JPS5925395B2 - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
- Publication number
- JPS5925395B2 JPS5925395B2 JP52102986A JP10298677A JPS5925395B2 JP S5925395 B2 JPS5925395 B2 JP S5925395B2 JP 52102986 A JP52102986 A JP 52102986A JP 10298677 A JP10298677 A JP 10298677A JP S5925395 B2 JPS5925395 B2 JP S5925395B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- film
- conversion element
- metal
- ultrafine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、受光効率が高く、かつ収束された入 。
射光（たとえばレーザ光線等）が受光面に照射される場
合においても空間的感度分布がほとんどない光電変換素
子を提供するものである。従来より光電変換素子として
各種のものが用いられているが、その典形的なものであ
るシリコン太陽電池を例にとつて第１図を参照して説明
する。
合においても空間的感度分布がほとんどない光電変換素
子を提供するものである。従来より光電変換素子として
各種のものが用いられているが、その典形的なものであ
るシリコン太陽電池を例にとつて第１図を参照して説明
する。
図において、１はｎ形シリコン基板であり、抵抗率０．
１〜１．０Ω−ｍ）直径２６ｗｒｍφ、厚さ０．４〜０
．５ｗｒｍ程度である。このｎ形シリコン基板１の表面
から例えばボロンを拡散することにより１〜２μｍの深
さのｐ形層２を形成し、さらに受光効率を高めるために
反射防止膜としてＳｉ０膜３を表面上に真空蒸着により
形成している。第１図の例では、受光面積を大きくとる
ためにｐ−ｎ接合のｎ領域およびｐ領域への電極４、５
は受光面の裏面に形成されている。波長の短かい光はｐ
−ｎ接合部に到達する以前に表面に近い所で吸収されて
しまうため、変換効率を向上させるためにｐ−ｎ接合は
できるだけ浅い所に形成されている。
１〜１．０Ω−ｍ）直径２６ｗｒｍφ、厚さ０．４〜０
．５ｗｒｍ程度である。このｎ形シリコン基板１の表面
から例えばボロンを拡散することにより１〜２μｍの深
さのｐ形層２を形成し、さらに受光効率を高めるために
反射防止膜としてＳｉ０膜３を表面上に真空蒸着により
形成している。第１図の例では、受光面積を大きくとる
ためにｐ−ｎ接合のｎ領域およびｐ領域への電極４、５
は受光面の裏面に形成されている。波長の短かい光はｐ
−ｎ接合部に到達する以前に表面に近い所で吸収されて
しまうため、変換効率を向上させるためにｐ−ｎ接合は
できるだけ浅い所に形成されている。
ところがこのような従来の素子においては、変換効率を
低下させる原因として反射損失やスペクトル損失等があ
つて変換効率があまク良くなく、しかも少数キャリアの
収集損失や直列損失などがあるために空間的な感度分布
のばらつきが大きいという欠点があつた。
低下させる原因として反射損失やスペクトル損失等があ
つて変換効率があまク良くなく、しかも少数キャリアの
収集損失や直列損失などがあるために空間的な感度分布
のばらつきが大きいという欠点があつた。
すなわち、たとえばＳｉ０の反射防止膜３を形成したと
きのシリコン太陽電池の反射率の低下の程度と相対出力
の向上の割合は第２図ａ、ｂのようになることが知られ
ている。
きのシリコン太陽電池の反射率の低下の程度と相対出力
の向上の割合は第２図ａ、ｂのようになることが知られ
ている。
シリコンの表面は金属光沢を持つていて光を反射しやす
いのでそのままでは０．４〜１．１μｍの波長領域で３
０％以上も反射している。
いのでそのままでは０．４〜１．１μｍの波長領域で３
０％以上も反射している。
反射防止膜３の屈折率をｎｃ、その厚みをｄｃとし、シ
リコンおよび空気の屈折率をそれぞれｎｓｉ、ｎａｉｒ
とすると、 ｎｃ＝ｎｓ１、ｎａ１に λ ｎｃ′ ｄｃ■（２ｎ＋１ ）−４（ｎ■０、１、２・
・・）の関係が成立し、ｎａｉｒ■１、ｎａｉ＝３．４
〜４．０とすると、１．８４くｎｃく２．００となク、
太陽光のピーク波長をλ＝４８００Ａとすると、６００
＾くｄｃ＜６５２Ｘとなる。
リコンおよび空気の屈折率をそれぞれｎｓｉ、ｎａｉｒ
とすると、 ｎｃ＝ｎｓ１、ｎａ１に λ ｎｃ′ ｄｃ■（２ｎ＋１ ）−４（ｎ■０、１、２・
・・）の関係が成立し、ｎａｉｒ■１、ｎａｉ＝３．４
〜４．０とすると、１．８４くｎｃく２．００となク、
太陽光のピーク波長をλ＝４８００Ａとすると、６００
＾くｄｃ＜６５２Ｘとなる。
また鏡面あるいは研磨面のシリコンウェーハの表面にＳ
ｉＯ２をコーテイングしたときの反射率の波長依存性は
それぞれ第３図Ａ，ｂのようになることが知られている
。
ｉＯ２をコーテイングしたときの反射率の波長依存性は
それぞれ第３図Ａ，ｂのようになることが知られている
。
第２図ｂからも明らかなように反射防止膜を形成するこ
とにより反射率が低下すれば変換効率が向上し、したが
つて相対出力が向上することがわかる。
とにより反射率が低下すれば変換効率が向上し、したが
つて相対出力が向上することがわかる。
従つて、以上に示した第２図，第３図の結果から反射防
止膜３としてＳｉＯ，ＳｉＯ２などの絶縁物膜を形成す
ることにより変換効率の向上が実現できることがわかる
。
止膜３としてＳｉＯ，ＳｉＯ２などの絶縁物膜を形成す
ることにより変換効率の向上が実現できることがわかる
。
しかしながら以上のように絶縁膜を形成することにより
改良された従来の光電変換素子では、空間的感度分布が
大きいという問題点は解決されずに残つている。
改良された従来の光電変換素子では、空間的感度分布が
大きいという問題点は解決されずに残つている。
たとえば、波長６３２８λのＨｅ−Ｎｅレーザを照射し
た場合、レーザ光線のビーム径が、０．５ｍｍφ，０．
１ｗＬφ，０．０５Ｔｆｒ！ｒｌφのとき、空間的感度
分布に起因する誤差はそれぞれ５，１０，２０％である
。
た場合、レーザ光線のビーム径が、０．５ｍｍφ，０．
１ｗＬφ，０．０５Ｔｆｒ！ｒｌφのとき、空間的感度
分布に起因する誤差はそれぞれ５，１０，２０％である
。
もう一つの問題点として、レーザ光線を長時間照射した
場合に局部的焼損がおこるという現象も解決されずに残
されたままである。
場合に局部的焼損がおこるという現象も解決されずに残
されたままである。
そこで本発明はかかる欠点を解消した素子を提供するこ
とを目的とするものであり、そのために上述のような反
射防止膜のかわシに金属の超微粒子膜を形成するように
したことに特徴がある。
とを目的とするものであり、そのために上述のような反
射防止膜のかわシに金属の超微粒子膜を形成するように
したことに特徴がある。
金属超微粒子は０．５〜５０Ｔ０ｒｒという、真空蒸着
法などに比べて非常に高い圧力の不活性雰囲気中で、金
属を蒸発させることによつて得られる。その粒径は十数
ないし数百オングストロームである。これによつて、受
光効率が高くなるのみならず、レーザ光線のように、た
とえば０．５７ｍφ〜０．０５？φにも収束された入射
光に対しても光電変換素子面内の照射位置による空間的
感度分布がほとんどない光電変換素子を実現することが
可能になつたものである。以下、本発明につき、その実
施例を示す図面を参照して説明する。
法などに比べて非常に高い圧力の不活性雰囲気中で、金
属を蒸発させることによつて得られる。その粒径は十数
ないし数百オングストロームである。これによつて、受
光効率が高くなるのみならず、レーザ光線のように、た
とえば０．５７ｍφ〜０．０５？φにも収束された入射
光に対しても光電変換素子面内の照射位置による空間的
感度分布がほとんどない光電変換素子を実現することが
可能になつたものである。以下、本発明につき、その実
施例を示す図面を参照して説明する。
第４図はその構成を示し、形状自体は第１図のものと同
様であるが、表面に金属の超微粒子膜６を設けている。
第５図は、金属超微粒子膜６の一例としてＡｕ超微粒子
膜を形成した場合について、波長λ＝５０００λにおけ
る光の透過率および反射率と付着量との関係を示してい
る。
様であるが、表面に金属の超微粒子膜６を設けている。
第５図は、金属超微粒子膜６の一例としてＡｕ超微粒子
膜を形成した場合について、波長λ＝５０００λにおけ
る光の透過率および反射率と付着量との関係を示してい
る。
金属超微粒子膜３がＳｉＯ，ＳｉＯ２膜と同時の効果を
発揮するための特性としては、透過率Ｔが大きく、反射
率Ｒが小さいことが望ましい。第５図に示すＴはＡｕ超
微粒子膜自体の透過率であり、Ｒはシリコンの表面上に
Ａｕ超微粒子膜を形成したときの反射率である。たとえ
ば、Ａｕ超微粒子膜の付着量が２５μ７／→のときにＴ
＝０．７（７００１１）、Ｒ＝０．１３（１３％）であ
ることがわかる。したがつて、Ａｕ超微粒子膜において
もＳｉＯ，ＳｉＯ２膜と同様に変換効率が改善されるこ
とが明らかであるが、金属超微粒子膜６を形成した光電
変換素子においては、同時に従来問題となつていた空間
的感度分布が検出されなくなわ、しかもレーザ光の長時
間照射による局部的焼損現象も発生しなくなつた。
発揮するための特性としては、透過率Ｔが大きく、反射
率Ｒが小さいことが望ましい。第５図に示すＴはＡｕ超
微粒子膜自体の透過率であり、Ｒはシリコンの表面上に
Ａｕ超微粒子膜を形成したときの反射率である。たとえ
ば、Ａｕ超微粒子膜の付着量が２５μ７／→のときにＴ
＝０．７（７００１１）、Ｒ＝０．１３（１３％）であ
ることがわかる。したがつて、Ａｕ超微粒子膜において
もＳｉＯ，ＳｉＯ２膜と同様に変換効率が改善されるこ
とが明らかであるが、金属超微粒子膜６を形成した光電
変換素子においては、同時に従来問題となつていた空間
的感度分布が検出されなくなわ、しかもレーザ光の長時
間照射による局部的焼損現象も発生しなくなつた。
したがつて本発明の光電変換素子はレーザパワーの測定
用等に広く用いることができ、実用的に大きな価値を有
するものである。このような作用を示す理由の詳細につ
いては不明であるが金属超微粒子膜６の場合にはＳｉＯ
，ＳｉＯ２等の絶縁物の膜に比して熱伝導率がよいこと
、および金属の均一膜ではなく、その超微粒子の集合膜
であるために照射光の散乱がおこり易く、入射光の局部
的な集中が起こりにくいこと等が、以上の効果を生み出
した理由であると推定することができる。つぎに本発明
の金属超微粒子膜を設けた素子の製造方法の一例につい
て述べる。
用等に広く用いることができ、実用的に大きな価値を有
するものである。このような作用を示す理由の詳細につ
いては不明であるが金属超微粒子膜６の場合にはＳｉＯ
，ＳｉＯ２等の絶縁物の膜に比して熱伝導率がよいこと
、および金属の均一膜ではなく、その超微粒子の集合膜
であるために照射光の散乱がおこり易く、入射光の局部
的な集中が起こりにくいこと等が、以上の効果を生み出
した理由であると推定することができる。つぎに本発明
の金属超微粒子膜を設けた素子の製造方法の一例につい
て述べる。
真空蒸着装置の中に、付着させるべき金属たとえばＡｕ
を蒸発させるための蒸発源を設置し、これと対向させて
あらかじめ製造された光電変換素子（第４図において、
６が形成されていないもの）を設置し、真空排気する。
を蒸発させるための蒸発源を設置し、これと対向させて
あらかじめ製造された光電変換素子（第４図において、
６が形成されていないもの）を設置し、真空排気する。
その後、前記真空蒸着装置の真空槽内にアルゴン、ヘリ
ウムなどの不活性ガスをたとえば０．５〜５０Ｔ０ｒｒ
程度導人し、この不活性ガス雰囲気中でＡｕ等の金属を
蒸発させる。蒸発した金属原子は不活性ガス雰囲気中で
衝突し合つて、粒径が十数ないし数百オングストローム
の超微粒子に成長する。不活性ガス雰囲気は蒸発源から
の熱で対流しているので、前記超微粒子はこの対流によ
つて素子表面に運ばれ、それに付着して膜６が形成され
る。このときの金属超微粒子の粒径および付着量は、付
着時間，蒸発源の温度，蒸発源と素子との距離，ガス圧
などによク制御することができる。以上詳述したように
本発明によれば、ｐ−ｎ接合の表面に金属の超微粒子膜
を設けることによジ受光効率が高く、しかも空間的な感
度分布のない優れた特性が光電変換素子を得ることがで
きるものである。
ウムなどの不活性ガスをたとえば０．５〜５０Ｔ０ｒｒ
程度導人し、この不活性ガス雰囲気中でＡｕ等の金属を
蒸発させる。蒸発した金属原子は不活性ガス雰囲気中で
衝突し合つて、粒径が十数ないし数百オングストローム
の超微粒子に成長する。不活性ガス雰囲気は蒸発源から
の熱で対流しているので、前記超微粒子はこの対流によ
つて素子表面に運ばれ、それに付着して膜６が形成され
る。このときの金属超微粒子の粒径および付着量は、付
着時間，蒸発源の温度，蒸発源と素子との距離，ガス圧
などによク制御することができる。以上詳述したように
本発明によれば、ｐ−ｎ接合の表面に金属の超微粒子膜
を設けることによジ受光効率が高く、しかも空間的な感
度分布のない優れた特性が光電変換素子を得ることがで
きるものである。
また、不活性ガス雰囲気中で金属を蒸発させ、超微粒子
としてｐ−ｎ接合の表面に付着させることにより、きわ
めて容易に上記の優れた特性の素子を製造することがで
きるものである。
としてｐ−ｎ接合の表面に付着させることにより、きわ
めて容易に上記の優れた特性の素子を製造することがで
きるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の光電変換素子の断面図、第２図Ａ，ｂお
よび第３図Ａ，ｂはその特性を説明するための特性図、
第４図は本発明の一実施例における光電変換素子の断面
図、第５図はその特性を説明するための特性図である。 １・・・・・・ｎ形シリコン基板、２・・・・・・ｐ形
層、４，５・・・・・・電極、６・・・・・・金属超微
粒子膜。
よび第３図Ａ，ｂはその特性を説明するための特性図、
第４図は本発明の一実施例における光電変換素子の断面
図、第５図はその特性を説明するための特性図である。 １・・・・・・ｎ形シリコン基板、２・・・・・・ｐ形
層、４，５・・・・・・電極、６・・・・・・金属超微
粒子膜。
Claims (1)
- １ 一方の導電形の半導体基板の表面に他方の導電形の
浅い層を形成したｐ−ｎ接合の表面に、不活性ガス雰囲
気中で形成したところの金属超微粒子の膜を、反射防止
膜として設けたことを特徴とする光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52102986A JPS5925395B2 (ja) | 1977-08-26 | 1977-08-26 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52102986A JPS5925395B2 (ja) | 1977-08-26 | 1977-08-26 | 光電変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5436193A JPS5436193A (en) | 1979-03-16 |
| JPS5925395B2 true JPS5925395B2 (ja) | 1984-06-16 |
Family
ID=14342023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52102986A Expired JPS5925395B2 (ja) | 1977-08-26 | 1977-08-26 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5925395B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS644485Y2 (ja) * | 1984-09-12 | 1989-02-06 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6047104B2 (ja) * | 1979-05-17 | 1985-10-19 | 東レ株式会社 | スタンピング成形用シ−ト |
| JPS57117661A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-22 | Nippon Petrochemicals Co Ltd | Sheet for stamping molding and production thereof |
| JPS6212592Y2 (ja) * | 1981-04-16 | 1987-04-01 | ||
| JPS6140359A (ja) * | 1984-08-02 | 1986-02-26 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | スタンピング成形用ガラス繊維含有熱可塑性樹脂組成物 |
| JPS61279518A (ja) * | 1985-06-06 | 1986-12-10 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 強化樹脂板連続製造装置 |
| JPS61279519A (ja) * | 1985-06-06 | 1986-12-10 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 強化樹脂板連続製造装置 |
| JPH0529868Y2 (ja) * | 1987-02-10 | 1993-07-30 | ||
| JPH0694201B2 (ja) * | 1990-06-28 | 1994-11-24 | 新日鐵化学株式会社 | 軽量板材及びその製造方法 |
-
1977
- 1977-08-26 JP JP52102986A patent/JPS5925395B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS644485Y2 (ja) * | 1984-09-12 | 1989-02-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5436193A (en) | 1979-03-16 |
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