JP2001044461A - 光起電力素子及びその製造方法 - Google Patents
光起電力素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回り込みによる特性低下を低減すると共に、
無効部を低減する。 【構成】 結晶系半導体基板１の両面に、互いに逆導電
型を有する非晶質又は微結晶からなる半導体層３、５を
設けてなる光起電力素子であって、表面側の前記半導体
層５は、前記基板１の略全面に形成され、裏面側の前記
半導体層３は、前記基板１より小面積であることを特徴
とする。
無効部を低減する。 【構成】 結晶系半導体基板１の両面に、互いに逆導電
型を有する非晶質又は微結晶からなる半導体層３、５を
設けてなる光起電力素子であって、表面側の前記半導体
層５は、前記基板１の略全面に形成され、裏面側の前記
半導体層３は、前記基板１より小面積であることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光起電力素子及び
その製造方法に関する。
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光起電力素子の構造、製造方法
が、特開平９−１２９９０４号に開示されている。結晶
系半導体基板の各面上の略全面に、非晶質からなる真性
半導体層及び導電型半導体層の積層体を備えた光起電力
素子においては、一方の面に形成される非晶質の半導体
層が、半導体基板の側面又は他面に不所望に回り込むこ
とにより特性が低下するのを防止するために、上記特許
公報の図８に示されるように、両面において半導体基板
より小面積に非晶質半導体層を形成していた。
が、特開平９−１２９９０４号に開示されている。結晶
系半導体基板の各面上の略全面に、非晶質からなる真性
半導体層及び導電型半導体層の積層体を備えた光起電力
素子においては、一方の面に形成される非晶質の半導体
層が、半導体基板の側面又は他面に不所望に回り込むこ
とにより特性が低下するのを防止するために、上記特許
公報の図８に示されるように、両面において半導体基板
より小面積に非晶質半導体層を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の収納
構造においては、上記のように回り込みによる特性低下
は低減できるものの、半導体基板の外周部が無効部とな
るため、この分、特性が低くかった。
構造においては、上記のように回り込みによる特性低下
は低減できるものの、半導体基板の外周部が無効部とな
るため、この分、特性が低くかった。
【０００４】本発明は、上述のような問題点を解決する
ために成されたものであり、回り込みによる特性低下を
低減すると共に、無効部を低減する光起電力素子及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
ために成されたものであり、回り込みによる特性低下を
低減すると共に、無効部を低減する光起電力素子及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の主要な構成は、
結晶系半導体基板の裏面側に、前記基板より小面積であ
る非晶質又は微結晶からなる真性半導体層及び一導電型
半導体層の積層体を形成する工程と、前記半導体基板の
表面側の略全面に、非晶質又は微結晶からなる真性半導
体層及び前記一導電型と逆導電型の半導体層の積層体を
形成する工程とを備えることを特徴とする。
結晶系半導体基板の裏面側に、前記基板より小面積であ
る非晶質又は微結晶からなる真性半導体層及び一導電型
半導体層の積層体を形成する工程と、前記半導体基板の
表面側の略全面に、非晶質又は微結晶からなる真性半導
体層及び前記一導電型と逆導電型の半導体層の積層体を
形成する工程とを備えることを特徴とする。
【０００６】更なる本発明の主要な構成は、結晶系半導
体基板の各面上の略全面に、非晶質又は微結晶からなる
真性半導体層及び導電型半導体層の積層体を備え、各面
に形成された前記導電型半導体層が、互いに逆導電型で
ある光起電力素子の製造方法であって、両面の前記真性
半導体層を、前記導電型半導体層の形成に先立って形成
することを特徴とする。
体基板の各面上の略全面に、非晶質又は微結晶からなる
真性半導体層及び導電型半導体層の積層体を備え、各面
に形成された前記導電型半導体層が、互いに逆導電型で
ある光起電力素子の製造方法であって、両面の前記真性
半導体層を、前記導電型半導体層の形成に先立って形成
することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の第1実施例を、図面を用
いて、詳細に説明する。まず、図１（ａ）に示す工程に
おいて、１００ｍｍ角の正方形で、厚さ約１００〜５０
０μmのｎ型の単結晶シリコン（抵抗率＝約０．５〜4Ω
ｃｍ）からなる結晶系半導体基板１の裏面上に、プラズ
マＣＶＤ法を用いて非晶質シリコンの真性半導体層２
（約５０〜２００Å）、及びｎ型非晶質シリコンの導電
型半導体層３（約１００〜５００Å）を順次形成する。
ここで、真性半導体層２及び導電型半導体層３は、金属
マスクを用いて、半導体基板１より小面積に形成され
る。また、真性半導体層２、導電型半導体層３には、非
晶質シリコンを用いているが、微結晶シリコンを用いて
も良い。
いて、詳細に説明する。まず、図１（ａ）に示す工程に
おいて、１００ｍｍ角の正方形で、厚さ約１００〜５０
０μmのｎ型の単結晶シリコン（抵抗率＝約０．５〜4Ω
ｃｍ）からなる結晶系半導体基板１の裏面上に、プラズ
マＣＶＤ法を用いて非晶質シリコンの真性半導体層２
（約５０〜２００Å）、及びｎ型非晶質シリコンの導電
型半導体層３（約１００〜５００Å）を順次形成する。
ここで、真性半導体層２及び導電型半導体層３は、金属
マスクを用いて、半導体基板１より小面積に形成され
る。また、真性半導体層２、導電型半導体層３には、非
晶質シリコンを用いているが、微結晶シリコンを用いて
も良い。
【０００８】続いて、図１（ｂ）に示す工程において、
半導体基板１の表面上の略全面に、プラズマＣＶＤ法を
用いて非晶質シリコンの真性半導体層４（約５０〜２０
０Å）、及びｐ型非晶質シリコンの導電型半導体層５
（約５０〜１５０Å）を順次形成する。また、真性半導
体層４、導電型半導体層５には、非晶質シリコンを用い
ているが、微結晶シリコンを用いても良い。
半導体基板１の表面上の略全面に、プラズマＣＶＤ法を
用いて非晶質シリコンの真性半導体層４（約５０〜２０
０Å）、及びｐ型非晶質シリコンの導電型半導体層５
（約５０〜１５０Å）を順次形成する。また、真性半導
体層４、導電型半導体層５には、非晶質シリコンを用い
ているが、微結晶シリコンを用いても良い。
【０００９】以上のように、本実施例においては、半導
体基板１の裏面側より、真性半導体層２及び導電型半導
体層３を形成しているが、仮に、半導体基板１の表面側
から最初に、真性半導体層及びｐ型導電型半導体層を形
成するなら、良好な特性を得ることができない。特性が
良くない理由としては、光起電力素子の裏面側において
は内部電界が弱いので、裏面側に後から半導体層を形成
すると、前工程で表面側に半導体層を形成するに伴い基
板１裏面界面に傷、汚れ等ができ、電子がトラップさ
れ、再結合して発電に寄与せず出力特性が低下するもの
と考えられる。よって、本実施例の製造工程のように、
基板１の裏面側から最初に、真性半導体層及びｎ型導電
型半導体層を形成する場合には、基板１裏面界面の傷、
汚れ等が少なく、特性が良好である。
体基板１の裏面側より、真性半導体層２及び導電型半導
体層３を形成しているが、仮に、半導体基板１の表面側
から最初に、真性半導体層及びｐ型導電型半導体層を形
成するなら、良好な特性を得ることができない。特性が
良くない理由としては、光起電力素子の裏面側において
は内部電界が弱いので、裏面側に後から半導体層を形成
すると、前工程で表面側に半導体層を形成するに伴い基
板１裏面界面に傷、汚れ等ができ、電子がトラップさ
れ、再結合して発電に寄与せず出力特性が低下するもの
と考えられる。よって、本実施例の製造工程のように、
基板１の裏面側から最初に、真性半導体層及びｎ型導電
型半導体層を形成する場合には、基板１裏面界面の傷、
汚れ等が少なく、特性が良好である。
【００１０】次に、半導体基板１の両面において、導電
型半導体層３、５上に、各々、これらと略同面積のＩＴ
Ｏからなる透明導電膜６、７を形成し、これらの上に、
銀ペースト等からなる集電極８，９を形成する。以上の
工程にて、本実施例の光起電力素子が完成する。なお、
本実施例では、裏面側においても透明導電膜６を採用し
ているので、裏面側に光が入射しても発電される。
型半導体層３、５上に、各々、これらと略同面積のＩＴ
Ｏからなる透明導電膜６、７を形成し、これらの上に、
銀ペースト等からなる集電極８，９を形成する。以上の
工程にて、本実施例の光起電力素子が完成する。なお、
本実施例では、裏面側においても透明導電膜６を採用し
ているので、裏面側に光が入射しても発電される。
【００１１】次に、本実施例の出力特性を比較するため
に、比較例の光起電力素子を作成した。その構造を、図
２に示す。図においては、本実施例と同一の構造につい
ては、同一の符号を付し、説明を省略する。上記実施例
との違いは、半導体基板１の裏面上の略全面に、プラズ
マＣＶＤ法を用いて非晶質シリコンの真性半導体層１２
（約１００Å）、及びｎ型非晶質シリコンの導電型半導
体層１３（約２００Å）を順次形成した点である。
に、比較例の光起電力素子を作成した。その構造を、図
２に示す。図においては、本実施例と同一の構造につい
ては、同一の符号を付し、説明を省略する。上記実施例
との違いは、半導体基板１の裏面上の略全面に、プラズ
マＣＶＤ法を用いて非晶質シリコンの真性半導体層１２
（約１００Å）、及びｎ型非晶質シリコンの導電型半導
体層１３（約２００Å）を順次形成した点である。
【００１２】そして、従来の技術で説明したように、基
板１の略全面に非晶質半導体層を形成するとき、基板１
の側面又は他面にも、非晶質半導体層が形成されること
になり、。基板１の端部（側面側）の拡大断面図である
図２（ｂ）に示されるように、非晶質半導体層が形成さ
れることになる。特に、本実施例及び比較例の製造工程
においては、基板１の裏面側から最初に、真性半導体層
及びｎ型導電型半導体層が形成されるので、基板１の側
面、特に、表面の端部において、外側から見て、非晶質
シリコンのｐｉｎ層が形成されることになる。光起電力
素子としての発電は、通常は、主に、非晶質シリコンｐ
ｉ／ｎ型結晶系半導体基板の接合で発生し、表面側、裏
面側より出力を取り出すことができる。しかしながら、
比較例においては、基板１の側面、表面の端部に通常で
ない非晶質層のｐｉｎ層が形成される。これにより、発
生した電子・正孔がこの部分で消滅し、発電に寄与せ
ず、出力特性が低下すると考えられる。
板１の略全面に非晶質半導体層を形成するとき、基板１
の側面又は他面にも、非晶質半導体層が形成されること
になり、。基板１の端部（側面側）の拡大断面図である
図２（ｂ）に示されるように、非晶質半導体層が形成さ
れることになる。特に、本実施例及び比較例の製造工程
においては、基板１の裏面側から最初に、真性半導体層
及びｎ型導電型半導体層が形成されるので、基板１の側
面、特に、表面の端部において、外側から見て、非晶質
シリコンのｐｉｎ層が形成されることになる。光起電力
素子としての発電は、通常は、主に、非晶質シリコンｐ
ｉ／ｎ型結晶系半導体基板の接合で発生し、表面側、裏
面側より出力を取り出すことができる。しかしながら、
比較例においては、基板１の側面、表面の端部に通常で
ない非晶質層のｐｉｎ層が形成される。これにより、発
生した電子・正孔がこの部分で消滅し、発電に寄与せ
ず、出力特性が低下すると考えられる。
【００１３】図３は、本実施例の光起電力素子におい
て、裏面側の真性半導体層２及びｎ型導電型半導体層３
の面積を変更したときの、出力特性（Ｐｍａｘ）変化を
示すグラフである。グラフの横軸は、半導体基板１の端
部からの距離を示し、この距離は、基板１の端部より全
周でこの距離だけ小面積に、半導体層を形成したことを
意味している（図１（ｂ）に示す距離Ｘである）。ま
た、縦軸は、図２の比較例の出力特性を１としたときの
相対値である。各距離Ｘにおいて、１０個の光起電力素
子の平均出力特性（Ｐｍａｘ）が、プロットされてい
る。なお、特性測定をした光起電力素子においては、基
板１が１００ｍｍ角、厚さ約２５０μmのｎ型の単結晶
シリコン基板１（抵抗率＝約１Ωｃｍ、１００面の表面
テクスチャー形状）、真性半導体層２が約１００Å、導
電型半導体層３が２００Å、真性半導体層４が約１００
Å、導電型半導体層５が約１００Åである。
て、裏面側の真性半導体層２及びｎ型導電型半導体層３
の面積を変更したときの、出力特性（Ｐｍａｘ）変化を
示すグラフである。グラフの横軸は、半導体基板１の端
部からの距離を示し、この距離は、基板１の端部より全
周でこの距離だけ小面積に、半導体層を形成したことを
意味している（図１（ｂ）に示す距離Ｘである）。ま
た、縦軸は、図２の比較例の出力特性を１としたときの
相対値である。各距離Ｘにおいて、１０個の光起電力素
子の平均出力特性（Ｐｍａｘ）が、プロットされてい
る。なお、特性測定をした光起電力素子においては、基
板１が１００ｍｍ角、厚さ約２５０μmのｎ型の単結晶
シリコン基板１（抵抗率＝約１Ωｃｍ、１００面の表面
テクスチャー形状）、真性半導体層２が約１００Å、導
電型半導体層３が２００Å、真性半導体層４が約１００
Å、導電型半導体層５が約１００Åである。
【００１４】グラフより理解できるように、基板の端部
からの距離が１．４〜３．２ｍｍ以内であれば、比較例
と同等以上の出力特性が得ることができる。真性半導体
層２及びｎ型導電型半導体層３が小面積であるので、基
板１の側面、表面側の端部にこれら層が付着することな
いので特性が低下することがないと共に、小面積にもか
かわらず、距離X（約１．４〜３．２ｍｍ）であれば、
発電された電子或は正孔が消滅することなくある程度発
電に寄与でき、総合的には、図３に示すように、比較例
と同等以上出力が得ることができると考えられる。ま
た、単結晶シリコン基板１の抵抗率の値は、約０．５〜
４Ωcmの範囲であれば、図３と同様の結果となる。
からの距離が１．４〜３．２ｍｍ以内であれば、比較例
と同等以上の出力特性が得ることができる。真性半導体
層２及びｎ型導電型半導体層３が小面積であるので、基
板１の側面、表面側の端部にこれら層が付着することな
いので特性が低下することがないと共に、小面積にもか
かわらず、距離X（約１．４〜３．２ｍｍ）であれば、
発電された電子或は正孔が消滅することなくある程度発
電に寄与でき、総合的には、図３に示すように、比較例
と同等以上出力が得ることができると考えられる。ま
た、単結晶シリコン基板１の抵抗率の値は、約０．５〜
４Ωcmの範囲であれば、図３と同様の結果となる。
【００１５】次に、本発明の第2実施例を、図４を用い
て説明する。まず、厚さ約５００μmのｎ型の単結晶シ
リコンからなる結晶系半導体基板２１の裏面上の略全面
に、プラズマＣＶＤ法を用いて非晶質シリコンの真性半
導体層２２（約１００Å）を形成する。
て説明する。まず、厚さ約５００μmのｎ型の単結晶シ
リコンからなる結晶系半導体基板２１の裏面上の略全面
に、プラズマＣＶＤ法を用いて非晶質シリコンの真性半
導体層２２（約１００Å）を形成する。
【００１６】次に、基板２１の表面（＝受光面）上の略
全面に、非晶質シリコンの真性半導体層２３（約１００
Å）、及びｐ型非晶質シリコンの導電型半導体層２４
（約１００Å）を順次形成する。
全面に、非晶質シリコンの真性半導体層２３（約１００
Å）、及びｐ型非晶質シリコンの導電型半導体層２４
（約１００Å）を順次形成する。
【００１７】その後、裏面側の真性半導体層２２上に、
基板２１の裏面上の略全面に、ｎ型非晶質シリコンの導
電型半導体層２５（約２００Å）を形成する。
基板２１の裏面上の略全面に、ｎ型非晶質シリコンの導
電型半導体層２５（約２００Å）を形成する。
【００１８】上述したように、基板２１の略全面に非晶
質半導体層を形成するとき、基板２１の側面又は他面に
も、非晶質半導体層が形成されることになるが、本実施
例においては、図４に示すように、基板２１の側面、特
に、表面の端部において、外側から見て、非晶質シリコ
ンのｎｐ層が形成される。このｎｐ層では、光起電力素
子として発電することがないので、本実施例の出力特性
に影響を及ぼすことは少ないと考えられる。
質半導体層を形成するとき、基板２１の側面又は他面に
も、非晶質半導体層が形成されることになるが、本実施
例においては、図４に示すように、基板２１の側面、特
に、表面の端部において、外側から見て、非晶質シリコ
ンのｎｐ層が形成される。このｎｐ層では、光起電力素
子として発電することがないので、本実施例の出力特性
に影響を及ぼすことは少ないと考えられる。
【００１９】
【発明の効果】本発明においては、裏面側の半導体層
が、基板より小面積であるので、基板の側面又は表面側
の端部に、裏面側の半導体層が形成されることなく、出
力特性の低下が少ない。加えて、表面側の半導体は略全
面に形成されているので、無効部が少なく、特性が良好
である。
が、基板より小面積であるので、基板の側面又は表面側
の端部に、裏面側の半導体層が形成されることなく、出
力特性の低下が少ない。加えて、表面側の半導体は略全
面に形成されているので、無効部が少なく、特性が良好
である。
【００２０】また、本発明においては、両面の真性半導
体層を、導電型半導体層の形成に先立って形成すること
により、基板の側面又は表面側の端部において、特性を
低下させる半導体層が形成されず、半導体層は基板の略
全面に形成されるので無効部が少なく、特性が良好であ
る。
体層を、導電型半導体層の形成に先立って形成すること
により、基板の側面又は表面側の端部において、特性を
低下させる半導体層が形成されず、半導体層は基板の略
全面に形成されるので無効部が少なく、特性が良好であ
る。
【図１】本発明の第1実施例を示す断面図であり、（a）
は第1工程図、（ｂ）は第2工程図、（ｃ）は第3工程図
である。
は第1工程図、（ｂ）は第2工程図、（ｃ）は第3工程図
である。
【図２】比較例を示す図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は端部の拡大断面図である。
（ｂ）は端部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第1実施例の出力特性を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】本発明の第2実施例を示す断面図である。
１、２１ 結晶系半導体基板 ２、４、２２、２３ 真性半導体層 ３、５、２４、２５ 導電型半導体層
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F045 AA08 AB03 AB04 AF03 AF20 BB16 CA13 DA53 DB06 5F051 AA02 AA04 AA05 CA02 CA03 CA04 CA15 CB04 DA04 DA07 DA20 FA04 FA15 GA04
Claims (5)
- 【請求項１】 結晶系半導体基板の両面に、互いに逆導
電型を有する非晶質又は微結晶からなる半導体層を設け
てなる光起電力素子であって、 表面側の前記半導体層は、前記基板の略全面に形成さ
れ、 裏面側の前記半導体層は、前記基板より小面積であるこ
とを特徴とする光起電力素子。 - 【請求項２】 前記半導体基板と、前記半導体層の間
に、非晶質又は微結晶からなる真性半導体層を介在した
ことを特徴とする請求項１の光起電力素子。 - 【請求項３】 結晶系半導体基板の裏面側に、前記基板
より小面積である非晶質又は微結晶からなる真性半導体
層及び一導電型半導体層の積層体を形成する工程と、前
記半導体基板の表面側の略全面に、非晶質又は微結晶か
らなる真性半導体層及び前記一導電型と逆導電型の半導
体層の積層体を形成する工程とを備えることを特徴とす
る光起電力素子の製造方法。 - 【請求項４】 結晶系半導体基板の各面上の略全面に、
非晶質又は微結晶からなる真性半導体層及び導電型半導
体層の積層体を備え、各面に形成された前記導電型半導
体層が、互いに逆導電型である光起電力素子の製造方法
であって、 両面の前記真性半導体層を、前記導電型半導体層の形成
に先立って形成することを特徴とする光起電力素子の製
造方法。 - 【請求項５】 表面側の前記半導体層は、ｐ型であり、
裏面側の前記半導体層は、ｎ型であることを特徴とする
請求項３又は４の光起電力素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21086199A JP3825585B2 (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | 光起電力素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21086199A JP3825585B2 (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | 光起電力素子の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006147595A Division JP4854387B2 (ja) | 2006-05-29 | 2006-05-29 | 光起電力素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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