JPS5929476A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPS5929476A
JPS5929476A JP58058054A JP5805483A JPS5929476A JP S5929476 A JPS5929476 A JP S5929476A JP 58058054 A JP58058054 A JP 58058054A JP 5805483 A JP5805483 A JP 5805483A JP S5929476 A JPS5929476 A JP S5929476A
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JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
layer
diffusion barrier
semiconductor
reflective layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP58058054A
Other languages
English (en)
Inventor
ベンジヤミン・アベレス
テイオド−ル・デイ・マスタカス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
Esso Research and Engineering Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Exxon Research and Engineering Co, Esso Research and Engineering Co filed Critical Exxon Research and Engineering Co
Publication of JPS5929476A publication Critical patent/JPS5929476A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
    • YGENERAL 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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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置に関する。本発明しり、背(fこ、
活性な半導体材料が高反射性金属上にイJオfせしめら
れてなる光発准装置に関する。さらにH’(?しくjホ
ベるト、本発明は、アモルファスシリコン、アモルファ
スrルマニウム、アモルファスシリコン−ダルマニウム
、ソシてアモルファスシリコン−カー yl−ン合金の
簿膜形太陽電池に関する。
先発71℃装置1゛tによる光の吸収がその装ft?c
の活性層の形成に用いられている半導体材料の光学的性
質によって左右されることは周知の通りである。活性層
における光学的吸収は、その電気的特性ともども、半導
体材料の最小膜厚全束縛するものである。例えば、結晶
シリコン太陽電池の場合、シリコンが低い赤外域吸収能
をもつ間接ギヤラグ半導体であるので、太陽輻射線を効
率よく吸収させるために50〜100μmの材料が必要
である。この太陽電池を有効ならしめるため、非常に純
粋であシかつ欠陥のない旧料金使用して電池の全域から
光発生キャリヤーを集めることが必要である。
この理由としては、活性材料の純度とその結晶の完全性
とが拡散距離、すなわち、キャリヤーがその古結合に先
がけて走行することのできる平均的な長さ、全決定する
ということをあげることができる。′べ電池の厚さはそ
れに入射する太陽光の吸収を可能ならしめるものでなけ
れ(l」:ならないので、拡散距離は生成せる重子−正
孔対を;1f1曲によって発生させられた電流に寄力さ
せることが可能なオーダーの電池厚さのものでなけれげ
ならない。このことは、また、高純度でありかつ結晶学
的に完全な非常に高価な活性材お1が必要であることを
意味する。
他方において、アモルファス行第1から作られた太陽T
”lT、曲の場合におけるように拡t”ik l?li
 pf#が短い場合、生成せる電子−正札対が接合(ジ
ャンクション)に達し得るようにするため、活性44利
の1?みもまた短くなければならない。したがって、先
発゛屯利料内の吸収ケ高めることが望外しい。なぜなら
、(1)活性材料の厚みを下げることができるからであ
り、そして(2)半導体の純度やその他の構造的欠陥に
係る要求を緩和することができるからである。
過去10年間において、間接ギヤ7ノ0半?、97体型
結晶シリコンにおける有効吸収を高めるために内部全反
射による光捕獲を使用する多・数のf、l、′:案がな
されている。米国特許第3487223号のA、 E。
St、 Jobnの提案やZ、 Angew r Ph
ys、 25 +156(1968)におけるO、 K
rumplolz及びS、 MoslowIIlclの
提案では、近赤外領域において高いは子効率を保持する
とその間にシリコンフォトダイオードの応答速度が増加
するという予想が主題となっていた。
その後、I)、 Redf 1eld Eよって(Ap
p、Phys。
Lett、 25 、647 (1974)及び米国特
許第3973994)、光の捕獲はさらに太陽電池につ
いても取委な利益をもたらすであろうということが提案
された。半導体材料の必要な厚みを下げることによって
高効率を保持することができた。
さらに加えて、シリコンの品質についての束Pi緩和す
ることができた。それというのも、少数キャリヤーの拡
散距離fc吸収向上の程度に比例して下げることができ
たからである。
上記したような光捕獲の利点fc樽<一方法として、例
えば銀、アルミニウム及び銅のような高反射性の裏面を
電池上に含まぜる方法がある。しがしながら、正四面体
形配位アモルファス半導体とこのような反射利料とを直
接的に結合せしめるのは、もしもそれらの結合方法を高
温度で実施−ノーるのであるならば、困MIGである。
この場合にQ」1、反q[件の表面をもつ月別が活性材
料中に拡11シする可能性がある。もしも活性材料が薄
いと、ンヨートが発生することが可能である。
さらに、使用条件下にある太陽電池(は約100℃まで
加熱されることがある。そのために、活性材料と直接接
触している反射性表面が活性月別中に拡散することもま
た可能であシ、ぞして電池のショートが起こり得る。
さらに加えて、もしもアモルファスのsi又QよGeを
銀、アルミニウム又は銅の最上層」二に200〜400
℃の温度で刺着せしめたとすると、アモルファスのフィ
ルムがその界面において結晶化を生じるということが判
明した。このような結晶化が太陽電池で発生したとする
と、その11を池d、性能低下を生じるであろう。
本発明は、半導体と反射性裏IMとの中間に透明な導電
性層を導入することによって上記したような従来技術の
欠点を克服したものである。この透明な導電性層は、(
a)反射材料が半導体中に拡散するのを慎重するであろ
うしく拡散バリヤー)、また(b)アモルファス半導体
の結晶化を抑制するであろう。同時に、この導?1L性
層は反射性表面の有利な効果f:導いて半導体における
光学的吸収を高めるであろう。
本発明は、上記の記載や特許請求の範囲の記載から理解
されるように、光発電半導体装置、そしてその製造方法
に係る。この半導体装置は、反射層、半、導体材料の活
性層、そして反射層と活性層との間の透明な導電性拡散
バリヤーを含んでなる。
好ましい1態様において、活性層はアモルファスシリコ
ンであシ、そして拡散バリヤーはインノウム錫酸化物(
ITO)、錫酸化物(5n02 )又d:カドミウム錫
酸Ja(CdSnO4)である。
次に、添介Jの図面を参照しながら、薄膜形太陽111
、池を例にとって本発明全説明する。
第1図には本発明の好ましい1例が示されている。この
太陽電池第1q造休は、例えばガラス又&、J、ステン
レス鋼のような支持体基板2、例乏−it:Ag。
At + Cuのような反射イA料の層4、例t i′
J二I’l’0 。
5nO2r CdSnO4のような透明i、”I’il
1体の層6(拡散バリヤーとして働く)、そして例えを
、!:アモルファスシリコン、ケ9ルマニウム、Si 
−Go 及ヒ5l−C合金のような材料からできた半導
体17合8を有する。拡散バリヤーtよ、気相付着法又
はスダレ−法によって刺着させることができる。気相(
’Jス’f法は、スパッタリング、電子ビーム蒸着、そ
して化学的気相成長法(CVD法)全包含する。これら
の付着方法はすべて200〜5oo℃で’>”! XI
する。
Jν、故バリヤーは、ピンホールを形成しないのに十分
外厚さく500Xのオーダー)であるべきであp、また
、10〜60−+cm−f金下廻ることがない・1寥電
率を有するべきである。半導体1妾合8(f」1、この
技術分野において公知ないろいろな形!711 、例え
ばショットキバリヤー、PIN 、 PN又は異種膜【
合の形態をとることができる。最後に、層1()は例え
ばITOのような反射防IJ:、膜である。この411
1費休を上面から太陽光に暴露する。太陽電池の半導体
材料81zcシランのグロー放電分解によるかもしくは
Ar及びl【含有雰囲気中におけるSt + Ge r
 st −Ge 、 5l−Cターrヮトからの反応性
スフ4′ツタリングによっC200〜400℃の温度で
付着させる。
P及びNビーフ6層をこの技術分野において公知な方法
によって形成する。
第2図には本発明の別の聾様が示されている。
この太陽′覗池格造体は、例えばガラス又は水晶のよう
な透明な基板12、反射防市導電性層14、(−して例
工ばアモルファスシリコン、ケ0ルマニウム、5l−G
o及び5l−C合金のような材料から作ら!した半2.
ダ体接合16からなる。半導体接合16は、例えばショ
ットキバリヤー、PIN、PN又は異種接合のようない
ろいろな形態を有することができる。層18は例えばI
TO、5n02 、 CdSnO4のような透明な導電
体であり、拡散バリヤーとして働くことができる。層2
0は、例えばAg 、 At。
Cuのような反射材料である。この構潰体金底1h1か
ら太陽光に暴露する。半導体接合16は下記例1に記載
の方法によって形成する。
例1ニ ジgyトキパリャー太陽?1j;池 第1図に示すような本発明のl i/、j’、嵌にii
(う太1勅1匡池を製作した。この場合ス・卆ツクリン
グにより水晶基板上に付着せしめた1200Xの銀から
反射層4′Jzc形成した。インノウ入/場酸化物から
乙る厚さ5ooIの拡散バリヤー6をス・Pワタリング
に19反吋層4上に伺Xfさせた。半・1休jγ自8に
1:ショットキバリヤーの形伸全もち、zoo久のN型
、シランのグロー放電分解により伺〕l’i 1ツーし
められた5000Xの固有水素化アモルファスシリコン
、そして蒸着によシ付着ぜしめられたI Oo iのP
d層からなった。
このような¥11池は、それにAMIフメトン(光子)
束を照射したところ、6 mAA++t2の短絡+JT
、 f(。
Isc 、 0.38 Vの開放電圧VOC、そし7て
(1,59の曲線因子FF全示した。
例2: PIN大1号゛淑池 第1図に示すような本発明の1態様に従う太陽電池を製
作した。この場合N M 2.4 r 6及び10は前
記例1に記載のものに同じであυ、そしてアモルファス
シリコンの太陽電池材料8はNIP構J1ソ体の形!&
1であった。N層は厚さ200X、IIJfJ’L!5
000L そり、CPFIm、J’l−さl oo’)
であった。これら3層のすべて〒シランのグロー放Fl
u O解によって付着させた。
このような電池は、それにAMIフォトン束を照射した
ところ、I s c = 9.2 mヤ缶+ Voc 
−0,75V、そしてFF=0.25であった。
例3: iII記例1及び例2に記載したものと同様の)’il
造の、イυし、拡散バリヤ一層6及び18を含廿ない太
陽電池を製作した。これらの太陽/1里池中1q輩体は
シql・することが判った。このことは、拡散バリヤー
が必要であることを立証している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光発電半導体装置の好ましい1例
を示した構成図、そして 第21シ1は本発明による光発電半導体装置、のもう1
つの好寸しい例を示した+I′/7成図でを)る。 図中、2は支時体ノI(板、4は反射層、6は11)、
f?にバリヤー、8は半導体接合、そしてI O&、l
: Jス’!、+ 1()j重膜である。 特許出願人 エクソン リサーチ アンド エンジニアリンクカンノ#=− 特許出願代理人 弁)7層士 7¥ 木   朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 内 1)幸 男 印埋十  山  口  昭  之

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1(a)反射層; (b)  半導体拐料の活性層;及び (c)前記反射層と前記活性層との中間に介在せしめら
    れた透明な導電性拡散バリヤー;を含んでなる光発電半
    導体装置。 2、前記反射層が銀、アルミニウム及び銅からなる群か
    ら選らばれる、特許請求の範囲第1項に記載の半導体装
    置。 3、前記活性層がアモルファス材料である、!1′¥d
    ′F請求の範囲W、1項に記載の半導体装置。 4、前記活性層がアモルファスシリコンである、特許請
    求の範囲第1項に記載の半導体装置。 5、前記拡散バリヤーがインノウム錫酸化物である、特
    許請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 6、前記拡散バリヤーが錫酸化物である、特許請求の範
    囲第1項に記載の半導体装置。 7、 前記拡散バリヤーがカドミウム錫酸塩である、特
    許請求の範囲第1項に記載の半導体装11り。 8、前記拡散バリヤーが任A;nの透明な導電性酸化物
    であって、その酸化物の導電率は10 ΩCrrL””
    金下廻ることがない、特許請求のl1iix囲第1項に
    記載の半導体装置。 9(a)反射層全形成すること; (1))透明な導電性拡散バリヤーを前記反射層上に付
    着せしめること;及び (c)半導体月料の層を前記拡71.バリヤー上に20
    0〜400℃の温度で付着せしめること;を含んでなる
    光発fil半導体装置の製造方法。 lO0前記した折d;女バリヤーの層のU着を気相付着
    法によって実施する、特許frl求の、・1・n 1l
    li 1Jlj 9−’頁にバ己4市のg44 】貴方
    と去。
JP58058054A 1982-08-04 1983-04-04 半導体装置及びその製造方法 Pending JPS5929476A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0677510A (ja) * 1992-08-24 1994-03-18 Canon Inc 光起電力素子
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