JPS5976482A - 光電変換半導体装置の作製方法 - Google Patents

光電変換半導体装置の作製方法

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JPS5976482A
JPS5976482A JP57188056A JP18805682A JPS5976482A JP S5976482 A JPS5976482 A JP S5976482A JP 57188056 A JP57188056 A JP 57188056A JP 18805682 A JP18805682 A JP 18805682A JP S5976482 A JPS5976482 A JP S5976482A
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JP
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semiconductor layer
crystal semiconductor
electrode
photoelectric conversion
single crystal
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JP57188056A
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
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    • Y02EREDUCTION 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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は透光性絶縁基板上に第1の透光性導電膜よシ
なる第1の電極と、該電極上の少なくとも1つめP工N
またはPN接合を有する光起電力発生用の非単結晶半導
体と、該半導体のN型半導体層上に50CPS−900
A好ましくは60ト800λの厚さを有する第2の透光
性導電膜(以下単K OTPという)と、該股上に金属
層よりなる第2の電極を設け、この絶縁基板クリより入
射した光の特K 50ド00讐mの波長の光を裏面のO
TFおよびその上の金属によシ反射揖゛シて、入射光代
表的には太陽光の長波を成分に対して有効に利用せんと
するものである。
この発明はかくの如き裏面の反射を5oドo OYmの
波長の光をさらKも(極的に用いるに加えて、N型半導
体層に相性のよい酸化スズを10重量%(以下学に%と
いう)以下添加した酸化インジューム(以下単に工To
という)を形成した状態で透光性導電性を有する被膜を
構成せしめ、かつその際下地の非単結晶半導体層を損傷
することのないようK 300’O以下の温度の電子ビ
ーム法により、50 ト900大好ましくは60 ト8
00大の厚さに形成し、さらにその上面に低価格のアル
ミニュームを蒸着することによシ、裏面での反射を積極
的に用い、ひいては光電変換装置としての変換効率をさ
らに従来の方法に比べて20−30%高めることを目的
としている。
本発明は光電変換装置において、裏面電極特にアルミニ
ュームと半導体層とが反応をしてしまうことにより反射
率の低下をもたらし、変換効率の低下(劣化)をまねく
のを防ぎ、高効率を有しかつ高信頼性を有せしめるため
、この反射防止用にこの間に工TOをはさむことを特徴
とする。
従来非単結晶半導体%にアモルファス半導体を用いた光
電変換装置においては、第1図にそのたて断面図を示し
である構造が用いられていた。
即ち第1図(A)においては、ガラス基板(1)、その
上面に酸化スズ膜0CTF 、さらKP工N接合捷たは
P工NPINIIIIIIIIPINを有するS i+
 8 i xC+−x−S’ + または81xO,−
−Eli−fiixGe、−4構造を有する非単結晶半
導体さらにその上面に裏面電極(8)が真空蒸着法で作
られている。
しかしこの裏面電極は一般KVルミニュームよすなって
おり、それは低価格であシ、半導体層と真空蒸着をする
のみでオーム接触を形成させることができるという理由
による。
かかる構造において、裏面での反射を調べるため、定エ
ネルギ分光器を用い、入射ブ’C(10)の波長を変え
、反射光(1d)を調べた。その結果が第3図に示され
ている。
第3図においてα′4は裏面にアルミニュームを真空蒸
着をした直後の特性であυ、’700−800mmの波
長に対しては十分な反射をするが、太陽光の最も有効な
波長領域即ち500−600f2m K対しては、修ず
しも十分ではな(、h20%と反射がほとんどされず、
大部分は裏面電極に到達した時、熱に変わってしまい、
光電変換装置の昇温に寄与するのみであった。
さらに重要なことは、これを150’024時間放置し
た場合、この特性θ埠は0)となシ、600−8009
mにおいても反射がほとんどなくなってしまうことがわ
かった。これは信頼性低下を誘発する大きな要因であシ
、この劣化を除去することは太陽光に照射される長期偵
用の保証としてきわめて重要である。
かかる点を解決するため、第2図(4)において裏面電
極として銀を用いた。するととの銀電極(4)の反射(
10)は第3図曲線0υに示される。500−600V
mの反射が〜10%とアルミニュームと同程度Yカ)¥
)い。しかし700−800Qm付近ではアルミニュー
ムよシ反射を有している。しかし7ooh (1,77
eV)〜sooim 0.55eV)はエネルギバンド
巾(1,se巧においては光電変換をすることがなく、
波長領域での反射が好ましい事が例の特徴にもならない
。゛しかし250’C24時間放置試験においては、曲
線01はdと劣化しない傾向を有し、この面では高価な
材料であるが、信頼性上は特に問題はなさそうである。
また第1図(B)の構造は半導体(3)の裏面に全く何
も形成しない場合である。この場合の反射光(10)は
第3図曲線0υおよび150°C24時間経過テストに
て0υを有しておfi、50800¥mの光を十分透過
してしまうことが判明した。
さらに第1図(C)は半導体(3)の裏面VC500−
90o’Fi議好ましくは6o トsooWm C厚さ
のOT?特に工TOをN型半導体層上に形成したもので
ある。この場合の特性は第4図αQK示す。太陽光の電
気変換に重要な5oo−(ooim においては、反射
は15チになる。
十分でないことがわかる。信頼性上はぐ→が04となる
のみで十分安定であった。
以上の従来の技術の前提によっては、光電変換装置とじ
1はこれら第1図(4)〜(0)のいずれもが長波長光
を有効に利用して光−電気変換を行なうには十分でない
ことが判明した。
これらを前提に低価格であり、高信頼性を保証し、さら
に半導体のEg (1,8eηよシも大きいエネルギの
光行vc 500−J700”;1mにおいては十分な
反射を行せるために本発明はなされたものである。
第2図(A)はそのfc又明断面図示す。
図面において、透光性基板(1)を例えばガラスによシ
設け、その上面に酸化スズを主成分とする第1のCTF
を1〔空蒸着法またはプラズマ気相法によ単結晶半導体
と接する面に酸化スズ<cy化ア/チモンが10−以下
添加される)を用いた。この厚さは、この表面での反射
を少なくするため、500−900大の厚さにした。さ
らにこのOTFを工T ()−6n 0Z−P−Fl 
i xO識いう多重構造としてもよい。
さらにこの上面の非単結晶中ψ体層(3)はP^V半導
体、工型半導体およびN型半導体をP工N接合を構成す
る尤うに設け、上面をN型の非単結晶半導体とした。こ
の非単結晶半導体としてPIN’PIIJ−φ・P工N
とタンデム構造としてもよいO かかる非単結晶中バI体は350°C以下の温度でCシ
ラン、Si%SiF、を用いてプラズマ気相法(圧力0
.0l−Jo、 2torr、高周波出力1〜5W (
13,56MH2))により、または300−500’
Oでのs i、JQ用いた減圧気相法(圧力0.1〜5
torr)Kよシ形成したOするとこの非単結晶半2i
す体中には水素をゼ)結合中心中和用に1〜10原子チ
含有し、それは350″O以上の温度で放出され、劣化
現象かおき1しまうため、さらにこの半導体部のN型半
導体層上には300’O以下の温度シζて酸化スズが1
0重量係以下添加された酸化インジュームαTo)を主
成分とするCTFを50ト伺0λの厚さ好1しくはe 
o トs o oAのノワさに電子ビーム蒸着法1(よ
シ形成した。
このOTFは工Toであシ、かつ電子ビーム蒸着法を用
いているため、この工程の後100’O以上の温度にて
加熱形成する必要がなく、300’C以上のペーク工程
を必要とするため、CVD法、スパッタ法スプレー法等
の本発明方法において用いることが不可能であった。
さらに電子ビーム蒸着法においても、N型半導体層と相
性のよい、即ち再結合■流を丈敷六(月工Toを用いる
ことにより、このN型半導体層の厚さを従来よシ知られ
た2 00−500^では々<、150同時に行なうと
、このリンが工TOとN型半導体層との間のオーム接触
性を高め、さらに工TOのシート抵抗を透光性を損なう
ことなく1mシ%にまで下けることができた。
かくの如くにしてOTFを形成した後、この上面に真望
蒸着法またはCVD法によシ低価格祠料であるアルミニ
ューム(6)を0.1〜2pC厚さに形成させた。真空
蒸着は抵抗加熱または電子ビーム蒸着を用いた。CVD
法はAl ((lJ9.i 20トー300′OK加熱
して0、1〜10tOrrの減圧CVD法まりは室温〜
100°Cでのプラズマ気相法を用いて形成させた0 かくの如くして第2図(A)の入射光(1o)K対し、
反射光00)の特性を第4図0410→に示す0曲線α
→は800λのCTFを形成し7上場合であシ、曲線0
→は700人のOTFを形成した場合である。波長45
o−e o O&m Kおい1.2ト4091S (7
,:反射な有し、CTFを形成しない場合の?¥!、3
図曲憩(図面ときわめて大きな差を有している。さらK
 600−700”;mにおいても、46−80チの反
射を有し、室温の反射の波長保存性を考慮した時、そd
輛効果は光重変換効率の向上に十分期待できる。
さらにこれらを150°024時間放簡しても、それ偵
1 ぞれ0.ヤけ(14、(19は0?Iと¥の範囲での変
化しか観察されず、CTPがアルミニュームとシリコン
との反応の防止に役立っていることがわかる。
さらに本発明構造(第2図(4))を用いて光電変換装
置を作製した場合の特性を以下に示す。
構造は前記した如くガラス基板(1)上K sno、(
25ryo)を7004 F31XOt−4(X =0
.8)のP型半導体100人プラズマ気相法によるシリ
コン■型半導体4000A(aTtのある場合)〜50
00^(aTFcない場合)、N型シリコン半導体10
0iよシなる1つのP工N接合を有する半導体(3)、
工ToよυなるCTF (5)、700極により設けた
条件   従来例     裏面工T。
マOOA     800A 注   第1図CA)の構造 第2図(A)の構造To
e      0.87Tr        0.90
7  0.90vIsc    15゜IVn410n
  1’i’、5TnVCm’″18゜2mA7’cm
’FF       O,620,650,64効率 
     8.14 !/、       10.3°
八  10.50/hなお上記は真性面積1cm” (
3,5cmX3m坤とした。
Voc開放電圧、工80短結電流、FF曲線因子、効率
AM1 (1’OOmW/c mつの太陽光に対する電
気笈換効率である。
以上の点から、本発明においては裏面のrl型半導体層
上に60 NOOλの工Toよりなる(3TFを形成し
、50ドooLの光の反射光特性をさらに有効に利用す
ることによシ変換効率を約4向上させることが明らかに
なった。さらに裏面電極として単K AN、 A’!’
を形成させてもこれらの向上がみられる。加えて一般に
用いられているAIK対しては本発明構造とすることに
よシ初めて高信頼性特性を保証できることが判明し、工
業的な価値大なるものである。
第2図(B)は本発明を用いた他の構造を示す。
即ち透光性絶縁基板(ガラス) (1)、この上の第1
のOTF (2)、非単結晶半導体、第2のOTF (
5)、裏面電極(6)、さらにこれらのすべてをおおっ
た500〜2000^の厚さの窒化珪素膜01)、さら
に11防止機械損傷防止のためのYドラ−、エポキシ等
の透明樹脂(8)よシなっている。この上面にガラスを
合わせたザンドウィッチ構造としてもよい。
以上の構造において、複数のヤη−<;4(1のを直列
に連結し、高い電圧を出させたものである。
かかる集積化構造においても、第2図(4)と同様の特
性を有せしめることができた。さらに窒化珪素(7)で
おおうことによシ、耐湿性での高信頼性を保証できるた
め、本発明構造によシ裏面電極での耐熱性の保証に加え
て高信頼性への寄与大であった0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光電変換装置のたて断面図である。 第2図は本発明構造の光電変換装流のたて断面図を示す
。 第3図は第1図の構造によって得られた波長−反射率特
性を示す。 第4図は第1図第2図の構造によって得られた他の波長
−反射率特性を示す。 ′1゛」・・1出1・11人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、透光性基板と該基板上の透光性導電膜よシなる第1
    の電極と、該電極上の少なくとも1つのP工Nまたはp
    i接合を有する光起電力発生用の非単結晶半導体と、該
    半導体上に第2の温度での減圧気相法によシ、前記非単
    結晶半導体層であってかつ該半導体層の上KN型の非単
    結晶半導体層を形成させる工程と、該N型半導体層上に
    電子ビーム゛蒸着法によシ300’O以下の温度にて酸
    化スズが10重量%以下添加された酸化インジュームを
    主成分とする透光性導電膜を500−900入の厚さに
    形成させる工程と、該工程の後、前記透光性導電膜上K
    t。。b以下の温度にて金属膜を形成する工程とを有す
    ることを特徴とする光電変換半導体装置の作製方法。
JP57188056A 1982-10-25 1982-10-25 光電変換半導体装置の作製方法 Pending JPS5976482A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010068004A (ja) * 2009-12-21 2010-03-25 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール
JP2010118703A (ja) * 2010-02-26 2010-05-27 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュールの製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55108780A (en) * 1979-02-14 1980-08-21 Sharp Corp Thin film solar cell

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