JPH03106079A - 光起電力装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽光発電等に利用される光起電力装置に関
する。

〔従来の技術１ 一般に、グロー放成法に工リ形成した水素化アモルファ
スシリコン［ａ−８ｉ：Ｈｌは、形或基板？ｍ　Ｗが高
くなるほど、■半４体膜中の水素量，特にＳｉ−４４ｒ
ａ合量が減少し、■光学的バンドギャップの減少に伴な
い長波長領域（λ≧６００　Ｆ）で吸収係数が増加する
といった特徴Ｔｈ二＃ｔ，ている。

アモルファスシリコンからなる光起電力装置，すなわち
水素化アモルファスシリコンを主体とするｐｉｎ接合型
半導体層を含む光起電力装置にあっては、前述した■の
Ｓｉ−１３ｓ結合量の減少は光劣化の減少につながり（
例えばＪ．　Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ．　ＳｏＩ　−ｉｄｓ
，　９７　＆９８　（１　９　８　７　）　２８９参照
）、又、前述した■の長波長領域での吸収係数の増加は
発生する光’Ｋ　Ｒの増大につながる。

ところが、高温（Ｔｓ　＞　２００℃）でｉ型半導体層
七形成する場合には、ド地であるドーピング鳩，すなわ
ちｐ１ｉもしくはｎ型の半導体層も高温にさらされるこ
とになるため、ドーピング層中のドーバント原子や水素
が脱離してｉ型半４体層中に拡散し、これが原因で光電
変換効率の低下を招くことになり、従って、Ｉ型半導体
層の形或温ｉはそれほど高温にできないのが現状である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように、ｌ型半導体層の形戊温度は高温ほど光
劣化の減少，光電流の増大にエリ特性の向上，信頼性の
向上が期待できるものの、現状では−ド地のドーピング
層への影響から２００℃程度に抑えねばならないといっ
た問題がある。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意
してなされたものであり、その目的とするところは、ド
ーピング層からのド〜パント原子等の拡散を生じること
なく高温でｉ型半導体層全形成できる光起電力装置全提
供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達或するために、本発明の光起電力−＃ｃ置
に分いては、ｐ型，ｌ型及びｎ型の半尋体層を含み、ｉ
型の半導体層金水素量が１０％以ドのアモルファス半導
体とし、腸型の半導体層とこの１型の半導体層の前に形
成されるｐ型もしくはｎ型の半纏体層との間に水素量が
１５係以上でｉ型の半導体層と同一構成原子のアモルフ
ァス半４体エリなるバツファ層金設けたこと七特徴とす
るものである。

〔作用〕

１型半導体層のド地となるｐ型もし＜ｉ−ｔｎ型の半導
体層，つ筐りドーピング層からのドーパント原子等の拡
散は、ドーピング層が高温にさらされないと生じない。

従って、Ｉ型半導体層とドーピング層との間に水素量が
１５％以上でｌ型半導体層と向一組成のバツファ層を設
けれは、１型半導体層をドーバント原子等の拡散を生じ
ることなく高温で形成できる。

〔実施例〕

実施例につき、図Ｉ！］を用いて説明する。

第１図は本発明による光起電力装置の基本構造全示し、
｛１｝はガラス等の遣光性かつ絶禄性の基板、｛２｝は
基板０）上に形成された透光性４電酸化物（ＴＣＯ）よ
りなる虐明電極、（３）は透明電極（２）上Ｋ蹟層形或
された水素化アモルファスシリコンを主体とする半導体
接合層であり、光入射側に位置しｆｃｐ型半纏体層（Ｊ
２ｔ−ドｐ鳩という）｛４｝と，水素量が１５係以上（
２４４）のバツファ層（５）と，水素量が１０係以ｆ（
７憾）のｌ型半導体層（以下！層という）（６）と，ｎ
型半導体層（以下ｎ層という）（７）とを１唄次積層し
てなる。（８）ｌ−１１．半導体接合層（３）上に形或
された裏面電極である。

前記半導体接合層（３）を構或する各層（４）〜（７）
のプラズマＣＶＤ法による形成条件を第１表に，膜特性
金第２表にそれぞれ示す。

第１表 第２表 この実施例では、光入射側にｐ層（４）が位置している
ため、このｐ１曽（４）上Ｌこ高速（２　５Ａ／Ｓ　）
でバツファ層（５）を形或し、ｐ層（４）とその後に形
戊されるｌ層（６）との間にバツファ層（５）を設ける
ようにしている。

前述のようにして作戊した光起電力装置の特性金第３表
に示す。尚、照射光の条注はＡＭ−１．５　，１　０　
０　ｍ　ＷＡである。

（２　ｑｆ’ｔ！　白） 第３表 筐で拡散しており、これが原因で特性低下を招いたもの
と考えられる。

ここで、ドーパント原子が１層（６）中に拡散する第３
表には、比較のために、バツファ層金除いた以外は前記
第１表と同一条件で作戚した光起電力装置（比較例）の
特性もあわせて示してある。

第３表より明らかなように、１層（６）とこれより前に
形戒されるｐ層（４）との間にバツファ層（５）　′ｋ
挿入することにより、特性が大幅に改善されたことがわ
かる。

この原因金調べるために、２次イオン質量分析（ＳＩＭ
Ｓ）　ｋ用いて前記実施例及び比較例のそれぞれの半導
体接合層中のホウ素［１３］の深さ方同の分布金調べた
ところ、第２図及び第３図に示すような結果が得られた
。

バツファ層を有さない比較列の場合、第３図に示すよう
に、ｐ層（４）中のホウ素［Ｂ］がｉ層（６）中にこの
ドーパント原子の拡散はｌ層（６）の成膜速度が（遅い
程顕著になる。

従って、前記実施例のように、ｐ層（４）上に高速でバ
ツファ層（５）ヲ形或すれば、ｐ層（４）からのドーパ
ント原子がバツファ層（５）中に拡散するエリ速くバツ
ファ層（５）が堆積するため、第２図に示す二つに、ド
ーパント原子の拡散はバツファ層（５）の堆積初期の時
点で抑えられてし１い、バツファ層（５）全域にわたっ
て拡散することがない。

この結果、バツファ層（５）上に高温でｒ　ｌｍ　（６
１　２形或した場合、仮りにバツファ層（５）中の原子
が１層（６）中に拡散したとしてもその拡散原子はバツ
ファ層（５）の構或原子つ筐り１層（６）と同一構成原
子であるシリコン［Ｓｉｌと水素ｒＨ］のみであるため
、１層（６）の特性には何ら影響金及ぼさず、特性の改
善が図れることになる。

同、前記実施例では、バツファ層（５）　ｉ　高速形成
し；ｅｉＷアモルファスシリコン層にエリ構戚したが、
これに代ｔて、低＠（Ｔｓ≦２００℃）形或したｌ型ア
モルファスシＩＪコン層によってバツファ層（５）全構
戚しても工い。

すなわち、第４図は、ｐ層上に１層を基板温度を変えて
形戊した場合のｐ，１層界面におけるホウ素［Ｂ］の深
さ方向の分布ｉｓＩＭ８により調べた結果を示すもので
ある。

図中、げ｝はｐ層上に！層金低昼（ｉｓｏ℃）で形或し
た場合、（イ）はｐ１偵上にｌ層を低？ｉ（１８０℃）
で形或した後，高温（３５０℃）で１時間アニールした
場合、｛ウ｝ぽｐ層上に直層を高温（３５０℃）で形成
した場合、国）はＰ層ｔ高ｌ晶（３５０℃ノで１時間ア
ニールした後，ｉＪｓｉｋ低温（１８０℃）で形成した
場合である。

第４図エリ明らかなように、ホウ素［Ｂ］の１層中への
拡散は、ｉ層金高温で形成した場合の（ウ）たけであり
、これ七低温で形成する他の『），｛イ｝，（工）では
拡散を生じない。

従って、前記第ｌ表で示した各層（４）〜（７）の形成
条件において、バツファ層（５）の基板温度を低温（Ｔ
ｓ≦２００℃）にむきかえても高速でバツファ層（５）
金形或した場合と同様の効果が得られる。

〔発明の効襲〕

本発明は、以上説明したように構或されているため、次
に記戒する効果を奏する。

水量が１０係以下のアモルファス半導体エリなるｉ型半
導体層と，下地となるｐ型もしくはｎ型半身体層つ筐り
ドーピング層との間に水素量が１５係り、上でｉ型半導
体層と向一＋Ａ戚原子のアモルファス半導体エリなるバ
ツファ層を挿入する工つにしたため、ｉ型半塀体層乞高
温で形戊してもドーピング層からのドーパント原子等の
ｌ型半導体層中への拡散業防止でき、ｉ型半導体１曽ｋ
高温形成して特性の向上，信頼性の向上を図ることがで
き、光電変換効率の高い光起′成力装置金提洪できるも
のである。

４　囚向の簡嘆な説明 第１図は本発明による光起筆力裟直の１実施例七示す断
面図、第２図は第１図におけるホウ素の深さ方向の分布
図、第３図は比較例におけるホウ素の深さ方向の分布図
、第４図はｐ層上にｌ層を基板温度を変えて形或した場
合のｐ，ｉ層界而におけるホウ素の深さ方向の分布図で
ある。

（３）・・・半導体接合層、｛４｝・・・ｐ型半導体層
、（５）・・バツファ層、（６）・ｉ型半導体層、（７
）・・・ｎ型半導体層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｐ型、ｉ型及びｎ型の半導体層を含む光起電力装
   置において、 前記ｉ型の半導体層を水素量が１０％以下のアモルファ
   ス半導体とし、前記ｉ型の半導体層と該ｉ型の半導体層
   の前に形成される前記ｐ型もしくはｎ型の半導体層との
   間に水素量が１５％以上で前記ｉ型の半導体層と同一構
   成原子のアモルファス半導体よりなるバッファ層を設け
   たことを特徴とする光起電力装置。