JP2538300C - - Google Patents
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- JP2538300C JP2538300C JP2538300C JP 2538300 C JP2538300 C JP 2538300C JP 2538300 C JP2538300 C JP 2538300C
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Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は透明電極、半導体層及び裏面電極を積層した光電変換装置に関する。
（ロ）従来の技術
ガラス等の透光性基板上に透明電極、半導体光活性領域を含む半導体層及び裏
面電極を順次積層した太陽電池や光センサ等の光電変換装置における出力特性を
左右する要因の一つとして、透明電極が上げられ、そして透明電極に要求される
特性は低い抵抗値と高い光透過率である。 このような透明電極としては、一般に酸化錫や酸化インジウムに代表される透
光性導電酸化物が用いられるが、斯かる透光性導電酸化物における抵抗値や光透
過率は、膜中の酸素濃度やフッ素、リン等のドーパントの濃度に影響される。例
えば、酸化錫にフッ素をドープすることにより、その抵抗値が低下することは、
特開昭55-58363号公報に示されている。 第３図及び第４図は常圧熱CVD法を用いて透光性導電酸化物の１つである酸化
錫を形成した際の酸素流量と比抵抗または光透過率との関係を示す特性図である
。なお、酸素流量以外の形成条件は以下の通りである。 ° SnCl4をN2バブリング導入する時のN2ガスの流量（以下、N2バブリング流量と
称す）が500ml/min ° ５％のHFを含むCH3OH（以下、HF/CH3OHと示す）のN2バブリング流量が１/min ° 基板温度が480℃ 一方、第５図及び第６図は常圧熱CVD法を用いて酸化錫を形成した際のHF/CH3O
Hをバブリング導入するN2ガスの流量と比抵抗または光透過率との関係を示す特
性図である。HF/CH3OHをバブリング導入するN2ガスの流量以外の形成条件は次の
通りである。 ° SnCl4のN2バブリング流量が500ml/min ° 酸素流量が4.51/min ° 基板温度が480℃ これら各図から明らかなように、透光性導電酸化物においては、膜中の酸素濃
度が低い（または高い）程もしくはドーパント濃度が高い（または低い）程抵抗
値は小さく（または大きく）なる反面、光透過率は低く（または高く）なる性質
を有している。 （ハ）発明が解決しようとする課題 上述のように、透光性導電酸化物において、単純に膜中の酸素濃度またはドー
パント濃度を高くまたは低くするだけでは、低抵抗値または高光透過率の一方し
か得られず、従って、半導体層とのオーミック性を良好とし、かつ光透過性を高
めることができず、光電変換装置の特性向上が抑制されていた。 そこで、本発明の目的は半導体層とのオーミック性及び光透過性の良好な透明
電極構造を形成し、光電変換装置の特性向上を図ることにある。 （ニ）課題を解決するための手段 本発明は透明電極、半導体層及び裏面電極を積層した光電変換装置に おいて、上記透明電極は、常圧熱ＣＶＤ法により形成され、且つ上記半導体層と
接する領域の酸素濃度が他の領域のそれより低い、酸化錫または酸化インジウム
からなるを特徴とする。 更に、透明電極、半導体層及び裏面電極を積層した光電変換装置において、上
記透明電極はフッ素、リンまたはアンチモンをドープした酸化錫もしくはフッ素
または錫をドープした酸化インジウムから成り、かつ上記半導体層と接する領域
のドーパント濃度が他の領域のそれより高いことを特徴とする。 （ホ）作用 本発明の透明電極によれば、半導体層と接する酸素濃度の低い領域またはドー
パント濃度の高い領域が半導体層とのオーミック性を良好なものとし、その他の
酸素濃度の高い領域またはドーパント濃度の低い領域が光透過性を高める。 （ヘ）実施例 第１図は本発明の一実施例としての光起電力装置を示す断面図である。（１）
はガラス、耐熱プラスチック等から成る透光性基板、（２）は透光性基板（１）
の一方の主面に、常圧熱ＣＶＤ法により形成された、酸化錫または酸化インジウ
ムから成る透明電極、（３）は透明電極（２）に接すると共に膜面に平行なpin
またはpn等の半導体接合を有するアモルファスシリコン等から成る半導体層、（
４）は半導体層（３）の背面側に設けられたアルミニウム等から成る裏面電極で
ある。そして、透明電極（２）は半導体層（３）と接する第１領域（2a）とその
他の第２領域（2b）とから構成されている。 これら第１領域（2a）及び第２領域（2b）の第１の特徴点は、第１領域（2a）
の酸素濃度が第２領域（2b）のそれより低いことにある。 一方、第２の特徴点は、透明電極（２）が酸化錫から成る時のフッ素、リンま
たはアンチモンのドーパントもしくは酸化インジウムから成る時のフッ素または
錫のドーパントに関して、第１領域（2a）のドーパント濃度が第２領域（2b）の
それより高いことにある。 従って、半導体層（３）と接する第１領域（2a）はその抵抗値が低くなり、半
導体層(３)とのオーミック性は良好となり、更に第２領域(2b)はその光透過率が
高いので透明電極（２）全体としての光透過性は高い。 なお、こうした特性を得るために、第１領域(2a)及び第２領域(2b)の膜厚は、
夫々10Å乃至1000Å及び1000Å乃至10000Åとされるのが好ましい。 第２図は本発明において透明電極（２）中の酸化濃度を調整した光起電力装置
と従来の光起電力装置との特性を比較するために、一定照度の模擬太陽光を照射
したときの電流−電圧特性を示す特性図であり、また下記の表は斯る特性図を具
体的に数値で示すものである。 なお、本発明及び従来例の光起電力装置における透明電極（２）の形成条件は以
下の通りである。 A.両者に共通の条件 ° SnCl4のN2バブリング流量が500ml/min ° HF/CH3OHのN2バブリング流量が１/min ° 基板温度が480℃ B.本発明特有の形成条件 ° 第１領域（2a）での酸素流量が3.01/min ° 第２領域（2b）での酸素流量が4.51/min C.従来例特有の形成条件 ° 酸素流量が4.51/min 第２図及び上記の表から明らかなように、本発明による光起電力装置は、従来
装置に比して短絡電流の大きさで若干劣るものの、開放電圧及び形状因子を大き
くすることができ、更に変換効率を高めることができる。 なお、透明電極（２）中のドーパント濃度を上述の如く調整する場合について
も、本実施例と同様の効果を達成することができる。 （ト）発明の効果 本発明によれば、常圧熱ＣＶＤ法により形成された、酸化錫または酸 化インジウム 中の酸素濃度またはドーパント濃度を調整したので、光電変換装置
の出力特性を向上させることができる。
面電極を順次積層した太陽電池や光センサ等の光電変換装置における出力特性を
左右する要因の一つとして、透明電極が上げられ、そして透明電極に要求される
特性は低い抵抗値と高い光透過率である。 このような透明電極としては、一般に酸化錫や酸化インジウムに代表される透
光性導電酸化物が用いられるが、斯かる透光性導電酸化物における抵抗値や光透
過率は、膜中の酸素濃度やフッ素、リン等のドーパントの濃度に影響される。例
えば、酸化錫にフッ素をドープすることにより、その抵抗値が低下することは、
特開昭55-58363号公報に示されている。 第３図及び第４図は常圧熱CVD法を用いて透光性導電酸化物の１つである酸化
錫を形成した際の酸素流量と比抵抗または光透過率との関係を示す特性図である
。なお、酸素流量以外の形成条件は以下の通りである。 ° SnCl4をN2バブリング導入する時のN2ガスの流量（以下、N2バブリング流量と
称す）が500ml/min ° ５％のHFを含むCH3OH（以下、HF/CH3OHと示す）のN2バブリング流量が１/min ° 基板温度が480℃ 一方、第５図及び第６図は常圧熱CVD法を用いて酸化錫を形成した際のHF/CH3O
Hをバブリング導入するN2ガスの流量と比抵抗または光透過率との関係を示す特
性図である。HF/CH3OHをバブリング導入するN2ガスの流量以外の形成条件は次の
通りである。 ° SnCl4のN2バブリング流量が500ml/min ° 酸素流量が4.51/min ° 基板温度が480℃ これら各図から明らかなように、透光性導電酸化物においては、膜中の酸素濃
度が低い（または高い）程もしくはドーパント濃度が高い（または低い）程抵抗
値は小さく（または大きく）なる反面、光透過率は低く（または高く）なる性質
を有している。 （ハ）発明が解決しようとする課題 上述のように、透光性導電酸化物において、単純に膜中の酸素濃度またはドー
パント濃度を高くまたは低くするだけでは、低抵抗値または高光透過率の一方し
か得られず、従って、半導体層とのオーミック性を良好とし、かつ光透過性を高
めることができず、光電変換装置の特性向上が抑制されていた。 そこで、本発明の目的は半導体層とのオーミック性及び光透過性の良好な透明
電極構造を形成し、光電変換装置の特性向上を図ることにある。 （ニ）課題を解決するための手段 本発明は透明電極、半導体層及び裏面電極を積層した光電変換装置に おいて、上記透明電極は、常圧熱ＣＶＤ法により形成され、且つ上記半導体層と
接する領域の酸素濃度が他の領域のそれより低い、酸化錫または酸化インジウム
からなるを特徴とする。 更に、透明電極、半導体層及び裏面電極を積層した光電変換装置において、上
記透明電極はフッ素、リンまたはアンチモンをドープした酸化錫もしくはフッ素
または錫をドープした酸化インジウムから成り、かつ上記半導体層と接する領域
のドーパント濃度が他の領域のそれより高いことを特徴とする。 （ホ）作用 本発明の透明電極によれば、半導体層と接する酸素濃度の低い領域またはドー
パント濃度の高い領域が半導体層とのオーミック性を良好なものとし、その他の
酸素濃度の高い領域またはドーパント濃度の低い領域が光透過性を高める。 （ヘ）実施例 第１図は本発明の一実施例としての光起電力装置を示す断面図である。（１）
はガラス、耐熱プラスチック等から成る透光性基板、（２）は透光性基板（１）
の一方の主面に、常圧熱ＣＶＤ法により形成された、酸化錫または酸化インジウ
ムから成る透明電極、（３）は透明電極（２）に接すると共に膜面に平行なpin
またはpn等の半導体接合を有するアモルファスシリコン等から成る半導体層、（
４）は半導体層（３）の背面側に設けられたアルミニウム等から成る裏面電極で
ある。そして、透明電極（２）は半導体層（３）と接する第１領域（2a）とその
他の第２領域（2b）とから構成されている。 これら第１領域（2a）及び第２領域（2b）の第１の特徴点は、第１領域（2a）
の酸素濃度が第２領域（2b）のそれより低いことにある。 一方、第２の特徴点は、透明電極（２）が酸化錫から成る時のフッ素、リンま
たはアンチモンのドーパントもしくは酸化インジウムから成る時のフッ素または
錫のドーパントに関して、第１領域（2a）のドーパント濃度が第２領域（2b）の
それより高いことにある。 従って、半導体層（３）と接する第１領域（2a）はその抵抗値が低くなり、半
導体層(３)とのオーミック性は良好となり、更に第２領域(2b)はその光透過率が
高いので透明電極（２）全体としての光透過性は高い。 なお、こうした特性を得るために、第１領域(2a)及び第２領域(2b)の膜厚は、
夫々10Å乃至1000Å及び1000Å乃至10000Åとされるのが好ましい。 第２図は本発明において透明電極（２）中の酸化濃度を調整した光起電力装置
と従来の光起電力装置との特性を比較するために、一定照度の模擬太陽光を照射
したときの電流−電圧特性を示す特性図であり、また下記の表は斯る特性図を具
体的に数値で示すものである。 なお、本発明及び従来例の光起電力装置における透明電極（２）の形成条件は以
下の通りである。 A.両者に共通の条件 ° SnCl4のN2バブリング流量が500ml/min ° HF/CH3OHのN2バブリング流量が１/min ° 基板温度が480℃ B.本発明特有の形成条件 ° 第１領域（2a）での酸素流量が3.01/min ° 第２領域（2b）での酸素流量が4.51/min C.従来例特有の形成条件 ° 酸素流量が4.51/min 第２図及び上記の表から明らかなように、本発明による光起電力装置は、従来
装置に比して短絡電流の大きさで若干劣るものの、開放電圧及び形状因子を大き
くすることができ、更に変換効率を高めることができる。 なお、透明電極（２）中のドーパント濃度を上述の如く調整する場合について
も、本実施例と同様の効果を達成することができる。 （ト）発明の効果 本発明によれば、常圧熱ＣＶＤ法により形成された、酸化錫または酸 化インジウム 中の酸素濃度またはドーパント濃度を調整したので、光電変換装置
の出力特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は電流−電圧特性を示す特性図
、第３図及び第４図は酸化錫を形成した時の酸素流量と比抵抗または光透過率と
の関係を示す特性図、第５図及び第６図は酸化錫を形成した時のHF/CH3OHのN2バ
ブリング流量と比抵抗または光透過率との関係を示す特性図である。 （２）…透明電極、（2a）…第１領域、（2b）…第２領域、（３）…半導体層、
（４）…裏面電極。
、第３図及び第４図は酸化錫を形成した時の酸素流量と比抵抗または光透過率と
の関係を示す特性図、第５図及び第６図は酸化錫を形成した時のHF/CH3OHのN2バ
ブリング流量と比抵抗または光透過率との関係を示す特性図である。 （２）…透明電極、（2a）…第１領域、（2b）…第２領域、（３）…半導体層、
（４）…裏面電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 透明電極、半導体層及び裏面電極を積層した光電変換装置において、上
記透明電極は、常圧熱ＣＶＤ法により形成され、且つ上記半導体層と接する領域
の酸素濃度が他の領域のそれより低い、酸化錫または酸化インジウムから成るこ
とを特徴とした光電変換装置。 （２） 透明電極、半導体層及び裏面電極を積層した光電変換装置において、上
記透明電極はフッ素、リンまたはアンチモンをドープした酸化錫もしくはフッ素
または錫をドープした酸化インジウムから成り、かつ上記半導体層と接する領域
のドーパント濃度が他の領域のそれより高いことを特徴とした光学変換装置。
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