JPS5996775A - 非晶質シリコン光電変換装置 - Google Patents
非晶質シリコン光電変換装置Info
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- JPS5996775A JPS5996775A JP57205535A JP20553582A JPS5996775A JP S5996775 A JPS5996775 A JP S5996775A JP 57205535 A JP57205535 A JP 57205535A JP 20553582 A JP20553582 A JP 20553582A JP S5996775 A JPS5996775 A JP S5996775A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- type
- photoelectric conversion
- conversion device
- amorphous silicon
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
- H10F71/103—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material including only Group IV materials
-
- Y—GENERAL 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
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- 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】
本発明は光の入射する側にｐ型非晶質シリコン層を有す
るｐ −ｉ −ｎ ｍ非晶質シリコン光電変換製置に関
する○ ・いるが、複雑な製造工程と製造に要するエネルギー価
格が高いという面から、電力用の半導体光電瑯１榛装置
としては、電気エネルギー発生の価格を工全団低くでき
ない欠点がある。しかし、シランガ／ｊｇ ｌ中でグロ
ー放電することにより製造される非晶質シリコン（以下
ａ−８ｔと記す）薄膜を用いることにより、製造コスト
を大幅に低下されうる可能性がある。その上、シランガ
ス中に添加する不純物ガス（ｐ型の場合はジポラン（Ｂ
２Ｈ６）ガス、ｎ型の場合はホスフィン（ＰＨｓ）ガス
等）の順序を変えることにより、基板側からｐ ｓ
ｎｌ又はｎ −１−ｐとどちらにも任意に成長でき、
又基板も金属或はガラスの上に透明導電膜（例えばイン
ジウム。
るｐ −ｉ −ｎ ｍ非晶質シリコン光電変換製置に関
する○ ・いるが、複雑な製造工程と製造に要するエネルギー価
格が高いという面から、電力用の半導体光電瑯１榛装置
としては、電気エネルギー発生の価格を工全団低くでき
ない欠点がある。しかし、シランガ／ｊｇ ｌ中でグロ
ー放電することにより製造される非晶質シリコン（以下
ａ−８ｔと記す）薄膜を用いることにより、製造コスト
を大幅に低下されうる可能性がある。その上、シランガ
ス中に添加する不純物ガス（ｐ型の場合はジポラン（Ｂ
２Ｈ６）ガス、ｎ型の場合はホスフィン（ＰＨｓ）ガス
等）の順序を変えることにより、基板側からｐ ｓ
ｎｌ又はｎ −１−ｐとどちらにも任意に成長でき、
又基板も金属或はガラスの上に透明導電膜（例えばイン
ジウム。
すすの酸化物であるＩＴＯや酸化すずＳｎＯ２等）を設
けた基板も使用できるので、基板材料選択の自由度も大
きく、今後太陽電池あるいは光検出用の半導体光電変換
装置としてａ−８ｉ薄膜は有力な材料となる。
けた基板も使用できるので、基板材料選択の自由度も大
きく、今後太陽電池あるいは光検出用の半導体光電変換
装置としてａ−８ｉ薄膜は有力な材料となる。
ガラス上に透明導電膜を設けた基板にａ−８ｉ薄膜を成
長させて半導体光電変換装置を製造する場合、通常第１
図に示すようにガラス板１．透明導電膜２の上にグロー
放電分解法によ’） １） 壓ａ’−８ｉ膜３’＋１型
ａ−８ｉ膜４ ＋ ｎ型層−８ｉ膜５という順で成−長
させ、真空蒸着法等によシ金属電極６を設けるという構
造で製造されるが、ｐｅａ−８ｉ膜３は光の波長に対す
る吸収係数が第２図の曲線２１に示すようにｉ型ａ−８
ｔ膜（曲線２２）、ｎ型ａ−８ｉ膜（曲線２３）に比べ
大きく、又ｐ型ａ−８ｉ膜内で発生したキャリヤの寿命
はほとんど零に近１く、ｐ型ａ−８ｉ膜による光の吸収
は、光発生電流ドはとんど寄与しないためｐ型ａ−８ｉ
膜厚が厚く浸るとＭ３図の曲線３１に示すように光電流
が極端に減少する。従ってｐ型ａ−８ｔ膜は可能な限り
薄くし、ｐ−１接合を均一に形成するに必要なだけの膜
厚（約５０Ｘ）にしたい。しかし、大きな面積に５０Ｘ
という薄い膜を均一に再現性よく成長させることは量産
的に難しく、膜の不均一性によりｐ−を接合に不均一が
生じ、第３図の曲線３２に示すような形状因子の小さい
特性の半導体光電変換装置になシ易いため、光発生電流
を犠牲にし、ｐ型ａ−８ｔ膜を１ｏｏＸ程度まで厚くす
ることにより量産性を得ている。又、ｐ型ａ−８ｉ膜で
の光の吸収損失を低減させる目的で、ｐ型不純物ガスと
シランガスの比率、通常は不純物ガス／シ２ンガス＝１
／１００程度であるのを不純物ガス／シランガス＝２／
１０００程度まで低くしてｐ壓ａ−８Ｌ膜の光の吸収係
数を小さくする方法があるが、この場合は第３図の曲線
３３に示すように光発生電流は増加するもののｐ型不純
物の湿度が低くなるため、餠放電圧が低く、金属電極或
は透明導電膜とのオドミック接合に問題が生じやすく、
マた形状因子が小さくなる傾向におる。
長させて半導体光電変換装置を製造する場合、通常第１
図に示すようにガラス板１．透明導電膜２の上にグロー
放電分解法によ’） １） 壓ａ’−８ｉ膜３’＋１型
ａ−８ｉ膜４ ＋ ｎ型層−８ｉ膜５という順で成−長
させ、真空蒸着法等によシ金属電極６を設けるという構
造で製造されるが、ｐｅａ−８ｉ膜３は光の波長に対す
る吸収係数が第２図の曲線２１に示すようにｉ型ａ−８
ｔ膜（曲線２２）、ｎ型ａ−８ｉ膜（曲線２３）に比べ
大きく、又ｐ型ａ−８ｉ膜内で発生したキャリヤの寿命
はほとんど零に近１く、ｐ型ａ−８ｉ膜による光の吸収
は、光発生電流ドはとんど寄与しないためｐ型ａ−８ｉ
膜厚が厚く浸るとＭ３図の曲線３１に示すように光電流
が極端に減少する。従ってｐ型ａ−８ｔ膜は可能な限り
薄くし、ｐ−１接合を均一に形成するに必要なだけの膜
厚（約５０Ｘ）にしたい。しかし、大きな面積に５０Ｘ
という薄い膜を均一に再現性よく成長させることは量産
的に難しく、膜の不均一性によりｐ−を接合に不均一が
生じ、第３図の曲線３２に示すような形状因子の小さい
特性の半導体光電変換装置になシ易いため、光発生電流
を犠牲にし、ｐ型ａ−８ｔ膜を１ｏｏＸ程度まで厚くす
ることにより量産性を得ている。又、ｐ型ａ−８ｉ膜で
の光の吸収損失を低減させる目的で、ｐ型不純物ガスと
シランガスの比率、通常は不純物ガス／シ２ンガス＝１
／１００程度であるのを不純物ガス／シランガス＝２／
１０００程度まで低くしてｐ壓ａ−８Ｌ膜の光の吸収係
数を小さくする方法があるが、この場合は第３図の曲線
３３に示すように光発生電流は増加するもののｐ型不純
物の湿度が低くなるため、餠放電圧が低く、金属電極或
は透明導電膜とのオドミック接合に問題が生じやすく、
マた形状因子が小さくなる傾向におる。
本発明の目的は、それ故装置の特性を劣化させることな
く、また量産性の良いｐ型ａ−３ｉ層を光の入射する側
に備えたｐ −ｉ −ｎ型非晶質シリコン゛光電変換装
置を提供することにある。
く、また量産性の良いｐ型ａ−３ｉ層を光の入射する側
に備えたｐ −ｉ −ｎ型非晶質シリコン゛光電変換装
置を提供することにある。
この目的は、光の入射する側にあるｐ型ａ−８ｉ層がｉ
壓層側から順に低濃度層と高濃度層の２層構造を有する
ことによって達成される。
壓層側から順に低濃度層と高濃度層の２層構造を有する
ことによって達成される。
以下図を引用して本発明の実艶例について説明する。第
４図においては、ガラス板１の上に透明導電膜２を設け
た基板に１０２ｅ〜１０２１はう素原−ｆ／ｃｎ１程度
の高濃度ｐ型ａ−８ｉ膜７ 、１０”−１０” はう素
原子／ｃＩ１１程友の低濃度ｐ型ａ−８ｉＨ８，ｉ型ａ
−８ｉ膜４＋ｎ型ａｓｉｌＥ４５をグロー放電分解法に
よシ順次成膜さぜ、金属電極６を真空蒸着法等によシ被
着した構造よシなる半導体光電変換装置を示す。高濃度
のｐ型ａ−８ｉ膜７は、ｐ型ドーピング用不純物ガスと
シランガスのドープ率を０．５〜２．０チにしてグロー
放電を行なうことにょシ得られ、膜厚は成長速度を調べ
ることにより任意の膜厚に設定することが可能であるの
で、成長速度よシ計算される時間グロー放電することに
より ５０Ｘも膜厚を得ることは容易である。ただしグ
ロー放（本の全領博にわたって均一な膜厚を得ることは
国事であるので、成長速度の一番早い場所でモニターし
膜厚を法条する。この様にすることにより、’＋３ ｌ
Ｏ，〜５０Ｘの範囲に膜厚をおさえることは比較的容易
＝ｉＫできる。低濃度のｐ型ａ−８ｉ膜８は、ｐ型トビ
ピング用不純物ガスとシランガスのトープ率を０．０２
〜０．０５％としてグロー放電を行なうことにより得ら
れ、膜厚も高濃度ｐ型ａ−８ｔ膜と同様の方法によシ５
０〜１００Ａに成膜させる。ｉ型ａ−８ｔ膜４はシラン
ガスをグロー放電させることにより、膜厚４．ＯＯＯ〜
７，０ｏｏＸニ成膜サセル。ｎＷａ−８ｉ膜５はシラン
ガスにｎ型ドーピング用不純物ガスをドープ率０５〜２
．０％でグロー放電させることによシ膜厚５００〜１，
０ＯＯＸＫ成膜さぞる。金属電極６は真空蒸着法により
アルミニウムを膜厚３，０００〜１０．０ＯＯＡ Ｋ
、−ｙ−ｐ ｙ ｔｐａｗ−１，ｏｏｏ 〜３．ｏｏｏ
Ｘニ選択蒸着させる。この様にすることにより、第３図
の曲線３４に示したが、通常の製法で造られた装置に比
較して開放電圧についてはほとんど差がなく、光発生電
流においては、通常の装置が１０ｍＡ／ｃｒｌ（ＡＭ−
１照射時）程度であるが、本発明においては１１〜１２
ｍＡ／ｍ（ＡＭ−１照射時）と約１０〜２０係増し、形
状因子については、通常の装置と璋とんど差のない半導
体、光電変換装置を得ること１工できる。
４図においては、ガラス板１の上に透明導電膜２を設け
た基板に１０２ｅ〜１０２１はう素原−ｆ／ｃｎ１程度
の高濃度ｐ型ａ−８ｉ膜７ 、１０”−１０” はう素
原子／ｃＩ１１程友の低濃度ｐ型ａ−８ｉＨ８，ｉ型ａ
−８ｉ膜４＋ｎ型ａｓｉｌＥ４５をグロー放電分解法に
よシ順次成膜さぜ、金属電極６を真空蒸着法等によシ被
着した構造よシなる半導体光電変換装置を示す。高濃度
のｐ型ａ−８ｉ膜７は、ｐ型ドーピング用不純物ガスと
シランガスのドープ率を０．５〜２．０チにしてグロー
放電を行なうことにょシ得られ、膜厚は成長速度を調べ
ることにより任意の膜厚に設定することが可能であるの
で、成長速度よシ計算される時間グロー放電することに
より ５０Ｘも膜厚を得ることは容易である。ただしグ
ロー放（本の全領博にわたって均一な膜厚を得ることは
国事であるので、成長速度の一番早い場所でモニターし
膜厚を法条する。この様にすることにより、’＋３ ｌ
Ｏ，〜５０Ｘの範囲に膜厚をおさえることは比較的容易
＝ｉＫできる。低濃度のｐ型ａ−８ｉ膜８は、ｐ型トビ
ピング用不純物ガスとシランガスのトープ率を０．０２
〜０．０５％としてグロー放電を行なうことにより得ら
れ、膜厚も高濃度ｐ型ａ−８ｔ膜と同様の方法によシ５
０〜１００Ａに成膜させる。ｉ型ａ−８ｔ膜４はシラン
ガスをグロー放電させることにより、膜厚４．ＯＯＯ〜
７，０ｏｏＸニ成膜サセル。ｎＷａ−８ｉ膜５はシラン
ガスにｎ型ドーピング用不純物ガスをドープ率０５〜２
．０％でグロー放電させることによシ膜厚５００〜１，
０ＯＯＸＫ成膜さぞる。金属電極６は真空蒸着法により
アルミニウムを膜厚３，０００〜１０．０ＯＯＡ Ｋ
、−ｙ−ｐ ｙ ｔｐａｗ−１，ｏｏｏ 〜３．ｏｏｏ
Ｘニ選択蒸着させる。この様にすることにより、第３図
の曲線３４に示したが、通常の製法で造られた装置に比
較して開放電圧についてはほとんど差がなく、光発生電
流においては、通常の装置が１０ｍＡ／ｃｒｌ（ＡＭ−
１照射時）程度であるが、本発明においては１１〜１２
ｍＡ／ｍ（ＡＭ−１照射時）と約１０〜２０係増し、形
状因子については、通常の装置と璋とんど差のない半導
体、光電変換装置を得ること１工できる。
：１第５図は、金属基板（例えばステンレス鋼板。
モリブデン板等）を用いた場合の実施例を示す。
薬属基板９上にシランガスにｎ型ドー・ピング用不゛純
胸ガスをドープ率０．５〜２％でグロー放電させ”ル’
、’＋？ニー トニヨ、！ｌＪ ｎ 型ａ Ｓ ｉ膜５
ヲｍ Ｊ’Ｊ ２００〜１，０００ Ａに成膜させる
。その上にｉ型ａ−８ｉ膜４をシランガスのグロー放電
によシ膜厚４，０ＯＯＸ〜７．（）ＯＯＸＫｔＱ膜させ
、さらに低濃度ｐ型・−８ｔ膜へ前記ｉｉｉ。
胸ガスをドープ率０．５〜２％でグロー放電させ”ル’
、’＋？ニー トニヨ、！ｌＪ ｎ 型ａ Ｓ ｉ膜５
ヲｍ Ｊ’Ｊ ２００〜１，０００ Ａに成膜させる
。その上にｉ型ａ−８ｉ膜４をシランガスのグロー放電
によシ膜厚４，０ＯＯＸ〜７．（）ＯＯＸＫｔＱ膜させ
、さらに低濃度ｐ型・−８ｔ膜へ前記ｉｉｉ。
厚°３０〜５０Ｘに成膜させる。そして真空蒸着法＃ｉ
ｉ檎１スパッタリング法等によシ透明導電膜２を形トし
・、しかる後集電用の金属電極１０を真空蒸着法により
チタンを膜厚１，０００〜３，０ＯＯＡに、銀を膜厚５
，０００〜１０，０ＯＯＡに積層した構造である。
ｉ檎１スパッタリング法等によシ透明導電膜２を形トし
・、しかる後集電用の金属電極１０を真空蒸着法により
チタンを膜厚１，０００〜３，０ＯＯＡに、銀を膜厚５
，０００〜１０，０ＯＯＡに積層した構造である。
従来の高濃度単層ｐ型ａ−８ｉ膜の場合、膜厚５０Ａ程
度でしかも均一な膜質が得られないと所期の特性が得ら
れないが、・本発明によれば、高濃度ｐ型ａ−８ｉ膜の
均一性に問題があっても、低濃度ｐｍａ−８ｔ膜による
補償があるため、ｐ １接合は確保される。その上、低
濃度ｐ型ａ−８ｔ膜の光の透過性は良いので、ｉ層への
光の入射の損失は）鷹好な特性を有する非晶質シリコン
光電変換装置÷提供することができる。
度でしかも均一な膜質が得られないと所期の特性が得ら
れないが、・本発明によれば、高濃度ｐ型ａ−８ｉ膜の
均一性に問題があっても、低濃度ｐｍａ−８ｔ膜による
補償があるため、ｐ １接合は確保される。その上、低
濃度ｐ型ａ−８ｔ膜の光の透過性は良いので、ｉ層への
光の入射の損失は）鷹好な特性を有する非晶質シリコン
光電変換装置÷提供することができる。
１ 第１図は従来装置を示す断面図、第２図はａ−８ｔ
膜の波長に対する吸収係数依存性、第３図には装一群の
出力特性をそれぞれ示す図、第４．第５図は１不発明の
二つの実施例をそれぞれ示す断面図である；０ １・・・ガラス板、２ 透明導電膜、４・・ｌ型ａ−８
ｉ膜、５・・・ｎ型ａ−８ｔ膜、６・金属電極、７・・
・高濃度ｐ型ａ−８ｔ膜、８・・低濃度ｐ ｍ ａ−８
を膜、９・・・金属基板。 オ １ 口 ；ジノ１−ｉ ７２ 口 Ｔ３図 ４ ｎ Ｔ、Ｓ 図・
膜の波長に対する吸収係数依存性、第３図には装一群の
出力特性をそれぞれ示す図、第４．第５図は１不発明の
二つの実施例をそれぞれ示す断面図である；０ １・・・ガラス板、２ 透明導電膜、４・・ｌ型ａ−８
ｉ膜、５・・・ｎ型ａ−８ｔ膜、６・金属電極、７・・
・高濃度ｐ型ａ−８ｔ膜、８・・低濃度ｐ ｍ ａ−８
を膜、９・・・金属基板。 オ １ 口 ；ジノ１−ｉ ７２ 口 Ｔ３図 ４ ｎ Ｔ、Ｓ 図・
Claims (1)
- １）ｐ−ｉ−ｎ構造を有し光の入射する側にｐ型側が設
けられるものにおいて、該ｐ型層がｉ型層に近い側の低
濃度層と遠い側の高濃度層の２層からなることを特徴と
する非晶質シリコン光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205535A JPS5996775A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 非晶質シリコン光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205535A JPS5996775A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 非晶質シリコン光電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5996775A true JPS5996775A (ja) | 1984-06-04 |
Family
ID=16508493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57205535A Pending JPS5996775A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 非晶質シリコン光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5996775A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62115785A (ja) * | 1985-11-14 | 1987-05-27 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| JPS62256481A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| US5769963A (en) * | 1995-08-31 | 1998-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56150876A (en) * | 1980-04-24 | 1981-11-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Photovoltaic device |
-
1982
- 1982-11-25 JP JP57205535A patent/JPS5996775A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56150876A (en) * | 1980-04-24 | 1981-11-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Photovoltaic device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62115785A (ja) * | 1985-11-14 | 1987-05-27 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| JPS62256481A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| US5769963A (en) * | 1995-08-31 | 1998-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device |
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