JPS59972A - 絶縁層を組み込む補償アモルフアス太陽電池 - Google Patents
絶縁層を組み込む補償アモルフアス太陽電池Info
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- JPS59972A JPS59972A JP58063517A JP6351783A JPS59972A JP S59972 A JPS59972 A JP S59972A JP 58063517 A JP58063517 A JP 58063517A JP 6351783 A JP6351783 A JP 6351783A JP S59972 A JPS59972 A JP S59972A
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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】
本発明は薄膜太陽電池に関する。さらに詳しくは、この
発明は薄膜水素化アモルファスシリコン太陽電池に関す
る。
発明は薄膜水素化アモルファスシリコン太陽電池に関す
る。
光電池、たとえば水素化アモルファスシリコン太陽電池
のごときはぜ場数射線を有用な電気エネルギ・−に変換
する能力がある。電気エネルギー変換は太陽電池分野で
光電効果としてよく知られる仁との結果として起る。太
陽電池に当る太陽放射線は電子およびホールを生じる半
導体層により吸収される。電子およびホールは内蔵され
た（ ｂｕｉｌｔ−１ｎ ）電界、たとえば、太陽電池
におけるＮ−工−Ｐ接合のような整流接合によシ分離さ
れる。電子はＮ型領域に向って流れ、ホールはＰ層領域
に向って流れる。整流接合を通してのホールと電子の分
離は、光電流として知られる電流および光電圧として知
られる電圧の発生を引き起こす。
のごときはぜ場数射線を有用な電気エネルギ・−に変換
する能力がある。電気エネルギー変換は太陽電池分野で
光電効果としてよく知られる仁との結果として起る。太
陽電池に当る太陽放射線は電子およびホールを生じる半
導体層により吸収される。電子およびホールは内蔵され
た（ ｂｕｉｌｔ−１ｎ ）電界、たとえば、太陽電池
におけるＮ−工−Ｐ接合のような整流接合によシ分離さ
れる。電子はＮ型領域に向って流れ、ホールはＰ層領域
に向って流れる。整流接合を通してのホールと電子の分
離は、光電流として知られる電流および光電圧として知
られる電圧の発生を引き起こす。
光電池の研究者は、経済的な面で従来の電気発生手段と
競合できる太陽光からの電気発生にいたる種々の道筋を
研究している。研究の焦点となる主領域の一つは低価格
で大面積の水素化アモルファスシリコン太陽電池である
。水素化アモルファスシリコンは低価格の半導体であっ
て、グロー放電、スパッタリング、あるいは反応スパッ
タ析出のような方法により製造できる。これらの方法は
自動化した製造技術および大面積パネルに適用できる。
競合できる太陽光からの電気発生にいたる種々の道筋を
研究している。研究の焦点となる主領域の一つは低価格
で大面積の水素化アモルファスシリコン太陽電池である
。水素化アモルファスシリコンは低価格の半導体であっ
て、グロー放電、スパッタリング、あるいは反応スパッ
タ析出のような方法により製造できる。これらの方法は
自動化した製造技術および大面積パネルに適用できる。
現在の研究は電池の面積が増大する際の装置の効率改善
に焦点をあてている。電池は多くの知られた半導体構成
、たとえばＰ−ニーＮ太陽電池、Ｎ−１−Ｐ太陽電池、
ショットキー障壁太陽電池およびＭＩ日太陽電池のごと
きで作ることができる。最初の字句はそれを通して太陽
放射線がまず太陽電池を透過する入射面を示す。
に焦点をあてている。電池は多くの知られた半導体構成
、たとえばＰ−ニーＮ太陽電池、Ｎ−１−Ｐ太陽電池、
ショットキー障壁太陽電池およびＭＩ日太陽電池のごと
きで作ることができる。最初の字句はそれを通して太陽
放射線がまず太陽電池を透過する入射面を示す。
これまでのところでは、Ｎ工Ｐ装置などのような光活性
真性領域を取込む装置は最も高い効率を呈した。しかし
ながら、シュワルツがＪ、 Ａｐｐｌ、 ｐｈｙ８゜５
３７１５ （１９８２）において教示するところでは、
Ｎ工Ｐ太陽電池における限界因子は装置の短絡電流（Ｊ
Ｂｏ） ｔ−下けるＮ型層への号トノ（の戻ｐ拡散（ｂ
ａｃｋ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ）である。加うるに、Ｎ
工Ｐ装置の光活性真性領域は太陽放射線の最大吸収に関
する最適バンドギャップより大きいバンドギャップを有
する。それゆえ、Ｎ工Ｐ太陽電池であって、太陽放射線
が、ホールの戻り拡散を最少にするＮ型領域を通してム
ク、シかも太陽放射線の吸収の増加に対する理想的バン
ドギャップにもつとよく適合する光活性領域を有する上
記太陽電池を持つことが非常に望ましい。
真性領域を取込む装置は最も高い効率を呈した。しかし
ながら、シュワルツがＪ、 Ａｐｐｌ、 ｐｈｙ８゜５
３７１５ （１９８２）において教示するところでは、
Ｎ工Ｐ太陽電池における限界因子は装置の短絡電流（Ｊ
Ｂｏ） ｔ−下けるＮ型層への号トノ（の戻ｐ拡散（ｂ
ａｃｋ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ）である。加うるに、Ｎ
工Ｐ装置の光活性真性領域は太陽放射線の最大吸収に関
する最適バンドギャップより大きいバンドギャップを有
する。それゆえ、Ｎ工Ｐ太陽電池であって、太陽放射線
が、ホールの戻り拡散を最少にするＮ型領域を通してム
ク、シかも太陽放射線の吸収の増加に対する理想的バン
ドギャップにもつとよく適合する光活性領域を有する上
記太陽電池を持つことが非常に望ましい。
光活性補償真性領域および、該真性領域と水素化アモル
ファスシリコンの付帯Ｎ型領域との間の絶縁層を組み入
れる、アモルファスシリコン太陽電池を発明した０本発
明がまた包含する方法は、光活性真性領域のバンドギャ
ップを下げしかも光活性真性領域からホールがｙｍ領域
へ戻り拡散するのを抑制する方法である。
ファスシリコンの付帯Ｎ型領域との間の絶縁層を組み入
れる、アモルファスシリコン太陽電池を発明した０本発
明がまた包含する方法は、光活性真性領域のバンドギャ
ップを下げしかも光活性真性領域からホールがｙｍ領域
へ戻り拡散するのを抑制する方法である。
第１図は、光活性補償真性領域および、水素化アモルフ
ァスシリコンのＨ型層と光活性真性層との間の絶縁層を
組み入れる、Ｎ−ニーＰ水素化アモルファスシリコン太
陽電池を例証する０本発明は第１図を参照してもつと明
確に例証するが第、１図は１０と呼称し以後太陽電池１
０とするＮ−工−Ｐ太陽電池を表わす。太陽放射＃１０
０は太陽電池１０に入射し太陽電池の各層あるいは領域
の入射面に関し参照点（ｒｅｆｅｒｓｎａｅ ｐｏｉｎ
ｔ ）を形成する。１太陽電池１０はステンレス鋼、モ
リブデン、チタンあるいは他の適尚な材料から成る電気
伝導性の基板１２を含む。任意ではあるがアルミニウム
、クロムあるいは他の非常に反射の良い金属の薄層を底
の金属基板層１２上に析出させて太陽放射線を光活性層
１６に反射して返すことができる。任意ではあるが、基
板１２は透明材料たとえばガラスあるいはザファイヤで
あって、電気的に伝導性の材料たとえばスズ酸化物、イ
ンジウム スズ酸化物あるいは同様の材料のような、以
後Ｔｏｏと呼ぶ透明伝導酸化物のごときで被覆したもの
であってもよい。もし基板１２がＴｏ。
ァスシリコンのＨ型層と光活性真性層との間の絶縁層を
組み入れる、Ｎ−ニーＰ水素化アモルファスシリコン太
陽電池を例証する０本発明は第１図を参照してもつと明
確に例証するが第、１図は１０と呼称し以後太陽電池１
０とするＮ−工−Ｐ太陽電池を表わす。太陽放射＃１０
０は太陽電池１０に入射し太陽電池の各層あるいは領域
の入射面に関し参照点（ｒｅｆｅｒｓｎａｅ ｐｏｉｎ
ｔ ）を形成する。１太陽電池１０はステンレス鋼、モ
リブデン、チタンあるいは他の適尚な材料から成る電気
伝導性の基板１２を含む。任意ではあるがアルミニウム
、クロムあるいは他の非常に反射の良い金属の薄層を底
の金属基板層１２上に析出させて太陽放射線を光活性層
１６に反射して返すことができる。任意ではあるが、基
板１２は透明材料たとえばガラスあるいはザファイヤで
あって、電気的に伝導性の材料たとえばスズ酸化物、イ
ンジウム スズ酸化物あるいは同様の材料のような、以
後Ｔｏｏと呼ぶ透明伝導酸化物のごときで被覆したもの
であってもよい。もし基板１２がＴｏ。
層で被覆されるなら、そのとき太陽輻射熱はいずれの側
からも入ることができる。
からも入ることができる。
Ｐ型の水素化アモルファスシリコンの第一の層を基板１
２上に析出さぜる。層１４は基板１２にオーム接触する
Ｐ＋型伝導から４１６に接触するＰ型伝導まで等級づけ
るのが好ましい。水素化アモルファスシリコンはグロー
放電、スパッタリング、あるいは反応スパッタリングに
より作ることができる。グロー放電が好ましい作製方法
である。
２上に析出さぜる。層１４は基板１２にオーム接触する
Ｐ＋型伝導から４１６に接触するＰ型伝導まで等級づけ
るのが好ましい。水素化アモルファスシリコンはグロー
放電、スパッタリング、あるいは反応スパッタリングに
より作ることができる。グロー放電が好ましい作製方法
である。
層１４はＰｍ、伝導調節剤たとえばホウ素、アルミニラ
・ム、ガリウムあるいはインジウムあるいは他の適切な
Ｐ型ドーパントのごときでＰ型伝導にドープする。層１
４は典型的には約１．２〜ｉ、４ｅＶのオーダーのバン
ドギャップおよび約２０〜約５０ナノメータ好ましくは
約３０ナノメータの厚さを有する。層１４は約２０〜約
４０．０００容積ｐｐｍ好ましくは約３０．０００ ｐ
ｐｍの量のＰ型伝導調節剤を取り入れる。いっぽう、Ｐ
型層は広いバンドギャップの、すなわち、もしアモルフ
ァスシリコンをＮＨ３，Ｎ、ＯあるいはＯＲ，を含む雰
囲気内で作るなら、１．８ｅｖより大きいアモルファス
シリコンとすることができる。
・ム、ガリウムあるいはインジウムあるいは他の適切な
Ｐ型ドーパントのごときでＰ型伝導にドープする。層１
４は典型的には約１．２〜ｉ、４ｅＶのオーダーのバン
ドギャップおよび約２０〜約５０ナノメータ好ましくは
約３０ナノメータの厚さを有する。層１４は約２０〜約
４０．０００容積ｐｐｍ好ましくは約３０．０００ ｐ
ｐｍの量のＰ型伝導調節剤を取り入れる。いっぽう、Ｐ
型層は広いバンドギャップの、すなわち、もしアモルフ
ァスシリコンをＮＨ３，Ｎ、ＯあるいはＯＲ，を含む雰
囲気内で作るなら、１．８ｅｖより大きいアモルファス
シリコンとすることができる。
光活性補償真性アそルファスシリコンの層１６を層１４
上に析出させる。光活性補償真性層は約２５０〜約４０
０ナノメータの厚さで好ましくは約６５０ナノメータ厚
さである。層１６は約１．４〜約１，６ｅＶ好ましくは
約１．５ｅＶのバンドギャップを有する。光活性層１６
はもしそれが補償され持つ。補償領域の吸収の増加によ
９層の厚みは減少できる。非補償層は曲部的には４００
〜１０００ナノメータのオーダーの厚みである。Ｎ型お
よびＰ型ドーパントは層１６に約５００〜約１５００容
積ｐｐｍの濃度で取９人れられる。ドーパントの濃度は
光活性真性領域のバンドギャップを減少ししかもそれゆ
え吸収を増すように調節する。ドーパントの取ｐ入れは
欠陥状態密度を増す傾向にあるので、ドーパントの濃度
は、光により生成した電子とホールの再結合寿命がホー
ルと電子がそれぞれＮ型およびＰ型の領域に泳動（ｍｉ
ｇｒａｔｅ ）する遷移時間よりも長いように調節すべ
きであるＯＰ型トド−パント加えて光学バンドギャップ
を所望のバ／Ｐギャップエネルギー、好ましくは約１．
５ｅＶに減らす。しかしながら、Ｐ型ドーパントは材料
の７工ルミ準位を補償光活性真性水素化アモルファスシ
リコンのそれよフ小さく下げる。
上に析出させる。光活性補償真性層は約２５０〜約４０
０ナノメータの厚さで好ましくは約６５０ナノメータ厚
さである。層１６は約１．４〜約１，６ｅＶ好ましくは
約１．５ｅＶのバンドギャップを有する。光活性層１６
はもしそれが補償され持つ。補償領域の吸収の増加によ
９層の厚みは減少できる。非補償層は曲部的には４００
〜１０００ナノメータのオーダーの厚みである。Ｎ型お
よびＰ型ドーパントは層１６に約５００〜約１５００容
積ｐｐｍの濃度で取９人れられる。ドーパントの濃度は
光活性真性領域のバンドギャップを減少ししかもそれゆ
え吸収を増すように調節する。ドーパントの取ｐ入れは
欠陥状態密度を増す傾向にあるので、ドーパントの濃度
は、光により生成した電子とホールの再結合寿命がホー
ルと電子がそれぞれＮ型およびＰ型の領域に泳動（ｍｉ
ｇｒａｔｅ ）する遷移時間よりも長いように調節すべ
きであるＯＰ型トド−パント加えて光学バンドギャップ
を所望のバ／Ｐギャップエネルギー、好ましくは約１．
５ｅＶに減らす。しかしながら、Ｐ型ドーパントは材料
の７工ルミ準位を補償光活性真性水素化アモルファスシ
リコンのそれよフ小さく下げる。
それゆえ、十分なＮ型ドーパントをやはり加えて真性水
素化シリコンのフェルミ準位を非補償水素化アモルファ
スシリコンの準位“に戻し上げる。好ましくはＮ型ドー
パントの単位を調節して目的の太陽電池が次のフェルミ
準位を持つようにする、。
素化シリコンのフェルミ準位を非補償水素化アモルファ
スシリコンの準位“に戻し上げる。好ましくはＮ型ドー
パントの単位を調節して目的の太陽電池が次のフェルミ
準位を持つようにする、。
つまシ、Ｐ８ｉｌａ−Ｅｌｉ：ＨあるいはＰ型層 −８
１：Ｆ：Ｈなどのような種々のドープした半導体材料あ
るいはショットキー障壁金属のいずれかと接触する補償
真性材料に関し最も云い可能な消衰幅（ｄｅｐｌｅｔｉ
ｏｎｗｉｄｔｈ ）を与えるようなフェルミ単位を持つ
。一定量のＮ型ドーパントを加えて、約０．６ｅｖ〜約
Ｑ、８ｓＶ好ましくは約Ｑ、７ｅＶの伝導活性化エネル
ヤーとつながる水素化アモルファスシリコンのホトルミ
ネセンスを最大にする。
１：Ｆ：Ｈなどのような種々のドープした半導体材料あ
るいはショットキー障壁金属のいずれかと接触する補償
真性材料に関し最も云い可能な消衰幅（ｄｅｐｌｅｔｉ
ｏｎｗｉｄｔｈ ）を与えるようなフェルミ単位を持つ
。一定量のＮ型ドーパントを加えて、約０．６ｅｖ〜約
Ｑ、８ｓＶ好ましくは約Ｑ、７ｅＶの伝導活性化エネル
ヤーとつながる水素化アモルファスシリコンのホトルミ
ネセンスを最大にする。
太陽電池の光活性真性層１６およびＮ型層２００間に薄
い絶縁層１８がある。絶縁層は約１〜５ナノメータ好ま
しくは約６ナノメータの厚みを持つ。適当な絶縁材は窒
化ケイ素８１３Ｎ、 、 ５ｉｎ２゜ＢＮ 、 Ｔａ、
ＢＯ５、Ｎ型層２０内などである０８１３Ｎ、および５
１０２が好ましい、なぜなら材料がシランおよびアンモ
ニアあるいはそれぞれシランおよび亜酸化窒素の雰囲気
内で作ることができるので。絶縁層１Ｂを光活性真性補
償層１６とＮ型層２０との間に組み入れることは光活性
補償真性層１６中にホールをはね返すのに役立つ。ホー
ルのはね返しによりそれらがＮ型層２０内の電子と結合
するのを防ぎそれゆえ太陽電池のＪｓａを減らすことに
なる。
い絶縁層１８がある。絶縁層は約１〜５ナノメータ好ま
しくは約６ナノメータの厚みを持つ。適当な絶縁材は窒
化ケイ素８１３Ｎ、 、 ５ｉｎ２゜ＢＮ 、 Ｔａ、
ＢＯ５、Ｎ型層２０内などである０８１３Ｎ、および５
１０２が好ましい、なぜなら材料がシランおよびアンモ
ニアあるいはそれぞれシランおよび亜酸化窒素の雰囲気
内で作ることができるので。絶縁層１Ｂを光活性真性補
償層１６とＮ型層２０との間に組み入れることは光活性
補償真性層１６中にホールをはね返すのに役立つ。ホー
ルのはね返しによりそれらがＮ型層２０内の電子と結合
するのを防ぎそれゆえ太陽電池のＪｓａを減らすことに
なる。
絶縁体の電子親和力が半導体材料と同じであシしかも電
流の流れに何らの障害がないように、絶縁体１８を選び
および（あるいは）調節する。しかしながら、半導体の
パンドヤヤツプエネルギーと比較すると絶縁体の比較的
広いパンドヤヤップエネルギーのために、この絶縁体層
はホールの戻シ拡散（ｂａｃｋ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ
）に対する障壁を与える。このホールの戻シ拡散の抑制
は太陽スペクトルの青色領域での太陽電池の量子効率を
増す。絶縁層の厚みはＡＭ１励起励起ストルの青色端で
の量子効率を最大にするように調節する。この厚みを越
えて、太陽電池の総括量子効率は、太陽電池が半導体支
配管理（ｒｅｇｉｍｅ ）よりもむしろトンネル支配管
理において働くので減少する。
流の流れに何らの障害がないように、絶縁体１８を選び
および（あるいは）調節する。しかしながら、半導体の
パンドヤヤツプエネルギーと比較すると絶縁体の比較的
広いパンドヤヤップエネルギーのために、この絶縁体層
はホールの戻シ拡散（ｂａｃｋ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ
）に対する障壁を与える。このホールの戻シ拡散の抑制
は太陽スペクトルの青色領域での太陽電池の量子効率を
増す。絶縁層の厚みはＡＭ１励起励起ストルの青色端で
の量子効率を最大にするように調節する。この厚みを越
えて、太陽電池の総括量子効率は、太陽電池が半導体支
配管理（ｒｅｇｉｍｅ ）よりもむしろトンネル支配管
理において働くので減少する。
Ｎｕの水素化アモルファスシリコンの層２０を絶縁層１
８の上に作る。層２０は層１８界面でのづけるのが好ま
しい。ｒ型伝導は層２２へのオーム接触を確実にする。
８の上に作る。層２０は層１８界面でのづけるのが好ま
しい。ｒ型伝導は層２２へのオーム接触を確実にする。
層２０は適当なＮｕドーパントたとえばリン、歇素、窒
素、アンチモンなどを取シ入れる。リンはそれをホスフ
ィンガスＰＨ３ｔ−用いての層のグロー放電作成中に取
９入れることができるので好ましいドーパントである。
素、アンチモンなどを取シ入れる。リンはそれをホスフ
ィンガスＰＨ３ｔ−用いての層のグロー放電作成中に取
９入れることができるので好ましいドーパントである。
層２０は約１０〜約４０ナノメータ好ましくは約２０〜
約６０ナノメータの厚みで約ｉｏ、ｏｏｏ容積ｐｐｍの
ドーパント濃度および約１，８ｅＶのバンドヤヤツプを
有する。
約６０ナノメータの厚みで約ｉｏ、ｏｏｏ容積ｐｐｍの
ドーパント濃度および約１，８ｅＶのバンドヤヤツプを
有する。
透明伝導電極、つｔシＴｏｌ！電極の層２２を層２０の
上に作る。７０１層を４分の１波長の厚みで任意に作っ
て反反射特性を有ししかも太陽電池の総括効率を増すこ
とができる。適当なＴＯＩｎ層はインジウムスズ酸化物
のような透明伝導酸化物Ｔｏｏとすることができる。Ｔ
ｏｏ層２２は約５０〜約１５０ナノメータ好ましくは約
７０ナノメータの厚みを有することができる。７００層
は約６０オーム／平方未満、好ましくは約３０オーム／
平方未満しかも最も好ましくは約２０オーム／平方未満
の面積抵抗を持つべきである。任意ではあるが、層２２
）は金、白金などのような薄い透明金属とすること
ができる。
上に作る。７０１層を４分の１波長の厚みで任意に作っ
て反反射特性を有ししかも太陽電池の総括効率を増すこ
とができる。適当なＴＯＩｎ層はインジウムスズ酸化物
のような透明伝導酸化物Ｔｏｏとすることができる。Ｔ
ｏｏ層２２は約５０〜約１５０ナノメータ好ましくは約
７０ナノメータの厚みを有することができる。７００層
は約６０オーム／平方未満、好ましくは約３０オーム／
平方未満しかも最も好ましくは約２０オーム／平方未満
の面積抵抗を持つべきである。任意ではあるが、層２２
）は金、白金などのような薄い透明金属とすること
ができる。
太陽電池１０の寸法が増すと、格子電極２４をＴｏｏ電
極２２上に作って、１００で例示の太陽放射線による照
射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ）中に発生する ｉ
電流を太陽電池から取シ出さねばならない。
極２２上に作って、１００で例示の太陽放射線による照
射（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ）中に発生する ｉ
電流を太陽電池から取シ出さねばならない。
任意であるが、電池は背壁構造、つｔｐ主要支持基板が
ガラスあるいはす７アイヤのような透明材料でありしか
もＴｏｏが透明基板と接触する構造で作ることができる
。本実施態様においては、背面電極１２は、ここで参照
する米国特許明細書箱４．１６２．５０５号に教示す仝
ような厚膜サーメットとすることができる。
ガラスあるいはす７アイヤのような透明材料でありしか
もＴｏｏが透明基板と接触する構造で作ることができる
。本実施態様においては、背面電極１２は、ここで参照
する米国特許明細書箱４．１６２．５０５号に教示す仝
ような厚膜サーメットとすることができる。
装置は従来技術たとえばと＼で参照される米国特許明細
書箱４，０６４，５２１号；第４．２１７．１４８号；
および第４，２２６．８９８号に記載の公知方法により
作ることができる。適当なグロー放電装置は市販品で入
手できる、たとえばマサチ具−セツツのウオパーンにあ
るＰｌａｓｍａ−Ｔｈｅｒｍ、 Ｉｎｃ、の子会社、で
あるＰｌａｓｍａ Ｓｙｓｔｅｍｓ、工ｎｏ、のＭｏａ
ｅ１２５０６ｓカリンオルニャのマウンテンヴエーにあ
るＰａｏｉｆｉｃ Ｗｅｓｔｅｒｎ ８ｙｓｔｅｍｓ、
工ｎａ、の製品であるＭｏｄｅｌ ＰＷ８４５Ｑ ０ｏ
ｙｏｔ＋ｓ 、あるいはマサチニーセッツのワルタムに
あるＬ？Ｉ ０ａｒｐ、の製品であるＭｏｄｅ：ｌ Ｐ
ＮＤ −３０１−ＭＱ （６） （１）とト＠ テｈル
。
書箱４，０６４，５２１号；第４．２１７．１４８号；
および第４，２２６．８９８号に記載の公知方法により
作ることができる。適当なグロー放電装置は市販品で入
手できる、たとえばマサチ具−セツツのウオパーンにあ
るＰｌａｓｍａ−Ｔｈｅｒｍ、 Ｉｎｃ、の子会社、で
あるＰｌａｓｍａ Ｓｙｓｔｅｍｓ、工ｎｏ、のＭｏａ
ｅ１２５０６ｓカリンオルニャのマウンテンヴエーにあ
るＰａｏｉｆｉｃ Ｗｅｓｔｅｒｎ ８ｙｓｔｅｍｓ、
工ｎａ、の製品であるＭｏｄｅｌ ＰＷ８４５Ｑ ０ｏ
ｙｏｔ＋ｓ 、あるいはマサチニーセッツのワルタムに
あるＬ？Ｉ ０ａｒｐ、の製品であるＭｏｄｅ：ｌ Ｐ
ＮＤ −３０１−ＭＱ （６） （１）とト＠ テｈル
。
たとえば、ＰＭ、あるいはＰ＋型の水素化７モル７７ス
シリコンは、８１Ｈ，＋ Ｂ、Ｈ，、８ｉＩＩ、 ＋
Ｈ２＋Ｂ、Ｈ，、８１Ｆ、 ＋ Ｈ，＋ Ｂ、Ｈ，、８
１０ｔ２Ｈ２＋ １２ 十Ｂ、Ｈ６、水素化シリコンガ
ス足す水素およびＰ型ドーパントなどから作る仁とがで
きる。広いバンドギャップのＰＷ材料はＥＩｉＨ，＋
ＯＨ４＋ Ｂ２Ｈ，。
シリコンは、８１Ｈ，＋ Ｂ、Ｈ，、８ｉＩＩ、 ＋
Ｈ２＋Ｂ、Ｈ，、８１Ｆ、 ＋ Ｈ，＋ Ｂ、Ｈ，、８
１０ｔ２Ｈ２＋ １２ 十Ｂ、Ｈ６、水素化シリコンガ
ス足す水素およびＰ型ドーパントなどから作る仁とがで
きる。広いバンドギャップのＰＷ材料はＥＩｉＨ，＋
ＯＨ４＋ Ｂ２Ｈ，。
８１Ｂ、 十Ｎ２０ ＋ＢｓＨ，、８１Ｈ，＋ ＮＨ，
＋ Ｂ２Ｈ，、水素化シリコンガスおよびＯＨ，あるい
はＨＨ，などから作ることができる。補償真性アモルフ
ァスシリコンはＳｉｎ、 十Ｂ、Ｈ，＋アＨ，、８１Ｆ
、 ＋ Ｈ，十Ｂ２Ｈ，＋ＰＨ５，８１Ｈ，＋ Ｈ，＋
Ｂ、Ｈ，＋ ＰＨ，、他の水素化シリコンガス、水素
、ジポラン、ホスフィンなどから作ることができる。Ｎ
型あるいはＮ生型材料はＰ型材料と同じ材料から作るこ
とができるが、ＰＨ５、ＡｓＨ，あるいは他の適当なＮ
型ドーパントをＰ型ドーパ／トと置換する。適当な基板
温度は約２５０〜６５０℃であり、０．２〜２ Ｗ／ｃ
ｒｒＰの電力密度、５〜５ Ｑ ８００Ｍの流速および
０．１〜２ＴＯｒｒの析出圧力を有する。
＋ Ｂ２Ｈ，、水素化シリコンガスおよびＯＨ，あるい
はＨＨ，などから作ることができる。補償真性アモルフ
ァスシリコンはＳｉｎ、 十Ｂ、Ｈ，＋アＨ，、８１Ｆ
、 ＋ Ｈ，十Ｂ２Ｈ，＋ＰＨ５，８１Ｈ，＋ Ｈ，＋
Ｂ、Ｈ，＋ ＰＨ，、他の水素化シリコンガス、水素
、ジポラン、ホスフィンなどから作ることができる。Ｎ
型あるいはＮ生型材料はＰ型材料と同じ材料から作るこ
とができるが、ＰＨ５、ＡｓＨ，あるいは他の適当なＮ
型ドーパントをＰ型ドーパ／トと置換する。適当な基板
温度は約２５０〜６５０℃であり、０．２〜２ Ｗ／ｃ
ｒｒＰの電力密度、５〜５ Ｑ ８００Ｍの流速および
０．１〜２ＴＯｒｒの析出圧力を有する。
さらに詳細に言えば、基板をグロー放電装置内に置き、
装置内の圧力を約１０−’ Ｔｏｒｒに減らす。
装置内の圧力を約１０−’ Ｔｏｒｒに減らす。
その後で基板の温度を約２８０℃に上げ、約２０５００
Ｍの流速で約１〜５％のＢ２Ｈ６を含むシランをグロー
放電装置内に入れ、バックグランド圧力を約Ｑ、 ５
Ｔｏｒｒに保つ。グロー放電電極に通電しＰ型にドープ
する流れ割合を含むシランを流し続けて約２０ナノメー
タ厚さのＦＷ層を形成する。その後で、Ｐ型ドーピング
濃度を約５００容積ｐｐｍ〜１５００容積ｐｐｍに減ら
しおよびＮ型ドーピング源を出して約５００〜１５００
容積ｐｐｍのＮ型およびＰ型ドーパントを含む約６５０
ナノメータの補償光活性真性領域を成長させる。光活性
層の成長が完了すると、Ｎ型およびＰ型のドーパントを
７Ｄ％シラン、３０チアンモニアであるような量大れる
。ガスの流速は約２ Ｑ ５００Ｍでおる。約６ナノメ
ータの薄い絶縁層を光活性補償真性領域上に析出するま
で流速を継続する。絶縁層の成長が完了するとアンモニ
ア流を止め、１％のリンのＮ型ドーパントとともにシラ
ンを入れてＮ型伝導アモルファスシリコンの２０〜３０
ナノメータ厚の層を成長させる。Ｎ型層の成長中に基板
温度は約２８０℃に下げる。
Ｍの流速で約１〜５％のＢ２Ｈ６を含むシランをグロー
放電装置内に入れ、バックグランド圧力を約Ｑ、 ５
Ｔｏｒｒに保つ。グロー放電電極に通電しＰ型にドープ
する流れ割合を含むシランを流し続けて約２０ナノメー
タ厚さのＦＷ層を形成する。その後で、Ｐ型ドーピング
濃度を約５００容積ｐｐｍ〜１５００容積ｐｐｍに減ら
しおよびＮ型ドーピング源を出して約５００〜１５００
容積ｐｐｍのＮ型およびＰ型ドーパントを含む約６５０
ナノメータの補償光活性真性領域を成長させる。光活性
層の成長が完了すると、Ｎ型およびＰ型のドーパントを
７Ｄ％シラン、３０チアンモニアであるような量大れる
。ガスの流速は約２ Ｑ ５００Ｍでおる。約６ナノメ
ータの薄い絶縁層を光活性補償真性領域上に析出するま
で流速を継続する。絶縁層の成長が完了するとアンモニ
ア流を止め、１％のリンのＮ型ドーパントとともにシラ
ンを入れてＮ型伝導アモルファスシリコンの２０〜３０
ナノメータ厚の層を成長させる。Ｎ型層の成長中に基板
温度は約２８０℃に下げる。
その後で透明伝導酸化物を蒸着によ、ＱＮ＋型層の上に
作る。もし必要なら、格子電極を透明伝導酸化物上に、
マスクなどを通してフォトリソグラフィ技術あるいは電
子ビーム蒸着によって作成する。最後に、線を上部電極
および底の基板電極に接続する。
作る。もし必要なら、格子電極を透明伝導酸化物上に、
マスクなどを通してフォトリソグラフィ技術あるいは電
子ビーム蒸着によって作成する。最後に、線を上部電極
および底の基板電極に接続する。
本発明はＮ型／補償真性／絶縁／ＰＩＪＩ太陽電池とし
て記載するが、本発明の実施態様はどんな装置にも、つ
まシ光活性真性領域および、Ｍ工Ｓ太陽電池あるいはＮ
型ショットキー障壁太陽電−池のような太陽放射線に付
随するＮ型領域とを組み込む装置に等しく応珀できる。
て記載するが、本発明の実施態様はどんな装置にも、つ
まシ光活性真性領域および、Ｍ工Ｓ太陽電池あるいはＮ
型ショットキー障壁太陽電−池のような太陽放射線に付
随するＮ型領域とを組み込む装置に等しく応珀できる。
太陽電池は、と−に参照する米国特許明細書落４，３１
６．０４９号に開示するように太陽蓄電池（θｏｌａｒ
ｂａｔｔｅｒｙ ）として作ることもできる。本発明
の改変は通常のすぐれた技術者には明らかであろうが本
発明の範囲内にあると考える。
６．０４９号に開示するように太陽蓄電池（θｏｌａｒ
ｂａｔｔｅｒｙ ）として作ることもできる。本発明
の改変は通常のすぐれた技術者には明らかであろうが本
発明の範囲内にあると考える。
詣１図はＮ−１−Ｐ太陽電池の構成を示す。
１０・・・太陽電池、１２・・・基板電極、１４・・・
Ｐ泡水素化７モル７７スシリコン、１６・・・光活性補
償真性アモルファスシリコン、１８・・・絶縁４．２０
・・・Ｎ型水素化アモルファスシリコン、２２・・・透
明伝導電極、２４・・・格子電極、１００・・・太陽放
射線。 代１Ａ 桟材 − 外−４ 図面の浄書（内容に変更なし） ｈσ−１ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８ 年特許願第 ６３５１７ 号３、補
正をする者 事件との関係 特ｒ「出願人 住 所 ４、代理人 ５、補正命令の日刊 昭和５８年 ７ 月２６日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 図、ＩＩＩＪ） ！’Ｉ’ ：’Ｊ ’内゛、１１こ
変更なし）８６補正の内容 別紙のとおり
Ｐ泡水素化７モル７７スシリコン、１６・・・光活性補
償真性アモルファスシリコン、１８・・・絶縁４．２０
・・・Ｎ型水素化アモルファスシリコン、２２・・・透
明伝導電極、２４・・・格子電極、１００・・・太陽放
射線。 代１Ａ 桟材 − 外−４ 図面の浄書（内容に変更なし） ｈσ−１ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８ 年特許願第 ６３５１７ 号３、補
正をする者 事件との関係 特ｒ「出願人 住 所 ４、代理人 ５、補正命令の日刊 昭和５８年 ７ 月２６日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 図、ＩＩＩＪ） ！’Ｉ’ ：’Ｊ ’内゛、１１こ
変更なし）８６補正の内容 別紙のとおり
Claims (8)
- （１） 太陽電池であって 電気伝導性の基板； 咳基板と電気的に接触するＰａ伝導性水素化９モル７ア
スシリコンの層； 該ｐｍ層と接触する光活性補償真性水素化アモルファス
シリコンの層であって、核層が約１．６ｅＶ未満のバン
ドヤヤツゾエネルヤーを有ししかもＮ型およびＰ型ドー
パントを層のバンドギャップを減らすのに十分な量取シ
入れ、いっぽう太陽放射線による核層の照射中に核層か
ら出るホールおよび電子の遷移時間より大きい再結合時
間を保つ上記層； 補償水素化アモルファスシリコンの該光活性層に相接し
しかも核層上に析出する電気的絶縁材料の層； 該絶縁層と接触するＩｌｌｌｌ伝導性水素化７フルフア
スシリコン；および 該Ｎｆｉ層と電気的に接触するための手段；を特徴とす
る上記太陽電池。 - （２）該絶縁層が約１〜５ナノメータの厚みを有する、
特許請求の範囲第１項に従うアモルファスシリコン太陽
電池。 - （３） 絶縁体ｔ’ Ｓｉ３Ｎ４ ＊日１ｏ、 、
ＢＮ 、 Ｔａ２０５およびＮｂ２Ｏ５から成る群から
選ぶ、特許請求の範囲第２項に従うアモルファスシリコ
ン太陽電池。 - （４） 該絶縁層が約６ナノメータの厚みを有する、
特許請求の範囲第６項に従うアモルファスシリコン太陽
電池。 - （５）該光活性補償層が約５００〜約１５００容積ｐｐ
ｍの量Ｎ型およびＰｇドーパントを取９入れる、特許請
求の範囲ｍ１項あるいは帛２項に従うアモルファスシリ
コン太陽電池。 - （６） 補償層が約１．５ｅＶのバンドギヤ゛ツノを
有する、特許請求の範囲第５項に従う太陽電池。 - （７） アモルファスシリコンがその中にハロゲンを
取り入れる、特許請求の範囲第５項に従う太陽電池０ - （８）アモルファスシリコン太陽電池において光活性補
償真性水素化アモルファスシリコン層の中にホールをは
ね返す方法であって、該太陽電池が太陽放射線に付随す
るＮｍ層を組み込み、該方法が適尚なＮ型およびＰａの
ドーパントを光活性補償真性層の中に、それについて作
製中に、該光活性真性領域のバンドギャップを減らすの
に十分な量取シ入れ、該ドーパン）？ホールと電子の再
結合寿命が該真性層の照射中に該層から出てくる核ホー
ルと電子の遷移時間より長いような量で取り入れ；およ
び 光活性補償層および太陽放射線に付随するＮｆｆ１伝導
水素化アモルファスシリコン層の間に絶縁層を作製する ことを特徴とする上記方法。 （９ン 特許請求の範囲第８項に記載の方法であって
、Ｎ型およびＰ型のドーパントをグロー放電装置内に、
Ｎ屋およびＰｍのドーパント濃度を５００〜約１５００
容積ｐｐｍのオーダーで含有する真性領域を作るのに十
分な量取り入れる上記方法。 ａ〔基板の温度が析出中約２００〜６００℃である、％
肝請求の範囲第９項に従う方法。 ａυ 該アモルファスシリコンに関する成長雰囲気がシ
リコン−水素−ハｏｒンガスがら成る、特許請求の範囲
第８項に従う方法。 Ｑり 雰囲気がＳｉＦ、およびＨ２である、特許請求の
範囲第１１項に従う方法。 （１坤 絶縁層が約５ナノメータ厚みである、特許請
求の範囲第８項に従う方法。 Ｑ４） 絶縁層ｔ’ ””３Ｎ４１ ””’２１ Ｂ
Ｎｔ Ｔａ２ｏ１５１およびＮｔ）２０．から成る群か
ら選ぶ、特許請求の範囲第１６項に従う方法。 叫 補償層が約ｉ、６ｅＶ未滴のバンドギャップエネル
ギーを有する、特許請求の範囲第１４項に従う方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/367,812 US4398054A (en) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | Compensated amorphous silicon solar cell incorporating an insulating layer |
| US367812 | 1982-04-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59972A true JPS59972A (ja) | 1984-01-06 |
Family
ID=23448717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (3)
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| JP (1) | JPS59972A (ja) |
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|---|---|
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