JPH0352271A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPH0352271A JPH0352271A JP1188361A JP18836189A JPH0352271A JP H0352271 A JPH0352271 A JP H0352271A JP 1188361 A JP1188361 A JP 1188361A JP 18836189 A JP18836189 A JP 18836189A JP H0352271 A JPH0352271 A JP H0352271A
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Classifications
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
- 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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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明ハ．アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉという
）のｉ層を含むｐｉｎ構造の光起電力装置に関する。
）のｉ層を含むｐｉｎ構造の光起電力装置に関する。
一般に、ｐｉｎ構造の光起電力装置であるａ−Ｓｉ太陽
電池を例にとると，ｐ層の不純物であるホウ素（Ｂ）の
拡散定数は、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ＡｐｐｌｉｅｄＰｌｙｓｉｃｓ ２２（１９８Ｂ）
， ｐ７７１ に記載のように． １００℃の温
度で約１０−２２ｄ／ｓｅｃ （ただし、活性化エネ
ルギ１．５ｅＶ，プリエクスポネンシャルファクタ５Ｘ
（１０−”〜１ ０−” ）ｄ／ｓｅｅ ）で１！）Ｄ
．当初のｐ層のＢ濃度をＩＱ２０ｃ−”とし，Ｂ濃度が
１０１８傷−３以上のときをｐ層と考えると，前記した
Ｂの拡散定数から１００℃の温度下では，ｐ層のＢがｉ
層に拡散してｉ層がｐ層化することによって，ｐ層が約
１カ月半で１０人程度増加し，それ以上のｐ層の増加に
は時間がかかシ．約２０年で１００人程度増加する。
電池を例にとると，ｐ層の不純物であるホウ素（Ｂ）の
拡散定数は、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ＡｐｐｌｉｅｄＰｌｙｓｉｃｓ ２２（１９８Ｂ）
， ｐ７７１ に記載のように． １００℃の温
度で約１０−２２ｄ／ｓｅｃ （ただし、活性化エネ
ルギ１．５ｅＶ，プリエクスポネンシャルファクタ５Ｘ
（１０−”〜１ ０−” ）ｄ／ｓｅｅ ）で１！）Ｄ
．当初のｐ層のＢ濃度をＩＱ２０ｃ−”とし，Ｂ濃度が
１０１８傷−３以上のときをｐ層と考えると，前記した
Ｂの拡散定数から１００℃の温度下では，ｐ層のＢがｉ
層に拡散してｉ層がｐ層化することによって，ｐ層が約
１カ月半で１０人程度増加し，それ以上のｐ層の増加に
は時間がかかシ．約２０年で１００人程度増加する。
このように，高温下でのＢの拡散によるｉ層のｐ層化現
象によう，最適膜厚が１００人程度のｐ層が経時的にそ
の膜厚が増加するため，太陽電池を長期間にわたって使
用しているうちに，ｐ層の膜厚増加による太陽電池の特
性が次第に劣化するという問題点がある。
象によう，最適膜厚が１００人程度のｐ層が経時的にそ
の膜厚が増加するため，太陽電池を長期間にわたって使
用しているうちに，ｐ層の膜厚増加による太陽電池の特
性が次第に劣化するという問題点がある。
これはｔａｓｔのｉ層の結合水素量が通常１５〜２５％
と比較的多いため，ｉ層へのＢ等の不純物の拡散を抑制
できないことが原因と考えられる。
と比較的多いため，ｉ層へのＢ等の不純物の拡散を抑制
できないことが原因と考えられる。
本発明は，前記の点に留意してなされ，ａ−ＳｉＯｉ層
への不純物の経時的な拡散を抑制し．光起電力装置の特
性劣化を防止できるようにすることを目的とする。
への不純物の経時的な拡散を抑制し．光起電力装置の特
性劣化を防止できるようにすることを目的とする。
前記目的を達戊するために，透光性基板上の透明導電膜
上に，アモルファスシリコンのｉ層を含むｐ，ｉ，ｎの
各層からなる半導体層を形成した光起電力装置において
．本発明では， 前記ｉ層と前記ｐ層又は前記ｎ層との間のいずれか一方
に，水素量約ｌＯ％以下で厚さ５０〜４００人のアモル
ファスシリコン又ハアモルファスシリコンアロイからな
る不純物拡散防止層を形成している。
上に，アモルファスシリコンのｉ層を含むｐ，ｉ，ｎの
各層からなる半導体層を形成した光起電力装置において
．本発明では， 前記ｉ層と前記ｐ層又は前記ｎ層との間のいずれか一方
に，水素量約ｌＯ％以下で厚さ５０〜４００人のアモル
ファスシリコン又ハアモルファスシリコンアロイからな
る不純物拡散防止層を形成している。
以上のような構或において、ｉ層とｐ層との間又はｉ層
とｎ層との間の不純物拡散防止層を、水ｉｎ ｔｏ％以
下，膜厚５０〜４００人のア七ｐファスシリコン又は７
モルファスシリコンアロイにしたため、ｐ層又はｎ層か
らの不純物拡散防止層への不純物の経時的な拡散が従来
の構或にかけるｐ，ｎ層からｉ層への不純物の拡散の場
合に比べて大幅に少なく，このような拡散防止層によっ
て，ｉ層への不純物の拡散が防止され、光起電力装置の
経時的な特性劣化が防止される。
とｎ層との間の不純物拡散防止層を、水ｉｎ ｔｏ％以
下，膜厚５０〜４００人のア七ｐファスシリコン又は７
モルファスシリコンアロイにしたため、ｐ層又はｎ層か
らの不純物拡散防止層への不純物の経時的な拡散が従来
の構或にかけるｐ，ｎ層からｉ層への不純物の拡散の場
合に比べて大幅に少なく，このような拡散防止層によっ
て，ｉ層への不純物の拡散が防止され、光起電力装置の
経時的な特性劣化が防止される。
実施例について図面を参照して説明する。
（実施例１）
筐ず、実施例１について第１図及び第２図を参照して説
明する。
明する。
第１図に釦いて，（１）はガラス等からなる透光性基板
，（２）は基板（１）上に形成された酸化スズ（ Ｓｎ
０２） ， ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄ
ｅ）等からなる透明導［膜．（３）はａ−Ｓｉ：Ｈ又は
アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）又
は微結晶シリコン（μＣ−Ｓｉ：Ｈ）又は微結晶シリコ
ンカーバイド（μｃ−ＳｉＣ：Ｈ）からなるｐ層，（４
）は不純物拡散防止層で６１７、結合水素量が約１０％
以下で厚さ５０〜４００人のｉ型ｏａ−Ｓｉ：Ｈ又はａ
−ＳｉＣ：Ｈから＆！），ｐ層（３）上に形威されてい
る。
，（２）は基板（１）上に形成された酸化スズ（ Ｓｎ
０２） ， ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄ
ｅ）等からなる透明導［膜．（３）はａ−Ｓｉ：Ｈ又は
アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）又
は微結晶シリコン（μＣ−Ｓｉ：Ｈ）又は微結晶シリコ
ンカーバイド（μｃ−ＳｉＣ：Ｈ）からなるｐ層，（４
）は不純物拡散防止層で６１７、結合水素量が約１０％
以下で厚さ５０〜４００人のｉ型ｏａ−Ｓｉ：Ｈ又はａ
−ＳｉＣ：Ｈから＆！），ｐ層（３）上に形威されてい
る。
（５）は防止層（４）上に形成されたａ−Ｓｉ：Ｈから
なるｉ層、（６）はｉ層（５）上に形成されタａ−Ｓｉ
：Ｈ 又はμｃ−Ｓｉ：Ｈからなるｎ層、（７）は金
属電極で６１）、ｎ層（６）上に形成されている。ここ
で．光は基板（１）側から入射する。
なるｉ層、（６）はｉ層（５）上に形成されタａ−Ｓｉ
：Ｈ 又はμｃ−Ｓｉ：Ｈからなるｎ層、（７）は金
属電極で６１）、ｎ層（６）上に形成されている。ここ
で．光は基板（１）側から入射する。
ところで，水素量ｌＯ％以下のｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ又はａ
−ＳｉＣ：Ｈを形成する手法として、（１）ジシ？ ：
ｙ （Ｓｉ２Ｈｓ）を波長１８６ ｎｍの低圧水銀ラン
プ又は波長１６１ ｎｍの重水素ラングの光エネルギに
よう分解する直接励起光ＣＶＤ法（１１）基板は加熱せ
ずチャンパ壁又は対向ヒータを加熱してＳｉｇＨ６を分
解するＨＯＭＯＣＶＤ法（ｒｉ）シフン（ＳｉＨ４）を
プラズマで分解するＲＦ又はＤＣグロー放電法 （１ｖ）マイクロ波で励起した水素原子をＳｉＨ４に衝
突させてＳｉＨ４を分解する励起種ＣＶＤ法（Ｖ）水素
ガスと希ガスとの混合グヲズマをポリシリコン又は結晶
シリコンのターゲットに当てる反応性スパッタリング法 が有効である。
−ＳｉＣ：Ｈを形成する手法として、（１）ジシ？ ：
ｙ （Ｓｉ２Ｈｓ）を波長１８６ ｎｍの低圧水銀ラン
プ又は波長１６１ ｎｍの重水素ラングの光エネルギに
よう分解する直接励起光ＣＶＤ法（１１）基板は加熱せ
ずチャンパ壁又は対向ヒータを加熱してＳｉｇＨ６を分
解するＨＯＭＯＣＶＤ法（ｒｉ）シフン（ＳｉＨ４）を
プラズマで分解するＲＦ又はＤＣグロー放電法 （１ｖ）マイクロ波で励起した水素原子をＳｉＨ４に衝
突させてＳｉＨ４を分解する励起種ＣＶＤ法（Ｖ）水素
ガスと希ガスとの混合グヲズマをポリシリコン又は結晶
シリコンのターゲットに当てる反応性スパッタリング法 が有効である。
そして，これらのうち（１）〜（１■）の場合には基板
温度を３５０℃以上にし．（Ｖ）の場合には水素の混合
比を少なくすることによυ、水素量１０％以下（Ｚ）
ａ−Ｓｉ ：Ｈ又はａ−ＳｉＣ：Ｈからなる防止層（４
）を形成することができ、なかでも或膜時の不純物の拡
散を抑えるには．プラズマを用いない（１）又は（１１
）の手法が望ましい。
温度を３５０℃以上にし．（Ｖ）の場合には水素の混合
比を少なくすることによυ、水素量１０％以下（Ｚ）
ａ−Ｓｉ ：Ｈ又はａ−ＳｉＣ：Ｈからなる防止層（４
）を形成することができ、なかでも或膜時の不純物の拡
散を抑えるには．プラズマを用いない（１）又は（１１
）の手法が望ましい。
ところで，第１図に示すように不純物拡散防止層（４）
を形成した光起電力装置Ｉ及びこの防止層（４）のない
従来の光起電力装置Ｈについて，１４０゜Ｃの高温下に
かける光電変換効率の加速劣化試験を行ったところ，第
２図に示すような結果になった。
を形成した光起電力装置Ｉ及びこの防止層（４）のない
従来の光起電力装置Ｈについて，１４０゜Ｃの高温下に
かける光電変換効率の加速劣化試験を行ったところ，第
２図に示すような結果になった。
ただし，第２図の横軸は時間．縦軸は規格化した変換効
率を示し、Ｏ及び×印は測定点を示す。
率を示し、Ｏ及び×印は測定点を示す。
そして、第２図から明らかなように，防止層（４）を設
けた光起電力装置■は９０日経過してもほとんど変換効
率が劣化しないのに対し、防止層（４）のない従来の光
起電力装置■は，試験開始から９０日経過すると変換効
率が９％劣化し、規格化変換効率が０．９１Ｋ低下して
いる。
けた光起電力装置■は９０日経過してもほとんど変換効
率が劣化しないのに対し、防止層（４）のない従来の光
起電力装置■は，試験開始から９０日経過すると変換効
率が９％劣化し、規格化変換効率が０．９１Ｋ低下して
いる。
このとき，温度が２０℃下がるごとに変換効率の劣化に
要する時間はｌ桁長時間側ヘシフトすると考えられてい
るため，従来の光起電力装置■では，変換効率が９％劣
化するのに，１２０℃の温度では９００日（約２．５年
） ， １００℃の温度では９０００日（約２５年）を
要する。
要する時間はｌ桁長時間側ヘシフトすると考えられてい
るため，従来の光起電力装置■では，変換効率が９％劣
化するのに，１２０℃の温度では９００日（約２．５年
） ， １００℃の温度では９０００日（約２５年）を
要する。
ところで，防止層（４）の水素量がｌＯ％よう多いと，
不純物の経時的な拡散を十分に抑制することができない
ため，防止層（４）の水素量を約１０％以下にするのが
よい。
不純物の経時的な拡散を十分に抑制することができない
ため，防止層（４）の水素量を約１０％以下にするのが
よい。
！た，防止層（４）の膜厚が５０人よう薄いと，ｐ層（
３）からｉ層（５）への不純物の拡散の抑制効果が得ら
れず，一方水素量が１０％以下であることから、そもそ
も膜質が良くないために、膜厚を４００人以上にすると
，変換効率の大幅な低下を招き，これらのことから．防
止層（４）の膜厚は５０〜４００人が最適である。
３）からｉ層（５）への不純物の拡散の抑制効果が得ら
れず，一方水素量が１０％以下であることから、そもそ
も膜質が良くないために、膜厚を４００人以上にすると
，変換効率の大幅な低下を招き，これらのことから．防
止層（４）の膜厚は５０〜４００人が最適である。
従って、ｐ層（３）から不純物拡散防止層（４）への不
純物の経時的な拡散が従来の構或にかけるｐ層からｉ層
への不純物の拡散の場合に比べて大幅に少ないため、ｐ
層（３）とｉ層（５）との間の防止層（４）によって、
ｐ層（３）からｉ層（５）への不純物であるボロンの拡
散を防止でき．光起電力装置の経時的な特性劣化を防止
することができる。
純物の経時的な拡散が従来の構或にかけるｐ層からｉ層
への不純物の拡散の場合に比べて大幅に少ないため、ｐ
層（３）とｉ層（５）との間の防止層（４）によって、
ｐ層（３）からｉ層（５）への不純物であるボロンの拡
散を防止でき．光起電力装置の経時的な特性劣化を防止
することができる。
（実施例２）
実施例２について第３図を参照して説明する。
同図において、第１図と同一記号は同一もしくは相当す
るものを示し，第１図と異なるのは，基板（１）上に，
電４１ｉ（７），ｎ層（６），ｉ層（５），防止層（４
），ｐ層（３）及び透明導電膜（２〉を順次に積層し、
基板（１）と反対側から光が入射するようにした点であ
る。
るものを示し，第１図と異なるのは，基板（１）上に，
電４１ｉ（７），ｎ層（６），ｉ層（５），防止層（４
），ｐ層（３）及び透明導電膜（２〉を順次に積層し、
基板（１）と反対側から光が入射するようにした点であ
る。
（実施例３）
実施例８について第４図を参照して説明する。
同図にわいて，第１図と同一記号は同一のものを示し，
第１図と異なる点は、ｉ層（５〉とｎ層（６）との間に
も，不純物拡散防止層（４）と同様、水素量１０％以下
のｉ型ｃｖａ−Ｓｉ：Ｈ又はａ−ＳｉＣ：Ｈからなる不
純物拡散防止層（８）を形成した点であう、これによっ
てｎ層（６）からｉ層（５）への不純物の拡散を抑制で
き，光起電力装置の特性のいっそうの安定化を図ること
ができる。
第１図と異なる点は、ｉ層（５〉とｎ層（６）との間に
も，不純物拡散防止層（４）と同様、水素量１０％以下
のｉ型ｃｖａ−Ｓｉ：Ｈ又はａ−ＳｉＣ：Ｈからなる不
純物拡散防止層（８）を形成した点であう、これによっ
てｎ層（６）からｉ層（５）への不純物の拡散を抑制で
き，光起電力装置の特性のいっそうの安定化を図ること
ができる。
なか，ｎ層の不純物のｉ層への拡散を防止するために，
ｉ層とｎ層との間にのみ不純物拡散防止層を形成しても
よい。
ｉ層とｎ層との間にのみ不純物拡散防止層を形成しても
よい。
本発明は，以上説明したように構或されているので，以
下に記載する効果を奏する。
下に記載する効果を奏する。
ｉ層とｐ層との間又はｉ層とｎ層との間の不純物拡散防
止層を、水素量ｌＯ％以下，膜厚５ｏ〜４００人のアモ
ルファスシリコン又はアモルファスシリコンアロイにし
たため、ｐ層又はｎ層からの不純物拡散防止層への不純
物の経時的な拡散が従来の構戊にかけるｐ．ｎ層からｉ
層への不純物の拡散の場合に比べて大幅に少なく，この
拡散防止層によってｉ層への不純物の拡散を防止するこ
とができ．光起電力装置の経時的な特性劣化を防止する
ことが可能となり，長期間にわたって光起電カ装置のほ
ぼ一定の特性を維持することができる。
止層を、水素量ｌＯ％以下，膜厚５ｏ〜４００人のアモ
ルファスシリコン又はアモルファスシリコンアロイにし
たため、ｐ層又はｎ層からの不純物拡散防止層への不純
物の経時的な拡散が従来の構戊にかけるｐ．ｎ層からｉ
層への不純物の拡散の場合に比べて大幅に少なく，この
拡散防止層によってｉ層への不純物の拡散を防止するこ
とができ．光起電力装置の経時的な特性劣化を防止する
ことが可能となり，長期間にわたって光起電カ装置のほ
ぼ一定の特性を維持することができる。
図面は．本発明の光起電力装置の実施例を示し、第１図
及び第２図は実施例ｌを示し，第１図は概略図，第２図
は時間と規格化変換効率との関係図，第３図及び第４図
はそれぞれ実施例２及び実施例８の概略図である。 （１）・・・透光性基板、（２）・・・透明導電膜、（
３）・・・ｐ層，（４），（８）・・・不純物拡散防止
層％（５｝・・・ｉ層，（６）−・・ｎ層。
及び第２図は実施例ｌを示し，第１図は概略図，第２図
は時間と規格化変換効率との関係図，第３図及び第４図
はそれぞれ実施例２及び実施例８の概略図である。 （１）・・・透光性基板、（２）・・・透明導電膜、（
３）・・・ｐ層，（４），（８）・・・不純物拡散防止
層％（５｝・・・ｉ層，（６）−・・ｎ層。
Claims (1)
- １透光性基板上の透明導電膜上に、アモルファスシリコ
ンのｉ層を含むｐ、ｉ、ｎの各層からなる半導体層を形
成した光起電力装置において、前記ｉ層と前記ｐ層又は
前記ｎ層との間のいずれか一方に、水素量約１０％以下
で厚さ５０〜４００Åのアモルフアスシリコン又はアモ
ルファスシリコンアロイからなる不純物拡散防止層を形
成したことを特徴とする光起電力装置。
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| JPH0352271A true JPH0352271A (ja) | 1991-03-06 |
| JP2948236B2 JP2948236B2 (ja) | 1999-09-13 |
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| JP (1) | JP2948236B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04286167A (ja) * | 1991-03-14 | 1992-10-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置の製造方法 |
| US5419783A (en) * | 1992-03-26 | 1995-05-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device and manufacturing method therefor |
| JPH09223807A (ja) * | 1996-02-14 | 1997-08-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 非晶質半導体太陽電池 |
| JPH11186587A (ja) * | 1997-12-18 | 1999-07-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 光検出素子 |
| JP2005159366A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Samsung Electronics Co Ltd | フォトダイオード及びその製造方法 |
Citations (3)
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-
1989
- 1989-07-20 JP JP1188361A patent/JP2948236B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2005159366A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Samsung Electronics Co Ltd | フォトダイオード及びその製造方法 |
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| JP2948236B2 (ja) | 1999-09-13 |
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