JPH046112B2 - - Google Patents

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JPH046112B2
JPH046112B2 JP54147498A JP14749879A JPH046112B2 JP H046112 B2 JPH046112 B2 JP H046112B2 JP 54147498 A JP54147498 A JP 54147498A JP 14749879 A JP14749879 A JP 14749879A JP H046112 B2 JPH046112 B2 JP H046112B2
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JP
Japan
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semiconductor
photoelectric conversion
insulating
semi
insulating film
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JP54147498A
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Shunpei Yamazaki
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/112Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
    • H01L31/113Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〓産業上の利用分野〓 本発明は光電変換用半導体上の絶縁または半絶
縁膜上に半導体を主成分とする被膜を対向電極の
少なくとも一部として設けた光電変換装置に関す
るものである。 〓従来の技術〓 従来より光電変換装置としてはPN接合を用い
た半導体装置、シヨツトキ接合を用いた半導体装
置、およびヘテロ接合を用いた装置が知られてい
る。このうちPN接合を用いた装置に関しては、
光照射面に近い部分にPN接合を設け、一方の電
荷を光照射面側の対抗電極に、他方を裏面の電極
に拡散して光起電力を発生させるものである。 しかしこの接合面は界面より深さ0.01〜0.5μm
と少数キヤリアのライフタイムに比べて浅くでき
ないため対向電極(以下光照射面側に設けられた
電極を対向電極という。)に至るまでに光励起に
より発生したホールおよび電子が再結合をしてし
まい変換効率を高くできなかつた。さらにこの接
合面を浅くするとそこでの拡散抵抗が大きくなつ
てしまい、同様にキヤリアを外へ取り出せないた
めこのふたつを両立させることにより変換効率を
向上することが求められていた。 またこの接合面をさらに浅くし、実質的に空乏
層の厚さと同程度にしたものとしてシヨツトキ接
合を用いた変換装置がある。この変換装置は第1
図Aに示されるように、半導体1の裏面に電極4
をオーム接触用に設け、さらに照射光13に対向
して対向電極5を半透明のシヨツトキ電極として
設けたものである。この場合はシヨツトキ電極と
半導体との界面にナチユラル・オキサイドを20〜
30Åの厚さに作り、そこに発生する界面準位とシ
ヨツトキ電極の仕事関数を利用して第1図Bのよ
うにシヨツトキバリアを設けている。 すなわちシヨツトキ電極5、ナチユラル・オキ
サイド2、空乏層3、半導体1、フエルミ準位1
1が設けられている。 これと同様のカテゴリーであるが、MIS型の光
電変換装置が知られている。これはトンネル電流
を許す範囲で酸化珪素膜(20〜30Å)を600〜700
℃の温度でこの半導体を熱酸化によつて形成しそ
のうえに白金、アルミニウム、モリブデン等の電
極を形成したものである。また対向電極として酸
化スズ、酸化インジユーム、または酸化インジユ
ーム・スズ(ITO)よりなる透明電極を利用した
ヘテロ接合の光電変換装置(第2図)またはPN
接合を用いた光電変換装置の光照射面でのシート
抵抗を少なくするために対抗電極として酸化物透
明電極を用いたもの(第3図)が知られている。 第2図に示す光電変換装置は、第2図Aに示す
ように半導体1上に酸化物透明電極7を形成した
ものである。またそのエネルギーバンド構造の一
例を第2図Bに示している。すなわちITOを酸化
物透明電極7として用いた場合そのエネルギーバ
ンド巾は3.7eVを有し、その伝導体上端よりシリ
コン半導体の最上端までの仕事関数差(φB
0.6eV)を有し、またシリコン半導体1は上側に
約0.36eV曲がつている。 しかしながらこのバンドの曲がりはナチユラ
ル・オキサイドの量に帰因するもので、製造方法
によつてばらつきが大きく制御性が悪いという問
題を有していた。 〓発明が解決しようとする問題点〓 これらのうち、シヨツトキ型についてはそのナ
チユラル・オキサイドが半導体表面の清浄度に極
めて敏感であり、また対向電極の形成方法によつ
ても極めて変動しやすという問題があつた。 例えば、この半導体装置を150℃の温度で1000
時間放置すると、対抗電極3とナチユラル・オキ
サイド2半導体1とが互いに反応してしまいシヨ
ツトキ特性を失つてしまうことがある。 またヘテロ接合においては第2図に示すように
ITO7はその下側にこのITOを構成する低級酸化
珪素膜を介して半導体と接しており、この酸化膜
がナチユラル・オキサイドと同様に5〜20Åの厚
さを有しているため、トンネル電流により光照射
13によつて発生したホールは空乏層よりこのオ
キサイド2を通つてITO7に至つている。 しかしこの薄い酸化膜は人為的に作られたもの
ではない為、同様に150℃の高温動作信頼性試験
において20〜30%の効率の低下をもたらす。これ
はITOと半導体とがその界面において反応するた
めであり、またこの薄い酸化膜の低級なものにお
いて強い光照射により局部破壊が起こり、見掛け
上透明電極下の直列抵抗が減少する。その結果半
導体空乏層がなくなつてしまうという劣化モード
もあることがわかつた。 さらに第3図のPIN接合を用いた半導体装置に
おいても、低級酸化物が対抗電極側の直列抵抗を
増加させる悪い効果のみを持つている、同時にこ
のP型層14での少数キヤリアであるホールと多
数キヤリアである電子との再結合は変換効率を悪
くしてしまい極めておおきな欠点であつた。 またシヨツトキ型、ヘテロ型と同様に信頼性試
験においても効率の低下が見られた。 本発明は光電変換装置の変換効率に極めて敏感
な空乏層領域に制御性のない界面電荷または直列
抵抗を増加させる絶縁物の発生を無くし信頼性を
向上させることをその目的としたものである。さ
らに光照射面近傍において発生した少数キヤリア
の再結合による消滅を防止することをその目的と
したものである。 〓問題を解決するための手段〓 本発明は光電変換装置において、光電変換用の
半導体上に、絶縁または半絶縁被膜をトンネル電
流を許容できる程度の厚さにして設け、かつそれ
に密接して設けられた対向電極の少なくとも一部
として半導体を主成分とする被膜を設けることに
より、光照射面側での少数キヤリアのライフタイ
ムを長くすること、および実質的な仕事関数差
(電子親和力の差と言つてもよい)を利用した制
御性の優れた、高い開放電圧を光電変換装置に持
たせることをその特徴としている。 特に絶縁または半絶縁被膜として光電変換用の
半導体のエネルギバンド幅よりも大きいエネルギ
バンド幅を有するものを用いたことを特徴とする
ものである。 例えば、窒化珪素(Eg=5.1eV)を用いた場
合、その不純物にたいする拡散防止作用とホール
に対するトラツプセンターが少ないことによりこ
れに密接して高濃度に不純物がドープされた半導
体を対抗電極の一部として用いることができたも
のである。 また、対向電極に用いられる半導体としては、
光電変換用の半導体と実質的に同じ材料からな
り、しかも光電変換用の半導体とは逆導電型を有
するものを用いることを特徴とするものである。 本明細書中においては、半導体として珪素およ
びその窒化物または炭化物、酸化物の半導体を用
いる例を説明するが、ゲルマニユーム、ヒ化リ
ン、アルミニユーム等の化合物半導体であつて
も、CdS,Cu2S等であつてもよい。 また、対向電極に用いられる半導体も珪素を主
として実施例では説明するが、それに窒素と不純
物または金属を添加した半導体、または窒素のか
わりに炭素または酸素が添加された半導体であつ
ても同様に適用できる。 以下に本発明の実施例を示す。 実施例 1 第4図Aに本実施例の構造の断面図Bに光電変
換用の半導体である半導体20としてN型の単結
晶半導体を用い、対向電極23としてP型の非単
結晶半導体を用いた場合のエネルギーバンド図を
示す。 また、Cは光電変換用の半導体の導電型と電極
を構成する半導体の導電型がBとは逆の場合のエ
ネルギーバンド図である。 図面Aにおいて半導体20は単結晶のN型であ
り、かつその裏面には1〜1.5μmの厚さのアルミ
ニウムを真空蒸着により電極21とした、さらに
この上表面を過酸化水素、アンモニア、純水にて
十分に前処理洗浄を行つた。この基板をプラズマ
CVD装置内に移し、圧力0.1〜1Torrに保持し、
アンモニアガスを10%含有したヘリウムガスを
50SCCM導入し、高周波出力50Wを加え400℃に
加熱して半導体20の上表面をプラズマ窒化を20
分行い絶縁膜22を20Åの厚さに形成できた。プ
ラズマの還元性雰囲気のため表面のナチユラル・
オキサイド及び酸化物の汚物をゲツタリングで
き、極めて安定な窒化珪素を形成することができ
た。 さらにこの絶縁膜上に0.1〜1%の濃度にジボ
ランを含むシランガスを30SCCM導入し、圧力を
同様に0.1〜1Torrとし、高周波出力50Wを加え
P型の非単結晶半導体23を500Åの厚さに形成
した。基板温度は100〜400℃とくに300℃であつ
た。 この半導体においては、空乏層において発生し
た少数キヤリアであるホールを絶縁膜22を通し
て、対向電極へ放出させるために上記絶縁膜22
の厚さは極めて重要である。 この電極となる半導体の厚さが1〜10μmと厚
いと、この半導体部で照射される光を吸収してし
まう為、0.5μm以下特に1000Å以下5〜500Åの
厚さで十分である。この半導体23中の不純物は
絶縁膜が窒化珪素である為その拡散防止作用によ
つて光電変換用半導体部まで拡散してゆかず信頼
性の向上に大きな役割をはたしている。 この対抗電極を構成する半導体23にはホウ素
に加えて仕事関数が小さい金属であるベリリウ
ム、マグネシウム、バリウム、アルミニウムまた
はランタン系材料等を加え導電性を良くしてもよ
い、本実施例ではアルミニウムを用いさらに対抗
電極上にクシ型の補助電極を真空蒸着法により
1μm形成して導電性の向上をはかつた。さらにこ
の上に反射防止膜としてSiOを形成して光電変換
装置とした。 このようにして作製した光電変換装置の特性を
次頁に示す。
〓Field of Industrial Application〓 The present invention relates to a photoelectric conversion device in which a coating mainly composed of a semiconductor is provided as at least a part of a counter electrode on an insulating or semi-insulating film on a semiconductor for photoelectric conversion. <Prior Art> Conventionally, as photoelectric conversion devices, semiconductor devices using a PN junction, semiconductor devices using a Schottky junction, and devices using a heterojunction have been known. Regarding devices using PN junctions,
A PN junction is provided near the light irradiation surface, and one charge is diffused to the counter electrode on the light irradiation surface side and the other to the electrode on the back surface to generate photovoltaic force. However, this bonding surface is 0.01 to 0.5 μm deeper than the interface.
Since it cannot be made shallow compared to the lifetime of the minority carrier, the holes and electrons generated by photoexcitation recombine and convert before reaching the counter electrode (hereinafter, the electrode provided on the light irradiation surface side is referred to as the counter electrode). It was not possible to increase efficiency. Furthermore, if this junction surface is made shallow, the diffusion resistance there increases, and the carrier cannot be taken out, so there has been a need to improve conversion efficiency by achieving both of these aspects. In addition, there is a conversion device using a Schottky junction in which the junction surface is made even shallower and has a thickness substantially equal to the thickness of the depletion layer. This converter is the first
As shown in Figure A, an electrode 4 is placed on the back surface of the semiconductor 1.
is provided for ohmic contact, and furthermore, a counter electrode 5 is provided as a semi-transparent shot electrode facing the irradiation light 13. In this case, apply natural oxide at the interface between the shot electrode and the semiconductor.
It is made to a thickness of 30 Å, and a shot barrier is provided as shown in Figure 1B by utilizing the interface states generated there and the work function of the shot electrode. That is, a shot electrode 5, a natural oxide 2, a depletion layer 3, a semiconductor 1, and a Fermi level 1.
1 is provided. In a similar category to this, MIS type photoelectric conversion devices are known. This is a silicon oxide film (20 to 30 Å) with a thickness of 600 to 700 to allow tunneling current.
This semiconductor is formed by thermal oxidation at a temperature of .degree. C., and electrodes made of platinum, aluminum, molybdenum, etc. are formed thereon. In addition, a heterojunction photoelectric conversion device (Figure 2) or PN using a transparent electrode made of tin oxide, indium oxide, or indium tin oxide (ITO) as a counter electrode.
In order to reduce the sheet resistance on the light irradiation surface of a photoelectric conversion device using a junction, a device using an oxide transparent electrode as a counter electrode (FIG. 3) is known. The photoelectric conversion device shown in FIG. 2 has an oxide transparent electrode 7 formed on a semiconductor 1 as shown in FIG. 2A. An example of the energy band structure is shown in FIG. 2B. That is, when ITO is used as the oxide transparent electrode 7, its energy band width is 3.7 eV, and the work function difference (φ B ~
0.6 eV), and the silicon semiconductor 1 is bent upward by about 0.36 eV. However, this bending of the band is caused by the amount of natural oxide, and there has been a problem in that it varies widely depending on the manufacturing method and has poor controllability. 〓Problems to be Solved by the Invention〓 Among these, the problem with the Schottky type is that its natural oxide is extremely sensitive to the cleanliness of the semiconductor surface, and is also extremely susceptible to fluctuations depending on the method of forming the counter electrode. It was hot. For example, if this semiconductor device is
If left for a long time, the counter electrode 3 and the natural oxide 2 semiconductor 1 may react with each other and lose their shot characteristics. Also, in a heterojunction, as shown in Figure 2,
ITO7 is in contact with the semiconductor through the lower silicon oxide film that makes up this ITO, and since this oxide film has a thickness of 5 to 20 Å similar to natural oxide, tunneling current Holes generated by the light irradiation 13 reach the ITO 7 from the depletion layer through the oxide 2. However, since this thin oxide film is not artificially created, it also causes a 20-30% reduction in efficiency in high-temperature operation reliability tests at 150°C. This is because ITO and the semiconductor react at the interface, and local destruction occurs in this thin oxide film of low grade due to strong light irradiation, which apparently reduces the series resistance under the transparent electrode. As a result, it was found that there is also a deterioration mode in which the semiconductor depletion layer disappears. Furthermore, in the semiconductor device using the PIN junction shown in FIG. Recombination with electrons, which are majority carriers, impairs conversion efficiency and is an extremely serious drawback. In addition, a decrease in efficiency was observed in reliability tests, similar to the shottoki type and hetero type. An object of the present invention is to improve reliability by eliminating the generation of uncontrollable interfacial charges or insulators that increase series resistance in the depletion layer region, which is extremely sensitive to the conversion efficiency of a photoelectric conversion device. Furthermore, the purpose is to prevent minority carriers generated near the light irradiation surface from disappearing due to recombination. 〓Means for Solving the Problem〓 The present invention provides a photoelectric conversion device in which an insulating or semi-insulating film is provided on a semiconductor for photoelectric conversion with a thickness sufficient to allow tunneling current, and the film is provided in close contact with the insulating or semi-insulating film. By providing a film mainly composed of a semiconductor as at least a part of the counter electrode, it is possible to lengthen the lifetime of minority carriers on the light irradiated surface side and to reduce the substantial work function difference (difference in electron affinity). It is characterized by providing a photoelectric conversion device with a high open-circuit voltage with excellent controllability. In particular, the present invention is characterized in that an insulating or semi-insulating film having an energy band width larger than that of a semiconductor for photoelectric conversion is used. For example, when silicon nitride (Eg = 5.1eV) is used, due to its diffusion prevention effect against impurities and its small number of trap centers for holes, a highly impurity-doped semiconductor can be placed close to it as a counter electrode. It could be used as a part. In addition, as a semiconductor used for the counter electrode,
It is characterized in that it is made of substantially the same material as the semiconductor for photoelectric conversion and has a conductivity type opposite to that of the semiconductor for photoelectric conversion. In this specification, an example will be explained in which silicon and its nitride, carbide, and oxide semiconductors are used as semiconductors . etc. In addition, although the semiconductor used for the counter electrode is mainly silicon in the examples, the same applies to semiconductors to which nitrogen and impurities or metals are added, or semiconductors to which carbon or oxygen is added instead of nitrogen. can. Examples of the present invention are shown below. Example 1 In FIG. 4A, a cross-sectional view B of the structure of this example shows that an N-type single crystal semiconductor is used as the semiconductor 20, which is a semiconductor for photoelectric conversion, and a P-type non-single crystal semiconductor is used as the counter electrode 23. The energy band diagram for the case is shown. Further, C is an energy band diagram when the conductivity type of the semiconductor for photoelectric conversion and the conductivity type of the semiconductor constituting the electrode are opposite to B. In drawing A, the semiconductor 20 is a single-crystal N type, and an electrode 21 is formed on the back surface of aluminum with a thickness of 1 to 1.5 μm by vacuum evaporation, and the upper surface is coated with hydrogen peroxide, ammonia, and pure water. Thorough pre-treatment cleaning was carried out. Plasma this board
Transfer to CVD equipment and maintain pressure at 0.1 to 1 Torr.
Helium gas containing 10% ammonia gas
50SCCM is introduced, high frequency output of 50W is applied, and the upper surface of the semiconductor 20 is plasma nitrided by heating to 400℃.
The insulating film 22 could be formed to a thickness of 20 Å. Due to the reducing atmosphere of plasma, natural
The oxide and oxide contaminants could be gettered, and extremely stable silicon nitride could be formed. Furthermore, 30 SCCM of silane gas containing diborane at a concentration of 0.1 to 1% is introduced onto this insulating film, the pressure is similarly set to 0.1 to 1 Torr, and a high frequency output of 50 W is applied to form a P-type non-single crystal semiconductor 23 with a thickness of 500 Å. Formed. The substrate temperature was 100 to 400°C, especially 300°C. In this semiconductor, the insulating film 22 is used to release holes, which are minority carriers, generated in the depletion layer to the counter electrode through the insulating film 22.
The thickness of the film is extremely important. If the thickness of the semiconductor forming the electrode is as thick as 1 to 10 .mu.m, the semiconductor portion will absorb the irradiated light, so a thickness of 0.5 .mu.m or less, particularly 1000 .ANG. or less, 5 to 500 .ANG. is sufficient. Since the insulating film is made of silicon nitride, the impurities in the semiconductor 23 do not diffuse to the photoelectric conversion semiconductor section due to its diffusion prevention effect, and play a major role in improving reliability. In addition to boron, the semiconductor 23 constituting the counter electrode may be made of beryllium, magnesium, barium, aluminum, or a lanthanum-based material, which is a metal with a small work function, to improve conductivity. In this example, aluminum is used. Furthermore, a comb-shaped auxiliary electrode was placed on the counter electrode by vacuum evaporation.
A thickness of 1 μm was formed to improve conductivity. Furthermore, SiO was formed as an antireflection film on top of this to form a photoelectric conversion device. The characteristics of the photoelectric conversion device thus produced are shown on the next page.

【表】 また150℃1000時間の信頼性試験では変換効率
の劣化が5%以内と向上していた。 本実施例は、シヨツトキ接合を用いた光電変換
装置の電極を半導体を用いて実施したといういこ
ともできる。さらに本発明はPIN接合の光電変換
装置のP層とI層の中間に不純物が完全に遮蔽さ
れる絶縁または半絶縁層を設けることにより少数
キヤリアのトランジツシヨン領域における再結合
を防止したものであるということができる。 実施例 2 第5図Aに縦断面図、Bにエネルギーバンド図
を示してある。 第5図は第2図に対応したものである。第2図
においては酸化珪素層8が化学的に不安定なITO
7と半導体1との反応で発生してしまつていた。 しかし本実施例においてはかかる絶縁層は酸化
珪素より安定な窒化珪素をもちいている。さらに
その上に、半導体層23が対抗電極の一部として
形成されている。 さらにその上にはITOがこれまでと同様に形成
されている。 これは、ITO層を直接空乏層に接しないように
させたものである。 光起電力発生用半導体20、絶縁または半絶縁
層22は実施例1と全く同様の方法で作製し、
ITO層はスパツタリング法により約1000Åの厚さ
に形成した。 実施例 3 第6図に本実施例の縦断面図Aエネルギーバン
ド図Bを示す。 基板としてはガラス基板35を用いこの上面に
真空蒸着法によりアルミニウムを2000Å蒸着し
た、この後このアルミニウムの一部をを陽極化成
しアルミナとし反射防止膜37として使用した。
この上にリンクを10個/cm3以上添加したN型非単
結晶半導体を600Åを実施例3と同様の方法で形
成し対抗電極23とした。さらに実施例1と同様
にこの半導体層の上面約20Åをプラズマ窒化して
絶縁膜22を設けた。 この後、反応ガスとしてシランを10%含むヘリ
ウムガスにシランに対して0.01atm%になるよう
にホスフインを混合したガスを50sccm、アンモ
ニア0〜10sccm導入し、基板温度250℃、圧力
0.05Torr、成膜時間20分で成膜を行なつた。 この際、窒素が珪素に対して50〜0.01%の濃度
となるようにアンモニアの供給量を変化させるこ
とによつて、エネルギーバンドの広い方から狭い
方へと連続的に窒素の添加量を変化させて真性の
非単結晶半導体34,33を形成させた。さらに
この半導体層とエネルギバンド幅が同じ、または
それより大きいエネルギバンド幅を有するP型の
半導体をシランガス、アンモニアガス、ジボラン
ガスを用いてP型非単結晶半導体層32として形
成した、この時ドーパントとして有機アルミ(ト
リメチルアルミ)を添加してフエルミレベルを縮
退させて形成した。この結果本実施例においては
開放電圧が0.9〜1Vの物が得られた。 〓効果〓 本発明は光電変換装置において、絶縁または半
絶縁被膜をトンネル電流を許容できる程度の厚さ
にし、かつそれに密接して設けられた対向電極の
少なくとも一部として光電変換用の半導体と異な
る導電型を有する半導体を主成分とする被膜を設
けることにより、光照射面側での少数キヤリアの
ライフタイムを長くすることおよび実質的な仕事
関数差(電子親和力の差と言つてもよい)を利用
した制御性の優れた、高い開放電圧を光電変換装
置に持たせ、さらに変換効率を向上させるといつ
た極めて大きな効果を有する。 特に絶縁または半絶縁被膜として窒化珪素
(Eg=5.1eV)を用いた場合、その不純物に対す
る拡散防止作用とホールに対するトラツプセンタ
ーが少ないことによりこれに密接して高濃度に不
純物がドープされた半導体を対向電極の一部とし
て用いることができたものである。これにより光
電変換装置の信頼性は従来の物とくらべ大変向上
した。 さらに実施例においては半導体部のエネルギー
バンドを光照射面よりW−N構造とした為、自己
バイアス効果によりさらに変換効率を向上させる
ことができた。 尚、本発明は実施例のみに限定されることが無
いのは言うまでもない。
[Table] Furthermore, in a reliability test conducted at 150°C for 1000 hours, the deterioration of conversion efficiency was improved to within 5%. This example can also be said to be implemented using a semiconductor for the electrodes of a photoelectric conversion device using a Schottky junction. Furthermore, the present invention prevents minority carriers from recombining in the transition region by providing an insulating or semi-insulating layer between the P layer and the I layer of the PIN junction photoelectric conversion device, which completely blocks impurities. It can be said that there is. Example 2 FIG. 5A shows a longitudinal sectional view, and FIG. 5B shows an energy band diagram. FIG. 5 corresponds to FIG. 2. In Figure 2, the silicon oxide layer 8 is made of chemically unstable ITO.
It was generated due to the reaction between 7 and semiconductor 1. However, in this embodiment, the insulating layer uses silicon nitride, which is more stable than silicon oxide. Furthermore, a semiconductor layer 23 is formed thereon as part of the counter electrode. Furthermore, ITO is formed on top of it as before. This prevents the ITO layer from directly contacting the depletion layer. The photovoltaic power generation semiconductor 20 and the insulating or semi-insulating layer 22 were produced in exactly the same manner as in Example 1,
The ITO layer was formed to a thickness of about 1000 Å by sputtering. Example 3 FIG. 6 shows a longitudinal cross-sectional view A and an energy band diagram B of this example. A glass substrate 35 was used as the substrate, and aluminum was deposited to a thickness of 2000 Å on its upper surface by vacuum evaporation. A portion of this aluminum was then anodized to form alumina and used as the antireflection film 37.
On top of this, a 600 Å thick N-type non-single crystal semiconductor to which 10 links/cm 3 or more were added was formed in the same manner as in Example 3 to form a counter electrode 23. Furthermore, as in Example 1, about 20 Å of the upper surface of this semiconductor layer was plasma nitrided to provide an insulating film 22. After this, 50 sccm of helium gas containing 10% silane and phosphine mixed at 0.01 atm% with respect to silane and 0 to 10 sccm of ammonia were introduced as reaction gas, and the substrate temperature was 250℃ and the pressure was
The film was formed at 0.05 Torr for 20 minutes. At this time, by changing the amount of ammonia supplied so that the concentration of nitrogen is 50 to 0.01% with respect to silicon, the amount of nitrogen added is continuously changed from the widest to the narrowest energy band. Intrinsic non-single crystal semiconductors 34 and 33 were thus formed. Furthermore, a P-type semiconductor having an energy band width equal to or larger than that of this semiconductor layer was formed as a P-type non-single crystal semiconductor layer 32 using silane gas, ammonia gas, and diborane gas. It was formed by adding organic aluminum (trimethylaluminum) to degenerate the Fermi level. As a result, in this example, an open circuit voltage of 0.9 to 1V was obtained. <Effects> The present invention provides a photoelectric conversion device in which an insulating or semi-insulating film is made thick enough to allow tunneling current, and at least a part of a counter electrode provided in close proximity to the insulating or semi-insulating film is different from a semiconductor for photoelectric conversion. By providing a film whose main component is a semiconductor with a conductivity type, it is possible to lengthen the lifetime of minority carriers on the light irradiated surface side and to reduce the substantial work function difference (which can also be called a difference in electron affinity). The photoelectric conversion device has a high open-circuit voltage with excellent controllability, and has an extremely large effect of improving conversion efficiency. In particular, when silicon nitride (Eg = 5.1 eV) is used as an insulating or semi-insulating film, its diffusion prevention effect against impurities and its small number of trap centers for holes make it possible to create a highly impurity-doped semiconductor in close contact with silicon nitride (Eg = 5.1 eV). could be used as part of the counter electrode. As a result, the reliability of photoelectric conversion devices has been greatly improved compared to conventional ones. Furthermore, in the example, since the energy band of the semiconductor portion was made into a W-N structure closer to the light irradiation surface, the conversion efficiency could be further improved due to the self-bias effect. It goes without saying that the present invention is not limited only to the examples.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図から第3図は従来の実施例を示す。第4
図は本発明の実施例を示しAはその縦断面図、
B,Cはそのエネルギーバンド図を示す。第5図
は本発明の実施例を示しAはその縦断面図、B,
Cはそのエネルギーバンド図を示す。第6図は本
発明の実施例を示しAはその縦断面図、Bはその
エネルギーバンド図を示す。
1 to 3 show conventional embodiments. Fourth
The figure shows an embodiment of the present invention, and A is a longitudinal sectional view thereof;
B and C show the energy band diagram. FIG. 5 shows an embodiment of the present invention, A is a longitudinal sectional view thereof, B,
C shows its energy band diagram. FIG. 6 shows an embodiment of the present invention, A is a longitudinal sectional view thereof, and B is an energy band diagram thereof.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光電変換用の半導体と、絶縁または半絶縁膜
と、対向電極とを有する光電変換装置において、 前記絶縁または半絶縁膜は光電変換用の半導体
上に設けられ、前記対向電極は絶縁または半絶縁
膜上に設けられた構成であつて、 前記絶縁または半絶縁膜は、トンネル電流を許
容する厚さであり、かつ、そのエネルギバンド幅
は、光電変換用の半導体と絶縁または半絶縁膜と
が接する部分における光電変換用の半導体のエネ
ルギバンド幅より大きく、 また、前記対向電極は、少なくともその一部と
して被膜を有し、 該被膜は、光電変換用の半導体と実質的に同じ
材料からなり、かつ、異なる導電型の半導体を主
成分とし、さらに絶縁または半絶縁膜に接して設
けられた構成を有することを特徴とする光電変換
装置。
[Scope of Claims] 1. In a photoelectric conversion device having a semiconductor for photoelectric conversion, an insulating or semi-insulating film, and a counter electrode, the insulating or semi-insulating film is provided on the semiconductor for photoelectric conversion, and the counter electrode The electrode is provided on an insulating or semi-insulating film, and the insulating or semi-insulating film has a thickness that allows tunneling current, and an energy band width that is similar to that of an insulating semiconductor for photoelectric conversion. or larger than the energy band width of the semiconductor for photoelectric conversion at a portion in contact with the semi-insulating film; 1. A photoelectric conversion device characterized in that the main component is a semiconductor made of the same material and of a different conductivity type, and further provided in contact with an insulating or semi-insulating film.
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