JPS60240169A - 光電変換装置の作製方法 - Google Patents
光電変換装置の作製方法Info
- Publication number
- JPS60240169A JPS60240169A JP59097320A JP9732084A JPS60240169A JP S60240169 A JPS60240169 A JP S60240169A JP 59097320 A JP59097320 A JP 59097320A JP 9732084 A JP9732084 A JP 9732084A JP S60240169 A JPS60240169 A JP S60240169A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- type
- type semiconductor
- junction
- hydrogen
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229910000078 germane Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021424 microcrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical class [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 150000001844 chromium Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000370 germanetriyl group Chemical group [H][Ge](*)(*)* 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/075—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
- H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
-
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
-
- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- 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】
「産業上の利用分野」
本発明は光電変換装置特に太陽電池、フォトセンサ、蛍
光灯電池等に用いられるＰＩＮタンデム型非型詰単結晶
半導体装置製方法に関するものである。
光灯電池等に用いられるＰＩＮタンデム型非型詰単結晶
半導体装置製方法に関するものである。
「従来の技術」
アモルファス半導体を用いてタンデム型光電変換装置に
ＰＩＮＰＩＮ接合を有し、一方の■型半導体装置の光学
的エネルギハンド巾として１．７〜１．８ｅＶを有する
ａ−３ｔ：Ｈ（水素が添加されたアモルファス半導体）
及び他方の■型半導体の光学的エネルギバンド巾として
１．４〜１．６ｅＶを有するａ−５ｉｘＧｅ＋−ｘ（０
＜Ｘ＜１） とする構造が知られている。
ＰＩＮＰＩＮ接合を有し、一方の■型半導体装置の光学
的エネルギハンド巾として１．７〜１．８ｅＶを有する
ａ−３ｔ：Ｈ（水素が添加されたアモルファス半導体）
及び他方の■型半導体の光学的エネルギバンド巾として
１．４〜１．６ｅＶを有するａ−５ｉｘＧｅ＋−ｘ（０
＜Ｘ＜１） とする構造が知られている。
しかしかかる構造におけるａ−３ｉｘＧｅ＋−、＋（０
＜Ｘ４）（以下シリコン・ゲルマニューム化合物ともい
う）は高価な反応性気体であるゲルマン（ＧｅＨａ）と
シラン（ＳｉＨ４）とのプラズマ気相反応によって任意
の化学量論比を有する材料を作ることができる。そして
この特性は、ゲルマニュームを増加するにつれて光学的
Ｅｇを下げることが可能であるが、しかし他方、電気特
性のキャリアの移動度は急速に低下してしまった。
＜Ｘ４）（以下シリコン・ゲルマニューム化合物ともい
う）は高価な反応性気体であるゲルマン（ＧｅＨａ）と
シラン（ＳｉＨ４）とのプラズマ気相反応によって任意
の化学量論比を有する材料を作ることができる。そして
この特性は、ゲルマニュームを増加するにつれて光学的
Ｅｇを下げることが可能であるが、しかし他方、電気特
性のキャリアの移動度は急速に低下してしまった。
このためかかるＥｇを異ならせるタンデム型セルの５ｉ
ｘＧｅ＋□（０＜Ｘ＜１）を用いるアモルファス半導体
装置においては根本的大問題が存在してしまった。
ｘＧｅ＋□（０＜Ｘ＜１）を用いるアモルファス半導体
装置においては根本的大問題が存在してしまった。
その結果、光学的な光電変換が行われる波長領域を大き
くさせ得るタンデム型セルはその光励起されたキャリア
が再結合して消滅してしまうため外に取り出すことが非
効率的であり、結果として効率の向上につながらなかっ
た。
くさせ得るタンデム型セルはその光励起されたキャリア
が再結合して消滅してしまうため外に取り出すことが非
効率的であり、結果として効率の向上につながらなかっ
た。
「発明が解決しようとする問題点Ｊ
本発明は、Ｅｇとして１．４〜１．６ｅＶを有する非単
結晶半導体として、その電気特性においてアモルファス
珪素を用いるに比べて、より高い（従来の５ｉｘＧｅ＋
−＊ は低い）移動度を有する水素またはハロゲン元素
が添加されている多結晶または半導体を含む結晶化度の
助長をさせた半導体（以下多結晶半導体材料という）を
用いたことにある。さらにこの材料にゲルマニュームの
ごとく地球上の主成分でない希少価値の材料を用いない
ことにある。
結晶半導体として、その電気特性においてアモルファス
珪素を用いるに比べて、より高い（従来の５ｉｘＧｅ＋
−＊ は低い）移動度を有する水素またはハロゲン元素
が添加されている多結晶または半導体を含む結晶化度の
助長をさせた半導体（以下多結晶半導体材料という）を
用いたことにある。さらにこの材料にゲルマニュームの
ごとく地球上の主成分でない希少価値の材料を用いない
ことにある。
「問題を解決する手段」
本発明はかかる問題を解決するため、アモルファスを含
む非単結晶半導体特に不純物（酸素、窒素、炭素、リン
またはホウ素等の不純物）のそれぞれを１原子％以下し
か含有しない、かつ水素またはハロゲン元素が再結合中
心中和用およびエネルギハンド巾増加用に添加された半
導体（珪素）を用いる第１および第２のＰＩＮ接合と、
この第２のＰＩＮＰＩＮ接合を構成するＩ型半導体およ
びＩ型半導体とその上のＰまたはＮ型半導体に対し強光
照射アニール即ちＬＡ（炭酸ガスレーザ、ＹＡＧ レー
ザまたはエキシマレーザによるアニールまたは水銀灯等
の強光照射によるアニールを含む）によりその半導体を
多結晶化または結晶化度を助長し、かつ水素またはハロ
ゲン元素の含有量を減少させた第２のＰＩＮ接合のＩ型
半導体層とを有せしめたことである。
む非単結晶半導体特に不純物（酸素、窒素、炭素、リン
またはホウ素等の不純物）のそれぞれを１原子％以下し
か含有しない、かつ水素またはハロゲン元素が再結合中
心中和用およびエネルギハンド巾増加用に添加された半
導体（珪素）を用いる第１および第２のＰＩＮ接合と、
この第２のＰＩＮＰＩＮ接合を構成するＩ型半導体およ
びＩ型半導体とその上のＰまたはＮ型半導体に対し強光
照射アニール即ちＬＡ（炭酸ガスレーザ、ＹＡＧ レー
ザまたはエキシマレーザによるアニールまたは水銀灯等
の強光照射によるアニールを含む）によりその半導体を
多結晶化または結晶化度を助長し、かつ水素またはハロ
ゲン元素の含有量を減少させた第２のＰＩＮ接合のＩ型
半導体層とを有せしめたことである。
この時この強光アニニルにより第１のＰＩＮ接合までが
強光アニールされないよう光の波長は０．６μ以下を用
いた。加えて第２のＰＩＩＩＩ接合のＩ型半導体下のＰ
またはＮ型半導体は５ｉｘＣ＋−Ｘ（０＜Ｘ４一般には
Ｘ ＝０．２）を用い、Ｉ型半導体の結晶化がその下側
にまで成長していくことをブロッキングした。
強光アニールされないよう光の波長は０．６μ以下を用
いた。加えて第２のＰＩＩＩＩ接合のＩ型半導体下のＰ
またはＮ型半導体は５ｉｘＣ＋−Ｘ（０＜Ｘ４一般には
Ｘ ＝０．２）を用い、Ｉ型半導体の結晶化がその下側
にまで成長していくことをブロッキングした。
本発明に用いる多結晶半導体も、基板としての５０〜５
００ μもの厚さを存する多結晶基板でなく、基板はガ
ラス等の異種材料を用い半導体は０．１〜１０μの厚さ
の薄膜アモルファス半導体を形成した後、被膜に損傷（
スパッタ）を与えない強光アニールにより結晶化を助長
した多結晶半導体を用いたことにある。
００ μもの厚さを存する多結晶基板でなく、基板はガ
ラス等の異種材料を用い半導体は０．１〜１０μの厚さ
の薄膜アモルファス半導体を形成した後、被膜に損傷（
スパッタ）を与えない強光アニールにより結晶化を助長
した多結晶半導体を用いたことにある。
特にこの光アニ一ルにより結晶化を助長する方法はすで
に形成されている被膜にプラズマ処理のごとき被膜の損
傷を与えるプロセスを有していない。また熱アニールの
ごとり７００〜９００℃で結晶化をさせる場合はそれ以
前の３５０〜４５０℃の低い温度で水素またはハロゲン
元素が完全に放出され再結合中心を発生してしまうがか
かるプラズマアニールまたは熱アニールのプロセスでな
い方式を採用したことが本発明方法をディバイスレヘル
にまで完成された大きな特長である。
に形成されている被膜にプラズマ処理のごとき被膜の損
傷を与えるプロセスを有していない。また熱アニールの
ごとり７００〜９００℃で結晶化をさせる場合はそれ以
前の３５０〜４５０℃の低い温度で水素またはハロゲン
元素が完全に放出され再結合中心を発生してしまうがか
かるプラズマアニールまたは熱アニールのプロセスでな
い方式を採用したことが本発明方法をディバイスレヘル
にまで完成された大きな特長である。
「作用。
その結果、従来より公知の第１、第２の半導体もともに
珪素（水素またはハロゲン元素を含む）とし、材料的化
学的量論比の違いによるタンデム構造即ちＳｉと５ｉｘ
Ｇｅ、−、によるタンデム構造ではなく材料は同一であ
ってモホロジ的（結晶構造的）に異ならせるタンデム構
造即ち一方はアモルファス、他方は多結晶というごとき
の結晶化度の違いを■型半導体層に有せしめることによ
りＥｇに０．１５ｅＶ以上の差を有せしめることに成功
した。
珪素（水素またはハロゲン元素を含む）とし、材料的化
学的量論比の違いによるタンデム構造即ちＳｉと５ｉｘ
Ｇｅ、−、によるタンデム構造ではなく材料は同一であ
ってモホロジ的（結晶構造的）に異ならせるタンデム構
造即ち一方はアモルファス、他方は多結晶というごとき
の結晶化度の違いを■型半導体層に有せしめることによ
りＥｇに０．１５ｅＶ以上の差を有せしめることに成功
した。
以下にその実施例により本発明を説明する。
実施例１」
第１図にその対応した図面を示す。
基板として厚さ１ 、１ｍｍのガラス基板（１）を用い
た。この上面に酸化スズ透光性導電膜が第１の電極（２
）として形成されている。この上面にプラズマＣＶＤ法
によりＰ型半導体（ＳｉｘＣ＋−ｘ Ｏ＜Ｘ〈１ 平均
厚さ１００〜２００人）（３）−水素が添加されたｌ型
珪素半導体（厚さ２０００） （ホウ素、酸素等の不純
物はそれぞれ１原子％以下）（４） −Ｎ型微結晶半導
体（５）（厚さ４００人）による第１のＰＴＮ接合の非
単結晶半導体（１１）、さらにこの上面に、Ｐ型半導体
５ｉｘＣｌ−ｘ （０＜Ｘ＜１ 厚さ１〜２００ 人）
（６） −水素が添加されたｌ型珪素半導体（厚さ６０
００人）（７） −Ｎ型微結晶珪素半導体（８）による
第２のＰＩＮ接合に非単結晶半導体（１２）を積層して
ＰＩＮＰＩＮ接合に形成した。
た。この上面に酸化スズ透光性導電膜が第１の電極（２
）として形成されている。この上面にプラズマＣＶＤ法
によりＰ型半導体（ＳｉｘＣ＋−ｘ Ｏ＜Ｘ〈１ 平均
厚さ１００〜２００人）（３）−水素が添加されたｌ型
珪素半導体（厚さ２０００） （ホウ素、酸素等の不純
物はそれぞれ１原子％以下）（４） −Ｎ型微結晶半導
体（５）（厚さ４００人）による第１のＰＴＮ接合の非
単結晶半導体（１１）、さらにこの上面に、Ｐ型半導体
５ｉｘＣｌ−ｘ （０＜Ｘ＜１ 厚さ１〜２００ 人）
（６） −水素が添加されたｌ型珪素半導体（厚さ６０
００人）（７） −Ｎ型微結晶珪素半導体（８）による
第２のＰＩＮ接合に非単結晶半導体（１２）を積層して
ＰＩＮＰＩＮ接合に形成した。
この工程の後、超高圧水銀灯（出力５ＫＷ）Φ６００ｎ
ｍ以上の波長光をフィルタでカントし、２５０〜６０ｎ
ｍの波長として照射した。この照射光はシリンドリカル
石英レンズにより集光し、巾３１長さ１０ｃｍのスリッ
ト状の強光として被照射面に受光させ、この受光下をＸ
テーブルに配設した照射光を操作（速度５ｃｍ／分〜５
０ｃｍ／分）した。基板温度は室温〜４００℃例えば２
１０℃とした。すると第２のＰＩＮ接合をする半導体は
Ｎ型微結晶半導体の結晶性を有し、Ｉ型半導体内に柱状
（カラムナ状）に結晶化層を成長させることができた。
ｍ以上の波長光をフィルタでカントし、２５０〜６０ｎ
ｍの波長として照射した。この照射光はシリンドリカル
石英レンズにより集光し、巾３１長さ１０ｃｍのスリッ
ト状の強光として被照射面に受光させ、この受光下をＸ
テーブルに配設した照射光を操作（速度５ｃｍ／分〜５
０ｃｍ／分）した。基板温度は室温〜４００℃例えば２
１０℃とした。すると第２のＰＩＮ接合をする半導体は
Ｎ型微結晶半導体の結晶性を有し、Ｉ型半導体内に柱状
（カラムナ状）に結晶化層を成長させることができた。
この結晶化はＰ型半導体が炭素を含む５ｉｘＣＩ−、（
０＜Ｘ４）であるためここでブロックされた。
０＜Ｘ４）であるためここでブロックされた。
結果として第１のＰＩＮ接合の■型半導体層はアモルフ
ブス構造が主体的であったため水素をｌθ〜２０原子χ
含み、光学的エネルギバンド中が１．７〜Ｌ、８ｅＶを
有していた。しかし他方、第２のＰＩＮ接合のＩ型半導
体は多結晶構造を主体としており、その光学的Ｅｇとし
て１．４〜１．６ｅＶを有せしめることができ、そのＥ
ｇの差は０．１５〜０．４ｅＶ例えば０．３ｅＶを存し
ていた。対応したエネルギバンド巾の一例を第１図（Ｂ
）に示す 作製された光電変換装置（面積１．０５ｃｍ２）は以下
の通りである。
ブス構造が主体的であったため水素をｌθ〜２０原子χ
含み、光学的エネルギバンド中が１．７〜Ｌ、８ｅＶを
有していた。しかし他方、第２のＰＩＮ接合のＩ型半導
体は多結晶構造を主体としており、その光学的Ｅｇとし
て１．４〜１．６ｅＶを有せしめることができ、そのＥ
ｇの差は０．１５〜０．４ｅＶ例えば０．３ｅＶを存し
ていた。対応したエネルギバンド巾の一例を第１図（Ｂ
）に示す 作製された光電変換装置（面積１．０５ｃｍ２）は以下
の通りである。
開放電圧 １．５６Ｖ
短絡電流 １１ｍＡ／ｃｍ２
曲線因子 ６２χ
変換効率 ｔｏ、ｅ４χ
実施例２
第２図にその対応した図面を示す。
基板として厚さ１．１ｍｍのガラス基板（１）を用いた
。この上面に、酸化スズ透光性導電膜が第１の電極（２
）として形成されている。この上面に実施例１と同様に
、プラズマＣＶＤ法によりＰ型半導体（ＳＩＸＣＩ−Ｘ
Ｏ＜Ｘ４ 平均厚さ１００〜２００人）（３） −水
素が添加されたｌ型珪素半導体（厚さ３０００人）（ホ
ウ素、酸素等の不純物はそれぞれ１原子％以下）（４）
−Ｎ型微結晶半導体（５）（厚さ４００人）による第
１のＰＩＮ接合の非単結晶半導体（１１）を形成して、
この表面をへソファ）ＩＦ （ＩＩＦを水で１０倍に希
釈）により酸化物を除去した。この後真空蒸着法により
基板の温度を２００℃としてクロムを約２０人の厚さに
形成し、かつ真空中の熱アニールを行った。するとこの
クロムは珪素と反応し、クロムシリサントという非酸化
性透光性導電膜（バッファＣＴＦ （２０） ）とする
ことができた このＣＴＦはこの上のＰ型半導体と下の
Ｎ型半導体とのオーム接触性を有せしめ、かつ被膜作製
の際互いの半導体の混合を防止し、かつ透過光が下側の
半導体層に充分透過するため理想的であった。さらにこ
のバッフ−ｙ ＣＴＦ導体表面上にＰ型半導体ＳＩＭＣ
Ｉ−Ｘ （０＜Ｘ４厚さ１００人）（６）−水素が添加
された１型珪素半導体（厚さ６０００人）（７） −−
Ｎ型微結晶珪素半導体（８）による第２のＰＩＮ接合に
非単結晶半導体（１２）を積層してＰｒＮＰＩＮ接合に
形成した。
。この上面に、酸化スズ透光性導電膜が第１の電極（２
）として形成されている。この上面に実施例１と同様に
、プラズマＣＶＤ法によりＰ型半導体（ＳＩＸＣＩ−Ｘ
Ｏ＜Ｘ４ 平均厚さ１００〜２００人）（３） −水
素が添加されたｌ型珪素半導体（厚さ３０００人）（ホ
ウ素、酸素等の不純物はそれぞれ１原子％以下）（４）
−Ｎ型微結晶半導体（５）（厚さ４００人）による第
１のＰＩＮ接合の非単結晶半導体（１１）を形成して、
この表面をへソファ）ＩＦ （ＩＩＦを水で１０倍に希
釈）により酸化物を除去した。この後真空蒸着法により
基板の温度を２００℃としてクロムを約２０人の厚さに
形成し、かつ真空中の熱アニールを行った。するとこの
クロムは珪素と反応し、クロムシリサントという非酸化
性透光性導電膜（バッファＣＴＦ （２０） ）とする
ことができた このＣＴＦはこの上のＰ型半導体と下の
Ｎ型半導体とのオーム接触性を有せしめ、かつ被膜作製
の際互いの半導体の混合を防止し、かつ透過光が下側の
半導体層に充分透過するため理想的であった。さらにこ
のバッフ−ｙ ＣＴＦ導体表面上にＰ型半導体ＳＩＭＣ
Ｉ−Ｘ （０＜Ｘ４厚さ１００人）（６）−水素が添加
された１型珪素半導体（厚さ６０００人）（７） −−
Ｎ型微結晶珪素半導体（８）による第２のＰＩＮ接合に
非単結晶半導体（１２）を積層してＰｒＮＰＩＮ接合に
形成した。
この工程の後、実施例１と同様に超高圧水銀灯（出力５
ＫＷ）を照射してＩ型半導体内に柱状（カラムナ状）に
結晶化層を成長させることができた。
ＫＷ）を照射してＩ型半導体内に柱状（カラムナ状）に
結晶化層を成長させることができた。
この結晶化はＰ型半導体が炭素を含むＳＩＭＣＩ−Ｘ
（０＜Ｘ４）であるためここでブロックされた。もちろ
んバッファＣＴＦもブロック層としてさらに有効に作用
した。
（０＜Ｘ４）であるためここでブロックされた。もちろ
んバッファＣＴＦもブロック層としてさらに有効に作用
した。
結果として第１のＰＩＮ接合のＩ型半導体層はアモルフ
ァス構造が主体的であったため水素を１０〜２０原子χ
含み、光学的エネルギバンド中が１．７〜１．８ｅＶを
有していた。しかし他方、第２のＰＩＮ接合のＩ型半導
体は多結晶構造を主体としており、その光学的Ｅｇとし
て１．４〜１ 、６ｅＶを有せしめることができ、その
ＥｇＯ差は０．３ｅＶを有していた。対応したエネルギ
バンド巾の一例を第２図（Ｂ）に示す。
ァス構造が主体的であったため水素を１０〜２０原子χ
含み、光学的エネルギバンド中が１．７〜１．８ｅＶを
有していた。しかし他方、第２のＰＩＮ接合のＩ型半導
体は多結晶構造を主体としており、その光学的Ｅｇとし
て１．４〜１ 、６ｅＶを有せしめることができ、その
ＥｇＯ差は０．３ｅＶを有していた。対応したエネルギ
バンド巾の一例を第２図（Ｂ）に示す。
作製された光電変換装Ｗ（面積１．（１５ｃｍ２）は以
下の通りである。
下の通りである。
開放電圧 １．６４Ｖ
短絡電流 １１．３ｍＡ／ｃｍ２
曲線囚子 ６４χ
変換効率 １１．８６χ
「効果Ｊ
この発明は上記の問題を解決するためのものであり、と
もに珪素を主成分としてゲルマニューム、スズ、酸素、
炭素等の不純物はそれぞれ１原子％ ゛であるように努
めた。その結果、同一材料でモホロジ的に異ならせるハ
イブリッド構造のタンデム構成とすることにより第１、
第２の半導体間の光学的Ｅｇが０．１５〜０．４ｅＶも
異なり、ともにその厚さは１０μ以下、一般には０．１
〜１μの薄膜の厚さを有する２つのＩ型半導体層を含む
ＰＩＮＰＩＮ接合またはＰＩＮ（ＣＴＦ）’ＰＩＮ接合
のタンデム型光電変換装置を作ることできた。
もに珪素を主成分としてゲルマニューム、スズ、酸素、
炭素等の不純物はそれぞれ１原子％ ゛であるように努
めた。その結果、同一材料でモホロジ的に異ならせるハ
イブリッド構造のタンデム構成とすることにより第１、
第２の半導体間の光学的Ｅｇが０．１５〜０．４ｅＶも
異なり、ともにその厚さは１０μ以下、一般には０．１
〜１μの薄膜の厚さを有する２つのＩ型半導体層を含む
ＰＩＮＰＩＮ接合またはＰＩＮ（ＣＴＦ）’ＰＩＮ接合
のタンデム型光電変換装置を作ることできた。
さらにこのタンデム型接合をＰＩＮＰＩＮ・・・・ＰＩ
Ｎとすることにより、三重構造またはそれ以上とするこ
とが可能となった。
Ｎとすることにより、三重構造またはそれ以上とするこ
とが可能となった。
本発明は薄膜半導体であってホモロジ的な変化によりＥ
ｇを可変するため、材料の作製に微妙さが伴ったり、ま
た高価なゲルマン（ＧｅＨ＜）をその結果として用いる
必要がないという特徴を有する。
ｇを可変するため、材料の作製に微妙さが伴ったり、ま
た高価なゲルマン（ＧｅＨ＜）をその結果として用いる
必要がないという特徴を有する。
加えて強光アニールにより多結晶化特に電流の流れと同
一方向に結晶粒径が成長する柱状（カラムナ）が形成さ
れる多結晶半導体を他方の狭いＥｇの半導体にも有せし
めたタンデム構造であることが電気を多量に取り出すこ
とができた大きな理由である。
一方向に結晶粒径が成長する柱状（カラムナ）が形成さ
れる多結晶半導体を他方の狭いＥｇの半導体にも有せし
めたタンデム構造であることが電気を多量に取り出すこ
とができた大きな理由である。
加えて光照射側の１層は１つのＰＩＮ接合の時のｒｉの
厚さの０．５〜１μに比べてそれぞれが０．２〜０．４
μと薄いため、光照射による空乏層中の低下に伴う劣化
を防ぐことができるという他の特長をも有する。
厚さの０．５〜１μに比べてそれぞれが０．２〜０．４
μと薄いため、光照射による空乏層中の低下に伴う劣化
を防ぐことができるという他の特長をも有する。
第１図、第２図は本発明のタンデム型光電変換装置の縦
断面図（Ａ）およびエネルギバンド図（Ｂ）を示す。 特許出願人 → ｌ（
断面図（Ａ）およびエネルギバンド図（Ｂ）を示す。 特許出願人 → ｌ（
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板上の第１の電極上に第１のＰＩＮ接合を構成す
る水素またはハロゲン元素を含有する非単結晶半導体と
、第１のＩ型半導体または該半導体上のＰ、■またはＮ
型半導体を形成する工程と、該半導体上または該半導体
上の透光性オーム接触用電極上に第２のＰＩＮ接合を構
成する水素またはハロゲン元素を含有する非単結晶半導
体を形成する工程と、該半導体の■型半導体またはＩ型
半導体上のＰまたはＮ型半導体を形成した後強光を照射
して第２のＰＩＮ接合のＩ型半導体の結晶化を助長する
工程とを有することを特徴とする光電変換装置の作製方
法。 ２、特許請求の範囲第１項において、第２のＰＩＮ接合
を有する■型半導体下のＰ型またはＮ型の非単結晶半導
体は５ｉｘＣ＋□（０＜Ｘ＜１）により形成されたこと
を特徴とする光電変換装置の作製方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、第１および第２の
ＰＩＮ接合を有する夏型用非単結晶半導体は水素または
ハロゲン元素を有するとともに、他の不純物を１原子％
以下に含有する珪素を主成分とすることを特徴とする光
電変換装置の作製方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、透光性導電膜は金
属の珪化物よりなることを特徴とする光電変換装置の作
製方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59097320A JPS60240169A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | 光電変換装置の作製方法 |
| US07/277,451 US4878097A (en) | 1984-05-15 | 1988-10-21 | Semiconductor photoelectric conversion device and method for making same |
| US07/303,995 US4950614A (en) | 1984-05-15 | 1989-01-30 | Method of making a tandem type semiconductor photoelectric conversion device |
| US07/321,056 US4971919A (en) | 1984-05-15 | 1989-03-09 | Semiconductor photoelectric conversion device and method of making the same |
| US07/336,550 US4954856A (en) | 1984-05-15 | 1989-04-10 | Semiconductor photoelectric conversion device and method of making the same |
| US07/536,474 US5045482A (en) | 1984-05-15 | 1990-06-12 | Method of making a tandem PIN semiconductor photoelectric conversion device |
| US08/310,375 US5478777A (en) | 1984-05-15 | 1994-09-22 | Method of making a semiconductor photoelectric conversion device having a crystalline I-type layer |
| US08/527,345 US5580820A (en) | 1984-05-15 | 1995-09-12 | Method of forming a semiconductor material having a substantially I-type crystalline layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59097320A JPS60240169A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | 光電変換装置の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60240169A true JPS60240169A (ja) | 1985-11-29 |
| JPH0525187B2 JPH0525187B2 (ja) | 1993-04-12 |
Family
ID=14189187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59097320A Granted JPS60240169A (ja) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | 光電変換装置の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60240169A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6366976A (ja) * | 1986-09-08 | 1988-03-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換半導体装置 |
| US7863518B2 (en) * | 2003-03-20 | 2011-01-04 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device |
| US7915611B2 (en) | 2007-11-16 | 2011-03-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5681981A (en) * | 1979-09-21 | 1981-07-04 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Semiconductor forming element for converting light to electric energy |
| JPS5799729A (en) * | 1981-10-20 | 1982-06-21 | Shunpei Yamazaki | Manufacture of semi-amorphous semiconductor |
| JPS58116779A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JPS58139478A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-18 | Agency Of Ind Science & Technol | アモルフアス太陽電池 |
| JPS58171869A (ja) * | 1982-04-02 | 1983-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
-
1984
- 1984-05-15 JP JP59097320A patent/JPS60240169A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5681981A (en) * | 1979-09-21 | 1981-07-04 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Semiconductor forming element for converting light to electric energy |
| JPS5799729A (en) * | 1981-10-20 | 1982-06-21 | Shunpei Yamazaki | Manufacture of semi-amorphous semiconductor |
| JPS58116779A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JPS58139478A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-18 | Agency Of Ind Science & Technol | アモルフアス太陽電池 |
| JPS58171869A (ja) * | 1982-04-02 | 1983-10-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6366976A (ja) * | 1986-09-08 | 1988-03-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換半導体装置 |
| US7863518B2 (en) * | 2003-03-20 | 2011-01-04 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device |
| US7915611B2 (en) | 2007-11-16 | 2011-03-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
| US8093590B2 (en) | 2007-11-16 | 2012-01-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0525187B2 (ja) | 1993-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2740337B2 (ja) | 光起電力素子 | |
| JP5285651B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| US5627081A (en) | Method for processing silicon solar cells | |
| US5269852A (en) | Crystalline solar cell and method for producing the same | |
| JP4812147B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| US20120012166A1 (en) | Thin Film Semiconductor-on-Glass Solar Cell Devices | |
| US5575862A (en) | Polycrystalline silicon photoelectric conversion device and process for its production | |
| JPH04245683A (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| US4451838A (en) | Semiconductor photoelectric conversion device | |
| JPS58204527A (ja) | 繊維構造を有する半導体およびその作製方法 | |
| JP2005183469A (ja) | 太陽電池セル | |
| JP2005064246A (ja) | 光電変換素子、その製造方法および太陽電池 | |
| JPS60240169A (ja) | 光電変換装置の作製方法 | |
| US5279686A (en) | Solar cell and method for producing the same | |
| US7038238B1 (en) | Semiconductor device having a non-single crystalline semiconductor layer | |
| JPS60240167A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP2005159320A (ja) | 太陽電池及び太陽電池の製造方法 | |
| JPH0525186B2 (ja) | ||
| Tsuo et al. | High-flux solar furnace processing of silicon solar cells | |
| TWI313026B (en) | Multi layer compound semiconductor solar photovoltaic device and its growing method | |
| JP2002217433A (ja) | 半導体装置 | |
| JP3067821B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| JPH05206492A (ja) | 光電変換装置 | |
| JP3347747B2 (ja) | 光電変換装置の作製方法 | |
| JP2833924B2 (ja) | 結晶太陽電池およびその製造方法 |