JPS5983916A - アモルフアス多元系半導体 - Google Patents
アモルフアス多元系半導体Info
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- JPS5983916A JPS5983916A JP57192032A JP19203282A JPS5983916A JP S5983916 A JPS5983916 A JP S5983916A JP 57192032 A JP57192032 A JP 57192032A JP 19203282 A JP19203282 A JP 19203282A JP S5983916 A JPS5983916 A JP S5983916A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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】
本発明はアモルファス多元系半導体、特に太陽電池や感
光体に使用されるアモルファス多元系半導体に関する。
光体に使用されるアモルファス多元系半導体に関する。
太陽電池や光検出器のような光電素子及び装置は太陽光
線を直接電気エネルギに変換することができるが、この
種装置の最大の問題として、他の電気エネルギ発生手段
と比較して発電費用が極めて大きいことが言われている
。その王な原因は、装置の主体を構成する半導体材料の
利用効率が低いこと、更には斯る材料を製造するに要す
るエネルギが多いことにある。最近この欠点を解決する
可能性のある技術として、上記半導体材料に非晶質シリ
コンを使用することが提案され友。即ち非晶質シリコン
はシランやフロルシリコンなどのシリコン化合物雰囲気
中でのグロー放電によって安価かつ大量に形成すること
ができ、その場合の非晶質シリコン（以下ＣＤ−ａＳｉ
と略記する）では、禁止帯の幅中の平均局在状態密度が
１０ 備 以下と小さく、結晶シリコンと同じ様にｐ型
、ｎ型の不純物制御が可能となるのである。
線を直接電気エネルギに変換することができるが、この
種装置の最大の問題として、他の電気エネルギ発生手段
と比較して発電費用が極めて大きいことが言われている
。その王な原因は、装置の主体を構成する半導体材料の
利用効率が低いこと、更には斯る材料を製造するに要す
るエネルギが多いことにある。最近この欠点を解決する
可能性のある技術として、上記半導体材料に非晶質シリ
コンを使用することが提案され友。即ち非晶質シリコン
はシランやフロルシリコンなどのシリコン化合物雰囲気
中でのグロー放電によって安価かつ大量に形成すること
ができ、その場合の非晶質シリコン（以下ＣＤ−ａＳｉ
と略記する）では、禁止帯の幅中の平均局在状態密度が
１０ 備 以下と小さく、結晶シリコンと同じ様にｐ型
、ｎ型の不純物制御が可能となるのである。
ＧＤ−ａＳｊ−を用いた典型的な従来の太陽電池は、可
視光を透過するガラス基板上に透明電極を形成し、該透
明電極上にＧＤ −ａＳｉ−のｐ型層、ＧＤ−ａＳｉ−
のノンドープ（不純物無添加）層及びＧＤ−ａＳｊ−の
ｎ型層を順次形成し該ｎ型層上にオーミックコンタクト
用電極を設けてなるものである。
視光を透過するガラス基板上に透明電極を形成し、該透
明電極上にＧＤ −ａＳｉ−のｐ型層、ＧＤ−ａＳｉ−
のノンドープ（不純物無添加）層及びＧＤ−ａＳｊ−の
ｎ型層を順次形成し該ｎ型層上にオーミックコンタクト
用電極を設けてなるものである。
」二記太陽電池において、ガラス基板及び透明電極を介
して光がＧＤ−ａＳｉからなるｐ型層、ノンドープ層及
びｎ型層に入ると、主にノンドープ層において自由状態
の電子及び／又は正孔が発生し、これらは上記各層の作
るｐｉｎ接合電界により引かれて移動した後透明電極や
オーミックコンタクト用電極に集められ両電極間に電圧
が発生する。
して光がＧＤ−ａＳｉからなるｐ型層、ノンドープ層及
びｎ型層に入ると、主にノンドープ層において自由状態
の電子及び／又は正孔が発生し、これらは上記各層の作
るｐｉｎ接合電界により引かれて移動した後透明電極や
オーミックコンタクト用電極に集められ両電極間に電圧
が発生する。
ところが、以下に述べる理由によって、エネルギー変換
効率は制約を受けており、各方面でこれらの改善を目指
して活発な研究が行なわれている。
効率は制約を受けており、各方面でこれらの改善を目指
して活発な研究が行なわれている。
（１） 光の入射側のドーピング層（上記の場合はｐ
層〕で吸収され几光は有効なキャリアーにならず、ロス
となる。
層〕で吸収され几光は有効なキャリアーにならず、ロス
となる。
（２） 有効なキャリアーを発生するノンドープ層の
エネルギーギャップが約１．８ ｅＶであり、長波長の
光を利用できない。
エネルギーギャップが約１．８ ｅＶであり、長波長の
光を利用できない。
（３） 光の入射側と反対の層のドーピング層（上記
の場合はｎ層）で吸収された光もロスとなり、裏面電極
で反射され、ノンドープ層に導入される光が少なくなる
。
の場合はｎ層）で吸収された光もロスとなり、裏面電極
で反射され、ノンドープ層に導入される光が少なくなる
。
（４） 上記の一例とは別に、広い波長範囲の太陽ス
ペクトルを有効に利用する為、多層構造の太陽電池が提
案されているが、それぞれの層に適し几アモルファス材
料は一部し力）見い出されていない。
ペクトルを有効に利用する為、多層構造の太陽電池が提
案されているが、それぞれの層に適し几アモルファス材
料は一部し力）見い出されていない。
特に上記（１）の理由によって小さな短絡電流（、’Ｊ
ｓｃ ） Ｌか得られず、さらに付随的な現象ではある
が、開放電圧（Ｖｏｃ ）も０．８ボルトと低い値しか
示さなかった。これに対して本発明者等は、特願昭５６
−１２８１３号、特願昭５６−２２６９０号、特願昭５
６−６６６８９号に示すようなワイドギャップでｐ又は
ｎ型に価電子制御できる非晶質半導体を発明し、さらに
非晶質シリコンとへテロ接合ｐｉｎを形成することによ
り太きい、ＪＳＣとＶＯＣが得られることを見い出した
。
ｓｃ ） Ｌか得られず、さらに付随的な現象ではある
が、開放電圧（Ｖｏｃ ）も０．８ボルトと低い値しか
示さなかった。これに対して本発明者等は、特願昭５６
−１２８１３号、特願昭５６−２２６９０号、特願昭５
６−６６６８９号に示すようなワイドギャップでｐ又は
ｎ型に価電子制御できる非晶質半導体を発明し、さらに
非晶質シリコンとへテロ接合ｐｉｎを形成することによ
り太きい、ＪＳＣとＶＯＣが得られることを見い出した
。
本発明者等は、上記（１）〜（４）のすべてを満足させ
得る非晶質材料の開発を主眼に鋭意研究を進めた結果、
本発明を完成するに至った。本発明のアモルファス多元
系半導体は、Ｃ，Ｎ、０、Ｓよシなる元素の群から選ば
れた１種以上の元素と、Ｈ並びにハロゲンよりなる元素
の群から選ばれた１種以上の元素及び５ｉ−１Ｇｅ、Ｓ
ｎよりなる元素の群から選ばれた１種以上の元素とから
なることを特徴としている。
得る非晶質材料の開発を主眼に鋭意研究を進めた結果、
本発明を完成するに至った。本発明のアモルファス多元
系半導体は、Ｃ，Ｎ、０、Ｓよシなる元素の群から選ば
れた１種以上の元素と、Ｈ並びにハロゲンよりなる元素
の群から選ばれた１種以上の元素及び５ｉ−１Ｇｅ、Ｓ
ｎよりなる元素の群から選ばれた１種以上の元素とから
なることを特徴としている。
以下に、その詳細を説明する。
本発明のアモルファス多元系半導体はＣ，Ｎ、０、Ｓ、
Ｈ、ハロゲン、Ｓｉ、Ｇｅ、５ｎ７）＞ら適宜組み合わ
されたガス状の或はガス化せしめた化合物をグロー放電
分解することによって得られる。また、Ｃ，Ｎ’、０、
Ｓ１Ｈ、ハロゲン、５５−１Ｇｅ、 Ｓｎから適宜組み
合わされた固体化合物をターゲットとして、スパッタす
るか、もしくはＣ１Ｎ、Ｏ，Ｓ、Ｈ、ハロゲンから適宜
組み合わされた気体の存在下で前記ターゲットをスパッ
タすることによっても得られる。前記グロー放電法及び
スパッタ法を実施する際の基板温度については特に制限
はないが、通常２００°Ｃ〜４５０℃が用いられる。
Ｈ、ハロゲン、Ｓｉ、Ｇｅ、５ｎ７）＞ら適宜組み合わ
されたガス状の或はガス化せしめた化合物をグロー放電
分解することによって得られる。また、Ｃ，Ｎ’、０、
Ｓ１Ｈ、ハロゲン、５５−１Ｇｅ、 Ｓｎから適宜組み
合わされた固体化合物をターゲットとして、スパッタす
るか、もしくはＣ１Ｎ、Ｏ，Ｓ、Ｈ、ハロゲンから適宜
組み合わされた気体の存在下で前記ターゲットをスパッ
タすることによっても得られる。前記グロー放電法及び
スパッタ法を実施する際の基板温度については特に制限
はないが、通常２００°Ｃ〜４５０℃が用いられる。
本発明では得られた半導体中に含まれるＳｉの量は５０
原子％以上が好ましく、さらに好まし〈はＣ，Ｎ、Ｏ，
Ｓよυなる元素の群７：ｌ）ら選ばれたすべての元素の
合計量が半導体中で３０原子％以下含まれるのが良い。
原子％以上が好ましく、さらに好まし〈はＣ，Ｎ、Ｏ，
Ｓよυなる元素の群７：ｌ）ら選ばれたすべての元素の
合計量が半導体中で３０原子％以下含まれるのが良い。
さらに好ましくは、半導体中に含まれるＨとハロゲンの
合計量が、約１原子％から約４０原子％の範囲で含まれ
るのが良い。また、ハロゲンの中ではフッ素が最も好ま
しい元素である。
合計量が、約１原子％から約４０原子％の範囲で含まれ
るのが良い。また、ハロゲンの中ではフッ素が最も好ま
しい元素である。
ドーピングする場合は、製膜時に■族の元素の化合物例
えばＢ２Ｈ６、又はＶ族の元素の化合物例えばＰＨ３等
を添加するか、或は製膜後イオンイングランチージョン
法を用いることができる。
えばＢ２Ｈ６、又はＶ族の元素の化合物例えばＰＨ３等
を添加するか、或は製膜後イオンイングランチージョン
法を用いることができる。
そのドープ 量は２０°Ｃに於ける暗伝導度が１８
０ （Ω・ｃｍ） 以上となるよう、さらに太陽電池
として用いるべく接合を形成した場合、その拡散電位が
所望の値になるよう選ばれる。
として用いるべく接合を形成した場合、その拡散電位が
所望の値になるよう選ばれる。
以下、本発明の半導体を太陽電池に適用した場合につい
て説明する。本発明の半導体はそのエネルギー・ギャッ
プをかなり任意に選ぶことができるから、アモルファス
太陽電池のそれぞれの層に適した組成を有する材料が使
用できる。
て説明する。本発明の半導体はそのエネルギー・ギャッ
プをかなり任意に選ぶことができるから、アモルファス
太陽電池のそれぞれの層に適した組成を有する材料が使
用できる。
ドーピング層としてはエネルギー・ギャップの大きな拐
料が適しており、特に光の入射側に用いられる窓材料の
光学的バンドギャップ（Ｅｇ・ｏｐｔ ）は１．８５
ｅＶ以上が好ましい。また、有効なキャリアーを発生し
得るノンドープ層のＥｇ・ｏｐｔはそのＥｇ−Ｏｐｔが
単一の値を有する場合、小さい方が好ましい。しかし、
さらに好ましくはノンドープ層のＥｇ・ｏｐｔが光の入
射°側では２ｅＶ或はそれ以上と大きな値を有し、光の
入射側と反対の方向に向かって小さくなり、最終的には
１ｅＶ程度になるのが最も良い。このような概念に基づ
いて考案された太陽電池として、グレーデッド型、（マ
ルチ）スタックド型或はタンデム型と呼ばれる多層構造
の太陽電池があるが、本発明の半導体はこれらのどの層
に列しても充分満足し得る桐料を提供することができる
。従って、本発明の半導体を上記太陽電池に適用するこ
とによって、広い波長範囲を有する太陽スペクトルを有
効に利用することが可能となる３、また、このような複
雑な構造の太陽電池でなくても、一般的な構造を有する
、例えばｐｉｎ型の太陽電池のそれぞれの層に対して本
発明の半導体を用いるだけで、従来よシも改善された性
能を得ることができる。なお、これらの太陽電池に於て
、少なくとも１つの接合についてはその拡散電位が１．
１ボルト以上になるようにするのが好ましく、また、少
なくとも１つのドーピング層、好ましくは光の入射側の
ドーピング層の厚みは約３０〜ａｏｏＸであるのが好ま
しい。ま几、ノンドープ層のＥｇ−Ｏｐｔを小さくする
目的には、本発明の半導体の中でも、特にＳｌ、Ｇｅ、
Ｓｎよりなる元素の群から選ばれた１種以上の元素と■
］、Ｆよシなる元素の群から選ばれｉ１種以」二の元素
とからなる真性アモルファス半導体を用いるのが好まし
いが、■族の元素で補償して実質的に真性にしてもよい
。
料が適しており、特に光の入射側に用いられる窓材料の
光学的バンドギャップ（Ｅｇ・ｏｐｔ ）は１．８５
ｅＶ以上が好ましい。また、有効なキャリアーを発生し
得るノンドープ層のＥｇ・ｏｐｔはそのＥｇ−Ｏｐｔが
単一の値を有する場合、小さい方が好ましい。しかし、
さらに好ましくはノンドープ層のＥｇ・ｏｐｔが光の入
射°側では２ｅＶ或はそれ以上と大きな値を有し、光の
入射側と反対の方向に向かって小さくなり、最終的には
１ｅＶ程度になるのが最も良い。このような概念に基づ
いて考案された太陽電池として、グレーデッド型、（マ
ルチ）スタックド型或はタンデム型と呼ばれる多層構造
の太陽電池があるが、本発明の半導体はこれらのどの層
に列しても充分満足し得る桐料を提供することができる
。従って、本発明の半導体を上記太陽電池に適用するこ
とによって、広い波長範囲を有する太陽スペクトルを有
効に利用することが可能となる３、また、このような複
雑な構造の太陽電池でなくても、一般的な構造を有する
、例えばｐｉｎ型の太陽電池のそれぞれの層に対して本
発明の半導体を用いるだけで、従来よシも改善された性
能を得ることができる。なお、これらの太陽電池に於て
、少なくとも１つの接合についてはその拡散電位が１．
１ボルト以上になるようにするのが好ましく、また、少
なくとも１つのドーピング層、好ましくは光の入射側の
ドーピング層の厚みは約３０〜ａｏｏＸであるのが好ま
しい。ま几、ノンドープ層のＥｇ−Ｏｐｔを小さくする
目的には、本発明の半導体の中でも、特にＳｌ、Ｇｅ、
Ｓｎよりなる元素の群から選ばれた１種以上の元素と■
］、Ｆよシなる元素の群から選ばれｉ１種以」二の元素
とからなる真性アモルファス半導体を用いるのが好まし
いが、■族の元素で補償して実質的に真性にしてもよい
。
以下、ｎ１ｐｆｆｉのグレーデッド構造太陽電池を一例
として具体的に本発明を説明するが、本発明の半導体は
この構造に限定使用されるものではない。
として具体的に本発明を説明するが、本発明の半導体は
この構造に限定使用されるものではない。
この構造の代表的なものの−っは透明電極／ｎ型アモル
ファス半導体／ｉ型アモルファス半導体／ｐ型アモルフ
ァス半導体／電極／絶縁膜／金属箔の構造で、透明電極
側から光を照射する。光を照射する側のｎｑアモルファ
ス半導体の厚みは約３０Ｘから３ｏｏＸ好ましくは５゜
Ａ〜２０ＯＬｉ層の厚みは限定されないが約１０００Ａ
〜１００００λが通常用いられる。
ファス半導体／ｉ型アモルファス半導体／ｐ型アモルフ
ァス半導体／電極／絶縁膜／金属箔の構造で、透明電極
側から光を照射する。光を照射する側のｎｑアモルファ
ス半導体の厚みは約３０Ｘから３ｏｏＸ好ましくは５゜
Ａ〜２０ＯＬｉ層の厚みは限定されないが約１０００Ａ
〜１００００λが通常用いられる。
ｐ層の厚みは限定されないが約１ｏｏＸ〜６００Ａが用
いられる。透明電極はＩＴＯや５ｎ０２特にＩＴＯが好
ましく、ｎ型アモルファス半導体上に直接蒸着して得ら
れる。又ＩＴＯとｎ型アモルファス半導体の界面に３０
〜５００人ノ５ｎｏ２４一つけると更に好ましい。
いられる。透明電極はＩＴＯや５ｎ０２特にＩＴＯが好
ましく、ｎ型アモルファス半導体上に直接蒸着して得ら
れる。又ＩＴＯとｎ型アモルファス半導体の界面に３０
〜５００人ノ５ｎｏ２４一つけると更に好ましい。
ｎ型アモルファス半導体はＥｇ・Ｏｐｔカ１．８５ ｅ
Ｖ以上が好ましく、特にＳｌを主体として、これにＣ，
Ｎ、０、Ｓ％Ｈ、ハロゲンを添加したものが好ましい。
Ｖ以上が好ましく、特にＳｌを主体として、これにＣ，
Ｎ、０、Ｓ％Ｈ、ハロゲンを添加したものが好ましい。
さらに好ましくは、光の入射側程Ｃ，Ｎ、０１Ｓ１Ｈ，
ハロゲンの添加量を多くし、１層に向かって漸次Ｃ，Ｎ
、Ｏ，Ｓの添加量を減少させるのが良い。ｉ型アモルフ
ァス半導体は光の入射側から１層の厚みの約１／３から
半分程度まではＳｉにＨやハロゲンを添加し几半導体が
好ましく、残りの１層はこれにＧｅやＳｒ１を添加し、
しかもその添加量をｐ層側に向かってだんだん高め、最
終的にはその口ｇ・ｏｐｔをｌｅＶ程度にするのが好ま
しい。ｐ型アモルファス半導体は、裏面電極からの反射
光を有効に利用する為にも比較的Ｅｇ・ｏｐｔの大きな
材料が好ましい。
ハロゲンの添加量を多くし、１層に向かって漸次Ｃ，Ｎ
、Ｏ，Ｓの添加量を減少させるのが良い。ｉ型アモルフ
ァス半導体は光の入射側から１層の厚みの約１／３から
半分程度まではＳｉにＨやハロゲンを添加し几半導体が
好ましく、残りの１層はこれにＧｅやＳｒ１を添加し、
しかもその添加量をｐ層側に向かってだんだん高め、最
終的にはその口ｇ・ｏｐｔをｌｅＶ程度にするのが好ま
しい。ｐ型アモルファス半導体は、裏面電極からの反射
光を有効に利用する為にも比較的Ｅｇ・ｏｐｔの大きな
材料が好ましい。
基板は、太陽電池に一般的に使用されている透明電極イ
τｊきガラス基板、ステンレス等の金属基板、ポリイミ
ド等の耐熱性高分子フィルムラ使用できる。まｆξ、ア
ルミニウム、銅、鉄、ニッケル、ステンレス等の金属箔
又はこれに耐熱性高分子或は５ｉＯ１，５ｉ０２−Ａ１
２０ａ、アモルファス又は結晶性のＳｉ（＋ −ｘ ）
Ｃ（ｘ ）、Ｓｉ（＋−，５’）Ｎｙ・Ｓｉｃ １−ｘ
−ｙ）Ｃ＜ｘ）Ｎ＜ｙ）等又はその水素及び／又はハロ
ゲン化物等の絶縁性物質をコーティングした基板も使用
できる。特に、発電区域を複数に分割し、その各々を並
列或は直列に接続する場合は、絶縁性基板を用いる必要
があり、この目的に添った基板としてはガラス、又は耐
熱性高分子フィルム、更には金属箔上に前記絶縁性物質
をコーティングした基板が好まし７く、この上に電極を
パターン化して形成した基板を用いて、コレニアモルフ
ァス半導体を形成すればよい。
τｊきガラス基板、ステンレス等の金属基板、ポリイミ
ド等の耐熱性高分子フィルムラ使用できる。まｆξ、ア
ルミニウム、銅、鉄、ニッケル、ステンレス等の金属箔
又はこれに耐熱性高分子或は５ｉＯ１，５ｉ０２−Ａ１
２０ａ、アモルファス又は結晶性のＳｉ（＋ −ｘ ）
Ｃ（ｘ ）、Ｓｉ（＋−，５’）Ｎｙ・Ｓｉｃ １−ｘ
−ｙ）Ｃ＜ｘ）Ｎ＜ｙ）等又はその水素及び／又はハロ
ゲン化物等の絶縁性物質をコーティングした基板も使用
できる。特に、発電区域を複数に分割し、その各々を並
列或は直列に接続する場合は、絶縁性基板を用いる必要
があり、この目的に添った基板としてはガラス、又は耐
熱性高分子フィルム、更には金属箔上に前記絶縁性物質
をコーティングした基板が好まし７く、この上に電極を
パターン化して形成した基板を用いて、コレニアモルフ
ァス半導体を形成すればよい。
金属箔上に絶縁性物質をコーティングする場合、この絶
縁性薄膜の電気伝導度は約４Ｏ−７（Ω・ａ）−１以下
が好ましい。また、金属箔の厚みは特に制服はないが、
５μｍ〜２問が好ましく、特に５０μ汀Ｊ〜１朋が好ま
しい。絶縁膜の厚みも金属箔を絶縁できればよいので任
意であるが、通常１０００Ａ７）・ら２０μｍ程度の範
囲で用いられる。
縁性薄膜の電気伝導度は約４Ｏ−７（Ω・ａ）−１以下
が好ましい。また、金属箔の厚みは特に制服はないが、
５μｍ〜２問が好ましく、特に５０μ汀Ｊ〜１朋が好ま
しい。絶縁膜の厚みも金属箔を絶縁できればよいので任
意であるが、通常１０００Ａ７）・ら２０μｍ程度の範
囲で用いられる。
第１図に本発明実施例としての光起電力装置を示すが、
１１は金属箔、１２は絶縁膜で１３．１４．１５は該絶
縁基板上に膜状に形成された第１、第２、第３の発電区
域である。
１１は金属箔、１２は絶縁膜で１３．１４．１５は該絶
縁基板上に膜状に形成された第１、第２、第３の発電区
域である。
該発電区域の各々は本発明のアモルファス多元系半導体
層１６と該層を挾んで対向する第１電極１７及び第２電
極１８から構成されている。
層１６と該層を挾んで対向する第１電極１７及び第２電
極１８から構成されている。
半導体層１６は図示していないが例えば基板側から順次
堆積されたｐ層、ノンドープ層（１層）及び１１層の半
導体層からなり、斯る半導体層Ｉ６は第１〜第３の発電
区域に連続して延びている。
堆積されたｐ層、ノンドープ層（１層）及び１１層の半
導体層からなり、斯る半導体層Ｉ６は第１〜第３の発電
区域に連続して延びている。
第１電極１７はｐ層とオーミック接触する金属又は酸化
錫、酸化インジウム、ＩＴＯ（工ｎ２０Ｂ＋ ｘｓｎ０
２ 、 ｘ≦０．１）ｆｘどで構成することができルカ
、工ＴＯ（Ｄ Ｊ二ＩＣ５０〜５００ Ａ （７） ５
ｎ０２をつけたものが特に好ましい。第２電極１８は透
明な酸化錫丁ｒ＋２０３ 、 Ｉ’Ｉ’０又ｉｊ Ｓｎ
０２ Ｆ７） Ｊ−に１１゛Ｏをつけた電極などで構成
される。
錫、酸化インジウム、ＩＴＯ（工ｎ２０Ｂ＋ ｘｓｎ０
２ 、 ｘ≦０．１）ｆｘどで構成することができルカ
、工ＴＯ（Ｄ Ｊ二ＩＣ５０〜５００ Ａ （７） ５
ｎ０２をつけたものが特に好ましい。第２電極１８は透
明な酸化錫丁ｒ＋２０３ 、 Ｉ’Ｉ’０又ｉｊ Ｓｎ
０２ Ｆ７） Ｊ−に１１゛Ｏをつけた電極などで構成
される。
第１〜第３発電区域１３〜１５の夫々の第１電極Ｉ７及
び第２電極Ｉ８は基板１２上Ｉこおいて夫々の発電区域
の外へ延びる延長部１９及び２０を有し、第１発電区域
１３の第２電極１８の延長部２０と第２発電区域１４の
第１電極１７の延長部１９とが、又第２発電区域１４の
第２電極１８の延長部２０と第３発電区域１５の第１電
極１７の延長部１９とが夫々互いに重畳して電気的に接
続されている。又第１発電区域１３の第１電極１７の延
長部１９には第２電摸１８と同材料からなる接続部２１
が重畳被着されている。なお、２１はなくてもよい。上
記装置の製造方法を簡単に説明すると、その第１工程で
基板（ｌｌ＋１２）上ｌこ延長部１９を含んだ第１電極
１７の各々が選択エツチング手法又は選択スパッタ又は
蒸着付着手法により形成され、第２工程で第１〜第３発
電区域に連続して半導体層１６が形成される。
び第２電極Ｉ８は基板１２上Ｉこおいて夫々の発電区域
の外へ延びる延長部１９及び２０を有し、第１発電区域
１３の第２電極１８の延長部２０と第２発電区域１４の
第１電極１７の延長部１９とが、又第２発電区域１４の
第２電極１８の延長部２０と第３発電区域１５の第１電
極１７の延長部１９とが夫々互いに重畳して電気的に接
続されている。又第１発電区域１３の第１電極１７の延
長部１９には第２電摸１８と同材料からなる接続部２１
が重畳被着されている。なお、２１はなくてもよい。上
記装置の製造方法を簡単に説明すると、その第１工程で
基板（ｌｌ＋１２）上ｌこ延長部１９を含んだ第１電極
１７の各々が選択エツチング手法又は選択スパッタ又は
蒸着付着手法により形成され、第２工程で第１〜第３発
電区域に連続して半導体層１６が形成される。
このとき、該層は上記延長部１９．２０に存在してはな
らないので、基板７上全而に上記半導体層を形成した後
、選択エツチング手法により不要部を除去するか、ある
いは不要部を覆うマスクを用いることにより所望部のみ
に上記半導体層が形成される。続く最終工程において延
長部２０を含む第２電％１８及び接続部２１が選択スパ
ッタ又は蒸着手法などにより形成される。本実施例装置
において、第２電極１８を介して光が半導体層１６に入
ると、第１〜第３発電区域１３−１５の夫々において起
電圧が生じ、各区域の第１、第２電極１７、■８はその
延長部において交互に接続されているので各区域の起電
圧は直列的に相加され、第１発電区域１３に連なる接続
部２１を電極、第３発電区域１５の第２電極１８に連な
る延長部２０を一極として両極の間に」二記の如く相加
された電圧が発生する。
らないので、基板７上全而に上記半導体層を形成した後
、選択エツチング手法により不要部を除去するか、ある
いは不要部を覆うマスクを用いることにより所望部のみ
に上記半導体層が形成される。続く最終工程において延
長部２０を含む第２電％１８及び接続部２１が選択スパ
ッタ又は蒸着手法などにより形成される。本実施例装置
において、第２電極１８を介して光が半導体層１６に入
ると、第１〜第３発電区域１３−１５の夫々において起
電圧が生じ、各区域の第１、第２電極１７、■８はその
延長部において交互に接続されているので各区域の起電
圧は直列的に相加され、第１発電区域１３に連なる接続
部２１を電極、第３発電区域１５の第２電極１８に連な
る延長部２０を一極として両極の間に」二記の如く相加
された電圧が発生する。
父上記装置において、各発電区域の隣接間隔が小さいと
、隣シ合う区域の第１電棒１７どうし、あるいは第２電
極１８どうしの間で直接電流が流れる現象、即ち漏れ電
流の発生が認められるが半導体層１６の光照射時の抵抗
値が数〜数十ＭΩであることを考慮すると、」二記隣接
間隔を１１ｔｍ以上に設定することにより、上記漏れ電
流の影響は実質的に問題とならない。必要により半導体
層１６を各発電区域に分離して形成し、裏面電極と隣接
する受光側電極とを直列に接続してもよい。又実用に供
する場合には第２電極側から密着包囲する透明な高分子
絶縁膜又は、Ｓ’１０２、ａ−ｓｉｃ −ａ−８ＩＮ
、 ａ−３ｉＣＮ等の透明な絶縁ら透光性基板で実施す
ることも良い。
、隣シ合う区域の第１電棒１７どうし、あるいは第２電
極１８どうしの間で直接電流が流れる現象、即ち漏れ電
流の発生が認められるが半導体層１６の光照射時の抵抗
値が数〜数十ＭΩであることを考慮すると、」二記隣接
間隔を１１ｔｍ以上に設定することにより、上記漏れ電
流の影響は実質的に問題とならない。必要により半導体
層１６を各発電区域に分離して形成し、裏面電極と隣接
する受光側電極とを直列に接続してもよい。又実用に供
する場合には第２電極側から密着包囲する透明な高分子
絶縁膜又は、Ｓ’１０２、ａ−ｓｉｃ −ａ−８ＩＮ
、 ａ−３ｉＣＮ等の透明な絶縁ら透光性基板で実施す
ることも良い。
以」二の説明より明らかな如く、本発明の構造によれば
、アモルファス多元系半導体を用い、同一基板上にて複
数の発電区域を直列接続したものであって、可撓性て小
型にしてかつ任意の高電圧を発生する装置が得られ、従
来のガラス基板と同じ方法で作ることができるのは金属
箔を絶縁した基板を用いたが故に実現されたものであり
、その製造に際しても従来の製造工程とほとんど変わる
ところなく簡単な膜形成工程のみで製造することができ
、量産的にも極めて優れたものである。
、アモルファス多元系半導体を用い、同一基板上にて複
数の発電区域を直列接続したものであって、可撓性て小
型にしてかつ任意の高電圧を発生する装置が得られ、従
来のガラス基板と同じ方法で作ることができるのは金属
箔を絶縁した基板を用いたが故に実現されたものであり
、その製造に際しても従来の製造工程とほとんど変わる
ところなく簡単な膜形成工程のみで製造することができ
、量産的にも極めて優れたものである。
なお、このような太陽電池は螢光打丁で作動させる電池
として小型の電子装置に組み込むことができるが、駆−
１１００ｍＷ／ｄのような強い光の下で使用される場合
もあり、このような場合、通常保護回路を必要とするが
、絶縁膜１２としてアモルファスシリコンのようす光照
射時の電気伝導度の大きな材料を用いれば、螢光打丁で
１ｌ−ｊ電気伝導度が小さいのでリークは少ないが、屋
外光のように強い光が当たると電気伝導度が犬きくなり
、光電流がリークして保護回路の役割りをするので好ま
しい。
として小型の電子装置に組み込むことができるが、駆−
１１００ｍＷ／ｄのような強い光の下で使用される場合
もあり、このような場合、通常保護回路を必要とするが
、絶縁膜１２としてアモルファスシリコンのようす光照
射時の電気伝導度の大きな材料を用いれば、螢光打丁で
１ｌ−ｊ電気伝導度が小さいのでリークは少ないが、屋
外光のように強い光が当たると電気伝導度が犬きくなり
、光電流がリークして保護回路の役割りをするので好ま
しい。
また、本発明のアモルファス多元系半導体は元素の組み
合せとその組成を適宜選択することにより感光体用の材
料としても有用となる。即ち、太陽電池の場合と異なっ
て２０°Ｃに於ける略伝導度が１０ （Ω・渭） 以
下でかつ該伝導度の２０°Ｃに於ける光伝導度に対する
比が１／１０００以下になるように元素の組み合せとそ
の組成を選ぶのが好ましい。
合せとその組成を適宜選択することにより感光体用の材
料としても有用となる。即ち、太陽電池の場合と異なっ
て２０°Ｃに於ける略伝導度が１０ （Ω・渭） 以
下でかつ該伝導度の２０°Ｃに於ける光伝導度に対する
比が１／１０００以下になるように元素の組み合せとそ
の組成を選ぶのが好ましい。
以」二の本発明によるアモルファス多元、ｔ＝半導体は
その製造条件によっては一部又は全部が微結晶化する場
合が認められるが、本発明のアモルファス多元系半導体
はこのような微結晶化した部分を有していても良い。
その製造条件によっては一部又は全部が微結晶化する場
合が認められるが、本発明のアモルファス多元系半導体
はこのような微結晶化した部分を有していても良い。
さらに、グロー放電分解によって本発明のアモルファス
多元系半導体を製造する場合、工゛ｆ電界と少なくとも
部分的には直交した領域を有する磁界を備えている装置
を用いて、製膜速度の増大と膜質の向上を図ることがで
きる。
多元系半導体を製造する場合、工゛ｆ電界と少なくとも
部分的には直交した領域を有する磁界を備えている装置
を用いて、製膜速度の増大と膜質の向上を図ることがで
きる。
第１図（イ）は本発明の実施例を示す側面図、同（ト）
及び（Ｃ）は夫々間（８）におけるＢ−Ｂ及びＣ−Ｃ断
面図である。 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社
及び（Ｃ）は夫々間（８）におけるＢ−Ｂ及びＣ−Ｃ断
面図である。 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｃ，Ｎ、０、Ｓよりなる元素の群から選ばれた１種
以上の元素と、Ｈ並びにハロゲンよりなる元素の群から
選ばれた１種以上の元素及びＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎよりなる
元素の群カ）ら選ばれた１種以上の元素とからなるアモ
ルファス多元系半導体。 ２ ハロゲンがＦであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の半導体。 ３、 Ｓｊ−の組成が５０原子％以上であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体
。 ４、 Ｃ，Ｎ、０．ＳＪ：＃）なる元素の群から選ば
れたすべての元素の合計が約３０原子％以下であること
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の半導体。 ５、 ＳｌとＣ，Ｎ、○、Ｓよりなる元素の群から選
ばれたすべての元素との合計が６０原子％以北９９原子
％以下であることを特徴とする特許請求の範囲第３項又
ｉ−１：第４項記載の半導体。 ６、周期律表第■族もしくは第Ｖ族の元素でドーピング
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５
項の各項に記載の半導体。 ７、２０”Ｃに於る暗伝導度が１０ （Ω−Ｃｍ ）
−’以上であることを特徴とする特許請求の範囲第６項
記載の半導体。 ８、ｐ型および／またはｎ型にドープされ、太陽電池の
窓材料として用いられることを特徴とする特許請求の範
囲第７項記載の半導体。 ９、 グレーデッド型、マルチスタックＦ型、タンデム
型等の多層構造太陽電池の構成要素であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第８項の各項に記載の半
導体。 １０、 ＳＱＬ、 Ｇｅ、Ｓｎよシなる元素の群から選
ばれ之１種以七の元素とＨ，Ｆよりなる元素の群から選
ばれた１種以上の元素とからなる真性アモルファス半導
体を１層とする太陽電池に於て、ドーピング層の構成要
素であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
９項の各項に記載の半導体。 １１、 ドーピング層のうちの少なくとも１つの層は
、その光学的バンドギャップＥｇ−ｏｐｔが１．８５ｅ
Ｖ以上であり、かつ少なくとも１つの接合の拡散電位が
１．１ボルト以上工あることを特徴とする特許請求の範
囲第８項乃至第１０項の各項に記載の半導体。 １２、 ドーピング層のうちの少なくとも１つの層の
厚みが約３０〜３００Ａであることを特徴とする特許請
求の範囲第１１項記載の半導体。 １３、前記太陽電池の構造がｐｉｎ型またはその積層型
であることを特徴とする特許請求の範囲第８項乃至第１
２項の各項に記載の半導体。 １４ 前記太陽電池が電気絶縁性基板の上に形成され
た複数の発電区域を有し、該区域の集電手段は各区域に
於る光起電力が直列関係になるよう番こ互いに電気的に
接続されてなることを特徴とする特許請求の範囲第８項
乃至第１３項の各項に記載の半導体。 １５、前記複数の発電区域は、金属箔上に形成した電気
絶縁性基板の上に薄膜で形成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１４項記載の半導体。 １６ 前記基板の電気絶縁性薄膜は、約１０ （Ω・
ｃｍ ） 以下の電気伝導度を有する薄膜であること
を特徴とする特許請求の範囲第１４項又は第１５項記載
の半導体。 １７、 前記電気絶縁性薄膜が耐熱性高分子、又はＳ
ｉ、Ｏ、５ｉ−０２、Ａｌ２Ｏ，、又はアモルファス若
しくは結晶性の５ｉ（１−ｚ）Ｃ（Ｘ）・ Ｓｉ（＋−
ｙ）Ｎ（ｙ）・ＳＬ（１−Ｘ−ｙ）ＣｚＮｙ又はアモル
ファスシリコンから選ばれることを特徴とする特許請求
の範囲第１６項記載の半導体。 １８、前記太陽電池の少なくとも光照射側には透明な電
極を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第８項乃至
第１７項の各項に記載の半導体。 １９、 前記透明な電極がＩＴＯ若しくは５ｎ０２又
は工ＴＯトアモルファス層との界面に約３０〜５００λ
の５ｎ０２を設けたＩＴＯ−３ｎ０２複合電極であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１８項記載の半導体。 ２０、前記複数の発電区域の集電手段相互間の電気的接
続は、上記基板上にてなされていることを特徴とする特
許請求の範囲第８項乃至第１９項の各項に記載の半導体
。 ２１、 前記太陽電池が主として室内で使用される携
帯可能な小型電子装置の主電源もしくは補助電源である
ことを特徴とする特許請求の範囲第８項乃至第２０項の
各項に記載の半導体。 ２２．２０°Ｃに於ける暗伝導度が１０ （Ω−ｃｍ
）’以下でかつ該伝導度の２０°Ｃに於ける光伝導度に
対する比が１／１０００以下であって、感光体用材料と
して用いられることを特徴とする特許請求の範囲第１項
乃至第６項の各項に記載の半導体。 ２３、前記アモルファス多元系半導体が一部又は全部が
微結晶化した部分を有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項乃至第２２項の各項に記載の半導体。 ２４、前記アモルファス多元系半導体がｒｆ電界と少な
くとも部分的には直交した領域を有する磁界を備えてい
る装置を用いて、グロー放電分解を行なうことによって
製造されることを特徴とする特許請求の範囲第１°項乃
至第２３項の各項に記載の半導体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57192032A JPS5983916A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | アモルフアス多元系半導体 |
| JP3198724A JPH077843B2 (ja) | 1982-11-01 | 1991-07-12 | アモルフアス多元系半導体素子 |
| JP3198726A JPH0597413A (ja) | 1982-11-01 | 1991-07-12 | アモルフアス多元系半導体および該半導体を用いた素子 |
| JP3198725A JPH0588390A (ja) | 1982-11-01 | 1991-07-12 | 感光体用半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57192032A JPS5983916A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | アモルフアス多元系半導体 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3198725A Division JPH0588390A (ja) | 1982-11-01 | 1991-07-12 | 感光体用半導体素子 |
| JP3198726A Division JPH0597413A (ja) | 1982-11-01 | 1991-07-12 | アモルフアス多元系半導体および該半導体を用いた素子 |
| JP3198724A Division JPH077843B2 (ja) | 1982-11-01 | 1991-07-12 | アモルフアス多元系半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983916A true JPS5983916A (ja) | 1984-05-15 |
Family
ID=16284459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57192032A Pending JPS5983916A (ja) | 1982-11-01 | 1982-11-01 | アモルフアス多元系半導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983916A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60246683A (ja) * | 1984-05-22 | 1985-12-06 | Showa Alum Corp | 太陽電池用基板およびその製造方法 |
| JPS61244072A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-30 | Ricoh Co Ltd | アモルフアスシリコン光電変換素子 |
| JPS61244075A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-30 | Ricoh Co Ltd | アモルフアスシリコン光電変換素子 |
| JPS63224322A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 非晶質シリコンアロイ膜 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56169321A (en) * | 1981-04-15 | 1981-12-26 | Shunpei Yamazaki | Silicon carbide semiconductor |
| JPS571262A (en) * | 1980-06-02 | 1982-01-06 | Fuji Electric Co Ltd | Solar cell |
| JPS5710982A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Amorphous semiconductor thin film |
| JPS5713777A (en) * | 1980-06-30 | 1982-01-23 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device and manufacture thereof |
| JPS5726429A (en) * | 1981-04-30 | 1982-02-12 | Shunpei Yamazaki | Semiamorphous semiconductor |
| JPS5760875A (en) * | 1980-09-25 | 1982-04-13 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element |
| JPS5779672A (en) * | 1980-09-09 | 1982-05-18 | Energy Conversion Devices Inc | Photoresponsive amorphous alloy and method of producing same |
-
1982
- 1982-11-01 JP JP57192032A patent/JPS5983916A/ja active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS571262A (en) * | 1980-06-02 | 1982-01-06 | Fuji Electric Co Ltd | Solar cell |
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| JPS56169321A (en) * | 1981-04-15 | 1981-12-26 | Shunpei Yamazaki | Silicon carbide semiconductor |
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| JPS60246683A (ja) * | 1984-05-22 | 1985-12-06 | Showa Alum Corp | 太陽電池用基板およびその製造方法 |
| JPS61244072A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-30 | Ricoh Co Ltd | アモルフアスシリコン光電変換素子 |
| JPS61244075A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-30 | Ricoh Co Ltd | アモルフアスシリコン光電変換素子 |
| JPS63224322A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 非晶質シリコンアロイ膜 |
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