JPH04188879A - 光電変換素子およびその製法 - Google Patents
光電変換素子およびその製法Info
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- JPH04188879A JPH04188879A JP2319097A JP31909790A JPH04188879A JP H04188879 A JPH04188879 A JP H04188879A JP 2319097 A JP2319097 A JP 2319097A JP 31909790 A JP31909790 A JP 31909790A JP H04188879 A JPH04188879 A JP H04188879A
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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
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は光電変換素子およびその製法に関する。さらに
詳しくは、光照射による電気的特性の低下が小さく、長
波長感度の高い光電変換素子およびその製法に関する。
詳しくは、光照射による電気的特性の低下が小さく、長
波長感度の高い光電変換素子およびその製法に関する。
本発明の光電変換素子は、太陽電池、光センサーなどに
好適に用いることができる。
好適に用いることができる。
[従来の技術および発明が解決しようとする課題]
従来より、太陽電池や光センサーなどの光電変換素子に
おいて、アモルファスシリコン薄膜が用いられているが
、かかるアモルファスシリコン薄膜では、欠陥密度を極
力低減させるために、膜中の水素量を5at%以上にし
ており、実際、通常のグロー放電や反応性スパッタを用
いて成膜したばあいは、5at%以上の膜しかうろこと
ができない。しかしながら、水素含有量を5at%以上
も含む薄膜は、素子使用時における光照射によって電気
的特性が低下してしまうという問題がある。
おいて、アモルファスシリコン薄膜が用いられているが
、かかるアモルファスシリコン薄膜では、欠陥密度を極
力低減させるために、膜中の水素量を5at%以上にし
ており、実際、通常のグロー放電や反応性スパッタを用
いて成膜したばあいは、5at%以上の膜しかうろこと
ができない。しかしながら、水素含有量を5at%以上
も含む薄膜は、素子使用時における光照射によって電気
的特性が低下してしまうという問題がある。
ところで成膜温度を400℃以上の高温にすれば、水素
量が58t%以下の膜をうろことも可能であるが、この
ような高温下でえられた膜は欠陥密度が高く、素子とし
たばあいの性能(光電変換効率)は低いものになってし
まう。また、かかる高温下での成膜は透明導電膜の成分
元素の熱拡散を紹くため、素子形成上も好ましくない。
量が58t%以下の膜をうろことも可能であるが、この
ような高温下でえられた膜は欠陥密度が高く、素子とし
たばあいの性能(光電変換効率)は低いものになってし
まう。また、かかる高温下での成膜は透明導電膜の成分
元素の熱拡散を紹くため、素子形成上も好ましくない。
本発明者らは、叙上の事情に鑑み、成膜温度を高めるこ
となく膜中の水素量を低減させるべく鋭意研究を重ねた
結果、非晶質薄膜を形成したのちに高温での熱アニール
、とくに水素ランカル雰囲気下での熱アニールを行った
ばあいに、容易に膜中の水素量を低減せしめることを見
出し、本発明を完成するに至った。
となく膜中の水素量を低減させるべく鋭意研究を重ねた
結果、非晶質薄膜を形成したのちに高温での熱アニール
、とくに水素ランカル雰囲気下での熱アニールを行った
ばあいに、容易に膜中の水素量を低減せしめることを見
出し、本発明を完成するに至った。
[課題を解決するための手段]
本発明の光電変換素子は、シリコンを主成分とする非晶
質薄膜を含む光電変換素子てあって、前記非晶質薄膜に
含有される水素または/Sコロケン原子数の合計が前記
非晶質薄膜を構成する総原子数の0.1%以上2%以下
であることを特徴としている。また、本発明の光電変換
素子の製法は、シリコンを主成分とする非晶質薄膜を含
む光電変換素子の製法であって、SiH4もしくは5i
2Hsを50流量パーセント以上含む混合ガスのグロー
放電分解または水素を50流量%以上含む反応性スパッ
タにより前記非晶質薄膜を基板上に堆積したのちに、該
基板を150℃以上の温度で水素ラジカル雰囲気下に保
持することを特徴としている。
質薄膜を含む光電変換素子てあって、前記非晶質薄膜に
含有される水素または/Sコロケン原子数の合計が前記
非晶質薄膜を構成する総原子数の0.1%以上2%以下
であることを特徴としている。また、本発明の光電変換
素子の製法は、シリコンを主成分とする非晶質薄膜を含
む光電変換素子の製法であって、SiH4もしくは5i
2Hsを50流量パーセント以上含む混合ガスのグロー
放電分解または水素を50流量%以上含む反応性スパッ
タにより前記非晶質薄膜を基板上に堆積したのちに、該
基板を150℃以上の温度で水素ラジカル雰囲気下に保
持することを特徴としている。
[実施例]
本発明の光電変換素子は、シリコンを主成分とし、これ
にゲルマニウム、炭素、ボロン、リン、スズ、水素、フ
ッ素などを補助的に含有する非晶質薄膜を含んでいる。
にゲルマニウム、炭素、ボロン、リン、スズ、水素、フ
ッ素などを補助的に含有する非晶質薄膜を含んでいる。
該薄膜はSiH+または5i2Haを30流量パ一セン
ト以上、好ましくは50流量パーセント以上含む混合ガ
スのグロー放電分解、または水素を20流量パ一セント
以上、好ましくは50流量パーセント以上含む反応性ス
パッタなどにより成膜することができる。
ト以上、好ましくは50流量パーセント以上含む混合ガ
スのグロー放電分解、または水素を20流量パ一セント
以上、好ましくは50流量パーセント以上含む反応性ス
パッタなどにより成膜することができる。
前記非晶質薄膜に含有される水素やフッ素などのハロゲ
ン系原子数の合計は、薄膜を構成する総原子数の0.1
%以上2%以下である。0.1%未満であると膜自体の
結晶化が起り、吸収係数が低下して太陽電池やセンサー
として好ましくなく、一方2%を超えると光劣化が無視
てきなくなるという問題がある。
ン系原子数の合計は、薄膜を構成する総原子数の0.1
%以上2%以下である。0.1%未満であると膜自体の
結晶化が起り、吸収係数が低下して太陽電池やセンサー
として好ましくなく、一方2%を超えると光劣化が無視
てきなくなるという問題がある。
素子を構成する非晶質薄膜に含まれる、g=2.005
5の電子スピン共鳴から求められる不対電子密度は、5
x 10” / aj以下、さらには1×10”/c
−以下であるのが好ましく、かかる範囲にすることによ
り、素子内の活性層での担体再結合速度が小さくなり高
い変換効率かえられる。
5の電子スピン共鳴から求められる不対電子密度は、5
x 10” / aj以下、さらには1×10”/c
−以下であるのが好ましく、かかる範囲にすることによ
り、素子内の活性層での担体再結合速度が小さくなり高
い変換効率かえられる。
成膜された非晶質薄膜は 150℃以上の温度、好まし
くは150〜350℃程度の温度で水素ラジカル雰囲気
下(0,1〜2.Otorr)に保持されて熱アニール
される。かかる成膜後の熱アニール、とくに水素ラジカ
ル雰囲気下で熱アニールすることにより容易に膜中水素
量を2.Oat%以下に低減させることかできる。
くは150〜350℃程度の温度で水素ラジカル雰囲気
下(0,1〜2.Otorr)に保持されて熱アニール
される。かかる成膜後の熱アニール、とくに水素ラジカ
ル雰囲気下で熱アニールすることにより容易に膜中水素
量を2.Oat%以下に低減させることかできる。
つぎに本発明の光電変換素子およびその製法を実施例に
基づき説明するか、本発明はもとよりかかる実施例にの
み限定されるものではない。
基づき説明するか、本発明はもとよりかかる実施例にの
み限定されるものではない。
実施例1〜2
容量結合式平行平板型グロー放電分解法により、コーニ
ング社# 7059基板上に、SiH4流量5SCCM
、成膜時の圧力0.5torr、13.56MHzの高
周波パワー10W、成膜温度100℃で厚さ約IJsl
の非晶質シリコン膜を堆積した。ついで、水素プラズマ
雰囲気(1,0torr、 30W)下で熱アニール(
300℃)を10時間行うか(実施例1)、または約1
週間水素雰囲気下(1,0torr)て熱アニール(3
00℃)を行った(実施例2)。
ング社# 7059基板上に、SiH4流量5SCCM
、成膜時の圧力0.5torr、13.56MHzの高
周波パワー10W、成膜温度100℃で厚さ約IJsl
の非晶質シリコン膜を堆積した。ついで、水素プラズマ
雰囲気(1,0torr、 30W)下で熱アニール(
300℃)を10時間行うか(実施例1)、または約1
週間水素雰囲気下(1,0torr)て熱アニール(3
00℃)を行った(実施例2)。
えられた薄膜について、膜中水素量と光劣化後の光導電
率を光劣化前の光導電率で規格化した値との関係を調べ
た。結果を図1に示す。図1において(aは実施例1を
、山)は実施例2をあられしている。
率を光劣化前の光導電率で規格化した値との関係を調べ
た。結果を図1に示す。図1において(aは実施例1を
、山)は実施例2をあられしている。
図1より明らかなように、膜中の水素量と光劣化の度合
には明確な相関関係が存在し、水素量を低減するにつれ
て光劣化が低減していることがわかる。
には明確な相関関係が存在し、水素量を低減するにつれ
て光劣化が低減していることがわかる。
また、水素量の低減に伴い膜の長波長感度も向上する。
これは膜の光学的禁制帯幅が低下することに起因してい
る。たとえば、実施例1でえられた膜(a)の光学的バ
ンドギャップは1.55eVであり、1層膜厚520n
mのpfnシングルセルの70OnIIlのf度1;1
45%(収集効率)であり、光学的バンドギ・ツブが通
常の1.78eVである膜(30%)よりも収集効率か
高い。その結果、短絡電流の増加かみられ、光電変換効
率の向上か期待される。
る。たとえば、実施例1でえられた膜(a)の光学的バ
ンドギャップは1.55eVであり、1層膜厚520n
mのpfnシングルセルの70OnIIlのf度1;1
45%(収集効率)であり、光学的バンドギ・ツブが通
常の1.78eVである膜(30%)よりも収集効率か
高い。その結果、短絡電流の増加かみられ、光電変換効
率の向上か期待される。
比較例1〜3
熱アニール時間を1週間から75分(比較例1)、20
分(比較例2)または10分(比較例3)とした以外は
実施例2と同様にして製膜および熱アニールを行った。
分(比較例2)または10分(比較例3)とした以外は
実施例2と同様にして製膜および熱アニールを行った。
えられた膜について実施例1と同様にして光劣化の様子
を調べたところ、実施例に比べかなり光劣化が起こるこ
とかわかった。なお、図1において(C)、(小および
(e)はそれぞれ比較例1.2および3をあられしてい
る。
を調べたところ、実施例に比べかなり光劣化が起こるこ
とかわかった。なお、図1において(C)、(小および
(e)はそれぞれ比較例1.2および3をあられしてい
る。
[発明の効果]
以上説明したとおり、本発明の光電変換素子およびその
製法によれば、成膜後に水素ラジカル雰囲気下て熱アニ
ールを行って、膜中の水素またはハロゲン系原子の数を
総原子数の2%以下に低減せしめているので、光照射に
よる特性劣化が少なく、かつ長波長感度の高い素子を容
易にうろことができる。
製法によれば、成膜後に水素ラジカル雰囲気下て熱アニ
ールを行って、膜中の水素またはハロゲン系原子の数を
総原子数の2%以下に低減せしめているので、光照射に
よる特性劣化が少なく、かつ長波長感度の高い素子を容
易にうろことができる。
図1は実施例1〜2または比較例1〜3にかかわる非晶
質薄膜の膜中水素量と光劣化との関係をあられす図であ
る。 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社 ・頷丼 ツ 1 膜中水素量(at%)
質薄膜の膜中水素量と光劣化との関係をあられす図であ
る。 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社 ・頷丼 ツ 1 膜中水素量(at%)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 シリコンを主成分とする非晶質薄膜を含む光電変換
素子であって、前記非晶質薄膜に含有される水素または
ハロゲン系原子数の合計が前記非晶質薄膜を構成する総
原子数の0.1%以上2%以下であることを特徴とする
光電変換素子。 2 前記非晶質薄膜に含まれる、g=2.0055の電
子スピン共鳴から求められる不対電子密度が5×10^
1^7/cm^3以下である請求項1記載の光電変換素
子。 3 前記非晶質薄膜に含まれる、g=2.0055の電
子スピン共鳴から求められる不対電子密度が1×10^
1^7/cm^3以下である請求項1記載の光電変換素
子。 4 シリコンを主成分とする非晶質薄膜を含む光電変換
素子の製法であって、SiH_4もしくはSi_2H_
6を50流量パーセント以上含む混合ガスのグロー放電
分解または水素を50流量%以上含む反応性スパッタに
より前記非晶質薄膜を基板上に堆積したのちに、該基板
を150℃以上の温度で水素ラジカル雰囲気下に保持す
ることを特徴とする光電変換素子の製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2319097A JPH04188879A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 光電変換素子およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2319097A JPH04188879A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 光電変換素子およびその製法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04188879A true JPH04188879A (ja) | 1992-07-07 |
Family
ID=18106444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2319097A Pending JPH04188879A (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | 光電変換素子およびその製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04188879A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002076405A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Kyocera Corp | 光電変換装置 |
JP2013536991A (ja) * | 2010-09-03 | 2013-09-26 | テル・ソーラー・アクチェンゲゼルシャフト | a−Si単接合および多接合薄膜シリコン太陽電池のための向上したa−Si:H吸収体層 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP2319097A patent/JPH04188879A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002076405A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-03-15 | Kyocera Corp | 光電変換装置 |
JP2013536991A (ja) * | 2010-09-03 | 2013-09-26 | テル・ソーラー・アクチェンゲゼルシャフト | a−Si単接合および多接合薄膜シリコン太陽電池のための向上したa−Si:H吸収体層 |
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