JPH03159179A - 光電変換素子の製造方法 - Google Patents

光電変換素子の製造方法

Info

Publication number
JPH03159179A
JPH03159179A JP1298330A JP29833089A JPH03159179A JP H03159179 A JPH03159179 A JP H03159179A JP 1298330 A JP1298330 A JP 1298330A JP 29833089 A JP29833089 A JP 29833089A JP H03159179 A JPH03159179 A JP H03159179A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
conductivity type
type
layer
exposed surface
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.)
Granted
Application number
JP1298330A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2815934B2 (ja
Inventor
Hiroyuki Kuriyama
博之 栗山
Shoichiro Nakayama
中山 正一郎
Shigeru Noguchi
能口 繁
Keiichi Sano
佐野 景一
Hiroshi Iwata
岩多 浩志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP1298330A priority Critical patent/JP2815934B2/ja
Publication of JPH03159179A publication Critical patent/JPH03159179A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2815934B2 publication Critical patent/JP2815934B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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】 (イ)産業上の利用分野 本発明は太陽光や人工照明下で発電動作する太陽電池や
光信号を電気信号に変換動作する光センサ等の光電変換
素子の製造方法に関する。
(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 Or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・ツ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。
このような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としてこの層における
光吸収を可及的に抑圧するために米国特許第41092
71号明細書及び図面に開示されたように、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 −Sic:Hと略記する)を用いることが試
みられている。
(ハ)発明が解決しようとする課題 然し乍ら、バンドギャップを広げるためにa−gic:
H層に対するカーボン量を増加させると膜中の欠陥密度
が増加するのみならず、導電率を改善するために導電型
決定不純物のドープ量を増しても例えばp型層において
抵抗率にして1×10−1Ω口程度め値が限度であり、
十分に低抵抗且つ高光透過性の膜を得るに至っていない
。従って、当該光入射側に設けられる一導電型不純物層
における光学的損失及び電気的損失を無視することがで
きず、光電変換効率の上昇を阻害していた。
また光センサにあっては光学的損失及び電気的損失を招
くと可視光領域における短波長側の分光感度特性を低下
するという問題がある。
本発明は斯る光入射側に設けられる一導電型不純物層に
おける光学的損失及び電気的損失を抑制し光電変換効率
や分光感度特性における短波長悪魔を改善することを技
術的課題とする。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明製造方法は、基板の導電性表面に、−導を型の第
1の半導体層とi型又は実質的にi型の非晶質半導体層
を形成した後、当該非晶質半導体層の露出表面に逆導電
型決定不純物を含む雰囲気中でエネルギビームを照射し
、上記非晶質半導体層の露出表面を逆導電型の第2の半
導体層とする−ことを特徴とする。
(ホ) Cヤ 用 上述の如く非晶質半導体層の露出表面に逆導電型決定不
純物を含む雰囲気中でエネルギビームを照射することに
よって、当該非晶質半導体層の露出表面を多結晶化し電
気的且つ光学的損失の少ない第2の半導体層を形成する
(へ)実施例 第1図(a)乃至同図(c)は本発明製造方法を工程別
に示す模式的断面図であって、第1図(a)の工程では
、ステンレス、アルミ等の金属基板酸るいはガラス、耐
熱性プラスチック等の絶縁材料に導電性材料が被着され
た基板(1)上に、5i)1..5isHs、 5iF
a等のシリコン化合物ガスを主原料ガスとし、先ず膜厚
数100〜500人程度の一導電型の非晶質シリコンか
らなる第1の半導体層(2)と、膜厚3000人〜ja
m程度のi型又は実質的にi型の非晶質シリコンからな
る非晶質半導体層(3)が周知のプラズマCVD法によ
り形成される。例えば、一導電型の第1の半導体層(2
)がn型のとき、主原料ガスに対し0.01〜1%のP
H,が添加され、またp型のとき0.05〜2%のB 
x Haが添加される。
また、ノンドープな状態で成膜された非晶質シリコンは
実質的にi型であるが僅かながらn型であることが知ら
れているので、このn型をi型に補償すべく極微量のB
tH−を添加しても良い。
第1図(b)の工程では、上記非晶質半導体層(3)の
成膜が終了すると、この非晶質半導体層(3)の露出面
に導電型決定不純物をドーピングすべく I X 10
−’Torr以下に減圧し得る反応容器に収納し、当該
反応容器内を一旦I X 10−”Tarr以下に減圧
後、第1の半導体層(2)と逆導電型となる導電型決定
不純物を含むドーピングガスを導入し、反応容器の外部
から上記ドーピングガスから不純物を分解すべき波長の
レーザビームを照射する。上記ドーピングガスとしてp
型決定不純物としてBを使用する場合、B、H,、BC
t、、B(CH,)$が用いられ、n型決定不純物とし
てPを使用する場合、P (C1,)、、PH,、PC
l、、pocgtが用いられる。また、斯るドーピング
ガスを光分解するレーザビームとして、紫外線を照射す
るArF、KrF、XeC1のエキシマレーザが使用さ
れる。例えば−例としてB ! Haをドーピングガス
として5 Torr反応容器に導入したとき、ArFエ
キシマレーザ(波長193nm)を非晶質半導体層(3
)の露出面に照射する。このときの照射条件は、二本ル
ギ密度100−350mJ /′C111”、パルス数
1−100パルスである。斯る照射条件におけるBのド
ーピング量と、その深さ方向のドーピング分布をSIM
Sにより測定した結果を第2図に示す。この第2図から
明らかな如くBは表面から数100人程0の領域まで約
6X10”atoms/ccドーピングされ、そのHt
soo人程度の領域までほぼ測定限界に近い約lXl0
”atoms/ccに向って序々に減少する所謂傾斜ド
ーピングとなっている。尚、SIMSによる測定はスパ
ッタを利用して検出対象の原子を露出面から特定の深さ
周期で測定するために、実際の濃度分布より深さ方向に
緩慢な分布となることが知られている。泥って、上記B
のドーピングは実際には本発明者らの経験から表面から
約1000人程度の領域までであると推測している。
一方、ドーピングの対象となる非晶質シリコンからなる
非晶質半導体層(3)の波長193nmでの吸収係数は
10 ”cm−’以上であることから、ArFエキシマ
レーザは照射表面から数100人と極表面にのみ吸収さ
れる。その結果、斯る吸収領域では、Bのドーピングの
みならずレーザビームの照射により熱的に溶融(アニー
ル)され結晶化されることによって粒径200〜100
0人の多結晶シリコンに置換される。この表面から数1
00人の多結晶化領域(4a)は上述の如くBのドープ
量が約6 X 10 ”atoms/ ccと高濃度に
ドーピングされることから抵抗率2X10−”Ωcm以
下の低抵抗なp型領域を形成し、また主に可視光を吸収
し発電や光検出に寄与する電子及び/又は正孔の光キャ
リアを発生する非晶質シリコンの非晶質半導体層(3)
の吸収係数より約1借手さいことがら、当該多結晶化領
域(4a)では可視光を殆ど吸収するに至らず、下層の
非晶質半導体層(3)に斯る可視光を透過させることと
なる。
更に、上記レーザビームによるアニーリングでは表面か
ら数100人を多結晶化領域(4a)に置換したが、ド
ーピングが傾斜した部分を微結晶化領域(4b)とする
。即ち、レーザビームの照射は表面から数100人の領
域で吸収され、この領域を多結晶化領域(4a)とする
と共に、下層への熱伝導の結果、ドーピングが進行する
約1000人の深さを微結晶化領域(4b)に自から置
換することとなる。この傾斜ドープの微結晶化領域(4
b)は、多結晶化領域(4a)と非晶質半導体層(3)
の間に位置することから、両者の構造的ストレスの緩和
及び界面準位等の発生を抑制し、非晶質半導体層(3)
で発生した光キャリアの効率的な取り出しを可能とする
このようにして、非晶質半導体層(3)の露出表面を、
多結晶化領域(4a)及び微結晶化領域(4b)からな
る逆導電型の第2の半導体層(4)に置換が終了すると
、第1図Cの工程では、第2半導体層(4)表面に受光
面電極(5)としてのITO1SnO8等のTCOが形
成される。
斯る製造方法によりfヤ成された光電変換素子に対し、
AM−1,100mW、/cm”の太陽光を照射したと
ころ、11.9%の高光電変換効率が得られた。
上記実施例の具体例では第2の半導体層(4)をp型と
したが、n型とするためには、例えばP(CH3)3を
0.5Torr導入し、他は同一条件でレーザビームを
照射したときら、表面から数100人の領域を粒径20
0〜1000人の多結晶化領域(4a)とし、その下層
に傾斜ドーピングの微結晶化領域(4b)を形成するこ
とができた。斯る方法により作成された多結晶化領域(
4a)もn型の高濃度ドーピングが実現できるために、
その抵抗率はIXIQ−”Ω何重下と低抵抗且つ可視光
における吸収係数も非晶質半導体層(3)より1桁小さ
く、電気的損失及び光学的損失の低減に有効である。
このように、レーザビームを利用したドーピングはp型
、n型の何れにおいても有効である。
従って、基板(1)に当接する第1半導体層(2)への
ドーピングにも適用することができる。即ち、基板(1
)表面にプラズマCV D法によりノンドープな非晶質
半導体層を予め成膜し、この非晶質半導体層にレーザビ
ーム利用のドーピングを施す。
このドーピングでも非晶質半導体層は多結晶半導体装置
換される。もし、非晶質半導体層の膜厚が数100人で
あれば、第3図の如く全て多結晶半導体装置換され、低
抵抗な膜となる。斯る第1半導体層(2)及び第2半導
体層(4)へのドーピングをレーザビームを利用した場
合、従来からp型層、i型層、n型層の各導電型の成膜
を個別の専用CVD装置(インライン型CVD装置)を
用いる王室分離形成方式に代って単室の反応容器でp型
層、i型層、n型層をこの順序或いは逆の順序で形成し
ても、CVD装置のように反応容器壁面にBやPを含ん
だフレークの付着が発生しないので、上記BやPの残留
不純物による汚染を発生することなく、高効率素子の製
造が可能となる。
第4図は本発明製造方法をファクシミリやイメージスキ
ャナのイメージセンサの製造方法への適用を説明するた
めのらのである。レーザビームは例えば米国特許第4,
755+475号明細書及び図面に開示された如く、ア
イリス等の光学系を利用することにより矩形状の微小な
均一ビームを得ることができるために各光電変換素子(
6)(6)(6)・・・を、共通の基板(1)に対して
一導電型の第1の半導体層(2)、i型スは実質的にn
型の非晶質シリコンの非晶質半導体層(3)を全領域に
形成後、上記レーザビームを個別に照射することによっ
て、−次元的或いは二次元的に高密度に配置形成できる
。即ち、リソグラフィ技術を利用することなく局所的に
選択ドーピングが可能となり、プロセスの簡略化が図ル
る。特にこの実施例にあっては、可視光領域における分
光感度特性の改善に有益である。
(ト)発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、エネルギビーム
の照射によるドーピング時、当該エネルギビームの照射
を受けた非晶質半導体層の露出表面は多結晶化されるの
で、低抵抗率かつ可視光で高光透過性のp型又はn型の
半導体層を得ることができ、太陽電池にあっては電気的
且つ光学的損失の抑制が図れ高光電変換効率を達成でき
、光センサにあっては可視光領域における短波長側の分
光感度特性の改善を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至同図(c)は本発明製造方法を工程別
に示す模式的断面図、第2図はポロンのSIMSによる
濃度分布を示す測定図、第3図及び第4図は他の実施例
を夫々示す模式的断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板の導電性表面に、一導電型の第1の半導体層
    とi型又は実質的にi型の非晶質半導体層を形成した後
    、当該非晶質半導体層の露出表面に逆導電型決定不純物
    を含む雰囲気中でエネルギビームを照射し、上記非晶質
    半導体層の露出表面を逆導電型の第2の半導体層とする
    ことを特徴とする光電変換素子の製造方法。
JP1298330A 1989-11-16 1989-11-16 光電変換素子の製造方法 Expired - Fee Related JP2815934B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1298330A JP2815934B2 (ja) 1989-11-16 1989-11-16 光電変換素子の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1298330A JP2815934B2 (ja) 1989-11-16 1989-11-16 光電変換素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03159179A true JPH03159179A (ja) 1991-07-09
JP2815934B2 JP2815934B2 (ja) 1998-10-27

Family

ID=17858267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1298330A Expired - Fee Related JP2815934B2 (ja) 1989-11-16 1989-11-16 光電変換素子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2815934B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001069690A1 (en) * 2000-03-13 2001-09-20 Sony Corporation Optical energy transducer
WO2008047567A1 (en) * 2006-09-27 2008-04-24 Kyocera Corporation Solar cell device and method for manufacturing the same
CN102629636A (zh) * 2011-02-08 2012-08-08 三星Sdi株式会社 太阳能电池及其制造方法
JP2014222759A (ja) * 2009-05-02 2014-11-27 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換モジュールの作製方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101303471B1 (ko) * 2009-09-09 2013-09-05 엘지디스플레이 주식회사 박막 태양전지 및 그 제조방법

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001069690A1 (en) * 2000-03-13 2001-09-20 Sony Corporation Optical energy transducer
US7199303B2 (en) 2000-03-13 2007-04-03 Sony Corporation Optical energy conversion apparatus
KR100768414B1 (ko) * 2000-03-13 2007-10-18 소니 가부시끼 가이샤 광 에너지 변환 장치
JP4752168B2 (ja) * 2000-03-13 2011-08-17 ソニー株式会社 光エネルギー変換装置
WO2008047567A1 (en) * 2006-09-27 2008-04-24 Kyocera Corporation Solar cell device and method for manufacturing the same
JPWO2008047567A1 (ja) * 2006-09-27 2010-02-25 京セラ株式会社 太陽電池素子とその製造方法
JP5047186B2 (ja) * 2006-09-27 2012-10-10 京セラ株式会社 太陽電池素子とその製造方法
US8975172B2 (en) 2006-09-27 2015-03-10 Kyocera Corporation Solar cell element and method for manufacturing solar cell element
JP2014222759A (ja) * 2009-05-02 2014-11-27 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換モジュールの作製方法
CN102629636A (zh) * 2011-02-08 2012-08-08 三星Sdi株式会社 太阳能电池及其制造方法
JP2012164961A (ja) * 2011-02-08 2012-08-30 Samsung Sdi Co Ltd 太陽電池およびその製造方法
CN102629636B (zh) * 2011-02-08 2016-05-11 智基石盾科技有限责任公司 太阳能电池及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2815934B2 (ja) 1998-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8049101B2 (en) Photovoltaic device
JP2740284B2 (ja) 光起電力素子
WO2006057160A1 (ja) 薄膜光電変換装置
US20050229965A1 (en) Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof
JP2009033208A (ja) 積層型光起電力素子の製造方法
JP2005045129A (ja) 積層型光電変換装置及びその製造方法
US20110248370A1 (en) Electromagnetic radiation converter with a battery
JP2007012833A (ja) 積層型光起電力装置
KR20120068719A (ko) 카드뮴 주석 산화물층 및 광발전 소자 형성 방법
US4259122A (en) Selenium photovoltaic device
Wang et al. Wide-bandgap semiconductor microtubular homojunction photodiode for high-performance UV detection
US4595791A (en) Thin-film photovoltaic devices incorporating current collector grid and method of making
JPH03159179A (ja) 光電変換素子の製造方法
RU2667689C2 (ru) Способ получения гетероперехода нанокристаллический кремний/аморфный гидрогенизированный кремний для солнечных элементов и солнечный элемент с таким гетеропереходом
JP5484950B2 (ja) 太陽電池
JPWO2006049003A1 (ja) 薄膜光電変換装置の製造方法
Sher et al. The photovoltaic potential of femtosecond-laser textured amorphous silicon
JP3150681B2 (ja) 薄膜非晶質半導体装置
JPS5828878A (ja) 半導体装置
Krause et al. Thin‐Film UV Detectors Based on Hydrogenated Amorphous Silicon and Its Alloys
JPH0262482B2 (ja)
JPS63170976A (ja) a−Si光ダイオ−ドの製造方法
JP2004311970A (ja) 積層型光起電力素子
TW201126742A (en) High-efficiency amorphous silicon photovoltaic devices
JPH01128476A (ja) 積層型光起電力装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees