JPS58199572A - ヘテロ接合光電変換素子 - Google Patents
ヘテロ接合光電変換素子Info
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- JPS58199572A JPS58199572A JP57081379A JP8137982A JPS58199572A JP S58199572 A JPS58199572 A JP S58199572A JP 57081379 A JP57081379 A JP 57081379A JP 8137982 A JP8137982 A JP 8137982A JP S58199572 A JPS58199572 A JP S58199572A
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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
- H01L31/02—Details
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- 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
関する。
ヘテロ接合、即ち異種の半導体の接合を用いた光電変換
素子は、在来の半導体光電変換素子として最も一般的な
ホモｐｎ接合型のものに比し、製造工程上、最も厄介で
コスト高になる当該Ｐ？Ｌ接合を形成する必要がないた
め、本質的に低価格指向であり、将来に亘る太陽電池の
汎一− 用化に大きく貢献する素質を持っている。
素子は、在来の半導体光電変換素子として最も一般的な
ホモｐｎ接合型のものに比し、製造工程上、最も厄介で
コスト高になる当該Ｐ？Ｌ接合を形成する必要がないた
め、本質的に低価格指向であり、将来に亘る太陽電池の
汎一− 用化に大きく貢献する素質を持っている。
そこで、従来からも各種の視野からこのヘテロ接合光電
変換素子（以下、ヘテロ接合素子と略す）の技術改良が
なされ、変換効率の向上が目指されている。例えばバン
ド構造上からの改良であったり、その望ましいバンド構
造を満たす製法上の改良であったわ、起電力を採り出す
電流路損失の低減化であったりする。
変換素子（以下、ヘテロ接合素子と略す）の技術改良が
なされ、変換効率の向上が目指されている。例えばバン
ド構造上からの改良であったり、その望ましいバンド構
造を満たす製法上の改良であったわ、起電力を採り出す
電流路損失の低減化であったりする。
こうした各種の面からの改良に対して、本発明もまだ別
な観点からヘテロ接合素子の改良を目指したものである
。
な観点からヘテロ接合素子の改良を目指したものである
。
本発明の着眼点は、半導体ウエー八基板と、この基板よ
り光透過特性が良好なヘテロ接合を形成する第二層乃至
第二の半導体層との境界面乃至接合面の物理的形態にお
かれており、端的に言えば、第二半導体層を形成すべき
第一半導体層乃至ウェーハ基板表面を意図的に粗面とし
たものである。
り光透過特性が良好なヘテロ接合を形成する第二層乃至
第二の半導体層との境界面乃至接合面の物理的形態にお
かれており、端的に言えば、第二半導体層を形成すべき
第一半導体層乃至ウェーハ基板表面を意図的に粗面とし
たものである。
而して、このような発想は、在来の半導体技術からすれ
ば既成概念を打破した飛躍的な発想−３− である。一般に、太陽電池としてのｐｎ接合型に限らず
、他の能動素子のような半導体素子においても、各領域
を形成したり、その上に異なる導電型の領域を形成する
下地となる半導体層の表面は鏡面研摩されていなければ
良好な領域が形成できず、研摩精度が高ければ高い程、
緒特性は向上するというのが常識だったからである。現
に既存のｐｎ接合型光電変換素子においては、反射を防
ぐだめに表面にピラミッド状の凸部を形成した半導体層
を用いたものもあったが、これでは満足なＰ７Ｌ接合が
得られず、凸凹部分で異常拡散が起きたり、第二層の上
に付ける電極の第一層側への異常しみ込みが起きて実用
化できず、寧ろ、現在では鏡面研摩精闇を上げて磨けば
磨く程良いとされていながら、コストとの関係で成る程
度の研摩歴に留めて満足せねば仕方がないとされている
状況にあり、こうしたことも既成の常識を裏付けている
。
ば既成概念を打破した飛躍的な発想−３− である。一般に、太陽電池としてのｐｎ接合型に限らず
、他の能動素子のような半導体素子においても、各領域
を形成したり、その上に異なる導電型の領域を形成する
下地となる半導体層の表面は鏡面研摩されていなければ
良好な領域が形成できず、研摩精度が高ければ高い程、
緒特性は向上するというのが常識だったからである。現
に既存のｐｎ接合型光電変換素子においては、反射を防
ぐだめに表面にピラミッド状の凸部を形成した半導体層
を用いたものもあったが、これでは満足なＰ７Ｌ接合が
得られず、凸凹部分で異常拡散が起きたり、第二層の上
に付ける電極の第一層側への異常しみ込みが起きて実用
化できず、寧ろ、現在では鏡面研摩精闇を上げて磨けば
磨く程良いとされていながら、コストとの関係で成る程
度の研摩歴に留めて満足せねば仕方がないとされている
状況にあり、こうしたことも既成の常識を裏付けている
。
こうした実情にあって、本発明者は、あえてこうした常
識に疑問を持ち、再検討を施し、ヘテロ接合素子の場合
は、極めて良好な結晶性を要求するようなｐｎ接合素子
とは接合のメカニズムが異なることから、粗面であって
もそれ程接合の悪化はなく、寧ろ、接合面積が増えるこ
とから効率の向上に継がるのではないかとの発想を得、
実験、実証を経て本発明に至ったものである。
識に疑問を持ち、再検討を施し、ヘテロ接合素子の場合
は、極めて良好な結晶性を要求するようなｐｎ接合素子
とは接合のメカニズムが異なることから、粗面であって
もそれ程接合の悪化はなく、寧ろ、接合面積が増えるこ
とから効率の向上に継がるのではないかとの発想を得、
実験、実証を経て本発明に至ったものである。
第１図は、本発明素子の一実施例を示している。この実
施例では、Ｓ ？ＬＯ２／？Ｌ−Ｓ ｔの７Ｌ −ｎ型
イソタイプへテロ接合素子とする。
施例では、Ｓ ？ＬＯ２／？Ｌ−Ｓ ｔの７Ｌ −ｎ型
イソタイプへテロ接合素子とする。
先づ、第１図体）に示すように、ｎ−８ｉ の第一半
導体層ｌを用意する。この層ｌは、一般に専業の半導体
ウェーハメーカから購入できるウェーハで良い。而して
、先に述べた常識からして、こうして市販されるウェー
ハ／の少くとも表面コは鏡面研摩されている。在来の光
電変換素子メーカでは、この鏡面仕上げされた表面を更
にエツチング加工その他を経て最終的な鏡面仕上げ面と
するが、本発明の場合は第１図（Ｂ）で示すように粗面
とする。本実施例に即した実際のウＳ − エーハでは、番数１０００ でラップ加工した後、２
０μｍ、膜厚をエツチングした粗面：ｌ／とした。
導体層ｌを用意する。この層ｌは、一般に専業の半導体
ウェーハメーカから購入できるウェーハで良い。而して
、先に述べた常識からして、こうして市販されるウェー
ハ／の少くとも表面コは鏡面研摩されている。在来の光
電変換素子メーカでは、この鏡面仕上げされた表面を更
にエツチング加工その他を経て最終的な鏡面仕上げ面と
するが、本発明の場合は第１図（Ｂ）で示すように粗面
とする。本実施例に即した実際のウＳ − エーハでは、番数１０００ でラップ加工した後、２
０μｍ、膜厚をエツチングした粗面：ｌ／とした。
しかし、通常市販のウェーハを用いる場合は、ウェーハ
裏面３は上記程度の粗面に留められているため、本発明
では第１図（Ｂ）に括弧を添えた符号で示すように、こ
の裏面３を表面３／として使用しても良い。勿論、こと
における実施例は、既成のウェーハを用いているため、
上述のような粗面処理を要したり、或いは裏表を逆にし
ての使用をしたりしだが、本発明の有効性が後述の通如
実証された現在では、ウェーハ製造メーカには鏡面仕上
げ過程を省略した、場合によっては切り出した！、まの
ウェーハを発注すれば良く、してみるにウェーハ・コス
トのかなシの部分が鏡面仕上げに注ぎ込まれていること
を考えると、資材、労力、時間、経費の総ての面で既に
大幅な節約が図られることになり、それでなくとも低価
格指向のイソタイプ素子の更なる低廉化、汎用化に寄与
し得るものとなる。
裏面３は上記程度の粗面に留められているため、本発明
では第１図（Ｂ）に括弧を添えた符号で示すように、こ
の裏面３を表面３／として使用しても良い。勿論、こと
における実施例は、既成のウェーハを用いているため、
上述のような粗面処理を要したり、或いは裏表を逆にし
ての使用をしたりしだが、本発明の有効性が後述の通如
実証された現在では、ウェーハ製造メーカには鏡面仕上
げ過程を省略した、場合によっては切り出した！、まの
ウェーハを発注すれば良く、してみるにウェーハ・コス
トのかなシの部分が鏡面仕上げに注ぎ込まれていること
を考えると、資材、労力、時間、経費の総ての面で既に
大幅な節約が図られることになり、それでなくとも低価
格指向のイソタイプ素子の更なる低廉化、汎用化に寄与
し得るものとなる。
第一半導体層／の粗表面コ１ （、？／）上には、６−
ＣＶＤ法又はスプレー法にて第１図（Ｃ）のように同一
導電型（この場合九型）の５ｔｔｏ ２層を第二半導体
層りとして形成する。この形成時の具体的条件は公知と
なっているこの種素子の製造条件に従えば良い。−例と
して、後述のデータを採った素子では、ＣＶＤ法によっ
ていて、ｎ型約２Ω−αの比抵抗のＳｉ単結晶層ノの粗
表面２１（３／）に対して、Ａｒ を不活性キャリアガ
ス、５ｎＣ１４をＳＱＬの化合物、Ｈ２Ｏを酸化性ガス
、５ｂＣ１５を１型ドーパントとして成長温度３００℃
〜３５０℃ステップで５７ＬＯ２層グを成長させている
。
導電型（この場合九型）の５ｔｔｏ ２層を第二半導体
層りとして形成する。この形成時の具体的条件は公知と
なっているこの種素子の製造条件に従えば良い。−例と
して、後述のデータを採った素子では、ＣＶＤ法によっ
ていて、ｎ型約２Ω−αの比抵抗のＳｉ単結晶層ノの粗
表面２１（３／）に対して、Ａｒ を不活性キャリアガ
ス、５ｎＣ１４をＳＱＬの化合物、Ｈ２Ｏを酸化性ガス
、５ｂＣ１５を１型ドーパントとして成長温度３００℃
〜３５０℃ステップで５７ＬＯ２層グを成長させている
。
尚、層グは、Ｓｉ層ｌに近い部分は低温（３００℃〜３
２０℃）で成長させているので、再結合準位の多い領域
、それより上の３５０℃成長温度による部分は低抵抗領
域の８１０２層部分として電力採シ出し用電流路の損失
低減を図っている。このようにしてイソへテロ接合を形
成した後、通常の電極領域５．乙を素子表裏面に第１図
（Ｄ）のように形成する。
２０℃）で成長させているので、再結合準位の多い領域
、それより上の３５０℃成長温度による部分は低抵抗領
域の８１０２層部分として電力採シ出し用電流路の損失
低減を図っている。このようにしてイソへテロ接合を形
成した後、通常の電極領域５．乙を素子表裏面に第１図
（Ｄ）のように形成する。
このようにして形成した本発明素子と、従来＝７−
素子との比較を第２図に示す。ここで、従来例（第２図
（Ａ）に示す）は、先に述べた実施例と同一の条件で作
成したもので、第一半導体層表面が鏡面仕上げされてい
る点でのみ本発明素子と異なっているだけである。
（Ａ）に示す）は、先に述べた実施例と同一の条件で作
成したもので、第一半導体層表面が鏡面仕上げされてい
る点でのみ本発明素子と異なっているだけである。
勿論、第２図（Ａ）の従来例のデータも、第２図（Ｂ）
の先の実施例のデータも条件は同一で採っている。因み
に、入射光はエアマス（ＡＭ）’ １．５．１００ ｒ
ｎＷ／Ｃｒｄ、周囲温間２８°Ｃ１全表面積９ｄである
。
の先の実施例のデータも条件は同一で採っている。因み
に、入射光はエアマス（ＡＭ）’ １．５．１００ ｒ
ｎＷ／Ｃｒｄ、周囲温間２８°Ｃ１全表面積９ｄである
。
両データを比較すると、本発明素子は接合面を粗面とし
たが為に大きな特性劣化を起こすどころか、寧ろ、鏡面
仕上げの従来例を上回っている。
たが為に大きな特性劣化を起こすどころか、寧ろ、鏡面
仕上げの従来例を上回っている。
即ち、変換効率（全面積）は第２図（Ａ）の従来例素子
が１２．０％、本発明素子が１２．９ｔ１６であシ、こ
の実施例では実に１％近くの効率向上が見られている。
が１２．０％、本発明素子が１２．９ｔ１６であシ、こ
の実施例では実に１％近くの効率向上が見られている。
変換効率１０数チオーダでの現状の効率改善努力におい
ては１チ近い向上は極めて大きな向上である。
ては１チ近い向上は極めて大きな向上である。
また、曲線因子（フィルファクタ；ＦＦ）を見ても、第
２図（Ａ）の従来例では７１．２％であるのに対し、第
２図（Ｂ）の本発明素子では７２．５％を得ている。
２図（Ａ）の従来例では７１．２％であるのに対し、第
２図（Ｂ）の本発明素子では７２．５％を得ている。
更に、機械的強度面でも粗面による両層／。
ダの接合のため、従来のものに比して高い強度が得られ
ている。
ている。
而して、こうしたデータ例からも顕らかなように、他の
条件は総て同一にして、ただ、第一層表面が鏡面である
か粗面であるかによって第２図体）＋ ＣＢ）のような
差が出るということは、逆に言えば意図的に粗面を用い
るという本発明の構成そのものがそうした効果を生んで
いるものと同定できる。
条件は総て同一にして、ただ、第一層表面が鏡面である
か粗面であるかによって第２図体）＋ ＣＢ）のような
差が出るということは、逆に言えば意図的に粗面を用い
るという本発明の構成そのものがそうした効果を生んで
いるものと同定できる。
また、本書では、データを代表例で示しているが多少の
製作条件を種々変えたものにおいても、概ね、粗面とし
たが故の効率低下は認められず、寧ろ、向上しており、
本発明思想の正しさを証明している。
製作条件を種々変えたものにおいても、概ね、粗面とし
たが故の効率低下は認められず、寧ろ、向上しており、
本発明思想の正しさを証明している。
第３図（Ａ）、律）のデータは、上記？Ｌ −ｎ型のよ
一ター うに、イソタイプのへテロ接合に代えて、ｎ −Ｐ型へ
テロ接合としてのＩ？Ｌ２０３．／Ｐ−８ｉ における
従来構造例（同図Ａ）と本発明の下層表面粗面思想を適
用した実施例（同図Ｂ）の各特性図である。画素子とも
、同一の製作、測定条件においたことは勿論であり、た
だ第一層表面が鏡面であるか粗面であるかの違いだけで
ある。
一ター うに、イソタイプのへテロ接合に代えて、ｎ −Ｐ型へ
テロ接合としてのＩ？Ｌ２０３．／Ｐ−８ｉ における
従来構造例（同図Ａ）と本発明の下層表面粗面思想を適
用した実施例（同図Ｂ）の各特性図である。画素子とも
、同一の製作、測定条件においたことは勿論であり、た
だ第一層表面が鏡面であるか粗面であるかの違いだけで
ある。
第３図（Ａ）の従来構造例では、変換効率（全面積）は
８１多であるのに対し、本発明構造素子では８５チと、
若干ではあるが伸びを示している。但し、曲線因子は従
来構造型の６９１係に対し、本発明を適用したそれで１
ｄ６７．４％と、若干の低下を示している。
８１多であるのに対し、本発明構造素子では８５チと、
若干ではあるが伸びを示している。但し、曲線因子は従
来構造型の６９１係に対し、本発明を適用したそれで１
ｄ６７．４％と、若干の低下を示している。
しかし、変換効率向上の方が意味が大きいこともあるし
、また、仮に変換効率においても若干の低下が認められ
ることがあったとしても、鏡面仕上げ工程を省略できる
、乃至はしなくても十分に満足な素子が得られる、とい
う本発明の製造上、生産効率上、経済上の効果はいささ
かも損なわれるものではないし、機械的強度向１０− 上、反射防止等の付帯的効果はいましてや確実に得られ
るものである。
、また、仮に変換効率においても若干の低下が認められ
ることがあったとしても、鏡面仕上げ工程を省略できる
、乃至はしなくても十分に満足な素子が得られる、とい
う本発明の製造上、生産効率上、経済上の効果はいささ
かも損なわれるものではないし、機械的強度向１０− 上、反射防止等の付帯的効果はいましてや確実に得られ
るものである。
上記実施例から推せば、他のへテロ接合材料の組み合せ
に関しても同様のことが言えることは物性論上からも自
明である。
に関しても同様のことが言えることは物性論上からも自
明である。
因みに、第一、二層の組み合せとしては、ルーｎ型では
Ｓ？ＬＯ＋／ＧａＰ 、 ５ｎ０２／Ｇｅｔｋｓ 、
ＩｔＬ０３／ＡｌＳｂ。
Ｓ？ＬＯ＋／ＧａＰ 、 ５ｎ０２／Ｇｅｔｋｓ 、
ＩｔＬ０３／ＡｌＳｂ。
Ｉ？Ｌ２０３／／ｚ−ｒＬＴｅ、ｚｎＳ／ｚ？ＬＴ−２
ＧａＳｂ／Ｉｎ５ｂ、ｐ−ｐ型としてけｚｎＴｅ／Ｑｄ
Ｓｅ 、ＱＱＳｂ／■ｎＡ、ｔ 、Ｇｅ／Ｉ−ｎｈ、？
％がある。更に、層表面を積極的に特定の幾何形態にエ
ツチング処理等により形成しても良い。そのようにして
も、鏡面処理の手間に比せば、遥かに簡早、廉価な作業
である。
ＧａＳｂ／Ｉｎ５ｂ、ｐ−ｐ型としてけｚｎＴｅ／Ｑｄ
Ｓｅ 、ＱＱＳｂ／■ｎＡ、ｔ 、Ｇｅ／Ｉ−ｎｈ、？
％がある。更に、層表面を積極的に特定の幾何形態にエ
ツチング処理等により形成しても良い。そのようにして
も、鏡面処理の手間に比せば、遥かに簡早、廉価な作業
である。
ともかくも、本発明によれば、従来、膨大な手間と資材
、時間、経費をかけていた第一層表面の鏡面仕上げ工程
が省略でき、或いは、する必要がなく、生産性、コスト
の大幅な低下が得られる外、概ね在来素子よりも優れた
特性さえ得られるだめ、将来に亘る太陽エネルギオリ用
技術等に大きく寄与する極めて有効な光電変換素−／／
− 子が提供できるものである。
、時間、経費をかけていた第一層表面の鏡面仕上げ工程
が省略でき、或いは、する必要がなく、生産性、コスト
の大幅な低下が得られる外、概ね在来素子よりも優れた
特性さえ得られるだめ、将来に亘る太陽エネルギオリ用
技術等に大きく寄与する極めて有効な光電変換素−／／
− 子が提供できるものである。
第１図は本発明の望ましい一実施例素子の製作工程の説
明図、第２図及び第３図は、それぞれ、従来構造素子と
本発明構造素子の特性差の説明図である。 図中、／は第一半導体層、りは第二半導体層１．２／、
３／は粗表面である。 特許出願人 工業技術院長 石板誠− 第１図 第２図（Ａ） ３０［ ０，１０，２０，３０，４０，５０，６Ｖｏｃ （
Ｖ） 第２図（Ｂ） ０．１ ０．２０．３０．４０．５０．６Ｖｏｃ （
ｙ）
明図、第２図及び第３図は、それぞれ、従来構造素子と
本発明構造素子の特性差の説明図である。 図中、／は第一半導体層、りは第二半導体層１．２／、
３／は粗表面である。 特許出願人 工業技術院長 石板誠− 第１図 第２図（Ａ） ３０［ ０，１０，２０，３０，４０，５０，６Ｖｏｃ （
Ｖ） 第２図（Ｂ） ０．１ ０．２０．３０．４０．５０．６Ｖｏｃ （
ｙ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第一の半導体層上に該第−の半導体層よシ光透過特性の
良好な第二の半導体層を形成して成るヘテロ接合光電変
換素子であって、 上記第二の半導体層の形成される上記第一の半導体層の
表面は粗面であることを特徴とするヘテロ接合光電変換
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57081379A JPS58199572A (ja) | 1982-05-17 | 1982-05-17 | ヘテロ接合光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57081379A JPS58199572A (ja) | 1982-05-17 | 1982-05-17 | ヘテロ接合光電変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58199572A true JPS58199572A (ja) | 1983-11-19 |
| JPS6217397B2 JPS6217397B2 (ja) | 1987-04-17 |
Family
ID=13744663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57081379A Granted JPS58199572A (ja) | 1982-05-17 | 1982-05-17 | ヘテロ接合光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58199572A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH674596A5 (ja) * | 1988-02-12 | 1990-06-15 | Sulzer Ag |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01231997A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-18 | Hitachi Kiden Kogyo Ltd | オキシデーションディッチの運転方法 |
-
1982
- 1982-05-17 JP JP57081379A patent/JPS58199572A/ja active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH674596A5 (ja) * | 1988-02-12 | 1990-06-15 | Sulzer Ag |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6217397B2 (ja) | 1987-04-17 |
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