JPH06104464A - ｐｉｎアモルファスシリコン光電池に於ける広帯域ギャップｎ層を使用した短絡電流の強化 - Google Patents
ｐｉｎアモルファスシリコン光電池に於ける広帯域ギャップｎ層を使用した短絡電流の強化Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 従来型ｎ層よりもより幅の広い「有効」光学
的帯域ギャップを備えたｎ層を有するアモルファスシリ
コン光電池をｎ層の導電特性を減ずることなしに提供す
る。 【構成】 透明な基板１２上に形成された前面導電層１
４上に形成されたｐ型層１６上に形成されたアモルファ
スシリコンのｉ層１８上に形成された広い帯域ギャップ
ｎ型層３０上に形成された後面接点層２５とで構成され
た光電池に於て層３０は、互いに交互に重ね合わせて形
成された、第一２１第二２２および第三２３ｎ層で構成
されたサンドイッチ構造で、層２２は２１および２２の
ｎ型層の光学的帯域ギャップよりも幅の広い光学的帯域
ギャップを有する。
的帯域ギャップを備えたｎ層を有するアモルファスシリ
コン光電池をｎ層の導電特性を減ずることなしに提供す
る。 【構成】 透明な基板１２上に形成された前面導電層１
４上に形成されたｐ型層１６上に形成されたアモルファ
スシリコンのｉ層１８上に形成された広い帯域ギャップ
ｎ型層３０上に形成された後面接点層２５とで構成され
た光電池に於て層３０は、互いに交互に重ね合わせて形
成された、第一２１第二２２および第三２３ｎ層で構成
されたサンドイッチ構造で、層２２は２１および２２の
ｎ型層の光学的帯域ギャップよりも幅の広い光学的帯域
ギャップを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアモルファスシリコンを
有する光電池に関する。更に詳細には本発明は、ｎ層が
広い光学的帯域ギャップを有するアモルファスシリコン
光電池に関する。
有する光電池に関する。更に詳細には本発明は、ｎ層が
広い光学的帯域ギャップを有するアモルファスシリコン
光電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来型光電池モジュールは、ひとつの基
板を有しその上にひとつまたは複数の光電池が配置され
ている。光電池は例えば酸化錫のような金属酸化物で作
られた基板の上に配置された前面接点と、それに続くｐ
ｉｎ接合とそして、たとえばアルミニウムのような金属
で作られた後面接点とで構成されている。ｐｉｎ接合は
ｐ層を形成するようにｐ型添加物をドーピングされた半
導体物質の層と、真性層またはｉ層を形成する半導体物
質の添加物を含まない層と、それにｎ層を形成するよう
にｎ型添加物をドーピングされた半導体物質の層とで構
成されている。基板に入射される光線は、基板、前面接
点およびｐｉｎ接合を通過する。光線は後面接点で反射
されｐｉｎ接合に戻される。
板を有しその上にひとつまたは複数の光電池が配置され
ている。光電池は例えば酸化錫のような金属酸化物で作
られた基板の上に配置された前面接点と、それに続くｐ
ｉｎ接合とそして、たとえばアルミニウムのような金属
で作られた後面接点とで構成されている。ｐｉｎ接合は
ｐ層を形成するようにｐ型添加物をドーピングされた半
導体物質の層と、真性層またはｉ層を形成する半導体物
質の添加物を含まない層と、それにｎ層を形成するよう
にｎ型添加物をドーピングされた半導体物質の層とで構
成されている。基板に入射される光線は、基板、前面接
点およびｐｉｎ接合を通過する。光線は後面接点で反射
されｐｉｎ接合に戻される。
【０００３】アモルファスシリコン合金ｐｉｎ光電池で
は、真性層が光電的に活性な層である。すなわち真性層
の中で光が吸収され有用なキャリアが生成される。「有
用なキャリア」という言葉は、光電池の内部で光電流を
発生するために集められるキャリアを意味する。光電流
は光電池の前面及び後面接点の間に生じる。
は、真性層が光電的に活性な層である。すなわち真性層
の中で光が吸収され有用なキャリアが生成される。「有
用なキャリア」という言葉は、光電池の内部で光電流を
発生するために集められるキャリアを意味する。光電流
は光電池の前面及び後面接点の間に生じる。
【０００４】入射光のいくらかはドーピング層（ｐ層お
よびｎ層）で吸収されるが、これらの層で生成されたキ
ャリアの生存時間は極端に短いため、集められる前に再
結合してしまう。したがってドーピング層内での吸収は
光電池内部の光電流には寄与しないので、ドーピング層
内での吸収を最少すればｐｉｎ光電池の短絡電流が強化
される。ｐ層で吸収される光は短波長を有する可視スペ
クトル部分に存在する。ここで使用される「短波長」
は、３９０から４５０ナノメータの波長を有する光を意
味する。ｐ層内部での吸収損失はｐ層の帯域のギャップ
の関数である。従ってｐ層の帯域ギャップを調節する事
によりｐ層内での吸収損失を最少に出来る、例えば広い
帯域ギャップａ−ＳｉＣ：Ｈｐ層を使用してこの様な調
節は行われる。
よびｎ層）で吸収されるが、これらの層で生成されたキ
ャリアの生存時間は極端に短いため、集められる前に再
結合してしまう。したがってドーピング層内での吸収は
光電池内部の光電流には寄与しないので、ドーピング層
内での吸収を最少すればｐｉｎ光電池の短絡電流が強化
される。ｐ層で吸収される光は短波長を有する可視スペ
クトル部分に存在する。ここで使用される「短波長」
は、３９０から４５０ナノメータの波長を有する光を意
味する。ｐ層内部での吸収損失はｐ層の帯域のギャップ
の関数である。従ってｐ層の帯域ギャップを調節する事
によりｐ層内での吸収損失を最少に出来る、例えば広い
帯域ギャップａ−ＳｉＣ：Ｈｐ層を使用してこの様な調
節は行われる。
【０００５】ａ−Ｓｉ：Ｈを含むｉ層は６０００オング
ストローム程度の厚さを有し、これは例えば１．７ｅＶ
の光学的帯域ギャップであり、その吸収係数は全ての入
射光線がｉ層の厚さを一回通過しただけでは吸収されな
い様なものである。「吸収係数」という言葉は、与えら
れた物質の単位長さあたりで吸収される光子の数を意味
している。可視スペクトルの光は長い波長を有し、これ
は第一回目の通過では吸収されず後面金属接点で反射さ
れ電池内部へ戻される。ここで使用されているように
「長波長」の光とは、６００ナノメートルより長い波長
を有する光を意味する。この様にいえるのは吸収係数は
波長の関数であり、ほぼ５００ナノメートルまでの光に
対しては吸収係数が高いためである。５００ナノメート
ル以上の波長の光では吸収係数は低下し、長波長の光で
はまるで光電池を透過してしまうかのように極僅かの部
分しか吸収されなくなってしまう。
ストローム程度の厚さを有し、これは例えば１．７ｅＶ
の光学的帯域ギャップであり、その吸収係数は全ての入
射光線がｉ層の厚さを一回通過しただけでは吸収されな
い様なものである。「吸収係数」という言葉は、与えら
れた物質の単位長さあたりで吸収される光子の数を意味
している。可視スペクトルの光は長い波長を有し、これ
は第一回目の通過では吸収されず後面金属接点で反射さ
れ電池内部へ戻される。ここで使用されているように
「長波長」の光とは、６００ナノメートルより長い波長
を有する光を意味する。この様にいえるのは吸収係数は
波長の関数であり、ほぼ５００ナノメートルまでの光に
対しては吸収係数が高いためである。５００ナノメート
ル以上の波長の光では吸収係数は低下し、長波長の光で
はまるで光電池を透過してしまうかのように極僅かの部
分しか吸収されなくなってしまう。
【０００６】従って、長波長光はｎ層を二度通過する。
通常は約５００オングストロームの厚さをして、ｉ層よ
りも高い吸収係数を有するｎ層のために、ｎ層を二度通
過する際に吸収される光は光電池の全体としての短絡電
流には寄与しない。
通常は約５００オングストロームの厚さをして、ｉ層よ
りも高い吸収係数を有するｎ層のために、ｎ層を二度通
過する際に吸収される光は光電池の全体としての短絡電
流には寄与しない。
【０００７】ｐｉｎ光電池構造において、ｎ型ドーピン
グ層は二つの機能を有する：（１）これはｉ層と共に整
流接合を形成する、そして（２）後面接点との間で抵抗
性の接点を形成する。これら二つの機能はそれぞれｎ層
に対して高い電導性を要求する、すなわち層の電気抵抗
は低くまた活性エネルギーは小さくなければならない。
これらの特性を備えたｎ層はｉ層とｎ層との間で良好な
整流接合を形成することを容易にし、ｎ層と後面接点と
の間の接触抵抗を最少にする。
グ層は二つの機能を有する：（１）これはｉ層と共に整
流接合を形成する、そして（２）後面接点との間で抵抗
性の接点を形成する。これら二つの機能はそれぞれｎ層
に対して高い電導性を要求する、すなわち層の電気抵抗
は低くまた活性エネルギーは小さくなければならない。
これらの特性を備えたｎ層はｉ層とｎ層との間で良好な
整流接合を形成することを容易にし、ｎ層と後面接点と
の間の接触抵抗を最少にする。
【０００８】
【発明の目的】本発明は、従来型ｎ層よりもより幅の広
い「有効」光学的帯域ギャップを備えたｎ層を有するア
モルファスシリコン光電池を提供することを意図してお
り、これをｎ層の導電特性を減ずることなく実施するこ
とである。「有効」光学的帯域ギャップという言葉は、
本発明に基づくｎ層を構成する複合構造の帯域ギャップ
を意味している。
い「有効」光学的帯域ギャップを備えたｎ層を有するア
モルファスシリコン光電池を提供することを意図してお
り、これをｎ層の導電特性を減ずることなく実施するこ
とである。「有効」光学的帯域ギャップという言葉は、
本発明に基づくｎ層を構成する複合構造の帯域ギャップ
を意味している。
【０００９】本発明はまた放射の吸収を最少にするため
に広げられた帯域ギャップのアモルファスシリコンｎ層
を有する光電池を提供することをも意図しており、この
放射の吸収とは第一回目にｎ層を通過する際、また反射
された後にｎ層を通過する際に伝搬するものである。ｎ
層の導電性を減少させる事なく光学的帯域ギャップを増
やしたｎ層を提供することは本発明の目的である。
に広げられた帯域ギャップのアモルファスシリコンｎ層
を有する光電池を提供することをも意図しており、この
放射の吸収とは第一回目にｎ層を通過する際、また反射
された後にｎ層を通過する際に伝搬するものである。ｎ
層の導電性を減少させる事なく光学的帯域ギャップを増
やしたｎ層を提供することは本発明の目的である。
【００１０】本発明は更に強化された短絡電流を備えた
アモルファスシリコンで構成された光電池を提供するこ
とを意図している。
アモルファスシリコンで構成された光電池を提供するこ
とを意図している。
【００１１】本発明の更なる長所は、以下の説明でなさ
れるであろうしまた記述内容から明白であろうしまたは
発明の実施例から明白となろう。発明の長所は特に添付
の請求項の中で明らかにされる構造および方法で実現さ
れまた得られる。
れるであろうしまた記述内容から明白であろうしまたは
発明の実施例から明白となろう。発明の長所は特に添付
の請求項の中で明らかにされる構造および方法で実現さ
れまた得られる。
【００１２】
【発明の要約】従来技術による光電池の問題を解決する
ため、および本発明の目的に従って、実施例として示さ
れまたここに概略説明をしたように、本発明に基づく光
電池は透明な基板、前記基板の上に形成された導電性酸
化物の層、前記導電性酸化物層の上に形成されたｐ型
層、ｉ層の上に形成されたｎ型層およびｎ層の上に形成
された後面接点層とで構成されている。
ため、および本発明の目的に従って、実施例として示さ
れまたここに概略説明をしたように、本発明に基づく光
電池は透明な基板、前記基板の上に形成された導電性酸
化物の層、前記導電性酸化物層の上に形成されたｐ型
層、ｉ層の上に形成されたｎ型層およびｎ層の上に形成
された後面接点層とで構成されている。
【００１３】ここで使用されているように、「基板」と
いう言葉はこの上にｐｉｎ接合および前面および後面接
点が形成される構造要素を指している。従って光電池の
形成中は「基板」は光電池を完成させるためにその上に
形成される層の下側に配置されている。「上層基板」と
いう言葉も「基板」の代わりに同じ構造要素を示すため
に使用できる。しかしながら光電池が使用される場合に
は「上層基板」という言葉の方がより多く使用されて、
「上層基板」がその上に光電池を完成させるために形成
された層を「超える」またはその上側の向きにあること
を示そうとしている。この様な向きにあるときに、太陽
光線は最初に「上層基板」に入射し次に「上層基板」を
透過してｐｉｎ接合に入って電流を発生する。
いう言葉はこの上にｐｉｎ接合および前面および後面接
点が形成される構造要素を指している。従って光電池の
形成中は「基板」は光電池を完成させるためにその上に
形成される層の下側に配置されている。「上層基板」と
いう言葉も「基板」の代わりに同じ構造要素を示すため
に使用できる。しかしながら光電池が使用される場合に
は「上層基板」という言葉の方がより多く使用されて、
「上層基板」がその上に光電池を完成させるために形成
された層を「超える」またはその上側の向きにあること
を示そうとしている。この様な向きにあるときに、太陽
光線は最初に「上層基板」に入射し次に「上層基板」を
透過してｐｉｎ接合に入って電流を発生する。
【００１４】概して、本発明に基づくｎ型層は、その上
にｎ型層が形成されているｉ層よりも高い光学的帯域ギ
ャップを有する。例えばａ−ＳｉＧｅ：Ｈで形成された
ｉ層を有するｐｉｎ接合で構成された光電池では、ｎ層
は好適にａ−Ｓｉ：Ｈで形成されている。
にｎ型層が形成されているｉ層よりも高い光学的帯域ギ
ャップを有する。例えばａ−ＳｉＧｅ：Ｈで形成された
ｉ層を有するｐｉｎ接合で構成された光電池では、ｎ層
は好適にａ−Ｓｉ：Ｈで形成されている。
【００１５】本発明のもうひとつの実施例では、ｎ型層
はアモルファスシリコンであり、これはｉ層の上に形成
されている。ｎ型層は複数の第一および第二ｎ型層で構
成され、これらは互いに交互に形成されていて、第一ｎ
型層のひとつはｉ層の上に形成されている。第一ｎ型層
の各々は第一の光学的帯域ギャップを有し、第二ｎ型層
の各々は第一の光学的帯域ギャップよりも広い第二の光
学的ギャップを有する。好適に第一ｎ型層は偶数個の層
を含み、第二ｎ型層は奇数個の層を含んでいる。
はアモルファスシリコンであり、これはｉ層の上に形成
されている。ｎ型層は複数の第一および第二ｎ型層で構
成され、これらは互いに交互に形成されていて、第一ｎ
型層のひとつはｉ層の上に形成されている。第一ｎ型層
の各々は第一の光学的帯域ギャップを有し、第二ｎ型層
の各々は第一の光学的帯域ギャップよりも広い第二の光
学的ギャップを有する。好適に第一ｎ型層は偶数個の層
を含み、第二ｎ型層は奇数個の層を含んでいる。
【００１６】本発明のさらに別の実施例では、ｎ層はｉ
層上に形成されたアモルファスシリコンの超格子ｎ層で
ある。超格子ｎ層は複数の交互に互いの上に形成された
第一および第二層で構成されている。第一層の各々は第
一の光学的帯域ギャップを有し、第二層の各々は第一の
光学的帯域ギャップよりも広い第二の光学的ギャップを
有する。
層上に形成されたアモルファスシリコンの超格子ｎ層で
ある。超格子ｎ層は複数の交互に互いの上に形成された
第一および第二層で構成されている。第一層の各々は第
一の光学的帯域ギャップを有し、第二層の各々は第一の
光学的帯域ギャップよりも広い第二の光学的ギャップを
有する。
【００１７】
【実施例】明細書に組み込まれかつその一部を構成する
添付図は、発明の種々の実施例を示しており記述と一体
となって発明の原理を説明している。次に本発明の今回
提出された実施例を詳細に参照するが、これらの例は添
付図に示されている。
添付図は、発明の種々の実施例を示しており記述と一体
となって発明の原理を説明している。次に本発明の今回
提出された実施例を詳細に参照するが、これらの例は添
付図に示されている。
【００１８】本発明に基づく光電池は、透明基板、基板
上に形成された前面導電層、ｐ型層の上に形成されたア
モルファスシリコンのｉ層、ｉ型層の上に形成されたｎ
型層、そしてｎ型層の上に形成された広面接点層で構成
されている。
上に形成された前面導電層、ｐ型層の上に形成されたア
モルファスシリコンのｉ層、ｉ型層の上に形成されたｎ
型層、そしてｎ型層の上に形成された広面接点層で構成
されている。
【００１９】ここに実施例として提案され、図１に示さ
れている光電池１０は基板１２を有し、これは好適に従
来型のガラスの様な透明な物質で構成されている。前面
導電層１４は基板の上に構成されている。前面導電層１
４は好適に例えば酸化金属の様な透明な導体であり、好
適に前面導電層１４を構成している酸化金属は酸化錫で
ある。次にｐ層１６が前面導電層１４の上に形成され
る。ｐ層１６はｐ型添加物をドーピングされたアモルフ
ァスシリコンの従来型単一層である。これとは別にｐ層
１６は多層構成であってもよく、これは合衆国特許第
４，７１８，９４７号に開示されておりここでも参照さ
れている。ｉ層１８がｐ層の上に形成され、これは好適
にアモルファスシリコンである。
れている光電池１０は基板１２を有し、これは好適に従
来型のガラスの様な透明な物質で構成されている。前面
導電層１４は基板の上に構成されている。前面導電層１
４は好適に例えば酸化金属の様な透明な導体であり、好
適に前面導電層１４を構成している酸化金属は酸化錫で
ある。次にｐ層１６が前面導電層１４の上に形成され
る。ｐ層１６はｐ型添加物をドーピングされたアモルフ
ァスシリコンの従来型単一層である。これとは別にｐ層
１６は多層構成であってもよく、これは合衆国特許第
４，７１８，９４７号に開示されておりここでも参照さ
れている。ｉ層１８がｐ層の上に形成され、これは好適
にアモルファスシリコンである。
【００２０】次にそれぞれ本発明に基づき構成された、
図１に示す広帯域ギャップｎ型層３０、図２に示すサン
ドイッチ式ｎ型構造２０または、図６に示す超格子層２
４の形のｎ型層がｉ層１８の上に形成される。広帯域ギ
ャップｎ型層３０、サンドイッチ式ｎ型構造２０および
超格子層２４は後で更に詳細に説明する。後面接点層２
５がｎ型サンドイッチ式構造の上に形成されこれは好適
にアルミニュウムの様な金属である。
図１に示す広帯域ギャップｎ型層３０、図２に示すサン
ドイッチ式ｎ型構造２０または、図６に示す超格子層２
４の形のｎ型層がｉ層１８の上に形成される。広帯域ギ
ャップｎ型層３０、サンドイッチ式ｎ型構造２０および
超格子層２４は後で更に詳細に説明する。後面接点層２
５がｎ型サンドイッチ式構造の上に形成されこれは好適
にアルミニュウムの様な金属である。
【００２１】広帯域ギャップｎ型層３０、サンドイッチ
式ｎ型構造２０または超格子層２４を除いては、以下に
説明するように本発明による光電池は従来構造と同じで
ある。この点に関しては合衆国特許第４，０６４，５２
１号が重要であり、この特許はここでも特に参照されて
いるが、光電池の従来型構造が開示されている。また合
衆国特許第４，７１８，９４７号も参考になるが、ここ
ではｐ層の構造に関する議論がなされている。
式ｎ型構造２０または超格子層２４を除いては、以下に
説明するように本発明による光電池は従来構造と同じで
ある。この点に関しては合衆国特許第４，０６４，５２
１号が重要であり、この特許はここでも特に参照されて
いるが、光電池の従来型構造が開示されている。また合
衆国特許第４，７１８，９４７号も参考になるが、ここ
ではｐ層の構造に関する議論がなされている。
【００２２】広帯域ギャップｎ型層３０、サンドイッチ
式ｎ型構造２０、および超格子層２４の構造および機能
を詳細に議論する前に、ｐｉｎアモルファスシリコン光
電池内部ｎ層の帯域ギャップ変更方法並びに効果につい
て考察することが重要である。最初にｎ層の帯域ギャッ
プを広げることの利点は、図５を参照することにより理
解できるが、ここでは二つの単一ｐｉｎ接合光電池の量
子効率が比較されている。これらの光電池はｎ層の構造
を別として同一である。ひとつの光電池はａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ ｎ層を有し、この光学的帯域ギャップＥg は
１．５４ｅＶそして短絡電流密度は１８ｍＡ／ｃｍ2 で
ある。もう一方の光電池はａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を有し、
この光学的帯域ギャップは１．７ｅＶそして短絡電流密
度は１９ｍＡ／ｃｍ2 であり、より広い帯域ギャップａ
−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を有する光電池が長波長での応答を増
加させるのに貢献している。
式ｎ型構造２０、および超格子層２４の構造および機能
を詳細に議論する前に、ｐｉｎアモルファスシリコン光
電池内部ｎ層の帯域ギャップ変更方法並びに効果につい
て考察することが重要である。最初にｎ層の帯域ギャッ
プを広げることの利点は、図５を参照することにより理
解できるが、ここでは二つの単一ｐｉｎ接合光電池の量
子効率が比較されている。これらの光電池はｎ層の構造
を別として同一である。ひとつの光電池はａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ ｎ層を有し、この光学的帯域ギャップＥg は
１．５４ｅＶそして短絡電流密度は１８ｍＡ／ｃｍ2 で
ある。もう一方の光電池はａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を有し、
この光学的帯域ギャップは１．７ｅＶそして短絡電流密
度は１９ｍＡ／ｃｍ2 であり、より広い帯域ギャップａ
−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を有する光電池が長波長での応答を増
加させるのに貢献している。
【００２３】またｎ層の帯域ギャップを変えることも可
能であり、これはメタン（炭素を含むガス）、珪素およ
び燐をグロー放電沈着法でｎ層を形成し、炭素と珪素と
を合金とすることに依って可能である；ｎ層の光学的帯
域ギャップは炭素の含有量が増すにつれて増加する。炭
素の含有量を増すにつれて帯域ギャップも増加するので
はあるが、物質をドーピングする事がだんだん難しくな
り、従ってｎ層の固有抵抗は光学的帯域ギャップの増加
とともに増大する。
能であり、これはメタン（炭素を含むガス）、珪素およ
び燐をグロー放電沈着法でｎ層を形成し、炭素と珪素と
を合金とすることに依って可能である；ｎ層の光学的帯
域ギャップは炭素の含有量が増すにつれて増加する。炭
素の含有量を増すにつれて帯域ギャップも増加するので
はあるが、物質をドーピングする事がだんだん難しくな
り、従ってｎ層の固有抵抗は光学的帯域ギャップの増加
とともに増大する。
【００２４】表１はａ−ＳｉＣ：Ｈ ｎ層の光学的帯域
ギャップ、固有抵抗、および活性エネルギーの変化を、
珪素、メタンおよび燐混合ガス中のメタンの濃度変化と
ともに示したものである。
ギャップ、固有抵抗、および活性エネルギーの変化を、
珪素、メタンおよび燐混合ガス中のメタンの濃度変化と
ともに示したものである。
【００２５】
【表１】 表 １ ───────────────────────────────── 試料番号 ％ＣＨ4 Ｅg 固有抵抗 Ｅa ＃ （ｅＶ） (ohm-cm) （ｅＶ） ──────────────────────────────── １ ０ １．７９ ４．３×１０2 ０．２４ ２ ２０ ２．０１ ３．７×１０4 ０．３８ ３ ３０ ２．０７ １．１×１０6 ０．４５ ４ ４０ ２．１５ １．７×１０6 ０．４８ ────────────────────────────────
【００２６】ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｎ層の電気的固有抵抗が
増加するために、ｉ層とｎ層との間の良好な接触は得ら
れない。さらにｎ層と金属との間の接続が良くないた
め、ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｎ層を含む光電池での直列抵抗が
増加する。
増加するために、ｉ層とｎ層との間の良好な接触は得ら
れない。さらにｎ層と金属との間の接続が良くないた
め、ａ−ＳｉＣ：Ｈ ｎ層を含む光電池での直列抵抗が
増加する。
【００２７】１．広帯域ギャップＮ層 図１は本発明のひとつの実施例を示し、ここでは広帯域
ギャップｎ型層３０はｉ型層１８の上に形成され、ｎ型
層３０はｉ型層１８よりも広い帯域ギャップを有する。
好適にｉ型層１８は、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈで構成されてい
て、その光学的帯域ギャップは１．５５ｅＶであり、そ
してｎ型層３０はａ−Ｓｉ：Ｈで構成されていて、その
光学的帯域ギャップはほぼ１．７１ｅＶである。またａ
−ＳｉＧｅ：Ｈで出来たｉ型層１８の厚さは好適に２０
００オングストロームであり、そしてａ−Ｓｉ：Ｈで出
来た広帯域ギャップｎ型層３０の厚さは２５０オングス
トロームである。
ギャップｎ型層３０はｉ型層１８の上に形成され、ｎ型
層３０はｉ型層１８よりも広い帯域ギャップを有する。
好適にｉ型層１８は、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈで構成されてい
て、その光学的帯域ギャップは１．５５ｅＶであり、そ
してｎ型層３０はａ−Ｓｉ：Ｈで構成されていて、その
光学的帯域ギャップはほぼ１．７１ｅＶである。またａ
−ＳｉＧｅ：Ｈで出来たｉ型層１８の厚さは好適に２０
００オングストロームであり、そしてａ−Ｓｉ：Ｈで出
来た広帯域ギャップｎ型層３０の厚さは２５０オングス
トロームである。
【００２８】ｐｉｎ光電池を形成するひとつの方法で、
ｎ層が本発明による方法で広い帯域ギャップを有する光
電池の形成方法を次に図１を参照して記述する。
ｎ層が本発明による方法で広い帯域ギャップを有する光
電池の形成方法を次に図１を参照して記述する。
【００２９】最初に、導電性酸化物層１４を透明な基板
１２の片面に、従来からの沈着法によって配置する。好
適に導電性酸化物層は導電性酸化錫（ＣＴＯ）で構成さ
れている。これとは別に予めＣＴＯ層が形成されている
基板を使用することも出来る。
１２の片面に、従来からの沈着法によって配置する。好
適に導電性酸化物層は導電性酸化錫（ＣＴＯ）で構成さ
れている。これとは別に予めＣＴＯ層が形成されている
基板を使用することも出来る。
【００３０】次にＣＴＯで覆われた基板は沈着箱の中に
入れられるが、この箱は基板のＣＴＯ側にアモルファス
シリコン合金層を沈着させることが出来る。図２に示す
ように光電池のｐ層、ｉ層およびサンドイッチ式ｎ層を
形成するための方法として直流火花放電が提案されてい
る。その他の方法、例えば高周波火花放電、光ＣＶＤ、
ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着またはその他の適当な薄
膜沈着法もまた使用できる。ｐ層、ｉ層およびｎ層の沈
着中、基板温度は好適に１５０から３００℃に制御され
る。
入れられるが、この箱は基板のＣＴＯ側にアモルファス
シリコン合金層を沈着させることが出来る。図２に示す
ように光電池のｐ層、ｉ層およびサンドイッチ式ｎ層を
形成するための方法として直流火花放電が提案されてい
る。その他の方法、例えば高周波火花放電、光ＣＶＤ、
ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着またはその他の適当な薄
膜沈着法もまた使用できる。ｐ層、ｉ層およびｎ層の沈
着中、基板温度は好適に１５０から３００℃に制御され
る。
【００３１】ｐ層は好適に６水素化ホウ素（Ｂ2 Ｈ6 ）
であるｐ型添加物を含む混合ガスからの沈着物質で形成
される。沈着ガスは好適に１から２％（モル当り）の水
素化ホウ素を含む水素化珪素（ＳｉＨ4 ）、純粋な水素
化珪素およびメタン（ＣＨ4）とで構成されている。こ
れとは別に、ここでも特に参照されている合衆国特許第
４，７１８，９４７号でも述べられているように、ｐ層
は異なる光学的帯域ギャップを有する複数のｐ型層を有
するように形成することもできる。
であるｐ型添加物を含む混合ガスからの沈着物質で形成
される。沈着ガスは好適に１から２％（モル当り）の水
素化ホウ素を含む水素化珪素（ＳｉＨ4 ）、純粋な水素
化珪素およびメタン（ＣＨ4）とで構成されている。こ
れとは別に、ここでも特に参照されている合衆国特許第
４，７１８，９４７号でも述べられているように、ｐ層
は異なる光学的帯域ギャップを有する複数のｐ型層を有
するように形成することもできる。
【００３２】ｐ層が形成された後は、沈着箱には１０か
ら２０分の間純粋な水素化珪素が流され、次にｉ層が水
素化珪素と水素化ゲルマニウムの混合火花放電で形成さ
れる。好適に水素化ゲルマニウムの水素化珪素濃度に対
する構成比率は０−５０％であり、さらに好適には０−
３０％である。ｉ層は厚い場合は５０００−６０００オ
ングストロームに、また薄い場合は２０００−３０００
オングストロームである。
ら２０分の間純粋な水素化珪素が流され、次にｉ層が水
素化珪素と水素化ゲルマニウムの混合火花放電で形成さ
れる。好適に水素化ゲルマニウムの水素化珪素濃度に対
する構成比率は０−５０％であり、さらに好適には０−
３０％である。ｉ層は厚い場合は５０００−６０００オ
ングストロームに、また薄い場合は２０００−３０００
オングストロームである。
【００３３】ｉ層が形成された後は、沈着箱には約１２
０秒間、広帯域ギャップｎ層３０を形成する際に使用さ
れる混合ガスが流される。好適にｎ層内のｎ形添加物は
燐であって、広帯域ギャップｎ型層３０の帯域ギャップ
は混合ガス中のメタン濃度を変更して変えられる。
０秒間、広帯域ギャップｎ層３０を形成する際に使用さ
れる混合ガスが流される。好適にｎ層内のｎ形添加物は
燐であって、広帯域ギャップｎ型層３０の帯域ギャップ
は混合ガス中のメタン濃度を変更して変えられる。
【００３４】広帯域ギャップｎ型層３０が沈着された後
で、後面導電層２６例えばアルミニウムの様な金属の層
が従来の方法で広帯域ギャップｎ型層３０の上に形成さ
れる。
で、後面導電層２６例えばアルミニウムの様な金属の層
が従来の方法で広帯域ギャップｎ型層３０の上に形成さ
れる。
【００３５】本発明による広帯域ギャップｎ型層３０の
ひとつの例は以下に解説される通りである。
ひとつの例は以下に解説される通りである。
【００３６】例 １ Ｎ型添加物をドーピングされた層が水素化珪素、水素化
ゲルマニウム及び燐の混合ガス、または水素化珪素およ
び燐の混合ガスから直流火花放電で沈着された。薄膜
は、光学的帯域ギャップ測定値、光熱偏向分光（ＰＤ
Ｓ）、暗導電率、および暗導電率の温度依存性を特徴と
していた。単一接合ｐｉｎ太陽電池はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ
ｎ層またはａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を有するａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ ｉ層（Ｅg ＝１．５５ｅＶ）で製造された。ａ
−Ｓｉ：Ｈおよびａ−ＳｉＧｅ：Ｈ ｎ層の電気的かつ
光学的特性は表２に示されており、これは既に図５でグ
ラフ的に比較され先に参考として記述されている。
ゲルマニウム及び燐の混合ガス、または水素化珪素およ
び燐の混合ガスから直流火花放電で沈着された。薄膜
は、光学的帯域ギャップ測定値、光熱偏向分光（ＰＤ
Ｓ）、暗導電率、および暗導電率の温度依存性を特徴と
していた。単一接合ｐｉｎ太陽電池はａ−ＳｉＧｅ：Ｈ
ｎ層またはａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を有するａ−ＳｉＧ
ｅ：Ｈ ｉ層（Ｅg ＝１．５５ｅＶ）で製造された。ａ
−Ｓｉ：Ｈおよびａ−ＳｉＧｅ：Ｈ ｎ層の電気的かつ
光学的特性は表２に示されており、これは既に図５でグ
ラフ的に比較され先に参考として記述されている。
【００３７】
【表２】 表 ２ Ｎ層の電気的および光学的特性 ───────────────────────────────── 特性 ａ−Ｓｉ：Ｈ ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ ───────────────────────────────── 光学的帯域ギャップ １．７１ｅＶ １．５４ｅＶ 暗導電率 6.4 ×10-3ohm-cm 3.1 ×10-4ohm-cm 活性エネルギー ０．２０７ｅＶ ０．２９９ｅＶ ─────────────────────────────────
【００３８】ａ−Ｓｉ：Ｈおよびａ−ＳｉＧｅ：Ｈで構
成されたｎ層を有する素子の光電パラメータは、表の形
で表３に比較されている。
成されたｎ層を有する素子の光電パラメータは、表の形
で表３に比較されている。
【００３９】
【表３】 表 ３ 異なるＮ層を有するａ−ＳｉＧｅ：Ｈ電池の光電パラメータ ────────────────────────────────── Ｖｏｃ Ｊｓｃ ＦＦ 効率 ｎ層型式 （ｍＶ） (mA/cm2) （％） ────────────────────────────────── ８３４ １９．２３ ０．６２９ １０．０８ ａ−Ｓｉ：Ｈ ８２２ １８．０３ ０．５１９ ７．６９ ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ ───────────────────────────────────
【００４０】ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ ｎ層の暗導電率は、ａ
−Ｓｉ：Ｈ ｎ層よりほぼ一桁低いことがわかる。さら
にａ−Ｓｉ−Ｇｅ：Ｈ ｎ層の導電活性エネルギーは
０．２９９ｅＶでありａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層の０．２０７
ｅＶと比較してもａ−ＳｉＧｅ：Ｈのドーピング特性が
劣っていることをはっきりと表わしている。
−Ｓｉ：Ｈ ｎ層よりほぼ一桁低いことがわかる。さら
にａ−Ｓｉ−Ｇｅ：Ｈ ｎ層の導電活性エネルギーは
０．２９９ｅＶでありａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層の０．２０７
ｅＶと比較してもａ−ＳｉＧｅ：Ｈのドーピング特性が
劣っていることをはっきりと表わしている。
【００４１】２．サンドイッチ式Ｎ型構造 次に図２に示す、本発明によるサンドイッチ式ｎ型構造
２０は、互いに交互に重なるように形成さた複数の第一
および第二の型のｎ層を有し、ｉ層の上に形成されたア
モルファスシリコンのｎ層で構成されており、第一の型
のｎ型層の内のひとつはｉ層の上に形成されている。第
一ｎ型層の各々は、第一の光学的帯域ギャップを有し、
第二ｎ型層の各々は第一の光学的帯域ギャップよりも広
い第二の光学的帯域ギャップを有する。好適に第一ｎ型
層は偶数の層で構成され、第二の型のｎ型層は奇数個の
層で構成されている。この様にして、狭い帯域ギャップ
を有する第一ｎ型層がｉ層１８および後面接点２５の両
者と隣接するようにし、ｎ型構造２０とｉ層１８および
後面接点２５との間に良好な接触が得られるように考慮
されている。
２０は、互いに交互に重なるように形成さた複数の第一
および第二の型のｎ層を有し、ｉ層の上に形成されたア
モルファスシリコンのｎ層で構成されており、第一の型
のｎ型層の内のひとつはｉ層の上に形成されている。第
一ｎ型層の各々は、第一の光学的帯域ギャップを有し、
第二ｎ型層の各々は第一の光学的帯域ギャップよりも広
い第二の光学的帯域ギャップを有する。好適に第一ｎ型
層は偶数の層で構成され、第二の型のｎ型層は奇数個の
層で構成されている。この様にして、狭い帯域ギャップ
を有する第一ｎ型層がｉ層１８および後面接点２５の両
者と隣接するようにし、ｎ型構造２０とｉ層１８および
後面接点２５との間に良好な接触が得られるように考慮
されている。
【００４２】図２に示され、かつここで実施されている
ように、サンドイッチ式ｎ型構造２０は三つのｎ層２
１，２２，および２３で構成されていて、ｎ層２１およ
び２３は第一ｎ型層であり、ｎ層２２は第二ｎ型層であ
る。
ように、サンドイッチ式ｎ型構造２０は三つのｎ層２
１，２２，および２３で構成されていて、ｎ層２１およ
び２３は第一ｎ型層であり、ｎ層２２は第二ｎ型層であ
る。
【００４３】図３は理想化された帯域図であり、図２に
示す光電池１０の厚さ方向に対して帯域ギャップが変化
する様子を示している。点線はフェルミ準位を示す。Ｅ
ｖの符号が付けられた実線は価電子帯、そしてＥｃと符
号が付けられた実線は伝導帯である。第一ｎ層２１およ
び第三ｎ層２３に対する伝導帯は等しいように図３に示
されているが、各々の値が第二ｎ層２２よりも小さけれ
ば異なっていてもかまわないことは理解されよう。
示す光電池１０の厚さ方向に対して帯域ギャップが変化
する様子を示している。点線はフェルミ準位を示す。Ｅ
ｖの符号が付けられた実線は価電子帯、そしてＥｃと符
号が付けられた実線は伝導帯である。第一ｎ層２１およ
び第三ｎ層２３に対する伝導帯は等しいように図３に示
されているが、各々の値が第二ｎ層２２よりも小さけれ
ば異なっていてもかまわないことは理解されよう。
【００４４】光電池１０に於て第一ｎ層２１はｉ層１８
とサンドイッチ式ｎ型構造２０との間に良好な整流接合
を保障する。整流整合の特性は、ｎ層の電気的特性に大
きく依存する。すなわちｎ層の導電性が良ければ良いほ
ど、整流接合も良くなる。従って第一ｎ層２１は好適
に、微晶質珪素ｎ層またはａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層である。
とサンドイッチ式ｎ型構造２０との間に良好な整流接合
を保障する。整流整合の特性は、ｎ層の電気的特性に大
きく依存する。すなわちｎ層の導電性が良ければ良いほ
ど、整流接合も良くなる。従って第一ｎ層２１は好適
に、微晶質珪素ｎ層またはａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層である。
【００４５】「微晶質」とはその結晶の大きさが、２５
オングストロームから５００オングストロームの範囲に
ある物質を意味する。微晶質性が存在するか否かは、電
子回折、Ｘ線回折またはラマン散乱分光等で判定でき
る。
オングストロームから５００オングストロームの範囲に
ある物質を意味する。微晶質性が存在するか否かは、電
子回折、Ｘ線回折またはラマン散乱分光等で判定でき
る。
【００４６】第一ｎ層２１は好適に層が微晶質の場合は
２５−５０オングストロームまたａ−Ｓｉ：Ｈの場合は
５０−１００オングストロームの厚さである。第一ｎ層
２１の光学的帯域ギャップは、好適に１．６８から１．
７０ｅＶの範囲である。
２５−５０オングストロームまたａ−Ｓｉ：Ｈの場合は
５０−１００オングストロームの厚さである。第一ｎ層
２１の光学的帯域ギャップは、好適に１．６８から１．
７０ｅＶの範囲である。
【００４７】第二ｎ層２２は広帯域ギャップｎ層であ
る。これは如何なる広帯域ギャップｎ層物質であっても
かまわないが、ａ−ＳｉＣ：Ｈが好適である。これとは
別にＮ 2 層２２はａ−ＳｉＮ：Ｈであってもかまわな
い。第二ｎ層２２の光学的帯域ギャップに対する唯一の
制約は、キャリアの伝送に対して生成された障壁が、キ
ャリアが簡単に越えることが出来る値以上に高くてはい
けないというものである。この条件が得られないとキャ
リアは第二ｎ層２２を通過できず、光電池１０の充満係
数が逆方向に影響されてしまう。第二ｎ層２２の光学的
帯域ギャップは、１．７−１．０ｅＶであるのが好適で
あり、最良の結果は光学的帯域ギャップは約１．９ｅＶ
の時に得られる。
る。これは如何なる広帯域ギャップｎ層物質であっても
かまわないが、ａ−ＳｉＣ：Ｈが好適である。これとは
別にＮ 2 層２２はａ−ＳｉＮ：Ｈであってもかまわな
い。第二ｎ層２２の光学的帯域ギャップに対する唯一の
制約は、キャリアの伝送に対して生成された障壁が、キ
ャリアが簡単に越えることが出来る値以上に高くてはい
けないというものである。この条件が得られないとキャ
リアは第二ｎ層２２を通過できず、光電池１０の充満係
数が逆方向に影響されてしまう。第二ｎ層２２の光学的
帯域ギャップは、１．７−１．０ｅＶであるのが好適で
あり、最良の結果は光学的帯域ギャップは約１．９ｅＶ
の時に得られる。
【００４８】第三ｎ層２３は後面接点２５に対して良好
な抵抗性接続を得るために必要であり、第一ｎ層２１と
構成並びに厚さが同様であることが好ましい。特に第三
ｎ層２３は好適に微晶質珪素ｎ層またはａ−Ｓｉ：Ｈ
ｎ層であり、好適に層が微晶質の場合は２５−５０オン
グストロームまたａ−Ｓｉ：Ｈの場合は５０−１００オ
ングストロームの厚さである。第三ｎ層２３の光学的帯
域ギャップは、好適に１．６８から１．７０ｅＶの範囲
である。
な抵抗性接続を得るために必要であり、第一ｎ層２１と
構成並びに厚さが同様であることが好ましい。特に第三
ｎ層２３は好適に微晶質珪素ｎ層またはａ−Ｓｉ：Ｈ
ｎ層であり、好適に層が微晶質の場合は２５−５０オン
グストロームまたａ−Ｓｉ：Ｈの場合は５０−１００オ
ングストロームの厚さである。第三ｎ層２３の光学的帯
域ギャップは、好適に１．６８から１．７０ｅＶの範囲
である。
【００４９】ｐｉｎ光電池を形成するひとつの方法で、
ｎ層が本発明による方法に基づいたサンドイッチ式構造
を有する光電池の形成方法を次に図２を参照して記述す
る。
ｎ層が本発明による方法に基づいたサンドイッチ式構造
を有する光電池の形成方法を次に図２を参照して記述す
る。
【００５０】最初に、導電性酸化物層１４を透明な基板
１２の片面に、従来からの沈着法によって配置する。好
適に導電性酸化物層は導電性酸化錫（ＣＴＯ）で構成さ
れている。これとは別に予めＣＴＯ層が形成されている
基板を使用することも出来る。
１２の片面に、従来からの沈着法によって配置する。好
適に導電性酸化物層は導電性酸化錫（ＣＴＯ）で構成さ
れている。これとは別に予めＣＴＯ層が形成されている
基板を使用することも出来る。
【００５１】次にＣＴＯで覆われた基板は沈着箱の中に
入れられるが、この箱は基板のＣＴＯ側にアモルファス
シリコン合金層を沈着させることが出来る。図２に示す
ように光電池のｐ層、ｉ層およびサンドイッチ式ｎ層を
形成するための方法として直流火花放電が提案されてい
る。その他の方法、例えば高周波火花放電、光ＣＶＤ、
ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着またはその他の適当な薄
膜沈着法もまた使用できる。ｐ層、ｉ層およびｎ層の沈
着中、基板温度は好適に１５０から３００℃に制御され
る。
入れられるが、この箱は基板のＣＴＯ側にアモルファス
シリコン合金層を沈着させることが出来る。図２に示す
ように光電池のｐ層、ｉ層およびサンドイッチ式ｎ層を
形成するための方法として直流火花放電が提案されてい
る。その他の方法、例えば高周波火花放電、光ＣＶＤ、
ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着またはその他の適当な薄
膜沈着法もまた使用できる。ｐ層、ｉ層およびｎ層の沈
着中、基板温度は好適に１５０から３００℃に制御され
る。
【００５２】ｐ層は好適に６水素化ホウ素（Ｂ2 Ｈ6 ）
であるｐ型添加物を含む混合ガスからの沈着物質で形成
される。沈着ガスは好適に１から２％（モル当り）の水
素化ホウ素を含む水素化珪素（ＳｉＨ4 ）、純粋な水素
化珪素およびメタン（ＣＨ4）とで構成されている。こ
れとは別に、ここでも特に参照されている合衆国特許第
４，７１８，９４７号でも述べられているように、ｐ層
は異なる光学的帯域ギャップを有する複数のｐ型層を有
するように形成することもできる。
であるｐ型添加物を含む混合ガスからの沈着物質で形成
される。沈着ガスは好適に１から２％（モル当り）の水
素化ホウ素を含む水素化珪素（ＳｉＨ4 ）、純粋な水素
化珪素およびメタン（ＣＨ4）とで構成されている。こ
れとは別に、ここでも特に参照されている合衆国特許第
４，７１８，９４７号でも述べられているように、ｐ層
は異なる光学的帯域ギャップを有する複数のｐ型層を有
するように形成することもできる。
【００５３】ｐ層が形成された後は、沈着箱には１０か
ら２０分の間純粋な水素化珪素が流され、次にｉ層が純
粋水素化珪素の火花放電で形成される。ｉ層は厚い場合
は５０００−６０００オングストロームに、また薄い場
合は２０００−３０００オングストロームである。
ら２０分の間純粋な水素化珪素が流され、次にｉ層が純
粋水素化珪素の火花放電で形成される。ｉ層は厚い場合
は５０００−６０００オングストロームに、また薄い場
合は２０００−３０００オングストロームである。
【００５４】ｉ層が形成された後は、沈着箱には約１２
０秒間、第一ｎ層２１を形成する際に使用される混合ガ
スが流される。好適にｎ層内のｎ形添加物は燐であっ
て、第一および第二ｎ層２１および２２の帯域ギャップ
はそれぞれ、混合ガス中のメタン濃度を変更して変えら
れる。
０秒間、第一ｎ層２１を形成する際に使用される混合ガ
スが流される。好適にｎ層内のｎ形添加物は燐であっ
て、第一および第二ｎ層２１および２２の帯域ギャップ
はそれぞれ、混合ガス中のメタン濃度を変更して変えら
れる。
【００５５】水素化燐（ＰＨ３）および純粋水素化珪素
との混合物である水素化珪素が第一ｎ層２１を沈着する
ために使用される。次に必要な第二ｎ層２２の帯域ギャ
ップが得られるようにメタン濃度を変更して、第二ｎ層
２２が沈着される。次に第三ｎ層２３に対する必要な帯
域ギャップが得られるようにメタン濃度を再び変更す
る。それから第三ｎ層２３が沈着される。
との混合物である水素化珪素が第一ｎ層２１を沈着する
ために使用される。次に必要な第二ｎ層２２の帯域ギャ
ップが得られるようにメタン濃度を変更して、第二ｎ層
２２が沈着される。次に第三ｎ層２３に対する必要な帯
域ギャップが得られるようにメタン濃度を再び変更す
る。それから第三ｎ層２３が沈着される。
【００５６】サンドイッチ式ｎ型構造２０が沈着された
後で、後面導電層２６例えばアルミニウムの様な金属の
層が従来の方法でサンドイッチ式ｎ型構造２０の上に形
成される。
後で、後面導電層２６例えばアルミニウムの様な金属の
層が従来の方法でサンドイッチ式ｎ型構造２０の上に形
成される。
【００５７】以下に示すのは本発明に基づいたサンドイ
ッチ式ｎ型構造２０を有する光電池の二つの例である。
ッチ式ｎ型構造２０を有する光電池の二つの例である。
【００５８】例 ２ それぞれ厚さが２５００オングストロームのｉ層を有す
る二つの光電池が、従来からの方法で準備された。両電
池ともアルミニウムの後面接点２５を有していた。ひと
つの電池、制御電池は、１０００オングストロームのａ
−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を有する一方、もうひとつの電池はサ
ンドイッチ式ｎ型構造２０を有し、これは１００オング
ストロームの厚さのａ−Ｓｉ：Ｈ第一ｎ層２１、８００
オングストロームの厚さのａ−ＳｉＣ：Ｈ第二ｎ層２
２、それに１００オングストロームの厚さのａ−Ｓｉ：
Ｈ第三ｎ層２３で構成されている。
る二つの光電池が、従来からの方法で準備された。両電
池ともアルミニウムの後面接点２５を有していた。ひと
つの電池、制御電池は、１０００オングストロームのａ
−Ｓｉ：Ｈ ｎ層を有する一方、もうひとつの電池はサ
ンドイッチ式ｎ型構造２０を有し、これは１００オング
ストロームの厚さのａ−Ｓｉ：Ｈ第一ｎ層２１、８００
オングストロームの厚さのａ−ＳｉＣ：Ｈ第二ｎ層２
２、それに１００オングストロームの厚さのａ−Ｓｉ：
Ｈ第三ｎ層２３で構成されている。
【００５９】図４は、二つの光電池に於ける量子効率対
波長の関係を示すグラフである。図４からわかるよう
に、短絡電流密度はサンドイッチ式ｎ型構造２０を有す
る光電池の方が、従来型ｎ層構造を有する光電池よりも
０．３ｍＡ／ｃｍ2 増加している。この改善は主として
長波長領域での応答が増加したためであり、その理由は
サンドイッチ式ｎ型構造２０の中で長波長光の吸収が減
少したことである。
波長の関係を示すグラフである。図４からわかるよう
に、短絡電流密度はサンドイッチ式ｎ型構造２０を有す
る光電池の方が、従来型ｎ層構造を有する光電池よりも
０．３ｍＡ／ｃｍ2 増加している。この改善は主として
長波長領域での応答が増加したためであり、その理由は
サンドイッチ式ｎ型構造２０の中で長波長光の吸収が減
少したことである。
【００６０】例 ３ 出願人は５００オングストロームの厚さを有する従来構
造の光電池と、本発明に基づくサンドイッチ式ｎ型構造
２０を有する光電池との間で、短絡電流密度の違いを計
算してみた。
造の光電池と、本発明に基づくサンドイッチ式ｎ型構造
２０を有する光電池との間で、短絡電流密度の違いを計
算してみた。
【００６１】それぞれ１００オングストロームの厚さ
で、１．７ｅＶの光学的帯域ギャップを有する第一およ
び第三ｎ層２１および２３と、３００オングストローム
の厚さで、２．０ｅＶの光学的帯域ギャップを有する第
二ｎ層２２とで構成されたサンドイッチ式ｎ型構造２０
を有する光電池では、従来型ａ−Ｓｉ：Ｈ光電池に対し
て０．４ｍＡ／ｃｍ2 の短絡電流密度の増加が実現でき
た。この例では、ｉ層としては厚いものが仮定されてい
る。ここで使用するように、「厚いｉ層」という言葉
は、５０００から６０００オングストロームの範囲、好
適には約５８００オングストロームの厚さを有するｉ層
に対して使われている。
で、１．７ｅＶの光学的帯域ギャップを有する第一およ
び第三ｎ層２１および２３と、３００オングストローム
の厚さで、２．０ｅＶの光学的帯域ギャップを有する第
二ｎ層２２とで構成されたサンドイッチ式ｎ型構造２０
を有する光電池では、従来型ａ−Ｓｉ：Ｈ光電池に対し
て０．４ｍＡ／ｃｍ2 の短絡電流密度の増加が実現でき
た。この例では、ｉ層としては厚いものが仮定されてい
る。ここで使用するように、「厚いｉ層」という言葉
は、５０００から６０００オングストロームの範囲、好
適には約５８００オングストロームの厚さを有するｉ層
に対して使われている。
【００６２】薄いｉ層を有するａ−Ｓｉ：Ｈ光電池に対
しては、上述のサンドイッチ式ｎ型構造２０では、従来
型光電池に対して短絡電流密度は０．８６ｍＡ／ｃｍ2
増加する結果となった。ここで使用するように、「薄い
ｉ層」という言葉は、２０００から３０００オングスト
ロームの範囲、好適には約２５００オングストロームの
厚さを有するｉ層に対して使われている。
しては、上述のサンドイッチ式ｎ型構造２０では、従来
型光電池に対して短絡電流密度は０．８６ｍＡ／ｃｍ2
増加する結果となった。ここで使用するように、「薄い
ｉ層」という言葉は、２０００から３０００オングスト
ロームの範囲、好適には約２５００オングストロームの
厚さを有するｉ層に対して使われている。
【００６３】表４は単一ｐｉｎ接合光電池のｎ層での電
流損失を示しており、各々薄いｉ層を有するａ−Ｓｉ：
Ｈ光電池の一部を構成する従来型およびサンドイッチ式
ｎ型層での電流損失を示している。
流損失を示しており、各々薄いｉ層を有するａ−Ｓｉ：
Ｈ光電池の一部を構成する従来型およびサンドイッチ式
ｎ型層での電流損失を示している。
【００６４】
【表４】 表 ４ ─────────────────────────────────── アモルファスシリコン単一接合電池、ｉ層＝２５００オングストローム ─────────────────────────────────── (a) 500オングストロームのａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層での電流損失 1.948mA/cm2 (b) 100オングストロームのａ−Ｓｉ：Ｈ N1層での電流損失 0.440mA/cm2 300オングストロームのａ−ＳｉＣ：Ｈ N2層での電流損失 0.131mA/cm2 100オングストロームのａ−Ｓｉ：Ｈ N1層での電流損失 0.514mA/cm2 サンドイッチ式構造での全電流損失 1.086mA/cm2 差引電流差＝（ｂ）−（ａ）＝ 0.861mA/cm2 ───────────────────────────────────
【００６５】例えば全モジュール領域が１０００ｃｍ2
で、そのうちセグメント領域が３０ｃｍ2 であるような
アモルファスシリコン光電池に対しては、この短絡電流
密度の増加量は、約２５ｍＡの短絡電流の改善となる。
で、そのうちセグメント領域が３０ｃｍ2 であるような
アモルファスシリコン光電池に対しては、この短絡電流
密度の増加量は、約２５ｍＡの短絡電流の改善となる。
【００６６】計算に際しては後面接点反射器からの反射
は非常に良好であることを仮定している。（例えばＩＴ
Ｏ／Ａｇの反射率は９５％であって、８３％の反射率の
Ａ１に比較して良好なものを仮定している。）
は非常に良好であることを仮定している。（例えばＩＴ
Ｏ／Ａｇの反射率は９５％であって、８３％の反射率の
Ａ１に比較して良好なものを仮定している。）
【００６７】計算は第一および第三ｎ層２１および２３
の厚さが１００オングストローム程度であり、第二ｎ層
２２の厚さが２００−４００オングストロームのものに
対して実施されているが、これは良好な結果を得るため
である。
の厚さが１００オングストローム程度であり、第二ｎ層
２２の厚さが２００−４００オングストロームのものに
対して実施されているが、これは良好な結果を得るため
である。
【００６８】３．超格子Ｎ層 また本発明ではアモルファスシリコンの超格子ｎ層がｉ
層の上に形成されている。超格子ｎ層は交互に形成され
た複数の第一および第二層で構成されており、第一層の
各々は第一の光学的帯域ギャップを有し、第二層の各々
は第一の光学的帯域ギャップよりも広い第二の光学的帯
域ギャップを有する。
層の上に形成されている。超格子ｎ層は交互に形成され
た複数の第一および第二層で構成されており、第一層の
各々は第一の光学的帯域ギャップを有し、第二層の各々
は第一の光学的帯域ギャップよりも広い第二の光学的帯
域ギャップを有する。
【００６９】ここで実施例として図６に示されている様
に、超格子ｎ層２４にはそれぞれＮ 1 およびＮ2 で示さ
れている複数の第一および第二層を具備するように構成
されている。第一および第二層、Ｎ1 およびＮ2 はそれ
ぞれ、図６に示されるように交互に形成され、Ｎ1 Ｎ2
Ｎ1 Ｎ2 ・・となるような互い違いの層で構成された超
格子層が作られるようにしている。好適に第一層Ｎ1 の
数は８−１０の範囲であり、第二層Ｎ2 の数は８−１０
の範囲である。
に、超格子ｎ層２４にはそれぞれＮ 1 およびＮ2 で示さ
れている複数の第一および第二層を具備するように構成
されている。第一および第二層、Ｎ1 およびＮ2 はそれ
ぞれ、図６に示されるように交互に形成され、Ｎ1 Ｎ2
Ｎ1 Ｎ2 ・・となるような互い違いの層で構成された超
格子層が作られるようにしている。好適に第一層Ｎ1 の
数は８−１０の範囲であり、第二層Ｎ2 の数は８−１０
の範囲である。
【００７０】第一層Ｎ1 は好適にａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ層で
あり、好適に１．６８−１．７０ｅＶの光学的帯域ギャ
ップと１２−５０オングストローム程度の厚さとを有し
ている。好適にひとつのＮ1 層はｉ層１８と連続であ
り、もうひとつのＮ1 層は後面接点２５と連続で超格子
ｎ層２４とｉ層１８および後面接点２５との間の良好な
電気的接触を確保している。
あり、好適に１．６８−１．７０ｅＶの光学的帯域ギャ
ップと１２−５０オングストローム程度の厚さとを有し
ている。好適にひとつのＮ1 層はｉ層１８と連続であ
り、もうひとつのＮ1 層は後面接点２５と連続で超格子
ｎ層２４とｉ層１８および後面接点２５との間の良好な
電気的接触を確保している。
【００７１】第二層Ｎ2 はもしも第二層Ｎ2 の厚さが薄
い場合は、第一層Ｎ1 よりも広い光学的帯域ギャップを
有することが出来る。より広い光学的帯域ギャップを実
現するために、第二層Ｎ2 は好適にａ−ＳｉＣ：Ｈ ｎ
層である。好適に第二層Ｎ2の光学的帯域ギャップは
１．７−２．１ｅＶの範囲であり、最良の結果は光学的
帯域ギャップが２．０ｅＶの時に得られる。第二層Ｎ2
の厚さは好適に１２−５０オングストロームの範囲であ
る。
い場合は、第一層Ｎ1 よりも広い光学的帯域ギャップを
有することが出来る。より広い光学的帯域ギャップを実
現するために、第二層Ｎ2 は好適にａ−ＳｉＣ：Ｈ ｎ
層である。好適に第二層Ｎ2の光学的帯域ギャップは
１．７−２．１ｅＶの範囲であり、最良の結果は光学的
帯域ギャップが２．０ｅＶの時に得られる。第二層Ｎ2
の厚さは好適に１２−５０オングストロームの範囲であ
る。
【００７２】第二層Ｎ2 の厚さは重要である、なぜなら
ば超格子構造に於てキャリアは障壁を越えるよりもむし
ろ第二層Ｎ2 を通過してしまうからである。従って広帯
域第二層Ｎ2 の厚さは光学的帯域ギャップよりも重要で
ある。厚さはキャリアが通過できるように十分薄くなけ
ればならない。
ば超格子構造に於てキャリアは障壁を越えるよりもむし
ろ第二層Ｎ2 を通過してしまうからである。従って広帯
域第二層Ｎ2 の厚さは光学的帯域ギャップよりも重要で
ある。厚さはキャリアが通過できるように十分薄くなけ
ればならない。
【００７３】最終的な超格子ｎ層２４は、第一層Ｎ1 お
よび第二層Ｎ2 の光学的帯域ギャップの範囲が上記の値
の時は、２．０−２．１ｅＶの範囲の「複合」光学的帯
域ギャップを有する。即ち超格子ｎ層２４の光学的帯域
ギャップは全体として２．０から２．１の範囲となる。
さらに超格子ｎ層２４は５−６×１０4 ｏｈｍ−ｃｍの
範囲の暗抵抗率と０．３８ｅＶ−０．４０ｅＶの活性エ
ネルギーを有する。注意しておかなければならないこと
は、超格子ｎ層２４の「複合」光学的帯域ギャップはほ
ぼ２．１ｅＶであって、これは第一および第二層Ｎ1 お
よびＮ2 のいずれの個別の光学的帯域ギャップよりも大
きい。
よび第二層Ｎ2 の光学的帯域ギャップの範囲が上記の値
の時は、２．０−２．１ｅＶの範囲の「複合」光学的帯
域ギャップを有する。即ち超格子ｎ層２４の光学的帯域
ギャップは全体として２．０から２．１の範囲となる。
さらに超格子ｎ層２４は５−６×１０4 ｏｈｍ−ｃｍの
範囲の暗抵抗率と０．３８ｅＶ−０．４０ｅＶの活性エ
ネルギーを有する。注意しておかなければならないこと
は、超格子ｎ層２４の「複合」光学的帯域ギャップはほ
ぼ２．１ｅＶであって、これは第一および第二層Ｎ1 お
よびＮ2 のいずれの個別の光学的帯域ギャップよりも大
きい。
【００７４】図５に示す光電池１０の前面導電層１４、
ｐ層１６、およびｉ層１８は図２の光電池１０の対応す
る層を参照として記述したのと同じ方法で基板１２の上
に沈着されるが、例外として超格子ｎ層２４は第一層Ｎ
1 と第二層Ｎ2 とに対応する別個の二種類の混合ガスか
ら作られる物質を交互に沈着して形成される。超格子ｎ
層２４内の第一層Ｎ1 を沈着するための時間は、図２に
示すサンドイッチ式ｎ型構造２０の層を沈着する際の時
間より短くして、より薄い層を形成するようにしてる。
サンドイッチ式ｎ型構造２０の形成法のところで記述し
たように、第一、第二、および第三ｎ層、２１，２２，
および２３の帯域ギャップはそれぞれこれらを形成する
原料である混合ガスのメタン濃度を変更して調整するこ
とが出来た。同様に超格子ｎ層２４の第一層Ｎ1 および
第二層Ｎ2 もこれらを形成する原料である混合ガスのメ
タン濃度を変更して調整することが出来る。
ｐ層１６、およびｉ層１８は図２の光電池１０の対応す
る層を参照として記述したのと同じ方法で基板１２の上
に沈着されるが、例外として超格子ｎ層２４は第一層Ｎ
1 と第二層Ｎ2 とに対応する別個の二種類の混合ガスか
ら作られる物質を交互に沈着して形成される。超格子ｎ
層２４内の第一層Ｎ1 を沈着するための時間は、図２に
示すサンドイッチ式ｎ型構造２０の層を沈着する際の時
間より短くして、より薄い層を形成するようにしてる。
サンドイッチ式ｎ型構造２０の形成法のところで記述し
たように、第一、第二、および第三ｎ層、２１，２２，
および２３の帯域ギャップはそれぞれこれらを形成する
原料である混合ガスのメタン濃度を変更して調整するこ
とが出来た。同様に超格子ｎ層２４の第一層Ｎ1 および
第二層Ｎ2 もこれらを形成する原料である混合ガスのメ
タン濃度を変更して調整することが出来る。
【００７５】図７は理想化された帯域図であり、図６に
示す光電池２７の厚さ方向に対して帯域ギャップが変化
する様子を示している。点線はフェルミ準位を示す。Ｅ
ｖの符号が付けられた実線は価電子帯、そしてＥｃと符
号が付けられた実線は伝導帯である。光学的帯域ギャッ
プ、Ｅｇ、はＥｖとＥｇとの距離である。図７は、本発
明による光電池に対する理想化された帯域図を示し、こ
こで超格子ｎ層２４は九枚の第一層Ｎ1 および八枚の第
二層Ｎ2 とで構成されている。
示す光電池２７の厚さ方向に対して帯域ギャップが変化
する様子を示している。点線はフェルミ準位を示す。Ｅ
ｖの符号が付けられた実線は価電子帯、そしてＥｃと符
号が付けられた実線は伝導帯である。光学的帯域ギャッ
プ、Ｅｇ、はＥｖとＥｇとの距離である。図７は、本発
明による光電池に対する理想化された帯域図を示し、こ
こで超格子ｎ層２４は九枚の第一層Ｎ1 および八枚の第
二層Ｎ2 とで構成されている。
【００７６】図８は二つの電池の波長に対する量子効率
の測定値を示し、これらの電池のひとつはａ−Ｓｉ：Ｈ
ｎ層そしてもう一方は超格子ｎ層を備えている。超格
子ｎ層光電池は優れた応答を有し、これは本発明に基づ
く超格子ｎ層２４光電池の長波長領域での応答改善に貢
献している。
の測定値を示し、これらの電池のひとつはａ−Ｓｉ：Ｈ
ｎ層そしてもう一方は超格子ｎ層を備えている。超格
子ｎ層光電池は優れた応答を有し、これは本発明に基づ
く超格子ｎ層２４光電池の長波長領域での応答改善に貢
献している。
【００７７】本技術分野に精通した技術者には明らかな
ように、本発明に基づく光電池の修正や改変を広い意味
での本発明の範囲から逸脱する事なく行える。従って本
発明は図示され記述された詳細仕様に限定されるもので
はない。例えば、図２に示すサンドイッチ式ｎ型構造２
０の第一および第三ｎ層、２１および２３はそれぞれ同
一の光学的帯域ギャップおよび導電率を有するように記
述されてきた。これは本発明を実施するに当たって本質
的なことではない。要求されることは、第一ｎ層２１の
導電率が十分にあって、良好な整流接合が第一ｎ層２１
とｉ層１８との間に形成されること、また第三ｎ層２３
は十分に導電性があって、第三ｎ層２３と後面金属接点
２５との間で良好な抵抗性接触が確保されることだけで
ある。従って、本発明はこれらが添付の請求項の範囲お
よびこれと等価である場合は、この様な修正や改変をも
含むものと意図されている。
ように、本発明に基づく光電池の修正や改変を広い意味
での本発明の範囲から逸脱する事なく行える。従って本
発明は図示され記述された詳細仕様に限定されるもので
はない。例えば、図２に示すサンドイッチ式ｎ型構造２
０の第一および第三ｎ層、２１および２３はそれぞれ同
一の光学的帯域ギャップおよび導電率を有するように記
述されてきた。これは本発明を実施するに当たって本質
的なことではない。要求されることは、第一ｎ層２１の
導電率が十分にあって、良好な整流接合が第一ｎ層２１
とｉ層１８との間に形成されること、また第三ｎ層２３
は十分に導電性があって、第三ｎ層２３と後面金属接点
２５との間で良好な抵抗性接触が確保されることだけで
ある。従って、本発明はこれらが添付の請求項の範囲お
よびこれと等価である場合は、この様な修正や改変をも
含むものと意図されている。
【図１】本発明による広帯域ギャップｎ型構造を有する
光電池の図式的断面図；
光電池の図式的断面図；
【図２】本発明によるサンドイッチ式ｎ型構造を有する
光電池の図式的断面図；
光電池の図式的断面図；
【図３】図２に示す光電池に対する理想的な帯域ギャッ
プ図形；
プ図形；
【図４】サンドイッチ式ｎ型構造を有する光電池と従来
式ｎ層を有する光電池とでの量子効率と波長との関係を
示すグラフ；
式ｎ層を有する光電池とでの量子効率と波長との関係を
示すグラフ；
【図５】ａ−Ｓｉ：Ｈ ｎ型層を有する光電池と、ａ−
ＳｉＧｅ：Ｈ ｎ型層を有する光電池とでの量子効率と
波長との関係を示すグラフ；
ＳｉＧｅ：Ｈ ｎ型層を有する光電池とでの量子効率と
波長との関係を示すグラフ；
【図６】超格子ｎ層を有する光電池の図式的断面図；
【図７】図６に示す光電池に対する理想的な帯域ギャッ
プ図形；そして
プ図形；そして
【図８】超格子ｎ型構造を有する光電池と従来式ｎ層を
有する光電池とでの量子効率と波長との関係を示すグラ
フ。
有する光電池とでの量子効率と波長との関係を示すグラ
フ。
【符号の説明】 １０，２７ 光電池 １２ 基板 １４ 前面導電層 １６ ｐ層 １８ ｉ層 ２０ サンドイッチ式ｎ型構造 ２１ 第一ｎ層 ２２ 第二ｎ層 ２３ 第三ｎ層 ２４ 超格子ｎ層 ２５ 後面接点 ３０ 広帯域ギャップｎ型層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月８日
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
Claims (22)
- 【請求項１】 光電池であって：透明な基板と；前記基
板上に形成された前面導電層と；前記前面導電層上に形
成されたｐ型層と；前記ｐ層上に形成されたアモルファ
スシリコンのｉ層と；前記ｉ層上に形成されたアモルフ
ァスシリコンのｎ型サンドイッチ構造で、該ｎ型サンド
イッチ構造がそれぞれ交互に形成された第一、第二およ
び第三ｎ層を有し、前記第一ｎ層は前記ｉ層上に形成さ
れ、前記第二ｎ層は前記第一ｎ層上に形成され、前記第
三ｎ層は前記第二ｎ層上に形成され、前記第二ｎ層は前
記第一および第三ｎ層の光学的帯域ギャップよりも広い
光学的帯域ギャップを有する前記アモルファスシリコン
のｎ型サンドイッチ式構造と；それに前記第三ｎ層上に
形成された導電性物質からなる後面接点層とで構成され
ていることを特徴とする光電池。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光電池に於て、前記第
一および第三ｎ層がほぼ同一の光学的帯域ギャップを有
することを特徴とする前記光電池。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光電池に於て、前記第
一および第三ｎ層の光学的帯域ギャップが、１．６８か
ら１．７０ｅＶの範囲であることを特徴とする前記光電
池。 - 【請求項４】 請求項１に記載の光電池に於て、前記第
二ｎ層の光学的帯域ギャップが、１．７から２．０ｅＶ
の範囲であることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項５】 請求項４に記載の光電池に於て、前記第
二ｎ層の光学的帯域ギャップが、１．９ｅＶであること
を特徴とする前記光電池。 - 【請求項６】 請求項１に記載の光電池に於て、前記第
一ｎ層の厚さが５０から１００オングストロームの範囲
であることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項７】 請求項６に記載の光電池に於て、前記第
一および第三ｎ層の厚さがほぼ１００オングストローム
であることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項８】 請求項７に記載の光電池に於て、前記第
二ｎ層の厚さがほぼ８００オングストロームであること
を特徴とする前記光電池。 - 【請求項９】 請求項７に記載の光電池に於て、前記第
二ｎ層の厚さが２０から４００オングストローム範囲で
あることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項１０】 請求項１に記載の光電池に於て、前記
第一および第三ｎ層の厚さが２５から５０オングストロ
ームの範囲であり、これらが微晶質シリコンで構成され
ていることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項１１】 請求項１に記載の光電池に於て、前記
第一および第三ｎ層の厚さが５０から１００オングスト
ロームの範囲であり、これらがアモルファスシリコンで
構成されていることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項１２】 光電池であって：透明な基板と；前記
基板上に形成された前面導電層と；前記前面導電層上に
形成されたｐ型層と；前記ｐ層上に形成されたアモルフ
ァスシリコンのｉ層と；前記ｉ層上に形成されたアモル
ファスシリコンの超格子ｎ型層で、該超格子ｎ型層がそ
れぞれ交互に形成された複数の第一、第二ｎ型層を有
し、前記第一ｎ型層の各々は第一の光学的帯域ギャップ
を有し、前記第二ｎ型層の各々は前記第一ｎ型層の光学
的帯域ギャップよりも広い光学的帯域ギャップを有する
前記アモルファスシリコンの超格子ｎ型層と；それに前
記超格子ｎ型層上に形成された導電性物質からなる後面
接点層とで構成され、前記第一ｎ型層のひとつが前記ｉ
層の上に形成され、前記第一ｎ型層のもうひとつが前記
後面接点層と連続に形成されていることを特徴とする光
電池。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の光電池に於て、前
記第一の光学的帯域ギャップが１．６８から１．８０ｅ
Ｖの範囲であることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項１４】 請求項１２に記載の光電池に於て、前
記第二の光学的帯域ギャップが２．０から２．１ｅＶの
範囲であることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項１５】 請求項１２に記載の光電池に於て、前
記第二の光学的帯域ギャップが２．０ｅＶであることを
特徴とする前記光電池。 - 【請求項１６】 請求項１２に記載の光電池に於て、前
記第一の層が１２から５０オングストロームの範囲であ
ることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項１７】 請求項１２に記載の光電池に於て、前
記第二の層が１２から５０オングストロームの範囲であ
ることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項１８】 透明な基板上に光電池を製造するため
の方法であって： （ａ）透明な基板上に前面導電層を形成し； （ｂ）前記導電性酸化物層の上にｐ型層を形成し； （ｃ）前記ｐ層の上にアモルファスシリコンのｉ層を形
成し、； （ｄ）前記ｉ層の上にアモルファスシリコンのｎ型サン
ドイッチ構造を以下の手順で形成し： （１）第一の光学的帯域ギャップを有する物質で前記ｉ
層の上に第一ｎ層を形成し； （２）第一の光学的帯域ギャップより広い第二の光学的
ギャップを有する物質で前記一ｎ層の上に第二ｎ層を形
成し；そして （３）第二の光学的帯域ギャップよりも小さい光学的ギ
ャップを有する物質で前記第二ｎ層の上に第三ｎ層を形
成して構成される前記ｎ型サンドイッチ構造を形成し；
そして （ｅ）前記第三ｎ層の上に導電性物質からなる後面接点
層を形成する、上記の手順で構成されていることを特徴
とする前記光電池を製造するための方法。 - 【請求項１９】 透明な基板上に光電池を製造するため
の方法であって：基板上に導電性酸化物の層を形成し；
前記導電性酸化物の層上にｐ型層を形成し；前記ｐ層の
上にアモルファスシリコンのｉ層を形成し；前記ｉ層の
上にアモルファスシリコンの超格子ｎ型層を、第一の光
学的帯域ギャップを有する第一ｎ型層を前記ｉ型層の上
に形成し、次に前記第一の光学的帯域ギャップより広い
第二の光学的ギャップを有する物質からなる第二のｎ型
層を形成し、複数の第一および第二ｎ型層を交互に形成
して前記超格子ｎ型層を形成し；そして前記超格子ｎ型
層の上に導電性物質からなる後面接点層を形成し、前記
導電性物質からなる後面接点層が前記第一ｎ型層の内の
ひとつの上に形成されることを特徴とする前記光電池を
製造するための方法。 - 【請求項２０】 光電池であって：透明な基板と；前記
基板上に形成された前面導電層と；前記前面導電層上に
形成されたｐ型層と；前記ｐ層上に形成され、第一の光
学的帯域ギャップを有するアモルファスシリコンのｉ層
と；前記第三ｎ層上に形成された導電性物質からなる後
面接点層とで構成されていることを特徴とする光電池。 - 【請求項２１】 請求項２０に記載の光電池であって、
前記ｉ型層がａ−ＳｉＧｅ：Ｈであり、前記ｎ型層がａ
−Ｓｉ：Ｈであることを特徴とする前記光電池。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載の光電池であって、
前記第一の光学的帯域ギャップがほぼ１．５５ｅＶであ
り、前記第二の光学的帯域ギャップがほぼ１．７ｅＶで
あることを特徴とする前記光電池。
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- 2001-01-04 JP JP2001000223A patent/JP2001217437A/ja active Pending
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