JPH065770B2 - 耐熱性薄膜光電変換素子の製法 - Google Patents

耐熱性薄膜光電変換素子の製法

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JPH065770B2
JPH065770B2 JP59267256A JP26725684A JPH065770B2 JP H065770 B2 JPH065770 B2 JP H065770B2 JP 59267256 A JP59267256 A JP 59267256A JP 26725684 A JP26725684 A JP 26725684A JP H065770 B2 JPH065770 B2 JP H065770B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は耐熱性薄膜光電変換素子の製法に関する。
[従来の技術] 従来、薄膜光電変換素子の電気的接続のために、たとえ
ば透明基板と半導体との間にITO、ITO/SnO2、SnO2、In
2O3、CdxSnOy(x=0.5〜2、y=2〜4)、Irz1-Z
(z=0.33〜0.5)などからなる金属化合物層が形成さ
れ、透明電極として用いられたり、半導体上にAl、SU
S、鉄、Ni、Cu、しんちゅう、Zn、Agなどの金属層が形
成され、裏面電極として用いられたりしている。
しかし、このようにして製造された薄膜光電変換素子を
50℃程度以上の温度で使用すると、電気的接続に用いた
金属化合物あるいは金属が半導体中に拡散し、半導体特
性が低下する。とくに金属化合物層や金属層が接触する
半導体が非晶質のばあいには、半導体特性の低下が著し
い。とりわけ屋外に設置されるアモルファスシリコン
(以下、a-Siという)系太陽電池のばあいには約80℃に
もなり、太陽電池特性の低下が著しい。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は薄膜光電変換素子を高温で使用したばあいに生
ずる、電気的接続用の金属化合物層や金属層の半導体中
への拡散による薄膜光電変換素子の特性の低下を、電極
面での反射光の損失をおこさないようにして少なくする
ためになされたものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、半導体とAl、Ag、AuまたはCuからなる裏面電
極との間に、該裏面電極を形成するAl、Ag、AuまたはCu
とは異なる元素からなる、厚さ5〜100Åのシリサイド
形成元素層を設けたのちシリサイド層にした耐熱性薄膜
光電変換素子を製造する際に、半導体−厚さ5〜100Å
のシリサイド形成元素層−裏面電極からなる層を形成し
たのち、180〜400℃で0.5〜4時間熱処理することを特
徴とする耐熱性薄膜光電変換素子の製法に関する。
[実施例] 本発明による耐熱性薄膜光電変換素子においては、裏面
電極と半導体層との間にシリサイド形成元素層が設けら
れる。
本発明に用いる半導体としては、非晶質または結晶質を
含む非晶質半導体であればとくに限定はない。このよう
な半導体の具体例としては、a-Si:H、a-Si:F:H、
a-SiGe:H、a-SiSn:H、a-SiN:H、a-SiGe:F:
H、a-SiSn:F:H、a-Si:N:F:H、a-SiC:H、a
-SiC:F:H、a-SiO:H、a-SiO:F:Hなどがあげら
れる。前記半導体は、p型、n型、真性のいずれであっ
てもよい。
前記シリサイド形成元素としては、たとえばMg、Ca、S
r、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、M
o、W、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Ptなどがあ
げられる。
前記裏面電極としては、通常裏面電極として用いられる
金属、合金などから形成される裏面電極のうちでも、前
記シリサイド形成元素以外の元素からなる裏面電極ある
いは前記シリサイド形成元素を含まない合金などから形
成されている裏面電極であることが、形成されるシリサ
イド層の厚さなどを所望の値にしやすく、経時変化が少
ないなどの点から好ましい。また、波長0.6μm以上の
光に対する反射率が70〜99%と高く、電気伝導度が0.1
×105〜6.2×105(Ω・cm)-1と大きい金属から形成さ
れた電極が反射光の有効利用、直列抵抗の低下などの点
から好ましい。
前記裏面電極の具体例としては、Al(反射率約80%)、
Ag(反射率約95%)、Au(反射率約85%)またはCu(反
射率約85%)があげられる。なお裏面電極は単層であっ
てもよく、多層であってもよい。
本発明においては、半導体と裏面電極との間に厚さ5〜
100Å、好ましくは7〜40Åのシリサイド形成元素層が
設けられる。該シリサイド形成元素層の厚さが5Å未満
になると、均一で品質のよい層がえられなくなったり、
裏面電極を形成する金属の半導体中への熱による拡散を
充分防止することができなくなったりする。また層の厚
さが100Åをこえると、該層が存在するために直列電気
抵抗が増したり、光の吸収が増し、裏面電極面での反射
光が少なくなったり、シリサイド形成元素層の形成に時
間がかかったりするという問題が生ずる。
シリサイド形成元素層の厚さは蒸着時の振動子モニター
値を用いて測定してもよいし、SIMSなどの表面分析から
求めた厚さの検量線を利用して測定してもよい。
つぎに本発明の耐熱性薄膜光電変換素子の製法を、光入
射側から順にp型、i型,n型の半導体を設けた太陽電
池を例にとり説明する。
なお本明細書にいう薄膜光電変換素子とは、厚さ102〜1
06Å程度の半導体層、好ましくは0.02〜100μmの非晶
質半導体層を含む、たとえば太陽電池、光検出素子、光
電面ドラム、レーザー、エレクトロルミネッセンス素子
などで代表される光電変換素子を意味する。
たとえばITO、ITO/SnO2、SnO2、In2O3、CdxSnOy(x=
0.5〜2、y=2〜4)、IrzO1-2(z=0.33〜0.5)な
どからなる金属化合物層からなる透明電極を設け透明基
板上に、常法により非晶質のp層、i層、n層を形成す
る。そののちシリサイド形成元素の1種であるクロムを
用いて通常の電子ビーム蒸着法により、所定の厚さの層
を形成する。もちろんクロムをスパッター用ターゲット
を用いてスパッター法により堆積させてもよい。
そののち裏面電極を常法により堆積させることにより、
耐熱性薄膜光電変換素子がえられる。
上記説明ではpin型太陽電池について説明したが、ショ
ットキ型やpn型の太陽電池あるいは他の光電変換素子に
ついても同様である。また太陽電池はヘテロ接合の太陽
電池であってもよく、ホモ接合の太陽電池であつてもよ
い。
このようにして作製された耐熱性薄膜光電変換素子は、
このままでも加熱による光電変換素子特性の低下が少な
く良好な特性を有するものであるが、さらに180〜400℃
で0.5〜4時間程度熱処理すると、シリサイド形成元素
層がシリサイド化し、裏面電極や半導体であるSi層との
接触をよくすることができ、その界面の直列抵抗を減少
させることができる。
このようにして製造される本発明による耐熱性薄膜光電
変換素子は、たとえば50℃以上のような高温で使用され
る、あるいは使用中に50℃以上になることがあるような
用途に使用される太陽電池や光検出素子などとして好適
に使用される。とくに屋外に設置され、使用温度が80℃
にもなる太陽電池に用いたばあいに、本発明の効果が大
きく発揮される。またシリサイド層が薄いため、長波長
光の裏面電極面での反射ロスが極めて少ない。
つぎに本発明の耐熱性薄膜光電変換素子の製法を実施例
にもとづき説明する。
実施例1 厚さ1000ÅのITO/SnO2透明電極を設けた厚さ1mmの青
板ガラス基板上に、基板温度約200℃、圧力約1Torrに
て、SiH4、Bからなる混合ガス、SiH4、Hから
なる混合ガス、SiH4、PH3からなる混合ガスをこの順に
用いて、グロー放電分解法にてそれぞれアモルファスタ
イプのp層を120Å、i層を5000Å、n層を300Åの厚さ
になるように堆積させた。
そののち、クロム層を電子ビーム蒸着法にて10-6Torrで
厚さが20Åになるようにn層上に堆積させたのち、つづ
いてAgを1000Åの厚さに堆積させた。ついで200℃で2
時間熱処理して太陽電池を製造した。
熱処理前のP層、i層、n層、クロム層およびAg層はそ
れぞれ120Å、5000Å、300Å、20Å、1000Åの厚さであ
った。
えられた太陽電池の特性および230℃で6時間加熱した
のちの特性をAM-1、100mW/cm2のソーラーシミュレータ
ーを用いて測定した。その結果を第1表に示す。
比較例1 クロム層を設けなかったほかは実施例1と同様にして太
陽電池を作製し、えられた太陽電池の特性および230℃
で6時間加熱したのちの特性を測定した。その結果を第
1表に示す。
比較例2 200℃で2時間熱処理しなかったほかは実施例1と同様
にして太陽電池を作製し、えられた太陽電池の特性を測
定した。その結果を第1表に示す。
[発明の効果] 以上説明したように、薄膜光電変換素子を製造するばあ
いに、半導体とAl、Ag、AuまたはCuからなる裏面電極と
の間に薄いシリサイド形成元素層を設けることにより、
薄膜光電変換素子を高温で使用したばあいにも、裏面電
極を構成する金属成分や入光側の電極を構成する金属化
合物成分が半導体中に拡散することを防ぎ、薄膜光電変
換素子の低下を少なくすることができる。さらにシリサ
イド形成元素層を5〜100Å、好ましくは7〜40Åとい
うように薄く形成するため、太陽電池のばあいには長波
長光の裏面反射光を充分利用できるなどの効果が生ず
る。また半導体−シリサイド形成元素層−電極を積層さ
せたのち、180〜400℃で0.5〜4時間熱処理することに
より、シリサイド形成元素層をシリサイド層にすること
ができ、えられる耐熱性薄膜光電変換素子特性(とくに
太陽電池特性のうちの短絡電流およびフィルファクタ
ー)をさらに改良することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体とAl、Ag、AuまたはCuからなる裏面
    電極との間に、該裏面電極を形成するAl、Ag、Auまたは
    Cuとは異なる元素からなる、厚さ5〜100Åのシリサイ
    ド形成元素層を設けたのちシリサイド層にした耐熱性薄
    膜光電変換素子を製造する際に、半導体−厚さ5〜100
    Åのシリサイド形成元素層−裏面電極からなる層を形成
    したのち、180〜400℃で0.5〜4時間熱処理することを
    特徴とする耐熱性薄膜光電変換素子の製法。
  2. 【請求項2】前記シリサイド形成元素層の厚さが7〜40
    Åである特許請求の範囲第1項記載の耐熱性薄膜光電変
    換素子の製法。
  3. 【請求項3】半導体が厚さ0.02〜100μmの非晶質薄膜
    である特許請求の範囲第1項記載の耐熱性薄膜光電変換
    素子の製法。
JP59267256A 1984-06-15 1984-12-18 耐熱性薄膜光電変換素子の製法 Expired - Lifetime JPH065770B2 (ja)

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