JPH04168769A - 光起電力素子の製造方法 - Google Patents
光起電力素子の製造方法Info
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- JPH04168769A JPH04168769A JP2296438A JP29643890A JPH04168769A JP H04168769 A JPH04168769 A JP H04168769A JP 2296438 A JP2296438 A JP 2296438A JP 29643890 A JP29643890 A JP 29643890A JP H04168769 A JPH04168769 A JP H04168769A
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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
- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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〕
本発明は、太陽電池、光センサ等として用いられる光起
電力素子の製造方法に関する。
電力素子の製造方法に関する。
[従来の技術]
一般に、光起電力素子はガラス等の透光性基板」二に透
明電極と、導電型が夫々n型、】 (真性)型、n型の
3層の非晶質半導体層と、裏面電極と、をこの順序に積
層して構成されている。
明電極と、導電型が夫々n型、】 (真性)型、n型の
3層の非晶質半導体層と、裏面電極と、をこの順序に積
層して構成されている。
このような光起電力素子は安価である利点を有する反面
、結晶系シリコンを用いた光起電力素子と比較して光電
変換効率が低いという問題があった。
、結晶系シリコンを用いた光起電力素子と比較して光電
変換効率が低いという問題があった。
また、非晶質半導体層を用いた光起電力素子は300〜
800nmの光感度を有するが、それ以」二の長波長側
にも感度を有する光起電力素子が要求されるようになっ
てきた。
800nmの光感度を有するが、それ以」二の長波長側
にも感度を有する光起電力素子が要求されるようになっ
てきた。
このため、結晶系の多結晶シリコンを用いた光起電力素
子が注目されている。多結晶シリコンは非晶質シリコン
に比べ移動度が1〜2桁程度高く、また熱的に安定して
おり信頼性が高いという特性を有する。しかも光感度も
300〜1.loonmと広い。
子が注目されている。多結晶シリコンは非晶質シリコン
に比べ移動度が1〜2桁程度高く、また熱的に安定して
おり信頼性が高いという特性を有する。しかも光感度も
300〜1.loonmと広い。
従来、多結晶シリコンは、低コスト化のため通常はCV
D法により基板上に非晶質シリコンを形成した後、この
基板を真空容器内に入れ熱処理を施し、この熱処理によ
り非晶質シリコン層を結晶化させて、多結晶シリコンを
なすいわゆる同和成長により形成されている。
D法により基板上に非晶質シリコンを形成した後、この
基板を真空容器内に入れ熱処理を施し、この熱処理によ
り非晶質シリコン層を結晶化させて、多結晶シリコンを
なすいわゆる同和成長により形成されている。
上述した従来方法にあっては、基板上に直接多結晶シリ
コンを形成するためには、固相成長温度として500℃
以上必要であり、安価な基板であるガラスを使用するの
が困難であるという問題があった。
コンを形成するためには、固相成長温度として500℃
以上必要であり、安価な基板であるガラスを使用するの
が困難であるという問題があった。
また、従来は多結晶シリコンだけを形成していたので、
マルチバンドギャップの光起電力素子を形成することが
できなかった。マルチバンドギャップの太陽電池として
は2つ以上のp/nまたはpin接合からなる素子が存
在するが、ゲルマニウム(Ge)又はシリコンゲルマニ
ウム(SiGe)を発電層に用いた素子の特性が悪く、
長波長光に対する電流取り出しが効率的に行なわれない
という問題点があった。
マルチバンドギャップの光起電力素子を形成することが
できなかった。マルチバンドギャップの太陽電池として
は2つ以上のp/nまたはpin接合からなる素子が存
在するが、ゲルマニウム(Ge)又はシリコンゲルマニ
ウム(SiGe)を発電層に用いた素子の特性が悪く、
長波長光に対する電流取り出しが効率的に行なわれない
という問題点があった。
本発明は斯る事情に鑑みなされたものであって、固相成
長温度の低温化図ると共に、マルチバンドギャップの光
起電力素子を製造する方法を提供することにある。
長温度の低温化図ると共に、マルチバンドギャップの光
起電力素子を製造する方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
本発明は基板上に、非晶質シリコンゲルマニウム又は非
晶質ゲルマニウムからなる第1の非晶質半導体層と、非
晶質シリコン層とを順次形成した後、これに熱処理を施
し、前記各非晶質層を結晶化させて、多結晶シリコンゲ
ルマニウム又は多結晶ゲルマニウムからなる第1の多結
晶半導体層及び多結晶シリコン層となすことを特徴とす
る。
晶質ゲルマニウムからなる第1の非晶質半導体層と、非
晶質シリコン層とを順次形成した後、これに熱処理を施
し、前記各非晶質層を結晶化させて、多結晶シリコンゲ
ルマニウム又は多結晶ゲルマニウムからなる第1の多結
晶半導体層及び多結晶シリコン層となすことを特徴とす
る。
〔作用1
非晶質シリコンゲルマニウム(a−3iGe)または非
晶質ゲルマニウム(a−Ge)は400℃の低温で固相
成長する。従って、400℃の熱処理により、a−3i
Gまたはa−Geの固相成長が始まり、これが非晶質
シリコン(a−8i)層まで、進んでa−3iが固相成
長する。a−3i単体では、固相成長しない400℃の
温度でa−8iの固相成長が行なわれる。
晶質ゲルマニウム(a−Ge)は400℃の低温で固相
成長する。従って、400℃の熱処理により、a−3i
Gまたはa−Geの固相成長が始まり、これが非晶質
シリコン(a−8i)層まで、進んでa−3iが固相成
長する。a−3i単体では、固相成長しない400℃の
温度でa−8iの固相成長が行なわれる。
更に、基板、多結晶シリコンゲルマニウムまたは多結晶
ゲルマニウムからなる半導体層と、多結晶シリコン層と
をこの順序で形成できるので、マルチバンドギャップの
光起電力素子を形成するこ−3= とができる。
ゲルマニウムからなる半導体層と、多結晶シリコン層と
をこの順序で形成できるので、マルチバンドギャップの
光起電力素子を形成するこ−3= とができる。
また、従来有効に電流を取り出せなかったゲルマニウム
またはシリコンゲルマニウム層からの電流取り出しが有
効に行なえる。
またはシリコンゲルマニウム層からの電流取り出しが有
効に行なえる。
以下、図面に従い本発明の実施例について説明する。
第1図(a)および(b)は、本発明の光起電力素子の
製造方法を示す断面図であり、第1図(a)は熱処理を
施す前、第1図(b)は熱処理を施した後を夫々示す。
製造方法を示す断面図であり、第1図(a)は熱処理を
施す前、第1図(b)は熱処理を施した後を夫々示す。
第1図(a)に示すように、石英などからなる基板1上
にa−8iGeまたはa−Geからなる第1の非晶質半
導体層2が形成される。
にa−8iGeまたはa−Geからなる第1の非晶質半
導体層2が形成される。
上述の第1の非晶質半導体層2はプラズマCVD法によ
り、基板1上に形成する。そして、第1の非晶質半導体
層2としてa−8iGe層を形成する場合の材料ガスは
、S i H4とGeH,を用い、a−Ge層を形成す
る場合の材料ガスとしてはGeH,を用いる。また、a
−8iGe層は、3iH4とGeH,のガス流量比を変
えることにより、膜中のSiとGeの比を自由に変えら
れる。
り、基板1上に形成する。そして、第1の非晶質半導体
層2としてa−8iGe層を形成する場合の材料ガスは
、S i H4とGeH,を用い、a−Ge層を形成す
る場合の材料ガスとしてはGeH,を用いる。また、a
−8iGe層は、3iH4とGeH,のガス流量比を変
えることにより、膜中のSiとGeの比を自由に変えら
れる。
この第1の非晶質半導体層2上に非晶質シリコン層3が
同じくプラズマCVD法により形成される。この非晶質
シリコン層3を形成する場合の材料ガスはSiH,が用
いられる。
同じくプラズマCVD法により形成される。この非晶質
シリコン層3を形成する場合の材料ガスはSiH,が用
いられる。
その後、上述のように、基板1上に第1の非晶質半導体
層2、非晶質シリコン層3を順次形成した非晶質系の素
子を真空容器内に入れ、温度400℃に保持して約10
時間熱処理を施すこの熱処理により、第1図(b)に示
すように、非晶質半導体層を結晶化させて、多結晶シリ
コンゲルマニウムまたは多結晶ゲルマニウムからなる第
1の多結晶半導体層21、多結晶シリコン層31をなす
いわゆる固相成長が行なわれる。
層2、非晶質シリコン層3を順次形成した非晶質系の素
子を真空容器内に入れ、温度400℃に保持して約10
時間熱処理を施すこの熱処理により、第1図(b)に示
すように、非晶質半導体層を結晶化させて、多結晶シリ
コンゲルマニウムまたは多結晶ゲルマニウムからなる第
1の多結晶半導体層21、多結晶シリコン層31をなす
いわゆる固相成長が行なわれる。
この時、a−3i単体では400℃で固相成長しないが
、a−8iGe又はa−Geは400℃で固相成長する
ので、a−8i層3まで固相成長が進む。このように、
a−3iGe又はa−Geは、a−3iの固相成長を促
進させる効果を有する。
、a−8iGe又はa−Geは400℃で固相成長する
ので、a−8i層3まで固相成長が進む。このように、
a−3iGe又はa−Geは、a−3iの固相成長を促
進させる効果を有する。
また、固相成長温度については、Geiと関係かあり、
Ge量が多い程、固相成長温度の低温化が可能である。
Ge量が多い程、固相成長温度の低温化が可能である。
第2図にGe量に対する固相成長可能温度の関係を示す
。第2図から明らかなように、Geの量と共に固相成長
温度が低温化されることがわかる。従って基板/a−G
e/a−3iを出発材料とした時、最も固相成長温度を
低温化できるのである。
。第2図から明らかなように、Geの量と共に固相成長
温度が低温化されることがわかる。従って基板/a−G
e/a−3iを出発材料とした時、最も固相成長温度を
低温化できるのである。
このように、基板1」二にa−8iGe又はa−Geか
らなる第1の非晶質半導体層2と、a−3i層3とを順
次積層した基板を出発材料とすることにより固相成長温
度の低温化が図れると共に、バンドギャップの異なる半
導体を積層した(マルチバンドギャップ)光起電力材料
を形成できる。
らなる第1の非晶質半導体層2と、a−3i層3とを順
次積層した基板を出発材料とすることにより固相成長温
度の低温化が図れると共に、バンドギャップの異なる半
導体を積層した(マルチバンドギャップ)光起電力材料
を形成できる。
尚、多結晶シリコンゲルマニウムまたは多結晶ゲルマニ
ウムからなる半導体層21のバンドギャップは1.1〜
l 、3eVであり、多結晶シリコン層のバンドギャッ
プは0.9〜1.leVである。
ウムからなる半導体層21のバンドギャップは1.1〜
l 、3eVであり、多結晶シリコン層のバンドギャッ
プは0.9〜1.leVである。
第3図に、このマルチバンドギャップ光起電力材料を用
いた光起電力素子の構造図を示す。素子構造は、基板1
上にn型多結晶Ge4.1、多結晶5iGe又は多結晶
Ge層42、多結晶S1層43、p型多結晶S1層44
を順次形成したものである。
いた光起電力素子の構造図を示す。素子構造は、基板1
上にn型多結晶Ge4.1、多結晶5iGe又は多結晶
Ge層42、多結晶S1層43、p型多結晶S1層44
を順次形成したものである。
第4図(a)ないし第4図(f)は、第3図に示した光
起電力素子の製造例を各工程別に示した断面図である。
起電力素子の製造例を各工程別に示した断面図である。
第4図に従い上記光起電力素子の製造方法について説明
する。
する。
まず、第4図(a)に示すように、石英基板1」二にn
型a−Ge層4をプラズマCVD法で形成し、その後固
相成長し、第4図(b)に示すように、石英基板1上に
n型多結晶Ge層41を形成する。このn型多結晶Ge
層41はシート抵抗として〜10Ω/個を有しており、
電極としても作用する。
型a−Ge層4をプラズマCVD法で形成し、その後固
相成長し、第4図(b)に示すように、石英基板1上に
n型多結晶Ge層41を形成する。このn型多結晶Ge
層41はシート抵抗として〜10Ω/個を有しており、
電極としても作用する。
続いて、第4図(C)に示すように、プラズマCVD法
によりa−3jGe又はa−Geからなる非晶質半導体
層5及びa−3i層6を積層して形成する。そして、固
相成長法により、第4図(d)に示すように、多結晶5
iGe又は多結晶Geからなる多結晶半導体層42と、
多結晶Si層43のマルチバンドギャップ光起電ノJ材
料を形成する。
によりa−3jGe又はa−Geからなる非晶質半導体
層5及びa−3i層6を積層して形成する。そして、固
相成長法により、第4図(d)に示すように、多結晶5
iGe又は多結晶Geからなる多結晶半導体層42と、
多結晶Si層43のマルチバンドギャップ光起電ノJ材
料を形成する。
つぎに、第4図(e)に示すように、p型a−81屓7
をプラズマCVD法で形成し、固相成長法により、第4
図(f)に示すように、p増多結晶Si層44を形成す
る。このp型多結晶S1層44はシート抵抗として〜]
OΩ/個を有している。
をプラズマCVD法で形成し、固相成長法により、第4
図(f)に示すように、p増多結晶Si層44を形成す
る。このp型多結晶S1層44はシート抵抗として〜]
OΩ/個を有している。
第5図にこの発明によるマルチバンドギャップ光起電力
材料を用いた光電力素子(A、)の収集効率を示す。比
較のために、多結晶Si(単結晶シリコン)光起電力素
子(B)の収集効率を示す。
材料を用いた光電力素子(A、)の収集効率を示す。比
較のために、多結晶Si(単結晶シリコン)光起電力素
子(B)の収集効率を示す。
マルチバンドギャップ光起電力材料を用いたこの発明に
かかる光起電ノJ素子(A)の収集効率は、11000
n以」二の長波長領域で、c−8i光起電力素子(B)
の収集効率より高くなっており、1300nmまで感度
を有している。このように、マルチバンドギャップ光起
電力材料は太陽電池用材料としても優れている。
かかる光起電ノJ素子(A)の収集効率は、11000
n以」二の長波長領域で、c−8i光起電力素子(B)
の収集効率より高くなっており、1300nmまで感度
を有している。このように、マルチバンドギャップ光起
電力材料は太陽電池用材料としても優れている。
以上説明したように、非晶質シリコンゲルマニウムまた
は非晶質ゲルマニウムは低温で固相成長が始まり、これ
が非晶質シリコン層まで、進んでa−8iが固相成長す
る。a−6i単体では、固相成長しない低温で非晶質シ
リコンの固相成長が行なわれ、固相成長温度の低温化が
図れる。
は非晶質ゲルマニウムは低温で固相成長が始まり、これ
が非晶質シリコン層まで、進んでa−8iが固相成長す
る。a−6i単体では、固相成長しない低温で非晶質シ
リコンの固相成長が行なわれ、固相成長温度の低温化が
図れる。
更に、基板、多結晶シリコンゲルマニウムまたは多結晶
ゲルマニウムからなる多結晶半導体層と、多結晶シリコ
ンとをこの順序で形成できるので、マルチバンドギャッ
プの光起電力素子を形成することができる。
ゲルマニウムからなる多結晶半導体層と、多結晶シリコ
ンとをこの順序で形成できるので、マルチバンドギャッ
プの光起電力素子を形成することができる。
第1図(a)及び(b)は、本発明の光起電力素子の製
造方法を示す断面図である。 第2図はGe量に封子る固相成長可能温度を示す関係図
である。 第3図は、本発明を用いたマルチバンドギャップ光起電
力素子を示す断面図である。 第4図(a)ないしくf)は、第3図に示す光起電力素
子の製造方法を各工程別に示す断面図である。 第5図はこの発明による光起電力装置と従来の光起電力
素子の収集効率を示す特性図である。 1・・・基板、 2・・・第1の非晶質半導体層、 3・・・非晶質シリコン層、 21・・・第1の多結晶半導体層、 31・・・多結晶シリコン層。 第1図 (a) (b) 第4図 (a) (b) (c) 手続補正書 平成3年 1月16日 1、事件の表示 平成2年特許願第296438号 2、発明の名称 光起電力素子の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 (+88)三洋電機株式会社 4、代理人 住 所(〒531)大阪市北区中津1丁目2番21号6
、補正の内容 (1)明細書第2頁第6行目のr300〜800nmJ
とあるのを[300〜900nm」と補正する。 (2)同書第2頁第13行目の「300〜+10100
nとあるのを「300〜1200nm」と補正する。 (3)同書第3頁第17行目の「低温化図るJとあるの
を「低温化を図る」と補正する。 (4)同書第4頁第12行目のra−3iGJとあるの
をra−3iGeJと補正する。 (5)同書第6頁第10行目の「施す」とあるのを[施
す。Jと補正する。 (6)同書第7頁第14行目ないし15行目の「マルチ
バンドギャップ」とあるのを[マルチバンドギャップ」
と補正する。 (7)同書第7頁第17行目の「1.1〜1.3eVJ
とあるのを「0.9〜1.1ev」と補正する。 (8)同書第7頁第18行目の「0.9〜I、 ?e
v」とあるのをr 1 、 1〜1 、 3 e V
J と補正する。 (9)同書第8頁第14行目及び第9頁第7行1」にお
いて、夫々「07個」とあるのを「Ω/口」と補正する
。 (10)同書第9頁第10行目の「光電力」とあるのを
「光起電力」と補正する。 以」二
造方法を示す断面図である。 第2図はGe量に封子る固相成長可能温度を示す関係図
である。 第3図は、本発明を用いたマルチバンドギャップ光起電
力素子を示す断面図である。 第4図(a)ないしくf)は、第3図に示す光起電力素
子の製造方法を各工程別に示す断面図である。 第5図はこの発明による光起電力装置と従来の光起電力
素子の収集効率を示す特性図である。 1・・・基板、 2・・・第1の非晶質半導体層、 3・・・非晶質シリコン層、 21・・・第1の多結晶半導体層、 31・・・多結晶シリコン層。 第1図 (a) (b) 第4図 (a) (b) (c) 手続補正書 平成3年 1月16日 1、事件の表示 平成2年特許願第296438号 2、発明の名称 光起電力素子の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 (+88)三洋電機株式会社 4、代理人 住 所(〒531)大阪市北区中津1丁目2番21号6
、補正の内容 (1)明細書第2頁第6行目のr300〜800nmJ
とあるのを[300〜900nm」と補正する。 (2)同書第2頁第13行目の「300〜+10100
nとあるのを「300〜1200nm」と補正する。 (3)同書第3頁第17行目の「低温化図るJとあるの
を「低温化を図る」と補正する。 (4)同書第4頁第12行目のra−3iGJとあるの
をra−3iGeJと補正する。 (5)同書第6頁第10行目の「施す」とあるのを[施
す。Jと補正する。 (6)同書第7頁第14行目ないし15行目の「マルチ
バンドギャップ」とあるのを[マルチバンドギャップ」
と補正する。 (7)同書第7頁第17行目の「1.1〜1.3eVJ
とあるのを「0.9〜1.1ev」と補正する。 (8)同書第7頁第18行目の「0.9〜I、 ?e
v」とあるのをr 1 、 1〜1 、 3 e V
J と補正する。 (9)同書第8頁第14行目及び第9頁第7行1」にお
いて、夫々「07個」とあるのを「Ω/口」と補正する
。 (10)同書第9頁第10行目の「光電力」とあるのを
「光起電力」と補正する。 以」二
Claims (1)
- (1)基板上に、非晶質シリコンゲルマニウム又は非晶
質ゲルマニウムからなる第1の非晶質半導体層と、非晶
質シリコン層とを順次形成した後、これに熱処理を施し
、前記各非晶質層を結晶化させて、多結晶シリコンゲル
マニウム又は多結晶ゲルマニウムからなる第1の多結晶
半導体層及び多結晶シリコン層となすことを特徴とする
光起電力素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2296438A JPH04168769A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 光起電力素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2296438A JPH04168769A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 光起電力素子の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04168769A true JPH04168769A (ja) | 1992-06-16 |
Family
ID=17833543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2296438A Pending JPH04168769A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 光起電力素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH04168769A (ja) |
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- 1990-10-31 JP JP2296438A patent/JPH04168769A/ja active Pending
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