JP2677503B2 - 光起電力装置 - Google Patents

光起電力装置

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JP2677503B2
JP2677503B2 JP5108334A JP10833493A JP2677503B2 JP 2677503 B2 JP2677503 B2 JP 2677503B2 JP 5108334 A JP5108334 A JP 5108334A JP 10833493 A JP10833493 A JP 10833493A JP 2677503 B2 JP2677503 B2 JP 2677503B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は一般に光起電力装置に関
し、さらに特別には、バンドギャップの狭い少なくとも
1つのアモルファス半導体合金領域を含む光起電力装置
に関する。本装置は増倍開放回路電圧を与え、かつ本発
明はアモルファス半導体タンデム形光起電力装置の使用
に最も適して与えられる。 【0002】本発明は基板上に付着(デポジット)され
たアモルファス半導体合金多重領域から形成される光起
電力装置に関する。本発明はさらにバンドギャップの狭
い少なくとも1つのアモルファス半導体合金領域を含
み、かつ増倍開放回路電圧を与える光起電力装置に関す
る。 【0003】 【従来の技術】最近、アモルファス半導体合金を付着さ
せるシステムを開発するためにかなりの研究がなされて
いる。この合金の各々は比較的大きな領域をおおうこと
ができ、かつドーピングされてn形およびp形材料を形
成し、これによりp−i−n形素子および動作時に光起
電力特性を与える他の種類の装置、およびこれらの合金
の結晶性対応素子にほぼ等価なその他の応用装置を与え
ることができるものである。 【0004】現在ではグロー放電法により、合金のエネ
ルギーギャップ内に許容できる局在状態濃度を持ち、か
つ高品質の電子特性を与えるアモルファスシリコン合金
を作製することが可能である。この方法は、1980年
10月7日付発行のStamford R.Ovshi
nskyとArum Madanによる米国特許第4,
226,898号に開示された結晶性半導体に等価なア
モルファス半導体と題する特許明細書に詳述されてお
り、また前記の合金は1980年8月12日付のR.O
vshinskyとMasatsugu Izuによる
同一名称の米国特許第4,217,374号に詳述され
た気相付着法により作成される。これらの特許明細書に
開示されたように、アモルファスシリコン半導体に導入
されたフッ素は該半導体の局在欠陥状態密度を実質的に
減らし、かつゲルマニウムなどの他の合金物質の付加を
容易にする働きがある。 【0005】アモルファス半導体材料は、かかる材料に
より光起電力装置の大量生産が可能になるため、商業的
に非常に重要である。太陽電池の製造にはバッチ処理す
るしかない結晶性シリコンとは異なり、アモルファス半
導体合金は基板の広い領域に多重層の形で付着され大容
量の連続処理システムで太陽電池を作製することができ
る。この種の連続処理システムは、例えば、係属出願中
ではあるが、p形ドーピングシリコン膜,作製法および
それから形成される装置と題する1980年5月19日
付の米国特許出願第151,301号と、連続アモルフ
ァス半導体材料デポジションシステムと題する1981
年3月16日付の米国特許出願第244,386号と、
連続アモルファス太陽電池生産システムと題する198
1年3月16日付の米国特許出願第240,493号
と、多重室付着・分離システムと題する1981年9月
28日付の米国特許出願第306,146号とに開示さ
れている。これらの特許出願に開示されているように、
ステンレス鋼から形成された基板は、例えば、各室が特
定物質の付着に用いられる連続する付着室を通して連続
的に前進するようになされる。 【0006】p−i−n形構成の太陽電池を作製する場
合、第1室はp形アモルファスシリコン合金の付着のた
めに用いられ、第2室は真性アモルファスシリコン合金
の付着のために用いられ、また、第3室は、n形アモル
ファスシリコン合金の付着のために用いられる。それぞ
れの付着合金、および特に真性合金は高純度でなくては
ならず、従って真性付着室内の付着環境は他の付着室内
部のドーピング成分から分離され、これによって真性室
へのドーピング成分の拡散が防止されるようになってい
る。上記の特許出願においては、システムは主として光
起電力セルの生産に関係し、付着室間の分離はガスゲー
トにより達成され、ここに該ガスゲートは、これを通し
て一方向ガス流が確立され、不活性ガスが基板物質のウ
エブ周囲を走査されるものである。 【0007】光起電力装置の効率を増強するために多重
セルを利用する方法は、E.D.Jacksonによっ
て少なくとも1955年に、また1960年8月16日
付の米国特許第2,949,498号によって検討され
た。そこで検討された多重セルの構造はp−n接合結晶
性半導体装置を利用するものであった。この方法の本質
的に重要な点はバンドギャップが異なる装置を用いて太
陽スペクトルの広い部分を効率的に集め、開放回路電圧
(VOC)を増加させることにある。タンデム形セル装置
は、2つ以上のセルを持ち、光を順次各セルを通して与
え、1つ以上の小さなバンドギャップを持つ物質と大き
なバンドギャップを持つ物質を用いて先行するセルまた
は付着層を通過した光を吸収させるようにしたものであ
る。 【0008】アモルファス半導体合金から作られるタン
デム形光起電力装置は、単一セル装置に比べて太陽スペ
クトルの利用度を上げ、電気エネルギーを生成してい
る。かかるタンデム装置およびその製造法は、例えば、
1982年3月19日出願のタンデムアモルファス光起
電力セルの連続的作製法およびその装置と題する米国特
許出願第359,825号に開示されている。そこに開
示されたタンデム形装置および本発明が特に意図する装
置は基板に対し直列に配置されたp−i−n構成の複数
個のアモルファス半導体光起電力セルを装備している。
セルの真性領域は異なるバンドギャップを持ち、このバ
ンドギャップは上部セル(光が初めに入射するセル)か
ら下部セルに向けて徐々に狭くなることが好ましい。そ
の結果各セルは太陽スペクトルの異なる部分の光子を吸
収して電荷担体を生成し、また収集した電荷担体から電
流を生成することになる。これはバンドギャップとセル
の真性領域を上記のように調節することにより達成でき
る。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】セルの真性領域のバン
ドギャップを適切に調節するためには、真性領域の少な
くとも1つのバンドギャップを狭くする必要がある。装
置がアモルファスシリコン合金で作られている時は、ア
モルファスシリコンに1つ以上のバンドギャップ低減元
素を取り込むことが必要である。ゲルマニウムはかかる
バンドギャップ低減元素の1つである。 【0010】ゲルマニウムは、例えば、シラン(SiH
4 )などのガスを含有するシリコンと共にゲルマンガス
(GeH4 )をグロー放電により分解することによって
アモルファスシリコン合金に取り込ませることができ
る。しかしながら、合金内のゲルマニウム濃度が増加す
るにつれてその電気的性質が劣化することが見出されて
いる。これらの合金の電気的性質の劣化は主としてこれ
らの物質のバンドギャップにおける欠陥状態密度が増加
することに起因するものである。このため、アモルファ
スシリコン−ゲルマニウム合金は電荷担体の寿命が短
く、担体収集幅が狭く、暗時導電率が大きくなる。電気
的性質は、ゲルマニウム濃度が約50%以上になるまで
減少し、その結果、調節されたバンドギャップは約1.
4eVより小さい幅になり、従って問題の物質は光起電
力の用途には適さなくなる。アモルファスシリコン合金
の欠陥状態密度の増加のために開放回路電圧は減少し、
減少量はバンドギャップの減少により都合よく説明でき
る値より大きい。この電圧減少は、欠陥状態が増加した
ために惹起される再結合の増加に起因し、また、バンド
ギャップと、ドーピングされた領域と真性領域との境界
における構造的な不整合により導入される境界状態とに
起因する。 【0011】 【課題を解決するための手段】従って出願人は、前記の
問題点を克服する、アモルファスシリコン−ゲルマニウ
ム合金を取り込んだ、光起電力装置の性能を改良する新
しい改良式の装置をここに発明した。本発明による新し
い改良式装置は前記の狭いバンドギャップ合金を用いた
場合に以前得られた値より大きな増倍開放回路電圧(V
OC)を与える。 【0012】この増倍効果は、単一セル装置の装置効率
の全体にわたる増加が約10%になる80mVの値を与
える。 【0013】このような目的を達成するために、本発明
は、p型半導体からなるドーピング領域とn型半導体か
らなるドーピング領域とこれら一対のドーピング領域の
間に設けられた真性半導体領域とをそれぞれ有する第1
および第2のユニットセルを積層した光起電力装置にお
いて、前記第1のユニットセルの真性半導体領域は、シ
リコンとバンドギャップ低減元素とを含むアモルファス
半導体からなる第1の真性半導体領域と該第1の真性半
導体領域より光入射側に設けられたアモルファスシリコ
ンからなる第2の真性半導体領域とを含み、前記第1の
真性半導体領域のバンドギャップは前記第2の真性半導
体領域のバンドギャップより狭く、前記第2の真性半導
体領域のバンドギャップは前記第1のユニットセルの前
記一対のドーピング領域のうち光入射側にあるドーピン
グ領域のバンドギャップより狭く、前記第2の真性半導
体領域の厚みは前記第1の真性半導体領域の厚みより薄
いものであり、前記第2のユニットセルは前記第1のユ
ニットセルの光入射側に設けられ、該第2のユニットセ
ルの真性半導体領域は、前記第1のユニットセルの前記
第1の真性半導体領域より広いバンドギャップと、前記
第1の真性半導体領域より薄い厚みと、を有するもので
あることを特徴とする。 【0014】第1のユニットセルにおいて、第1の真性
半導体領域(第1真性領域)は、内部に少なくとも1つ
のバンドギャップ低減元素を含むことができ、第2の真
性半導体領域(第2真性領域)よりも高い状態密度を有
する。バンドギャップ低減元素はゲルマニウム,スズま
たは鉛であり得る。 【0015】真性領域は好ましくはアモルファス半導体
合金、例えば、水素および/またはフッ素を含むアモル
ファスシリコン合金から形成されるのが好ましい。第2
真性領域は好ましくは装置の光入射側にある。 【0016】本発明の光起電力装置は、さらに、第1の
ユニットセルの光入射側に設けられた第2のユニットセ
ルを含む。 【0017】 【実施例】まず、本発明に係る光起電力装置を製造する
装置の一例について、図1および図2を参照しながら説
明する。 【0018】ここで、図1を参照するとわかるように、
ハウジング12を含むグロー放電付着システム10が与
えられる。ハウジング12は真空室14を収納し、取入
れ室16と取出し室18とを有する。陰極裏部材20が
絶縁体22を通して真空室11に固定される。 【0019】裏部材20は該部材の周囲を囲む絶縁スリ
ーブ24を有する。暗空間シールド26がスリーブ24
から隔置されその周辺に配置される。基板28がホルダ
ー32により裏部材20の内部端部に確保される。ホル
ダー32はねじ込み可能になされるか、または従来のよ
うに裏部材20に、これとの電気的接触を保って確保可
能である。 【0020】陰極裏打部材20はウエル34を有し、該
ウエル内に裏打部材20、従って基板28を加熱する電
気ヒータ36が挿入される。陰極裏打部材20はまた、
該部材20の温度を測定する感温プローブ38を有す
る。この感温プローブ38はヒータ36の付勢を制御し
て裏打部材20と基板28を所望の温度に維持するため
に用いられる。 【0021】システム10はまた電極40を有し、該電
極はハウジング12から陰極裏打部材20から隔置され
た真空室14に延在する。電極40は該電極40を囲む
シールド42を備え、また、該シールドは次に、その上
に固定された基板44を載せている。電極40はウエル
46を有し、該ウエルに電極ヒータ48が挿入される。
電極40はまた電極40、従って基板44の温度を測定
する感温プローブ50を備える。プローブ50はヒータ
48の付勢を制御して電極40と基板44とを部材20
とは関係なく所望温度に維持するために用いられる。 【0022】グロー放電プラズマが無線周波交流または
直流定電源からの電力により基板28および44間の空
間42に生成され、前記電源は接地に結合される電極4
0への空間52を通して陰極裏打部材20に結合され
る。真空室14は粒子トラップ56を通して室14へ結
合された真空ポンプ54により所望の圧力に排気され
る。圧力ゲージが真空システムに結合され、また、これ
はポンプ54を制御してシステム10を所望の圧力に維
持するために用いられる。 【0023】ハウジング12の取入れ室16は複数個の
ダクト60を有することが好ましく、ここに該ダクトは
物質をシステム10に導入するために用いられ、前記の
物質は前記システム内で混合され、かつグロー放電プラ
ズマ空間52内の室14内で基板28および44に付着
される。所望の場合は、取入れ室16は遠隔位置に配置
されることができ、またガスは室14に供給される前に
予備混合され得る。ガス状物質は濾過装置または他の純
化装置62を通してバルブ64により制御された速度で
ダクト60に供給される。 【0024】物質が初めはガス状態ではなく、液体また
は固体の状態で与えられる時は、前記物質は68で示し
たように密封容器66内に配置することができる。次に
物質68はヒータ70により加熱され、容器66内のそ
の蒸気圧を増加させる。アルゴンなどの適切なガスがデ
ィップチューブ72を通して物質68に供給され、これ
によって物質68の蒸気が捕えられ、フィルター62′
およびバルブ64′を通して蒸気がダクト60、従って
システム10に搬送される。 【0025】取入れ室16および取出し室18はスクリ
ーン装置74を備えることが好ましく、これによりプラ
ズマは室14、そして主として基板28と44との間に
閉じ込められる。 【0026】ダクト60を通して供給された物質は取入
れ室16で混合され、次にグロー放電空間52に導か
れ、これによりプラズマが維持され、かつシリコン,フ
ッ素,、および、水素,および/またはドーパントまた
はそれ以外の所望の物質を取り込んで基板上に合金が付
着される。 【0027】動作中は、および真性アモルファスシリコ
ン合金層を付着させるために、システム10はまず付着
前に所望の付着圧力、例えば20mtorr以下に排気
される。出発物質、または反応ガス、例えばシランガス
(SiH4 )または四フッ化ケイ素(SiF4 )および
分子水素(H2 )および/またはシランなどが別々のダ
クト60を通して取入れ室16に供給され、次に取入れ
室内で混合される。この混合ガスは真空室に導かれ、約
1トルのその分圧を維持する。1000V以上の直流電
圧を用いるか、周波数が13.56MHzまたはその他
の所望周波数で動作する約50Wの無線周波電力により
基板28と44の間の空間52にプラズマが生成され
る。 【0028】バンドギャップの狭い真性アモルファスシ
リコン−ゲルマニウム合金を作製するためには、ゲルマ
ンガス(GeH4 )が他の開始用真性反応ガスと共に取
入れ室16に供給可能である。このための混合ガス組成
はシラン10部,ゲルマン1部,および水素89部,ま
たは四フッ化ケイ素1部,シラン1部,ゲルマン1部,
および水素5部である。 【0029】上記のように付着された真性アモルファス
シリコン合金の他に、以下に記載される種々の実施例に
例示される本発明の装置はまたドーピングされたアモル
ファスシリコン合金を利用するものである。これらのド
ーピングされた合金層は導電率がpまたはn形であり、
シラン(SiH4 )または四フッ化ケイ素(SiF4
および/または水素および/またはシランなどの真性開
始物質と共に適当なドーパントを真空室に導入すること
によって作製することができる。 【0030】n形またはp形ドーピング層に対しては、
物質は付着時のドーパント物質の濃度が5〜100pp
mとなるようにドーピングされ得る。n形ドーパントと
しては燐,砒素,アンチモン,またはビスマスなどが用
いられる。n形ドーピング層は少なくとも四フッ化ケイ
素(SiF4 )およびホスフィン(PH3 )のグロー放
電分解により付着される。水素および/またはシランガ
ス(SiH4 )もこの混合ガスに添加可能である。 【0031】p形ドーパントとしては硼素,アルミニウ
ム,ガリウム,インジウム,またはタリウムを用いるこ
とができる。p形ドーピング層は少なくともシランおよ
びジボラン(B26 )または四フッ化ケイ素およびジ
ボランのグロー放電分解により付着されるのが好まし
い。 【0032】本装置のドーピングされた層は、使用物質
の形態および使用基板の種類に応じて、200℃〜約1
000℃の種々の温度範囲で付着される。アルミニウム
基板は、その上限温度が約600℃を越えるべきではな
く、また、ステンレス鋼は約1000℃以上であっても
よい。初めシランガスから付着された真性の、およびド
ーピングされた合金に対しては、基板温度は約400℃
以下、好ましくは225℃であるべきである。 【0033】ここで図3には、本発明の原理を説明する
ための参考例として、単一セルのp−i−n装置の断面
図が図示してある。装置80は基板82を有し、該基板
は、例えば、ステンレス鋼またはアルミニウムから作ら
れた可撓性のウエブである。基板82は所望の幅と長さ
のものが用いられ、好ましくは3ミルの厚さである。 【0034】電極86は基板82上に1つ以上の層を形
成するように付着され、これによってセル80用のベー
ス電極が形成される。電極86層またはその複数の層が
蒸着によって付着され、この付着工程は比較的迅速であ
る。電極層は例えば銀,モリブデン,アルミニウム,ク
ロム,または銅などの反射性金属から形成されるのが好
ましい。この反射電極の使用が好ましい理由は、太陽電
池においては、装置を通過した非吸収光は電極層86か
ら反射され、ここに光は再び装置を通過し、該装置は次
により多くの光エネルギーを吸収して装置効率を改善す
るためである。 【0035】次に基板82がグロー放電付着環境内に配
置される。第1のドーピングされたモルファスシリコン
合金層88が基板上に付着される。図示のように前記の
層88はp形領域からなる。p形領域88は厚さが大体
50〜200Åであり、装置にポテンシャル勾配を与え
て光で誘起された電子−正孔対の電流としての収集を容
易にする作用をする。p形領域88はかかる物質の付着
のために予め指示された混合ガスのいずれかから付着さ
れる。 【0036】次に、真性アモルファスシリコン合金体9
0が第1のドーピングされた層88上に付着される。真
性合金体90は第1ドーピング層88に隣接する第1真
性領域90aと該領域90aの光入射側面上の第2の真
性領域90bとからなる。第1真性領域90aは比較的
厚く、2500Å程度であり、狭くされたバンドギャッ
プを持ち、また、以前に記載したシラン(SiH4 )ガ
ス,ゲルマン(GaH4 )ガス,および水素などの開始
物質から付着される。第2真性領域90bは比較的薄
く、200Å程度で、第1真性領域90aのバンドギャ
ップより広いバンドギャップを持ち、また、例えば四フ
ッ化ケイ素や水素および/またはシランから付着され
る。結果的に、第1真性領域90aは、例えばゲルマニ
ウムなどのバンドギャップ低減元素を取込むが、第2真
性領域はバンドギャップ低減元素を取込まない。 【0037】第2真性領域90bに隣接する真性体90
上に他のドーピング層92が付着され、該ドーピング層
は第1ドーピング層88とは反対の導電率を与える。こ
の層はn形導電率からなる。n形領域はかかる物質の付
着のために予め指示された混合ガスのいずれかから付着
される。n形領域92は50〜200Åの厚さに付着さ
れる。 【0038】透明導電性酸化物(TCO)層94が次に
さらにドーピングされた92上に付着される。TCO層
94は蒸着環境内付着されることができ、また、例えば
インジウム・すず酸化物(ITO),すず酸カドミウム
(Cd2 SnO4 ),またはドーピングされたすず酸化
物(SnO2 )などである。 【0039】TCO層94の表面には導電率の優れた金
属からなるグリッド電極96が付着される。前記のグリ
ッドは導電物質を直交させた線からなり、装置がある領
域のほんのわずかな部分を占有し、その残部は太陽エネ
ルギーに露出されるようになっている。例えば、グリッ
ド96は装置80の全領域の5〜10%程度占有するに
過ぎない。グリッド電極96はTCO層94から一様に
電流を集め、装置に良好な直列低抵抗を与える。装置を
完成させるために、グリッド電極96と該領域の間のT
CO層94の領域に反射防止(AR)層98が塗布され
る。AR層は太陽放射入射面100を有し、太陽放射は
装置に入射する時はこの面に入射する。例えば、AR層
98は太陽放射スペクトルの最大エネルギーを与える波
長を反射防止層98の屈折率の4倍で除した程度の大き
さの厚みを有する。適切なAR層98は厚さが約500
Å、屈折率が2.1のジルコニウム酸化物により与えら
れる。 【0040】装置80の開放回路電圧(VOC)は第2真
性領域90bに起因して80mV程度改善される。この
電圧の増強は、第1真性領域にバンドギャップ低減元素
が取込まれたため、第1真性領域90aが第2真性領域
90bより大きな状態密度を有するという事実に起因す
る。従って、第2真性領域90bは、主要な真性領域で
あり、大多数の光子が吸収されて電子−正孔対が生成さ
れる第1真性領域90aからドーピング領域92に滑ら
かに遷移する。この遷移は再結合中心として作用するわ
ずかのインタフェース状態を惹起する。この遷移は、ま
た、第2真性領域90bの構造がバンドギャップ低減元
素を取込んだ第1真性領域90aの構造に対するよりも
ドーピング領域92の構造により密接に類似するという
理由から構造的に不整合を与えないものである。 【0041】以上の他に、ドーピング領域92のバンド
ギャップは第1真性領域90aのバンドギャップより広
い点に注目すべきである。第2真性領域90bのバンド
ギャップは第1真性領域90aとドーピング領域92の
バンドギャップの中間にあるため、第2真性領域90b
も第1真性領域90aとドーピング領域92との間のバ
ンドギャップの不整合を低減する。 【0042】以上に検討した諸因子は全て開放回路電圧
の観測された増強作用に寄与するものと考えられる。既
に言及したように、この増強による電圧は80mV程度
と観測されている。これは開放回路電圧増強領域90b
のために開放回路電圧および効率が約10%増加したこ
とを示すものである。 【0043】本発明の原理面並びに幅広い側面を示すた
めに図3には単一セルの参考例が例示してあるが、本発
明は、既に記述したように狭いバンドギャップの主要真
性領域が最も望ましいタンデム形光起電力装置構成にお
いて最大の利点が得られるものである。図4は本発明を
具体化する、かかるタンデム形装置150を図示したも
のである。セルユニット152は狭いバンドギャップセ
ルからなり、またセルユニット154は幅がより広いバ
ンドギャップセルからなる。直ちに判断されるように、
2個以上の複数個の単一セルユニットを利用することが
できる。 【0044】装置150は、例えばステンレス鋼または
アルミニウムのような導電率の良好な金属から形成され
た基板156を有する。図3の反射層86に類似の背面
反射層157が基板156上に付着される。第1のセル
ユニット152は背面反射層157上に付着されたp形
アモルファスシリコン合金158を有する。p形領域1
58はかかる物質を蒸着するための既に言及した開始物
質のいずれかのものから付着され得る。 【0045】p形領域158には真性アモルファス半導
体合金体160が付着される。真性合金体160は、本
発明に従って、第1の真性領域160aと開放回路電圧
増強第2真性領域160bとを有する。第1真性領域1
60aはわずかにp形であり、既に記載したシラン,ゲ
ルマン,および水素などの開始物質から付着された狭い
バンドギャップを有する。第2の真性領域160bは第
1真性領域160aより広いバンドギャップを有し、バ
ンドギャップ低減元素を含まない開始物質から付着され
る。例えば、第2真性領域160bは既に記載した方法
で付着されたアモルファスシリコン−水素またはアモル
ファスシリコン−水素−フッ素合金であり得る。第2真
性領域160bの厚さは約200Åであり、第1真性領
域の厚さは約2500Åである。 【0046】第2真性領域160bにはさらにドーピン
グアモルファスシリコン合金層162が付着される。こ
の領域の導電率は第1ドーピング領域158のものと反
対であり、従ってn形領域である。第1真性領域160
aはわずかにp形であるため、開放回路電圧増強第2真
性領域はユニットセル152の高電界領域にある。 【0047】第2ユニットセル154は第1ドーピング
p形領域164と、真性領域166,およびさらにドー
ピングされたn形領域168とを有する。装置150は
TCO層170,グリッド電極172,および反射防止
層164を備えて完成される。 【0048】真性領域166のバンドギャップは領域1
60aのバンドギャップより大きいことが好ましい。従
って、合金形成領域166は未調節バンドギャップを持
つことができるか、または窒素または炭素などの1つ以
上のバンドギャップ増大元素を有することができる。図
面から、真性領域160aは真性領域166より厚いと
いう点が注目される。このことは、領域160aの狭い
バンドギャップおよび領域166の幅広いバンドギャッ
プと共に、太陽放射エネルギーの全使用可能スペクトル
が電子正孔対生成のために利用されることを可能にす
る。 【0049】タンデム形セルの実施例がここに図示説明
されたが、ユニットセルは、また、互いから酸化物層に
より分離されて、例えば、積層多重セルを形成すること
ができる。各セルは一対の収集電極を備えて外部配線と
のセルの直列接続を容易にすることができる。 【0050】 【0051】 【0052】 【0053】 【0054】 【0055】 【0056】 【0057】 【0058】ここに記載された本発明の実施例に対し
て、真性合金層以外の合金層は多結晶性層のようなアモ
ルファス層以外のものを用いることができる。(「アモ
ルファス」の用語は、合金または物質が短距離または中
間距離秩序を有するか、または時には若干の結晶性部分
を含むこともあるが、長距離秩序を有する合金または物
質を意味する)本発明の修正および変更が上記記載に照
らして可能である。従って、添付された特許請求事項の
範囲内で本発明の実施が可能であることが理解される。 【0059】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光起
電力装置は、バンドギャップ低減元素を含む第1の真性
半導体領域の他に、該第1の真性半導体領域より、バン
ドギャップが広く、状態密度が低く、厚みが薄い第2の
真性半導体領域を有し、かつ第1の真性半導体領域よ
り、バンドギャップが広く、厚みが薄い真性半導体領域
を有する第2のユニットセルを具備するので、増倍開放
回路電圧を与えると共に、太陽放射エネルギーの全使用
可能スペクトルが電子−正孔対生成のために利用できる
ものである。

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の光起電力装置の作製に利用され得るグ
ロー放電付着システムの概略図である。 【図2】図1のシステムの一部分の線2−2に沿って取
られた断面図である。 【図3】本発明の参考例に従って作製されたp−i−n
形光起電力装置の断面図である。 【図4】本発明に従うタンデム構成に配列された複数個
のp−i−n形光起電力セルユニットを組込んだ多重太
陽電池の断面図である。 【符号の説明】 10 グロー放電付着システム 12 ハウジング 14 真空室 16 取入れ室 18 取出し室 20 陽極裏部材 22 絶縁体 24 スリーブ 28,82,156,182 基板 30 裏部材の内部端部 32 ホルダー 36 電気ヒータ 38,50 感温プローブ 40,86,186 電極 42 シールド 46 ウエル 48 電極ヒータ 52 グロー放電プラズマ空間 54 真空ポンプ 56 粒子トラップ 60 ダクト 62 純化装置 62′ 濾過装置 64 バルブ 64′ バルブ 66 密封容器 68 蒸着物質 70 ヒータ 72 ディップチューブ 80,180 装置 88 第1ドーピングアモルファスシリコン合金層 90 真性アモルファスシリコン合金 90a,160a 第1真性領域 90b,160b 第2真性領域 92 n形領域 94,170,194 透明導電性酸化物(TCO)層 96 グリッド電極 100,200 太陽放射入射面 98,198 反射防止(AR)層 150 タンデム形装置 152,154 セルユニット 157 背面反射層 158 p形アモルファスシリコン合金 160 真性合金体 164 第1ドーピング 166 真性領域

フロントページの続き (72)発明者 ラルフ モール アメリカ合衆国 ミシガン 48205 デ トロイト・フエアモント 16291 (72)発明者 ビンセント デイー カネラ アメリカ合衆国 ミシガン 48221 デ トロイト・シユルーズベリー 19961 (56)参考文献 特開 昭57−114290(JP,A) 特開 昭57−79674(JP,A) 特開 昭58−10871(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.p型半導体からなるドーピング領域とn型半導体
    らなるドーピング領域とこれら一対のドーピング領域の
    間に設けられた真性半導体領域とをそれぞれ有する第1
    および第2のユニットセルを積層した光起電力装置にお
    いて、 前記第1のユニットセルの真性半導体領域は、シリコン
    とバンドギャップ低減元素とを含むアモルファス半導体
    からなる第1の真性半導体領域と該第1の真性半導体領
    域より光入射側に設けられたアモルファスシリコンから
    なる第2の真性半導体領域とを含み、 前記第1の真性半導体領域のバンドギャップは前記第2
    の真性半導体領域のバンドギャップより狭く、前記第2
    の真性半導体領域のバンドギャップは前記第1のユニッ
    トセルの前記一対のドーピング領域のうち光入射側にあ
    るドーピング領域のバンドギャップより狭く、前記第2
    の真性半導体領域の厚みは前記第1の真性半導体領域の
    厚みより薄いものであり、 前記第2のユニットセルは前記第1のユニットセルの光
    入射側に設けられ、該第2のユニットセルの真性半導体
    領域は、前記第1のユニットセルの前記第1の真性半導
    体領域より広いバンドギャップと、前記第1の真性半導
    体領域より薄い厚みと、を有するものであることを特徴
    とする光起電力装置。
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