JPS58217414A - 新規アモルフアスシリコンカ−バイド - Google Patents
新規アモルフアスシリコンカ−バイドInfo
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- JPS58217414A JPS58217414A JP58044692A JP4469283A JPS58217414A JP S58217414 A JPS58217414 A JP S58217414A JP 58044692 A JP58044692 A JP 58044692A JP 4469283 A JP4469283 A JP 4469283A JP S58217414 A JPS58217414 A JP S58217414A
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- JP
- Japan
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- amorphous silicon
- silicon carbide
- glow discharge
- atom
- Prior art date
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
- C23C16/325—Silicon carbide
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- Organic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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】
本発明は、新規なアモルファスシリコンカーバイトに関
する。
する。
Ｖラン（ｓｔａ、）Ｏプラズマ分解法で得られる７モμ
フ？Ｖリコンは、Ｗ 、 Ｎ 、Ｊ＞ｅａｒ 等によっ
て、ＰＨ，やＢ、Ｈ６でドープする事によシ、その伝導
度を大きく変える事ができることが発見され（１９７６
年）、ＤＪ、０ａｒ１８０ｎ等によってアモ／Ｉ／７ア
スシリコンを用いた太陽電池が試作（１９７６年）され
て以来注目を集め、７モルフ１スＶリコン薄膜太陽電池
の効率を数倍する研究が活発に行なわれている。
フ？Ｖリコンは、Ｗ 、 Ｎ 、Ｊ＞ｅａｒ 等によっ
て、ＰＨ，やＢ、Ｈ６でドープする事によシ、その伝導
度を大きく変える事ができることが発見され（１９７６
年）、ＤＪ、０ａｒ１８０ｎ等によってアモ／Ｉ／７ア
スシリコンを用いた太陽電池が試作（１９７６年）され
て以来注目を集め、７モルフ１スＶリコン薄膜太陽電池
の効率を数倍する研究が活発に行なわれている。
これまでの研究によシ、アモルファスシリフン薄膜光電
素子の構造としてはショットキーバリヤー型、ｐｉｎ型
、Ｍ工８型、ペテロ接合型があ枚そのうち前五者が高効
率太陽電池として有望、視されている。すなわちＶヨツ
トキーパリヤー型で５．５％（Ｄ、Ｅ、カールソン他、
１９７７年）、Ｍ工８型で４．８％（ｒ、工、Ｂ、ウィ
μソン他、１９７８）、ｐｉｎ型で４゜５％（浜用圭弘
１９７８）の変換効率が達成されている。
素子の構造としてはショットキーバリヤー型、ｐｉｎ型
、Ｍ工８型、ペテロ接合型があ枚そのうち前五者が高効
率太陽電池として有望、視されている。すなわちＶヨツ
トキーパリヤー型で５．５％（Ｄ、Ｅ、カールソン他、
１９７７年）、Ｍ工８型で４．８％（ｒ、工、Ｂ、ウィ
μソン他、１９７８）、ｐｉｎ型で４゜５％（浜用圭弘
１９７８）の変換効率が達成されている。
ｐｉ、ｎジャクジョン型太陽電池の場合、ｐ型又はｎ型
アモルファスシリコンではキャリヤーの寿命が短かく、
有効なキャリヤーにならず、また光の吸収係数が１ｍに
、比べて大きい事からｐ層での光の吸収ロスが大きい点
に問題があった。
アモルファスシリコンではキャリヤーの寿命が短かく、
有効なキャリヤーにならず、また光の吸収係数が１ｍに
、比べて大きい事からｐ層での光の吸収ロスが大きい点
に問題があった。
このような欠点を改良する為にインバーティドルミ。ｎ
型の光電素子が提案されている。すなわちｎ型ア七μフ
ァ７シリコン側から光を照射する素子である。この素子
はｐｍに比べると光の吸収係数が比較的小さい為にやや
有利と考えられる。しかしこのｎ型アモルファスシリコ
ンでも光の吸収ロスがある点ではｐ型と変シない。
型の光電素子が提案されている。すなわちｎ型ア七μフ
ァ７シリコン側から光を照射する素子である。この素子
はｐｍに比べると光の吸収係数が比較的小さい為にやや
有利と考えられる。しかしこのｎ型アモルファスシリコ
ンでも光の吸収ロスがある点ではｐ型と変シない。
為に鋭意研究した結果、シフン又はその誘導木フッ化シ
フン又はその誘導体から選ばれる少なくとも一種以上の
ガスと、ハイドロカーボン、フッ化ハイドロカーボン、
アμキ／Ｉ／Ｖフン又はフッ化アμキＩｖＶフン又はそ
の誘導体から選ばれる少なくとも一種以上のガスとの混
合物をプラズマ分解して得られるア七μフ１７−ジリコ
ンカーバイドのドープ薄膜をｐｉ、ｎ接合光電素子のｐ
又はｎＭの少なくとも一方に用いる事によシ効率を大巾
に改善できることを見い出したもので、太陽電池や光ス
ィッチ等の光電素子として用いることができる。以下に
その詳細を説明する。
フン又はその誘導体から選ばれる少なくとも一種以上の
ガスと、ハイドロカーボン、フッ化ハイドロカーボン、
アμキ／Ｉ／Ｖフン又はフッ化アμキＩｖＶフン又はそ
の誘導体から選ばれる少なくとも一種以上のガスとの混
合物をプラズマ分解して得られるア七μフ１７−ジリコ
ンカーバイドのドープ薄膜をｐｉ、ｎ接合光電素子のｐ
又はｎＭの少なくとも一方に用いる事によシ効率を大巾
に改善できることを見い出したもので、太陽電池や光ス
ィッチ等の光電素子として用いることができる。以下に
その詳細を説明する。
アモルファスシリコンは、Ｖラン−（Ｓ１ａ４）又はそ
の誘導体又はフッ化シヲン又はその誘導倣又はこれらの
混合物と、水素又は水素で希釈したアルゴン、ヘリウム
等の不活性ガスとの混合ガスを、容量結合法又は誘導結
合法による高周波グロー分解又は直流グロー放電分解す
ることによ如得られる。混合ガス中にＶランの濃度は、
通常０．５〜５０％、好ましくは１〜２０％である。
の誘導体又はフッ化シヲン又はその誘導倣又はこれらの
混合物と、水素又は水素で希釈したアルゴン、ヘリウム
等の不活性ガスとの混合ガスを、容量結合法又は誘導結
合法による高周波グロー分解又は直流グロー放電分解す
ることによ如得られる。混合ガス中にＶランの濃度は、
通常０．５〜５０％、好ましくは１〜２０％である。
基板の温度は２００〜３００℃が好ましく、透、明Ｎ、
極（工’ｒｏ、５ｎｏ２尋）を蒸着したガラスや高分子
フィルム、金属等、太陽電池の構成に必要なあらゆる基
板が含まれる。
極（工’ｒｏ、５ｎｏ２尋）を蒸着したガラスや高分子
フィルム、金属等、太陽電池の構成に必要なあらゆる基
板が含まれる。
太陽電池の基本構成は、図−１の戟）、（紛に代表例が
示される。（ａｌはｐ型から光、を照射するタイプで、
例えばガラス−透明電極・−ｐ−１−ｎ−ＡＩ−の構成
、し）はｎ側から光を照射するタイプで、例えばステン
レス−ｐ−１−ｎ−透明電極の構成である。その他、ｐ
層と透明電極の間に薄い絶縁層をつけたジ、薄い金属層
をつけた構造でもよい。要はｐ −ｉ −ｎ接合を基本
とするものであればいかなる構成でもよい。
示される。（ａｌはｐ型から光、を照射するタイプで、
例えばガラス−透明電極・−ｐ−１−ｎ−ＡＩ−の構成
、し）はｎ側から光を照射するタイプで、例えばステン
レス−ｐ−１−ｎ−透明電極の構成である。その他、ｐ
層と透明電極の間に薄い絶縁層をつけたジ、薄い金属層
をつけた構造でもよい。要はｐ −ｉ −ｎ接合を基本
とするものであればいかなる構成でもよい。
Ｖラン若しくはその誘導体、又は７ツ化Ｖフン若しくは
その誘導体、又はこれらの混合物の７ グロー放電分解で得られる約１０ 秒以上のキャリヤー
寿命で約１０Ｃ１１ｔｅｖ 以下の局在準位密度および
ｉ Ｑ ’ ７ｍ’／ ｙ以上の易動度をもつ真性アモ
ルファスシリコン（以下、１型ａ−８ｉという）を１層
として、ｐ型とｎ型ドープ半導体で接合したｐｉｎ接合
構造にするわけであるが、本発明ではｐｍ！又はｎ層の
少なくとも一方、すなわち光を照射する側にア七μ′７
１スシリコンカーバイドを用いる事を特徴とする。ｐ層
とｎ層の両方に用いてもよい。又ブー１！：／Ｉ／フ１
スシリコンカーバイドを用いないドープ層は、上記１型
ａ−３ｉをｐ型で用いる場合は周期率表■族の元素でド
ープし、ｎ型で用いる場合は周期率Ｖ族の元素でドープ
すればよい。
その誘導体、又はこれらの混合物の７ グロー放電分解で得られる約１０ 秒以上のキャリヤー
寿命で約１０Ｃ１１ｔｅｖ 以下の局在準位密度および
ｉ Ｑ ’ ７ｍ’／ ｙ以上の易動度をもつ真性アモ
ルファスシリコン（以下、１型ａ−８ｉという）を１層
として、ｐ型とｎ型ドープ半導体で接合したｐｉｎ接合
構造にするわけであるが、本発明ではｐｍ！又はｎ層の
少なくとも一方、すなわち光を照射する側にア七μ′７
１スシリコンカーバイドを用いる事を特徴とする。ｐ層
とｎ層の両方に用いてもよい。又ブー１！：／Ｉ／フ１
スシリコンカーバイドを用いないドープ層は、上記１型
ａ−３ｉをｐ型で用いる場合は周期率表■族の元素でド
ープし、ｎ型で用いる場合は周期率Ｖ族の元素でドープ
すればよい。
本発明のアモルファスシリコンカーバイド１シフン又は
その誘導体、フッ化シフン又はその誘導体から選ばれる
少なくとも一種以上のガスと、ハイドロカーボン、フッ
化ノへイドロカーボン、アｐキｆｉ／Ｖラン又はフッ化
アμキμシラン又はその誘導体から選ばれる少なくとも
一種以上のガスとの混合物をプラズマ分解、好ましくは
グロー放電分解して得られる。上記のシリコン化合物と
してはＶフン５ｉｎ４又は８’ｎＨ２ｎ＋２で示される
シフン銹導体、又は５ｉｌｌ、 Ｈ４−Ｈ４−０（〜４
）で示される誘導体および８１．ｎＩＦ♂２ｎ↓２−ｍ
で示される誘導体で代表されるｙｙ−ンの水素及び／又
はフッ化物などがある。次素化合物として〜はフッ化メ
タンＯｒ 又はＯｌ−２ｎ４：ｔ−０で １ 示されるフロロハイドロカーボン誘導体、又はその不飽
和誘導体がある。ハイドロカーボンとしては、飽和脂肪
族ハイドロカーボン（ｏｒＩＨ２ｎ半２）、不飽和脂肪
族ハイドロカーボン（例えばエチレン、プロピレン等の
一般弐ｃ１１Ｈ２ｎ）がある。
その誘導体、フッ化シフン又はその誘導体から選ばれる
少なくとも一種以上のガスと、ハイドロカーボン、フッ
化ノへイドロカーボン、アｐキｆｉ／Ｖラン又はフッ化
アμキμシラン又はその誘導体から選ばれる少なくとも
一種以上のガスとの混合物をプラズマ分解、好ましくは
グロー放電分解して得られる。上記のシリコン化合物と
してはＶフン５ｉｎ４又は８’ｎＨ２ｎ＋２で示される
シフン銹導体、又は５ｉｌｌ、 Ｈ４−Ｈ４−０（〜４
）で示される誘導体および８１．ｎＩＦ♂２ｎ↓２−ｍ
で示される誘導体で代表されるｙｙ−ンの水素及び／又
はフッ化物などがある。次素化合物として〜はフッ化メ
タンＯｒ 又はＯｌ−２ｎ４：ｔ−０で １ 示されるフロロハイドロカーボン誘導体、又はその不飽
和誘導体がある。ハイドロカーボンとしては、飽和脂肪
族ハイドロカーボン（ｏｒＩＨ２ｎ半２）、不飽和脂肪
族ハイドロカーボン（例えばエチレン、プロピレン等の
一般弐ｃ１１Ｈ２ｎ）がある。
要はアモルファスグリコンカーバイドｔ−ｉるためのシ
リコン源としては、ｓｌは水素及び／又はフッ素誘導体
で蒸気圧のあるもの、また次素源としては、Ｃの水素及
び／又はフッ素誘導体で蒸気圧のあるものであシさえす
ればいかなるものでもよいのである。Ｖリコンカーバイ
ドの組成については、グロー放電分解して得られる膜の
組成を用いＳ１原子数とＣ原子数の比ａ −８ｉ（、ｘ
）○、工）で示す。例えば、膜中の０原子ど８１ 原子
の割合が１＝１の場合ａ”（ｏ、ｓ） （ｏ、ｓ）と示
す。膜中のＣ原子やＳ１原子の組成比は工ＭＡ。
リコン源としては、ｓｌは水素及び／又はフッ素誘導体
で蒸気圧のあるもの、また次素源としては、Ｃの水素及
び／又はフッ素誘導体で蒸気圧のあるものであシさえす
ればいかなるものでもよいのである。Ｖリコンカーバイ
ドの組成については、グロー放電分解して得られる膜の
組成を用いＳ１原子数とＣ原子数の比ａ −８ｉ（、ｘ
）○、工）で示す。例えば、膜中の０原子ど８１ 原子
の割合が１＝１の場合ａ”（ｏ、ｓ） （ｏ、ｓ）と示
す。膜中のＣ原子やＳ１原子の組成比は工ＭＡ。
８工ＭＳ 、オージェ、エスカ、等の電子分光によっ
て求める事ができる。
て求める事ができる。
本発明ではａ Ｓｉ（、ｇｏ（Ｘ）のアトミックフフク
ションＸが約０．０５から約０．９５でアル事が好まし
い。本発明ではａ、ｓｉ（、−〇）Ｃ（工）をドーピン
グしてｎ型又はｐ型として用いるが、ｎ型ではリン等の
周期率表Ｙ族の元素でドーピングする。具体的には、ａ
−８ｉ （、−□）’（Ｘ）を作る際にＰＨ１を、例え
ばＶフン、メタンと共に混合してグロー放電分解して得
られる。ドーピング濃度については、室温での電気伝導
率が約１０（Ω−ｃｙｔ ） 以上、好ましくは１０
（Ω−ａｐｔ ）以上になるようにコントロールすれ
ば良い。通常はａ ３１（、−Ｘ）ｏ（ｘ）中に約０
、００１ ａｔｏｍ％から１０ ａｔｏｍ％好ましくは
０ 、００５ ａｔｏｍ％から２ 、 Ｏａｔｏｍ％が
用いられる。ｐ型の場合はボロン等の周期率表■族の元
素でドーピングする。具体的には、Ｂ２Ｈ６を、例えば
Ｖラン、メタンと共に混合してグロー放電分解して得ら
れる。ドーピング濃度は室温での！気伝導率が約１０（
Ω、 ａｔｔ ） 以上好ましくは１０ （Ω・α）
以上になるようにコントロールすればよい。通常はａ
’ ｉ （、ｘ ）Ｏ（ｘ ）中に約０ 、００１ ａ
ｔｏｍ ９６から−１０ａｔｏｍ％好ましくはＯ、ＯＯ
５ａｔｏｍ％から２ 、 Ｏａｔｏｍ％が用いられる。
ションＸが約０．０５から約０．９５でアル事が好まし
い。本発明ではａ、ｓｉ（、−〇）Ｃ（工）をドーピン
グしてｎ型又はｐ型として用いるが、ｎ型ではリン等の
周期率表Ｙ族の元素でドーピングする。具体的には、ａ
−８ｉ （、−□）’（Ｘ）を作る際にＰＨ１を、例え
ばＶフン、メタンと共に混合してグロー放電分解して得
られる。ドーピング濃度については、室温での電気伝導
率が約１０（Ω−ｃｙｔ ） 以上、好ましくは１０
（Ω−ａｐｔ ）以上になるようにコントロールすれ
ば良い。通常はａ ３１（、−Ｘ）ｏ（ｘ）中に約０
、００１ ａｔｏｍ％から１０ ａｔｏｍ％好ましくは
０ 、００５ ａｔｏｍ％から２ 、 Ｏａｔｏｍ％が
用いられる。ｐ型の場合はボロン等の周期率表■族の元
素でドーピングする。具体的には、Ｂ２Ｈ６を、例えば
Ｖラン、メタンと共に混合してグロー放電分解して得ら
れる。ドーピング濃度は室温での！気伝導率が約１０（
Ω、 ａｔｔ ） 以上好ましくは１０ （Ω・α）
以上になるようにコントロールすればよい。通常はａ
’ ｉ （、ｘ ）Ｏ（ｘ ）中に約０ 、００１ ａ
ｔｏｍ ９６から−１０ａｔｏｍ％好ましくはＯ、ＯＯ
５ａｔｏｍ％から２ 、 Ｏａｔｏｍ％が用いられる。
本発明のａ−ｓ ｉ （、ｘ ）Ｏ（ｘ ）においても
Ｈ又は！が重要な役割をしている。７ツ化Ｖフン、シフ
ンのグロー放電分解で得られるア七μファスシリコン中
のＨ又は１と同様に、ダングリングボンドのターミネー
タ−として働らく為と考えられる。Ｈ及び／又はＦの濃
度は基板温度等の製作条件で大きく変わるが、本発明で
は基板温度は２００℃〜３５０℃が好ましく、この場合
、３ａｔｏｍ％から約２０ ａｔｏｍ％が膜中に含まれ
る。
Ｈ又は！が重要な役割をしている。７ツ化Ｖフン、シフ
ンのグロー放電分解で得られるア七μファスシリコン中
のＨ又は１と同様に、ダングリングボンドのターミネー
タ−として働らく為と考えられる。Ｈ及び／又はＦの濃
度は基板温度等の製作条件で大きく変わるが、本発明で
は基板温度は２００℃〜３５０℃が好ましく、この場合
、３ａｔｏｍ％から約２０ ａｔｏｍ％が膜中に含まれ
る。
上述したｊａ−３ｉ（、−ｘ）ｏ（ｘ）とａ−８ｉのへ
テロ接合光電累子について以下に具体的に説明すると、
次の通りである。代表的な構造は透明電極／ｐ型’−８
’（１−Ｘ）”（Ｘ）”型ａ−８１／ ｎ ｍａ−８１
／電極の構造で、透明電極側から光を照射する。透明電
極は工ＴＯやＳ。Ｏｌ特にＳ□０．が好ましく、ガラス
基板にあらかじめ蒸着して用いたＤｐｐ型−８１（１−
Ｘ）Ｃ（Ｘ）上に直接蒸着してもよい。
テロ接合光電累子について以下に具体的に説明すると、
次の通りである。代表的な構造は透明電極／ｐ型’−８
’（１−Ｘ）”（Ｘ）”型ａ−８１／ ｎ ｍａ−８１
／電極の構造で、透明電極側から光を照射する。透明電
極は工ＴＯやＳ。Ｏｌ特にＳ□０．が好ましく、ガラス
基板にあらかじめ蒸着して用いたＤｐｐ型−８１（１−
Ｘ）Ｃ（Ｘ）上に直接蒸着してもよい。
ｐ型、’−８１（１ｘ） （Ｘ） Ｈの厚みは約５ＯＡ
から３０ＯＡ好ましくは５０Ｘから２００λ、１型ａ−
８１層の厚みは本発明の場合限定されないが約２５００
〜１００００＾が用いられる。ｎ型ａ−８ｉ 層はオ
ーミックコンタクトをとるための層で厚みは限定されな
いが約１５０λ〜６００又が用いられる。又とのｎ型ａ
−８ｊ−の代わシに本発明のｎ型ａ Ｅｌｉ、（、−ｘ
）ｏ（Ｘ）を用いてもよい。
から３０ＯＡ好ましくは５０Ｘから２００λ、１型ａ−
８１層の厚みは本発明の場合限定されないが約２５００
〜１００００＾が用いられる。ｎ型ａ−８ｉ 層はオ
ーミックコンタクトをとるための層で厚みは限定されな
いが約１５０λ〜６００又が用いられる。又とのｎ型ａ
−８ｊ−の代わシに本発明のｎ型ａ Ｅｌｉ、（、−ｘ
）ｏ（Ｘ）を用いてもよい。
もう、１つの代表的な構造は
透明Ｎ Ｗ ／ ｎ ’Ｊｊｊ ａ ９１（１ｇＣ（ｘ
）／ ｊ−型ａ−ｓｉ／ｐ型ａ ８１ ／ ［極の構造
で、透明を極側から光を照射する。ｎ２！！１ａ−８１
（、−ｘ）Ｃ（Ｘ）の厚みは約３ＯＡから３０ＯＡ好ま
しくは５０Ａ〜２００Ａ。
）／ ｊ−型ａ−ｓｉ／ｐ型ａ ８１ ／ ［極の構造
で、透明を極側から光を照射する。ｎ２！！１ａ−８１
（、−ｘ）Ｃ（Ｘ）の厚みは約３ＯＡから３０ＯＡ好ま
しくは５０Ａ〜２００Ａ。
１型ａ−８’ｉ、 層の厚みは限定されないが約２５
００Ａ〜１ＱＯＯＯＡが通常用いられる。ｐ ５ ａ−
８１層の厚みは限定されないが約１５０ｆ〜６００λが
用いられる。又このフ型ａ−８７の代わ多に本発明のｐ
型ａ−８１０−〇）Ｏ（Ｘ）を用いても良い。透明ｘｉ
の素材及び蒸着法については前同様である。
００Ａ〜１ＱＯＯＯＡが通常用いられる。ｐ ５ ａ−
８１層の厚みは限定されないが約１５０ｆ〜６００λが
用いられる。又このフ型ａ−８７の代わ多に本発明のｐ
型ａ−８１０−〇）Ｏ（Ｘ）を用いても良い。透明ｘｉ
の素材及び蒸着法については前同様である。
次に実施例によシ本発明の効果について説明する。′−
内径１１ｆｆｌの石英反応管を用い１４．５６ＭＨｚの
高周波でグロー放電分解を行う。１型ａ−８１は、水素
で希釈したシランをｔ〜１ ａ ’ｒｏｒｒでグレー放
電分解して得られる。ｎ型ａ−＋３１は水素で希釈した
シランとフォスフイン（ＰＨ，ＸＰＨ３／３１）Ｉ４＝
０ 、５モル％）を同様にグロー放電分解して得られ
る。ｐ型ａ−８１（、−〇）Ｃ（Ｘ）は水素で希釈した
シラン、メタン（ＯＨ４人ジボラン（Ｅ、Ｆ１６） （
Ｅ／（８１＋Ｏ） ＝ ０．１０ ａｔｏｍ％）を同様
にグロー放電分解して得られる。ここでａ ８１（、−
ｘ）Ｏ（１）は、グロー放電時のガス組成を変量してそ
のアトミツクララクシ５ンＸが０．８５〜０・０５にな
るようにした。
内径１１ｆｆｌの石英反応管を用い１４．５６ＭＨｚの
高周波でグロー放電分解を行う。１型ａ−８１は、水素
で希釈したシランをｔ〜１ ａ ’ｒｏｒｒでグレー放
電分解して得られる。ｎ型ａ−＋３１は水素で希釈した
シランとフォスフイン（ＰＨ，ＸＰＨ３／３１）Ｉ４＝
０ 、５モル％）を同様にグロー放電分解して得られ
る。ｐ型ａ−８１（、−〇）Ｃ（Ｘ）は水素で希釈した
シラン、メタン（ＯＨ４人ジボラン（Ｅ、Ｆ１６） （
Ｅ／（８１＋Ｏ） ＝ ０．１０ ａｔｏｍ％）を同様
にグロー放電分解して得られる。ここでａ ８１（、−
ｘ）Ｏ（１）は、グロー放電時のガス組成を変量してそ
のアトミツクララクシ５ンＸが０．８５〜０・０５にな
るようにした。
太陽電池の構成は、２５Ω／口”の８ｎ０２薄膜のつい
たガラう基板の５ｎＯ７面にｐ型１１．８１（１ｇ’ｏ
（、天１型ａ−８’ｈ、ｎ型ａ−３１の順に堆積し最後
に３．３−のアルミニウムを蒸着してＡＭ １ （１０
０ｍＷ／ｊｌｊ）のソーラーＶ：ＬミＶ−ターで太陽電
池特性を調べた。グロー放電時の基板温度は２５０℃で
行った。又、１ｈＩＪは５０００Ａ、ｎ層は５００ Ａ
。
たガラう基板の５ｎＯ７面にｐ型１１．８１（１ｇ’ｏ
（、天１型ａ−８’ｈ、ｎ型ａ−３１の順に堆積し最後
に３．３−のアルミニウムを蒸着してＡＭ １ （１０
０ｍＷ／ｊｌｊ）のソーラーＶ：ＬミＶ−ターで太陽電
池特性を調べた。グロー放電時の基板温度は２５０℃で
行った。又、１ｈＩＪは５０００Ａ、ｎ層は５００ Ａ
。
ｐ型ａ−８ｉＯ層の厚みは１３５Ａである。
（１−Ｘ） （Ｘ）
ｐ型＆ ８１（１ｇｏ（ｘ）の膜組成による太陽電池特
性を図−２に示す。この図から判るようにシラン１００
％（８１，Ｏｏ）の場合、変換効率（以下、ηという）
４．６％であるのに対して本発明のａ ８１（、−ｘ〕
ｏ（Ｘ）を用いるとＸｅ＝０ 、０５でもη；５・４％
と増加し、Ｘ＝０．２ではη＝７．１％にも改善される
。Ｘ＝０．４ではη；７．２％にも達しシラン１００％
の時に比し極めて高い値が得られる。
性を図−２に示す。この図から判るようにシラン１００
％（８１，Ｏｏ）の場合、変換効率（以下、ηという）
４．６％であるのに対して本発明のａ ８１（、−ｘ〕
ｏ（Ｘ）を用いるとＸｅ＝０ 、０５でもη；５・４％
と増加し、Ｘ＝０．２ではη＝７．１％にも改善される
。Ｘ＝０．４ではη；７．２％にも達しシラン１００％
の時に比し極めて高い値が得られる。
Ｘが０．５以上で効率は低下傾向を示すが、これはｐ型
ａ−８１０の抵抗が大きくなる（１−ｘ） （Ｘ） 事によるフィルファクター（以下ｙｙと言う）の低下で
あ）、短絡電流（以下Ｊｓｏという）はほとんど変）な
く、本発明のａ Ｓｉ（、−Ｘ）０＜Ｘ）を用いる事に
よって、ｐＭでの光吸収ロスの減少による。Ｔｓｏの増
加と開放電圧（以下、ｖｏｏという）の増加により、効
率の改良ができたものと考えられる。
ａ−８１０の抵抗が大きくなる（１−ｘ） （Ｘ） 事によるフィルファクター（以下ｙｙと言う）の低下で
あ）、短絡電流（以下Ｊｓｏという）はほとんど変）な
く、本発明のａ Ｓｉ（、−Ｘ）０＜Ｘ）を用いる事に
よって、ｐＭでの光吸収ロスの減少による。Ｔｓｏの増
加と開放電圧（以下、ｖｏｏという）の増加により、効
率の改良ができたものと考えられる。
これらの結果は８１ＦＡとＯＨ４を用いても全く同様で
あった。
あった。
次に’−８’（０，６） （０，４）の組成でＢのドー
プ量をＢ／（Ｓｉ＋Ｏ）で０ 、 ＯＯ５ａｔｏｍ％か
ら２．Ｏａｔｏｍ％ と変えて太陽電池を作シ同様の測
定を行った。（図−３）。又ｐ型ａ−８１（０，６）
（０，４）の室温における電気伝導率のボロンドープ量
依存性の変化は図−４に示されている。
プ量をＢ／（Ｓｉ＋Ｏ）で０ 、 ＯＯ５ａｔｏｍ％か
ら２．Ｏａｔｏｍ％ と変えて太陽電池を作シ同様の測
定を行った。（図−３）。又ｐ型ａ−８１（０，６）
（０，４）の室温における電気伝導率のボロンドープ量
依存性の変化は図−４に示されている。
ド・−プ景が少ない時はＦＦとｖｏｅが低いがｐ型ａ−
８１の時よシもはるかに良い効率（η）を示す。
８１の時よシもはるかに良い効率（η）を示す。
又ドーグ量が０．５％以上になるとＪｓａが低下する。
これはＢを高濃度にドープすると光の吸収係数が増大す
る為である。以上の太陽電池特性とｐ型ａ ８１（。、
６）、。、４）膜の電気伝導率（図−４）を比、較して
判るようにボロンのドープ量はｐ型ａ ５ｉ（ｏ、ｓ）
（０，５）の伝導度が１０ （Ω・α）−１以上にな
るようにドープするのが好ましい。
る為である。以上の太陽電池特性とｐ型ａ ８１（。、
６）、。、４）膜の電気伝導率（図−４）を比、較して
判るようにボロンのドープ量はｐ型ａ ５ｉ（ｏ、ｓ）
（０，５）の伝導度が１０ （Ω・α）−１以上にな
るようにドープするのが好ましい。
次にｎ型ａ−８１Ｏｆ：用いる実施例につ（１−ｘ）
（Ｘ） いて説明する。ステンレス基板上にＥ２Ｈ６を１モル％
ドープしたｐ型ａ−８ｉを２０ ＯＡ、その上に１型ａ
−８１，ｆ：’５００口λさらにＰＨ５でドープしたｎ
型ａ Ｓ １（、−ｘ ）Ｏ（ｘ）を１００Ａグロー放
電分解して堆積させる。ａ−８１はシラン８１Ｈ４を、
ａ−８１（、−エ）Ｏ（Ｘ）は８１Ｈ４とＯＨ４を夫々
用いてグロー放電分解した。さらに工ＴＯを電子ビーふ
蒸着して同様に太陽電池特性を調べた。ｎ型＆ ’３１
（、ｘ）ＣＣＸ） のＰのドープ量をＰ／（Ｓ１＋ｏ
） ＝＝ ０ 、５ａｔｏｍ％としてアトミックフフク
ションＸを０．０５から０．８５まで変量した場合の太
陽電池特性を図−５に示す。°Ｘが０．５まではほぼ連
続的にＪｓａが増加し、ＦＰ、Ｔｏｏも増加する。一方
ＦＦはＸ＞０．５で低下している為にηも低下するがＸ
＝０．５では変換効率は７．３％にも改良されている。
（Ｘ） いて説明する。ステンレス基板上にＥ２Ｈ６を１モル％
ドープしたｐ型ａ−８ｉを２０ ＯＡ、その上に１型ａ
−８１，ｆ：’５００口λさらにＰＨ５でドープしたｎ
型ａ Ｓ １（、−ｘ ）Ｏ（ｘ）を１００Ａグロー放
電分解して堆積させる。ａ−８１はシラン８１Ｈ４を、
ａ−８１（、−エ）Ｏ（Ｘ）は８１Ｈ４とＯＨ４を夫々
用いてグロー放電分解した。さらに工ＴＯを電子ビーふ
蒸着して同様に太陽電池特性を調べた。ｎ型＆ ’３１
（、ｘ）ＣＣＸ） のＰのドープ量をＰ／（Ｓ１＋ｏ
） ＝＝ ０ 、５ａｔｏｍ％としてアトミックフフク
ションＸを０．０５から０．８５まで変量した場合の太
陽電池特性を図−５に示す。°Ｘが０．５まではほぼ連
続的にＪｓａが増加し、ＦＰ、Ｔｏｏも増加する。一方
ＦＦはＸ＞０．５で低下している為にηも低下するがＸ
＝０．５では変換効率は７．３％にも改良されている。
ｎ ｆｆ ａ−３ｉ Ｃ図５中でｘ＝０）の場合η＝４
．９％であシＸ＝０ 、０５〜０゜９５の間で著しい改
良を示す。ｎ型ａ Ｓｉ（。、６）’（０，４）での刀
のドープ量をＰ／（８１＋Ｃ）＝Ｏ，Ｑ ０５〜２ ａ
ｔｏｍ％まで変えた時の太陽電池特性を図−６に示す。
．９％であシＸ＝０ 、０５〜０゜９５の間で著しい改
良を示す。ｎ型ａ Ｓｉ（。、６）’（０，４）での刀
のドープ量をＰ／（８１＋Ｃ）＝Ｏ，Ｑ ０５〜２ ａ
ｔｏｍ％まで変えた時の太陽電池特性を図−６に示す。
ドープ量の増加と共に、ｒ８Ｑ、ＦＦ’。
ＹＯＱが増加しているのが判かる。ｎ型ａ””（０，６
）０、。、４）の室温での！気伝導率のドープ量依存性
（−−４）からＰのドープ量は電気伝導率が１０、’（
Ω・菌）−１以上であるようにするのが好ましいと言え
る。
）０、。、４）の室温での！気伝導率のドープ量依存性
（−−４）からＰのドープ量は電気伝導率が１０、’（
Ω・菌）−１以上であるようにするのが好ましいと言え
る。
シランのグロー放電分解でメタン、エタン等のハイドロ
カーボンを混合してグロー放電分解してアモルファスシ
リコンカーパイＦの得うれる事は既に知られている〔例
えばｐ、Ａ、Ａｎｄｅｒｓｏｎａｎｄ Ｗ、に、８ｐｅ
ａｒ、Ｐｈ１１．Ｍａｇ、 ３５，１ （１９７７））
。
カーボンを混合してグロー放電分解してアモルファスシ
リコンカーパイＦの得うれる事は既に知られている〔例
えばｐ、Ａ、Ａｎｄｅｒｓｏｎａｎｄ Ｗ、に、８ｐｅ
ａｒ、Ｐｈ１１．Ｍａｇ、 ３５，１ （１９７７））
。
しかしながら、シランとメタンで得られるａ Ｓ １１
ｘ Ｏｘを真性領域に用いた大腸電池は、Ｄ、ＩＬ ０
ａｒｌ−ｓｏｎらの実験によりメタンを含まない場合２
．２７％の効率が、１０％のメタンを含むと１゜４％に
低下し、さらに３０％のメタンを含む場合、０．０８％
と極端に低下してしまう事が知られていた（例えばＴｏ
ｐｉｃｓ ｊ−ｎ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｏｓ Ｖ
ｏｌ ５６．Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｅｍ１ｏｏｎｄｕ
ｏｔｏｒｓ Ｐ＝ ３ １ １ （Ｍ、Ｈ，Ｂｒｏｄ
ｓｋｙ、８ｐｒｉｎｇ−ｖｅｒｌａｇ ＢｅｒｌｉｎＨ
ｅｉｄｅｌｂｅｒｇ 刊１９７９年）。従って、従来は
メタン等のハイドロカーボンは不純物として好ましくな
いとされていた。
ｘ Ｏｘを真性領域に用いた大腸電池は、Ｄ、ＩＬ ０
ａｒｌ−ｓｏｎらの実験によりメタンを含まない場合２
．２７％の効率が、１０％のメタンを含むと１゜４％に
低下し、さらに３０％のメタンを含む場合、０．０８％
と極端に低下してしまう事が知られていた（例えばＴｏ
ｐｉｃｓ ｊ−ｎ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｏｓ Ｖ
ｏｌ ５６．Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｅｍ１ｏｏｎｄｕ
ｏｔｏｒｓ Ｐ＝ ３ １ １ （Ｍ、Ｈ，Ｂｒｏｄ
ｓｋｙ、８ｐｒｉｎｇ−ｖｅｒｌａｇ ＢｅｒｌｉｎＨ
ｅｉｄｅｌｂｅｒｇ 刊１９７９年）。従って、従来は
メタン等のハイドロカーボンは不純物として好ましくな
いとされていた。
本発明者ハ、アモルファスシリコンカーバイドをｐ型又
はｎ型にドープしｐｉ、ｎ接合光電素子の窓材料に利用
して大巾な効率を改善したものであシ、その効果は驚く
べきものである。
はｎ型にドープしｐｉ、ｎ接合光電素子の窓材料に利用
して大巾な効率を改善したものであシ、その効果は驚く
べきものである。
図−１（ａｌはｐ層側から光を照射するタイプの光電素
子を示す構造図であって、図中１９はガラス、２０は透
明電極、２１はｐ型ａ Ｓｉ （、−ｘ ）Ｃ（ｘ）、
２２は１型ａ−８１，２３はｎ型半導体（例えばｎ型ａ
−８：Ｌ）、２４は電極である。同（′ｂ）はｎ層側か
ら光を照射するタイプを示す構造図で、２５は電極基板
、２６はｐ型ａ−３１，２７は１型ａ−８１，２８はｎ
、Ｍ ａ Ｓｉ（、−Ｘ）Ｏ（ｘ）、２９は透明電極
である。図−２はｐ型ａ−８ｉ、（、ｇｏ（ｘ） ／１
−ｎａ−８１へテロ接合光電素子において、Ｂのドープ
量をＢ ／ （Ｓｉｌｏ） ＝ ０ 、１ａｔ、ｏｍ％
とした時のＸの変化による太陽電池特性を示すグラフで
ある。このグラフにおいて、１は短絡電流、Ｔｅａ＜ｍ
Ａｙａｉ ）、２はフイμファクターｙν、３は開放電
圧Ｖｏｃ（Ｖｏｌｔｓ）、４は変換効率η（％）である
。 図−λ１はｐ型ａ Ｓｉ（。６ ）Ｏ（ｇ 、 ４ ）
／ ｉ−ｎ ａ−ｓ ｉヘテロ接合光電素子において、
Ｂのドープ量を（８１＋ｃ）に対してＯ、ＯＯ５〜２
、０ ａｔｏｍ％と変えた時の太陽電池特性を示すグラ
フである。５はＪｓＱ、６はＦＦ、 ７はＷｏｏ、８は
ηである。 図−４は、ａ−８’（０，’６）Ｃ（０，４）膜におい
てＰ又はＢのドープ量変化による室温での電気伝導率の
変化を示すグラフである。９はボロン伸）ドープ、１０
はリン（ＰＩドープの場合である。図−５は、ｎ型ａ−
８’（ｔ−ｘ）Ｃ（ｘ） ” ” ’−”へテロ接合光
電素子においてリンＣＰ）のドープ量をＰ／（Ｓ１＋ｏ
） ＝ ０ 、５ ａｔｏｍ％とした時のＸによる太陽
電池特性、の変化を示すグラフである。１１は、ｒｓｃ
、 １２はＦＦ、 １３はｖｏｏ、 １４はηを示す。 図−６は、 ｎ ｆＪｉ ａ−８１（，６，（ｏ、ｓ）
″／４−ｐａ−８ｉｘテロ接合光買素子においてリン便
）のドープ量を（ｓ１＋ａ） に対して０ 、００５
〜２ 、０ａｔｏｍ％変化させた時の太陽電池特性を示
すグラフである。１５は、ｒｓｏ、１６はＦＦ、 １７
はＷｏｏ、 １８はηを示す。 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社・浜川圭弘代理人弁
理士 内田敏彦 図−１ ００，５１，０
子を示す構造図であって、図中１９はガラス、２０は透
明電極、２１はｐ型ａ Ｓｉ （、−ｘ ）Ｃ（ｘ）、
２２は１型ａ−８１，２３はｎ型半導体（例えばｎ型ａ
−８：Ｌ）、２４は電極である。同（′ｂ）はｎ層側か
ら光を照射するタイプを示す構造図で、２５は電極基板
、２６はｐ型ａ−３１，２７は１型ａ−８１，２８はｎ
、Ｍ ａ Ｓｉ（、−Ｘ）Ｏ（ｘ）、２９は透明電極
である。図−２はｐ型ａ−８ｉ、（、ｇｏ（ｘ） ／１
−ｎａ−８１へテロ接合光電素子において、Ｂのドープ
量をＢ ／ （Ｓｉｌｏ） ＝ ０ 、１ａｔ、ｏｍ％
とした時のＸの変化による太陽電池特性を示すグラフで
ある。このグラフにおいて、１は短絡電流、Ｔｅａ＜ｍ
Ａｙａｉ ）、２はフイμファクターｙν、３は開放電
圧Ｖｏｃ（Ｖｏｌｔｓ）、４は変換効率η（％）である
。 図−λ１はｐ型ａ Ｓｉ（。６ ）Ｏ（ｇ 、 ４ ）
／ ｉ−ｎ ａ−ｓ ｉヘテロ接合光電素子において、
Ｂのドープ量を（８１＋ｃ）に対してＯ、ＯＯ５〜２
、０ ａｔｏｍ％と変えた時の太陽電池特性を示すグラ
フである。５はＪｓＱ、６はＦＦ、 ７はＷｏｏ、８は
ηである。 図−４は、ａ−８’（０，’６）Ｃ（０，４）膜におい
てＰ又はＢのドープ量変化による室温での電気伝導率の
変化を示すグラフである。９はボロン伸）ドープ、１０
はリン（ＰＩドープの場合である。図−５は、ｎ型ａ−
８’（ｔ−ｘ）Ｃ（ｘ） ” ” ’−”へテロ接合光
電素子においてリンＣＰ）のドープ量をＰ／（Ｓ１＋ｏ
） ＝ ０ 、５ ａｔｏｍ％とした時のＸによる太陽
電池特性、の変化を示すグラフである。１１は、ｒｓｃ
、 １２はＦＦ、 １３はｖｏｏ、 １４はηを示す。 図−６は、 ｎ ｆＪｉ ａ−８１（，６，（ｏ、ｓ）
″／４−ｐａ−８ｉｘテロ接合光買素子においてリン便
）のドープ量を（ｓ１＋ａ） に対して０ 、００５
〜２ 、０ａｔｏｍ％変化させた時の太陽電池特性を示
すグラフである。１５は、ｒｓｏ、１６はＦＦ、 １７
はＷｏｏ、 １８はηを示す。 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社・浜川圭弘代理人弁
理士 内田敏彦 図−１ ００，５１，０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｐ型またはｎ型ドーバン）を含有し、その電゛気伝
導度が１０ （Ω・ａＩＩ） 以上であることを特徴
とするアモルファスシリコンカーバイト。 ２、前記アモルファスシリコンカーバイトがＶリコンと
炭素を含有する化合物のグロー放電分解法によシ得られ
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のアモルファスシリコンカーバイト。 ３、 前記炭素がメタンによシ供給されることを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載のアモルファスシリコン
カーバイド。 ４、 前記アモルファスシリコンカーバイトがｐ型であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアモル
ファスシリコンカーバイト１ アーＩｅ／Ｌ／フ１スＶ
リコンカーバイドがｎ型であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のアモルファスシリコンカーバイト
。 瓜 前記アモルファスシリコンカーバイトがアモルファ
スシリコンとへテロ接合を構成り、”ｃいることを特徴
とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
または第５項記載のアモルファスシリコンカーバイト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58044692A JPS58217414A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 新規アモルフアスシリコンカ−バイド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58044692A JPS58217414A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 新規アモルフアスシリコンカ−バイド |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56012313A Division JPS57126175A (en) | 1980-12-03 | 1981-01-29 | Amorphous silicon carbide/amorophous silicon hetero junction optoelectric element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58217414A true JPS58217414A (ja) | 1983-12-17 |
| JPH041511B2 JPH041511B2 (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=12698467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58044692A Granted JPS58217414A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 新規アモルフアスシリコンカ−バイド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58217414A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4109271A (en) * | 1977-05-27 | 1978-08-22 | Rca Corporation | Amorphous silicon-amorphous silicon carbide photovoltaic device |
-
1983
- 1983-03-16 JP JP58044692A patent/JPS58217414A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4109271A (en) * | 1977-05-27 | 1978-08-22 | Rca Corporation | Amorphous silicon-amorphous silicon carbide photovoltaic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH041511B2 (ja) | 1992-01-13 |
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