JPH10125940A - Photoelectric conversion element - Google Patents

Photoelectric conversion element

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JPH10125940A
JPH10125940A JP8273405A JP27340596A JPH10125940A JP H10125940 A JPH10125940 A JP H10125940A JP 8273405 A JP8273405 A JP 8273405A JP 27340596 A JP27340596 A JP 27340596A JP H10125940 A JPH10125940 A JP H10125940A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
layer
amorphous
conversion element
semiconductor layer
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JP8273405A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Funaki
英之 舟木
Atsushi Kamata
敦之 鎌田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a photoelectric conversion element having a more excellent conversion efficiency than the conventional one by forming a first and second amorphous or crystalline semiconductor layers; the second layer formed on the first one and contg. a rare earth metal element. SOLUTION: After depositing silicon dioxide on a glass substrate, a transparent indium-tin oxide ITO electrode is deposited. On this electrode a p-type silicon carbide layer is deposited and implanted with Nd or Er ions. An amorphous Si layer contg. little impurity is deposited on an amorphous silicon carbide layer and implanted with an n-type impurity ion to form an n-type amorphous Si layer to be an Ohmic region. On this layer an Al electrode is formed to complete a photoelectric conversion element. Since the amorphous Si carbide layer contains a rare earth metal element, the electron density in a space charge region is lowered to reduce the carrier recombination.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、積層構造の光電変
換素子に関する。
The present invention relates to a photoelectric conversion element having a laminated structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】光子あるいは紫外線、赤外線等の電磁波
を電力に変換する光電変換素子は地球温暖化およびエネ
ルギー問題を解決するために重要な役割を果たすと期待
されているが、これを実用化し一般に普及させるために
は単位発生電力あたりのコストを下げることが不可欠で
ある。このためには製造コストを下げることと変換効率
を上げることが必要である。そして製造コストを下げる
ためには低価格な非晶質ケイ素薄膜を光電変換半導体材
料として用いることが望ましい。またケイ素はガリウム
・ヒ素等の化合物半導体材料と比較して毒性が低いた
め、より一般的な用途として用いることができる。
2. Description of the Related Art A photoelectric conversion element for converting electromagnetic waves such as photons or ultraviolet rays and infrared rays into electric power is expected to play an important role in solving global warming and energy problems. It is indispensable to lower the cost per unit of generated power in order to spread it. For this purpose, it is necessary to reduce the manufacturing cost and increase the conversion efficiency. In order to reduce the manufacturing cost, it is desirable to use an inexpensive amorphous silicon thin film as the photoelectric conversion semiconductor material. Silicon is less toxic than compound semiconductor materials such as gallium and arsenic, and can be used for more general purposes.

【0003】ところで、非晶質材料を用いる場合には変
換効率を高めることが重要となる。この変換効率を決め
ている大きな要因の一つは吸収係数の入射する光子のエ
ネルギーに対する依存性である。光子のエネルギー(h
ν)半導体材料のエネルギー・バンドギャップ(Eg )
以上であるとき、hν−Eg のエネルギーはフォトンと
して放出してしまう。従って、バンドギャップ・エネル
ギーよりもわずかに短い波長の光に対して最も効率が良
くなる。例えばSiでは波長が0.4mm から0.8mm で強度
が大きくなる。このため変換効率には上限があり、黒体
輻射である自然太陽光を用いた場合、単結晶のケイ素か
らなる素子に対しては最大でも20-25%、単結晶のガリウ
ム・ヒ素でも30% 程度の効率しか得られていない。この
ような半導体材料の吸収係数における波長選択性を緩和
するために、波長に応じて2種類のバンドギャップが異
なる半導体をヘテロ接合した光電変換素子が考えられて
いる。
When an amorphous material is used, it is important to increase the conversion efficiency. One of the major factors determining the conversion efficiency is the dependence of the absorption coefficient on the energy of the incident photons. Photon energy (h
ν) Energy band gap (Eg) of semiconductor material
In this case, the energy of hv-Eg is emitted as photons. Therefore, it is most efficient for light having a wavelength slightly shorter than the bandgap energy. For example, in the case of Si, the intensity increases when the wavelength is from 0.4 mm to 0.8 mm. For this reason, there is an upper limit to the conversion efficiency, when using natural sunlight that is black body radiation, the maximum is 20-25% for an element made of single crystal silicon, and 30% for a single crystal gallium arsenide Only a degree of efficiency has been obtained. In order to alleviate the wavelength selectivity in the absorption coefficient of such a semiconductor material, a photoelectric conversion element in which two types of semiconductors having different band gaps according to the wavelength are heterojuncted has been considered.

【0004】第1図に、炭化ケイ素(SiC)およびケ
イ素(Si)のヘテロ接合からなるpn接合半導体の熱
平衡状態におけるエネルギー・バンド図を示す。図より
分かるように、エネルギー・バンドギャップEg1の炭化
ケイ素と、これより小さいエネルギー・バンドギャップ
Eg2のケイ素の界面には空間電荷領域が形成され、ヘテ
ロ接合が形成されている。一方、第2図はこの半導体に
光子が照射された時のエネルギー・バンド図を表す。ヘ
テロ構造にすることにより、表面に近い炭化ケイ素の領
域では波長の短い光子(hν1 )を吸収して電子が価電
子帯から伝導体へ励起され、表面から深いケイ素の領域
では波長の長い光子(hν2 )を吸収して同様に電子が
励起されることで変換効率を高めることができる。さら
にこれらの層構造を複数重ねたタンデム型を採用するこ
とで効率の向上を図っている。一方、変換効率を決めて
いるもう一つの要因は、第2図に示すように、p型領域
で伝導帯に励起された電子が空間電荷領域を通過してn
型領域に向かう際に、n型領域で生成した正孔と再結合
してしまい電流として外に取り出すことができなくなっ
てしまうことである。特に非晶質の半導体材料を用いる
場合には多くの再結合中心が存在するために変換効率の
向上が望めない。このため非晶質炭化ケイ素およびケイ
素薄膜からなるpn接合ダイオードで構成される光電変
換素子に光を当てた場合の変換効率は、たかだか10% 程
度に止まっていて、バンド・ギャップ自体は1.6 〜2.0e
V と単結晶ケイ素 (約1.1eV)からなる素子よりも広いに
もかかわらず、変換効率はかなり低くなってしまう。
FIG. 1 shows an energy band diagram of a pn junction semiconductor comprising a hetero junction of silicon carbide (SiC) and silicon (Si) in a thermal equilibrium state. As can be seen from the figure, a space charge region is formed at the interface between silicon carbide having an energy band gap Eg1 and silicon having an energy band gap Eg2 smaller than that, forming a heterojunction. On the other hand, FIG. 2 shows an energy band diagram when the semiconductor is irradiated with photons. By using a heterostructure, in the region of silicon carbide near the surface, a short-wavelength photon (hν1) is absorbed and electrons are excited from the valence band to the conductor. The conversion efficiency can be increased by absorbing hν2) and also exciting electrons. Further, efficiency is improved by adopting a tandem type in which a plurality of these layer structures are stacked. On the other hand, another factor that determines the conversion efficiency is that electrons excited in the conduction band in the p-type region pass through the space-charge region and n
When approaching the mold region, holes are recombined with holes generated in the n-type region and cannot be taken out as a current. In particular, when an amorphous semiconductor material is used, an increase in conversion efficiency cannot be expected because of the presence of many recombination centers. For this reason, the conversion efficiency when light is applied to a photoelectric conversion element composed of a pn junction diode composed of amorphous silicon carbide and a silicon thin film is at most only about 10%, and the band gap itself is 1.6 to 2.0. e
Despite being wider than devices made of V and single crystal silicon (about 1.1 eV), the conversion efficiency is considerably lower.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
非晶質半導体を用いた光電変換素子は、多くの再結合中
心が存在するために変換効率が低くなってしまうという
問題があった。本発明は上記の問題を考慮してなされた
もので、従来よりも変換効率の優れた光電変換素子を提
供することを目的とする。
As described above, the conventional photoelectric conversion element using an amorphous semiconductor has a problem that the conversion efficiency is reduced due to the existence of many recombination centers. . The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide a photoelectric conversion element having a higher conversion efficiency than a conventional one.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに本発明は、非晶質あるいは結晶質の第1導電型半導
体層と、前記第1導電型半導体層上に形成され希土類金
属元素を含有する非晶質の第2導電型半導体層とを備え
たことを特徴とする光電変換素子を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides an amorphous or crystalline first conductive semiconductor layer, and a rare earth metal element formed on the first conductive semiconductor layer. And an amorphous second conductivity type semiconductor layer containing the same.

【0007】本発明に係る光電変換素子は、n型あるい
はp型からなる第1導電型半導体層、例えば非晶質ケイ
素半導体層上に、この半導体層よりも広いエネルギー・
バンドギャップを有するp型あるいはn型からなる第2
導電型半導体層、例えば非晶質炭化ケイ素半導体層を積
層した構造を有する。この第2導電型半導体層にはNd
(原子番号60),Er(68)等の希土類金属元素が添加され
ていて、電極が形成されている。
A photoelectric conversion element according to the present invention is provided on an n-type or p-type first conductivity type semiconductor layer, for example, an amorphous silicon semiconductor layer.
A second p-type or n-type band-gap
It has a structure in which a conductive semiconductor layer, for example, an amorphous silicon carbide semiconductor layer is stacked. This second conductivity type semiconductor layer has Nd
Rare earth metal elements such as (atomic number 60) and Er (68) are added to form an electrode.

【0008】空間電荷領域でのキャリアの再結合を低減
するためには、この領域での電子あるいは正孔の密度を
下げればよい。このためには、広いバンドギャップを持
つ非晶質炭化ケイ素半導体層等の第2導電型半導体層で
価電子帯から伝導帯への電子の励起として吸収された波
長の短い光子を再び光子として放出してやればよい。た
だし、入射した光子と同じ波長をもつ光子であれば、非
晶質ケイ素半導体層等の第1導電型半導体層における吸
収係数が低くなってしまうで、入射した光子よりも波長
を長くする必要がある。
To reduce the recombination of carriers in the space charge region, the density of electrons or holes in this region may be reduced. To this end, photons of a short wavelength absorbed as excitation of electrons from the valence band to the conduction band in the second conductivity type semiconductor layer such as an amorphous silicon carbide semiconductor layer having a wide band gap are again emitted as photons. Do it. However, if the photon has the same wavelength as the incident photon, the absorption coefficient in the first conductivity type semiconductor layer such as the amorphous silicon semiconductor layer becomes low. Therefore, it is necessary to make the wavelength longer than the incident photon. is there.

【0009】ここでケイ素、炭化ケイ素等の半導体層に
希土類金属元素を注入した場合、これらの半導体のバン
ドギャップ付近の波長領域0.5 〜1.5mm (2.0〜0.8eV)に
おいて鋭い発光ピークが観測されることが良く知られて
いる。
Here, when a rare earth metal element is implanted into a semiconductor layer such as silicon or silicon carbide, a sharp emission peak is observed in the wavelength region of 0.5 to 1.5 mm (2.0 to 0.8 eV) near the band gap of these semiconductors. It is well known.

【0010】そこで非晶質炭化ケイ素層に希土類金属元
素、例えばNdあるいはErを添加することを考える。本発
明の光電変換素子の原理を説明するために、このときの
エネルギー・バンド図を第3図に示す。
Therefore, it is considered that a rare earth metal element, for example, Nd or Er is added to the amorphous silicon carbide layer. In order to explain the principle of the photoelectric conversion element of the present invention, an energy band diagram at this time is shown in FIG.

【0011】ここで非晶質ケイ素のバンドギャップ・エ
ネルギー(Eg1)は約1.6eV であり、非晶質炭化ケイ素
(Eg2)は約2eV である。一方、希土類金属であるNdあ
るいはEr原子の4f9/2 準位から放出される光子の波長は
約0.7mm であり、その基底準位と励起準位のエネルギー
差(E)はEg1< E< Eg2の関係を満たすことがわか
る。
Here, the band gap energy (Eg1) of amorphous silicon is about 1.6 eV, and that of amorphous silicon carbide (Eg2) is about 2 eV. On the other hand, the wavelength of the photon emitted from the 4f 9/2 level of the rare earth metal Nd or Er atom is about 0.7 mm, and the energy difference (E) between the ground level and the excited level is Eg1 <E < It can be seen that the relationship of Eg2 is satisfied.

【0012】そして、入射した光子hν1 によって炭化
ケイ素の価電子帯から伝導帯へ励起された電子はこれら
希土類原子の4f殻電子を励起準位に励起することができ
るし、また光子hν1 が直接希土類原子の電子を励起す
ることもできる。そして励起した電子が基底状態へと遷
移するときに、Eに相当する波長を持った光子hν1´
を放出する。これは入射した光子hν1 の波長よりも長
く、かつケイ素層において価電子帯から伝導帯へ電子を
励起させるには十分なエネルギーに相当する波長であ
る。この光子hν1 ´は空間電荷領域を通過した後、ケ
イ素層において価電子帯から伝導帯へ電子を励起する。
またケイ素層においては、光子hν1 、hν1 ´よりも
波長の長い光子hν2 の入射によっても価電子帯から伝
導帯へ電子が励起される。
The electrons excited from the valence band of silicon carbide to the conduction band by the incident photon hν1 can excite the 4f shell electrons of these rare earth atoms to an excited level, and the photon hν1 is directly converted to the rare earth element. It can also excite the electrons of an atom. Then, when the excited electrons transition to the ground state, a photon hν1 ′ having a wavelength corresponding to E
Release. This is a wavelength longer than the wavelength of the incident photon hν1 and corresponding to sufficient energy to excite electrons from the valence band to the conduction band in the silicon layer. After passing through the space charge region, the photon hν1 'excites electrons from the valence band to the conduction band in the silicon layer.
In the silicon layer, electrons are also excited from the valence band to the conduction band by the incidence of a photon hν2 having a longer wavelength than the photons hν1 and hν1 '.

【0013】このように、非晶質炭化ケイ素層で励起さ
れた電子のうちの一部は、電子としてではなく光子とし
て空間電荷領域を通過する。従って、空間電荷領域にお
ける電子の密度が下がってキャリアの再結合が減少し、
光電変換効率を向上させることが可能となる。しかも光
電変換に用いる材料が非晶質であることから、コストの
大幅な削減が可能となる。
Thus, some of the electrons excited in the amorphous silicon carbide layer pass through the space charge region as photons, not as electrons. Therefore, the density of electrons in the space charge region decreases, and recombination of carriers decreases,
It is possible to improve photoelectric conversion efficiency. In addition, since the material used for photoelectric conversion is amorphous, cost can be significantly reduced.

【0014】なお希土類金属元素のうち4f殻電子を有す
るものは、ランタノイド系列に属する原子番号58のCe
よりも原子番号の大きい元素であり、具体的にはCe,
Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Tm,Y
b,Luが挙げられる。
Among the rare earth metal elements, those having a 4f shell electron are those of atomic number 58 belonging to the lanthanoid series.
Is an element having an atomic number larger than that of Ce,
Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Y
b, Lu.

【0015】また、第1導電型半導体層としては非晶質
ではなく、単結晶などの結晶質の材料を用いてもよい。
この場合、キャリアの再結合をさらに減少できるという
利点がある。
The first conductive type semiconductor layer may be made of a crystalline material such as a single crystal instead of being amorphous.
In this case, there is an advantage that carrier recombination can be further reduced.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。 (第1の実施形態)第4図は、本発明に係る第1の実施
形態としての光電変換素子の構造を模式的に表した断面
図である。以下、これを製造工程に従って説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a photoelectric conversion element as a first embodiment according to the present invention. Hereinafter, this will be described according to the manufacturing process.

【0017】まず、ガラス基板に二酸化ケイ素(SiO
2 )をCVD法により堆積した後、インジュウム・スズ
酸化物(ITO)からなる透明なITO電極を堆積す
る。このITO電極上に厚さ1μm以下のp型の非晶質
炭化ケイ素層(p型a−SiC)を堆積し、この非晶質
炭化ケイ素層に1013オーダー以上の高ドーズ量でNd
いはErイオンの注入を行う。イオン注入の代わりにス
パッタリングやEB等を用いてもよい。さらに非晶質炭
化ケイ素層上に不純物の少ない非晶質ケイ素層(i型a
−Si)を堆積する。この非晶質ケイ素層の表面からn
型不純物をイオン注入してオーミック領域であるn型の
非晶質ケイ素層(n型a−Si)を形成し、n型の非晶
質ケイ素層上にAl電極を形成して光電変換素子が完成
する。
First, silicon dioxide (SiO 2) is placed on a glass substrate.
2 ) After depositing by the CVD method, a transparent ITO electrode made of indium tin oxide (ITO) is deposited. A p-type amorphous silicon carbide layer (p-type a-SiC) having a thickness of 1 μm or less is deposited on the ITO electrode, and Nd is deposited on this amorphous silicon carbide layer at a high dose of 10 13 or more.
Alternatively, Er ions are implanted. Instead of ion implantation, sputtering or EB may be used. Further, an amorphous silicon layer containing less impurities (i-type a
-Si). From the surface of this amorphous silicon layer, n
An n-type amorphous silicon layer (n-type a-Si), which is an ohmic region, is formed by ion implantation of a type impurity, and an Al electrode is formed on the n-type amorphous silicon layer to form a photoelectric conversion element. Complete.

【0018】p型非晶質炭化ケイ素層、非晶質炭化ケイ
素層、n型非晶質炭化ケイ素層全体の厚さは数十μmオ
ーダーとなる。光がガラス基板側から光電変換素子に入
射して、上述したように電子を励起する。これによりI
TO電極とAl電極を短絡した場合には電流が流れ、開
放にした場合には電圧が電極間に生じる。
The total thickness of the p-type amorphous silicon carbide layer, the amorphous silicon carbide layer, and the n-type amorphous silicon carbide layer is on the order of several tens of μm. Light enters the photoelectric conversion element from the glass substrate side and excites electrons as described above. This gives I
When the TO electrode and the Al electrode are short-circuited, a current flows, and when the TO electrode and the Al electrode are opened, a voltage is generated between the electrodes.

【0019】なお非晶質炭化ケイ素層の厚さを1μm以
下とするのは、1μmよりも厚いとキャリアの再結合が
起こりやすくなってしまい、また空乏層の広がりが大き
くなってしまって好ましくないためである本実施形態で
は、非晶質炭化ケイ素層に希土類金属元素であるNdあ
るいはErが含有されているので、空間電荷領域におけ
る電子の密度が下がってキャリアの再結合が減少するた
め、従来と比較して変換効率が向上する。また、非晶質
からなる半導体を用いることでコストを大幅に削減でき
る。
It is to be noted that the thickness of the amorphous silicon carbide layer is set to 1 μm or less. If the thickness is larger than 1 μm, recombination of carriers is liable to occur and the depletion layer spreads undesirably. In the present embodiment, the amorphous silicon carbide layer contains Nd or Er, which is a rare earth metal element, so that the electron density in the space charge region decreases and the recombination of carriers decreases. The conversion efficiency is improved as compared with. Further, the cost can be significantly reduced by using an amorphous semiconductor.

【0020】(第2の実施形態)第5図は本発明に係る
第2の実施形態としての光電変換素子の構造を模式的に
表した断面図である。以下、第1の実施形態と同様に製
造工程に従って説明する。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a sectional view schematically showing the structure of a photoelectric conversion element according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, the description will be given in accordance with the manufacturing process as in the first embodiment.

【0021】まずガラス基板にAl等の電極を形成す
る。この電極上にn型の非晶質ケイ素層(n型a−S
i)を堆積し、不純物の少ない非晶質ケイ素層(i型a
−Si)を堆積する。さらに非晶質炭化ケイ素層を堆積
する。この非晶質炭化ケイ素層(p型a−SiC)に1
13オーダー以上の高ドーズ量でNdあるいはErイオ
ンの注入を行う。さらに、インジュウム・スズ酸化物
(ITO)からなる透明電極を堆積し、Ta25 ,S
iO2 ,Si34 等の表面反射防止膜をコーティング
して光電変換素子が完成する。
First, an electrode such as Al is formed on a glass substrate. An n-type amorphous silicon layer (n-type a-S
i) to form an amorphous silicon layer (i-type a
-Si). Further, an amorphous silicon carbide layer is deposited. The amorphous silicon carbide layer (p-type a-SiC)
Nd or Er ions are implanted at a high dose of at least 13 orders. Further, a transparent electrode made of indium tin oxide (ITO) is deposited, and Ta 2 O 5 , S
The photoelectric conversion element is completed by coating a surface anti-reflection film such as iO 2 or Si 3 N 4 .

【0022】本実施形態では、光は反射防止膜側から入
射する点が第1の実施形態と異なっているが、その他は
第1の実施形態と同様であり、第1の実施形態と同様に
変換効率が向上し、コストが大幅に低減できる。
The present embodiment is different from the first embodiment in that light is incident from the antireflection film side, but the other is the same as the first embodiment, and is similar to the first embodiment. Conversion efficiency is improved, and costs can be significantly reduced.

【0023】(第3の実施形態)第6図は本発明に係る
第3の実施形態としての光電変換素子の構造を模式的に
表した断面図である。これも製造工程に従って説明す
る。
(Third Embodiment) FIG. 6 is a sectional view schematically showing a structure of a photoelectric conversion element according to a third embodiment of the present invention. This will also be described according to the manufacturing process.

【0024】まずガラス等からなる基板(不図示)にA
l電極を形成する。この電極上にn型の単結晶ケイ素層
(n型単結晶Si)を堆積し、不純物の少ない非晶質ケ
イ素層(i型単結晶Si)を堆積する。さらに非晶質炭
化ケイ素層(p型a−SiC)を堆積する。この非晶質
炭化ケイ素層に高ドーズ量でNdあるいはErイオンの
注入を行う。さらに、インジュウム・スズ酸化物(IT
O)からなる透明電極を堆積し、Ta25 ,SiO
2 ,Si34 等の表面反射防止膜をコーティングして
光電変換素子が完成する。
First, a substrate (not shown) made of glass or the like
An electrode is formed. An n-type single-crystal silicon layer (n-type single-crystal Si) is deposited on this electrode, and an amorphous silicon layer with few impurities (i-type single-crystal Si) is deposited. Further, an amorphous silicon carbide layer (p-type a-SiC) is deposited. Nd or Er ions are implanted into this amorphous silicon carbide layer at a high dose. Furthermore, indium tin oxide (IT
O), a transparent electrode made of Ta 2 O 5 , SiO
2 , a photoelectric conversion element is completed by coating a surface anti-reflection film such as Si 3 N 4 .

【0025】本実施形態は第2の実施形態と同様に、光
が反射防止膜側から入射する点が第1の実施形態とは異
なっているが、電子が励起される機構は第1の実施形態
と同様であり、第1の実施形態と同様に変換効率が向上
する。またケイ素層が単結晶であるので、ケイ素層が非
晶質であるときと比較して、キャリアの再結合がさらに
減少するという利点がある。以上、本発明の実施形態を
説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず、
その要旨を超えない範囲で種々の変形が可能である。
This embodiment is different from the first embodiment in that light is incident from the antireflection film side, as in the second embodiment, but the mechanism for exciting electrons is the first embodiment. As in the first embodiment, the conversion efficiency is improved as in the first embodiment. In addition, since the silicon layer is a single crystal, there is an advantage that carrier recombination is further reduced as compared with the case where the silicon layer is amorphous. As described above, the embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiment,
Various modifications are possible within a range not exceeding the gist.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
従来よりも変換効率の優れた光電変換素子を実現するこ
とができ、この光電変換素子を太陽電池や光センサ等に
有用に用いることができる。
According to the present invention as described above,
It is possible to realize a photoelectric conversion element having higher conversion efficiency than before, and this photoelectric conversion element can be usefully used for a solar cell, an optical sensor, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 炭化ケイ素とケイ素とによるpn接合半導体
のエネルギー・バンド図。
FIG. 1 is an energy band diagram of a pn junction semiconductor made of silicon carbide and silicon.

【図2】 炭化ケイ素とケイ素とによるpn接合半導体
のエネルギー・バンド図。
FIG. 2 is an energy band diagram of a pn junction semiconductor made of silicon carbide and silicon.

【図3】 本発明による光電変換素子の原理を示すエネ
ルギー・バンド図。
FIG. 3 is an energy band diagram showing the principle of the photoelectric conversion element according to the present invention.

【図4】 本発明の第1の実施形態に係る光電変換素子
の模式的な断面図。
FIG. 4 is a schematic sectional view of the photoelectric conversion element according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第2の実施形態に係る光電変換素子
の模式的な断面図。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a photoelectric conversion element according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第3の実施形態に係る光電変換素子
の模式的な断面図。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a photoelectric conversion element according to a third embodiment of the present invention.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非晶質あるいは結晶質の第1導電型半導
体層と、 前記第1導電型半導体層上に形成され希土類金属元素を
含有する非晶質の第2導電型半導体層とを備えたことを
特徴とする光電変換素子。
An amorphous or crystalline first conductive type semiconductor layer, and an amorphous second conductive type semiconductor layer formed on the first conductive type semiconductor layer and containing a rare earth metal element are provided. A photoelectric conversion element characterized in that:
【請求項2】 前記第2導電型半導体層のエネルギー・
バンドギャップが前記第1導電型半導体層のエネルギー
・バンドギャップよりも広いことを特徴とする請求項1
記載の光電変換素子。
2. The energy of the second conductivity type semiconductor layer.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a band gap is wider than an energy band gap of the first conductivity type semiconductor layer.
The photoelectric conversion device according to any one of the preceding claims.
【請求項3】 前記希土類金属元素の電子の基底準位と
励起準位のエネルギー差が前記第2導電型半導体層のエ
ネルギー・バンドギャップよりも狭く、かつ前記第1導
電型半導体層のエネルギー・バンドギャップよりも広い
ことを特徴とする請求項1記載の光電変換素子。
3. An energy difference between a ground level and an excited level of electrons of the rare earth metal element is smaller than an energy band gap of the second conductivity type semiconductor layer, and an energy energy of the first conductivity type semiconductor layer is smaller. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element is wider than a band gap.
【請求項4】 前記第1導電型半導体層の主成分がケイ
素であり、前記第2導電型半導体層の主成分が炭化ケイ
素であることを特徴とする請求項1記載の光電変換素
子。
4. The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein a main component of the first conductivity type semiconductor layer is silicon, and a main component of the second conductivity type semiconductor layer is silicon carbide.
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