要求1所述的光伏器件,其特征在于:
所述衬底与所述非晶态半导体层的界面附近的2nm以内的区域中的氧密度为1×1019/cm3以上。
4.如权利要求1所述的光伏器件,其特征在于:
所述非晶态半导体层具有从所述衬底与所述非晶态半导体层的界面附近起沿膜厚方向呈阶梯状地减少的氧密度分布。
5.如权利要求3或4所述的光伏器件,其特征在于:
所述衬底与所述非晶态半导体层的界面附近的2nm以内的区域中的氧密度为p型掺杂物密度的10倍以上、低于1000倍。
6.如权利要求1~5中任一项所述的光伏器件,其特征在于:
p型掺杂物密度分布的所述阶梯状部分的膜厚范围为2nm以上5nm以下。
7.如权利要求1~6中任一项所述的光伏器件,其特征在于:
p型掺杂物密度分布的所述阶梯状部分的p型掺杂物密度为5×1017/cm3以上、低于5×1018/cm3
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110943136A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 君泰创新(北京)科技有限公司 一种p型硅薄膜和太阳能电池及制备方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4092757A1 (en) 2013-04-03 2022-11-23 Lg Electronics Inc. Method for fabricating a solar cell
KR102219804B1 (ko) 2014-11-04 2021-02-24 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그의 제조 방법
US9722104B2 (en) 2014-11-28 2017-08-01 Lg Electronics Inc. Solar cell and method for manufacturing the same
JP6414767B2 (ja) * 2015-03-17 2018-10-31 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池セル
JP2016219854A (ja) * 2016-09-30 2016-12-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 光起電力装置及び光電変換装置の製造方法
CN106847837B (zh) * 2017-04-26 2020-01-10 京东方科技集团股份有限公司 一种互补型薄膜晶体管及其制作方法和阵列基板

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004296776A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子およびその製造方法
JP2010147324A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Kyocera Corp 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法
CN102144304A (zh) * 2009-07-21 2011-08-03 试验电工中心意大利风信子接收股份公司 具有高转换效率的光伏电池

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59115574A (ja) * 1982-12-23 1984-07-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置作製方法
JP3197673B2 (ja) * 1993-04-06 2001-08-13 三洋電機株式会社 光起電力装置
JPH0969640A (ja) * 1995-08-31 1997-03-11 Canon Inc 光起電力素子
JPH11112011A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子の製造方法
JP2001189478A (ja) 1999-12-28 2001-07-10 Sanyo Electric Co Ltd 半導体素子及びその製造方法
JP2001345463A (ja) 2000-05-31 2001-12-14 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置及びその製造方法
JP3902534B2 (ja) * 2001-11-29 2007-04-11 三洋電機株式会社 光起電力装置及びその製造方法
JP4070483B2 (ja) 2002-03-05 2008-04-02 三洋電機株式会社 光起電力装置並びにその製造方法
JP2004103649A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Toyota Motor Corp 熱光発電用光電変換素子
US20080230782A1 (en) * 2006-10-09 2008-09-25 Homer Antoniadis Photoconductive devices with enhanced efficiency from group iv nanoparticle materials and methods thereof
JP5526461B2 (ja) * 2007-03-19 2014-06-18 三洋電機株式会社 光起電力装置
WO2011005447A2 (en) * 2009-06-22 2011-01-13 International Business Machines Corporation Semiconductor optical detector structure
JP5824681B2 (ja) * 2011-06-30 2015-11-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 光起電力装置
JP5919559B2 (ja) * 2011-06-30 2016-05-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 光起電力装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004296776A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子およびその製造方法
JP2010147324A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Kyocera Corp 太陽電池素子および太陽電池素子の製造方法
CN102144304A (zh) * 2009-07-21 2011-08-03 试验电工中心意大利风信子接收股份公司 具有高转换效率的光伏电池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110943136A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 君泰创新(北京)科技有限公司 一种p型硅薄膜和太阳能电池及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
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