JPH0494172A - 非晶質光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents
非晶質光電変換装置およびその製造方法Info
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- JPH0494172A JPH0494172A JP2211952A JP21195290A JPH0494172A JP H0494172 A JPH0494172 A JP H0494172A JP 2211952 A JP2211952 A JP 2211952A JP 21195290 A JP21195290 A JP 21195290A JP H0494172 A JPH0494172 A JP H0494172A
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えば太陽電池のように太陽光線等の光を
非晶質半導体のp/nあるいはp/i/n接合を用いて
電気エネルギーに変換する非晶質光電変換装置およびそ
の製造方法に関する。
非晶質半導体のp/nあるいはp/i/n接合を用いて
電気エネルギーに変換する非晶質光電変換装置およびそ
の製造方法に関する。
非晶質半導体のp/n接合あるいはp/i/n接合を形
成するには、基板上に電極層を介して非晶質半導体の2
層、n層あるいは2層、i層、n層をこの順にあるいは
逆の順に積層する必要がある。非晶質半導体のうち、最
もよく知られている非晶質シリコン(以下a−5t:■
と記す)層の形成には、−iにSiH#ガスを主成分と
する原料ガスを、例えば13.56MH2の高周波放電
によって生成されたプラズマ中で分解して基体上に成膜
するプラズマCVD法が用いられる。a−3i:H層を
所望のSi型にするには、原料ガス中にドーピングガス
を混合する。p型に対しては、このドーピングガスにジ
ボランBJhあるいは三ふつ化ほう素BPxが用し)ら
れる、p型層が窓層である場合、すなわち光がp型層側
から入射するときは、p型層の光学ノマンドギャップは
できるだけ大きく、その層では光の吸収が少ないことが
望ましい。
成するには、基板上に電極層を介して非晶質半導体の2
層、n層あるいは2層、i層、n層をこの順にあるいは
逆の順に積層する必要がある。非晶質半導体のうち、最
もよく知られている非晶質シリコン(以下a−5t:■
と記す)層の形成には、−iにSiH#ガスを主成分と
する原料ガスを、例えば13.56MH2の高周波放電
によって生成されたプラズマ中で分解して基体上に成膜
するプラズマCVD法が用いられる。a−3i:H層を
所望のSi型にするには、原料ガス中にドーピングガス
を混合する。p型に対しては、このドーピングガスにジ
ボランBJhあるいは三ふつ化ほう素BPxが用し)ら
れる、p型層が窓層である場合、すなわち光がp型層側
から入射するときは、p型層の光学ノマンドギャップは
できるだけ大きく、その層では光の吸収が少ないことが
望ましい。
p型膜−3t:8層の不純物制御をジボランをドーピン
グガスとして、13.56MHzの高周波放電によるプ
ラズマCVDで行うと、膜中はう素濃度の増加に伴って
、膜中水素量が減少し光学バンドギャップの減少が起き
るため、光電変換装置の窓層として通用出来なくなると
いった問題点が有った。また、ドーピングガスとしてB
F、を用いた場合には、膜中水素量の減少はジボランを
用いた場合に比べて少ないが、はう素とふっ素の結合が
強いためB−F結合が膜中に残ってほう素の活性化度を
低下させてしまうといった問題点があった。
グガスとして、13.56MHzの高周波放電によるプ
ラズマCVDで行うと、膜中はう素濃度の増加に伴って
、膜中水素量が減少し光学バンドギャップの減少が起き
るため、光電変換装置の窓層として通用出来なくなると
いった問題点が有った。また、ドーピングガスとしてB
F、を用いた場合には、膜中水素量の減少はジボランを
用いた場合に比べて少ないが、はう素とふっ素の結合が
強いためB−F結合が膜中に残ってほう素の活性化度を
低下させてしまうといった問題点があった。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、光学7Nlンド
ギヤツプが小さくなく、またドープされたほう素の活性
化度の高いp型非晶質半導体膜を有する非晶質光電変換
装置あるいはその製造方法を提供することにある。
ギヤツプが小さくなく、またドープされたほう素の活性
化度の高いp型非晶質半導体膜を有する非晶質光電変換
装置あるいはその製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、光の入射側に
p型膜を有する非晶質半導体のp / nあるいはp
/ i / n接合を用いて光の電気エネルギーに変換
する非晶質光電変換装置において、p型非晶質半導体膜
がBP、をドーピングガスとして形成され、その膜中の
ほう素原子濃度が、1×1020〜2×1021一原子
/cm2の範囲にあり、かつその膜中のふっ素原子濃度
がほう素原子濃度の172以下であるものとする。また
、光を電気エネルギーに変換するために用いるp /
nあるいはp / i / n接合の光の入射側に設け
られるp型非晶賞半導体膜を、原料ガスを放電によって
分解するCVD法で形成する際に、ドーピングガスとし
てBF3を混合した原料ガスを用い、パルス放電CVD
法によるものとする。
p型膜を有する非晶質半導体のp / nあるいはp
/ i / n接合を用いて光の電気エネルギーに変換
する非晶質光電変換装置において、p型非晶質半導体膜
がBP、をドーピングガスとして形成され、その膜中の
ほう素原子濃度が、1×1020〜2×1021一原子
/cm2の範囲にあり、かつその膜中のふっ素原子濃度
がほう素原子濃度の172以下であるものとする。また
、光を電気エネルギーに変換するために用いるp /
nあるいはp / i / n接合の光の入射側に設け
られるp型非晶賞半導体膜を、原料ガスを放電によって
分解するCVD法で形成する際に、ドーピングガスとし
てBF3を混合した原料ガスを用い、パルス放電CVD
法によるものとする。
p型膜中のほう素濃度がlXl01a原子/a11以上
で光電変換1jt買の窓層として最適な暗転導度が得ら
れ、さらに2×1021原子/d以下の範囲で光学バン
ドギャップの低下が起きない。また、p型膜中のふっ素
濃度をほう素濃度の172以下に減少させたことにより
、はう素の活性化度が飛躍的に向上する。そして、パル
ス放電CVD法を適用することにより、ドーピングガス
としてのBFffの分解効率が高まり、膜中のB−F結
合量が減少するので、膜中のふっ素濃度をほう素濃度の
172以下に減少させることができる。
で光電変換1jt買の窓層として最適な暗転導度が得ら
れ、さらに2×1021原子/d以下の範囲で光学バン
ドギャップの低下が起きない。また、p型膜中のふっ素
濃度をほう素濃度の172以下に減少させたことにより
、はう素の活性化度が飛躍的に向上する。そして、パル
ス放電CVD法を適用することにより、ドーピングガス
としてのBFffの分解効率が高まり、膜中のB−F結
合量が減少するので、膜中のふっ素濃度をほう素濃度の
172以下に減少させることができる。
第4図は、零輩明の実施例の光電変換装置の断面図であ
る。ガラス基板1上に酸化すず等からなる透明導電膜2
を熱CVD等により形成し、その上にSin#とC11
,を主ガスとし、BF3をドーピングガスとして膜形成
を行い、本発明により膜中にほう素置をIXLO”〜2
X10!I原子/dの範囲に制御し、ふっ素濃度をほう
素1度の1/2以下に制御したp型膜−5iC:H膜3
を形成する。膜中ふっ素、1度を低減するためには、例
えばパルス放′W1(PD)を利用したPD−CVD法
等を用いるが、ふっ素濃度を低減できればどのような方
法でもかまわない、その上部に、プラズマCVD法によ
りドープを行わない、fのa−5i:H膜4を形成し、
さらにりんをドープしたn型のa−5i:H膜5を形成
した後、蒸着やスパッタリング等の手法により裏面金属
電極膜6を形成する。また、透明導電膜の縁部近くに金
属端子7を設ける。
る。ガラス基板1上に酸化すず等からなる透明導電膜2
を熱CVD等により形成し、その上にSin#とC11
,を主ガスとし、BF3をドーピングガスとして膜形成
を行い、本発明により膜中にほう素置をIXLO”〜2
X10!I原子/dの範囲に制御し、ふっ素濃度をほう
素1度の1/2以下に制御したp型膜−5iC:H膜3
を形成する。膜中ふっ素、1度を低減するためには、例
えばパルス放′W1(PD)を利用したPD−CVD法
等を用いるが、ふっ素濃度を低減できればどのような方
法でもかまわない、その上部に、プラズマCVD法によ
りドープを行わない、fのa−5i:H膜4を形成し、
さらにりんをドープしたn型のa−5i:H膜5を形成
した後、蒸着やスパッタリング等の手法により裏面金属
電極膜6を形成する。また、透明導電膜の縁部近くに金
属端子7を設ける。
p型膜−3iC:H膜3中のほう素置とふっ素置の関係
は、膜のドーピング実験の結果より求めた。
は、膜のドーピング実験の結果より求めた。
第1図は光学バンドギャップEgを2eVとしたaSi
C:fl膜に膜中濃度が4 X 10”原子/dのほう
素(B)をドーピングし、膜中のふっ素(F)濃度を変
化させて膜形成を行い、その光転導度σ□と暗転導度σ
4を計測した特性図を示している。膜中F濃度がB11
1度の172となる2×1021原子/−以下になると
暗転導度が急速に光転導度に近付くことが分かる0図よ
り、膜中ふっ素1度をほう素濃度の1/2以下に、さら
に好ましくは[/10以下にすることによりほう素の活
性化が進み暗伝導度が大幅に同上することが分かる。
C:fl膜に膜中濃度が4 X 10”原子/dのほう
素(B)をドーピングし、膜中のふっ素(F)濃度を変
化させて膜形成を行い、その光転導度σ□と暗転導度σ
4を計測した特性図を示している。膜中F濃度がB11
1度の172となる2×1021原子/−以下になると
暗転導度が急速に光転導度に近付くことが分かる0図よ
り、膜中ふっ素1度をほう素濃度の1/2以下に、さら
に好ましくは[/10以下にすることによりほう素の活
性化が進み暗伝導度が大幅に同上することが分かる。
第2図はF濃度をB濃度の1/2以下に11@シて膜中
B濃度を変化させて形成したa−5iC:H膜の光学バ
ンドギャップEg、光伝導度σ、、、、暗伝導度σ、を
示している。比較のために、p型膜 −5iC:H膜を
通常の高周波プラズマCVD法で形成し、F濃度をB濃
度の約2倍とした場合の膜特性の変化を第3図に示す、
第3図と第2図のσ4を比較することにより、本発明の
F濃度をB濃度の1/2以下にすることによりほう素の
活性化度が向上していることが分かる。また、第2図か
らは、光電変換装置の窓層として最適な暗伝導度が膜中
B濃度が1×1020原子71以上で得られ、さらに2
×10!I原子/−以下の範囲で光学バンドギャップの
低下が起きないことが分かり、この範囲にB濃度を制御
することが重要なことが理解できる。
B濃度を変化させて形成したa−5iC:H膜の光学バ
ンドギャップEg、光伝導度σ、、、、暗伝導度σ、を
示している。比較のために、p型膜 −5iC:H膜を
通常の高周波プラズマCVD法で形成し、F濃度をB濃
度の約2倍とした場合の膜特性の変化を第3図に示す、
第3図と第2図のσ4を比較することにより、本発明の
F濃度をB濃度の1/2以下にすることによりほう素の
活性化度が向上していることが分かる。また、第2図か
らは、光電変換装置の窓層として最適な暗伝導度が膜中
B濃度が1×1020原子71以上で得られ、さらに2
×10!I原子/−以下の範囲で光学バンドギャップの
低下が起きないことが分かり、この範囲にB濃度を制御
することが重要なことが理解できる。
第1表は、BF3 ドーピング源としてパルス放電C
VD法でp型膜を作製した本発明の実施例の光電変換装
置の特性を従来法によりp型膜を作製した比較例の光電
変換装置の特性と共に示す、比較例1ではBP、をドー
ピング源とするが通常のプラズマCVD法でp型膜を作
製し、比較例2ではBzH*をドーピング源として通常
のプラズマCVD法でp型膜を作製した。
VD法でp型膜を作製した本発明の実施例の光電変換装
置の特性を従来法によりp型膜を作製した比較例の光電
変換装置の特性と共に示す、比較例1ではBP、をドー
ピング源とするが通常のプラズマCVD法でp型膜を作
製し、比較例2ではBzH*をドーピング源として通常
のプラズマCVD法でp型膜を作製した。
第1表より本発明の実施例の光電変換装置の特性が優れ
ていることが分かる。
ていることが分かる。
本発明によれば、非晶質シリコンあるいは非晶質シリコ
ンカーバイドなどをその構成要素の一つとする非晶質半
導体からなり、少なくとも一つのp / nまたはp/
i/n接合を有する非晶質光電変換装置において、p型
非晶賀層の不純1?1制扉を行つtllに、ドーピング
ガスとしてほう素濃度増加の際の膜中の水素量の減少を
少なくすることの知られているBP、を用い、膜中のほ
う素原子の1度を1×1020〜2XlO”原子/cm
2の範囲に制御し、パルス放1icVD法などを通用し
てこの膜中のふっ素原子濃度をほう素原子の膜中濃度の
172以下にすることにより、光学バンドギャップの低
下を招かないで暗伝導度を高くし、非晶質光電変換装置
の光電変換特性を大きく向上させることが出来る。
ンカーバイドなどをその構成要素の一つとする非晶質半
導体からなり、少なくとも一つのp / nまたはp/
i/n接合を有する非晶質光電変換装置において、p型
非晶賀層の不純1?1制扉を行つtllに、ドーピング
ガスとしてほう素濃度増加の際の膜中の水素量の減少を
少なくすることの知られているBP、を用い、膜中のほ
う素原子の1度を1×1020〜2XlO”原子/cm
2の範囲に制御し、パルス放1icVD法などを通用し
てこの膜中のふっ素原子濃度をほう素原子の膜中濃度の
172以下にすることにより、光学バンドギャップの低
下を招かないで暗伝導度を高くし、非晶質光電変換装置
の光電変換特性を大きく向上させることが出来る。
第1図はBF3をドーピングガスとしたPD−CVD法
で形成したp型膜 −5iC:Hl中のふっ素濃度と光
転導度、暗伝導度および光学バンドギャップとの関係線
図、第2図は同様の方法で形成したp型膜−5tC:H
膜中のほう素濃度と光転導度、暗伝導度および光学バン
ドギャップとの関係wA図、第3図は通常のプラズマC
VD法で形成したp型膜 −5iC:HI!中のほう素
濃度と光転導度IIP伝導度および光学バンドギャップ
との関係線図、第4図は本発明の一実施例の光電変換装
置の断面図である。 1ニガラス基板、2:透明導is、3:p型膜−5iC
:H膜、4 : i ij a−5i:H膜、5:n型
膜−5i:H膜、6:金属電極膜。
で形成したp型膜 −5iC:Hl中のふっ素濃度と光
転導度、暗伝導度および光学バンドギャップとの関係線
図、第2図は同様の方法で形成したp型膜−5tC:H
膜中のほう素濃度と光転導度、暗伝導度および光学バン
ドギャップとの関係wA図、第3図は通常のプラズマC
VD法で形成したp型膜 −5iC:HI!中のほう素
濃度と光転導度IIP伝導度および光学バンドギャップ
との関係線図、第4図は本発明の一実施例の光電変換装
置の断面図である。 1ニガラス基板、2:透明導is、3:p型膜−5iC
:H膜、4 : i ij a−5i:H膜、5:n型
膜−5i:H膜、6:金属電極膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)光の入射側にp型膜を有する非晶質半導体のp/n
あるいはp/i/n接合を用いて光を電気エネルギーに
変換するものにおいて、p型非晶質半導体膜が三ふっ化
ほう素をドーピングガスとして形成され、その膜中のほ
う素原子濃度が、1×10^2^0〜2×10^2^1
原子/cm^2の範囲にあり、かつその膜中のふっ素原
子濃度がほう素原子濃度の1/2以下にあることを特徴
とする非晶質光電変換装置。 2)p型非晶質半導体膜が非晶質シリコンカーバイドか
らなる請求項1記載の非晶質光電変換装置。 3)光を電気エネルギーに変換するために用いるp/n
あるいはp/i/n接合の光の入射側に設けられるp型
非晶質半導体膜を、原料ガスを放電によって分解するC
VD法によって形成する際に、ドーピングガスとして三
ふっ化ほう素を混合した原料ガスを用い、パルス放電C
VD法によることを特徴とする非晶質光電変換装置の製
造方法。 4)原料ガスがモノシランガスとメタンガスを主成分と
する請求項3記載の非晶質光電変換装置の製造方法。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP2211952A JP2719036B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 非晶質光電変換装置およびその製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2211952A JP2719036B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 非晶質光電変換装置およびその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0494172A true JPH0494172A (ja) | 1992-03-26 |
JP2719036B2 JP2719036B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=16614414
Family Applications (1)
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JP2211952A Expired - Fee Related JP2719036B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 非晶質光電変換装置およびその製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5366713A (en) * | 1992-06-03 | 1994-11-22 | Showa Shell Sekiyu K.K. | Method of forming p-type silicon carbide |
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US6300643B1 (en) | 1998-08-03 | 2001-10-09 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Dose monitor for plasma doping system |
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JPS6476778A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-22 | Fuji Electric Res | Amorphous photoelectric conversion device |
JPH01216523A (ja) * | 1988-02-25 | 1989-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマcvd薄膜の製造方法 |
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JP2533639B2 (ja) * | 1988-10-07 | 1996-09-11 | 株式会社富士電機総合研究所 | P形炭素添加非晶質シリコンの生成方法 |
-
1990
- 1990-08-10 JP JP2211952A patent/JP2719036B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-08 US US07/742,333 patent/US5206180A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5206180A (en) | 1993-04-27 |
JP2719036B2 (ja) | 1998-02-25 |
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