JPH02219281A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPH02219281A JPH02219281A JP1039921A JP3992189A JPH02219281A JP H02219281 A JPH02219281 A JP H02219281A JP 1039921 A JP1039921 A JP 1039921A JP 3992189 A JP3992189 A JP 3992189A JP H02219281 A JPH02219281 A JP H02219281A
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- 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- 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
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、太陽光発電や光検出等に利用される光起電力
装置に関する。
装置に関する。
（ロ）従来の技術
非晶質半導体を光活性層とする光起電力装置は既に知ら
れており、その基本構成は、光透過を許容するガラス等
の基板上に、Ｉ Ｔ Ｏ、Ｓ ｎ Ｏ＊等の透光性導電
酸化物（以下ＴＣＯと略記する）からなる受光面電極を
配置し、この受光面電極を基板の導電性表面としてｐｎ
、ｐｉｎ等の半導体接合を備える半導体膜と、該半導体
膜とオーミック接触する背面電極をこの順序で積層しで
ある。
れており、その基本構成は、光透過を許容するガラス等
の基板上に、Ｉ Ｔ Ｏ、Ｓ ｎ Ｏ＊等の透光性導電
酸化物（以下ＴＣＯと略記する）からなる受光面電極を
配置し、この受光面電極を基板の導電性表面としてｐｎ
、ｐｉｎ等の半導体接合を備える半導体膜と、該半導体
膜とオーミック接触する背面電極をこの順序で積層しで
ある。
また、ステンレス等の金属を基板とし、この上に半導体
接合を備える半導体膜と、ＴＣＯの受光面電極をこの順
序で積層したものもある。
接合を備える半導体膜と、ＴＣＯの受光面電極をこの順
序で積層したものもある。
現存する光起電力装置の殆どは光入射側に設けられるｐ
型やｎ型の一導電型の不純物層は、この層における光吸
収を可及的に抑圧するためにワイドバンドギャップ材料
である水素化非晶質シリコンカーバイド（以下ａ−５ｉ
Ｃ：Ｈと略記する）が用いられている。更に、最近の研
究では上記ａ−８ｉＣ：Ｈに代わって高い開放電圧（Ｖ
ｏｃ）を得るために、微結晶化膜を用いることが試みら
れている（ＨｏＳａｋａｉ ｅｔ ａＬ：Ｐｒｏｃ、ｏ
ｆ ＰＶＳＥＣ−２，第４６９頁）。
型やｎ型の一導電型の不純物層は、この層における光吸
収を可及的に抑圧するためにワイドバンドギャップ材料
である水素化非晶質シリコンカーバイド（以下ａ−５ｉ
Ｃ：Ｈと略記する）が用いられている。更に、最近の研
究では上記ａ−８ｉＣ：Ｈに代わって高い開放電圧（Ｖ
ｏｃ）を得るために、微結晶化膜を用いることが試みら
れている（ＨｏＳａｋａｉ ｅｔ ａＬ：Ｐｒｏｃ、ｏ
ｆ ＰＶＳＥＣ−２，第４６９頁）。
同様に光入射側の反対側に設けられる不純物層について
も直列抵抗成分の低減を目的として微結晶化が図られて
いる。
も直列抵抗成分の低減を目的として微結晶化が図られて
いる。
（ハ）発明が解決しようとする課題
しかし乍ら、非晶質半導体を得ることのできるグロー放
電で微結晶半導体を成膜しようとすれば成膜初期におい
ては直ちに微結晶状態とならず非晶質状態となるために
、膜の微結晶化による効果を有効に利用することができ
ない。特に膜厚に制限のある光入射側の不純物層を微結
晶化膜としようとしても、膜の殆どは非晶質状態のまま
である。
電で微結晶半導体を成膜しようとすれば成膜初期におい
ては直ちに微結晶状態とならず非晶質状態となるために
、膜の微結晶化による効果を有効に利用することができ
ない。特に膜厚に制限のある光入射側の不純物層を微結
晶化膜としようとしても、膜の殆どは非晶質状態のまま
である。
（ニ）１課題を解決するための手段
本発明光起電力装置は上記課題を解決するために、基板
の導電性表面に、シリコンを含む一導電型半導体層から
なる不純物層と、該不純物層と接触する半導体層からな
る光活性層と、をこの順序で配置すると共に、上記基板
の導電性表面と不純物層との界面の少なくとも一部に窒
素を含むシリコン膜を設けることを特徴とする。
の導電性表面に、シリコンを含む一導電型半導体層から
なる不純物層と、該不純物層と接触する半導体層からな
る光活性層と、をこの順序で配置すると共に、上記基板
の導電性表面と不純物層との界面の少なくとも一部に窒
素を含むシリコン膜を設けることを特徴とする。
（ホ）作 用
上述の如く、基板の導電性表面と不純物層との界面の少
なくとも一部に設けられる窒素を含むシリコン膜は、次
いで成膜される不純物層を成膜初期の段階から結晶化を
促進する下地層として作用する。
なくとも一部に設けられる窒素を含むシリコン膜は、次
いで成膜される不純物層を成膜初期の段階から結晶化を
促進する下地層として作用する。
（へ）実施例
第１図は本発明光起電力装置の第１実施例の構造を示し
、（１）はガラス等の透光性基板、（２）はＳｎＯ，、
ＩＴＯ等のＴＣＯからなる受光面電極、（３）は窒素を
含むシリコン（以下ＳｉｘＮｙと略記する。ただし、ｘ
＝１〜３．ｙ＝１〜４）膜、（４）はＢ、ＡＮ等の周期
律表第１１１族元素がドープされた水素化微結晶シリコ
ンカーバイド（以下μｃ−８ｉＣ：Ｈと略記する）膜の
ｎ型不純物層（以下ｐ型層と略記する）、（５）は水素
化非晶質シリコン（以下ａ−５ｉ：Ｈと略記する）膜の
真性或いは実質的に真性な光活性層、（６）はＰ。
、（１）はガラス等の透光性基板、（２）はＳｎＯ，、
ＩＴＯ等のＴＣＯからなる受光面電極、（３）は窒素を
含むシリコン（以下ＳｉｘＮｙと略記する。ただし、ｘ
＝１〜３．ｙ＝１〜４）膜、（４）はＢ、ＡＮ等の周期
律表第１１１族元素がドープされた水素化微結晶シリコ
ンカーバイド（以下μｃ−８ｉＣ：Ｈと略記する）膜の
ｎ型不純物層（以下ｐ型層と略記する）、（５）は水素
化非晶質シリコン（以下ａ−５ｉ：Ｈと略記する）膜の
真性或いは実質的に真性な光活性層、（６）はＰ。
Ａｓ等周期律表第■族元素がドープされたａ−３ｉ：Ｈ
膜のｎ型不純物層（以下１１型層と略記する）、（７）
はＡ２、Ａｇ、Ｃｒ、ＴＣＯ／Ａｇ、ＴＣｏ／Ｃｒ、Ａ
ｌ／Ｔｉ、Ａｌ／ＴｉＡｇ、ＡＮ／Ａｇ、等の背面電極
膜で、これら受光面電極膜（２）乃至背面電極膜（７）
はこの順序で基板（１）の表面に積層形成されている。
膜のｎ型不純物層（以下１１型層と略記する）、（７）
はＡ２、Ａｇ、Ｃｒ、ＴＣＯ／Ａｇ、ＴＣｏ／Ｃｒ、Ａ
ｌ／Ｔｉ、Ａｌ／ＴｉＡｇ、ＡＮ／Ａｇ、等の背面電極
膜で、これら受光面電極膜（２）乃至背面電極膜（７）
はこの順序で基板（１）の表面に積層形成されている。
上記Ｓ ｉ ｘＮｙ膜（３）、ｐ型層（４）、光活性層
（５）及びｎ型層（６）はシリコン化合物ガスを主な原
料ガスとするプラズマ分解法により得られる。
（５）及びｎ型層（６）はシリコン化合物ガスを主な原
料ガスとするプラズマ分解法により得られる。
下表は欺るプラズマ分解法による基本的成膜条件である
。
。
第１表 成膜条件
Ｏ共通仕様 ・基板温度：２００℃
・反応圧カニ ０．３Ｔ ｏｒｒ
・Ｒ１周波数： １３．５６ＭＨｚ
欺る成膜条件により得られたＳ ｉ ｘＮｙ膜（３）の
Ｘ ｆｆｆｉは３であり、ｙ値は４であることがＩＭＡ
の結果で確認された。このＳｉｘＮｙ膜（３）はｐ型層
（４）の形成に先立って成膜されており、ｐ型層（４）
の成膜時当該ＳｉｘＮｙ膜（３）が微結晶化膜形成の核
の如き下地層として作用する。更に、成膜時の原料ガス
中の高水素濃度と相俟って、ｐ型層（４）は成膜初期の
段階から微結晶化膜となる。
Ｘ ｆｆｆｉは３であり、ｙ値は４であることがＩＭＡ
の結果で確認された。このＳｉｘＮｙ膜（３）はｐ型層
（４）の形成に先立って成膜されており、ｐ型層（４）
の成膜時当該ＳｉｘＮｙ膜（３）が微結晶化膜形成の核
の如き下地層として作用する。更に、成膜時の原料ガス
中の高水素濃度と相俟って、ｐ型層（４）は成膜初期の
段階から微結晶化膜となる。
第２図は本発明の第２実施例を示し、第１図の第１実施
例と異なるところは、受光面電極（２）とｐ型層（４）
との界面に設けられるＳ ｉ ｘＮｙ膜（３）を全面に
設けるのではなく、例えば−辺が約５μｍの正方形状と
し、分離間隔を約５μｍとした島状Ｓ ｉ ｘＮｙ膜（
３°）として受光面電極（２）とｐ型層（４）の直接接
触を許容したところにある。即ち、Ｓ ｉ ｘＮｙは本
質的に絶縁材料であり、受光面電極（２）がＳｉｘＮｙ
により第１実施例の如く界面全面を覆うと直列抵抗成分
の増大を招く。欺る島状３ ｉ ｘＮｙ膜（３′）はこ
のような直列抵抗分の増大を、ｐ型層（４）が部分的に
受光面電極（２）と直接接触することにより防止するも
のである。
例と異なるところは、受光面電極（２）とｐ型層（４）
との界面に設けられるＳ ｉ ｘＮｙ膜（３）を全面に
設けるのではなく、例えば−辺が約５μｍの正方形状と
し、分離間隔を約５μｍとした島状Ｓ ｉ ｘＮｙ膜（
３°）として受光面電極（２）とｐ型層（４）の直接接
触を許容したところにある。即ち、Ｓ ｉ ｘＮｙは本
質的に絶縁材料であり、受光面電極（２）がＳｉｘＮｙ
により第１実施例の如く界面全面を覆うと直列抵抗成分
の増大を招く。欺る島状３ ｉ ｘＮｙ膜（３′）はこ
のような直列抵抗分の増大を、ｐ型層（４）が部分的に
受光面電極（２）と直接接触することにより防止するも
のである。
第３図は第３の実施例である上記第１図及び第２図の第
１、第２実施例は、膜の微結晶化を光活性層（５）に対
し光入射側にある不純物層を対象としていたが、この実
施例は基板（１０）としてステンレス等の金属やガラス
に金属膜コートしたものを用いることによって、光活性
層（５）の背面側不純物層を微結晶化せんとするもので
ある。即ち、基板（１０）はそのものが導電性を呈する
か、絶縁材料ベースに導電層をコートしたものであり、
その導電性表面に島状Ｓ ｉ ｘＮｙ膜（３゛）が形成
され、次いで水素化微結晶シリコン（以下μｃ−５ｉ：
Ｈ）膜のｎ型層（１１）、光活性層（５）、ａ−５ｉＣ
；Ｈ膜のｐ型層（１３）、ＴＣＯの受光面電極（１４）
が積層される。従って、欺る実施例では光入射は基板（
１０）側から行われない。上記Ｓ ｉ ｘＮｙ膜（３′
）とｎ型層（１１）は接触することにより成膜直後から
微結晶化膜となる。
１、第２実施例は、膜の微結晶化を光活性層（５）に対
し光入射側にある不純物層を対象としていたが、この実
施例は基板（１０）としてステンレス等の金属やガラス
に金属膜コートしたものを用いることによって、光活性
層（５）の背面側不純物層を微結晶化せんとするもので
ある。即ち、基板（１０）はそのものが導電性を呈する
か、絶縁材料ベースに導電層をコートしたものであり、
その導電性表面に島状Ｓ ｉ ｘＮｙ膜（３゛）が形成
され、次いで水素化微結晶シリコン（以下μｃ−５ｉ：
Ｈ）膜のｎ型層（１１）、光活性層（５）、ａ−５ｉＣ
；Ｈ膜のｐ型層（１３）、ＴＣＯの受光面電極（１４）
が積層される。従って、欺る実施例では光入射は基板（
１０）側から行われない。上記Ｓ ｉ ｘＮｙ膜（３′
）とｎ型層（１１）は接触することにより成膜直後から
微結晶化膜となる。
第４図は第４の実施例である。この実施例では半導体膜
として熱ＣＶＤ法により得られる多結晶シリコンを用い
た。同図において、（２０）はステンレス等の熱ＣＶＤ
温度（６００〜１０００℃）に耐え得る導電性の基板、
（３°）はこの導電性表面に先と同じくプラズマ分解法
により部分的に形成された島状Ｓ ｉ ｘＮｙ膜、（２
１）はこの島状Ｓ ｉ ｘＮｙ膜（３゛）を覆い露出し
た基板（２０）の導電性表面とも直接接触する多結晶シ
リコンのｎ型層、（２２）はｎ型層（２１）と半導体接
合を形成する多結晶シリコンのｐ型層、（１４）はＴＣ
Ｏの受光面電極である。ｎ型層（２１）は熱ＣＶＤ法に
よる成膜時、島状ＳｉｘＮｙ膜（３゛）が成膜界面に存
在することから、成膜初期の段階から粒径の大きい多結
晶膜の形成が可能となる。
として熱ＣＶＤ法により得られる多結晶シリコンを用い
た。同図において、（２０）はステンレス等の熱ＣＶＤ
温度（６００〜１０００℃）に耐え得る導電性の基板、
（３°）はこの導電性表面に先と同じくプラズマ分解法
により部分的に形成された島状Ｓ ｉ ｘＮｙ膜、（２
１）はこの島状Ｓ ｉ ｘＮｙ膜（３゛）を覆い露出し
た基板（２０）の導電性表面とも直接接触する多結晶シ
リコンのｎ型層、（２２）はｎ型層（２１）と半導体接
合を形成する多結晶シリコンのｐ型層、（１４）はＴＣ
Ｏの受光面電極である。ｎ型層（２１）は熱ＣＶＤ法に
よる成膜時、島状ＳｉｘＮｙ膜（３゛）が成膜界面に存
在することから、成膜初期の段階から粒径の大きい多結
晶膜の形成が可能となる。
第２表はＡＭ−１，１００ｍ Ｗ ／ ｃｍ ’の光照
射下での光起電力特性を上記第１〜第４実施例及び第１
〜第３比較例についてまとめたものである。第１比較例
は、第１第２実施例においてＳ ｉ ｘＮｙ膜を省略し
たもの、第２比較例は第３実施例においてＳ ｉ ｘＮ
ｙ膜を省略したもの、第３比較例は第４実施例からＳ
ｉ ｘＮｙ膜を省略したもので、その他は同一構成とし
た。
射下での光起電力特性を上記第１〜第４実施例及び第１
〜第３比較例についてまとめたものである。第１比較例
は、第１第２実施例においてＳ ｉ ｘＮｙ膜を省略し
たもの、第２比較例は第３実施例においてＳ ｉ ｘＮ
ｙ膜を省略したもの、第３比較例は第４実施例からＳ
ｉ ｘＮｙ膜を省略したもので、その他は同一構成とし
た。
第２表 光起電力の特性
如く、不純物層は成膜初期の段階から所望の結晶化膜と
なるので、主にビルトインポテンシャルの改善が図れ、
光起電力特性が向上する。
なるので、主にビルトインポテンシャルの改善が図れ、
光起電力特性が向上する。
第１図〜第４図は本発明光起電力装置の第１〜第４実施
例を夫々示す模式的断面図である。
例を夫々示す模式的断面図である。
Claims (1)
- （１）基板の導電性表面に、シリコンを含む一導電型半
導体層からなる不純物層と、該不純物層と接触する半導
体層からなる光活性層と、をこの順序で配置すると共に
、上記基板の導電性表面と不純物層との界面の少なくと
も一部に窒素を含むシリコン膜を設けることを特徴とす
る光起電力装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039921A JP2752128B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 光起電力装置 |
| US07/480,453 US5085711A (en) | 1989-02-20 | 1990-02-15 | Photovoltaic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039921A JP2752128B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02219281A true JPH02219281A (ja) | 1990-08-31 |
| JP2752128B2 JP2752128B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=12566402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1039921A Expired - Fee Related JP2752128B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2752128B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0534425A2 (en) * | 1991-09-25 | 1993-03-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device |
-
1989
- 1989-02-20 JP JP1039921A patent/JP2752128B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0534425A2 (en) * | 1991-09-25 | 1993-03-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device |
| EP0534425B1 (en) * | 1991-09-25 | 1997-12-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2752128B2 (ja) | 1998-05-18 |
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