DE3810496C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein fotoelektrisches Dünnfilm-Bauelement mit einem hohen fotoelektrischen Konversionswirkungsgrad, das als Solarzelle oder als Fotodetektor verwendbar ist.
Es ist wiederholt erwähnt worden, daß im Fall der Verwendung eines Si- oder GaAs-Kristalls als Halbleiterschicht, die am Aufbau eines fotoelektrischen Bauelements beteiligt ist, ein fotoelektrischer Konversionswirkungsgrad von mehr als 20% erzielt wird. Solche fotoelektrischen Bauelemente sind jedoch sehr teuer, und es ist infolgedessen nicht zu vermeiden, daß der Preis der damit erzeugten elektrischen Energie höher wird als der Preis der elektrischen Energie, die mit anderen Stromerzeugungsvorrichtungen erhalten wird, so daß diese fotoelektrischen Bauelemente noch nicht praktisch angewandt werden. Andererseits ist bei einem fotoelektrischen Dünnfilm-Bauelement, wie z. B. einem pin-Bauelement auf der Basis von amorphem Silicium, einem Schottky-Bauelement oder einem CdS-CdTe-Heteroübergangs-Bauelement, eine Senkung der Kosten des Bauelements selbst voraussehbar, jedoch hat sein fotoelektrischer Konversionswirkungsgrad bei der praktischen Anwendung 10% nicht überschritten, und die Kosten, die für die Aufstellung erforderlich sind, sind ziemlich hoch. Es ist infolgedessen nicht möglich, den Preis der elektrischen Energie in ausreichendem Maße herabzusetzen. Um diese Situation zu verbessern, sind verschiedene Vorschläge zur Erhöhung des fotoelektrischen Konversionswirkungsgrades eines fotoelektrischen Dünnfilm-Bauelements gemacht worden.
Aus der DE-OS 34 08 317 ist eine pin-Solarzelle bekannt, bei der innerhalb der p-Typ-Schicht die elektrische Leitfähigkeit einer in Kontakt mit einer Elektrode stehenden Zone größer ist als die elektrische Leitfähigkeit einer in Kontakt mit der i- Typ-Schicht stehenden Zone, wobei die p-Typ-Schicht Wasserstoffatome enthält.
Die DE-OS 33 00 400 beschreibt durch eine polykristalline Si- Dünnfilmschicht gebildete Halbleiterbauelemente, wobei in der Dünnfilmschicht zur Verbesserung der Eigenschaften 0,01 bis 3 Atom-% Wasserstoff enthalten sind.
Aus Martin A. Green, Solar Cells, 1. Auflage, Englewood Cliffs, N.J., 1982, Prentice Hall, Seiten 190 und 191, ist bekannt, daß durch Glimmentladungszersetzung von Silan gebildete amorphe Siliciumfilme dotiert werden können, um p-n-Übergänge zu bilden, wobei diese Filme 5 bis 10 Atom-% Wasserstoff enthalten.
In der Druckschrift "11th IEEE Photovoltaic Specialist Conference Proceeding" (21. bis 25. Oktober 1985), Seiten 1710-1711, wird vorgeschlagen, von einer n-Dünnfilm-Halbleiterschicht und einer p-Dünnfilm-Halbleiterschicht, die am Aufbau eines fotoelektrischen Dünnfilm-Bauelements beteiligt sind, eine Halbleiterschicht aus einem Halbleiter-Dünnfilm mit einer Dicke von höchstens 10,0 nm, der einen Fremdstoff enthält, und einem anderen Halbleiter-Dünnfilm mit einer Dicke von weniger als 10,0 nm, der den erwähnten Fremdstoff in einer anderen Konzentration oder einer anderen Fremdstoff oder keinen Fremdstoff enthält, die wiederholt übereinandergeschichtet sind, zu bilden.
Dieser Vorschlag wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines fotoelektrischen pin-a-Si : H-Dünnfilm-Bauelements, auf das der vorstehend erwähnte Vorschlag angewandt worden ist. Fig. 1 zeigt ein Metallsubstrat 1, wie z. B. ein Blech aus nichtrostendem Stahl, das eine polierte Oberfläche hat; unter Verwendung von PH₃ gebildete n-a-Si:H-Dünnfilme 2 mit einer Dicke von 5,0 nm; ohne Verwendung von PH₃ gebildete a-Si:H-Dünnfilme 3 mit einer Dicke von 5,0 nm; einen 500,0 nm dicken a-Si:H-Dünnfilm 4, der keinen Fremdstoff enthält; unter Verwendung von B₂H₆ gebildete p-a-Si:H-Dünnfilme 5 mit einer Dicke von 5,0 nm; ohne Verwendung von B₂H₆ gebildete a-Si:H-Dünnfilme 6 mit einer Dicke von 5,0 nm; eine Schicht 7, wie z. B. einen ITO-Dünnfilm, die lichtdurchlässig und elektrisch leitfähig ist; und einen z. B. aus Silber hergestellten Kollektor 8.
Im Fall der Anwendung eines in dieser Weise aufgebauten fotoelektrischen pin-a-Si:H-Dünnfilm-Bauelements kann der Kurzschlußstrom (I sc) größer gemacht werden als bei dem in Fig. 2 gezeigten üblichen fotoelektrischen pin-Bauelement. Dies ist anscheinend darauf zurückzuführen, daß bei dem Bauelement von Fig. 2 die Photonen, die in einer n-Dünnfilm-Halbleiterschicht 22 oder in einer p-Dünnfilm-Halbleiterschicht 24 absorbiert werden, kaum Elektronen und Löcher erzeugen, während bei dem in Fig. 1 gezeigten Bauteil in der n-Dünnfilm-Halbleiterschicht und in der p-Dünnfilm-Halbleiterschicht, die aus übereinandergeschichteten Dünnfilmen aufgebaut sind, Elektronen und Löcher wirksam erzeugt werden können. Die Verbesserungen der Leerlaufspannung (V oc) und des Füllfaktors (F.F.) sind jedoch selbst im Fall des Bauelements von Fig. 1 nicht ausreichend, und es ist nicht möglich, den fotoelektrischen Konversionswirkungsgrad in beträchtlichem Maße zu erhöhen. Ferner wird in dem Fall, daß das vorstehend erwähnte Dünnfilm-Bauelement als Fotodetektor angewandt wird, bei dem eine Sperr-Vorspannung angelegt wird, bevorzugt, daß der Dunkelstrom (der dem Sättigungsstrom einer Diode entspricht), so gering wie möglich ist, weil in diesem Fall das Signal-Geräusch Verhältnis erhöht und als Ergebnis der Bereich der für den Fotodetektor erforderlichen Lichtstärke erweitert werden kann. Die gegenwärtige Situation genügt jedoch den Anforderungen der praktischen Anwendung noch nicht in ausreichendem Maße.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fotoelektrisches Dünnfilm-Bauelement der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Art bereitzustellen, das wirksam als Solarzelle oder als Fotodetektor verwendbar ist, bezüglich des Kurzschlußstroms (I sc), der Leerlaufspannung (V oc) und des Füllfaktors (F.F.) erwünschte Wirkungen zeigt, ferner einen hohen fotoelektrischen Konversionswirkungsgrad hat und im Fall seiner Anwendung als Fotodetektor ein verbessertes Signal-Geräusch-Verhältnis zeigt.
Diese Aufgabe wird durch ein fotoelektrisches Dünnfilm-Bauelement der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen fotoelektrischen pin-Dünnfilm-Bauelements, die auch zur Erläuterung eines üblichen fotoelektrischen pin-Dünnfilm-Bauelements dient.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht eines üblichen fotoelektrischen pin-Bauelements, bei dem als p- und n-Halbleiterschichten keine geschichteten Halbleiter-Dünnfilme verwendet werden.
Fig. 3 ist eine zur Erläuterung dienende schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Bildung von Dünnfilmen nach dem HR-CVD- Verfahren (einem mit Hilfe von Wasserstoffradikalen durchgeführten CVD-Verfahren), die angewandt wird, um die Versuche durchzuführen, die dazu dienen, die Wirkung der Erfindung zu zeigen, und um die fotoelektrischen Dünnfilm-Bauelemente der Beispiele 1 bis 3 herzustellen.
Fig. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung des nach dem Flugzeitverfahren durchgeführten Versuchs, der u. a. dazu dient, die Wirkung der Erfindung zu zeigen.
Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen fotoelektrischen Schottky-Dünnfilm-Bauelements.
Fig. 6 ist eine zur Erläuterung dienende schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Bildung von Dünnfilmen unter Anwendung einer Hochfrequenz-Stromquelle, die angewandt wird, um die fotoelektrischen Dünnfilm-Bauelemente von Beispiel 4 herzustellen.
Gemäß der Erfindung besteht mindestens eine der am Aufbau des fotoelektrischen pin-Dünnfilm-Bauelements beteiligten n-Halbleiterschichten und p-Halbleiterschichten aus einer nicht einkristallinen Silicium-Halbleiterschicht, die gebildet wird, indem zwei Arten nicht einkristalliner Silicium-Dünnfilme mit einer Dicke von höchstens 10,0 nm, die 1 bis 10 Atom-% Wasserstoffatome enthalten und aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus
  • (i) einem nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilm, der einen geeigneten Fremdstoff (a) enthält,
  • (ii) einem nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilm, der den Fremdstoff (a) in einer größeren Menge als in dem Dünnfilm (i) enthält,
  • (iii) einem nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilm, der einen anderen Fremdstoff (b) enthält, und
  • (iv) einem nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilm, der keinen Fremdstoff enthält,
  • (v) einem nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilm, der keinen Fremdstoff enthält,
    besteht, zweimal oder mehr als zweimal kontinuierlich übereinandergeschichtet werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht in einem fotoelektrischen Schottky-Dünnfilm-Bauelement, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die n-Halbleiterschicht oder die p-Halbleiterschicht aus einer nicht einkristallinen Silicium-Halbleiterschicht besteht, die gebildet wird, indem zwei oder mehr als zwei nicht einkristalline Silicium-Dünnfilme mit einer Dicke von höchstens 10,0 nm, die 1 bis 10 Atom-% Wasserstoffatome enthalten und aus der vorstehend erwähnten Gruppe ausgewählt sind, zweimal oder mehr als zweimal kontinuierlich übereinandergeschichtet werden.
Diese erfindungsgemäßen fotoelektrischen Bauelemente sind auf der Grundlage von Erkenntnissen realisiert worden, die von den Erfindern als Ergebnis wiederholter Versuche erhalten wurden und darin bestehen, daß die Konzentration der Wasserstoffatome, die in der p-Halbleiterschicht oder in der n-Halbleiterschicht enthalten sind, eine wichtige Einflußgröße für die Beseitigung der vorstehend erwähnten Probleme ist, die bei den üblichen fotoelektrischen Bauelementen gefunden wurden, und daß die vorstehend erwähnte Aufgabe der Erfindung wirksam gelöst werden kann, wenn von der p-Halbleiterschicht und der n-Halbleiterschicht mindestens eine aus einer nicht einkristallinen Silicium-Halbleiterschicht gebildet wird, die aus mehreren bzw. vielen kontinuierlich übereinandergeschichteten, nicht einkristallinen Silicium-Halbleiter-Dünnfilmen mit einer Dicke von höchstens 10,0 nm besteht.
Ein typisches erfindungsgemäßes fotoelektrisches pin-Bauelement ist von der in Fig. 1 gezeigten Art. Fig. 1 zeigt ein Metallsubstrat 1, wie z. B. ein Blech aus nichtrostendem Stahl; eine nicht einkristalline n-Silicium-Halbleiterschicht, die aus übereinandergeschichteten nicht einkristallinen n-Silicium- Dünnfilmen 2 und nicht einkristallinen i-Silicium-Dünnfilmen 3, die keinen Fremdstoff enthalten, besteht; eine nicht einkristalline i-Silicium-Halbleiterschicht 4; eine nicht einkristalline p-Silicium-Halbleiterschicht, die aus übereinandergeschichteten nicht einkristallinen p-Silicium-Dünnfilmen 5 und nicht einkristallinen i-Silicium-Dünnfilmen 6 besteht; eine lichtdurchlässige Elektrode 7, die aus einer lichtdurchlässigen Schicht wie einer In₂O₃-, SnO₂-, ITO- oder ZnO₂- Schicht besteht und elektrisch leitfähig ist; und einen Kollektor 8.
Ein typisches erfindungsgemäßes fotoelektrisches Schottky- Dünnfilm-Bauelement ist von der in Fig. 5 gezeigten Art. Fig. 5 zeigt ein Metallsubstrat 51, wie z. B. ein Blech aus nichtrostendem Stahl; eine nicht einkristalline p-Silicium-Halbleiterschicht, die aus übereinandergeschichteten nicht einkristallinen p-Silicium-Dünnfilmen 52 und nicht einkristallinen i-Silicium-Dünnfilmen 53, die keinen Fremdstoff enthalten, besteht, eine nicht einkristalline i-Silicium-Halbleiterschicht 54; eine lichtdurchlässige Schottky-Elektrode 55, die aus einer lichtdurchlässigen Schicht, wie z. B. einer Au-, Pt- oder Pd-Schicht, besteht, und einen Kollektor 56. Anstelle der nicht einkristallinen p-Silicium-Halbleiterschicht kann eine nicht einkristalline n-Silicium-Halbleiterschicht verwendet werden, die aus übereinandergeschichteten nicht einkristallinen n-Silicium-Dünnfilmen 52 und nicht einkristallinen i-Silicium- Dünnfilmen 53, die keinen Fremdstoff enthalten, besteht.
Die folgenden Versuche wurden durchgeführt, um die ausgezeichneten Eigenschaften des erfindungsgemäßen fotoelektrischen Bauelements zu bestätigen.
(1) Herstellung von Proben
Um die zu untersuchenden Proben herzustellen, wurde eine bekannte HR-CVD-Vorrichtung angewandt, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.
Fig. 3 zeigt eine Vakuumkammer 31, deren Innenraum durch eine (nicht gezeigte) Vakuumpumpe evakuiert werden kann. In die Vakuumkammer ist eine Substrat-Halteeinrichtung 32 für ein Substrat 33 eingebaut. Das Substrat 33 kann durch eine in die Substrat-Halteeinrichtung 32 eingebaute elektrische Heizeinrichtung auf eine gewünschte Temperatur erhitzt werden. Mit der Vakuumkammer 31 ist eine Doppelleitung verbunden, die aus einem zylindrischen Außenrohr 34 aus Quarzglas und einem zylindrischen Innenrohr 35 aus Quarzglas, die konzentrisch angeordnet sind, besteht. An der Außenwandfläche der Doppelleitung ist eine Mikrowellen-Zuführungseinrichtung 36 vorgesehen, die dazu dient, in die Räume des Außen- und des Innenrohrs eine Mikrowellenenergiequelle einzuführen und dadurch gasförmige Ausgangsmaterialien zu aktivieren, die in diese Räume eingeleitet werden. Die resultierenden aktiven Spezies treten dann in den Reaktionsraum der Vakuumkammer 31 ein, und zwischen den aktiven Spezies laufen chemische Reaktionen ab, die zur Bildung eines auf dem Substrat 33 abgeschiedenen Films führen. Unter Anwendung dieser Vorrichtung wurden unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen drei Arten von Dünnfilm- Halbleiterschichten hergestellt. Der Ausdruck "x" in Tabelle 1 gibt die Entladungsleistung an, die bei der Durchführung der Versuche verändert wird.
Tabelle 1
(2) Versuche, die die Wirkungen des Übereinanderschichtens mehrerer bzw. vieler Dünnfilme zeigen
Die folgenden Proben wurden hergestellt, um die Wirkungen zu bewerten, die durch das Übereinanderschichten von Dünnfilmen verursacht werden. Auf einer Glasplatte, deren Oberfläche mit einem ITO-Film beschichtet war, wurde durch Glimmentladung in einer Gasmischung aus SiH₄ und NH₃ eine 50,0 nm dicke Schicht aus amorphem Siliciumnitrid (nachstehend als "a-SiN-Schicht" bezeichnet) abgeschieden. Dann wurde unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen A (wobei x = 160 W) eine 30,0 nm dicke n-Siliciumschicht abgeschieden, worauf unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen B eine 3 µm dicke Schicht aus amorphem Silicium abgeschieden wurde. Dann wurde eine 50,0 nm dicke a-SiN-Schicht abgeschieden, und dann wurde auf die Oberfläche der a-SiN-Schicht zur Bildung einer Oberflächenelektrode ein Al-Film aufgedampft. Die erhaltene Probe wird als Probe (N-1) bezeichnet.
Eine Probe (P-1) wurde ähnlich wie bei dem Verfahren zur Herstellung der Probe (N-1) hergestellt, wobei jedoch anstelle der n-Siliciumschicht unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen C eine 30,0 nm dicke p-Siliciumschicht abgeschieden wurde.
Ferner wurde auf einer Glasplatte, deren Oberfläche mit einem ITO-Film beschichtet war, eine 50,0 nm dicke a-SiN-Schicht abgeschieden, und unter den Bedingungen A bzw. (x = 160 W) wurden aufeinanderfolgend ein 2,5 nm dicker n-Dünnfilm aus amorphem Silicium und ein 2,5 nm dicker i- Dünnfilm aus amorphem Silicium abgeschieden, wobei dieser Abscheidungszyklus zur Bildung einer 60,0 nm dicken, geschichteten n-Halbleiterschicht 12mal durchgeführt wurde. Auf der Oberfläche der auf diese Weise gebildeten n-Halbleiterschicht wurden aufeinanderfolgend eine 3 µm dicke i-Schicht aus amorphem Silicium und dann eine 50,0 nm dicke a-SiN-Schicht abgeschieden, worauf eine Al-Oberflächenelektrode gebildet wurde. Die erhaltene Probe wird als Probe (N-2) bezeichnet.
Eine Probe (P-2) wurde in derselben Weise wie die Probe (N-2) hergestellt, wobei jedoch anstelle der n-Dünnfilme aus amorphem Silicium unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen C (x=160 W) 2,5 nm dicke p-Dünnfilme aus amorphem Silicium abgeschieden wurden.
In ähnlicher Weise wurden Proben (N-3), (P-3); (N-4), (P-4); (N-5) und (P-5) hergestellt, wobei die Dünnfilme jedoch mit einer Dicke L von 5,0 nm, 10,0 nm bzw. 15,0 nm abgeschieden wurden und die Abscheidungszyklen, die aus der Abscheidung eines n- und eines i-Dünnfilms bzw. eines p- und eines i- Dünnfilms bestanden, 6-, 3- bzw. 2mal durchgeführt wurden.
Mit den auf diese Weise hergestellten Proben wurden Messungen der Flugzeit (TOF) durchgeführt. Fig. 4 zeigt die Anordnung dieser Messung für den Fall der Anwendung der Probe (N-4) oder (P-4). Fig. 4 zeigt eine Glasplatte 41, die mit einem ITO-Film 42 beschichtet ist, und a-SiN-Schichten 43, 47, die eingefügt sind, um die Injektion von Elektronen und Löchern aus der Elektrode zu verhindern. Fig. 4 zeigt ferner n- oder p-Dünnfilme 44 sowie i-Dünnfilme 45 und eine i-Schicht 46. Da der oberste i-Dünnfilm unter denselben Bedingungen wie die nachfolgend abgeschiedene i-Schicht 46 abgeschieden wird, wird der oberste i-Dünnfilm in Fig. 4 nicht von der i-Schicht 46 unterschieden. Das Meßverfahren wird für den Fall erläutert, daß die geschichtete Dünnfilm-Halbleiterschicht aus n- und i-Dünnfilmen gebildet ist. Im Dunkeln wird zwischen dem ITO-Film 42 und dem Al-Film 48 ein Spannungsimpulssignal derart angelegt, daß der ITO-Film positiv ist, und danach wird an die Glasplatte 41 sofort ein Impuls eines durch einen Stickstofflaser aktivierten Pigmentlasers angelegt. Da das auftreffende Laserlicht eine so kurze Wellenlänge wie 460 nm hat, wird der größte Teil des Lichts in der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht in den n-Dünnfilmen und in den p- Dünnfilmen der Proben (N-1) bzw. (P-1) absorbiert. Durch das elektrische Feld wird bewirkt, daß die Löcher, die in diesem Bereich erzeugt werden, zu dem Al-Film 48 driften, und der elektrische Strom fließt in einen äußeren Stromkreis. Die Zahl der Löcher, die durch den Film geflossen sind, kann durch Integration dieses elektrischen Stroms ermittelt werden. Wenn die Löcher, die in dem Bereich der geschichteten Dünnfilm- Halbleiterschicht erzeugt werden, miteinander rekombinieren, nimmt der Q-Wert des integrierten elektrischen Stroms ab, und unter Anwendung dieser Messung kann der Rekombinationsgrad der Löcher in der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht bewertet bzw. abgeschätzt werden. In dem Fall, daß die geschichtete Dünnfilm-Halbleiterschicht aus p- und i- Dünnfilmen gebildet ist, kann der Rekombinationsgrad der Elektronen in der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht bewertet bzw. abgeschätzt werden, indem das Spannungsimpulssignal derart angelegt wird, daß der Al-Film 48 positiv ist.
Tabelle 2 zeigt für alle Proben den Relativwert des Q-Wertes des integrierten elektrischen Stroms. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, beträgt Q (Relativwert) in dem Fall, daß die Summe der Dicken der n-Dünnfilme oder der p-Dünnfilme in der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht auf 30,0 nm eingestellt wird, mindestens 5, wenn die Dicke (L) des einzelnen Dünnfilms höchstens 10,0 nm beträgt. Es ist festgestellt worden, daß die Rekombinationsgeschwindigkeiten der Löcher und der Elektronen in beiden Fällen, d. h. sowohl bei der Verwendung von n-Dünnfilmen als auch bei der Verwendung von p-Dünnfilmen zur Bildung einer geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht, in beträchtlichem Maße abnehmen. Daraus kann geschlossen werden, daß im Fall der Anwendung der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht als n-Schicht des fotoelektrischen pin-Bauelements die Geschwindigkeit, mit der die Löcher, die in der Dünnfilm-Halbleiterschicht oder in der i-Schicht in der Nähe der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht erzeugt werden, miteinander rekombinieren, abnimmt, was dazu führt, daß ein Beitrag zu einer Vergrößerung des fotoelektrischen Kurzschlußstroms (I sc) des fotoelektrischen Bauelements geleistet wird.
Tabelle 2
In ähnlicher Weise wird auch gefolgert, daß im Fall der Anwendung der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht als p- Schicht die Geschwindigkeit, mit der die Elektronen, die in der Dünnfilm-Halbleiterschicht oder in der i-Schicht in der Nähe der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht erzeugt werden, miteinander rekombinieren, abnimmt, was zu einer Vergrößerung von I sc beiträgt. Der Mechanismus, durch den diese Wirkung hervorgerufen wird, ist anscheinend darauf zurückzuführen, daß sich in der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht die Verteilung der Elektronen und der Löcher in dem Rekombinationszentrum in dem n-Dünnfilm oder in dem p-Dünnfilm insbesondere in dem Bereich, der an die i-Schicht angrenzt, ändert. Infolgedessen kann bei dem vorliegenden Versuch im Hinblick auf den erwähnten Mechanismus, obwohl er nicht völlig klar ist, auch in dem Fall eine ähnliche Wirkung erwartet werden, daß die Zahl der Abscheidungszyklen 2 beträgt, solange L nicht größer als 10,0 nm ist.
Aus den vorstehend beschriebenen Versuchsergebnissen und Erwägungen kann gefolgert werden, daß im Fall der Anwendung der geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschicht als n-Schicht oder als p-Schicht des fotoelektrischen Bauelements der Kurzschlußstrom (I sc) des fotoelektrischen Bauelements erhöht werden kann, indem man die Dicke des einzelnen Dünnfilms auf 10,0 nm oder weniger einstellt und die Abscheidungszyklen mindestens zweimal durchführt.
(3) Versuche, die die Wirkungen zeigen, die auf die Konzentration der enthaltenen Wasserstoffatome zurückzuführen sind
Der folgende Versuch wurde durchgeführt, um zu zeigen, daß der Wasserstoffgehalt in dem Dünnfilm durch das in (1) erläuterte HR-CVD-Verfahren gesteuert werden kann. Auf Si-Scheibensubstraten (Dicke: 500 µm), die mit keinem Fremdstoff dotiert worden waren, wurden zur Herstellung der Proben (N-6), (I-6) bzw. (P-6) mit einer x = 600 W betragenden Mikrowellen- Entladungsleistung unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen A, B bzw. C ein n-Dünnfilm, ein i-Dünnfilm bzw. ein p- Dünnfilm mit einer Dicke von 1 µm gebildet.
In ähnlicher Weise wurden mit einer x = 80 W, 100 W, 120 W, 160 W bzw. 200 W betragenden Mikrowellenleistung die Proben (N-7), (I-7), (P-7) bis (N-11), (I-11), (P-11) hergestellt.
Unter Anwendung eines Fourier-Transformations-Infrarotabsorptions- (FTIR-)Geräts wurde der Wasserstoffatomgehalt jeder Probe durch die Absorptionsstärke der Si-H-Valenzschwingung im Bereich von 2000 cm-1 bis 2100 cm-1 des Absorptionsspektrums ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Die Probe wurde folgendermaßen hergestellt, um die elektrische Leitfähigkeit des Mehrschichtenfilms zu bewerten, wenn der Wasserstoffatomgehalt verändert wurde.
Ein n-Dünnfilm mit einer Dicke von 5,0 nm wurde durch das HR- CVD-Verfahren mit einer x = 60 W betragenden Mikrowellenleistung unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen A auf einer Glasplatte abgeschieden. Danach wurde ein Abscheidungszyklus, der aus der Abschaffung eines i-Dünnfilms mit einer Dicke von 5,0 nm und eines n-Dünnfilms mit einer Dicke von 5,0 nm in dieser Reihenfolge bestand, 100mal durchgeführt, wodurch eine Abscheidungsdicke von 1 µm erhalten wurde. Danach wurde die erhaltene Probe unter Anwendung einer Permalloymaske mit metallischem Al bedampft, um eine kammförmige Elektrode herzustellen, wodurch Probe (N-12) erhalten wurde. Probe (P-12) wurde wie Probe (N-12) hergestellt, wobei jedoch anstelle der n-Dünnfilme mit einer x = 60 W betragenden Mikrowellenleistung unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen C p-Dünnfilme abgeschieden wurden. Ferner wurden die Proben (N-13), (P-13); (N-14), (P-14); (N-15), (P-15); (N-16), (P-16) und (N-17), (P-17) wie die Proben (N-12) und (P-12) mit einer x = 80 W, 100 W, 120 W, 160 W bzw. 200 W betragenden Mikrowellenleistung hergestellt.
Die auf diese Weise hergestellten Proben wurden durch Messung der elektrischen Dunkelleitfähigkeit σ d bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Der Vergleich von Tabelle 3 mit Tabelle 4 zeigt, daß σ d bei einem Wasserstoffatomgehalt der Dünnfilme, der 10% überschreitet, in beiden Fällen, d. h. sowohl bei der Verwendung von n-Dünnfilmen als auch bei der Verwendung von p-Dünnfilmen zur Bildung einer aus übereinandergeschichteten Dünnfilmen bestehenden Dünnfilm-Halbleiterschicht, in beträchtlichem Maße abnimmt. Dieser Unterschied scheint im Fall der Verwendung von n-Dünnfilmen zur Bildung einer aus übereinandergeschichteten Dünnfilmen bestehenden Dünnfilm-Halbleiterschicht auf einen Unterschied in der Konzentration der Elektronen und im Fall der Verwendung von p- Dünnfilmen zur Bildung einer aus übereinandergeschichteten Dünnfilmen bestehenden Dünnfilm-Halbleiterschicht auf einen Unterschied in der Konzentration der Löcher zurückzuführen zu sein. Bei dem fotoelektrischen pin-Bauelement ist es schwieriger, einen n-Dünnfilm oder einen p-Dünnfilm in eine Verarmungsschicht umzuwandeln, wenn die Elektronenkonzentration des n-Dünnfilms oder die Löcherkonzentration des p-Dünnfilms höher wird, und es wird eine hohe Leerlaufspannung (V oc) erhalten, weil die Potentialdifferenz im Verarmungsbereich geringer ist. Ferner wird der Füllfaktor F.F. größer, weil die elektrische Feldstärke in dem i-Dünnfilm zwischen dem p- Dünnfilm und dem n-Dünnfilm erhöht ist.
Tabelle 4
Aufgrund der vorstehenden Ergebnisse der Versuche (1) und (2) wird für das fotoelektrische pin-Bauelement, bei dem mindestens eine Silizium-Dünnfilm-Halbleiterschicht verwendet wird, die gebildet wird, indem ein p-Dünnfilm mit einer Dicke von höchstens 10,0 nm und ein i-Dünnfilm mit einer Dicke von höchstens 10,0 nm wiederholt (mindestens zweimal) abgeschieden werden (nachstehend als p-Dünnfilm-Halbleiterschicht aus übereinandergeschalteten Dünnfilmen bezeichnet) und/oder indem ein n-Dünnfilm mit einer Dicke von höchstens 10,0 nm und ein i-Dünnfilm mit einer Dicke von höchstens 10,0 nm wiederholt (mindestens zweimal) abgeschieden werden (nachstehend als n-Dünnfilm-Halbleiterschicht aus übereinandergeschichteten Dünnfilmen bezeichnet), wobei der Wasserstoffatomgehalt in den Dünnfilmen auf 10 Atom-% oder weniger eingestellt wird, eine große Zunahme des Konversionswirkungsgrades erwartet.
Wie vorstehend erwähnt wurde, wird im Fall der Verwendung eines fotoelektrischen Bauelements als Fotodetektor verlangt, daß der dem Sättigungsstrom einer Diode entsprechende Dunkelstrom klein ist. Ferner ist bekannt, daß ein fotoelektrisches Bauelement, das eine hohe Leerlaufspannung (V oc) zeigt, im allgemeinen einen geringen Sättigungsstrom hat, so daß damit gerechnet wird, daß das erfindungsgemäße fotoelektrische Bauelement im Fall seiner Verwendung als Fotodetektor ausgezeichnete Eigenschaften zeigt.
In den folgenden Beispielen wird erläutert, daß das erfindungsgemäße fotoelektrische Bauelement im Fall seiner praktischen Verwendung als Fotodetektor ausgezeichnete Eigenschaften zeigt. Ferner wird erläutert, daß die Merkmale der Erfindung nicht nur auf fotoelektrische pin-Bauelemente, sondern auch auf andere Dünnfilm-Halbleiterbauelemente, die als Hauptbestandteil Si enthalten, angewandt werden können.
Beispiel 1
In diesem Beispiel wurden durch das bekannte HR-CVD-Verfahren unter Anwendung der in Fig. 3 gezeigten Herstellungsvorrichtung mehrere Proben von fotoelektrischen Bauelementen hergestellt.
Ein Substrat aus nichtrostendem Stahl (Größe: 50 mm × 50 mm) wurde in eine übliche Vorrichtung für reaktive Zerstäubung (nicht gezeigt) eingebracht, und auf dem Substrat wurde durch ein übliches Verfahren als untere Elektrode eine Ag-Elektrode mit einer Dicke von etwa 100,0 nm abgeschieden.
Das auf diese Weise hergestellte Produkt wurde dann fest an der Oberfläche der Substrat-Halteeinrichtung 32 der in Fig. 3 gezeigten Herstellungsvorrichtung angebracht. Dann wurde die Heizeinrichtung in Gang gesetzt, um das Substrat gleichmäßig auf etwa 300°C zu erhitzen und bei dieser Temperatur zu halten.
Dann wurde die Vakuumkammer 31 evakuiert, um die darin enthaltene Luft zu entfernen und den Raum auf ein Vakuum von etwa 1,3 mPa zu bringen. Dann wurden Ar-Gas und H₂-Gas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 250 Norm-cm³/min bzw. 20 Norm- cm³/min durch das Außenrohr 34 in die Vakuumkammer eingeleitet. Gleichzeitig wurden SiF₄-Gas und PF₅/SiF₄ (= 1%)-Gas durch das Innenrohr 35 in die Vakuumkammer eingeleitet. Nachdem sich die Strömungsgeschwindigkeiten der vorstehend erwähnten Gase stabilisiert hatten, wurde der Innendruck auf ein Vakuum von etwa 66,7 Pa eingestellt. Danach wurde eine Mikrowellenenergiequelle mit einer Leistung von 160 W (2,45 GHz) durch die Mikrowellen-Zuführungseinrichtung 36 in die Doppelleitung eingeführt. Nach der Aufrechterhaltung dieses Zustandes war eine 15,0 nm dicke n-Halbleiterschicht aus amorphem Silicium gebildet werden. (Diese Filmbildungsbedingung entspricht der Bedingung A (x = 160 W) in Tabelle 1).
Dann wurde die Einführung der Mikrowellenenergiequelle und auch die Einleitung des PF₅-Gases beendet; die Strömungsgeschwindigkeit des SiF₄-Gases wurde zu 30 Norm-cm³/min verändert, und in die Doppelleitung wurde eine Mikrowellenenergiequelle mit einer Leistung von 160 W (2,45 GHz) eingeführt, um dadurch auf der zuvor gebildeten n-Halbleiterschicht eine 500,0 nm dicke i-Halbleiterschicht aus amorphem Silicium zu bilden. (Diese Filmbildungsbedingung entspricht der Bedingung B (x = 160 W) in Tabelle 1).
Dann wurde die Einführung der Mikrowellenenergiequelle beendet; die Strömungsgeschwindigkeit des SiF₄-Gases wurde zu 27 Norm-cm³/min verändert, und BF₃/SiF₄ (=1%)-Gas wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 3 Norm-cm³/min eingeleitet. Dann wurde eine Mikrowellenenergiequelle mit einer Leistung von 160 W eingeführt, um dadurch eine 15,0 nm dicke p-Halbleiterschicht aus amorphem Silicium zu bilden. (Diese Filmbildungsbedingung entspricht der Bedingung C (x = 160 W) in Tabelle 1).
Danach wurde das erhaltene Produkt aus der Vakuumkammer herausgenommen und in eine übliche Vakuumbedampfungsvorrichtung (nicht gezeigt) eingebracht. Dann wurden in einen Tiegel, der sich im Abscheidungsraum der Vakuumbedampfungsvorrichtung befand, In-Teilchen und Sn-Teilchen in einem Massenverhältnis von 1 : 1 eingefüllt, und während das Substrat bei 175°C gehalten wurde, wurde in einer Sauerstoffatmosphäre mit einem Druck von etwa 133 mPa durch ein übliches Widerstandserwärmungsverfahren als lichtdurchlässige Elektrode eine etwa 70,0 nm dicke Schicht aus ITO (Indiumzinnoxid) gebildet.
Nachdem das erhaltene Produkt auf Raumtemperatur abgekühlt worden war, wurde es aus der Vorrichtung herausgenommen. Dann wurde auf die zuvor gebildete lichtdurchlässige ITO-Elektrode eine Permalloymaske aufgelegt, und das Produkt wurde in eine andere übliche Vakuumbedampfungsvorrichtung eingebracht, um durch ein übliches Widerstandserwärmungsverfahren bei einem Vakuum von 1,33 mPa einen etwa 1,0 µm dicken, kammförmigen Ag- Kollektor zu bilden.
Auf diese Weise wurde ein fotoelektrisches pin-Dünnfilm-Bauelement (Probe PV-1) erhalten.
Ferner wurde in Übereinstimmung mit den vorstehend beschriebenen Verfahren zuerst auf einem Substrat der vorstehend beschriebenen Art eine n-Halbleiterschicht aus amorphem Silicium gebildet, indem die Bildung eines 5,0 nm dicken n-Halbleiter- Dünnfilms aus amorphem Silicium unter der Bedingung A (x = 600 W) von Tabelle 1 und die Bildung eines 5,0 nm dicken i-Halbleiter-Dünnfilms aus amorphem Silicium unter der Bedingung B (x = 600 W) von Tabelle 1 dreimal durchgeführt wurden. Dann wurde unter der Bedingung B (x = 160 W) von Tabelle 1 eine 500,0 nm dicke i-Halbleiterschicht aus amorphem Silicium gebildet, worauf eine p-Halbleiterschicht aus amorphem Silicium gebildet wurde, indem die Bildung eines 5,0 nm dicken i- Halbleiter-Dünnfilms aus amorphem Silicium unter der Bedingung B x = 600 W) von Tabelle 1 und die Bildung eines 5,0 nm dicken p-Halbleiter-Dünnfilms aus amorphem Silicium unter der Bedingung C (x = 600 W) von Tabelle 1 dreimal durchgeführt wurden.
Danach wurden durch Wiederholung der Verfahren, die im Fall der Herstellung von Probe PV-1 angewandt wurden, eine als lichtdurchlässige Elektrode dienende ITO-Schicht und ein kammförmiger Ag-Kollektor gebildet.
Auf diese Weise wurde ein anderes fotoelektrisches pin-Dünnfilm- Bauelement (Probe PV-2) erhalten.
Die Verfahren für die Herstellung der Probe PV-2 wurden wiederholt, wobei jedoch die Leistung der Mikrowellenenergiequelle, die im Fall der Bildung einer aus übereinandergeschichteten Dünnfilmen bestehenden n-Halbleiterschicht aus amorphem Silicium und im Fall der Bildung einer aus übereinandergeschichteten Dünnfilmen bestehenden p-Halbleiterschicht aus amorphem Silicium einzuführen ist, jeweils aus 80 W eingestellt wurde. Auf diese Weise wurde ein fotoelektrisches pin- Dünnfilm-Bauelement (Probe PV-3) hergestellt.
In ähnlicher Weise wurden unter Anwendung einer Mikrowellenenergiequelle mit einer Leistung von 100 W, 120 W, 160 W bzw. 200 W die Proben PV-4, PV-5, PV-6 und PV-7 hergestellt.
Jede Probe wurde von der Seite des ITO-Films her mit AM-1- Licht (100 mV/cm²) bestrahlt, und bei den Proben wurden der fotoelektrische Kurzschlußstrom (I sc), die Leerlaufspannung (V oc), der Füllfaktor (F.F.) und der fotoelektrische Konversionswirkungsgrad ( η ) gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5
Wie aus der Tabelle 5 hervorgeht, hat die Probe PV-1, bei der die n-Dünnfilm-Halbleiterschicht und die p-Dünnfilm-Halbleiterschicht nicht aus übereinandergeschichteten Dünnfilmen gebildet sind, die niedrigsten Werte des fotoelektrischen Kurzschlußstroms (I sc), der Leerlaufspannung (V oc), des Füllfaktors (F.F.) und des fotoelektrischen Konversionswirkungsgrades ( η ).
Bei allen Proben PV-2 bis PV-7 sind die n-Dünnfilm-Halbleiterschicht und die p-Dünnfilm-Halbleiterschicht, die aus amorphem Silicium bestehen, aus übereinandergeschichteten Dünnfilmen gebildet. Ein Vergleich mit den Ergebnissen von Tabelle 3 zeigt, daß die Proben PV-5 bis PV-7 außerhalb des Bereichs der Erfindung liegen, weil die Konzentration der Wasserstoffatome in der n-Dünnfilm-Halbleiterschicht und/oder in der p- Dünnfilm-Halbleiterschicht, die aus amorphem Silicium bestehen, 10 Atom-% überschreitet. Diese Proben haben einen großen I sc-Wert, jedoch sind V oc, F.F. und η noch niedrig. Die Proben (PV-2) bis (PV-4), bei denen der Wasserstoffatomgehalt in den geschichteten Dünnfilm-Halbleiterschichten 10% oder weniger beträgt, haben höhere Werte für V oc, F.F. und η und zeigen ausreichend gute Eigenschaften, wodurch die Wirkung der Erfindung bestätigt wird.
Tabelle 6 zeigt den elektrischen Dunkelstrom für den Fall, daß an die Proben (PV-1) bis (PV-7) eine Vorspannung von -5V angelegt wird; den fotoelektrischen Strom für den Fall, daß die Proben mit 100 lx belichtet werden, und ihre Verhältnis (S/N). Bei den Proben (PV-2) bis (PV-4), bei denen der Wasserstoffatomgehalt 10% oder weniger beträgt, werden für S/N vierstellige oder mehr als vierstellige Zahlenwerte erhalten, und diese Proben haben einen für die praktische Anwendung als Fotodetektor ausreichenden Dynamikbereich, während S/N bei den Proben (PV-1) und (PV-5) bis (PV-7) niedrig ist. Folglich wird durch Tabelle 6 die Wirkung der Erfindung bestätigt.
Tabelle 6
Beispiel 2
Fotoelektrische Dünnfilm-Bauelemente (PV-8) und (PV-9), wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, wurden in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 unter Anwendung der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung hergestellt, wobei jedoch eine geschichtete p-Dünnfilm- Halbleiterschicht hergestellt wurde, indem p-SiC-Halbleiter- Dünnfilme unter den in Tabelle 7 gezeigten Bedingungen D hergestellt wurden und indem unter den Bedingungen E SiC-Halbleiter- Dünnfilme, die keinen Fremdstoff enthielten, zwischen den p-SiC-Halbleiter-Dünnschichten abgeschieden wurden. (PV-8) ist ein Vergleichsbeispiel, und (PV-9) ist ein erfindungsgemäßes Beispiel. Die Eigenschaften dieser Proben als Solarzelle und ihre Eigenschaften als Fotodetektor (das Verhältnis (S/N) des fotoelektrischen Stroms, der gemessen wird, wenn unter Belichtung mit 100 lx eine Vorspannung von -5 V angelegt wird, zu dem elektrischen Dunkelstrom) sind in Tabelle 8 gezeigt.
Tabelle 7
Tabelle 8
Wie Tabelle 8 zeigt, beträgt in Beispiel (PV-9), wo eine geschichtete p-SiC-Dünnfilm-Halbleiterschicht verwendet wird, die Wasserstoffkonzentration in der geschichteten p-SiC-Dünnfilm- Halbleiterschicht 10 Atom-% oder weniger, und die Probe zeigt gute Solarzelleneigenschaften und Fotodetektoreigenschaften. Andererseits ist das Vergleichsbeispiel (PV-8) dem Beispiel (PV-9) bezüglich aller Eigenschaften unterlegen.
Beispiel 3
Fotoelektrische Schottky-Dünnfilm-Bauelemente (PV-10) und (PV-11), wie sie in Fig. 5 gezeigt sind, wurden unter Anwendung der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung hergestellt. (PV-10) ist ein Vergleichsbeispiel, und (PV-11) ist ein erfindungsgemäßes Beispiel. Die Bezugszahlen 51, 52, 53, 54 und 56 in Fig. 5 entsprechen den Bezugszahlen 1, 2, 3, 4 bzw. 8 in Fig. 1. Ein halbdurchlässiger Goldfilm 55 mit einer Dicke von 5,0 nm wird durch Vakuumbedampfung mittels eines Widerstandserwärmungsverfahrens gebildet. Die Eigenschaften dieser fotoelektrischen Schottky-Dünnfilm-Bauelemente (PV-10) und (PV-11) als Solarzelle und ihre Eigenschaften als Fotodetektor sind in Tabelle 9 gezeigt.
Tabelle 9
Wie aus Tabelle 9 hervorgeht, werden auch im Fall des fotoelektrischen Schottky-Dünnfilm-Bauelements (PV-11), wo der Wasserstoffgehalt 10 Atom-% oder weniger beträgt, gute Solarzelleneigenschaften und Fotodetektoreigenschaften erzielt. Andererseits ist das Vergleichsbeispiel (PV-10), wo der Wasserstoffgehalt 10 Atom-% überschreitet, dem Beispiel (PV-11) bezüglich aller Eigenschaften unterlegen.
Beispiel 4
Fotoelektrische pin-Dünnfilm-Bauelemente (PV-12) und (PV-13), wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, wurden unter Anwendung der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung hergestellt. (PV-12) ist ein Vergleichsbeispiel, und (PV-13) ist ein erfindungsgemäßes Beispiel. Fig. 6 zeigt eine Vakuumkammer 61, die durch eine Vakuumpumpe evakuuiert wird. In die Vakuumkammer 61 ist eine geerdete Substrat-Halteeinrichtung 62 eingebaut, an der ein Substrat 63 befestigt ist. Das Substrat 63 kann durch eine in die Substrat-Halteeinrichtung 62 eingebaute Heizeinrichtung auf eine gewünschte Temperatur erhitzt werden. Gegenüber der Substrat-Halteeinrichtung 62 ist eine Kathodenelektrode 64 angeordnet. Ein gasförmiges Ausgangsmaterial, das in die Vakuumkammer 61 eingeleitet wird, wird durch eine Hochfrequenzspannung von 13,56 MHz, die an die Kathodenelektrode 64 angelegt wird, dissoziiert, um auf dem Substrat 63 einen Dünnfilm- Halbleiter abzuscheiden. Unter Anwendung dieser Vorrichtung wurden unter den in Tabelle 10 gezeigten Herstellungsbedingungen fünf Arten von Dünnfilm-Halbleitern hergestellt.
Tabelle 10
D. h. die Filme 2 in Fig. 1 wurden unter den in Tabelle 10 gezeigten Bedingungen F hergestellt; die Filme 3 in Fig. 1 wurden unter den in Tabelle 10 gezeigten Bedingungen G hergestellt; die i-Halbleiterschicht 4 in Fig. 1 wurde unter den in Tabelle 10 gezeigten Bedingungen H hergestellt; die Filme 5 in Fig. 1 wurden unter den in Tabelle 10 gezeigten Bedingungen I hergestellt, und die Filme 6 in Fig. 1 wurden unter den in Tabelle 10 gezeigten Bedingungen J hergestellt. Die Eigenschaften der auf diese Weise erhaltenen fotoelektrischen Dünnfilm- Bauelemente als Solarzelle und ihre Eigenschaften als Fotodetektor sind in Tabelle II gezeigt.
Tabelle 11
Wie aus Tabelle 11 hervorgeht, zeigt auch das Beispiel (PV- 13), das durch ein HF-Glimmentladungsverfahren unter Verwendung von SiH₄-Gas hergestellt wurde und bei dem der Wasserstoffgehalt 10 Atom-% oder weniger beträgt, gute Solarzelleneigenschaften und Fotodetektoreigenschaften. Andererseits ist das Vergleichsbeispiel (PV-12), wo der Wasserstoffgehalt 10 Atom-% überschreitet, dem Beispiel (PV-13) bezüglich aller Eigenschaften unterlegen.
D. h. es ist festgestellt worden, daß durch Steuerung der Wasserstoffkonzentration gute Solarzelleneigenschaften und Fotodetektoreigenschaften erzielt werden.

Claims (3)

1. Fotoelektrisches Dünnfilm-Bauelement, bei dem eine n-Halbleiterschicht und/oder eine p-Halbleiterschicht aus einer nicht einkristallinen Silicium-Halbleiterschicht gebildet ist, die aus mehreren bzw. vielen übereinandergeschichteten nicht einkristallinen, wasserstoffhaltigen Silicium-Dünnfilmen mit einer Dicke von 10,0 nm oder weniger besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoffgehalt 1 bis 10 Atom-% beträgt und daß eine sich wiederholende Baueinheit für die Bildung der n-Halbleiterschicht und/oder der p-Halbleiterschicht aus zwei Arten von nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilmen besteht, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus
  • (i) einem nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilm, der einen ersten Fremdstoff (a) enthält,
  • (ii) einem nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilm, der den ersten Fremdstoff (a) in einer größeren Menge als in dem Dünnfilm (i) enthält,
  • (iii) einem nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilm, der einen zweiten Fremdstoff (b) enthält, und
  • (iv) einem nicht einkristallinen Silicium-Dünnfilm, der keinen Fremdstoff enthält,
    besteht.
2. Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein fotoelektrisches pin-Dünnfilm- Bauelement handelt.
3. Dünnfilm-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein fotoelektrisches Schottky-Dünnfilm- Bauelement handelt.
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