JPH07105514B2 - 光起電力装置 - Google Patents
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- JPH07105514B2 JPH07105514B2 JP61296035A JP29603586A JPH07105514B2 JP H07105514 B2 JPH07105514 B2 JP H07105514B2 JP 61296035 A JP61296035 A JP 61296035A JP 29603586 A JP29603586 A JP 29603586A JP H07105514 B2 JPH07105514 B2 JP H07105514B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
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- H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
-
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、透光性基板上に透明導電膜と、P,I,N層の
３層からなる複数の光起電力素子部と、金属電極とが積
層されて形成された光起電力装置に関する。
３層からなる複数の光起電力素子部と、金属電極とが積
層されて形成された光起電力装置に関する。
一般に、太陽電池等の光起電力装置の分野においては、
光電変換効率の向上を図るために、PIN構造の光起電力
素子部を複数積層して光起電力素子を形成することが行
われている。
光電変換効率の向上を図るために、PIN構造の光起電力
素子部を複数積層して光起電力素子を形成することが行
われている。
そして、従来のこの種積層型光起電力装置は、例えば第
６図に示すように構成されている。
６図に示すように構成されている。
第６図において、１はガラス等の透光性基板、２は基板
１上に形成されたITO〔Indium Tin Oxide;インジウムス
ズ酸化物〕等からなる透明導電膜、３は透明導電膜２上
に形成されたＰ型非晶質シリコンカーバイドからなる第
１のＰ層、４は第１のＰ層３上に形成されたＩ型（真
性）非晶質シリコンからなる第１のＩ層、５は第１のＩ
層４上に形成されたＮ型非晶質シリコンからなる第１の
Ｎ層であり、第１のＰ層，第１のＩ層4,第１のＮ層５に
より非晶質半導体からなる第１の光起電力素子部６が構
成されている。
１上に形成されたITO〔Indium Tin Oxide;インジウムス
ズ酸化物〕等からなる透明導電膜、３は透明導電膜２上
に形成されたＰ型非晶質シリコンカーバイドからなる第
１のＰ層、４は第１のＰ層３上に形成されたＩ型（真
性）非晶質シリコンからなる第１のＩ層、５は第１のＩ
層４上に形成されたＮ型非晶質シリコンからなる第１の
Ｎ層であり、第１のＰ層，第１のＩ層4,第１のＮ層５に
より非晶質半導体からなる第１の光起電力素子部６が構
成されている。
７は第１のＮ層５上に形成されたＰ型非晶質シリコンか
らなる第２のＰ層、８は第２のＰ層７上に形成されたＩ
型（真性）非晶質シリコンからなる第２のＩ層、９は第
２のＩ層８上に形成されたＮ型非晶質シリコンからなる
第２のＮ層であり、第２のＰ層7,第２のＩ層8,第２のＮ
層９により第１の光起電力素子部６に順方向接続された
非晶質半導体の第２の光起電力素子部10が構成されてお
り、これら両光起電力素子部6,10の各層は周知のCVD法
やプラズマCVD法等により形成される。
らなる第２のＰ層、８は第２のＰ層７上に形成されたＩ
型（真性）非晶質シリコンからなる第２のＩ層、９は第
２のＩ層８上に形成されたＮ型非晶質シリコンからなる
第２のＮ層であり、第２のＰ層7,第２のＩ層8,第２のＮ
層９により第１の光起電力素子部６に順方向接続された
非晶質半導体の第２の光起電力素子部10が構成されてお
り、これら両光起電力素子部6,10の各層は周知のCVD法
やプラズマCVD法等により形成される。
11は両光起電力素子部6,10により形成された光起電力素
子、12は第２のＮ層９上に蒸着等により形成されたアル
ミニウム，銀等からなる金属電極である。
子、12は第２のＮ層９上に蒸着等により形成されたアル
ミニウム，銀等からなる金属電極である。
ところで、この積層型の光起電力装置の場合、相隣接し
た両光起電力素子部6,10の隣接した第１のＮ層５と第２
のＰ層７との界面において、光吸収によって生じた電
子，正孔を十分に再結合させるため、Ｎ層5,P層７に多
量のホウ素〔Ｂ〕やリン〔Ｐ〕等の不純物をドープする
必要がり、通常、モノシラン〔SiH4〕と，ジボラン〔B2
H6〕またはホスフィン〔PH3〕とのガス流量比の調整に
より、ＢまたはＰのドーピング量を前記流量比で１％以
上に制御することが行われている。
た両光起電力素子部6,10の隣接した第１のＮ層５と第２
のＰ層７との界面において、光吸収によって生じた電
子，正孔を十分に再結合させるため、Ｎ層5,P層７に多
量のホウ素〔Ｂ〕やリン〔Ｐ〕等の不純物をドープする
必要がり、通常、モノシラン〔SiH4〕と，ジボラン〔B2
H6〕またはホスフィン〔PH3〕とのガス流量比の調整に
より、ＢまたはＰのドーピング量を前記流量比で１％以
上に制御することが行われている。
このような不純物のハイドープを行う先行技術例とし
て、1984年（昭和59年）秋季第45回応用物理学会学術講
演会の講演予稿集335頁の「12p−Ｑ−11多層構造アモル
ファス太陽電池15（信頼性II）に記載の太陽電池があ
り、中間層のハイドープのP+N+接合領域の形成条件の設
定により光照射劣化特性の低下を改善できることが報告
されている。
て、1984年（昭和59年）秋季第45回応用物理学会学術講
演会の講演予稿集335頁の「12p−Ｑ−11多層構造アモル
ファス太陽電池15（信頼性II）に記載の太陽電池があ
り、中間層のハイドープのP+N+接合領域の形成条件の設
定により光照射劣化特性の低下を改善できることが報告
されている。
前記従来のように、相隣接した光起電力素子部6,10の隣
接間隔部に位置するＮ層5,P層７の界面をハイドープに
すると、これら層5,7の禁制帯幅が小さくなるため、こ
れらの層で光吸収量が増大し、光の損失が多くなり、ひ
いては変換効率の向上の妨げとなる問題点がある。
接間隔部に位置するＮ層5,P層７の界面をハイドープに
すると、これら層5,7の禁制帯幅が小さくなるため、こ
れらの層で光吸収量が増大し、光の損失が多くなり、ひ
いては変換効率の向上の妨げとなる問題点がある。
しかも、Ｂ又はＰのハイドープにより、前記Ｎ層５やＰ
層７中の局在準位が非常に多くなって膜質の低下を招
き、それぞれと接するＩ層4,8との界面での電子，正孔
の再結合の増加による光生成キャリアの損失の増加を招
く問題点もある。
層７中の局在準位が非常に多くなって膜質の低下を招
き、それぞれと接するＩ層4,8との界面での電子，正孔
の再結合の増加による光生成キャリアの損失の増加を招
く問題点もある。
本発明は、隣接した光起電力素子部の隣接したP,N層で
の光の損失の増大、及び前記隣接両層の膜質の低下に起
因する、隣接両層とそれぞれ接するＩ層との界面での、
界面再結合の増加による光生成キャリアの損失の増大を
抑制し、光電変換効率の向上を図ることを目的とする。
の光の損失の増大、及び前記隣接両層の膜質の低下に起
因する、隣接両層とそれぞれ接するＩ層との界面での、
界面再結合の増加による光生成キャリアの損失の増大を
抑制し、光電変換効率の向上を図ることを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明の光起電力装置の
場合、相隣接する光起電力素子部のうち、隣接間隔部に
位置する、少なくとも一方の光起電力素子部のＰ層又は
Ｎ層の、他方の光起電力素子部のＮ層又はＰ層と接する
領域に、水素含有量が0.5〜8at.％とする水素含有領域
が備えられる。
場合、相隣接する光起電力素子部のうち、隣接間隔部に
位置する、少なくとも一方の光起電力素子部のＰ層又は
Ｎ層の、他方の光起電力素子部のＮ層又はＰ層と接する
領域に、水素含有量が0.5〜8at.％とする水素含有領域
が備えられる。
また、実用上は水素含有領域の厚さを10〜50Åにするこ
とが好ましい。
とが好ましい。
前記のように構成された本発明の光起電力装置において
は、相隣接する光起電力素子部のうち、隣接間隔部に位
置する、少なくとも一方の光起電力素子部のＰ層又はＮ
層の、他方の光起電力素子部のＮ層又はＰ層と接する領
域に、水素含有量が0.5〜8at.％とする水素含有領域が
備えられることにより、相隣接した光起電力素子部の隣
接間隔部に位置する一方のＰ層又はＮ層と，他方のＮ層
又はＰ層との界面の水素含有領域において、ＰやＰ等の
不純物を多量にドープしなくても多数の局在準位を生成
させることが可能となる。このため、多数の局在準位が
得られる一方で、不純物の多量ドープによる禁制帯幅の
減少が生じない。この結果、これら局在準位が光吸収に
より生成する電子，正孔の再結合中心として働き、光電
流が流れて起電力が発生する。
は、相隣接する光起電力素子部のうち、隣接間隔部に位
置する、少なくとも一方の光起電力素子部のＰ層又はＮ
層の、他方の光起電力素子部のＮ層又はＰ層と接する領
域に、水素含有量が0.5〜8at.％とする水素含有領域が
備えられることにより、相隣接した光起電力素子部の隣
接間隔部に位置する一方のＰ層又はＮ層と，他方のＮ層
又はＰ層との界面の水素含有領域において、ＰやＰ等の
不純物を多量にドープしなくても多数の局在準位を生成
させることが可能となる。このため、多数の局在準位が
得られる一方で、不純物の多量ドープによる禁制帯幅の
減少が生じない。この結果、これら局在準位が光吸収に
より生成する電子，正孔の再結合中心として働き、光電
流が流れて起電力が発生する。
このとき、前記したようにＢやＰ等の不純物を多量にド
ープしないため、従来のように相隣接した光起電力素子
部の隣接したP,N層での光の損失の増大、及び前記隣接
両層とそれぞれ接するＩ層との界面での光生成キャリア
の損失の増大を抑制することができ、光電変換効率の向
上が図れるとともに、多量の不純物の拡散によって生じ
る熱劣化が防止される。
ープしないため、従来のように相隣接した光起電力素子
部の隣接したP,N層での光の損失の増大、及び前記隣接
両層とそれぞれ接するＩ層との界面での光生成キャリア
の損失の増大を抑制することができ、光電変換効率の向
上が図れるとともに、多量の不純物の拡散によって生じ
る熱劣化が防止される。
そして、前記水素含有領域の厚さを10〜50Åにすれば、
光電変換効率が高く、実用的である。
光電変換効率が高く、実用的である。
実施例について、第１図ないし第５図を参照して説明す
る。
る。
（実施例１） まず、実施例１を示した第１図について説明する。
同図において、第６図と同一符号は同一もしくは相当す
るものを示し、第６図と異なる点は、第１のＮ層５の形
成後、多結晶シリコンをターゲットとする13.56MHzの高
周波スパッタ法により、Ｐ型非晶質シリコンからなる水
素含有量0.5〜8at.％の厚さ25Åの水素含有領域13を形
成し、この領域13上に13.56MHzの高周波電界によるグロ
ー放電法により、膜厚150ÅのＰ型非晶質シリコンカー
バイド層14を形成し、水素含有領域13及びシリコンカー
バイド層14からなる第２のＰ層15を形成し、このＰ層15
上に第２のＩ層8,第２のＮ層9,金属電極12を順次積層
し、第２のＰ層15,第２のＩ層8,第２のＮ層９により第
２の光起電力素子部16を構成した点である。
るものを示し、第６図と異なる点は、第１のＮ層５の形
成後、多結晶シリコンをターゲットとする13.56MHzの高
周波スパッタ法により、Ｐ型非晶質シリコンからなる水
素含有量0.5〜8at.％の厚さ25Åの水素含有領域13を形
成し、この領域13上に13.56MHzの高周波電界によるグロ
ー放電法により、膜厚150ÅのＰ型非晶質シリコンカー
バイド層14を形成し、水素含有領域13及びシリコンカー
バイド層14からなる第２のＰ層15を形成し、このＰ層15
上に第２のＩ層8,第２のＮ層9,金属電極12を順次積層
し、第２のＰ層15,第２のＩ層8,第２のＮ層９により第
２の光起電力素子部16を構成した点である。
すなわち、第１図の場合は順方向接続になるように重畳
形成された相隣接する光起電力素子部6,16のうち、隣接
間隔部に位置する、光起電力素子部16の第２のＰ層15
の、光起電力素子部６の第１のＮ層５と接する領域に水
素含有領域13を備える。
形成された相隣接する光起電力素子部6,16のうち、隣接
間隔部に位置する、光起電力素子部16の第２のＰ層15
の、光起電力素子部６の第１のＮ層５と接する領域に水
素含有領域13を備える。
この水素含有領域13の形成条件は、アルゴン〔Ar〕，水
素〔H2〕,B2H6の各ガス流量をそれぞれ50SCCM,10SCCM,
0.01SCCM,圧力を0.01Torr,高周波パワーを100W,基板温
度を250℃とし、水素含有量を3at.％とした。
素〔H2〕,B2H6の各ガス流量をそれぞれ50SCCM,10SCCM,
0.01SCCM,圧力を0.01Torr,高周波パワーを100W,基板温
度を250℃とし、水素含有量を3at.％とした。
また、シリコンカーバイド層14の形成条件は、SiH4,H2,
B2H6の各ガス流量をそれぞれ5SCCM,50SCCM,0.01SCCM,圧
力を0.1Torr,高周波パワーを30W,基板温度を250℃とし
た。
B2H6の各ガス流量をそれぞれ5SCCM,50SCCM,0.01SCCM,圧
力を0.1Torr,高周波パワーを30W,基板温度を250℃とし
た。
そして、第１図の光起電力装置の諸特性を第６図の従来
装置と比較した結果、従来に比べ短絡電流が３％，開放
電圧が２％，曲線因子が１％，光電変換効率が５％向上
し、熱劣化率が30％減少し、特性の良好な光起電力装置
が得られた。
装置と比較した結果、従来に比べ短絡電流が３％，開放
電圧が２％，曲線因子が１％，光電変換効率が５％向上
し、熱劣化率が30％減少し、特性の良好な光起電力装置
が得られた。
（実施例２） つぎに、実施例２を示した第２図について説明する。
同図において、第１図と同一符号は同一もしくは相当す
るものを示し、第１図と異なる点は、第１のＮ層５上
に，第１図の場合と同一条件の高周波スパッタ法により
水素含有領域13を形成した後、低圧水銀ランプ直接励起
の光CVD法により、膜厚150ÅのＰ型非晶質シリコンカー
バイド層17を形成し、水素含有領域13及びシリコンカー
バイド層17からなる第２のＰ層18を形成し、このＰ層18
上に第２のＩ層8,第２のＮ層9,金属電極12を積層し、第
２のＰ層18,第２のＩ層8,第２のＮ層９により第２の光
起電力素子部19を構成した点である。
るものを示し、第１図と異なる点は、第１のＮ層５上
に，第１図の場合と同一条件の高周波スパッタ法により
水素含有領域13を形成した後、低圧水銀ランプ直接励起
の光CVD法により、膜厚150ÅのＰ型非晶質シリコンカー
バイド層17を形成し、水素含有領域13及びシリコンカー
バイド層17からなる第２のＰ層18を形成し、このＰ層18
上に第２のＩ層8,第２のＮ層9,金属電極12を積層し、第
２のＰ層18,第２のＩ層8,第２のＮ層９により第２の光
起電力素子部19を構成した点である。
なお、シリコンカーバイド層17の形成条件は、ジシラン
〔Si2H6〕,H2,アセチレン〔C2H2〕,B2H6の各ガス流量を
それぞれ10SCCM,10SCCM,5SCCM,0.01SCCM,圧力を1Torr,
基板温度を250℃とした。
〔Si2H6〕,H2,アセチレン〔C2H2〕,B2H6の各ガス流量を
それぞれ10SCCM,10SCCM,5SCCM,0.01SCCM,圧力を1Torr,
基板温度を250℃とした。
そして、第２図に示す光起電力装置の諸特性を第６図の
従来装置と比較した場合、従来に比べ短絡電流が５％，
開放電圧が３％，曲線因子が１％，光電変換効率が８％
向上し、熱劣化率が30％減少した。
従来装置と比較した場合、従来に比べ短絡電流が５％，
開放電圧が３％，曲線因子が１％，光電変換効率が８％
向上し、熱劣化率が30％減少した。
（実施例３） さらに、実施例３を示した第３図について説明する。
同図において、第１図と同一符号は同一もしくは相当す
るものを示し、第１図と異なる点はつぎの（ｉ）〜（ii
i）の点である。
るものを示し、第１図と異なる点はつぎの（ｉ）〜（ii
i）の点である。
（ｉ）第１のＩ層４上に、低圧水銀ランプ直接励起によ
る光CVD法により、バンドギャップの小さい膜厚20Åの
非晶質半導体薄膜からなる井戸層と，バンドギャップの
大きい膜厚20Åの非晶質半導体薄膜からなるバリア層と
を交互に４層ずつ積層し、Ｎ型超薄膜多層構造層（以下
Ｎ型多層構造層という）20を形成し、この層20上に、第
１図のB2H6の代わりにPH3を用いてその流量を0.01SCCM
とする以外は第１図の場合と同一条件の高周波スパッタ
法により、厚さ25ÅのＮ型非晶質シリコンからなる第１
の水素含有領域21を形成し、第１図のＮ層５の代わり
に、Ｎ型多層構造層20及び第１の水素含有領域21からな
る第１のＮ層22を形成し、第１のＰ層3,第１のＩ層4,第
１のＮ層22により第１の光起電力素子部23を構成した
点。
る光CVD法により、バンドギャップの小さい膜厚20Åの
非晶質半導体薄膜からなる井戸層と，バンドギャップの
大きい膜厚20Åの非晶質半導体薄膜からなるバリア層と
を交互に４層ずつ積層し、Ｎ型超薄膜多層構造層（以下
Ｎ型多層構造層という）20を形成し、この層20上に、第
１図のB2H6の代わりにPH3を用いてその流量を0.01SCCM
とする以外は第１図の場合と同一条件の高周波スパッタ
法により、厚さ25ÅのＮ型非晶質シリコンからなる第１
の水素含有領域21を形成し、第１図のＮ層５の代わり
に、Ｎ型多層構造層20及び第１の水素含有領域21からな
る第１のＮ層22を形成し、第１のＰ層3,第１のＩ層4,第
１のＮ層22により第１の光起電力素子部23を構成した
点。
（ii）第１のＮ層22の形成後、この層22上に、第１図の
場合と同一条件による高周波スパッタ法により、厚さ25
ÅのＰ型非晶質シリコンからなる第２の水素含有領域24
を形成し、この領域24上に、Ｎ型多層構造層20と同様の
光CVD法により、膜厚20Åの井戸層と膜厚20Åのバリア
層とを交互に４層ずつ積層してＰ型超薄膜多層構造層
（以下Ｐ型多層構造層という）25を形成し、第２の水素
含有領域24及びＰ型多層構造層25からなる第２のＰ層26
を形成した点。
場合と同一条件による高周波スパッタ法により、厚さ25
ÅのＰ型非晶質シリコンからなる第２の水素含有領域24
を形成し、この領域24上に、Ｎ型多層構造層20と同様の
光CVD法により、膜厚20Åの井戸層と膜厚20Åのバリア
層とを交互に４層ずつ積層してＰ型超薄膜多層構造層
（以下Ｐ型多層構造層という）25を形成し、第２の水素
含有領域24及びＰ型多層構造層25からなる第２のＰ層26
を形成した点。
（iii）第２のＰ層26上に第２のＩ層8,第２のＮ層9,金
属電極12を積層し、第２のＰ層26,第２のＩ層8,第２の
Ｎ層９により第２の光起電力素子部27を構成した点。
属電極12を積層し、第２のＰ層26,第２のＩ層8,第２の
Ｎ層９により第２の光起電力素子部27を構成した点。
すなわち、この実施例の場合は相隣接する光起電力素子
部23,27のうち、隣接間隔部に位置する、光起電力素子
部23の第１のＮ層22,光起電力素子部27の第２のＰ層26
の、相互に接する領域に水素含有領域21,24を備える。
部23,27のうち、隣接間隔部に位置する、光起電力素子
部23の第１のＮ層22,光起電力素子部27の第２のＰ層26
の、相互に接する領域に水素含有領域21,24を備える。
なお、Ｎ型多層構造層20の形成条件は、井戸層について
は、Si2H6,PH3のガス流量をそれぞれ10SCCM,0.01SCCM,
圧力を1.0Torr,基板温度を250℃とし、バリア層につい
ては、前記井戸層の条件にガス流量10SCCMのC2H2を加え
たものとした。
は、Si2H6,PH3のガス流量をそれぞれ10SCCM,0.01SCCM,
圧力を1.0Torr,基板温度を250℃とし、バリア層につい
ては、前記井戸層の条件にガス流量10SCCMのC2H2を加え
たものとした。
また、Ｐ型多層構造層24の形成条件は、前記したＮ型多
層構造層20の条件中のPH3をB2H6とする以外は同一にし
た。
層構造層20の条件中のPH3をB2H6とする以外は同一にし
た。
そして、第３図の光起電力装置の諸特性を第６図の従来
装置と比較した結果、従来に比べて短絡電流が５％，開
放電圧が２％，曲線因子が２％，光電変換効率が９％向
上し、熱劣化率が25％減少した。
装置と比較した結果、従来に比べて短絡電流が５％，開
放電圧が２％，曲線因子が２％，光電変換効率が９％向
上し、熱劣化率が25％減少した。
また、第３図の光起電力装置の第２の水素含有領域24の
水素含有量と光電変換効率とは第４図の関係がある。
水素含有量と光電変換効率とは第４図の関係がある。
同図において、横軸は水素含有量〔at.％〕を示し、縦
軸は第６図の従来装置の光電変換効率に対する第３図の
光起電力装置の光電変換効率の比を示す。
軸は第６図の従来装置の光電変換効率に対する第３図の
光起電力装置の光電変換効率の比を示す。
そして、第４図から明らかなように、第２の水素含有領
域24の水素含有量が0.5〜8at.％のときに、光電変換効
率の比が１より大きく，従来タイプのものよりも光電変
換効率が高くなる。
域24の水素含有量が0.5〜8at.％のときに、光電変換効
率の比が１より大きく，従来タイプのものよりも光電変
換効率が高くなる。
これは、水素含有量が0.5at.以下では局在準位が多過ぎ
て価電子制御ができず、光電変換効率が低くなり、8at.
％以上では逆に局在準位が少な過ぎて電子，正孔の再結
合が十分に行われず、しかも、スパッタ時の形成層のダ
メージが大きくなり、光電変換効率の低下につながるこ
とに起因すると考えられる。
て価電子制御ができず、光電変換効率が低くなり、8at.
％以上では逆に局在準位が少な過ぎて電子，正孔の再結
合が十分に行われず、しかも、スパッタ時の形成層のダ
メージが大きくなり、光電変換効率の低下につながるこ
とに起因すると考えられる。
また、第１図，第２図に示す光励起電力装置の水素含有
領域13及び第３図中の第１の水素含有領域21の水素含有
量と光電変換効率との関係についても、第４図と同様の
傾向が見られた。
領域13及び第３図中の第１の水素含有領域21の水素含有
量と光電変換効率との関係についても、第４図と同様の
傾向が見られた。
さらに、前記した第１図の光起電力装置の水素含有領域
13の厚さと光電変換効率とは第５図に示す関係がある。
13の厚さと光電変換効率とは第５図に示す関係がある。
同図において、横軸は厚さ〔Å〕を示し、縦軸は水素含
有領域13を有しない前記第６図の従来装置の光電変換効
率に対する第１図の光起電力装置の光電変換効率の比を
示す。
有領域13を有しない前記第６図の従来装置の光電変換効
率に対する第１図の光起電力装置の光電変換効率の比を
示す。
そして、第５図から明らかなように、水素含有領域13の
厚さがほぼ10〜50Åのときに、光電変換効率の比が１よ
り大きく，従来タイプのものよりも光電変換効率が高く
なる。
厚さがほぼ10〜50Åのときに、光電変換効率の比が１よ
り大きく，従来タイプのものよりも光電変換効率が高く
なる。
これは、水素含有領域13の厚さが10Å以下では局在準位
が電子，正孔の再結合中心としての役割を十分に果たす
ことができず、光電変換効率が低くなり、50Å以上では
局在準位が多過ぎて光損失の増加や膜質の低下を招き、
光電変換効率の低下につながることに起因すると考えら
れる。
が電子，正孔の再結合中心としての役割を十分に果たす
ことができず、光電変換効率が低くなり、50Å以上では
局在準位が多過ぎて光損失の増加や膜質の低下を招き、
光電変換効率の低下につながることに起因すると考えら
れる。
また、第２図，第３図の光起電力装置の水素含有領域1
3,21,24の厚さと光電変換効率との関係についても、第
５図と同様の傾向が見られた。
3,21,24の厚さと光電変換効率との関係についても、第
５図と同様の傾向が見られた。
そして、前記各実施例の水素含有領域13,21,24の水素含
有量を0.5〜8at.％とすることにより、従来のような不
純物のハイドープによる膜質の低下を招くことなく、光
起電力装置の短絡電流，開放電圧，曲線因子などの向上
が図れるとともに、光電変換効率の向上が図れ、特性の
優れた光起電力装置が得られることになる。
有量を0.5〜8at.％とすることにより、従来のような不
純物のハイドープによる膜質の低下を招くことなく、光
起電力装置の短絡電流，開放電圧，曲線因子などの向上
が図れるとともに、光電変換効率の向上が図れ、特性の
優れた光起電力装置が得られることになる。
一方、各水素含有領域13,21,24の水素含有量を0.5〜8a
t.％とし、かつ、これらの厚みを10〜50Åとすることに
より、特性の優れた実用的な光起電力装置が得られるこ
とになる。
t.％とし、かつ、これらの厚みを10〜50Åとすることに
より、特性の優れた実用的な光起電力装置が得られるこ
とになる。
ところで、アプライド フィジクス レターズ40
（６）,15マーチ 1982頁515〜517〔Appl.Phys.Lett.40
（６）,15March 1982 P.515〜517〕に、ｐ−ｉ−ｎ型非
晶質シリコン太陽電池において、ｐ層,n層の水素含有量
を10〜20at.％にする旨が記載されているが、これはｐ
−ｉ−ｎの単層型の太陽電池に関するものであり、本発
明のようなｐ−ｉ−ｎの積層型の太陽電池に適用できる
ものではなく、その目的および作用効果が異なる。
（６）,15マーチ 1982頁515〜517〔Appl.Phys.Lett.40
（６）,15March 1982 P.515〜517〕に、ｐ−ｉ−ｎ型非
晶質シリコン太陽電池において、ｐ層,n層の水素含有量
を10〜20at.％にする旨が記載されているが、これはｐ
−ｉ−ｎの単層型の太陽電池に関するものであり、本発
明のようなｐ−ｉ−ｎの積層型の太陽電池に適用できる
ものではなく、その目的および作用効果が異なる。
なお、前記各実施例の第１のＮ層5,22,第２のＰ層15,1
8,26の一方又は双方の全域を、0.5〜8at.％の水素含有
領域としてもよい。
8,26の一方又は双方の全域を、0.5〜8at.％の水素含有
領域としてもよい。
さらに、前記各実施例において、下層側よりN,I,Pの各
層を積層して光起電力素子部を順方向接続した場合であ
っても、この発明を同様に実施することができる。
層を積層して光起電力素子部を順方向接続した場合であ
っても、この発明を同様に実施することができる。
本発明は、以上説明したように構成されているため、以
下に記載する効果を奏する。
下に記載する効果を奏する。
相隣接する光起電力素子部のうち、隣接間隔部に位置す
る、少なくとも一方の光起電力素子部のＰ層又はＮ層
の、他方の光起電力素子部のＮ層又はＰ層と接する領域
に、水素含有量が0.5〜8at.％とする水素含有領域を備
えたため、相隣接した光起電力素子部の隣接間隔部に位
置する一方のＰ層又はＮ層と，他方のＮ層又はＰ層との
界面の水素含有領域において、ＢやＰ等の不純物を多量
にドープしなくても多数の局在準位を含み、光電流が流
れて起電力が発生する。
る、少なくとも一方の光起電力素子部のＰ層又はＮ層
の、他方の光起電力素子部のＮ層又はＰ層と接する領域
に、水素含有量が0.5〜8at.％とする水素含有領域を備
えたため、相隣接した光起電力素子部の隣接間隔部に位
置する一方のＰ層又はＮ層と，他方のＮ層又はＰ層との
界面の水素含有領域において、ＢやＰ等の不純物を多量
にドープしなくても多数の局在準位を含み、光電流が流
れて起電力が発生する。
したがって、相隣接した光起電力素子部の隣接したP,N
層での光の損失の増大、及び前記隣接両層とそれぞれと
接するＩ層との界面での光生成キャリアの損失の増大を
抑制することができ、光電変換効率の向上を図ることが
可能となるとともに、熱劣化も防止することができるた
め、その効果は極めて大きい。
層での光の損失の増大、及び前記隣接両層とそれぞれと
接するＩ層との界面での光生成キャリアの損失の増大を
抑制することができ、光電変換効率の向上を図ることが
可能となるとともに、熱劣化も防止することができるた
め、その効果は極めて大きい。
また、水素含有領域の厚さを10〜50Åとすることによ
り、特性の優れた実用的な光起電力装置を得ることがで
きる。
り、特性の優れた実用的な光起電力装置を得ることがで
きる。
第１図ないし第５図は本発明の光起電力装置の実施例を
示し、第１図ないし第３図はそれぞれ各実施例の構成
図、第４図は水素含有領域の水素含有量と光電変換効率
の比との関係図、第５図は水素含有領域の厚さと光電変
換効率の比との関係図、第６図は従来例の構成図であ
る。 １……透光性基板、２……透明導電膜、３……第１のＰ
層、４……第１のＩ層、5,22……第１のＮ層、6,23……
第１の光起電力素子部,8……第２のＩ層、９……第２の
Ｎ層、11……光起電力素子、12……金属電極、13,21,24
……水素含有領域、15,18,26……第２のＰ層、16,19,27
……第２の光起電力素子部。
示し、第１図ないし第３図はそれぞれ各実施例の構成
図、第４図は水素含有領域の水素含有量と光電変換効率
の比との関係図、第５図は水素含有領域の厚さと光電変
換効率の比との関係図、第６図は従来例の構成図であ
る。 １……透光性基板、２……透明導電膜、３……第１のＰ
層、４……第１のＩ層、5,22……第１のＮ層、6,23……
第１の光起電力素子部,8……第２のＩ層、９……第２の
Ｎ層、11……光起電力素子、12……金属電極、13,21,24
……水素含有領域、15,18,26……第２のＰ層、16,19,27
……第２の光起電力素子部。
フロントページの続き (72)発明者 桑野 幸徳 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−233869（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】透光性基板上に、透明導電膜と、非晶質半
導体から成る、Ｐ層とＩ層とＮ層とから構成された光起
電力素子部、を各々の前記素子部が順方向接続となるよ
うに複数個重畳形成された光起電力素子と、金属電極と
を、積層されてなる光起電力装置において、 相隣接する前記光起電力素子部のうち、隣接間隔部に位
置する、少なくとも一方の前記光起電力素子部のＰ層又
はＮ層の、他方の前記光起電力素子部のＮ層又はＰ層と
接する領域に、水素含有量が0.5〜8at.％とする水素含
有領域が備えられたことを特徴とする光起電力装置。 - 【請求項２】水素含有領域の厚さが10〜50Åであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光起電力装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296035A JPH07105514B2 (ja) | 1986-12-11 | 1986-12-11 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296035A JPH07105514B2 (ja) | 1986-12-11 | 1986-12-11 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63147378A JPS63147378A (ja) | 1988-06-20 |
| JPH07105514B2 true JPH07105514B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=17828262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61296035A Expired - Fee Related JPH07105514B2 (ja) | 1986-12-11 | 1986-12-11 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105514B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4565912B2 (ja) * | 2003-07-24 | 2010-10-20 | 京セラ株式会社 | 多接合型半導体素子及びこれを用いた太陽電池素子 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58122783A (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| EP0153043A3 (en) * | 1984-02-15 | 1986-09-24 | Energy Conversion Devices, Inc. | Ohmic contact layer |
| JPS61104678A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | アモルフアス太陽電池 |
-
1986
- 1986-12-11 JP JP61296035A patent/JPH07105514B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63147378A (ja) | 1988-06-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |