JPH03263878A - 光起電力装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は太陽光発電、或るいは光検出等に用いられる光
起電力装置に関する。

（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１１戒は光透過を許容するガラス等
の基板−ＥにＩＴＯ，ＳｎＯ，等の透過性導電酸化物（
以下ＴＣＯと略記する）から戒る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橋と
、をこの順序で積層しである。

又、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。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型の一導を型の不純物層
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Ｆａ−５ｉＣ：ＩＩ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：）ｌに代わって
高い開放電圧（ＶＯＣ）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（　Ｈ、Ｓ　ａＳａｋｉ　Ｃ１
ａｌ、：Ｐｒｏｃ、　ｏｆ　ＰＶＳＥＣ−２，４６７頁
参照）。

（ハ〉発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような微結晶、又は多結晶半導体
には欠陥の多い粒界が存在するため、その粒界を介した
リークにより光起電力装置の性能（例えば光−電変換効
率）が低下するという量産があった。

本発明が解決しようとする課題はかかる従来技術の問題
点に鑑み、高い開放電圧を得るために、光起電力装置に
微結晶、又は多結晶半導体を使用することによる該光起
電力装置の性能低下を防ぐことのできる構造を開発する
ことである。

（ニ）課題を解決するための手段 第１の発明はｐｉｎ接合型光起電力装置を構成するｐ層
、或るいはｎ層の内、少なくとも１層を微結晶半導体に
て形成すると共に、ｐ層−１層間、或るいはｉ層−ｎ層
間の少なくとも一方に】０〜１００人の絶縁性薄膜を挿
入して成る光起電力装置である。

又、第２の発明はｐＨ抜合望尤起電力装置をＨＩＩ戊す
るｐ層を微結晶半導体、ｎ層を多結晶半導体にて形成す
ると共に、ｐ層−ｎ層間に１０〜ｌＯＯ人の絶縁性薄膜
を挿入して成る光起電力装置である。

（ホ）作用 上記の構成を有する光起電力装置は、微結晶、又は多結
晶半導体の欠陥粒界によるリークを防ぎ、高い光−電変
換効率を得ることができる。

（へ）実施例 以下本発明の光起電力装置を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図は第１実施例の積層構造を示す断面図であり、（
］）はガラス等の透光性を有する基板、（２）はＳ　ｎ
Ｏ、−Ｉ　Ｔ　Ｏ等の丁ＣＯから成る受光面電極、（３
）は微結晶半導体としての水素化微結晶シリコンカーバ
イド（以下μｃ−５ｉＣ：Ｈと略記する）のｐ層、（４
）は絶縁性薄膜としての窒化シリコン膜、（５）は非晶
質゛４′導体としての１型の非晶質シリコン、（６）は
同じ（ｎｌｐ＋非晶質シリコン、（７）はＡ１．ＩＴＯ
／Ａｇ等の裏面電極である。

上記ｕｃ−５ｉＣ：ｒｌ　（３）、窒化シリ：’ＩンＩ
Ｊ’Ｋ（４）、型非晶質シリコン（５）、及びｎ’Ｊ非
晶質シリコン（６）は１３．５６Ｍｔ＋ｚのグロー放電
法により次の第１表の条件に基づき成膜したものである
。

尚、第１表の条件に従って作られた窒化シリコン膜（４
）の比抵抗はｌＸｌ０”Ωｃｍ以」二であった。

次に第２図は第１図の実施例において窒化シリコン膜（
４）の膜厚を変化させたときの光−電変換効率との関係
を示す曲線図である。

この図を見れば明らかなように、窒化シリコン膜（４）
の膜厚は１０〜１００人の間で、従来（略９６８％）よ
りも高く、特に１５〜７０人の間では食換効十が１１％
を越える饋となっている。

第３図は第２実施例の積層構造を示す断面図であり、第
１実施例と異なる部分は、前記１型非晶質シリコン（５
）と裏面電極（７）との間に挿入されｆ、−Ｑ化ンリコ
／ＩＩＱ（８）と、この窒化シリコン膜（８）と＋ｉｉ
ｉ記裏曲電極（７）との間に挿入されたｎ型徹結品ンリ
コン（９）を用いた点である。このように窒化シリコン
膜（８）をｉ　型−Ｊ１品質／リコン（５〉の両側に配
；ｔ−°するＨＲａとすることにより、ｆｆｆえば）Ｊ
の窒化ンリコン膜（，１）の＋＋＋　ｔ・ｔが２０人ノ
ｕ、ｙ、他方の窒化シリコン膜（８）を神人ヒないとき
は略１、５　Ｑ６’のに一’＋ｔＬ☆換効率であ１．だ
が、それを（中入した１ｊ￥には１１．９９０にまで尤
−ｉｌ、食換効十が１がった。

史に、第４間は第３実施例のｈ′ｔＨ構這を小す断面図
であり、第１実施１例と異なる部分は−１ｉｊ　＋ｉ己
ｐ型ｐｃ−５ｉｃ　：Ｉｌ　（：（）と１型非晶質ンリ
コン（５）との同に挿入された絶縁性薄膜としての炭化
シリコンＩＩ！（１０）を用いたところである。この炭
化シリコン膜（１（１）の成膜条件はガス組成化におい
てＣＨ，／Ｓ　＋　Ｈ＊　＝　　０　、７〜２　、　Ｏ
、Ｓ　＋　Ｈ、／　Ｈｔ　＝　０　、１　〜１．０であ
る以外は前記窒化シリコン膜（４）の成膜条件と同じに
設定した。又、この場合の炭化シフコン膜（１０）の比
抵抗の値はｌＸｌ０”Ωｃｍ以上の高抵抗に設定した。

その結果、炭化シリコン膜（１０）の膜厚を３０Ａとし
たときに、最大の変換効率１２．１％を得ることができ
た。

そして第５図は第４実施例の積層構造を示す断面図であ
り、（］ｌ）はｐｃ−５ｉＣ：Ｈのｐ層、（］２）は絶
縁性薄膜としての炭化シリコン膜、（］３）は多結晶シ
リコンの０層、（１４）は裏面電極、（１５）はａｔ極
である。このｐｎ接合型光起電力装置の例において、炭
化シリコン膜（１２）のＪＲ，膜条性は前記第３実施例
の炭化シリコン膜（１０）と同じである。

そしてこの実施例では炭化シリコン膜（１２）の膜Ｆ、
Ｃが１０〜１００人の間で変換効率が１４５〜１７．２
％のものを得ることができた。

以上のように微結晶、又は多結晶半導体層による粒界を
介したリーク電流は高抵抗の絶縁性薄膜によって緩和さ
れ、光起電力装置の光−電変換効率は向上する。

尚、絶縁性薄膜としては上記の窒化シリコンや炭化シリ
コンの他に、酸化シリコンを用いても同様の効果が期待
できる。

（ト）発明の効果 本発明は以上の説明の如く微結晶、又は多結晶半導体層
と、他の半導体層と、の間に酸化シリコン、窒化シリコ
ン、及び炭化シリコンのような絶縁性薄膜を挿入するこ
とにより、これらの薄膜が挿入されていないものに比べ
て著しく太陽光の電気エネルギーへの変換効率が向」ニ
し、光起電力装置としての性能を向上させることが可能
となる。

そして前記薄膜の挿入膜厚を１０〜１００人に設定する
ことにより光−電変換効率は非常に高くなる効果が生ま
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光起電力装置の第１実施例を示す断面図
、第２図は同じく絶縁性薄膜の膜厚と変換効率の関係を
示す曲線図、第３図は本発明の第２の実施例を示す断面
図、第４図は第３実施例を示す断面図、第５図は第４実
施例を示す断面図である。 第１図 （３）（ｌ］）・・・水素化微結晶シリコンカーバイド
（＠結晶半導体〉、 （４）（８）−・窒化シリコン膜（絶縁性薄膜）、（５
）　１型非晶質シリコン（非晶質半導体）、（６）・・
ｎ型非晶質シリコン（非晶質半導体）、（９）・・ｎ型
微結晶シリコン（微結晶半導体）。 （１０）（１２）　　炭化シリコン膜（絶縁性薄膜）、
（１３）・・多結晶シリコン（多結晶半導体）。 第２図 出頼入三洋電機株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｐｉｎ接合型光起電力装置を構成するｐ層、或る
   いはｎ層の内、少なくとも１層を微結晶半導体にて形成
   すると共に、ｐ層−ｉ層間、或るいはｉ層−ｎ層間の少
   なくとも一方に１０〜１００Åの絶縁性薄膜を挿入して
   成る光起電力装置。
2. （２）ｐｎ接合型光起電力装置を構成するｐ層を微結晶
   半導体、ｎ層を多結晶半導体にて形成すると共に、ｐ層
   −ｎ層間に１０〜１００Åの絶縁性薄膜を挿入して成る
   光起電力装置。
3. （３）前記接合間に挿入される絶縁性薄膜は、酸化膜、
   窒化膜、又は炭化膜である上記請求項第１項、又は第２
   項記載の光起電力装置。