JPH11340485A - 光起電力装置及びその製造方法 - Google Patents
光起電力装置及びその製造方法Info
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- JPH11340485A JPH11340485A JP11126170A JP12617099A JPH11340485A JP H11340485 A JPH11340485 A JP H11340485A JP 11126170 A JP11126170 A JP 11126170A JP 12617099 A JP12617099 A JP 12617099A JP H11340485 A JPH11340485 A JP H11340485A
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- amorphous silicon
- zinc oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 オーミック特性に優れた光起電力装置および
その製造方法を提供する。 【構成】 酸化亜鉛の透明導電膜（３）と、該透明導電
膜（３）上に形成された導電性非晶質シリコンカーバイ
ド（５）とを備える光起電力装置であって、前記酸化亜
鉛の透明導電膜（３）と導電性非晶質シリコンカーバイ
ド（５）との間に、膜厚が１０〜３０Åのボロンを含有
する非晶質シリコン（４）を隣接配置させたことを特徴
とする。
その製造方法を提供する。 【構成】 酸化亜鉛の透明導電膜（３）と、該透明導電
膜（３）上に形成された導電性非晶質シリコンカーバイ
ド（５）とを備える光起電力装置であって、前記酸化亜
鉛の透明導電膜（３）と導電性非晶質シリコンカーバイ
ド（５）との間に、膜厚が１０〜３０Åのボロンを含有
する非晶質シリコン（４）を隣接配置させたことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化亜鉛を透明導
電膜として使用する光起電力装置およびその製造方法に
関する。
電膜として使用する光起電力装置およびその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、非晶質半導体を主材料とする光起
電力装置が、広く普及するに至っている。特に、シリコ
ンからなる材料にあっては、その形成がプラズマＣＶＤ
法というガス分解法によって成し得るものであることか
ら、多種類の非晶質シリコンアロイを形成できるという
特徴を有している。
電力装置が、広く普及するに至っている。特に、シリコ
ンからなる材料にあっては、その形成がプラズマＣＶＤ
法というガス分解法によって成し得るものであることか
ら、多種類の非晶質シリコンアロイを形成できるという
特徴を有している。
【０００３】然し乍ら、これら非晶質半導体は、その一
方でプラズマＣＶＤ法を用いるために、形成途中にある
膜或いはその下地となる膜へのそのプラズマ自体による
損傷を避けることができない。特に、透明導電膜上にプ
ラズマ反応法による非晶質半導体を形成し光起電力装置
の構造とする場合、斯かるプラズマによる損傷により、
その透明導電膜の構成材料である錫或いは鉛が形成途上
の前記非晶質半導体に拡散し、この光起電力装置の特性
を劣化させてしまう。
方でプラズマＣＶＤ法を用いるために、形成途中にある
膜或いはその下地となる膜へのそのプラズマ自体による
損傷を避けることができない。特に、透明導電膜上にプ
ラズマ反応法による非晶質半導体を形成し光起電力装置
の構造とする場合、斯かるプラズマによる損傷により、
その透明導電膜の構成材料である錫或いは鉛が形成途上
の前記非晶質半導体に拡散し、この光起電力装置の特性
を劣化させてしまう。
【０００４】そこで、近年、耐プラズマ性に優れた酸化
亜鉛をこの透明導電膜の表面にコートすることにより、
このような拡散による特性劣化を防止する光起電力装置
の素子構造が提案されている。斯かる内容については、
Technical Digest of the 5th International Photovol
taic Science and Engineering Conference,Kyoto, Jap
an, p623〜626に詳細に記載されている。
亜鉛をこの透明導電膜の表面にコートすることにより、
このような拡散による特性劣化を防止する光起電力装置
の素子構造が提案されている。斯かる内容については、
Technical Digest of the 5th International Photovol
taic Science and Engineering Conference,Kyoto, Jap
an, p623〜626に詳細に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、酸化亜鉛
は、耐プラズマ性に優れるものの、その後に形成される
ｐ型半導体としての非晶質シリコンカーバイド（以下ａ
−ＳｉＣと略する。）とのオーミック特性が一般に優れ
ず、光起電力装置の変換効率特性の低下を招いている。
は、耐プラズマ性に優れるものの、その後に形成される
ｐ型半導体としての非晶質シリコンカーバイド（以下ａ
−ＳｉＣと略する。）とのオーミック特性が一般に優れ
ず、光起電力装置の変換効率特性の低下を招いている。
【０００６】そこで、本発明の目的とするところは、こ
のオーミック特性低下の発生しない光起電力装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
のオーミック特性低下の発生しない光起電力装置及びそ
の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明光起電力装置の特
徴とするところは、酸化亜鉛の透明導電膜と、該透明導
電膜上に形成された導電性非晶質シリコンカーバイドと
を備える光起電力装置であって、前記酸化亜鉛の透明導
電膜と導電性非晶質シリコンカーバイドとの間に、膜厚
が１０〜３０Åのボロンを含有する非晶質シリコンを隣
接配置させたことにある。
徴とするところは、酸化亜鉛の透明導電膜と、該透明導
電膜上に形成された導電性非晶質シリコンカーバイドと
を備える光起電力装置であって、前記酸化亜鉛の透明導
電膜と導電性非晶質シリコンカーバイドとの間に、膜厚
が１０〜３０Åのボロンを含有する非晶質シリコンを隣
接配置させたことにある。
【０００８】また、本発明製造方法の特徴とするところ
は、酸化亜鉛の透明導電膜を、ボロンを含有する反応性
ガスによるプラズマに晒し、前記酸化亜鉛の透明導電膜
の表面近傍にボロンを含有させ、その後そのボロンを含
有させた表面に導電性非晶質シリコンカーバイドを被着
形成することにある。
は、酸化亜鉛の透明導電膜を、ボロンを含有する反応性
ガスによるプラズマに晒し、前記酸化亜鉛の透明導電膜
の表面近傍にボロンを含有させ、その後そのボロンを含
有させた表面に導電性非晶質シリコンカーバイドを被着
形成することにある。
【０００９】上述の本発明光起電力装置によれば、酸化
亜鉛と非晶質シリコンカーバイドとの間にボロンを含有
する非晶質シリコンを隣接配置することによって、これ
らの接触部のオーミック特性を向上させることが可能と
なる。これにより、光起電力装置内の直列抵抗成分が低
減でき、光起電力特性の向上が図れることとなる。
亜鉛と非晶質シリコンカーバイドとの間にボロンを含有
する非晶質シリコンを隣接配置することによって、これ
らの接触部のオーミック特性を向上させることが可能と
なる。これにより、光起電力装置内の直列抵抗成分が低
減でき、光起電力特性の向上が図れることとなる。
【００１０】また、本発明光起電力装置の製造方法によ
れば、酸化亜鉛の透明導電膜を、ボロンを含有する反応
性ガスによるプラズマに晒し、前記酸化亜鉛の透明導電
膜の表面近傍にボロンを含有させ、その後そのボロンを
含有させた表面に導電性非晶質シリコンカーバイドを被
着形成することにより、前述の本発明光起電力装置と同
様に、光起電力装置内の直列抵抗成分の減少が図れ、光
起電力特性の向上が可能となる。
れば、酸化亜鉛の透明導電膜を、ボロンを含有する反応
性ガスによるプラズマに晒し、前記酸化亜鉛の透明導電
膜の表面近傍にボロンを含有させ、その後そのボロンを
含有させた表面に導電性非晶質シリコンカーバイドを被
着形成することにより、前述の本発明光起電力装置と同
様に、光起電力装置内の直列抵抗成分の減少が図れ、光
起電力特性の向上が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る光起電力装置の素子構造断面図である。図中の（１）
は、ガラスや石英などからなる透光性絶縁基板、（２）
は透明導電膜である酸化錫、（３）は（２）からの錫の
拡散を防止するもう一つの透明導電膜である酸化亜鉛、
（４）は本発明の特徴であるＢ2Ｈ6ガスが添加された反
応性ガスによって形成されたボロンを含有する非晶質シ
リコン、（５）はｐ型の導電性ａ−ＳｉＣ、（６）はバ
ッファ用の真性ａ−ＳｉＣ、（７）は真性の非晶質シリ
コン、（８）はｎ型の導電性非晶質シリコン、（９）は
アルミニュームなどからなる金属電極、（１０）は電流
取り出し用のリード線である。 本実施形態に係る光起
電力装置は、次のようにして形成した。まず、基板
（１）上に熱ＣＶＤ法によって酸化錫（２）を形成した
後、酸化亜鉛（３）を高周波スパッタ法により成膜す
る。ターゲット材料として酸化亜鉛を使用し、スパッタ
ガスとしてアルゴン２０ｓｃｃｍ、スパッタ時の真空度
３×１０-3Ｔｏｒｒとし、高周波電力３００Ｗ、基板温
度１５０℃の条件で膜厚が１５０Åとなるように形成し
た。
る光起電力装置の素子構造断面図である。図中の（１）
は、ガラスや石英などからなる透光性絶縁基板、（２）
は透明導電膜である酸化錫、（３）は（２）からの錫の
拡散を防止するもう一つの透明導電膜である酸化亜鉛、
（４）は本発明の特徴であるＢ2Ｈ6ガスが添加された反
応性ガスによって形成されたボロンを含有する非晶質シ
リコン、（５）はｐ型の導電性ａ−ＳｉＣ、（６）はバ
ッファ用の真性ａ−ＳｉＣ、（７）は真性の非晶質シリ
コン、（８）はｎ型の導電性非晶質シリコン、（９）は
アルミニュームなどからなる金属電極、（１０）は電流
取り出し用のリード線である。 本実施形態に係る光起
電力装置は、次のようにして形成した。まず、基板
（１）上に熱ＣＶＤ法によって酸化錫（２）を形成した
後、酸化亜鉛（３）を高周波スパッタ法により成膜す
る。ターゲット材料として酸化亜鉛を使用し、スパッタ
ガスとしてアルゴン２０ｓｃｃｍ、スパッタ時の真空度
３×１０-3Ｔｏｒｒとし、高周波電力３００Ｗ、基板温
度１５０℃の条件で膜厚が１５０Åとなるように形成し
た。
【００１２】次に、本発明の特徴である、ボロンを含有
する非晶質シリコン（４）をプラズマＣＶＤ法にて成膜
した。代表的な反応条件として、シラン２０ｓｃｃｍ、
Ｂ2Ｈ6ガス０．１ｓｃｃｍ、及び水素ガス１００ｓｃｃ
ｍの混合ガスを用い、反応時のガス圧力，放電電力さら
に基板温度は、夫々０．２Ｔｏｒｒ，３０Ｗ，１６０℃
とし、その膜厚は２０Åとした。
する非晶質シリコン（４）をプラズマＣＶＤ法にて成膜
した。代表的な反応条件として、シラン２０ｓｃｃｍ、
Ｂ2Ｈ6ガス０．１ｓｃｃｍ、及び水素ガス１００ｓｃｃ
ｍの混合ガスを用い、反応時のガス圧力，放電電力さら
に基板温度は、夫々０．２Ｔｏｒｒ，３０Ｗ，１６０℃
とし、その膜厚は２０Åとした。
【００１３】そして、以下の導電性ａ−ＳｉＣ（５）、
真性ａ−ＳｉＣ（６）、非晶質シリコン（７）、及び導
電性非晶質シリコン（８）は、表１に示された代表的な
反応条件によって形成した。また、金属電極（９）は蒸
着法によるアルミニュームを使用した。
真性ａ−ＳｉＣ（６）、非晶質シリコン（７）、及び導
電性非晶質シリコン（８）は、表１に示された代表的な
反応条件によって形成した。また、金属電極（９）は蒸
着法によるアルミニュームを使用した。
【００１４】
【表１】
【００１５】図２及び図３は、本実施形態の光起電力装
置の光起電力特性と、ボロンを含有する非晶質シリコン
（４）の膜厚との関係を示す特性図である。このボロン
を含有する非晶質シリコン（４）の膜厚がゼロの状態と
は、該非晶質シリコン（４）を具備せず酸化亜鉛と導電
性ａ−ＳｉＣ（５）を直接被着形成させた従来のもので
ある。
置の光起電力特性と、ボロンを含有する非晶質シリコン
（４）の膜厚との関係を示す特性図である。このボロン
を含有する非晶質シリコン（４）の膜厚がゼロの状態と
は、該非晶質シリコン（４）を具備せず酸化亜鉛と導電
性ａ−ＳｉＣ（５）を直接被着形成させた従来のもので
ある。
【００１６】この光起電力特性としては、図２に、曲線
因子（ＦＦ）と変換効率（η）を示し、図３に開放電圧
（ＶOC）と短絡電流（Ｉ）について示している。特に、
曲線因子（ＦＦ）は光起電力装置の直列抵抗成分が小さ
くなるとともに増加し、１の値に近付く程性能が良いこ
とを示す。
因子（ＦＦ）と変換効率（η）を示し、図３に開放電圧
（ＶOC）と短絡電流（Ｉ）について示している。特に、
曲線因子（ＦＦ）は光起電力装置の直列抵抗成分が小さ
くなるとともに増加し、１の値に近付く程性能が良いこ
とを示す。
【００１７】図２によれば、本発明の特徴である、ボロ
ンを含有する非晶質シリコン（４）を具備しない従来の
光起電力装置、即ち図中の膜厚がゼロの状態では、曲線
因子が極端に低下することが判る。これは、酸化亜鉛
（３）と導電性ａ−ＳｉＣ（５）とが隣接配置されてい
るために、これら接触部におけるオーミック特性が優れ
ず、この光起電力特性としての直列抵抗成分が増加して
しまうためである。
ンを含有する非晶質シリコン（４）を具備しない従来の
光起電力装置、即ち図中の膜厚がゼロの状態では、曲線
因子が極端に低下することが判る。これは、酸化亜鉛
（３）と導電性ａ−ＳｉＣ（５）とが隣接配置されてい
るために、これら接触部におけるオーミック特性が優れ
ず、この光起電力特性としての直列抵抗成分が増加して
しまうためである。
【００１８】一方、本実施形態に係る光起電力装置にあ
っては、ボロンを含有する非晶質シリコン（４）の膜厚
の増加とともに、曲線因子（ＦＦ）が増加する。斯かる
様子から、本発明光起電力装置においては上記直列抵抗
成分の低減が図れていることが判る。
っては、ボロンを含有する非晶質シリコン（４）の膜厚
の増加とともに、曲線因子（ＦＦ）が増加する。斯かる
様子から、本発明光起電力装置においては上記直列抵抗
成分の低減が図れていることが判る。
【００１９】また、図３によれば本実施形態に係る光起
電力装置では、その膜厚の増加とともに短絡電流の増加
が観察される。これは、ボロンを含有する非晶質シリコ
ン（４）の膜厚増加にともなって、該非晶質シリコン
（４）自体によって吸収される入射光の量も増加するた
めである。
電力装置では、その膜厚の増加とともに短絡電流の増加
が観察される。これは、ボロンを含有する非晶質シリコ
ン（４）の膜厚増加にともなって、該非晶質シリコン
（４）自体によって吸収される入射光の量も増加するた
めである。
【００２０】従って、本発明にあっては、ボロンを含有
する非晶質シリコン（４）を使用したことによる直列抵
抗成分の減少と、その使用による光の損失との均衡を考
慮して設計することが必要となる。図２及び図３によれ
ば、短絡電流（Ｉ）の減少及び曲線因子（ＦＦ）の増加
との兼ね合いから、ボロンを含有する非晶質シリコン
（４）の膜厚を１０〜３０Åの範囲とすることが好まし
く、特にその膜厚を２０Åとすることで変換効率（η）
の最高値が得られている。
する非晶質シリコン（４）を使用したことによる直列抵
抗成分の減少と、その使用による光の損失との均衡を考
慮して設計することが必要となる。図２及び図３によれ
ば、短絡電流（Ｉ）の減少及び曲線因子（ＦＦ）の増加
との兼ね合いから、ボロンを含有する非晶質シリコン
（４）の膜厚を１０〜３０Åの範囲とすることが好まし
く、特にその膜厚を２０Åとすることで変換効率（η）
の最高値が得られている。
【００２１】次に、本発明光起電力装置の製造方法に係
る実施の形態について説明する。
る実施の形態について説明する。
【００２２】図４は、本実施形態に係る製造方法を説明
するための工程別素子構造断面図である。同図（ａ）に
示される第１工程では、透光性絶縁基板（４１）上に、
酸化錫（４２）及び酸化亜鉛（４３）を順次積層する。
するための工程別素子構造断面図である。同図（ａ）に
示される第１工程では、透光性絶縁基板（４１）上に、
酸化錫（４２）及び酸化亜鉛（４３）を順次積層する。
【００２３】次に、同図（ｂ）に示される第２工程で
は、酸化亜鉛（４３）の表面を、ボロンを含有する反応
性ガスＢ2Ｈ6によって生成されたプラズマ（４４）に晒
す。このプラズマ処理によって、酸化亜鉛（４３）の表
面近傍に、プラズマ（４４）によるボロンが含有させら
れることとなる。
は、酸化亜鉛（４３）の表面を、ボロンを含有する反応
性ガスＢ2Ｈ6によって生成されたプラズマ（４４）に晒
す。このプラズマ処理によって、酸化亜鉛（４３）の表
面近傍に、プラズマ（４４）によるボロンが含有させら
れることとなる。
【００２４】そして、同図（ｃ）で示される第３工程で
は、ｐ型の導電性ａ−ＳｉＣ（４５）、バッファ用の真
性ａ−ＳｉＣ（４６）、真性の非晶質シリコン（４
７）、ｎ型の導電性非晶質シリコン（４８）、アルミニ
ュームなどからなる金属電極（４９）を順次形成する。
は、ｐ型の導電性ａ−ＳｉＣ（４５）、バッファ用の真
性ａ−ＳｉＣ（４６）、真性の非晶質シリコン（４
７）、ｎ型の導電性非晶質シリコン（４８）、アルミニ
ュームなどからなる金属電極（４９）を順次形成する。
【００２５】前記第２工程以外の工程は、前述した実施
の形態と同様な条件によって形成したものである。
の形態と同様な条件によって形成したものである。
【００２６】尚、ボロンを含有する反応性ガスとして、
上記のＢ2Ｈ6以外にＢ（ＣＨ3）3やＢＦ3なども使用す
ることができる。
上記のＢ2Ｈ6以外にＢ（ＣＨ3）3やＢＦ3なども使用す
ることができる。
【００２７】表２に以上の工程によって製造された光起
電力装置の代表的な特性を示す。同表には、前記プラズ
マ処理を施していない光起電力装置の特性についても同
時に示している。
電力装置の代表的な特性を示す。同表には、前記プラズ
マ処理を施していない光起電力装置の特性についても同
時に示している。
【００２８】
【表２】
【００２９】同表に示す通り、本実施形態に係る製造方
法を用いることにより、直列抵抗成分を減少させること
が可能となり、良好な光起電力特性が得られた。
法を用いることにより、直列抵抗成分を減少させること
が可能となり、良好な光起電力特性が得られた。
【００３０】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明光起電力装置
及び光起電力装置の製造方法によれば、酸化亜鉛と導電
性ａ−ＳｉＣとの間のオーミック特性を向上させること
ができ、良好な光起電力特性を得ることが可能となる。
及び光起電力装置の製造方法によれば、酸化亜鉛と導電
性ａ−ＳｉＣとの間のオーミック特性を向上させること
ができ、良好な光起電力特性を得ることが可能となる。
【００３１】また、本発明光起電力装置で使用する、ボ
ロンを含有する非晶質シリコンは、導電性非晶質シリコ
ンカーバイドと同様のプラズマＣＶＤ法によって形成し
得るものであることから、工程の複雑化を招かない。
ロンを含有する非晶質シリコンは、導電性非晶質シリコ
ンカーバイドと同様のプラズマＣＶＤ法によって形成し
得るものであることから、工程の複雑化を招かない。
【００３２】さらに、本発明製造方法によれば、酸化亜
鉛の透明導電膜を、ボロンを含有した反応性ガスによる
プラズマに晒すことによって所望の効果を得ることがで
きるものであることから、新たな膜を導入したことによ
る光の損失が生じない。
鉛の透明導電膜を、ボロンを含有した反応性ガスによる
プラズマに晒すことによって所望の効果を得ることがで
きるものであることから、新たな膜を導入したことによ
る光の損失が生じない。
【図１】本発明の実施の形態に係る光起電力装置の素子
構造断面図である。
構造断面図である。
【図２】第一実施形態に係る光起電力装置の光起電力特
性図である。
性図である。
【図３】第一実施形態に係る光起電力装置の別の光起電
力特性図である。
力特性図である。
【図４】本発明製造方法の実施の形態を説明するための
工程別素子構造断面図である。
工程別素子構造断面図である。
（３）…酸化亜鉛、（４）…ボロンを含有する非晶質シ
リコン、（５）…導電性非晶質シリコンカーバイド
リコン、（５）…導電性非晶質シリコンカーバイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 康則 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 石丸 浩 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化亜鉛の透明導電膜と、該透明導電膜
上に形成された導電性非晶質シリコンカーバイドとを備
える光起電力装置であって、前記酸化亜鉛の透明導電膜
と導電性非晶質シリコンカーバイドとの間に、膜厚が１
０〜３０Åのボロンを含有する非晶質シリコンを隣接配
置させたことを特徴とする光起電力装置。 - 【請求項２】 酸化亜鉛の透明導電膜を、ボロンを含有
する反応性ガスによるプラズマに晒し、前記酸化亜鉛の
透明導電膜の表面近傍にボロンを含有させ、その後その
ボロンを含有させた表面に導電性非晶質シリコンカーバ
イドを被着形成することを特徴とする光起電力装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12617099A JP3649948B2 (ja) | 1991-04-08 | 1999-05-06 | 光起電力装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7518291 | 1991-04-08 | ||
| JP3-75182 | 1991-04-08 | ||
| JP12617099A JP3649948B2 (ja) | 1991-04-08 | 1999-05-06 | 光起電力装置及びその製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3293183A Division JP2975744B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-11-08 | 光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11340485A true JPH11340485A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3649948B2 JP3649948B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=26416338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12617099A Expired - Fee Related JP3649948B2 (ja) | 1991-04-08 | 1999-05-06 | 光起電力装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3649948B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005109526A1 (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-17 | Kaneka Corporation | 薄膜光電変換装置 |
| JP2008124325A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Kaneka Corp | 薄膜光電変換装置とその製造方法 |
-
1999
- 1999-05-06 JP JP12617099A patent/JP3649948B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005109526A1 (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-17 | Kaneka Corporation | 薄膜光電変換装置 |
| JP2008124325A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Kaneka Corp | 薄膜光電変換装置とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3649948B2 (ja) | 2005-05-18 |
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