JP3294097B2 - 非晶質半導体太陽電池 - Google Patents
非晶質半導体太陽電池Info
- Publication number
- JP3294097B2 JP3294097B2 JP02699096A JP2699096A JP3294097B2 JP 3294097 B2 JP3294097 B2 JP 3294097B2 JP 02699096 A JP02699096 A JP 02699096A JP 2699096 A JP2699096 A JP 2699096A JP 3294097 B2 JP3294097 B2 JP 3294097B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- solar cell
- amorphous semiconductor
- film
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質シリコン、
非晶質ゲルマニウム、非晶質カーボンなどを含む非晶質
半導体太陽電池に関する。
非晶質ゲルマニウム、非晶質カーボンなどを含む非晶質
半導体太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の非晶質半導体太陽電池の構造の一
例を図４に示す。図において金属基板１の面上に金属電
極膜３があり、これは通常真空蒸着法やスパッタリング
法で形成される。その金属電極膜２の上に非晶質シリコ
ン層としてｎ層５、ｉ層７、ｐ層９が順次重なって形成
されている。そしてその非晶質シリコン層の上に透明導
電膜１１と保護膜１３が形成されている。その透明導電
膜１１は、熱ＣＶＤ法又はスパッタリング法によって形
成された酸化錫等からなっている。
例を図４に示す。図において金属基板１の面上に金属電
極膜３があり、これは通常真空蒸着法やスパッタリング
法で形成される。その金属電極膜２の上に非晶質シリコ
ン層としてｎ層５、ｉ層７、ｐ層９が順次重なって形成
されている。そしてその非晶質シリコン層の上に透明導
電膜１１と保護膜１３が形成されている。その透明導電
膜１１は、熱ＣＶＤ法又はスパッタリング法によって形
成された酸化錫等からなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来構造の非
晶質半導体太陽電池においては、次のような問題があ
る。即ち、ｉ層成膜時にプラズマと熱の相乗作用によ
り、下地のｎ層にドーパントとして含まれている燐がｉ
層中に拡散、混入する。少量でもｉ層内に燐が混入する
と、発電層であるｉ層のトラップ準位を増加させ、電子
・正孔の捕獲・再結合確率が増加して光−電力変換効率
が低下する。この問題に対処するため、従来は太陽電池
を製作するに際し、ｉ層の成膜温度を低めにしてｉ層へ
の燐の混入を抑制していた。即ち、ｉ層の成膜温度は、
ｉ層本体の膜特性が最も良くなる基板温度ではなく、燐
の混入が生じない温度に制限されるため、光−電力変換
効率の向上が制限されていた。従って、本発明は、前述
の問題の無い光−電力変換効率の高い非晶質半導体太陽
電池を提供することを課題とするものである。
晶質半導体太陽電池においては、次のような問題があ
る。即ち、ｉ層成膜時にプラズマと熱の相乗作用によ
り、下地のｎ層にドーパントとして含まれている燐がｉ
層中に拡散、混入する。少量でもｉ層内に燐が混入する
と、発電層であるｉ層のトラップ準位を増加させ、電子
・正孔の捕獲・再結合確率が増加して光−電力変換効率
が低下する。この問題に対処するため、従来は太陽電池
を製作するに際し、ｉ層の成膜温度を低めにしてｉ層へ
の燐の混入を抑制していた。即ち、ｉ層の成膜温度は、
ｉ層本体の膜特性が最も良くなる基板温度ではなく、燐
の混入が生じない温度に制限されるため、光−電力変換
効率の向上が制限されていた。従って、本発明は、前述
の問題の無い光−電力変換効率の高い非晶質半導体太陽
電池を提供することを課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め本発明によれば、基板上に金属電極膜、半導体層、透
明導電膜及び保護膜を順次重ねて形成してなる非晶質半
導体太陽電池において、ｎ層、ｉ層及びｐ層からなる半
導体層のｎ層とｉ層の間に硼素等の３族元素を微量混入
したバリア層を形成している。そしてバリア層に含まれ
る硼素等の３族元素が５族元素である燐の拡散を抑制す
る。
め本発明によれば、基板上に金属電極膜、半導体層、透
明導電膜及び保護膜を順次重ねて形成してなる非晶質半
導体太陽電池において、ｎ層、ｉ層及びｐ層からなる半
導体層のｎ層とｉ層の間に硼素等の３族元素を微量混入
したバリア層を形成している。そしてバリア層に含まれ
る硼素等の３族元素が５族元素である燐の拡散を抑制す
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。図１において、太陽電池２０の
ステンレス基板２１の表面上に金属電極膜２３が形成さ
れている。金属電極膜２３は、スパッタリング法により
銀を１０００Å堆積して形成したものである。前述のス
テンレス基板２１は、絶縁基板でも良い。金属電極膜２
３の上に非晶質半導体３０が積層されている。この非晶
質半導体３０は、プラズマＣＶＤ法により形成される
が、そのｎ層３１はホストガスとしてモノシランガス
（SiH4）を、ドーピングガスとしてホスフィンガス（PH
3)を、希釈ガスとして水素ガスをそれぞれ使用し、約２
００乃至４００Åの膜厚として形成されている。次に、
バリア層３３は、モノシランガスとジボランガス（Ｂ2
Ｈ6）及び希釈ガスとしての水素ガスを使用して、約１
００Åの膜厚を持つように形成されている。更にｉ層３
５は、モノシランガスと希釈ガスとしての水素ガスを使
用して５０００Åの膜厚を持つように形成されている。
最外側のｐ層３７は、ホストガスとしてモノシランガス
とメタンガスを、トーピングガスとしてジボランガス
を、そして希釈ガスとして水素ガスをそれぞれ使用して
形成されている。そして、非晶質半導体３０のｐ層３７
の上に、３０００Åの厚さの酸化錫からなる透明導電膜
２５が形成され、更にその上に保護膜２７が形成されて
いる。前述の透明導電膜２５は、スパッタリング法等に
より蒸着されたものであり、保護膜２７は、樹脂をスク
リーン印刷したものである。
の実施形態を説明する。図１において、太陽電池２０の
ステンレス基板２１の表面上に金属電極膜２３が形成さ
れている。金属電極膜２３は、スパッタリング法により
銀を１０００Å堆積して形成したものである。前述のス
テンレス基板２１は、絶縁基板でも良い。金属電極膜２
３の上に非晶質半導体３０が積層されている。この非晶
質半導体３０は、プラズマＣＶＤ法により形成される
が、そのｎ層３１はホストガスとしてモノシランガス
（SiH4）を、ドーピングガスとしてホスフィンガス（PH
3)を、希釈ガスとして水素ガスをそれぞれ使用し、約２
００乃至４００Åの膜厚として形成されている。次に、
バリア層３３は、モノシランガスとジボランガス（Ｂ2
Ｈ6）及び希釈ガスとしての水素ガスを使用して、約１
００Åの膜厚を持つように形成されている。更にｉ層３
５は、モノシランガスと希釈ガスとしての水素ガスを使
用して５０００Åの膜厚を持つように形成されている。
最外側のｐ層３７は、ホストガスとしてモノシランガス
とメタンガスを、トーピングガスとしてジボランガス
を、そして希釈ガスとして水素ガスをそれぞれ使用して
形成されている。そして、非晶質半導体３０のｐ層３７
の上に、３０００Åの厚さの酸化錫からなる透明導電膜
２５が形成され、更にその上に保護膜２７が形成されて
いる。前述の透明導電膜２５は、スパッタリング法等に
より蒸着されたものであり、保護膜２７は、樹脂をスク
リーン印刷したものである。
【０００６】以上のような太陽電池２０について、バリ
ア層３３の作用効果を確認するため、その膜厚と光電変
換効率との関係を調べた。その結果が図２に示されてい
る。図に示されるように、バリア層の無い従来型の非晶
質半導体太陽電池の変換効率は、６％程度であったが、
膜中の硼素原子濃度が約１００ｐｐｍのバリア層を挿入
すると、その膜厚の増加と共に変換効率が向上し、膜厚
が８０Åのときに最大効率９．３％が得られた。その後
膜厚の増加と共に変換効率が減少し、約１８０Åのとき
に変換効率は６％程度に低下している。
ア層３３の作用効果を確認するため、その膜厚と光電変
換効率との関係を調べた。その結果が図２に示されてい
る。図に示されるように、バリア層の無い従来型の非晶
質半導体太陽電池の変換効率は、６％程度であったが、
膜中の硼素原子濃度が約１００ｐｐｍのバリア層を挿入
すると、その膜厚の増加と共に変換効率が向上し、膜厚
が８０Åのときに最大効率９．３％が得られた。その後
膜厚の増加と共に変換効率が減少し、約１８０Åのとき
に変換効率は６％程度に低下している。
【０００７】又、ｎ層３１とｉ層３５の間の燐原子濃度
を２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した
処、図３に示すように膜中に硼素原子を約１００ｐｐｍ
含むバリア層を８０Åの厚さで挿入した場合には、硼素
を含まない層を挿入した場合に比べ、燐のｉ層への混入
量は約２０分の１であった。図において、実線が硼素を
含むバリア層を有する場合の燐原子濃度、破線が硼素を
含まない層を形成した場合の燐原子濃度を示し、硼素が
燐の拡散・混入を抑制していることが分かる。
を２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により測定した
処、図３に示すように膜中に硼素原子を約１００ｐｐｍ
含むバリア層を８０Åの厚さで挿入した場合には、硼素
を含まない層を挿入した場合に比べ、燐のｉ層への混入
量は約２０分の１であった。図において、実線が硼素を
含むバリア層を有する場合の燐原子濃度、破線が硼素を
含まない層を形成した場合の燐原子濃度を示し、硼素が
燐の拡散・混入を抑制していることが分かる。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば非
晶質半導体太陽電池の半導体層のｎ層とｉ層との間に硼
素のような３族元素を含むバリア層を形成したので、ｉ
層への燐の拡散・混入を防止し、その光電変換効率の低
下を防止して高変換効率の太陽電池が得られる。
晶質半導体太陽電池の半導体層のｎ層とｉ層との間に硼
素のような３族元素を含むバリア層を形成したので、ｉ
層への燐の拡散・混入を防止し、その光電変換効率の低
下を防止して高変換効率の太陽電池が得られる。
【図１】本発明の実施形態の太陽電池の断面構造を拡大
して示す概念図である。
して示す概念図である。
【図２】前記実施形態の作用効果を説明するグラフであ
る。
る。
【図３】前記実施形態の作用効果を説明するグラフであ
る。
る。
【図４】従来の非晶質半導体太陽電池の構造を示す概念
的断面図である。
的断面図である。
２０ 太陽電池 ２１ ステンレス基板 ２３ 金属電極膜 ２５ 透明導電膜 ２７ 保護膜 ３０ 非晶質半導体 ３１ ｎ層 ３３ バリア層 ３５ ｉ層 ３７ ｐ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−260664（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−122761（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−286167（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−52271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に金属電極膜、半導体層、透明導
電膜及び保護膜を順次重ねて形成してなる非晶質半導体
太陽電池において、ｎ層、ｉ層及びｐ層からなる前記半
導体層の同ｎ層とｉ層の間にバリア層を形成し、同バリ
ア層を３族元素を微量混入した層としたことを特徴とす
る非晶質半導体太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02699096A JP3294097B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 非晶質半導体太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02699096A JP3294097B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 非晶質半導体太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09223807A JPH09223807A (ja) | 1997-08-26 |
| JP3294097B2 true JP3294097B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=12208604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02699096A Ceased JP3294097B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 非晶質半導体太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3294097B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004014812A (ja) | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Canon Inc | 光起電力素子 |
| JP5072979B2 (ja) * | 2008-02-06 | 2012-11-14 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子 |
| WO2011087878A2 (en) * | 2010-01-18 | 2011-07-21 | Applied Materials, Inc. | Manufacture of thin film solar cells with high conversion efficiency |
| JP2011228332A (ja) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜太陽電池の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2946214B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1999-09-06 | シャープ株式会社 | 薄膜太陽電池 |
| JP2948236B2 (ja) * | 1989-07-20 | 1999-09-13 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置 |
| JPH04286167A (ja) * | 1991-03-14 | 1992-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
| JP2550888B2 (ja) * | 1993-10-22 | 1996-11-06 | 株式会社日立製作所 | 太陽電池 |
-
1996
- 1996-02-14 JP JP02699096A patent/JP3294097B2/ja not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09223807A (ja) | 1997-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6980079B2 (ja) | 太陽電池 | |
| US6878921B2 (en) | Photovoltaic device and manufacturing method thereof | |
| EP2016627B1 (en) | Solar cell having doped semiconductor heterojunction contacts | |
| US8796539B2 (en) | Solar cell | |
| US6670542B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP3046965B1 (ja) | 非晶質シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法 | |
| Mazzarella et al. | Nanocrystalline silicon emitter optimization for Si‐HJ solar cells: substrate selectivity and CO2 plasma treatment effect | |
| KR20080002657A (ko) | 반도체 구조, 태양 전지 및 광 전지 디바이스 제조 방법 | |
| US20140166089A1 (en) | Solar cell with silicon oxynitride dielectric layer | |
| US4781765A (en) | Photovoltaic device | |
| EP1160877A2 (en) | Photovoltaic element and method of manufacturing the same | |
| US10084099B2 (en) | Aluminum grid as backside conductor on epitaxial silicon thin film solar cells | |
| GB2077996A (en) | Method of manufacturing solar cells | |
| US8980737B2 (en) | Methods of forming contact regions using sacrificial layers | |
| JP2005183469A (ja) | 太陽電池セル | |
| JP3294097B2 (ja) | 非晶質半導体太陽電池 | |
| JP3193287B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP2003152205A (ja) | 光電変換素子及びその製造方法 | |
| WO2021246865A1 (en) | Methodology for efficient hole transport layer using transition metal oxides | |
| JP3346907B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| JP2896793B2 (ja) | 光起電力装置の製造方法 | |
| US5242504A (en) | Photovoltaic device and manufacturing method therefor | |
| JP3158028B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| JP3459949B2 (ja) | 結晶系シリコン太陽電池およびその製造方法 | |
| JPH08111537A (ja) | 太陽電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020226 |
|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |