JPH0221668A - Amorphous silicon base photoelectromotive force element and manufacture thereof - Google Patents
Amorphous silicon base photoelectromotive force element and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、アモルファスシリコン系光起電力素子及び
その製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an amorphous silicon-based photovoltaic device and a method for manufacturing the same.
アモルファスシリコン系光起電力素子は絶縁基板上に、
透明電極とアモルファスシリコン系半導体層と裏面電極
とが順次、積層されて構成されている。このアモルファ
スシリコン系光起電力素子を1つ、あるいは高い起電力
を得るため直列に接続された複数のアモルファスシリコ
ン系光起電力素子によって、アモルファスシリコン系光
起電力装置が製造されている。Amorphous silicon photovoltaic elements are placed on an insulating substrate.
A transparent electrode, an amorphous silicon-based semiconductor layer, and a back electrode are sequentially stacked. An amorphous silicon-based photovoltaic device is manufactured by using one amorphous silicon-based photovoltaic device or a plurality of amorphous silicon-based photovoltaic devices connected in series to obtain a high electromotive force.
アモルファスシリコン系光起電力装置はたとえば電子卓
上計算機や時計などに電源装置として組み付けられてい
るが、その自動組み付は作業にあたりアモルファスシリ
コン系光起電力装置に高電圧が作用させられてしまうこ
とがある。このような場合にあっても、アモルファスシ
リコン系光起電力装置(素子)が正常に作動し得ること
を担保する必要がある。そこで、メーカー毎9品種毎に
アモルファスシリコン系光起電力装置にある一定の電圧
を作用させても耐え得る電圧、すなわちいわゆる端子直
撃(静電耐圧)値を定め、この端子直撃値を保障するこ
とによって品質の維持が図られている。Amorphous silicon photovoltaic devices are assembled as power supplies into electronic desk calculators, watches, etc., but the automatic assembly process may involve high voltage being applied to the amorphous silicon photovoltaic devices. be. Even in such a case, it is necessary to ensure that the amorphous silicon-based photovoltaic device (device) can operate normally. Therefore, we determined the voltage that an amorphous silicon-based photovoltaic device can withstand even if a certain voltage is applied to it, that is, the so-called terminal direct impact (electrostatic withstand voltage) value, for each manufacturer and nine types, and guaranteed this terminal direct impact value. Quality is maintained through these measures.
端子直撃値は比較的小型のアモルファスシリコン系光起
電力装置に対しては、その端子電極間に200PFのコ
ンデンサを介して順方向と逆方向とにそれぞれ3回ずつ
所定の電圧に充電された電気を印加した後、そのアモル
ファスシリコン系光起電力装置が正常に機能し得るか否
かを調査して決定されるものである。端子直撃値の一例
を示すと、たとえばアモルファスシリコン系半導体層の
上にオーミック性コンタクトを有する金属材料にて裏面
電極を形成したアモルファスシリコン系光起電力装置の
端子直撃値は100〜l 50 V/c+s”であった
。しかし、この端子直撃値は充分大きいとは言えず、3
00〜450V/c+*”の端子直撃値が得られること
が望まれていた。For a relatively small amorphous silicon-based photovoltaic device, the terminal direct impact value is measured by electricity that is charged to a predetermined voltage three times in the forward direction and in the reverse direction through a 200PF capacitor between the terminal electrodes. It is determined by investigating whether or not the amorphous silicon-based photovoltaic device can function normally after applying the voltage. To give an example of the terminal direct impact value, for example, the terminal direct impact value of an amorphous silicon photovoltaic device in which a back electrode is formed of a metal material having an ohmic contact on an amorphous silicon semiconductor layer is 100 to 150 V/. c+s". However, this terminal direct hit value was not large enough, and 3
It was desired to obtain a terminal direct impact value of 00 to 450 V/c+*''.
従来より、端子直撃値を向上させる方法としては、アモ
ルファスシリコン系半導体層に発生するピンホールなど
の欠陥を無くす方法や、アモルファスシリコン系光起電
力素子を構成する正電極と負電極との間に抵抗を付与す
る方法、あるいはアモルファスシリコン系半導体層がp
in型にて構成されている場合にiNの膜厚を厚くさせ
る方法などが提案されている。しかし、これらの方法は
、アモルファスシリコン系光起電力装置の製造法及びそ
の組立て加工において、新たな工程を必要とするなど実
用性・実現性に乏しいものであった。Conventionally, methods for improving the terminal direct impact value include eliminating defects such as pinholes that occur in the amorphous silicon semiconductor layer, and removing defects between the positive and negative electrodes that make up the amorphous silicon photovoltaic element. A method of imparting resistance or an amorphous silicon semiconductor layer
In the case of an in-type structure, a method of increasing the thickness of the iN film has been proposed. However, these methods require new steps in manufacturing and assembling amorphous silicon-based photovoltaic devices, and are therefore lacking in practicality and feasibility.
しかも、本発明者らがi層の膜厚を厚くする方法につい
て実験をしたところ、端子直撃値の大幅な改善はみられ
なかった。Moreover, when the present inventors conducted an experiment on a method of increasing the thickness of the i-layer, no significant improvement in the terminal direct impact value was observed.
そこで、本発明者らは端子直撃値を飛躍的に向上させる
ことを目的に鋭意、研究を重ねた結果、本発明に至った
のである。Therefore, the inventors of the present invention conducted extensive research with the aim of dramatically improving the terminal direct impact value, and as a result, they arrived at the present invention.
〔課題を解決するための手段]
本発明に係るアモルファスシリコン系光起電力素子の要
旨とするところは、絶縁基板上に、透明電極とアモルフ
ァスシリコン系半導体層と裏面電極とが順次、積層され
て成るアモルファスシリコン系光起電力素子において、
前記アモルファスシリコン系半導体層と裏面電極との間
に、体積抵抗率が10”〜107Ω・cmであって、厚
さが10〜200人の絶縁皮膜を有するようにしたこと
にある。[Means for Solving the Problems] The gist of the amorphous silicon-based photovoltaic device according to the present invention is that a transparent electrode, an amorphous silicon-based semiconductor layer, and a back electrode are sequentially stacked on an insulating substrate. In an amorphous silicon-based photovoltaic device consisting of
An insulating film having a volume resistivity of 10'' to 10 7 Ω·cm and a thickness of 10 to 200 Ω·cm is provided between the amorphous silicon semiconductor layer and the back electrode.
特に、絶縁皮膜としてシリコンより酸化し易い金属の酸
化皮膜を用いたことにあり、また絶縁皮膜としてクロム
、アルミニウムと銀との合金、銀チタン、ニンケル、モ
リフ゛デンなどのアモルファスシリコン系半導体とオー
ミンク性コンタクトを構成する金属材料からなる酸化皮
膜や、さらには導電性樹脂あるいは透明性絶縁層を用い
たことにある。In particular, the insulating film is made of a metal oxide film that is more easily oxidized than silicon, and the insulating film is made of ohmink contact with amorphous silicon semiconductors such as chromium, alloys of aluminum and silver, silver titanium, nickel, and molybdenum. This is due to the use of an oxide film made of a metal material, a conductive resin, or a transparent insulating layer.
更に、本発明に係るアモルファスシリコン系光起電力素
子の製造方法の要旨とするところは、絶縁基板上に、透
明電極とアモルファスシリコン系半導体層と裏面電極と
を順次、積層してアモルファスシリコン系光起電力素子
を製造する方法において、透明電極上に堆積されたアモ
ルファスシリコン系半導体層の上に、シリコンよりも酸
化し易い金属を10〜200人の厚さに被着した後、該
被着された金属を100〜300℃の温度で熱酸化して
酸化皮膜を形成し、その後接酸化皮膜の上に裏面電極を
形成するようにしたことにある。Furthermore, the gist of the method for manufacturing an amorphous silicon-based photovoltaic device according to the present invention is that a transparent electrode, an amorphous silicon-based semiconductor layer, and a back electrode are sequentially stacked on an insulating substrate to produce an amorphous silicon-based photovoltaic device. In a method for manufacturing an electromotive force element, a metal that is more easily oxidized than silicon is deposited to a thickness of 10 to 200 mm on an amorphous silicon-based semiconductor layer deposited on a transparent electrode, and then the deposited metal is deposited to a thickness of 10 to 200 mm. The metal is thermally oxidized at a temperature of 100 to 300° C. to form an oxide film, and then a back electrode is formed on the oxidized film.
かかる本発明のアモルファスシリコン系光起電力素子に
おいては、アモルファスシリコン系半導体層と裏面電極
との間に絶縁皮膜が形成されている。しかし、その絶縁
皮膜は体積抵抗率が102〜107Ω・camであって
、且つ厚さが10〜200人の範囲とされていて、アモ
ルファスシリコン系半導体層において発生させられたキ
ャリヤはトンネル効果により絶縁皮膜を通り、アモルフ
ァスシリコン系光起電力素子として出力の低下などをほ
とんど伴わずに機能し得ることとなる。他方、高電圧の
端子直撃に対して、理論的解明は充分ではないが、絶縁
皮膜の存在によりアモルファスシリコン系半導体層が保
護され、端子直撃値が向上させられる。In the amorphous silicon photovoltaic device of the present invention, an insulating film is formed between the amorphous silicon semiconductor layer and the back electrode. However, the insulating film has a volume resistivity of 102 to 107 Ω·cam and a thickness of 10 to 200 Ω, and the carriers generated in the amorphous silicon semiconductor layer are insulated by the tunnel effect. Through the film, it is possible to function as an amorphous silicon-based photovoltaic element with almost no reduction in output. On the other hand, the presence of the insulating film protects the amorphous silicon-based semiconductor layer and improves the value of direct damage to the terminal, although the theoretical explanation is not sufficient for direct damage to the terminal due to high voltage.
次に、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳しく説明す
る。なお、図面は説明のため、適宜拡大して示す。Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the drawings are shown enlarged as appropriate for the purpose of explanation.
第1図(a) (b)において、符号10は絶縁基板で
あり、絶縁基板10はガラスや高分子フィルムなどの透
明基板や、金属箔の表面に絶縁皮膜を施したものやセラ
ミックなどの不透明基板によって構成され、剛性のある
もの以外に可撓性のあるものでも良い。ここでは、説明
のため絶縁基板10として透明基板を例に説明する。In FIGS. 1(a) and 1(b), reference numeral 10 indicates an insulating substrate, and the insulating substrate 10 may be a transparent substrate such as glass or a polymer film, or an opaque substrate such as a metal foil with an insulating film on the surface, or a ceramic substrate. It is composed of a substrate, and may be flexible in addition to being rigid. Here, for the sake of explanation, a transparent substrate will be used as an example of the insulating substrate 10.
透明基板10の上には透明電極12がスパッター法など
により複数、被着形成される。透明電極12にはI T
O、5nOt、I T O/Snowなどが用いられ
、フォトエツチング法、レーザースクライプ法あるいは
マスク法などにより所定のパターンに形成される。A plurality of transparent electrodes 12 are formed on the transparent substrate 10 by sputtering or the like. The transparent electrode 12 has an I.T.
O, 5nOt, ITO/Snow, or the like is used, and is formed into a predetermined pattern by photoetching, laser scribing, masking, or the like.
所定のパターンに形成された複数の透明電極12の上に
は、アモルファスシリコン系半導体[14がイオンブレ
ーティング法、真空蒸着法、プラズマCVD法あるいは
スパッタリング法などにより被着される。アモルファス
シリコン系半導体層14はたとえば、アモルファスシリ
コンa−5i、水素化アモルファスシリコンa−5i:
H,水素化アモルファスシリコンカーバイドa−5iC
:If、アモルファスシリコンナイトライドなどの他、
シリコンSiと炭素C,ゲルマニウムGe、スズSnな
ど他の元素との合金からなるアモルファスシリコン系半
導体の非晶質あるいは微結晶を、pin型、 pn型、
Mis型へテロ接合型、ホモ接合型、シコントキーバ
リアー型あるいはこれらを組み合わせた型などに堆積さ
せたものである。On the plurality of transparent electrodes 12 formed in a predetermined pattern, an amorphous silicon-based semiconductor [14] is deposited by an ion blasting method, a vacuum evaporation method, a plasma CVD method, a sputtering method, or the like. The amorphous silicon semiconductor layer 14 is made of, for example, amorphous silicon a-5i, hydrogenated amorphous silicon a-5i:
H, hydrogenated amorphous silicon carbide a-5iC
:If, amorphous silicon nitride, etc.
Amorphous or microcrystalline amorphous silicon-based semiconductors made of alloys of silicon Si and other elements such as carbon C, germanium Ge, and tin Sn are known as pin type, pn type,
It is deposited in a Mis-type heterozygous type, homozygous type, cykontoky barrier type, or a combination of these types.
アモルファスシリコン系半導体層14の上には体積抵抗
率が10”〜10’Ω・C−であって、且つ厚さが10
〜200人の絶縁度II!16が形成される。絶縁皮膜
16はシリコンよりも酸化し易い金属、たとえばアルミ
ニウムやアルミニウムを80%以上含有するアルミニウ
ム合金を蒸着法などによりアモルファスシリコン系半導
体層14の上に10〜200人の厚さに被着させた後、
その金属を大気中あるいは必要に応じて酸素を封入した
雰囲気中で100〜300℃の温度に加熱して、熱酸化
させて得られた酸化皮膜によって形成される。On top of the amorphous silicon semiconductor layer 14 is a layer having a volume resistivity of 10'' to 10'Ω·C- and a thickness of 10
Insulation level II for ~200 people! 16 is formed. The insulating film 16 is made by depositing a metal that is more easily oxidized than silicon, such as aluminum or an aluminum alloy containing 80% or more of aluminum, on the amorphous silicon semiconductor layer 14 to a thickness of 10 to 200 nm using a vapor deposition method or the like. rear,
It is formed by an oxide film obtained by thermally oxidizing the metal by heating it to a temperature of 100 to 300° C. in the air or, if necessary, in an atmosphere containing oxygen.
絶縁度@16を構成する金属としてシリコンより酸化し
易い金属が選ばれるのは、金属が被着されたアモルファ
スシリコン系半導体層14も共に加熱されるため、アモ
ルファスシリコンが酸化させられるよりも早く被着させ
られた金属を酸化させるためである。また、加熱される
温度として100〜300℃が選定されるのは、アモル
ファスシリコンが熱によって変性させられるのを防止す
るためである。The reason why a metal that is more easily oxidized than silicon is selected as the metal constituting the insulation degree @16 is because the amorphous silicon semiconductor layer 14 on which the metal is deposited is also heated, so that the metal is oxidized faster than the amorphous silicon is oxidized. This is to oxidize the deposited metal. Moreover, the reason why 100 to 300° C. is selected as the heating temperature is to prevent amorphous silicon from being denatured by heat.
このようにして得られた酸化度11116)の体積抵抗
率は102〜10’Ω・clであることを要する。絶縁
度M(酸化皮膜)16の体積抵抗率が107Ω・cll
を越えるときにはアモルファスシリコン系半導体N14
にて発生させられた電子が透明電極12と後述する裏面
電極との間を流れず、アモルファスシリコン系光起電力
素子として機能し得なくなる。他方、絶縁皮膜(酸化皮
膜)16の体積抵抗率が102Ω・0輪を下回るときに
は、外部から印加された電流が抵抗なく自由に流れるた
め、端子直撃値の向上に何ら寄与し得ないこととなる。The volume resistivity of the thus obtained oxidation degree 11116) is required to be 102 to 10'Ω·cl. Volume resistivity of insulation degree M (oxide film) 16 is 107Ω・cll
When it exceeds amorphous silicon semiconductor N14
The electrons generated in step 1 do not flow between the transparent electrode 12 and the back electrode described later, and the amorphous silicon-based photovoltaic device is no longer able to function. On the other hand, when the volume resistivity of the insulating film (oxide film) 16 is less than 102Ω/0 ring, the externally applied current flows freely without resistance, so it cannot contribute in any way to improving the terminal direct impact value. .
絶縁度#16が形成されたその上には、透明電極12と
相対向するようにして裏面電極18が被着される。裏面
電極18はアルミニウム、銀を含有するアルミニウム、
クロムなどを蒸着法やスパッター法などにより被着させ
た渾着膜をレーザースクライブ法やフォトエツチング法
などによって成形されたものや、ニッケルなどの金属粉
末を樹脂に混練させた金属ペーストをスクリーン印刷し
て得られた皮膜などによって形成される。A back electrode 18 is deposited on top of which the insulation level #16 is formed so as to face the transparent electrode 12. The back electrode 18 is made of aluminum, aluminum containing silver,
There are those that are formed by applying a coating film such as chromium by vapor deposition or sputtering and then molded by laser scribing or photo-etching, or those that are formed by screen printing a metal paste made by kneading metal powder such as nickel into resin. It is formed from a film obtained by
このように透明電極12.アモルファスシリコン系半導
体層14.絶縁皮膜(酸化皮膜)16及び裏面電極18
が積層されてアモルファスシリコン系光起電力素子20
が構成される。また、アモルファスシリコン系光起電力
素子20が1つ又は必要な起電力を得るため複数のアモ
ルファスシリコン系光起電力素子20が直列に接続され
て、アモルファスシリコン系光起電力装置22が構成さ
れるのである0本例においては4個のアモルファスシリ
コン系光起電力素子20が接続電極24によって直列に
接続されて、アモルファスシリコン系光起電力装置22
が構成されている。In this way, the transparent electrode 12. Amorphous silicon-based semiconductor layer 14. Insulating film (oxide film) 16 and back electrode 18
are laminated to form an amorphous silicon-based photovoltaic element 20.
is configured. Further, an amorphous silicon-based photovoltaic device 22 is configured by connecting one amorphous silicon-based photovoltaic device 20 or a plurality of amorphous silicon-based photovoltaic devices 20 in series to obtain the necessary electromotive force. In this example, four amorphous silicon-based photovoltaic devices 20 are connected in series by connection electrodes 24 to form an amorphous silicon-based photovoltaic device 22.
is configured.
アモルファスシリコン系半導体層14と裏面電極I8と
の間に薄い酸化皮膜16を設けたMOS(Metal
0xide Sem1conductor)構造のアモ
ルファスシリコン系光起電力素子20に光が照射される
と、アモルファスシリコン系半導体層14にて発生させ
られたキャリヤは酸化皮膜16をトンネル効果により通
り、透明電極12と裏面電極18との間を電流が流れて
光起電力素子として機能することとなる。A MOS (Metal
When light is irradiated onto the amorphous silicon photovoltaic element 20 having the 0xide semiconductor structure, carriers generated in the amorphous silicon semiconductor layer 14 pass through the oxide film 16 by a tunnel effect, and are connected to the transparent electrode 12 and the back electrode. A current flows between the photovoltaic device 18 and the device functions as a photovoltaic device.
また、得られたアモルファスシリコン系光起電力装置2
2の端子26間に200PFのコンデンサを介して順方
向と逆方向とにそれぞれ3回ずつ種々の電圧を印加させ
ていく端子直撃値の実験をした。その結果、端子直撃値
は従来の酸化皮膜が形成されていないアモルファスシリ
コン系光起電力装置(素子)と比較して、はぼ2倍から
それ以上に向上していた。また、端子直撃値である電圧
を高めていくと、アモルファスシリコン系光起電力素子
としての機能が急激に低下するのではなく、徐々に低下
してい(傾向を示した。このアモルファスシリコン系光
起電力素子の機能の低下は開放電圧について顕著に現れ
、短絡電流については変化がほとんど12められなかっ
た。In addition, the obtained amorphous silicon-based photovoltaic device 2
An experiment was conducted to determine the terminal direct hit value by applying various voltages three times each in the forward direction and the reverse direction between the two terminals 26 through a 200 PF capacitor. As a result, the terminal direct impact value was improved by about twice to more than that of a conventional amorphous silicon-based photovoltaic device (device) in which no oxide film was formed. In addition, as the voltage, which is the direct impact value on the terminals, is increased, the function as an amorphous silicon photovoltaic element does not deteriorate suddenly, but gradually (a trend is shown). The deterioration in the function of the power device was noticeable with respect to the open circuit voltage, and there was almost no change in the short circuit current.
このような現象の理論的解明は充分ではないが、アモル
ファスシリコン系半導体J114と裏面電極18との間
(界面)に酸化皮膜16による障壁を設けることによっ
て、電荷(イオン)の拡散が遅らせられることによるも
のと考えられる。Although the theoretical elucidation of such a phenomenon is not sufficient, it is believed that by providing a barrier between the amorphous silicon semiconductor J114 and the back electrode 18 (at the interface) by the oxide film 16, the diffusion of charges (ions) is delayed. This is thought to be due to
次に、アモルファスシリコン系半導体層14の上に被着
形成された酸化皮膜16のその被着形成状態を観察した
後、裏面電極18を被着させて得られたアモルファスシ
リコン系光起電力装置22について、端子直撃値を調べ
た。その結果、酸化皮膜16がアモルファスシリコン系
半導体層14の上に全面にわたって形成されず、アモル
ファスシリコン系半導体層14の露出部があると、はと
んど端子直撃値は向上しないことが判明した。これはア
モルファスシリコン系半導体層14の露出部においてキ
ャリヤが自由に流れるため、酸化皮膜16が¥iJ壁と
しての機能を果たさないためと解される。Next, after observing the state of the oxide film 16 deposited on the amorphous silicon semiconductor layer 14, the back electrode 18 was deposited on the resulting amorphous silicon photovoltaic device 22. The terminal direct hit value was investigated. As a result, it was found that if the oxide film 16 was not formed over the entire surface of the amorphous silicon semiconductor layer 14 and there was an exposed portion of the amorphous silicon semiconductor layer 14, the terminal direct impact value would hardly improve. This is understood to be because carriers flow freely in the exposed portion of the amorphous silicon semiconductor layer 14, so that the oxide film 16 does not function as a ¥iJ wall.
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はそ
の他の態様でも実施することが可能である。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention can be implemented in other embodiments as well.
たとえば、上側ではシリコンより酸化し易い金属として
アルミニウム又はアルミニウム合金を用いて、その酸化
皮膜を絶縁皮膜としていたが、その他、絶縁皮膜を構成
する材料として、クロムアルミニウムと銀との合金 銀
、チタン、エンケル。モリブデンなどのアモルファスシ
リコン系半導体とオーミック性コンタクトを構成する金
属材料も好適である。これらの金属材料のうち、チタン
、ニッケル、モリブデンなどはシリコンよりも酸化し難
い金属であるが、シリコンとの界面において安定した化
合物を形成する金属材料であり、品質の安定したアモル
ファスシリコン系光起電力素子が得られる。本例におい
ても、オーミンク性コンタクトを構成する金属材料をア
モルファスシリコン系半導体層の上りこ10〜200人
の膜厚に被着させた後、温度100〜300℃で熱酸化
させられ、その後更に裏面電極が被着されることとなる
。For example, on the upper side, aluminum or an aluminum alloy is used as a metal that is more easily oxidized than silicon, and its oxide film is used as an insulating film, but other materials that make up the insulating film include alloys of chromium aluminum and silver, silver, titanium, Enkel. A metal material that forms an ohmic contact with an amorphous silicon-based semiconductor such as molybdenum is also suitable. Among these metal materials, titanium, nickel, molybdenum, etc. are metals that are more difficult to oxidize than silicon, but they form stable compounds at the interface with silicon, making them suitable for amorphous silicon-based photovoltaic materials with stable quality. A power element is obtained. In this example as well, after the metal material constituting the ohmink contact is deposited to a thickness of 10 to 200 layers on the upper surface of the amorphous silicon semiconductor layer, it is thermally oxidized at a temperature of 100 to 300 degrees Celsius, and then further deposited on the back surface. Electrodes will be deposited.
本例によれば、アモルファスシリコン系半導体層とオー
ミック性コンタクトのある金属皮膜層との界面にはオー
ミンク接合による合金層が形成され、他方、その金属皮
膜層と裏面電極との界面には金属皮膜層が熱酸化させら
れた酸化皮膜が形成されることになる。したがって、端
子直撃値が向上するだけでなく、アモルファスシリコン
系光起電力素子としての性能も向上することとなる。According to this example, an alloy layer is formed by ohmink junction at the interface between the amorphous silicon semiconductor layer and the metal film layer with ohmic contact, and on the other hand, a metal film is formed at the interface between the metal film layer and the back electrode. An oxide film is formed in which the layer is thermally oxidized. Therefore, not only the terminal direct impact value is improved, but also the performance as an amorphous silicon photovoltaic element is improved.
また、本発明に係るアモルファスシリコン系光起電力素
子はアモルファスシリコン系半導体層と裏面電極との間
に、シリコンより酸化し易い金属の酸化皮膜によって体
積抵抗率が10”〜107Ω・cIIであって、且つ厚
さが10〜200人の絶縁皮膜を形成することを目的と
するものであるが、このような酸化皮膜、すなわち絶縁
皮膜と等価な作用を為し得る体積抵抗率が102〜10
7Ω・Cl11の導電性樹脂や透明性絶縁物を10〜2
00人の膜厚に塗布やLB膜(ラングミュア・プロジェ
ント膜)などの手法で絶縁皮膜を形成することも可能で
ある0本例によれば、熱酸化させる必要がない利点があ
る。Further, the amorphous silicon-based photovoltaic element according to the present invention has a volume resistivity of 10'' to 107 Ω·cII due to a metal oxide film that is more easily oxidized than silicon between the amorphous silicon-based semiconductor layer and the back electrode. The purpose is to form an insulating film with a thickness of 10 to 200 mm, but such an oxide film, that is, a volume resistivity of 10 to 10 that can function equivalently to an insulating film.
7Ω・Cl11 conductive resin or transparent insulator 10-2
According to this example, it is possible to form an insulating film to a film thickness of 0.00 mm by coating, LB film (Langmuir-Progent film), etc., and there is an advantage that thermal oxidation is not necessary.
更に、本発明に係るアモルファスシリコン系光起電力素
子の集積方法は第1図に示す形式のものに限らず、たと
えば第2図に示す形式のものであっても良い。本例にお
いては、透明基板28の上に形成された複数の透明電極
30を覆うようにしてアモルファスシリコン系半導体層
32を積層して被着させた後、更にシリコンより酸化し
易い金属の酸化皮膜などにより絶縁皮膜34を被着させ
、その後レーザーなどによりアモルファスシリコン系半
導体層32と絶縁皮膜34とが所定の形状にスクライブ
させられた後、複数の裏面電極36が被着される。Further, the method for integrating an amorphous silicon photovoltaic device according to the present invention is not limited to the type shown in FIG. 1, but may be, for example, the type shown in FIG. 2. In this example, after the amorphous silicon semiconductor layer 32 is laminated and deposited so as to cover the plurality of transparent electrodes 30 formed on the transparent substrate 28, an oxide film of a metal that is more easily oxidized than silicon is further deposited. After that, the amorphous silicon semiconductor layer 32 and the insulating film 34 are scribed into a predetermined shape using a laser or the like, and then a plurality of back electrodes 36 are applied.
以上の実施例の説明において、絶縁基板として透明基板
を用いて説明したが、本発明は不透明基板であっても好
適に適用し得るものである。本例においては、不透明基
板の上に裏面電極を形成した後、その裏面電極の上に金
属の酸化皮膜などにより絶縁皮膜が形成され、その後、
絶縁皮膜の上にアモルファスシリコン系半導体層及び透
明電極が積層されて被着されることとなる。本例におけ
る酸化皮膜は必ずしもシリコンより酸化し易い金属にて
構成される必要はな(、また熱酸化のための温度も10
0〜300 ’Cに限定されるものではない。In the above embodiments, a transparent substrate was used as the insulating substrate, but the present invention can also be suitably applied to an opaque substrate. In this example, after forming a back electrode on an opaque substrate, an insulating film such as a metal oxide film is formed on the back electrode, and then,
An amorphous silicon semiconductor layer and a transparent electrode are laminated and deposited on the insulating film. The oxide film in this example does not necessarily need to be made of a metal that is more easily oxidized than silicon (and the temperature for thermal oxidation is also 10
It is not limited to 0-300'C.
その他、酸化皮膜は熱によって酸化皮膜を形成させるだ
けでなく、化学的処理によって酸化皮膜を形成するよう
にしても良いなど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲
内において、当業者の知識に基づき種々なる変形、改良
、修正を加えたa様で実施し得るものである。In addition, the oxide film may be formed not only by heat but also by chemical treatment, and the present invention is based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. It can be implemented in the form a with various modifications, improvements, and modifications.
夫旌貫−上
ガラス基板の上に透明電極としてSnO2を800人被
着きせた後、アモルファスシリコン系半導体層を9層、
i層、n層の順に被着させた。次に、アモルファスシリ
コン系半導体層のn層の上にアルミニウム^1を150
℃で50人の厚さに蒸着させた後、そのアルミニウムの
蒸着膜を150 ’C15分の条件で大気中で熱酸化さ
せて、酸化アルミニラl、八1□O:Iの酸化皮膜を得
た。酸化アルミニウムA1.03の皮膜の上に裏面電極
としてアルミニウムを蒸着させて1000人被着人被た
。なお、得られたアモルファスシリコン系光起電力装置
の型式はに5C5513AS (鐘淵化学工業fil製
)で表されるものである。After depositing 800 layers of SnO2 as transparent electrodes on the upper glass substrate, 9 layers of amorphous silicon-based semiconductor layers were formed.
The i-layer and the n-layer were deposited in this order. Next, 150% aluminum ^1 was deposited on the n-layer of the amorphous silicon semiconductor layer.
After evaporation to a thickness of 50°C, the deposited aluminum film was thermally oxidized in the air at 150°C for 15 minutes to obtain an oxide film of aluminum oxide l, 81□O:I. . Aluminum was deposited as a back electrode on the aluminum oxide A1.03 film and covered by 1000 people. The model of the amorphous silicon-based photovoltaic device obtained was 5C5513AS (manufactured by Kanekabuchi Kagaku Kogyo fil).
得られたアモルファスシリコン系光起電力装置の端子に
、200pFのコンデンサに順方向及び逆方向にそれぞ
れ所定の電圧に充電して、その電圧を印加する試験を3
回繰り返す端子直撃値の試験を行った。A 200 pF capacitor was charged to a predetermined voltage in the forward and reverse directions, and the voltage was applied to the terminal of the obtained amorphous silicon photovoltaic device for three times.
The terminal direct hit value test was repeated several times.
所定の端子面ml値の電圧を印加した試料について、F
L1501uxにおける開放電圧(V)と動作電流に1
.5V)(μΔ)とを調べた。その結果、少なくとも5
00■の端子直撃値に耐えることが証明された。開放電
圧との関係を第1表に、また動作電流との関係を第2表
にそれぞれ、試料15個の平均値で示す。For the sample to which a voltage of a predetermined terminal surface ml value was applied, F
1 for the open circuit voltage (V) and operating current in L1501ux
.. 5V) (μΔ). As a result, at least 5
It has been proven that it can withstand a terminal direct impact value of 00■. The relationship with open circuit voltage is shown in Table 1, and the relationship with operating current is shown in Table 2 as average values for 15 samples.
災施舅−1
実施例1と同様にして、ガラス基板の上に透明電極、ア
モルファスシリコン系半導体層及び酸化アルミニウムの
皮膜を積層して被着した後、裏面電極としてクロムCr
を蒸着させて1000人波着させた。Disaster application-1 In the same manner as in Example 1, a transparent electrode, an amorphous silicon semiconductor layer, and an aluminum oxide film were laminated and deposited on a glass substrate, and then chromium Cr was deposited as a back electrode.
was deposited and 1,000 people arrived.
得られたアモルファスシリコン系光起電力装置について
、実施例1と同様の試験を行った後、開放電圧と動作電
流とを調べた。その結果、少なくとも500■の端子直
撃値に耐えることが証明された。開放電圧及び動作電流
との関係をそれぞれ第1表及び第2表に示す。The obtained amorphous silicon-based photovoltaic device was subjected to the same test as in Example 1, and then the open circuit voltage and operating current were examined. As a result, it was proven that it could withstand a terminal direct impact value of at least 500μ. The relationship between open circuit voltage and operating current is shown in Tables 1 and 2, respectively.
ル較五−上
実施例1と同様にして、ガラス基板の上に透明電極とア
モルファスシリコン系半導体層とを被着させた後、アモ
ルファスシリコン系半導体層の上に裏面電極として銀を
1%含有するアルミニウム合金(AI/八gへχ)を薄
着させて1000人波着させた。Comparison 5 - After depositing a transparent electrode and an amorphous silicon semiconductor layer on a glass substrate in the same manner as in Example 1, a layer containing 1% silver was deposited on the amorphous silicon semiconductor layer as a back electrode. A total of 1,000 people were coated with aluminum alloy (AI/8g to χ).
得られたアモルファスシリコン系光起電力装置について
、実施例1と同様の試験を行った後、開放電圧と動作電
流とを調べた。その結果、150■の端子直撃値に耐え
ることが証明されたが、開放電圧及び動作電流とも大幅
に低下して、アモルファスシリコン系光起電力装置とし
て使用し得るものではな厚っだ。開放電圧及び動作電流
との関係をそれぞれ第1表及び第2表に示す。The obtained amorphous silicon-based photovoltaic device was subjected to the same test as in Example 1, and then the open circuit voltage and operating current were examined. As a result, it was proven that it could withstand a terminal direct impact value of 150 μm, but both the open circuit voltage and operating current were significantly reduced, making it unsuitable for use as an amorphous silicon-based photovoltaic device. The relationship between open circuit voltage and operating current is shown in Tables 1 and 2, respectively.
1較■−I
実施例1と同様にして、ガラス基板の上に透明電極とア
モルファスシリコン系半導体層とを被着させた後、アモ
ルファスシリコン系半導体層の上に裏面電極として銀を
7%含有するアルミニウム合金(^l/^g7χ)を蒸
着させて1000人波着させた。Comparison 1-I After depositing a transparent electrode and an amorphous silicon semiconductor layer on a glass substrate in the same manner as in Example 1, a layer containing 7% silver was deposited on the amorphous silicon semiconductor layer as a back electrode. An aluminum alloy (^l/^g7χ) was vapor-deposited and 1000 people arrived.
得られたアモルファスシリコン系光起電力装置について
、実施例1と同様の試験を行った後、開放電圧と動作電
流とを調べた。その結果、250■の端子直撃値に耐え
ることが証明された。開放電圧及び動作電流との関係を
それぞれ第1表及び第2表に示す。The obtained amorphous silicon-based photovoltaic device was subjected to the same test as in Example 1, and then the open circuit voltage and operating current were examined. As a result, it was proven that it could withstand a terminal direct impact value of 250 cm. The relationship between open circuit voltage and operating current is shown in Tables 1 and 2, respectively.
(以下余白)
〔発明の効果)
本発明に係るアモルファスシリコン系光起電力素子によ
れば、アモルファスシリコン系半導体層と裏面電極との
間に体積抵抗率が10”〜107Ω・cmであって、且
つ厚さが10〜200人の絶縁皮膜を酸化皮膜などによ
り形成しているため、アモルファスシリコン系光起電力
素子としての機能をt員なうことなく、端子直撃値を飛
躍的に向上することが可能となった。また、端子直撃値
の爪光的向上により、各種装置への組み付は後における
アモルファスシリコン系光起電力装置の不具合の発生を
防止することができ、アモルファスシリコン系光起電力
装置の信較性が高められることとなる。(Blank below) [Effects of the Invention] According to the amorphous silicon-based photovoltaic device according to the present invention, the volume resistivity between the amorphous silicon-based semiconductor layer and the back electrode is 10'' to 10 7 Ω·cm, Moreover, since the insulating film with a thickness of 10 to 200 mm is formed of an oxide film, etc., the terminal direct impact value can be dramatically improved without sacrificing the function as an amorphous silicon photovoltaic element. In addition, due to the dramatic improvement in the terminal direct impact value, it is possible to prevent the occurrence of defects in amorphous silicon photovoltaic devices later when they are assembled into various devices. The reliability of power equipment will be improved.
更に、本発明装置及びその製造方法は複雑な製造装置や
工程を必要とせず、容易に製造することができる利点が
あるなど、本発明は優れた効果を奏するものである。Furthermore, the present invention has the advantage that the device and the method for manufacturing the same do not require complicated manufacturing equipment or processes and can be easily manufactured.
第1図(a)(b)は本発明に係るアモルファスシリコ
ン系光起電力素子にて構成されたアモルファスシリコン
系光起電力装置を説明するための図であり、同図(a)
は平面図、同図(b)は正面断面図である。第2図は本
発明に係るアモルファスシリコン系光起電力素子の他の
実施例であるアモルファスシリコン系光起電力装置を示
す正面断面図である。
10.28;絶縁基板
12.30;透明電極
14.32.アモルファスシリコン系半導体層16.3
4.絶縁皮膜
18.36.裏面電極
20;アモルファスシリコン系光起電力素子22;アモ
ルファスシリコン系光起電力装置特許出願人 鐘淵化学
工業株式会社FIGS. 1(a) and 1(b) are diagrams for explaining an amorphous silicon-based photovoltaic device constructed from an amorphous silicon-based photovoltaic element according to the present invention;
is a plan view, and FIG. 3(b) is a front sectional view. FIG. 2 is a front sectional view showing an amorphous silicon photovoltaic device which is another embodiment of the amorphous silicon photovoltaic device according to the present invention. 10.28; Insulating substrate 12.30; Transparent electrode 14.32. Amorphous silicon semiconductor layer 16.3
4. Insulating film 18.36. Back electrode 20; Amorphous silicon photovoltaic device 22; Amorphous silicon photovoltaic device Patent applicant Kanekabuchi Chemical Co., Ltd.
Claims (8)
系半導体層と裏面電極とが順次、積層されて成るアモル
ファスシリコン系光起電力素子において、 前記アモルファスシリコン系半導体層と裏面電極との間
に、体積抵抗率が10^2〜10^7・cmであって、
厚さが10〜200Åの絶縁皮膜を有することを特徴と
するアモルファスシリコン系光起電力素子。(1) In an amorphous silicon-based photovoltaic element in which a transparent electrode, an amorphous silicon-based semiconductor layer, and a back electrode are sequentially stacked on an insulating substrate, between the amorphous silicon-based semiconductor layer and the back electrode, The volume resistivity is 10^2 to 10^7 cm,
An amorphous silicon-based photovoltaic device characterized by having an insulating film having a thickness of 10 to 200 Å.
酸化し易い金属の酸化皮膜であることを特徴とするアモ
ルファスシリコン系光起電力素子。(2) An amorphous silicon-based photovoltaic device, wherein the insulating film according to claim 1 is an oxide film of a metal that is more easily oxidized than silicon.
属が、アルミニウム又はアルミニウムを80%以上含む
アルミニウム合金であることを特徴とするアモルファス
シリコン系光起電力素子。(3) An amorphous silicon-based photovoltaic device, wherein the metal that is more easily oxidized than silicon according to claim 2 is aluminum or an aluminum alloy containing 80% or more of aluminum.
ミニウムと銀との合金、銀、チタン、ニッケル、モリブ
デンなどのアモルファスシリコン系半導体とオーミック
性コンタクトを構成する金属材料からなる酸化皮膜であ
ることを特徴とするアモルファスシリコン系光起電力素
子。(4) The insulating film according to claim 1 is an oxide film made of a metal material that forms an ohmic contact with an amorphous silicon semiconductor such as chromium, an alloy of aluminum and silver, silver, titanium, nickel, or molybdenum. An amorphous silicon-based photovoltaic device characterized by:
あることを特徴とするアモルファスシリコン系光起電力
素子。(5) An amorphous silicon-based photovoltaic device, wherein the insulating film according to claim 1 is a conductive resin.
であることを特徴とするアモルファスシリコン系光起電
力素子。(6) An amorphous silicon-based photovoltaic device, wherein the insulating film according to claim 1 is a transparent insulating layer.
項に記載の絶縁皮膜が、アモルファスシリコン系半導体
層の全面に形成されていることを特徴とするアモルファ
スシリコン系光起電力素子。(7) Claim 1, 2, 4, 5 or 6
An amorphous silicon-based photovoltaic device, characterized in that the insulating film according to item 1 is formed on the entire surface of an amorphous silicon-based semiconductor layer.
系半導体層と裏面電極とを順次、積層してアモルファス
シリコン系光起電力素子を製造する方 法において、 透明電極上に堆積されたアモルファスシリコン系半導体
層の上に、シリコンよりも酸化し易い金属を10〜20
0Åの厚さに被着した後、該被着された金属を100〜
300℃の温度で熱酸化して酸化皮膜を形成し、その後
、該酸化皮膜の上に裏面電極を形成することを特徴とす
るアモルファスシリコン系光起電力素子の製造方法。(8) In a method for manufacturing an amorphous silicon-based photovoltaic device by sequentially stacking a transparent electrode, an amorphous silicon-based semiconductor layer, and a back electrode on an insulating substrate, the amorphous silicon-based semiconductor layer deposited on the transparent electrode 10-20% of metal, which is more easily oxidized than silicon, is placed on the semiconductor layer.
After being deposited to a thickness of 0 Å, the deposited metal is
1. A method for manufacturing an amorphous silicon photovoltaic device, comprising forming an oxide film by thermal oxidation at a temperature of 300° C., and then forming a back electrode on the oxide film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63171187A JPH0221668A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Amorphous silicon base photoelectromotive force element and manufacture thereof |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63171187A JPH0221668A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Amorphous silicon base photoelectromotive force element and manufacture thereof |
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