JPH0597412A - アモルフアス多元系半導体素子 - Google Patents
アモルフアス多元系半導体素子Info
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- JPH0597412A JPH0597412A JP3198724A JP19872491A JPH0597412A JP H0597412 A JPH0597412 A JP H0597412A JP 3198724 A JP3198724 A JP 3198724A JP 19872491 A JP19872491 A JP 19872491A JP H0597412 A JPH0597412 A JP H0597412A
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- electrode
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- 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】
【構成】 Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓよりなる元素の群から選ばれ
た１種以上の元素と、Ｈ並びにハロゲンよりなる元素の
群から選ばれた１種以上の元素、及びＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ
よりなる元素の群から選ばれた１種以上の元素とからな
るアモルフアス多元系半導体を構成要素として持つグレ
ーデツド型半導体素子を１つ以上含むタンデムおよび／
またはマルチスタツクド半導体素子。 【効果】 化学組成比の大巾且つ急激な変化がないので
接合界面の欠陥が低減するとともに、バンドプロフアイ
ルのフレキシビリテイによるキヤリヤー（電子及び正
孔）の走行のスムージング効果が得られ、キヤリヤーの
移動度を大きく且つ導電率を高めることが可能である。
た１種以上の元素と、Ｈ並びにハロゲンよりなる元素の
群から選ばれた１種以上の元素、及びＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ
よりなる元素の群から選ばれた１種以上の元素とからな
るアモルフアス多元系半導体を構成要素として持つグレ
ーデツド型半導体素子を１つ以上含むタンデムおよび／
またはマルチスタツクド半導体素子。 【効果】 化学組成比の大巾且つ急激な変化がないので
接合界面の欠陥が低減するとともに、バンドプロフアイ
ルのフレキシビリテイによるキヤリヤー（電子及び正
孔）の走行のスムージング効果が得られ、キヤリヤーの
移動度を大きく且つ導電率を高めることが可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアモルフアス多元系半導
体素子に関する。
体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池や光検出器のような光電素子及
び装置は太陽光線を直接電気エネルギに変換することが
できるが、この種装置の最大の問題として、他の電気エ
ネルギ発生手段と比較して発電費用が極めて大きいこと
が言われている。その主な原因は、装置の主体を構成す
る半導体材料の利用効率が低いこと、更には斯る材料を
製造するに要するエネルギが多いことにある。
び装置は太陽光線を直接電気エネルギに変換することが
できるが、この種装置の最大の問題として、他の電気エ
ネルギ発生手段と比較して発電費用が極めて大きいこと
が言われている。その主な原因は、装置の主体を構成す
る半導体材料の利用効率が低いこと、更には斯る材料を
製造するに要するエネルギが多いことにある。
【０００３】最近この欠点を解決する可能性のある技術
として、上記半導体材料に非晶質シリコンを使用するこ
とが提案された。即ち、非晶質シリコンはシランやフロ
ルシリコンなどのシリコン化合物雰囲気中でのグロー放
電によつて安価かつ大量に形成することができ、その場
合の非晶質シリコン（以下ＧＤ−ａＳｉと略記する）で
は、禁止帯の幅中の平均局在状態密度が１０17cm-3以下
と小さく、結晶シリコンと同じ様にｐ型、ｎ型の不純物
制御が可能となるのである。
として、上記半導体材料に非晶質シリコンを使用するこ
とが提案された。即ち、非晶質シリコンはシランやフロ
ルシリコンなどのシリコン化合物雰囲気中でのグロー放
電によつて安価かつ大量に形成することができ、その場
合の非晶質シリコン（以下ＧＤ−ａＳｉと略記する）で
は、禁止帯の幅中の平均局在状態密度が１０17cm-3以下
と小さく、結晶シリコンと同じ様にｐ型、ｎ型の不純物
制御が可能となるのである。
【０００４】ＧＤ−ａＳｉを用いた典型的な従来の太陽
電池は、可視光を透過するガラス基板上に透明電極を形
成し、該透明電極上にＧＤ−ａＳｉのｐ型層、ＧＤ−ａ
Ｓｉのノンドープ（不純物無添加）層及びＧＤ−ａＳｉ
のｎ型層を順次形成し該ｎ型層上にオーミツクコンタク
ト用電極を設けてなるものである。上記太陽電池におい
て、ガラス基板及び透明電極を介して光がＧＤ−ａＳｉ
からなるｐ型層、ノンドープ層及びｎ型層に入ると、主
にノンドープ層において自由状態の電子及び／又は正孔
が発生し、これらは上記各層の作るｐｉｎ接合電界によ
り引かれて移動した後透明電極やオーミツクコンタクト
用電極に集められ両電極間に電圧が発生する。
電池は、可視光を透過するガラス基板上に透明電極を形
成し、該透明電極上にＧＤ−ａＳｉのｐ型層、ＧＤ−ａ
Ｓｉのノンドープ（不純物無添加）層及びＧＤ−ａＳｉ
のｎ型層を順次形成し該ｎ型層上にオーミツクコンタク
ト用電極を設けてなるものである。上記太陽電池におい
て、ガラス基板及び透明電極を介して光がＧＤ−ａＳｉ
からなるｐ型層、ノンドープ層及びｎ型層に入ると、主
にノンドープ層において自由状態の電子及び／又は正孔
が発生し、これらは上記各層の作るｐｉｎ接合電界によ
り引かれて移動した後透明電極やオーミツクコンタクト
用電極に集められ両電極間に電圧が発生する。
【０００５】ところが、以下に述べる理由によつて、エ
ネルギー変換効率は制約を受けており、各方面でこれら
の改善を目指して活発な研究が行われている。 (1) 光の入射側のドーピング層（上記の場合はｐ層）
で吸収された光は有効なキヤリアーにならず、ロスとな
る。 (2) 有効なキヤリアーを発生するノンドープ層のエネ
ルギーギヤツプが約１．８ｅＶであり、長波長の光を利
用できない。 (3) 光の入射側と反対の層のドーピング層（上記の場
合はｎ層）で吸収された光もロスとなり、裏面電極で反
射され、ノンドープ層に導入される光が少なくなる。 (4) 上記の一例とは別に、広い波長範囲の太陽スペク
トルを有効に利用する為、多層構造の太陽電池が提案さ
れているが、それぞれの層に適したアモルフアス材料は
一部しか見い出されていない。
ネルギー変換効率は制約を受けており、各方面でこれら
の改善を目指して活発な研究が行われている。 (1) 光の入射側のドーピング層（上記の場合はｐ層）
で吸収された光は有効なキヤリアーにならず、ロスとな
る。 (2) 有効なキヤリアーを発生するノンドープ層のエネ
ルギーギヤツプが約１．８ｅＶであり、長波長の光を利
用できない。 (3) 光の入射側と反対の層のドーピング層（上記の場
合はｎ層）で吸収された光もロスとなり、裏面電極で反
射され、ノンドープ層に導入される光が少なくなる。 (4) 上記の一例とは別に、広い波長範囲の太陽スペク
トルを有効に利用する為、多層構造の太陽電池が提案さ
れているが、それぞれの層に適したアモルフアス材料は
一部しか見い出されていない。
【０００６】特に上記(1) の理由によつて小さな短絡電
流（Jsc)しか得られず、さらに付随的な現象ではある
が、開放電圧（Voc)も０．８ボルトと低い値しか示さな
かつた。これに対して本発明者等は、特願昭５６−１２
３１３号、特願昭５６−２２６９０号、特願昭５６−６
６６８９号に示すようなワイドギヤツプでｐ又はｎ型に
価電子制御できる非晶質半導体を発明し、さらに非晶質
シリコンとヘテロ接合ｐｉｎを形成することにより大き
いＪｓｃとＶｏｃが得られることを見い出した。
流（Jsc)しか得られず、さらに付随的な現象ではある
が、開放電圧（Voc)も０．８ボルトと低い値しか示さな
かつた。これに対して本発明者等は、特願昭５６−１２
３１３号、特願昭５６−２２６９０号、特願昭５６−６
６６８９号に示すようなワイドギヤツプでｐ又はｎ型に
価電子制御できる非晶質半導体を発明し、さらに非晶質
シリコンとヘテロ接合ｐｉｎを形成することにより大き
いＪｓｃとＶｏｃが得られることを見い出した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
(1)〜(4)のすべてを満足させ得る非晶質材料を構成要
素として持つアモルフアス多元系半導体素子を提供する
ことにある。
(1)〜(4)のすべてを満足させ得る非晶質材料を構成要
素として持つアモルフアス多元系半導体素子を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明はＣ、Ｎ、
Ｏ、Ｓよりなる元素の群から選ばれた１種以上の元素
と、Ｈ並びにハロゲンよりなる元素の群から選ばれた１
種以上の元素、及びＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎよりなる元素の群
から選ばれた１種以上の元素とからなるアモルフアス多
元系半導体を構成要素として持つグレーデツド型半導体
素子を１つ以上含むタンデムおよび／またはマルチスタ
ツクド半導体素子を内容とする。
Ｏ、Ｓよりなる元素の群から選ばれた１種以上の元素
と、Ｈ並びにハロゲンよりなる元素の群から選ばれた１
種以上の元素、及びＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎよりなる元素の群
から選ばれた１種以上の元素とからなるアモルフアス多
元系半導体を構成要素として持つグレーデツド型半導体
素子を１つ以上含むタンデムおよび／またはマルチスタ
ツクド半導体素子を内容とする。
【０００９】
【実施例】以下に、その詳細を説明する。本発明に用い
るアモルフアス多元系半導体はＣ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハ
ロゲン、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎから適宜組み合わされたガス
状の或はガス化せしめた化合物をグロー放電分解するこ
とによつて得られる。また、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハロ
ゲン、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎから適宜組み合わされた固体化
合物をターゲツトとして、スパツタするか、もしくは
Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハロゲンから適宜組み合わされた
気体の存在下で前記ターゲツトをスパツタすることによ
つても得られる。前記グロー放電法及びスパツタ法を実
施する際の基板温度については特に制限はないが、通常
２００℃〜４５０℃が用いられる。
るアモルフアス多元系半導体はＣ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハ
ロゲン、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎから適宜組み合わされたガス
状の或はガス化せしめた化合物をグロー放電分解するこ
とによつて得られる。また、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハロ
ゲン、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎから適宜組み合わされた固体化
合物をターゲツトとして、スパツタするか、もしくは
Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハロゲンから適宜組み合わされた
気体の存在下で前記ターゲツトをスパツタすることによ
つても得られる。前記グロー放電法及びスパツタ法を実
施する際の基板温度については特に制限はないが、通常
２００℃〜４５０℃が用いられる。
【００１０】本発明に用いるアモルフアス多元系半導体
中に含まれるＳｉの量は５０原子％以上が好ましく、さ
らに好ましくはＣ、Ｎ、Ｏ、Ｓよりなる元素の群から選
ばれたすべての元素の合計量が半導体中で３０原子％以
下含まれるのが良い。さらに好ましくは、半導体中に含
まれるＨとハロゲンの合計量が、約１原子％から約４０
原子％の範囲で含まれるのが良い。また、ハロゲンの中
ではフツ素が最も好ましい元素である。
中に含まれるＳｉの量は５０原子％以上が好ましく、さ
らに好ましくはＣ、Ｎ、Ｏ、Ｓよりなる元素の群から選
ばれたすべての元素の合計量が半導体中で３０原子％以
下含まれるのが良い。さらに好ましくは、半導体中に含
まれるＨとハロゲンの合計量が、約１原子％から約４０
原子％の範囲で含まれるのが良い。また、ハロゲンの中
ではフツ素が最も好ましい元素である。
【００１１】ドーピングする場合は、製膜時にIII 族の
元素の化合物例えばＢ2 Ｈ6 、又はＶ族の元素の化合物
例えばＰＨ3等を添加するか、或は製膜後イオンインプ
ランテーシヨン法を用いることができる。そのドープ量
は２０℃に於ける暗伝動度が１０-8（Ω・cm）-1以上と
なるよう、さらに太陽電池として用いるべく接合を形成
した場合、その拡散電位が所望の値になるよう選ばれ
る。
元素の化合物例えばＢ2 Ｈ6 、又はＶ族の元素の化合物
例えばＰＨ3等を添加するか、或は製膜後イオンインプ
ランテーシヨン法を用いることができる。そのドープ量
は２０℃に於ける暗伝動度が１０-8（Ω・cm）-1以上と
なるよう、さらに太陽電池として用いるべく接合を形成
した場合、その拡散電位が所望の値になるよう選ばれ
る。
【００１２】以下、上記アモルフアス多元系半導体を太
陽電池に適用した場合について説明する。
陽電池に適用した場合について説明する。
【００１３】アモルフアス多元系半導体はそのエネルギ
ー・ギヤツプをかなり任意に選ぶことができるから、ア
モルフアス太陽電池のそれぞれの層に適した組成を有す
る材料が使用できる。バンドギヤツプのグレーデイング
は連続状、間欠状、階段状等の所望の形に調整できる。
ドーピング層としてはエネルギー・ギヤツプの大きな材
料が適しており、特に光の入射側に用いられる窓材料の
光学的バンドギヤツプ（Ｅｇ・ｏｐｔ）は１．８５ｅＶ
以上が好ましい。また、有効なキヤリヤーを発生し得る
ノンドープ層のＥｇ・ｏｐｔはそのＥｇ・ｏｐｔが単一
の値を有する場合、小さい方が好ましい。しかし、さら
に好ましくはノンドープ層のＥｇ・ｏｐｔが光の入射側
では２ｅＶ或はそれ以上と大きな値を有し、光の入射側
と反対の方向に向かつて小さくなり、最終的には１ｅＶ
程度になるのが最も良い。
ー・ギヤツプをかなり任意に選ぶことができるから、ア
モルフアス太陽電池のそれぞれの層に適した組成を有す
る材料が使用できる。バンドギヤツプのグレーデイング
は連続状、間欠状、階段状等の所望の形に調整できる。
ドーピング層としてはエネルギー・ギヤツプの大きな材
料が適しており、特に光の入射側に用いられる窓材料の
光学的バンドギヤツプ（Ｅｇ・ｏｐｔ）は１．８５ｅＶ
以上が好ましい。また、有効なキヤリヤーを発生し得る
ノンドープ層のＥｇ・ｏｐｔはそのＥｇ・ｏｐｔが単一
の値を有する場合、小さい方が好ましい。しかし、さら
に好ましくはノンドープ層のＥｇ・ｏｐｔが光の入射側
では２ｅＶ或はそれ以上と大きな値を有し、光の入射側
と反対の方向に向かつて小さくなり、最終的には１ｅＶ
程度になるのが最も良い。
【００１４】アモルフアス多元系半導体を上記太陽電池
に適用することによつて、広い波長範囲を有する太陽ス
ペクトルを有効に利用することが可能となる。また、こ
のような複雑な構造の太陽電池でなくても、一般的な構
造を有する、例えばｐｉｎ型の太陽電池のそれぞれの層
に対してアモルフアス多元系半導体を用いるだけで、従
来よりも改善された性能を得ることができる。また、こ
れらの太陽電池に於て、少なくとも１つの接合について
はその拡散電位が１．１ボルト以上になるようにするの
が好ましく、また、少なくとも１つのドーピング層、好
ましくは光の入射側のドーピング層の厚みは約３０〜３
００Åであるのが好ましい。また、ノンドープ層のＥｇ
・ｏｐｔを小さくする目的には、多元系半導体の中で
も、特にＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎよりなる元素の群から選ばれ
た１種以上の元素とＨ、Ｆよりなる元素の群から選ばれ
た１種以上の元素とからなる真性アモルフアス半導体を
用いるのが好ましいが、III 族の元素で補償して実質的
に真性にしてもよい。
に適用することによつて、広い波長範囲を有する太陽ス
ペクトルを有効に利用することが可能となる。また、こ
のような複雑な構造の太陽電池でなくても、一般的な構
造を有する、例えばｐｉｎ型の太陽電池のそれぞれの層
に対してアモルフアス多元系半導体を用いるだけで、従
来よりも改善された性能を得ることができる。また、こ
れらの太陽電池に於て、少なくとも１つの接合について
はその拡散電位が１．１ボルト以上になるようにするの
が好ましく、また、少なくとも１つのドーピング層、好
ましくは光の入射側のドーピング層の厚みは約３０〜３
００Åであるのが好ましい。また、ノンドープ層のＥｇ
・ｏｐｔを小さくする目的には、多元系半導体の中で
も、特にＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎよりなる元素の群から選ばれ
た１種以上の元素とＨ、Ｆよりなる元素の群から選ばれ
た１種以上の元素とからなる真性アモルフアス半導体を
用いるのが好ましいが、III 族の元素で補償して実質的
に真性にしてもよい。
【００１５】以下、ｎｉｐ型のグレーデツド型で、タン
デム且つマルチスタツクド構造太陽電池を一例として具
体的に本発明を説明するが、本発明はこの構造に限定さ
れるものではない。
デム且つマルチスタツクド構造太陽電池を一例として具
体的に本発明を説明するが、本発明はこの構造に限定さ
れるものではない。
【００１６】この構造の代表的なものの一つは透明電極
／ｎ型アモルフアス半導体／ｉ型アモルフアス半導体／
ｐ型アモルフアス半導体／電極／絶縁膜／金属箔の構造
で、透明電極側から光を照射する。光を照射する側のｎ
型アモルフアス半導体の厚みは約３０Åから３００Å、
好ましくは５０Å〜２００Å、ｉ層の厚みは限定されな
いが約１０００Å〜１００００Åが通常用いられる。ｐ
層の厚みは限定されないが約１００Å〜６００Åが用い
られる。
／ｎ型アモルフアス半導体／ｉ型アモルフアス半導体／
ｐ型アモルフアス半導体／電極／絶縁膜／金属箔の構造
で、透明電極側から光を照射する。光を照射する側のｎ
型アモルフアス半導体の厚みは約３０Åから３００Å、
好ましくは５０Å〜２００Å、ｉ層の厚みは限定されな
いが約１０００Å〜１００００Åが通常用いられる。ｐ
層の厚みは限定されないが約１００Å〜６００Åが用い
られる。
【００１７】透明電極はＩＴＯやＳｎＯ2 特にＩＴＯが
好ましく、ｎ型アモルフアス半導体上に直接蒸着して得
られる。又ＩＴＯとｎ型アモルフアス半導体の界面に３
０〜５００ÅのＳｎＯ2 をつけると更に好ましい。
好ましく、ｎ型アモルフアス半導体上に直接蒸着して得
られる。又ＩＴＯとｎ型アモルフアス半導体の界面に３
０〜５００ÅのＳｎＯ2 をつけると更に好ましい。
【００１８】ｎ型アモルフアス半導体はＥｇ・ｏｐｔが
１．８５ｅＶ以上が好ましく、特にＳｉを主体として、
これにＣ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハロゲンを添加したものが
好ましい。さらに好ましくは、光の入射側程Ｃ、Ｎ、
Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハロゲンの添加量を多くし、ｉ層に向かつ
て漸次Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓの添加量を減少させるのが良い。
１．８５ｅＶ以上が好ましく、特にＳｉを主体として、
これにＣ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハロゲンを添加したものが
好ましい。さらに好ましくは、光の入射側程Ｃ、Ｎ、
Ｏ、Ｓ、Ｈ、ハロゲンの添加量を多くし、ｉ層に向かつ
て漸次Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓの添加量を減少させるのが良い。
【００１９】ｉ型アモルフアス半導体は光の入射側から
ｉ層の厚みの約１／３から半分程度まではＳｉにＨやハ
ロゲンを添加した半導体が好ましく、残りのｉ層はこれ
にＧｅやＳｎを添加し、しかもその添加量をｐ層側に向
かつてだんだん高め、最終的にはそのＥｇ・ｏｐｔを１
ｅＶ程度にするのが好ましい。
ｉ層の厚みの約１／３から半分程度まではＳｉにＨやハ
ロゲンを添加した半導体が好ましく、残りのｉ層はこれ
にＧｅやＳｎを添加し、しかもその添加量をｐ層側に向
かつてだんだん高め、最終的にはそのＥｇ・ｏｐｔを１
ｅＶ程度にするのが好ましい。
【００２０】ｐ型アモルフアス半導体は、裏面電極から
の反射光を有効に利用する為には比較的Ｅｇ・ｏｐｔの
大きな材料が好ましい。
の反射光を有効に利用する為には比較的Ｅｇ・ｏｐｔの
大きな材料が好ましい。
【００２１】基板は、太陽電池に一般的に使用されてい
る透明電極付きガラス基板、ステンレス等の金属基板、
ポリイミド等の耐熱性高分子フイルムを使用できる。ま
た、アルミニウム、銅、鉄、ニツケル、ステンレス等の
金属箔又はこれに耐熱性高分子或はＳｉＯ1 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、アモルフアス又は結晶性のＳｉ
(1-X) Ｃ(X) 、Ｓｉ(1-y) Ｎｙ、Ｓｉ(1-X-y) Ｃ(X) Ｎ
(y) 等又はその水素及び／又はハロゲン化物等の絶縁性
物質をコーテイングした基板も使用できる。
る透明電極付きガラス基板、ステンレス等の金属基板、
ポリイミド等の耐熱性高分子フイルムを使用できる。ま
た、アルミニウム、銅、鉄、ニツケル、ステンレス等の
金属箔又はこれに耐熱性高分子或はＳｉＯ1 、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、アモルフアス又は結晶性のＳｉ
(1-X) Ｃ(X) 、Ｓｉ(1-y) Ｎｙ、Ｓｉ(1-X-y) Ｃ(X) Ｎ
(y) 等又はその水素及び／又はハロゲン化物等の絶縁性
物質をコーテイングした基板も使用できる。
【００２２】特に、発電区域を複数に分割し、その各々
を並列或は直列に接続する場合は、絶縁性基板を用いる
必要があり、この目的に添つた基板としてはガラス、又
は耐熱性高分子フイルム、更には金属箔上に前記絶縁性
物質をコーテイングした基板が好ましく、この上に電極
をパターン化して形成した基板を用いて、これにアモル
フアス半導体を形成すればよい。
を並列或は直列に接続する場合は、絶縁性基板を用いる
必要があり、この目的に添つた基板としてはガラス、又
は耐熱性高分子フイルム、更には金属箔上に前記絶縁性
物質をコーテイングした基板が好ましく、この上に電極
をパターン化して形成した基板を用いて、これにアモル
フアス半導体を形成すればよい。
【００２３】金属箔上に絶縁性物質をコーテイングする
場合、この絶縁性薄膜の電気伝導度は約１０-7（Ω・c
m）-1以下が好ましい。また、金属箔の厚みは特に制限
はないが、５μｍ〜２mmが好ましく、特に５０μｍ〜１
mmが好ましい。絶縁膜の厚みも金属箔を絶縁できればよ
いので任意であるが、通常１０００Åから２０μｍ程度
の範囲で用いられる。
場合、この絶縁性薄膜の電気伝導度は約１０-7（Ω・c
m）-1以下が好ましい。また、金属箔の厚みは特に制限
はないが、５μｍ〜２mmが好ましく、特に５０μｍ〜１
mmが好ましい。絶縁膜の厚みも金属箔を絶縁できればよ
いので任意であるが、通常１０００Åから２０μｍ程度
の範囲で用いられる。
【００２４】図１乃至図３に本発明実施例としての光起
電力装置を示すが、１１は金属箔、１２は絶縁膜で１
３、１４、１５は該絶縁基板上に膜状に形成された第
１、第２、第３の発電区域である。該発電区域の各々は
アモルファス多元系半導体層１６と該層を挟んで対向す
る第１電極１７及び第２電極１８から構成されている。
半導体層１６は図示していないが例えば基板側から順次
堆積されたｐ層、ノンドープ層（ｉ層）及びｎ層の半導
体層からなり、斯る半導体層１６は第１〜第３の発電区
域に連続して延びている。
電力装置を示すが、１１は金属箔、１２は絶縁膜で１
３、１４、１５は該絶縁基板上に膜状に形成された第
１、第２、第３の発電区域である。該発電区域の各々は
アモルファス多元系半導体層１６と該層を挟んで対向す
る第１電極１７及び第２電極１８から構成されている。
半導体層１６は図示していないが例えば基板側から順次
堆積されたｐ層、ノンドープ層（ｉ層）及びｎ層の半導
体層からなり、斯る半導体層１６は第１〜第３の発電区
域に連続して延びている。
【００２５】第１電極１７はｐ層とオーミツク接触する
金属又は酸化錫、酸化インジウム、ＩＴＯ（Ｉｎ2 Ｏ3
＋ｘＳｎＯ2 ，ｘ≦０．１）などで構成することができ
るが、ＩＴＯの上に５０〜５００ÅのＳｎＯ2 をつけた
ものが特に好ましい。第２電極１８は透明な酸化錫Ｉｎ
2 Ｏ3 ，ＩＴＯ又はＳｎＯ2 の上にＩＴＯをつけた電極
などで構成される。第１〜第３発電区域１３〜１５の夫
々の第１電極１７及び第２電極１８は基板１２上におい
て夫々の発電区域の外へ延びる延長部１９及び２０を有
し、第１発電区域１３の第２電極１８の延長部２０と第
２発電区域１４の第１電極１７の延長部１９とが、又第
２発電区域１４の第２電極１８の延長部２０と第３発電
区域１５の第１電極１７の延長部１９とが夫々互いに重
畳して電気的に接続されている。又第１発電区域１３の
第１電極１７の延長部１９には第２電極１８と同材料か
らなる接続部２１が重畳被着されている。なお、２１は
なくてもよい。上記装置の製造方法を簡単に説明する
と、その第１工程で基板（１１＋１２）上に延長部１９
を含んだ第１電極１７の各々が選択エツチング手法又は
選択スパツタ又は蒸着付着手法により形成され、第２工
程で第１〜第３発電区域に連続して半導体層１６が形成
される。
金属又は酸化錫、酸化インジウム、ＩＴＯ（Ｉｎ2 Ｏ3
＋ｘＳｎＯ2 ，ｘ≦０．１）などで構成することができ
るが、ＩＴＯの上に５０〜５００ÅのＳｎＯ2 をつけた
ものが特に好ましい。第２電極１８は透明な酸化錫Ｉｎ
2 Ｏ3 ，ＩＴＯ又はＳｎＯ2 の上にＩＴＯをつけた電極
などで構成される。第１〜第３発電区域１３〜１５の夫
々の第１電極１７及び第２電極１８は基板１２上におい
て夫々の発電区域の外へ延びる延長部１９及び２０を有
し、第１発電区域１３の第２電極１８の延長部２０と第
２発電区域１４の第１電極１７の延長部１９とが、又第
２発電区域１４の第２電極１８の延長部２０と第３発電
区域１５の第１電極１７の延長部１９とが夫々互いに重
畳して電気的に接続されている。又第１発電区域１３の
第１電極１７の延長部１９には第２電極１８と同材料か
らなる接続部２１が重畳被着されている。なお、２１は
なくてもよい。上記装置の製造方法を簡単に説明する
と、その第１工程で基板（１１＋１２）上に延長部１９
を含んだ第１電極１７の各々が選択エツチング手法又は
選択スパツタ又は蒸着付着手法により形成され、第２工
程で第１〜第３発電区域に連続して半導体層１６が形成
される。
【００２６】このとき、該層は上記延長部１９、２０に
存在してはならないので、基板７上全面に上記半導体層
を形成した後、選択エツチング手法により不要部を除去
するか、あるいは不要部を覆うマスクを用いることによ
り所望部のみに上記半導体層が形成される。続く最終工
程において延長部２０を含む第２電極１８及び接続部２
１が選択スパツタ又は蒸着手法などにより形成される。
本実施例装置において、第２電極１８を介して光が半導
体層１６に入ると、第１〜第３発電区域１３〜１５の夫
々において起電圧が生じ、各区域の第１、第２電極１
７、１８はその延長部において交互に接続されているの
で各区域の起電圧は直列的に相加され、第１発電区域１
３に連なる接続部２１を＋極、第３発電区域１５の第２
電極１８に連なる延長部２０を−極として両極の間に上
記の如く相加された電圧が発生する。
存在してはならないので、基板７上全面に上記半導体層
を形成した後、選択エツチング手法により不要部を除去
するか、あるいは不要部を覆うマスクを用いることによ
り所望部のみに上記半導体層が形成される。続く最終工
程において延長部２０を含む第２電極１８及び接続部２
１が選択スパツタ又は蒸着手法などにより形成される。
本実施例装置において、第２電極１８を介して光が半導
体層１６に入ると、第１〜第３発電区域１３〜１５の夫
々において起電圧が生じ、各区域の第１、第２電極１
７、１８はその延長部において交互に接続されているの
で各区域の起電圧は直列的に相加され、第１発電区域１
３に連なる接続部２１を＋極、第３発電区域１５の第２
電極１８に連なる延長部２０を−極として両極の間に上
記の如く相加された電圧が発生する。
【００２７】又上記装置において、各発電区域の隣接間
隔が小さいと、隣り合う区域の第１電極１７どうし、あ
るいは第２電極１８どうしの間で直接電流が流れる現
象、即ち漏れ電流の発生が認められるが半導体層１６の
光照射時の抵抗値が数〜数十ＭΩであることを考慮する
と、上記隣接間隔を１μｍ以上に設定することにより、
上記漏れ電流の影響は実質的に問題とならない。必要に
より半導体層１６を各発電区域に分離して形成し、裏面
電極と隣接する受光側電極とを直列に接続してもよい。
又実用に供する場合には第２電極側から密着包囲する透
明な高分子絶縁膜又は、ＳｉＯ2 ，ａ−ＳｉＣ，ａ−Ｓ
ｉＮ，ａ−ＳｉＣＮ等の透明な絶縁膜を設けて保護する
のがよい。当然のことながら透光性基板で実施すること
も良い。
隔が小さいと、隣り合う区域の第１電極１７どうし、あ
るいは第２電極１８どうしの間で直接電流が流れる現
象、即ち漏れ電流の発生が認められるが半導体層１６の
光照射時の抵抗値が数〜数十ＭΩであることを考慮する
と、上記隣接間隔を１μｍ以上に設定することにより、
上記漏れ電流の影響は実質的に問題とならない。必要に
より半導体層１６を各発電区域に分離して形成し、裏面
電極と隣接する受光側電極とを直列に接続してもよい。
又実用に供する場合には第２電極側から密着包囲する透
明な高分子絶縁膜又は、ＳｉＯ2 ，ａ−ＳｉＣ，ａ−Ｓ
ｉＮ，ａ−ＳｉＣＮ等の透明な絶縁膜を設けて保護する
のがよい。当然のことながら透光性基板で実施すること
も良い。
【００２８】以上の説明より明らかな如く、本発明の構
造によれば、アモルフアス多元系半導体を用い、同一基
板上にて複数の発電区域を直列接続したものであつて、
可撓性で小型にしてかつ任意の高電圧を発生する装置が
得られ、従来のガラス基板と同じ方法で作ることができ
るのは金属箔を絶縁した基板を用いたが故に実現された
ものであり、その製造に際しても従来の製造工程とほと
んど変わるところなく簡単な膜形成工程のみで製造する
ことができ、量産的にも極めて優れたものである。な
お、このような太陽電池は蛍光灯下で作動させる電池と
して小型の電子装置に組み込むことができるが、ＡＭ−
１ １００ｍｗ／cm2のような強い光の下で使用される
場合もあり、このような場合、通常保護回路を必要とす
るが絶縁膜１２としてアモルフアスシリコンのような光
照射時の電気伝導度の大きな材料を用いれば、蛍光灯下
では電気伝導度が小さいのでリークは少ないが、屋外光
のように強い光が当たると電気伝導度が大きくなり、光
電流がリークして保護回路の役割をするので好ましい。
造によれば、アモルフアス多元系半導体を用い、同一基
板上にて複数の発電区域を直列接続したものであつて、
可撓性で小型にしてかつ任意の高電圧を発生する装置が
得られ、従来のガラス基板と同じ方法で作ることができ
るのは金属箔を絶縁した基板を用いたが故に実現された
ものであり、その製造に際しても従来の製造工程とほと
んど変わるところなく簡単な膜形成工程のみで製造する
ことができ、量産的にも極めて優れたものである。な
お、このような太陽電池は蛍光灯下で作動させる電池と
して小型の電子装置に組み込むことができるが、ＡＭ−
１ １００ｍｗ／cm2のような強い光の下で使用される
場合もあり、このような場合、通常保護回路を必要とす
るが絶縁膜１２としてアモルフアスシリコンのような光
照射時の電気伝導度の大きな材料を用いれば、蛍光灯下
では電気伝導度が小さいのでリークは少ないが、屋外光
のように強い光が当たると電気伝導度が大きくなり、光
電流がリークして保護回路の役割をするので好ましい。
【００２９】また、本発明に用いるアモルフアス多元系
半導体は元素の組み合せとその組成を適宜選択すること
により感光体用の材料としても有用となる。即ち、太陽
電池の場合と異なつて２０℃に於ける暗伝導度が１０
-11 （Ω・cm）-1以下でかつ該伝導度の２０℃に於ける
光伝導度に対する比が１／１０００以下になるように元
素の組み合せとその組成を選ぶのが好ましい。
半導体は元素の組み合せとその組成を適宜選択すること
により感光体用の材料としても有用となる。即ち、太陽
電池の場合と異なつて２０℃に於ける暗伝導度が１０
-11 （Ω・cm）-1以下でかつ該伝導度の２０℃に於ける
光伝導度に対する比が１／１０００以下になるように元
素の組み合せとその組成を選ぶのが好ましい。
【００３０】以上の本発明に用いるアモルフアス多元系
半導体はその製造条件によつては一部又は全部が微結晶
化する場合が認められるが、本発明に用いるアモルフア
ス多元系半導体はこのような微結晶化した部分を有して
いても良い。
半導体はその製造条件によつては一部又は全部が微結晶
化する場合が認められるが、本発明に用いるアモルフア
ス多元系半導体はこのような微結晶化した部分を有して
いても良い。
【００３１】さらに、グロー放電分解によつて本発明に
用いるアモルフアス多元系半導体を製造する場合、ｒｆ
電界と少なくとも部分的には直交した領域を有する磁界
を備えている装置を用いて、製膜速度の増大と膜質の向
上を図ることができる。
用いるアモルフアス多元系半導体を製造する場合、ｒｆ
電界と少なくとも部分的には直交した領域を有する磁界
を備えている装置を用いて、製膜速度の増大と膜質の向
上を図ることができる。
【００３２】
【発明の効果】叙上の通り、本発明によれば、広い波長
範囲を有する太陽スペクトルを有効に利用できる。また
化学組成比の大巾且つ急激な変化がないので接合界面の
欠陥が低減するとともに、バンドプロフアイルのフレキ
シビリテイによるキヤリヤー（電子及び正孔）の走行の
スムージング効果が得られ、キヤリヤーの移動度を大き
く且つ導電率を高めることが可能である。
範囲を有する太陽スペクトルを有効に利用できる。また
化学組成比の大巾且つ急激な変化がないので接合界面の
欠陥が低減するとともに、バンドプロフアイルのフレキ
シビリテイによるキヤリヤー（電子及び正孔）の走行の
スムージング効果が得られ、キヤリヤーの移動度を大き
く且つ導電率を高めることが可能である。
【図１】実施例を示す側面図である。
【図２】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図１におけるＣ−Ｃ断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０１Ｇ 17/00 7202−4Ｇ 19/00 7202−4Ｇ Ｃ０３Ｃ 8/14 6971−4Ｇ Ｈ０１Ｌ 21/31 8518−4Ｍ 31/04 // Ｂ０１Ｊ 19/08 Ｚ 6345−4Ｇ
Claims (17)
- 【請求項１】 Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓよりなる元素の群から選
ばれた１種以上の元素と、Ｈ並びにハロゲンよりなる元
素の群から選ばれた１種以上の元素、及びＳｉ、Ｇｅ、
Ｓｎよりなる元素の群から選ばれた１種以上の元素とか
らなるアモルフアス多元系半導体を構成要素として持つ
グレーデツド型半導体素子を１つ以上含むタンデムおよ
び／またはマルチスタツクド半導体素子。 - 【請求項２】 ハロゲンがＦであることを特徴とする請
求項１記載の半導体素子。 - 【請求項３】 Ｓｉの組成が５０原子％以上であること
を特徴とする請求項１又は２記載の半導体素子。 - 【請求項４】 Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓよりなる元素の群から選
ばれたすべての元素の合計が約３０原子％以下であるこ
とを特徴とする請求項３記載の半導体素子。 - 【請求項５】 ＳｉとＣ、Ｎ、Ｏ、Ｓよりなる元素の群
から選ばれたすべての元素との合計が６０原子％以上９
９原子％以下であることを特徴とする請求項３又は４記
載の半導体素子。 - 【請求項６】 周期律表第III 族もしくは第Ｖ族の元素
でドーピングされた半導体を含むことを特徴とする請求
項１乃至５記載の半導体素子。 - 【請求項７】 ２０℃に於る暗伝導度が１０-8（Ω・c
m）-1以上であることを特徴とする請求項６記載の半導
体素子。 - 【請求項８】 ドーピング層のうちの少なくとも１つの
層は、その光学的バンドギヤツプＥｇ・ｏｐｔが１．８
５ｅＶ以上であり、かつ少なくとも１つの接合の拡散電
位が１．１ボルト以上であることを特徴とする請求項６
又は７記載の半導体素子。 - 【請求項９】 ドーピング層のうちの少なくとも１つの
層の厚みが約３０〜３０００Åであることを特徴とする
請求項８記載の半導体素子。 - 【請求項１０】 前記半導体素子が電気絶縁性基板の上
に形成された複数の光電変換区域を有し、該区域の集電
手段は各区域に於る光起電力が直列関係になるように互
いに電気的に接続されてなることを特徴とする請求項８
又は９記載の半導体素子。 - 【請求項１１】 前記複数の半導体素子が、金属箔上に
形成した電気絶縁性基板の上に薄膜で形成されているこ
とを特徴とする請求項１０記載の半導体素子。 - 【請求項１２】 前記基板の電気絶縁性薄膜は、約１０
-7（Ω・cm）-1以下の電気伝導度を有する薄膜であるこ
とを特徴とする請求１０又は１１記載の半導体素子。 - 【請求項１３】 前記電気絶縁性薄膜が耐熱性高分子、
又はＳｉＯ、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、又はアモルフアス
若しくは結晶性のＳｉ(1-X) Ｃ(X) 、Ｓｉ
(1-y) Ｎ(y) 、Ｓｉ(1-X-y) Ｃz Ｎy 又はアモルフアス
シリコンから選ばれることを特徴とする請求項１２記載
の半導体素子。 - 【請求項１４】 前記半導体素子の少なくとも一方の電
極には透明な電極を設けたことを特徴とする請求項８乃
至記載の半導体素子。 - 【請求項１５】 前記透明な電極がＩＴＯ若しくはＳｎ
Ｏ2 又はＩＴＯとアモルフアス層との界面に約３０〜５
００ÅのＳｎＯ2 を設けたＩＴＯ−ＳｎＯ2 複合電極で
あることを特徴とする請求項１４記載の半導体素子。 - 【請求項１６】 前記複数の半導体素子の電気的接続
が、上記基板上にてなされていることを特徴とする請求
項８乃至１５記載の半導体素子。 - 【請求項１７】 前記アモルフアス多元系半導体がｒｆ
電界と少なくとも部分的には直交した領域を有する磁界
を備えている装置を用いて、グロー放電分解を行なうこ
とによつて製造されることを特徴とする請求項１乃至第
１６記載の半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3198724A JPH077843B2 (ja) | 1982-11-01 | 1991-07-12 | アモルフアス多元系半導体素子 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57192032A JPS5983916A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | アモルフアス多元系半導体 |
| JP3198724A JPH077843B2 (ja) | 1982-11-01 | 1991-07-12 | アモルフアス多元系半導体素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57192032A Division JPS5983916A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | アモルフアス多元系半導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0597412A true JPH0597412A (ja) | 1993-04-20 |
| JPH077843B2 JPH077843B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=26507051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3198724A Expired - Lifetime JPH077843B2 (ja) | 1982-11-01 | 1991-07-12 | アモルフアス多元系半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077843B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014523138A (ja) * | 2011-07-22 | 2014-09-08 | クヮンジュ・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511329A (en) * | 1978-07-08 | 1980-01-26 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device |
| JPS5681925A (en) * | 1979-10-13 | 1981-07-04 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Method of manufacturing semiconductor forming element made of amorphous silicon for converting light into electric energy and device for executing same |
| JPS5779672A (en) * | 1980-09-09 | 1982-05-18 | Energy Conversion Devices Inc | Photoresponsive amorphous alloy and method of producing same |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP3198724A patent/JPH077843B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511329A (en) * | 1978-07-08 | 1980-01-26 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device |
| JPS5681925A (en) * | 1979-10-13 | 1981-07-04 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Method of manufacturing semiconductor forming element made of amorphous silicon for converting light into electric energy and device for executing same |
| JPS5779672A (en) * | 1980-09-09 | 1982-05-18 | Energy Conversion Devices Inc | Photoresponsive amorphous alloy and method of producing same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014523138A (ja) * | 2011-07-22 | 2014-09-08 | クヮンジュ・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー | 太陽電池モジュール及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH077843B2 (ja) | 1995-01-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19950822 |