JPH0612839B2 - 非晶質光起電力装置 - Google Patents
非晶質光起電力装置Info
- Publication number
- JPH0612839B2 JPH0612839B2 JP61184740A JP18474086A JPH0612839B2 JP H0612839 B2 JPH0612839 B2 JP H0612839B2 JP 61184740 A JP61184740 A JP 61184740A JP 18474086 A JP18474086 A JP 18474086A JP H0612839 B2 JPH0612839 B2 JP H0612839B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor layer
- amorphous semiconductor
- type
- layer
- superlattice structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はｐ型半導体層とｎ型半導体層との間にドーピン
グ超格子構造の中間層を介在させた非晶質光起電力装置
に関するものである。
グ超格子構造の中間層を介在させた非晶質光起電力装置
に関するものである。
一般にこの種の非晶質光起電力装置においては導電型が
ｐ型半導体装置とｎ型半導体層との間に、中間層として
ｉ型半導体層を介在させた構造が採用されている（特開
昭57-126175号公報）。
ｐ型半導体装置とｎ型半導体層との間に、中間層として
ｉ型半導体層を介在させた構造が採用されている（特開
昭57-126175号公報）。
ところで中間層としてｉ型半導体層を介在させる構造
は、ｉ型半導体層のバンドプロファイルが導電帯，価電
子帯ともに平坦であるため光照射によって生成される電
子ｅ、正孔ｈ対の間には空間的な隔たりがなく、再結合
し易く、再結合に伴う光電変換特性の低下、光劣化が生
じ信頼性の低いという問題があった。
は、ｉ型半導体層のバンドプロファイルが導電帯，価電
子帯ともに平坦であるため光照射によって生成される電
子ｅ、正孔ｈ対の間には空間的な隔たりがなく、再結合
し易く、再結合に伴う光電変換特性の低下、光劣化が生
じ信頼性の低いという問題があった。
このため近時にあっては、中間層に超格子構造を採用し
て電子，正孔を夫々空間的に分離して分布させることが
試みられている。
て電子，正孔を夫々空間的に分離して分布させることが
試みられている。
第４図は中間層にドーピング超格子構造を採用した非晶
質光起電力装置における中間層のバンドプロファイルで
あり、導電帯，価電子帯のエネルギーレベルが超格子構
造の層の周期に従って振動的に変化している。このよう
なドーピング超格子構造内では電子ｅは導電帯の、また
正孔ｈは価電子帯の夫々エネルギーの低い場所（下向
き，下向きの各くぼみ）に多く分布する結果、電子と正
孔とが空間的、即ち横方向に位置がずれた分離状態とな
る。この電子と正孔との空間的な距離は超格子構造の周
期に依存するが、このような空間的な分離の結果、電
子，正孔の再結合の確立が低減され、光電変換効率の向
上、光劣化の原因となる欠陥の発生が減少する利点があ
る。
質光起電力装置における中間層のバンドプロファイルで
あり、導電帯，価電子帯のエネルギーレベルが超格子構
造の層の周期に従って振動的に変化している。このよう
なドーピング超格子構造内では電子ｅは導電帯の、また
正孔ｈは価電子帯の夫々エネルギーの低い場所（下向
き，下向きの各くぼみ）に多く分布する結果、電子と正
孔とが空間的、即ち横方向に位置がずれた分離状態とな
る。この電子と正孔との空間的な距離は超格子構造の周
期に依存するが、このような空間的な分離の結果、電
子，正孔の再結合の確立が低減され、光電変換効率の向
上、光劣化の原因となる欠陥の発生が減少する利点があ
る。
しかしその反面において、このような電子，正孔の分離
状態は時間的には長く続かないため、適正な走行性をも
必要とされる。キャリアがくぼみに留まる時間を短くす
るためにエネルギー差ΔＥを小さくするのがよいが、Δ
Ｅが小さすぎると既述した如く空間的分離が困難となる
という問題があった。
状態は時間的には長く続かないため、適正な走行性をも
必要とされる。キャリアがくぼみに留まる時間を短くす
るためにエネルギー差ΔＥを小さくするのがよいが、Δ
Ｅが小さすぎると既述した如く空間的分離が困難となる
という問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところに電子，正孔の空間的分離が出来、し
かも滞留時間も適切に設定出来て再結合が少なくこれに
伴う光起電力特性の低下、光劣化の低減が図れるように
した非晶質光起電力装置を提供するにある。
目的とするところに電子，正孔の空間的分離が出来、し
かも滞留時間も適切に設定出来て再結合が少なくこれに
伴う光起電力特性の低下、光劣化の低減が図れるように
した非晶質光起電力装置を提供するにある。
本発明にあっては、p-in-i，n-i又はp-iのいずれかを１
単位としてこれらを反復して積層形成されると共に、そ
れらドーピング部のドーピング量は、同一の導電型半導
体層間で、光入射側から遠くに配置されたドーピング部
ほど少なくなるようドーピングを施した超格子構造を備
えることにある。
単位としてこれらを反復して積層形成されると共に、そ
れらドーピング部のドーピング量は、同一の導電型半導
体層間で、光入射側から遠くに配置されたドーピング部
ほど少なくなるようドーピングを施した超格子構造を備
えることにある。
本発明にあってはこれによってエネルギーバンドのくぼ
みがキャリアの多い光の入射側では深く、これから遠ざ
かってキャリアの少なくなる側では浅くして、電子，正
孔を空間的に分離維持すると共に適正な走行性も得られ
て再結合を抑制し得ることとなる。
みがキャリアの多い光の入射側では深く、これから遠ざ
かってキャリアの少なくなる側では浅くして、電子，正
孔を空間的に分離維持すると共に適正な走行性も得られ
て再結合を抑制し得ることとなる。
以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明に係る非晶質光起電力装置（以
下本発明装置という）の断面構造図であり、図中１はガ
ラス等にて構成された透光性を有し、且つ絶縁性を備え
た基板、２は透明電極、３は導電型がｐ型の非晶質半導
体層、４は中間層を構成する超格子構造層、８はｉ型非
晶質半導体層、９はｎ型非晶質半導体層、10は裏面電極
を示している。
明する。第１図は本発明に係る非晶質光起電力装置（以
下本発明装置という）の断面構造図であり、図中１はガ
ラス等にて構成された透光性を有し、且つ絶縁性を備え
た基板、２は透明電極、３は導電型がｐ型の非晶質半導
体層、４は中間層を構成する超格子構造層、８はｉ型非
晶質半導体層、９はｎ型非晶質半導体層、10は裏面電極
を示している。
本発明装置は、基板１の透明電極２上にｐ型非晶質半導
体層３、超格子構造層４、ｉ型非晶質半導体層８、ｎ型
非晶質半導体層９、裏面電極10をこの順序に例えばグロ
ー放電法、あるいは光CVD法等にて積層して構成されて
いる。
体層３、超格子構造層４、ｉ型非晶質半導体層８、ｎ型
非晶質半導体層９、裏面電極10をこの順序に例えばグロ
ー放電法、あるいは光CVD法等にて積層して構成されて
いる。
超格子構造層４はp-型非晶質半導体層、ｉ型非晶質半導
体層６、n-型非晶質半導体層７、ｉ型非晶質半導体層６
をこの順序に積層形成した層を１単位としてこれを略10
単位程度反復積層して構成してある。
体層６、n-型非晶質半導体層７、ｉ型非晶質半導体層６
をこの順序に積層形成した層を１単位としてこれを略10
単位程度反復積層して構成してある。
これら超格子構造を構成するp-型，ｉ型，n-型，及びｉ
型の各非晶質半導体層の形成条件は表１に示すとおりで
ある。
型の各非晶質半導体層の形成条件は表１に示すとおりで
ある。
なお表１中ドーピング比はｐ型非晶質半導体層３につい
てはCH4/SiH4:0.1〜0.7％、B2H6/SiH4:0.1〜0.5％の各
原料ガスを、またｎ型非晶質半導体層８についてはPH3/
SiH4：１〜２％の原料ガスを用いて行う。
てはCH4/SiH4:0.1〜0.7％、B2H6/SiH4:0.1〜0.5％の各
原料ガスを、またｎ型非晶質半導体層８についてはPH3/
SiH4：１〜２％の原料ガスを用いて行う。
一方超格子構造層４においては、光入射側、即ち基板１
に最も近く位置するドーピング部であるp-型非晶質半導
体層５にあってはB2H6/SiH4の原料ガスを用いて、100pp
m程度のドーピングを施し、また光入射側から最も遠く
に位置するp-型非晶質半導体層５にあっては同じく10pp
m程度のドーピングを施し、更に両者の中間に位置する
各p-型非晶質半導体層５に対しては光の入射側から遠ざ
かるに従って段階的にドーピング量が減ずるようドーピ
ングを施してある。
に最も近く位置するドーピング部であるp-型非晶質半導
体層５にあってはB2H6/SiH4の原料ガスを用いて、100pp
m程度のドーピングを施し、また光入射側から最も遠く
に位置するp-型非晶質半導体層５にあっては同じく10pp
m程度のドーピングを施し、更に両者の中間に位置する
各p-型非晶質半導体層５に対しては光の入射側から遠ざ
かるに従って段階的にドーピング量が減ずるようドーピ
ングを施してある。
他のn-型非晶質半導体層７についても同様であり、光の
入射側である基板１に最も近く位置するドーピング部で
あるn-型非晶質半導体層７にあってはPH3/SiH4の原料ガ
スを用いて100ppm程度のドーピング量に設定し、また光
の入射側から最も遠くに位置するn-型非晶質半導体層７
にあってはPH3/SiH4の原料ガスを用いて10ppm以下程度
のドーピング量となるよう設定し、更に両者の中間n-型
非晶質半導体層７に対しては光入射側のn-型非晶質半導
体層７から遠ざかるに従って段階的にドーピング量を減
じたものとしてある。
入射側である基板１に最も近く位置するドーピング部で
あるn-型非晶質半導体層７にあってはPH3/SiH4の原料ガ
スを用いて100ppm程度のドーピング量に設定し、また光
の入射側から最も遠くに位置するn-型非晶質半導体層７
にあってはPH3/SiH4の原料ガスを用いて10ppm以下程度
のドーピング量となるよう設定し、更に両者の中間n-型
非晶質半導体層７に対しては光入射側のn-型非晶質半導
体層７から遠ざかるに従って段階的にドーピング量を減
じたものとしてある。
なお上述の実施例にあっては超格子構造層４は…p-i n-
i…を一単位としてこれを複数単位反復積層して構成す
る場合につき説明したが、何らこれに限るものではな
く、例えば一単位をｉ型非晶質半導体層とn-型非晶質半
導体層とからなる…in-…とし、またp-型非晶質半導体
層とｉ型非晶質半導体層とからなる…p-…としてこれを
夫々反復積層して構成することとしてもよい。
i…を一単位としてこれを複数単位反復積層して構成す
る場合につき説明したが、何らこれに限るものではな
く、例えば一単位をｉ型非晶質半導体層とn-型非晶質半
導体層とからなる…in-…とし、またp-型非晶質半導体
層とｉ型非晶質半導体層とからなる…p-…としてこれを
夫々反復積層して構成することとしてもよい。
またｐ型非晶質半導体層３、ｎ型非晶質半導体層９並び
に各超格子構造層４を構成する各層はアモルファスシリ
コンカーバイド（a-SiC）その他a-Si，a-SiGe，a-SiN等
にて構成してもよい。
に各超格子構造層４を構成する各層はアモルファスシリ
コンカーバイド（a-SiC）その他a-Si，a-SiGe，a-SiN等
にて構成してもよい。
第２図は上述の如くにして得られた光起電力装置の超格
子構造層のバンド図であり、超格子構造層４においては
ドーピング量の多いところはエネルギー差ΔＥが大きく
（0.6eV程度）、逆にドーピング量の少ない所ではエネ
ルギー差ΔＥが小さく（0.3eV程度）、換言すれば光の
入射側であるキャリアの発生の多い領域ではエネルギー
差が大きく、これから遠ざかるに従って小さくなる結
果、キャリアの発生の少ない領域ではエネルギー差ΔＥ
は小さくなって、電子，正孔の空間的離隔を確保する一
方、走行性をも高め得ることとなり、再結合の抑制を図
れ、光劣化の防止，光電変換効率の低下を防止し得るこ
ととなる。
子構造層のバンド図であり、超格子構造層４においては
ドーピング量の多いところはエネルギー差ΔＥが大きく
（0.6eV程度）、逆にドーピング量の少ない所ではエネ
ルギー差ΔＥが小さく（0.3eV程度）、換言すれば光の
入射側であるキャリアの発生の多い領域ではエネルギー
差が大きく、これから遠ざかるに従って小さくなる結
果、キャリアの発生の少ない領域ではエネルギー差ΔＥ
は小さくなって、電子，正孔の空間的離隔を確保する一
方、走行性をも高め得ることとなり、再結合の抑制を図
れ、光劣化の防止，光電変換効率の低下を防止し得るこ
ととなる。
第３図は前述した実施例と従来装置との光電変換効率の
変化との比較試験結果を示すグラフであって、横軸に照
射時間（時間）を、また縦軸に変換効率（％）をとって
示してある。グラフ中、実線は本発明装置の、また破線
は従来装置の結果を示している。
変化との比較試験結果を示すグラフであって、横軸に照
射時間（時間）を、また縦軸に変換効率（％）をとって
示してある。グラフ中、実線は本発明装置の、また破線
は従来装置の結果を示している。
このグラフから明らかなように本発明装置に依った場合
は従来装置と比較して初期特性が向上していることは勿
論、変換効率の劣化も大幅に改善されることが解る。
は従来装置と比較して初期特性が向上していることは勿
論、変換効率の劣化も大幅に改善されることが解る。
以上の如く本発明装置にあっては光入射側から遠ざかる
に従ってドーピング量を低く設定した超格子構造を備え
るから導電帯，価電子帯におけるエネルギー差がキャリ
アの多い光入射側で大きく、これから遠ざかるに従って
小さく設定されることとなって、電子，正孔の空間的分
離及び走行性向上により再結合を効果的に抑制すること
が出来て光電変換効率の低下、光劣化の防止が図れるな
ど本発明は優れた効果を奏するものである。
に従ってドーピング量を低く設定した超格子構造を備え
るから導電帯，価電子帯におけるエネルギー差がキャリ
アの多い光入射側で大きく、これから遠ざかるに従って
小さく設定されることとなって、電子，正孔の空間的分
離及び走行性向上により再結合を効果的に抑制すること
が出来て光電変換効率の低下、光劣化の防止が図れるな
ど本発明は優れた効果を奏するものである。
第１図は本発明装置の断面構造図、第２図は本発明装置
における超格子構造層のバンド図、第３図は本発明装置
と従来装置との比較試験結果を示すグラフ、第４図はド
ーピング量を一定とした超格子構造層におけるバンド図
である。 １……基板、２……透明電極、３……ｐ型非晶質半導体
層、４……超格子構造層、５……p-型非晶質半導体層、
６……ｉ型非晶質半導体層、７……n-型非晶質半導体
層、８……ｉ型非晶質半導体層、９……ｎ型非晶質半導
体層、10……裏面電極
における超格子構造層のバンド図、第３図は本発明装置
と従来装置との比較試験結果を示すグラフ、第４図はド
ーピング量を一定とした超格子構造層におけるバンド図
である。 １……基板、２……透明電極、３……ｐ型非晶質半導体
層、４……超格子構造層、５……p-型非晶質半導体層、
６……ｉ型非晶質半導体層、７……n-型非晶質半導体
層、８……ｉ型非晶質半導体層、９……ｎ型非晶質半導
体層、10……裏面電極
Claims (2)
- 【請求項１】p-in-i，n-i又はp-iのいずれかを１単位と
してこれらを反復して積層形成されると共に、それらド
ーピング部のドーピング量は、同一の導電型半導体層間
で、光入射側から遠くに配置されたドーピング部ほど少
なくなるようドーピングを施した超格子構造を備えるこ
とを特徴とする非晶質光起電力装置。 - 【請求項２】前記超格子構造はa-SiC,a-Si,a-SiGe,a-Si
Nの少なくとも１層を有する特許請求の範囲第１項記載
の非晶質光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61184740A JPH0612839B2 (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 非晶質光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61184740A JPH0612839B2 (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 非晶質光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6340382A JPS6340382A (ja) | 1988-02-20 |
| JPH0612839B2 true JPH0612839B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=16158526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61184740A Expired - Lifetime JPH0612839B2 (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 非晶質光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612839B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0338068A (ja) * | 1989-07-05 | 1991-02-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子 |
| WO2013030935A1 (ja) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | 株式会社日立製作所 | 太陽電池 |
| WO2014122861A1 (ja) * | 2013-02-07 | 2014-08-14 | シャープ株式会社 | 光電変換素子 |
| JP6133691B2 (ja) * | 2013-05-28 | 2017-05-24 | シャープ株式会社 | 太陽電池 |
-
1986
- 1986-08-05 JP JP61184740A patent/JPH0612839B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6340382A (ja) | 1988-02-20 |
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