JPH04199750A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPH04199750A JPH04199750A JP2334971A JP33497190A JPH04199750A JP H04199750 A JPH04199750 A JP H04199750A JP 2334971 A JP2334971 A JP 2334971A JP 33497190 A JP33497190 A JP 33497190A JP H04199750 A JPH04199750 A JP H04199750A
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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
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】
（イ） 産業上の利用分野
本発明は、太陽電池や光センサ等の光起電力装置に関す
る。
る。
（ロ） 従来の技術
一般に、光起電力装置は、発電層として用いられる半導
体の種類により、単結晶系、非晶質系さらには多結晶系
などに分類される この中で、ここ数年、活発な研究開発がなされたのが、
非晶質系からなる光起電力装置である。
体の種類により、単結晶系、非晶質系さらには多結晶系
などに分類される この中で、ここ数年、活発な研究開発がなされたのが、
非晶質系からなる光起電力装置である。
その理由として、従来の単結晶系のものと比較して、非
晶質系は大面積の形成が容易であり、かつその製造工程
に要するエネルギーが小さくてすむことなどから低コス
ト化が期待できたためである。
晶質系は大面積の形成が容易であり、かつその製造工程
に要するエネルギーが小さくてすむことなどから低コス
ト化が期待できたためである。
然し乍ら、これまで多くの研究成果を得たにも拘らず、
その性能面では今だ単結晶系の光起電力装置には及んで
いない。
その性能面では今だ単結晶系の光起電力装置には及んで
いない。
そこで、近年、非晶質半導体と多結晶半導体とを適当に
組み合わせて半導体接合を形成させ、それぞれの物性が
持つ長所を活かすことにより、より高い変換効率を得る
光起電力装置の開発が進められている。
組み合わせて半導体接合を形成させ、それぞれの物性が
持つ長所を活かすことにより、より高い変換効率を得る
光起電力装置の開発が進められている。
（ハ）発明が解決しようとする課題
然し乍ら、通常前記各半導体を単に接触させるだけでは
、良好な半導体接合を形成することはできない。例えば
、−導電型の非晶質半導体と、逆導電型の多結晶半導体
とを直接接触させｐｎ接合を形成したとしても、光起電
力装置として十分な変換効率を得ることはできない。
、良好な半導体接合を形成することはできない。例えば
、−導電型の非晶質半導体と、逆導電型の多結晶半導体
とを直接接触させｐｎ接合を形成したとしても、光起電
力装置として十分な変換効率を得ることはできない。
これは、光照射により発生した半導体中の光生成キャリ
アの多くが前記ｐｎ接合界直面の再結合により失ノっれ
てしまい、前記光生成キャリアを外部に十分取＋２出せ
ないためである。
アの多くが前記ｐｎ接合界直面の再結合により失ノっれ
てしまい、前記光生成キャリアを外部に十分取＋２出せ
ないためである。
斯る再結合の原因としては、前記非晶質半導体によるも
のと、前記多結晶半導体によるものとが挙げらノしる。
のと、前記多結晶半導体によるものとが挙げらノしる。
即ち、非晶質ゝ１４導体では、一般に導電型決定不純物
をドー ピングすることにより、その膜質は通常著しく
劣化する。このことは同時に前記ｐ ＋１接合界面にも
前記導電型決定不純物に起因する界面率（３ｒの増加を
もたらし、ｎ）ｊ配光キャリアのｒｌ結合が増加するこ
ととなる。
をドー ピングすることにより、その膜質は通常著しく
劣化する。このことは同時に前記ｐ ＋１接合界面にも
前記導電型決定不純物に起因する界面率（３ｒの増加を
もたらし、ｎ）ｊ配光キャリアのｒｌ結合が増加するこ
ととなる。
また、多結晶半導体では、その内部に結晶粒界を有して
いることや、前記結晶粒界のそれぞれの結晶方位が不揃
いであることによる前記界面準位の増加が生じる。さら
に前記多結晶半導体では、前記結晶粒界に起因する不純
物の偏析が発生したり、前記非晶質半導体との接触部に
おいて該非晶質半導体の異常成長が生じるなどの問題を
発生させる。
いることや、前記結晶粒界のそれぞれの結晶方位が不揃
いであることによる前記界面準位の増加が生じる。さら
に前記多結晶半導体では、前記結晶粒界に起因する不純
物の偏析が発生したり、前記非晶質半導体との接触部に
おいて該非晶質半導体の異常成長が生じるなどの問題を
発生させる。
本発明の目的とするところは、斯る事情に鑑み前記接合
界面における光生成キャリアの再結合を低減する光起電
力装置を提供することにある。
界面における光生成キャリアの再結合を低減する光起電
力装置を提供することにある。
（ニ）課題を解決するだめの手段
本発明光起電力装置の特徴とするところは、互いに逆導
電型の関係を有する多結晶半導体と非晶質半導体とが順
次積層されてなる光起電力装置に於て、前記両゛Ｖ導体
間に、３５０人以人以膜厚を有する真性非晶質半導体を
介在させたことにある。
電型の関係を有する多結晶半導体と非晶質半導体とが順
次積層されてなる光起電力装置に於て、前記両゛Ｖ導体
間に、３５０人以人以膜厚を有する真性非晶質半導体を
介在させたことにある。
（ホ）作用
逆導電型の関係を有する前記多結晶半導体と、前記非晶
質半導体との間に３５０人以１ζの膜厚を有する真性非
晶質半導体を介在させることにより、光生成キャリアの
再結合が減少し、光起電力装置の外部に取り出しうる光
生成キャリア数を増加させることが可能となる。
質半導体との間に３５０人以１ζの膜厚を有する真性非
晶質半導体を介在させることにより、光生成キャリアの
再結合が減少し、光起電力装置の外部に取り出しうる光
生成キャリア数を増加させることが可能となる。
即ち、良好な膜質を有する真性非晶質半導体をｉｊｊ記
多結晶半導体と、０１ノ記導電型非晶質半導体との間に
介在させることにより、光生成キャリアの〜 ３ − 再結合による消滅を抑制することが可能となる。
多結晶半導体と、０１ノ記導電型非晶質半導体との間に
介在させることにより、光生成キャリアの〜 ３ − 再結合による消滅を抑制することが可能となる。
又、前記真性非晶質半４体は、前記導電性非晶質半導体
と比較して、膜質の面で優れているものの、多結晶半導
体と比較した場合、まだ十分ではない。
と比較して、膜質の面で優れているものの、多結晶半導
体と比較した場合、まだ十分ではない。
従って、前記真性非晶質半導体の膜厚が、あまり厚くな
りすぎると、当該光起電力装置の特性の劣化を引き起こ
すことになる。
りすぎると、当該光起電力装置の特性の劣化を引き起こ
すことになる。
そこで、本発明では、前記真性非晶質半導体の膜厚を３
５０Ａ以下とすることにより、該半導体の膜１’７を大
きくした場合に発生する特性劣化を抑制しつつ、前記界
面準位の低減化を実現させている。
５０Ａ以下とすることにより、該半導体の膜１’７を大
きくした場合に発生する特性劣化を抑制しつつ、前記界
面準位の低減化を実現させている。
（へ） 実施例
第１図は、本発明光起電力装置の一実施例を示す素子構
造図である。
造図である。
（１）はｎ型多結晶シリコンからなる多結晶半導体、（
２）は本発明の特徴であ゛る真性非晶質半導体で、真性
非晶質シリコンがらなり、（３）は前記ｎへり多結晶シ
リコンと逆導電型となる非晶質半導体でｐ型非晶質シリ
コン、（４）は１１型多結晶半導体（１）とコンタクト
するアルミニュウムなどからなる電極、（５）はｌ Ｔ
Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ０ｘｉｄｅ）膜や酸化ス
ズ等からなる透明導電膜である。
２）は本発明の特徴であ゛る真性非晶質半導体で、真性
非晶質シリコンがらなり、（３）は前記ｎへり多結晶シ
リコンと逆導電型となる非晶質半導体でｐ型非晶質シリ
コン、（４）は１１型多結晶半導体（１）とコンタクト
するアルミニュウムなどからなる電極、（５）はｌ Ｔ
Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ０ｘｉｄｅ）膜や酸化ス
ズ等からなる透明導電膜である。
本実施例光起電力装置の形成方法としては、まず、多結
晶半導体（１）］−にプラズマガス分解法により真性非
晶質半導体（２）を形成する。
晶半導体（１）］−にプラズマガス分解法により真性非
晶質半導体（２）を形成する。
引き続いて、前記真性非晶質半導体（２）」−に前記多
結晶゛ト導体（１）と逆導電型となるｐ型非晶質半導体
（３）を形成する。実施例では、真性非晶質半導体（２
）と同様なプラズマガス分解法によってｐ型非晶質゛ト
導体（３）を形成した。
結晶゛ト導体（１）と逆導電型となるｐ型非晶質半導体
（３）を形成する。実施例では、真性非晶質半導体（２
）と同様なプラズマガス分解法によってｐ型非晶質゛ト
導体（３）を形成した。
反応ガスとしては、ジボランガスが添加された前記シリ
コン化合物ガスを用いた。
コン化合物ガスを用いた。
このｐ型非晶質半導体（３）及び前記真性非晶質半導体
（２）の形成で採用しているプラズマガス分解法は従来
周知の技術である。
（２）の形成で採用しているプラズマガス分解法は従来
周知の技術である。
次に、光起電力装置の窓側電極として、透明導電膜（５
）を形成する。
）を形成する。
最後に、ｎ型多結晶半導体（１）の他主面に裏面電極と
して金属電極（４）を形成し、光起電力装置が完成する
。
して金属電極（４）を形成し、光起電力装置が完成する
。
尚、ここで言う真性非晶質半導体とは、例えば実施例光
起電力装置の製造工程で使用したプラズマガス分解法に
よって形成された非晶質シリコンであれば、導電型決定
不純物としてのドーピングガスを全く添加することなく
形成された真性非晶質シリコンを含むことは勿論である
が、それ以外に微量のドーピングガスを添加して形成す
ることにより、実質的に真性型に制御された非晶質シリ
コンをも含むものである。
起電力装置の製造工程で使用したプラズマガス分解法に
よって形成された非晶質シリコンであれば、導電型決定
不純物としてのドーピングガスを全く添加することなく
形成された真性非晶質シリコンを含むことは勿論である
が、それ以外に微量のドーピングガスを添加して形成す
ることにより、実質的に真性型に制御された非晶質シリ
コンをも含むものである。
非晶質シリコンなどの非晶質半導体では、一般に不純物
を何ら添加することなく形成した場合でも、僅かではあ
るが導電性を顕わすことがあるためで、例えば非晶質シ
リコンの場合、僅かなｎ型を示す。本発明は、真性非晶
質半導体として、このような実質的に真性な半導体をも
使用しうるものである。
を何ら添加することなく形成した場合でも、僅かではあ
るが導電性を顕わすことがあるためで、例えば非晶質シ
リコンの場合、僅かなｎ型を示す。本発明は、真性非晶
質半導体として、このような実質的に真性な半導体をも
使用しうるものである。
第２図は、本実施例における前記真性非晶質半導体（２
）の膜厚と、当該光起電力装置の開放電圧及び変換効率
との関係を示す特性図である。同図の横軸は真性非晶質
半導体（２）の膜厚を示し、縦軸はその下部に変換効率
を、またその」二部に開放電圧をそれぞれ示す。
）の膜厚と、当該光起電力装置の開放電圧及び変換効率
との関係を示す特性図である。同図の横軸は真性非晶質
半導体（２）の膜厚を示し、縦軸はその下部に変換効率
を、またその」二部に開放電圧をそれぞれ示す。
同図で示す膜厚がゼロの状態とは、実施例光起電力装置
の構造の内、真性非晶質半導体（２）を介在させること
なく、ｎ型多結晶半導体（１）とｐ型非晶質半導体（３
）とを直接接触させて、所謂ｐｎ接合とした場合を意味
している。
の構造の内、真性非晶質半導体（２）を介在させること
なく、ｎ型多結晶半導体（１）とｐ型非晶質半導体（３
）とを直接接触させて、所謂ｐｎ接合とした場合を意味
している。
同図に示されるように、いずれの膜厚においても、前記
「ゼロの状態」と比較して、開放電圧が向上している。
「ゼロの状態」と比較して、開放電圧が向上している。
さらに、真性非晶質半導体（２）の膜厚を３５０Ａ以下
とすることにより、前記開放電圧の向上に加えて、変換
効率も向上している。特にその膜厚を１００Å以下の薄
膜とすることにより、前記変換効率の最大値を得ること
ができる。
とすることにより、前記開放電圧の向上に加えて、変換
効率も向上している。特にその膜厚を１００Å以下の薄
膜とすることにより、前記変換効率の最大値を得ること
ができる。
一方、３５０Å以上の膜厚による場合では、その値が漸
減している。これは、本発明における真性非晶質半導体
（２）が、界面準位の低減を主な機能とし、該非晶質半
導体（２）自体の層中で発生する光キャリアはほとんど
変換効率に寄与せずむしろ、実施例における該非晶質半
導体（２）の厚膜化は前記変換効率の低下を引き起こす
こととなっている。
減している。これは、本発明における真性非晶質半導体
（２）が、界面準位の低減を主な機能とし、該非晶質半
導体（２）自体の層中で発生する光キャリアはほとんど
変換効率に寄与せずむしろ、実施例における該非晶質半
導体（２）の厚膜化は前記変換効率の低下を引き起こす
こととなっている。
尚、本発明で採用する真性非晶質シリコンの膜厚の下限
値としては、通常のプラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置
あるいは、常圧ＣＶＤ装置などによる形成で制御可能な
数人まで、本発明の効果を呈するものであるが、その膜
厚の制御容易性から、２０Å以上が好適である。
値としては、通常のプラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置
あるいは、常圧ＣＶＤ装置などによる形成で制御可能な
数人まで、本発明の効果を呈するものであるが、その膜
厚の制御容易性から、２０Å以上が好適である。
本発明の様に真性非晶質シリコンをｐ型半導体とｎ型半
導体との間に介在させることは、非晶質シリコンのみか
らなる光起電力装置のｐ層、１層及びｎ層を順次積層し
た所謂ｐｉｎ接合構造と類似するものと想起される。
導体との間に介在させることは、非晶質シリコンのみか
らなる光起電力装置のｐ層、１層及びｎ層を順次積層し
た所謂ｐｉｎ接合構造と類似するものと想起される。
然し乍ら、本発明の光起電力装置では、多結晶半導体と
非晶質半導体との異なる結晶状態の半導体間に真性非晶
質半導体装置するという構成上の特徴を有すること、さ
らには、前述した如く前記真性非晶質半導体内の光生成
キャリアは、変換−８＝ 効率に寄与しないものであり、その膜厚から見ても、む
しろ前記真性非晶質半導体を光生成キャリアが生じない
程度にまで薄膜化することに大きな特徴がある。
非晶質半導体との異なる結晶状態の半導体間に真性非晶
質半導体装置するという構成上の特徴を有すること、さ
らには、前述した如く前記真性非晶質半導体内の光生成
キャリアは、変換−８＝ 効率に寄与しないものであり、その膜厚から見ても、む
しろ前記真性非晶質半導体を光生成キャリアが生じない
程度にまで薄膜化することに大きな特徴がある。
従って、従来の非晶質シリコンのみから成る光起電力装
置における前記ｐｉｎ構造とは、全くその目的、構成、
効果を異にするものである。
置における前記ｐｉｎ構造とは、全くその目的、構成、
効果を異にするものである。
実施例では、多結晶半導体として、ｎ型半導体を使用し
た場合について説明したが、本発明の光起電力装置はこ
れに限るものではなく多結晶半導体をｐ型とし、非晶質
半導体をｎ型としても全く同様な効果を示すことは言う
までもない。
た場合について説明したが、本発明の光起電力装置はこ
れに限るものではなく多結晶半導体をｐ型とし、非晶質
半導体をｎ型としても全く同様な効果を示すことは言う
までもない。
（ト） 発明の効果
本発明の光起電力装置によれば、多結晶半導体と前記導
電性非晶質半導体との間の界面準位に関して、導電性非
晶質半導体に起因する界面準位の増加並びに多結晶半導
体の結晶粒界による界面準位の増加を、低減することが
可能となり、変換効率の向上が図れる。
電性非晶質半導体との間の界面準位に関して、導電性非
晶質半導体に起因する界面準位の増加並びに多結晶半導
体の結晶粒界による界面準位の増加を、低減することが
可能となり、変換効率の向上が図れる。
第１図は本発明光起電力装置の素子構造を説明するだめ
の素子構造断面図、第２図は前記素子構造における真性
非晶質半導体の膜厚と開放電圧及び変換効率との関係を
示す特性図である。
の素子構造断面図、第２図は前記素子構造における真性
非晶質半導体の膜厚と開放電圧及び変換効率との関係を
示す特性図である。
Claims (1)
- （１）互いに逆導電型の関係を有する多結晶半導体と非
晶質半導体とが順次積層されてなる光起電力装置に於て
、前記両半導体間に、３５０Å以下の膜厚を有する真性
非晶質半導体を介在させたことを特徴とする光起電力装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2334971A JPH04199750A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 光起電力装置 |
| US07/757,250 US5213628A (en) | 1990-09-20 | 1991-09-10 | Photovoltaic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2334971A JPH04199750A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04199750A true JPH04199750A (ja) | 1992-07-20 |
Family
ID=18283275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2334971A Pending JPH04199750A (ja) | 1990-09-20 | 1990-11-29 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04199750A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5401336A (en) * | 1992-12-09 | 1995-03-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device |
| DE112013005224B4 (de) | 2012-10-31 | 2019-05-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Solarzelle |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2334971A patent/JPH04199750A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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