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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
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- 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
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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。
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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