JPH04229664A - 光起電力装置及びその製造方法 - Google Patents
光起電力装置及びその製造方法Info
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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
【０００１】
【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。
の光起電力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】単結晶材料で構成される太陽電池では、
従来ｐｎ接合などの半導体接合を形成する方法として、
ガス拡散法が用いられている。前記ガス拡散法とは、例
えば、一導電型の単結晶半導体を、拡散源である他導電
型決定不純物元素を含有する雰囲気中に設置し、８５０
〜９５０℃程度の高温で熱処理することにより前記他導
電型決定不純物元素を前記単結晶半導体中に拡散させる
ドーピング方法をいう。
従来ｐｎ接合などの半導体接合を形成する方法として、
ガス拡散法が用いられている。前記ガス拡散法とは、例
えば、一導電型の単結晶半導体を、拡散源である他導電
型決定不純物元素を含有する雰囲気中に設置し、８５０
〜９５０℃程度の高温で熱処理することにより前記他導
電型決定不純物元素を前記単結晶半導体中に拡散させる
ドーピング方法をいう。
【０００３】この様なガス拡散法は、前記単結晶材料に
限られず、多結晶半導体材料などにおいても同様に使用
されている。
限られず、多結晶半導体材料などにおいても同様に使用
されている。
【０００４】前記ガス拡散法に関しては、例えば、太陽
電池ハンドブック（電気学会，昭和６０年）第４６頁乃
至第４７頁に詳しく記載されている。
電池ハンドブック（電気学会，昭和６０年）第４６頁乃
至第４７頁に詳しく記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記ガス拡
散法は、工程面で幾つかの問題を有している。
散法は、工程面で幾つかの問題を有している。
【０００６】例えば、このガス拡散法では、前述の如き
高温での処理を行うため、前記ｐｎ接合の接合面はその
単結晶半導体の表面から２０００Å程度の深い部分に形
成されてしまう。
高温での処理を行うため、前記ｐｎ接合の接合面はその
単結晶半導体の表面から２０００Å程度の深い部分に形
成されてしまう。
【０００７】このため、斯様な深い部分に形成されたｐ
ｎ接合を有する光起電力装置では、入射した光が前記接
合面に到達できず変換効率の向上が図れなかった。
ｎ接合を有する光起電力装置では、入射した光が前記接
合面に到達できず変換効率の向上が図れなかった。
【０００８】ここで言うこの接合面とは、前記ｐｎ接合
に於て、ｎ型不純物及びｐ型不純物のそれぞれの濃度が
同一となった部分をいう。
に於て、ｎ型不純物及びｐ型不純物のそれぞれの濃度が
同一となった部分をいう。
【０００９】更に、このガス拡散法では、前記導電型決
定不純物元素のこのｐｎ接合部における濃度分布は、深
さ方向に沿って緩やかに変化するものとなるため、結果
的に前記光起電力装置内で発生する内部電界強度は小さ
な値となってしまう。
定不純物元素のこのｐｎ接合部における濃度分布は、深
さ方向に沿って緩やかに変化するものとなるため、結果
的に前記光起電力装置内で発生する内部電界強度は小さ
な値となってしまう。
【００１０】従って、外部からの入射光が、例え前記ｐ
ｎ接合に到達し得たとしても、その内部電界強度が小さ
いために、前記入射光により生成された所謂光生成キャ
リアを、十分外部に取り出せないこととなる。
ｎ接合に到達し得たとしても、その内部電界強度が小さ
いために、前記入射光により生成された所謂光生成キャ
リアを、十分外部に取り出せないこととなる。
【００１１】又、従来のこの様な光起電力装置では、入
射する光を有効に利用するため、光が入射する表面側の
電極材料や、半導体材料等に凹凸形状を設ける工夫が成
されている。これは、その光起電力装置に入射した光を
、前記凹凸形状を備えた材料からなる入射面と、該光起
電力装置の裏面電極との間で、多重反射させることによ
り、実効的に光路長を長くすることを目的とするもので
ある。
射する光を有効に利用するため、光が入射する表面側の
電極材料や、半導体材料等に凹凸形状を設ける工夫が成
されている。これは、その光起電力装置に入射した光を
、前記凹凸形状を備えた材料からなる入射面と、該光起
電力装置の裏面電極との間で、多重反射させることによ
り、実効的に光路長を長くすることを目的とするもので
ある。
【００１２】然し乍ら、そのガス拡散法による前記導電
型不純物元素のドーピングを行っても、その光起電力装
置を構成する半導体材料の表面の形状は、斯るドーピン
グ前後で変化しないため、従来、新たにこの凹凸形状を
付加するための工程を設けている。
型不純物元素のドーピングを行っても、その光起電力装
置を構成する半導体材料の表面の形状は、斯るドーピン
グ前後で変化しないため、従来、新たにこの凹凸形状を
付加するための工程を設けている。
【００１３】斯様な理由から、本発明光起電力装置の目
的とするところは、光入射側の半導体表面から浅い部分
に前記ｐｎ接合を配置するとともに、該ｐｎ接合の前記
導電型決定不純物元素の濃度分布が急峻な半導体接合を
備えた光起電力装置を、さらには、前記表面の凹凸形状
を具備せしめた光起電力装置を提供することにある。
的とするところは、光入射側の半導体表面から浅い部分
に前記ｐｎ接合を配置するとともに、該ｐｎ接合の前記
導電型決定不純物元素の濃度分布が急峻な半導体接合を
備えた光起電力装置を、さらには、前記表面の凹凸形状
を具備せしめた光起電力装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の光起電力装置の
特徴とするところは、一導電型非結晶半導体が被着形成
された他導電型の単結晶半導体又は多結晶半導体を熱処
理することにより形成された接合面を具備する光起電力
装置に於て、前記接合面が、前記非結晶半導体の表面か
ら５００Å以下の位置に配置されたことにある。
特徴とするところは、一導電型非結晶半導体が被着形成
された他導電型の単結晶半導体又は多結晶半導体を熱処
理することにより形成された接合面を具備する光起電力
装置に於て、前記接合面が、前記非結晶半導体の表面か
ら５００Å以下の位置に配置されたことにある。
【００１５】又、本発明光起電力装置の特徴とするとこ
ろは一導電型非結晶半導体が被着形成された他導電型の
単結晶半導体又は多結晶半導体を熱処理することにより
形成された接合面を具備する光起電力装置に於て、前記
非結晶半導体の表面に凹凸形状が備えられたことにあり
、さらに、本発明光起電力装置の製造方法の特徴とする
ところは、一導電型非結晶半導体が被着形成された他導
電型の単結晶半導体又は多結晶半導体を熱処理すること
により、前記非結晶半導体を多結晶化するとともにその
表面を凹凸形状とすることにあり、また、本発明光起電
力装置の製造方法の特徴とするところは、一導電型の単
結晶半導体又は多結晶半導体と、他導電型非結晶半導体
を重畳形成されて成る積層体に、さらに絶縁膜を形成し
熱処理することにある。
ろは一導電型非結晶半導体が被着形成された他導電型の
単結晶半導体又は多結晶半導体を熱処理することにより
形成された接合面を具備する光起電力装置に於て、前記
非結晶半導体の表面に凹凸形状が備えられたことにあり
、さらに、本発明光起電力装置の製造方法の特徴とする
ところは、一導電型非結晶半導体が被着形成された他導
電型の単結晶半導体又は多結晶半導体を熱処理すること
により、前記非結晶半導体を多結晶化するとともにその
表面を凹凸形状とすることにあり、また、本発明光起電
力装置の製造方法の特徴とするところは、一導電型の単
結晶半導体又は多結晶半導体と、他導電型非結晶半導体
を重畳形成されて成る積層体に、さらに絶縁膜を形成し
熱処理することにある。
【００１６】
【作用】一導電型非結晶半導体が形成された他導電型の
単結晶半導体又は多結晶半導体に熱処理を施すと、この
両半導体間には接合面が形成される。
単結晶半導体又は多結晶半導体に熱処理を施すと、この
両半導体間には接合面が形成される。
【００１７】この場合、その一導電型非結晶半導体の膜
厚を小さくすることによって、この接合面を前記一導電
型非結晶半導体の表面から浅い部分に形成し配置するこ
とが可能となるとともに、その接合面付近の導電型決定
不純物の濃度分布は急峻なものとなる。
厚を小さくすることによって、この接合面を前記一導電
型非結晶半導体の表面から浅い部分に形成し配置するこ
とが可能となるとともに、その接合面付近の導電型決定
不純物の濃度分布は急峻なものとなる。
【００１８】この結果、本発明光起電力装置に入射光は
、前記接合面において効率よく吸収され、且つその吸収
に因る光生成キャリアは容易に外部に取り出し得ること
になる。
、前記接合面において効率よく吸収され、且つその吸収
に因る光生成キャリアは容易に外部に取り出し得ること
になる。
【００１９】さらに、前記熱処理を施すことで、その一
導電型非結晶半導体の表面に凹凸形状を備えさせること
が可能となる。
導電型非結晶半導体の表面に凹凸形状を備えさせること
が可能となる。
【００２０】この凹凸形状を備えた本発明光起電力装置
では、前記光路長を実効的に長くすることが可能となり
、変換効率が向上する。
では、前記光路長を実効的に長くすることが可能となり
、変換効率が向上する。
【００２１】また、一導電型の単結晶半導体又は多結晶
半導体と、前記他導電型非結晶半導体を重畳形成した積
層体にさらに絶縁膜を該非結晶半導体を被着形成し熱処
理を施すと、この非結晶半導体のその絶縁膜近傍では、
多結晶化のための核発生が抑制されることとなる。この
ため、この熱処理による前記非結晶半導体の多結晶化は
、主に該非結晶半導体と、前記単結晶若しくは多結晶半
導体との接触近傍から発生し、結果としてこの非結晶半
導体の多結晶化による結晶粒の粒径を大きくすることが
できる。
半導体と、前記他導電型非結晶半導体を重畳形成した積
層体にさらに絶縁膜を該非結晶半導体を被着形成し熱処
理を施すと、この非結晶半導体のその絶縁膜近傍では、
多結晶化のための核発生が抑制されることとなる。この
ため、この熱処理による前記非結晶半導体の多結晶化は
、主に該非結晶半導体と、前記単結晶若しくは多結晶半
導体との接触近傍から発生し、結果としてこの非結晶半
導体の多結晶化による結晶粒の粒径を大きくすることが
できる。
【００２２】
【実施例】図１及び図２は本発明第１の実施例光起電力
装置を説明するための製造工程別素子構造図である。
装置を説明するための製造工程別素子構造図である。
【００２３】図１に示す第１工程では、ｎ型単結晶シリ
コンからなる一導電型単結晶半導体（１）上に、ｐ型非
晶質シリコン膜からなる他導電型非結晶半導体（２）を
形成する。このｐ型非晶質シリコン膜は、従来周知のプ
ラズマＣＶＤ法によって形成した。
コンからなる一導電型単結晶半導体（１）上に、ｐ型非
晶質シリコン膜からなる他導電型非結晶半導体（２）を
形成する。このｐ型非晶質シリコン膜は、従来周知のプ
ラズマＣＶＤ法によって形成した。
【００２４】前記ｐ型非晶質シリコンの代表的な形成条
件を表１にまとめて示す。また、同表中には、その一導
電型単結晶半導体（１）をｐ型半導体とし、前記非結晶
半導体（２）としてｎ型非晶質シリコンを使用した場合
の、このｎ型非晶質シリコンの形成条件についても同時
に記載している。
件を表１にまとめて示す。また、同表中には、その一導
電型単結晶半導体（１）をｐ型半導体とし、前記非結晶
半導体（２）としてｎ型非晶質シリコンを使用した場合
の、このｎ型非晶質シリコンの形成条件についても同時
に記載している。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１では、ドーピングガスとしてジボラン
ガス（Ｂ２Ｈ６）、フォスフィンガス（ＰＨ３）を使用
した場合について記載したが、本発明光起電力装置はこ
れらに限ら れるものではない。
ガス（Ｂ２Ｈ６）、フォスフィンガス（ＰＨ３）を使用
した場合について記載したが、本発明光起電力装置はこ
れらに限ら れるものではない。
【００２７】実施例における前記非結晶半導体（２）の
成長速度は０．５〜１５Å／秒で、その膜厚は 約５０
０Åである。
成長速度は０．５〜１５Å／秒で、その膜厚は 約５０
０Åである。
【００２８】次に図２に示す第２工程では、非結晶半導
体（２）が形成された単結晶半導体（１）に６５０℃で
３時間の熱処理を施した後、電極（４）（５）を形成す
る。前記熱処理により非結晶半導体（２）は多結晶化し
、多結晶半導体（２ａ）に変質される。実施例では、
多結晶半導体（２ａ）はｐ型多結晶シリコンとなる。前
記熱処理によれはこの多結晶化の他に、同時にこの多結
晶半導体（２ａ）と前記単結晶半導体（１）との間にｐ
ｎ接 合が形成されることになる。 （３）は、前記ｐｎ接合の接合面である。
体（２）が形成された単結晶半導体（１）に６５０℃で
３時間の熱処理を施した後、電極（４）（５）を形成す
る。前記熱処理により非結晶半導体（２）は多結晶化し
、多結晶半導体（２ａ）に変質される。実施例では、
多結晶半導体（２ａ）はｐ型多結晶シリコンとなる。前
記熱処理によれはこの多結晶化の他に、同時にこの多結
晶半導体（２ａ）と前記単結晶半導体（１）との間にｐ
ｎ接 合が形成されることになる。 （３）は、前記ｐｎ接合の接合面である。
【００２９】光入射側の電極（４）及び裏面電極（５）
としては、いずれも蒸着法によるアルミニュウム金属膜
を使用した。
としては、いずれも蒸着法によるアルミニュウム金属膜
を使用した。
【００３０】実施例では、前記ｐｎ接合の接合面（３）
は、この多結晶半導体（２ａ）の表面から５００Åの位
置に形成されている。従って、前記接合面（３）の、そ
の表面側からの深 さを制御するには、前記非結晶半導
体（２）の膜厚を制御することにより行うこと ができ
る。即ち、前記表面側からより浅い部分に前記接合面（
３）を形成するには、前記非晶質半導体（２）の膜厚を
小さくすればよい。
は、この多結晶半導体（２ａ）の表面から５００Åの位
置に形成されている。従って、前記接合面（３）の、そ
の表面側からの深 さを制御するには、前記非結晶半導
体（２）の膜厚を制御することにより行うこと ができ
る。即ち、前記表面側からより浅い部分に前記接合面（
３）を形成するには、前記非晶質半導体（２）の膜厚を
小さくすればよい。
【００３１】この場合、斯る制御において、前記多結晶
半導体（２ａ）の部分は、光起電力装置としての光生成
キャリアの取り出し用半導体層となることから、低抵抗
である必要がある。具体的には、前記多結晶半導体（２
ａ）としては、ｐ型半導体あるいは、ｎ型半導体のいず
れの場合においても、そのキャリア濃度は、５×１０２
０〜２×１０２１ｃｍ−３であることが好ましい。
半導体（２ａ）の部分は、光起電力装置としての光生成
キャリアの取り出し用半導体層となることから、低抵抗
である必要がある。具体的には、前記多結晶半導体（２
ａ）としては、ｐ型半導体あるいは、ｎ型半導体のいず
れの場合においても、そのキャリア濃度は、５×１０２
０〜２×１０２１ｃｍ−３であることが好ましい。
【００３２】尚、前記熱処理の条件としては、温度とし
て５００〜６５０℃、処理時間として３〜７時間、雰囲
気としては不活性ガス又は真空中とすることが、工程上
好ましい。
て５００〜６５０℃、処理時間として３〜７時間、雰囲
気としては不活性ガス又は真空中とすることが、工程上
好ましい。
【００３３】本発明光起電力装置では、前記接合面（３
）付近における、前記非結晶半導体（２）から拡散され
る、その導電型決定不純物元素の濃度分布は、非常に急
峻なものとなる。図３は、前記導電型決定不純物元素の
濃度分布を示したものであり、その横軸は前記多結晶半
導体（２ａ）の表面からの深さを示し、縦軸は、前記導
電型決定不純物元素の濃度を示す。斯る結果は、二次イ
オン分析計により分析した。
）付近における、前記非結晶半導体（２）から拡散され
る、その導電型決定不純物元素の濃度分布は、非常に急
峻なものとなる。図３は、前記導電型決定不純物元素の
濃度分布を示したものであり、その横軸は前記多結晶半
導体（２ａ）の表面からの深さを示し、縦軸は、前記導
電型決定不純物元素の濃度を示す。斯る結果は、二次イ
オン分析計により分析した。
【００３４】また、同図には、本発明光起電力装置（６
）の他に、従来の前記ガス拡散法によ って形成された
場合の導電型決定不純物元素の濃度分布も比較のため破
線（７）に よって示されている。
）の他に、従来の前記ガス拡散法によ って形成された
場合の導電型決定不純物元素の濃度分布も比較のため破
線（７）に よって示されている。
【００３５】同図から分かるように、本発明の光起電力
装置によれば、５００Åの幅で前記導 電型決定不純物
元素の濃度が１０２１ｃｍ−３から１０１７ｃｍ−３に
急峻に変化している。 これに対して、前記ガス拡散法においては、その幅は１
５００Åと大きく且つ緩やかに変化している。
装置によれば、５００Åの幅で前記導 電型決定不純物
元素の濃度が１０２１ｃｍ−３から１０１７ｃｍ−３に
急峻に変化している。 これに対して、前記ガス拡散法においては、その幅は１
５００Åと大きく且つ緩やかに変化している。
【００３６】また、本発明者等によれば、ｐ型単結晶半
導体上に、非結晶半導体（２）として ｎ型非晶質シリ
コンを使用した場合でも、その不純物元素の濃度分布は
図４と同様に急峻に変化することを確認している。
導体上に、非結晶半導体（２）として ｎ型非晶質シリ
コンを使用した場合でも、その不純物元素の濃度分布は
図４と同様に急峻に変化することを確認している。
【００３７】次に本発明光起電力装置の電気的特性につ
いて詳述する。
いて詳述する。
【００３８】図４は本発明光起電力装置の光起電力特性
図、図５はその光感度特性図であり、いずれも本発明光
起電力装置（８）（１０）の他に、従来の前記ガス拡散
法によって 形成された光起電力装置の特性を比較のた
め、破線（９）（１１）により示している。 図４によ
れば、本発明光起電力装置（８）は、従来のものと比較
して、その開放電 圧が著しく増加している。斯る原因
は、前記接合近傍における前記不純物元素の濃度分布の
変化が急峻であることに基づくもので、前記光起電力装
置内の内部電界が有効に生起していることを示している
。さらに、図５から本発明光起電力装置（１０）によれ
ば、前記ｐｎ接合の形成位置が該装置の表面から浅い位
置にあることにより、短波長側の光感度の向上が認めら
れる、半面、長波長側の光感度はほとんど変化していな
いことがわかる。
図、図５はその光感度特性図であり、いずれも本発明光
起電力装置（８）（１０）の他に、従来の前記ガス拡散
法によって 形成された光起電力装置の特性を比較のた
め、破線（９）（１１）により示している。 図４によ
れば、本発明光起電力装置（８）は、従来のものと比較
して、その開放電 圧が著しく増加している。斯る原因
は、前記接合近傍における前記不純物元素の濃度分布の
変化が急峻であることに基づくもので、前記光起電力装
置内の内部電界が有効に生起していることを示している
。さらに、図５から本発明光起電力装置（１０）によれ
ば、前記ｐｎ接合の形成位置が該装置の表面から浅い位
置にあることにより、短波長側の光感度の向上が認めら
れる、半面、長波長側の光感度はほとんど変化していな
いことがわかる。
【００３９】また、本発明光起電力装置によれば、表１
に記載した前記非結晶半導体（２）の 形成条件の内、
成長速度を１５〜３０Å／秒と大きくすることによって
、前記熱処理後の表面に凹凸形状を具備せしめることが
できる。
に記載した前記非結晶半導体（２）の 形成条件の内、
成長速度を１５〜３０Å／秒と大きくすることによって
、前記熱処理後の表面に凹凸形状を具備せしめることが
できる。
【００４０】即ち、本発明光起電力装置では、先に形成
する非結晶半導体（２）の成膜速度を 高くすることに
より、後工程の前記熱処理による多結晶化を経ることで
その表面に凹凸形状を具備せしめることが可能となる。 この場合、その成長速度の増加方法としては、表１に記
載した形成条件内で、放電電力の増加や、反応ガス量の
増加を行うことによって、容易に成し得ることができる
。
する非結晶半導体（２）の成膜速度を 高くすることに
より、後工程の前記熱処理による多結晶化を経ることで
その表面に凹凸形状を具備せしめることが可能となる。 この場合、その成長速度の増加方法としては、表１に記
載した形成条件内で、放電電力の増加や、反応ガス量の
増加を行うことによって、容易に成し得ることができる
。
【００４１】図６は、前述したように前記凹凸形状を具
備せしめた本発明光起電力装置の第２の実施例の素子構
造図であり、図中の符号は図２のものと同様にしている
。同図に示すように多結晶化された前記非結晶半導体（
２）の表面には、凹凸形状（２ｂ） が具備されている
。
備せしめた本発明光起電力装置の第２の実施例の素子構
造図であり、図中の符号は図２のものと同様にしている
。同図に示すように多結晶化された前記非結晶半導体（
２）の表面には、凹凸形状（２ｂ） が具備されている
。
【００４２】図７は、第１の実施例である前記成長速度
を１０Å／秒とした場合（１２）と、それを２５Å／秒
とすることにより、前記表面に凹凸形状を具備せしめた
第２の実施例の場合（１３）との、それぞれの光起電力
装置の光感度特性を示している。同図より、前記凹凸形
状を備えた光起電力装置（１３）の光感度は長波長側で
向上していることが確認できる。
を１０Å／秒とした場合（１２）と、それを２５Å／秒
とすることにより、前記表面に凹凸形状を具備せしめた
第２の実施例の場合（１３）との、それぞれの光起電力
装置の光感度特性を示している。同図より、前記凹凸形
状を備えた光起電力装置（１３）の光感度は長波長側で
向上していることが確認できる。
【００４３】第１及び第２の実施例においては、ｎ型単
結晶シリコン上にｐ型非晶質シリコンを形成し、熱処理
する場合についてのみ説明したが、本発明光起電力装置
はこれに限るものではなく、ｐ型単結晶シリコン上にｎ
型非晶質シリコンを形成し熱処理を行ったものであって
もよい。この場合、表１に示すような形成条件によって
形成されたｎ型非晶質シリコンを使用するのが好適であ
る。
結晶シリコン上にｐ型非晶質シリコンを形成し、熱処理
する場合についてのみ説明したが、本発明光起電力装置
はこれに限るものではなく、ｐ型単結晶シリコン上にｎ
型非晶質シリコンを形成し熱処理を行ったものであって
もよい。この場合、表１に示すような形成条件によって
形成されたｎ型非晶質シリコンを使用するのが好適であ
る。
【００４４】次に第３の実施例として、図８に前述した
第２の実施例の単結晶半導体に替えて、多結晶半導体を
使用したものを示す。図中の（１４）は、ｎ型の多結晶
シリコンからなる多結晶半導体、（１５）は、前記ｎ型
の多結晶半導体（１４）に形成されたｐ型非晶質シリコ
ンを熱処理することにより、該非晶質シリコンを多結晶
化させた多結晶シリコンからなる多結晶半導体で、（１
６）（１７）は多結晶半導体に形成された金属電極であ
る。特に熱処理により多結晶化されて成る多結晶半導体
（１５）の表面は、その熱処理によって凹凸形状を具備
せしめられている。
第２の実施例の単結晶半導体に替えて、多結晶半導体を
使用したものを示す。図中の（１４）は、ｎ型の多結晶
シリコンからなる多結晶半導体、（１５）は、前記ｎ型
の多結晶半導体（１４）に形成されたｐ型非晶質シリコ
ンを熱処理することにより、該非晶質シリコンを多結晶
化させた多結晶シリコンからなる多結晶半導体で、（１
６）（１７）は多結晶半導体に形成された金属電極であ
る。特に熱処理により多結晶化されて成る多結晶半導体
（１５）の表面は、その熱処理によって凹凸形状を具備
せしめられている。
【００４５】本実施例においても第２の実施例と同様に
、その熱処理による多結晶化と同時にその表面の凹凸化
が行える。表２及び表３は、本実施例で使用した前記非
晶質半導体のプラズマＣＶＤ法による形成条件と、熱処
理条件を示している。
、その熱処理による多結晶化と同時にその表面の凹凸化
が行える。表２及び表３は、本実施例で使用した前記非
晶質半導体のプラズマＣＶＤ法による形成条件と、熱処
理条件を示している。
【００４６】
【表２】
【００４７】
【表３】
【００４８】特に、本例の如く熱処理のための基板を多
結晶半導体（１４）とした場合にあっては、それを単結
晶半導体とした場合と比較して、熱処理によって多結晶
化されて成る多結晶半導体（１５）のその表面の凹凸化
にとっては、初期に形成される前記非晶質半導体の成長
速度は小さい方が好ましい。
結晶半導体（１４）とした場合にあっては、それを単結
晶半導体とした場合と比較して、熱処理によって多結晶
化されて成る多結晶半導体（１５）のその表面の凹凸化
にとっては、初期に形成される前記非晶質半導体の成長
速度は小さい方が好ましい。
【００４９】これは、前述した第１の実施例のその単結
晶半導体の場合にあっては、該単結晶半導体が物性上一
つの結晶面のみをその表面に有するものであるのに対し
、本例の基板となる前記多結晶半導体（１４）は、その
表面に種々の結晶面を有するため、熱処理の際にその非
晶質半導体がその下地であるこの多結晶半導体（１４）
の種々の結晶面による影響を十分を受け得るように、比
較的低速度でこの非晶質半導体を成長させる必要がある
からである。
晶半導体の場合にあっては、該単結晶半導体が物性上一
つの結晶面のみをその表面に有するものであるのに対し
、本例の基板となる前記多結晶半導体（１４）は、その
表面に種々の結晶面を有するため、熱処理の際にその非
晶質半導体がその下地であるこの多結晶半導体（１４）
の種々の結晶面による影響を十分を受け得るように、比
較的低速度でこの非晶質半導体を成長させる必要がある
からである。
【００５０】図９及び図１０は、本実施例において前記
非晶質半導体の成長速度を１０〜３０Å／秒（１８）（
２０）と、１〜５Å／秒（１９）（２１）とした場合の
それぞれの光起電力装置の光起電力特性図と光感度特性
図である。
非晶質半導体の成長速度を１０〜３０Å／秒（１８）（
２０）と、１〜５Å／秒（１９）（２１）とした場合の
それぞれの光起電力装置の光起電力特性図と光感度特性
図である。
【００５１】前者の成長速度では、その熱処理によって
形成された多結晶半導体の表面には凹凸形状を有するも
のの、後者の場合では、その凹凸形状は具備していない
。
形成された多結晶半導体の表面には凹凸形状を有するも
のの、後者の場合では、その凹凸形状は具備していない
。
【００５２】図９によれば、凹凸形状を備えた多結晶半
導体によるものの方が、光起電力特性が優れており、又
図１０によれば、その凹凸形状によって長波長光側の光
感度の向上が図れていることがわかる。
導体によるものの方が、光起電力特性が優れており、又
図１０によれば、その凹凸形状によって長波長光側の光
感度の向上が図れていることがわかる。
【００５３】次に、本発明の第４の実施例光起電力装置
の製造工程別素子構造図を図１１及び図１２に示す。
の製造工程別素子構造図を図１１及び図１２に示す。
【００５４】図１１に示す第１工程では、支持基板（２
２）としてセラミックス基板を使用し、斯る基板上に光
起電力装置の一電極となる金属電極（２３）をパターン
形成した後、多結晶半導体（２４）及び、後工程で熱処
理される非晶質半導体（２５）を順次形成する。
２）としてセラミックス基板を使用し、斯る基板上に光
起電力装置の一電極となる金属電極（２３）をパターン
形成した後、多結晶半導体（２４）及び、後工程で熱処
理される非晶質半導体（２５）を順次形成する。
【００５５】この非晶質半導体（２５）は、第３の実施
例と同様の形成方法及び条件によって形成した。又、そ
の多結晶半導体（２４）としては、熱ＣＶＤ法で形成し
た多結晶シリコンを使用した。
例と同様の形成方法及び条件によって形成した。又、そ
の多結晶半導体（２４）としては、熱ＣＶＤ法で形成し
た多結晶シリコンを使用した。
【００５６】次に、図１２に示す第２工程では、熱処理
を加えてその非晶質半導体（２５）を多結晶化し、その
熱処理によって形成された多結晶半導体（２６）上に電
極（２７）を設ける。本例では、熱処理によって形成さ
れた多結晶半導体（２６）は多結晶シリコンとなり、そ
の表面には、前記凹凸形状が備えられている。
を加えてその非晶質半導体（２５）を多結晶化し、その
熱処理によって形成された多結晶半導体（２６）上に電
極（２７）を設ける。本例では、熱処理によって形成さ
れた多結晶半導体（２６）は多結晶シリコンとなり、そ
の表面には、前記凹凸形状が備えられている。
【００５７】図１３及び図１４は、本実施例光起電力装
置の光起電力特性と光感度特性図である。両図には、前
述した実施例と同様に、その表面を凹凸形状とした場合
（２８）（３０）及び、その表面が平坦な場合（２９）
（３１）のそれぞれについてその特性を示している。
置の光起電力特性と光感度特性図である。両図には、前
述した実施例と同様に、その表面を凹凸形状とした場合
（２８）（３０）及び、その表面が平坦な場合（２９）
（３１）のそれぞれについてその特性を示している。
【００５８】本例のようなセラミックス基板上において
形成された光起電力装置でも良好な特性が得られるとと
もに、その凹凸形状を具備したものにあっては長波長側
での感度向上が成し得ていることが判る。
形成された光起電力装置でも良好な特性が得られるとと
もに、その凹凸形状を具備したものにあっては長波長側
での感度向上が成し得ていることが判る。
【００５９】前記支持基板としては、実施例のセラミッ
クスの他に、石英、ガラス、金属基板などを使用しても
よい。
クスの他に、石英、ガラス、金属基板などを使用しても
よい。
【００６０】次に、他の本発明光起電力装置の製造方法
について、図１５により説明する。同図は、光起電力装
置の製造方法を説明する工程別素子構造図である。本実
施例の製造方法は、以下の如くに行う。
について、図１５により説明する。同図は、光起電力装
置の製造方法を説明する工程別素子構造図である。本実
施例の製造方法は、以下の如くに行う。
【００６１】同図（ａ）に示される第１工程では、ｎ型
の単結晶シリコンからなる単結晶半導体（３２）上に、
ｐ型非晶質シリコン（３３）をプラズマＣＶＤ法によっ
て形成し、さらにその非晶質シリコン上にプラズマＣＶ
Ｄ法あるいは減圧ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜の絶
縁膜（３４）を形成する。
の単結晶シリコンからなる単結晶半導体（３２）上に、
ｐ型非晶質シリコン（３３）をプラズマＣＶＤ法によっ
て形成し、さらにその非晶質シリコン上にプラズマＣＶ
Ｄ法あるいは減圧ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜の絶
縁膜（３４）を形成する。
【００６２】次に、同図（ｂ）に示される第２工程では
、６５０℃の熱処理を施し、ｐ型非晶質シリコン（３３
）をｐ型多結晶シリコン（３３ａ）に変質させた後、前
記絶縁膜（３４） に開口部を設け、次にその開口部に
アルミニュームなどからなる金属膜（３５）を形成し電
極とする。
、６５０℃の熱処理を施し、ｐ型非晶質シリコン（３３
）をｐ型多結晶シリコン（３３ａ）に変質させた後、前
記絶縁膜（３４） に開口部を設け、次にその開口部に
アルミニュームなどからなる金属膜（３５）を形成し電
極とする。
【００６３】この第２工程における熱処理によって、単
結晶半導体（３２）とｐ型多結晶シリコン（３３ａ）と
に接触部では半導体接合（３６）が形成でき光起電力装
置の基本構造を構 成することができる。
結晶半導体（３２）とｐ型多結晶シリコン（３３ａ）と
に接触部では半導体接合（３６）が形成でき光起電力装
置の基本構造を構 成することができる。
【００６４】この光起電力装置の製造方法では、多結晶
化される非晶質半導体は、その上部に絶縁膜が被着形成
されていることから、その非晶質半導体の表面側では多
結晶化が発生しにくくなり、この多結晶化は、この非晶
質半導体の前記基板近傍から主に発生する。このために
、前記絶縁膜を設けなかった場合と比較して、大きな結
晶粒を備えた多結晶半導体を形成できることとなる。
化される非晶質半導体は、その上部に絶縁膜が被着形成
されていることから、その非晶質半導体の表面側では多
結晶化が発生しにくくなり、この多結晶化は、この非晶
質半導体の前記基板近傍から主に発生する。このために
、前記絶縁膜を設けなかった場合と比較して、大きな結
晶粒を備えた多結晶半導体を形成できることとなる。
【００６５】又、本発明の製造方法では、熱処理によっ
て多結晶化されるための時間が若干長くなる。これは、
この絶縁膜を設けない場合では、その多結晶化が前記非
晶質半導体の基板側と表面側のいずれの側からも発生す
るのに対して、本実施例の場合では、その絶縁膜とこの
非晶質半導体とが接触する部分から主に発生することか
ら、多結晶化のために要する時間が長くなるためのであ
る。
て多結晶化されるための時間が若干長くなる。これは、
この絶縁膜を設けない場合では、その多結晶化が前記非
晶質半導体の基板側と表面側のいずれの側からも発生す
るのに対して、本実施例の場合では、その絶縁膜とこの
非晶質半導体とが接触する部分から主に発生することか
ら、多結晶化のために要する時間が長くなるためのであ
る。
【００６６】図１６は、多結晶化される非晶質シリコン
の膜厚が３μｍ及び４０００Åの場合についての、多結
晶半導体の多結晶粒の粒径と、その多結晶化のための熱
処理時間との関係を示す特性図である。尚、同図におい
て実線によって表された特性は、前記絶縁膜を被着形成
された非晶質シリコンを多結晶化したものであり、破線
によるものは、その絶縁膜を形成せずに非晶質シリコン
を多結晶化したものである。
の膜厚が３μｍ及び４０００Åの場合についての、多結
晶半導体の多結晶粒の粒径と、その多結晶化のための熱
処理時間との関係を示す特性図である。尚、同図におい
て実線によって表された特性は、前記絶縁膜を被着形成
された非晶質シリコンを多結晶化したものであり、破線
によるものは、その絶縁膜を形成せずに非晶質シリコン
を多結晶化したものである。
【００６７】同図に示すように、この絶縁膜を設けたこ
とによって熱処理時間が長くなるものの多結晶粒の大型
化が顕著に起こることが判る。
とによって熱処理時間が長くなるものの多結晶粒の大型
化が顕著に起こることが判る。
【００６８】本発明製造方法としては、実施例で使用し
たシリコン酸化膜以外に、シリコン窒化膜等を用いても
本発明の効果を呈するものである。
たシリコン酸化膜以外に、シリコン窒化膜等を用いても
本発明の効果を呈するものである。
【００６９】
【発明の効果】本発明光起電力装置によれば、開放電圧
などの電気的特性の向上が図り得るとともに、前記凹凸
形状によって光感度特性の向上が果たせる。
などの電気的特性の向上が図り得るとともに、前記凹凸
形状によって光感度特性の向上が果たせる。
【００７０】又、本発明製造方法によれば多結晶粒の大
型化が成し得る。
型化が成し得る。
【００７１】更に、多結晶化される非晶質半導体の成長
速度を制御することによって、その凹凸形状の形成の有
無を制御できる。
速度を制御することによって、その凹凸形状の形成の有
無を制御できる。
【００７２】さらにまた、本発明光起電力装置では支持
基板として、種々のものが使用できる。
基板として、種々のものが使用できる。
【図１】本発明光起電力装置の製造工程を説明するため
の一工程での素子構造断面図である。
の一工程での素子構造断面図である。
【図２】本発明光起電力装置の製造工程を説明するため
のその他の工程別素子構造断面図である。
のその他の工程別素子構造断面図である。
【図３】本発明光起電力装置に於る表面から膜厚方向の
深さに対する不純物元素の濃度分布図である。
深さに対する不純物元素の濃度分布図である。
【図４】本発明光起電力装置の光起電力特性図である。
【図５】本発明光起電力装置の光感度特性図である。
【図６】本発明光起電力装置の第２の実施例素子構造断
面図である。
面図である。
【図７】本発明光起電力装置の凹凸形状の有無による光
感度特性図である。
感度特性図である。
【図８】本発明光起電力装置の第３の実施例を説明する
ための素子構造断面図である。
ための素子構造断面図である。
【図９】前記光起電力装置の光起電力特性図である。
【図１０】前記光起電力装置の光感度特性図である。
【図１１】本発明光起電力装置の第４の実施例を説明す
るための一工程での素子構造断面図である。
るための一工程での素子構造断面図である。
【図１２】前記光起電力装置を説明するための他の工程
の素子構造断面図である。
の素子構造断面図である。
【図１３】前記光起電力装置の光起電力特性図である。
【図１４】前記光起電力装置の光感度特性図である。
【図１５】本発明光起電力装置の製造方法を説明するた
めの工程別素子構造断面図である。
めの工程別素子構造断面図である。
【図１６】多結晶化される非晶質シリコンの膜厚と、多
結晶粒の大きさとの関係を示す特性図である。
結晶粒の大きさとの関係を示す特性図である。
１……一導電型単結晶半導体
２ａ…多結晶半導体
３……接合面
Claims (4)
- 【請求項１】 一導電型非結晶半導体が被着形成され
た他導電型の単結晶半導体又は多結晶半導体を熱処理す
ることにより形成された接合面を具備する光起電力装置
に於て、前記接合面が、前記非結晶半導体の表面から５
００Å以下の位置に配置されたことを特徴とする光起電
力装置。 - 【請求項２】 一導電型非結晶半導体が被着形成され
た他導電型の単結晶半導体又は多結晶半導体を熱処理す
ることにより形成された接合面を具備する光起電力装置
に於て、前記非結晶半導体の表面に凹凸形状が備えられ
たことを特徴とする光起電力装置。 - 【請求項３】 一導電型非結晶半導体が被着形成され
た他導電型の単結晶半導体又は多結晶半導体を熱処理す
ることにより、前記非結晶半導体を多結晶化するととも
にその表面を凹凸形状とすることを特徴とする光起電力
装置の製造方法。 - 【請求項４】 一導電型の単結晶半導体又は多結晶半
導体と、他導電型非結晶半導体を重畳形成されて成る積
層体に、さらに絶縁膜を形成し熱処理することを特徴と
する光起電力装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3095757A JPH04229664A (ja) | 1990-11-20 | 1991-04-25 | 光起電力装置及びその製造方法 |
| US07/794,424 US5242504A (en) | 1990-11-20 | 1991-11-19 | Photovoltaic device and manufacturing method therefor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31710190 | 1990-11-20 | ||
| JP2-317101 | 1990-11-20 | ||
| JP3095757A JPH04229664A (ja) | 1990-11-20 | 1991-04-25 | 光起電力装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229664A true JPH04229664A (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=26436948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3095757A Pending JPH04229664A (ja) | 1990-11-20 | 1991-04-25 | 光起電力装置及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5242504A (ja) |
| JP (1) | JPH04229664A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6748696B1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-06-15 | Tony F. Davidson | Self-automated mushroom growing system |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090047791A1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-19 | International Business Machines Corporation | Semiconductor etching methods |
| WO2014185339A1 (ja) * | 2013-05-17 | 2014-11-20 | 日本碍子株式会社 | 光起電力素子 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0045551B1 (fr) * | 1980-08-05 | 1984-10-31 | L'Etat belge, représenté par le Secrétaire Général des Services de la Programmation de la Politique Scientifique | Procédé de préparation de films polycristallins semi-conducteurs composés ou élémentaires et films ainsi obtenus |
| US4539431A (en) * | 1983-06-06 | 1985-09-03 | Sera Solar Corporation | Pulse anneal method for solar cell |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP3095757A patent/JPH04229664A/ja active Pending
- 1991-11-19 US US07/794,424 patent/US5242504A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6748696B1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-06-15 | Tony F. Davidson | Self-automated mushroom growing system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5242504A (en) | 1993-09-07 |
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