JPS6043871A - 光起電力装置の劣化回復方法 - Google Patents
光起電力装置の劣化回復方法Info
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- 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
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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
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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】
（イ） 産業上の利用分野
本発明は元エネルギを電気エネルギＣ−直接変換する光
Ｃ電力装置Ｃ二関する。
Ｃ電力装置Ｃ二関する。
（ロ） 従来技術
非晶質シリコン等の非晶質半導体を備えた光起電力装置
が従来の単結晶シリコンから成る光起電力装置に較べ単
位発電量当りのコストが安くなるため（二脚光を浴びて
いる。
が従来の単結晶シリコンから成る光起電力装置に較べ単
位発電量当りのコストが安くなるため（二脚光を浴びて
いる。
然し乍ら、斯る非晶質光起電力装置は周知の如く単結晶
装置（二比して光エネルギを直接電気エネルギ（＝変換
する際の光電変換効率（η）が低いことが最大の問題点
となっており、従来から光電変換効率を如何シー上昇せ
しめるかが研究・開発の第１の目標となっている。
装置（二比して光エネルギを直接電気エネルギ（＝変換
する際の光電変換効率（η）が低いことが最大の問題点
となっており、従来から光電変換効率を如何シー上昇せ
しめるかが研究・開発の第１の目標となっている。
一方、非晶質光起電力装置は上述の如き光電変換効率の
低率のみならず、強い光を長時間照射した場合に上記光
電変換効率が低下することが実験的（：確認された。
低率のみならず、強い光を長時間照射した場合に上記光
電変換効率が低下することが実験的（：確認された。
（ハ）発明の目的
本発明は斯る光電変換効率の低下、即ち劣化した）を電
変換効率を回復せしめることを目的として為されたもの
である。
変換効率を回復せしめることを目的として為されたもの
である。
に）） 発明の構成
本発明光起電力や置の劣化回復方法は、光電変換に寄与
する非晶質半導体から成る光活性層に、該光活性層の光
学的バンドギャップより小さなエネルギの光を照射する
構成にある。
する非晶質半導体から成る光活性層に、該光活性層の光
学的バンドギャップより小さなエネルギの光を照射する
構成にある。
犀）実施例
′ 第１図は非晶質半導体を備えた光起電力装置の基本
構造を示し、（１）はガラス・耐熱プラスチック等の絶
縁性且つ光透過性の基板、（２）は該基板（１）の−土
面１：被着された酸化スズ、酸化インジウム・スズ等の
透明電極膜、（３）は該透明電極膜（２）上に形成され
た非晶質シリコン系の半導体から成る光活性層、（４）
は該光活性＠（３）上（：更にオーミック的に重畳され
たアルミニウム、チタン等の裏面′ｍ極膜である。上記
光活性層（３）は、その内部（：例えば膜面１：平行な
ＰＩＮ接合を形成すべく受光面側から厚み５０〜２５０
八程度のＰ型層（６Ｐ）、４０００〜７０ＤＯＡ程度の
工型層（６１）及び６００〜６０ＯＡ程度のＮ型層（６
ｎ）が順次積層被着され、従って基板（１）及び透明′
電極膜（２）を透過して光入射があると、主（ニエ型層
（３１）ｃ於いて自由状態の電子及び正孔（キャリア）
が発生し、斯る電子及び正孔は上記各Ｍ（３ｐ）（５：
Ｌ）（３ｎ）か形成するＰＩＮ接合電界に引かれて透明
電極膜（２）及び装面電極膜（４）ｃ集電され光起電力
として取り出される。
構造を示し、（１）はガラス・耐熱プラスチック等の絶
縁性且つ光透過性の基板、（２）は該基板（１）の−土
面１：被着された酸化スズ、酸化インジウム・スズ等の
透明電極膜、（３）は該透明電極膜（２）上に形成され
た非晶質シリコン系の半導体から成る光活性層、（４）
は該光活性＠（３）上（：更にオーミック的に重畳され
たアルミニウム、チタン等の裏面′ｍ極膜である。上記
光活性層（３）は、その内部（：例えば膜面１：平行な
ＰＩＮ接合を形成すべく受光面側から厚み５０〜２５０
八程度のＰ型層（６Ｐ）、４０００〜７０ＤＯＡ程度の
工型層（６１）及び６００〜６０ＯＡ程度のＮ型層（６
ｎ）が順次積層被着され、従って基板（１）及び透明′
電極膜（２）を透過して光入射があると、主（ニエ型層
（３１）ｃ於いて自由状態の電子及び正孔（キャリア）
が発生し、斯る電子及び正孔は上記各Ｍ（３ｐ）（５：
Ｌ）（３ｎ）か形成するＰＩＮ接合電界に引かれて透明
電極膜（２）及び装面電極膜（４）ｃ集電され光起電力
として取り出される。
周知の如く、上記光電変換に寄与する非晶質シリコン系
の光活性＠（３）は、シリコンを含む反応ガス雰囲気中
でプラズマを励起することＣ二より形成される。使用さ
ねる反応ガスはシリコン化合物ガスであるモノシラン（
ＳｉＨ４）を主体とし、郡成される膜がＰ型層（５ｐ）
であればＰ型決定不純物を含むジボラン（Ｂ ２ ＩＴ
６ ）が、またＮ型層（３ｎ・）であｆ＋はＮ型決定
不純物を含むホスフィン（ＰＨ３）が少量添加される。
の光活性＠（３）は、シリコンを含む反応ガス雰囲気中
でプラズマを励起することＣ二より形成される。使用さ
ねる反応ガスはシリコン化合物ガスであるモノシラン（
ＳｉＨ４）を主体とし、郡成される膜がＰ型層（５ｐ）
であればＰ型決定不純物を含むジボラン（Ｂ ２ ＩＴ
６ ）が、またＮ型層（３ｎ・）であｆ＋はＮ型決定
不純物を含むホスフィン（ＰＨ３）が少量添加される。
第２図はガス反応条件のガス流員比にしてメタン（ｃＨ
ａ）′５ｏ％、５ｉＨ４７０％に０．３％のＢ２Ｈ６を
ドープした膜厚２ＤＤＡ、光学的バンドギャップ（Ｅｏ
ｐ）２．Ｏｅｖの非晶ａシリコンカーバイドのＰ型層（
５ｐ）、１００％ＳｉＨ４の膜１：ｆ”５ Ｄ Ｄ Ｄ
Ａ、 Ｅ ｏ’ｐ １．７５−ｅ Ｖの非晶質シリコ
ンの工型層（５１）、及び１％ＰＨＩＦ−プの膜厚５０
０Ａ、ｍｏｐｔ７ｓｅｖの非晶質シリコンのＮ型層（３
ｎ）から成る有効面積２圓×２鷲の光活性層（３）を備
えた光起電力装置に対して、ソーラシュミレータにより
強度５００ｍＷ／ｄのＡＭ−１光を２時間照射した際の
光電変換効率１η）の劣化特性と、然る後透明電極膜（
２）及び裏面電極膜（４）を短絡した状態で上記光活性
層（３）の光学的バンドギャップより小さなエネルギの
光である波長帯域０．９〜２ ｆｉ ｍ、強度５００ｍ
Ｗ／ｎの赤外（ＩＲ）光を照射したときの劣化したηの
回復特性を示している。第２図に於ける光電変換効率（
η）は初期値を１として規格化したものであり、回復の
ために照射せしめられる波長帯域０．９〜２μｍの赤外
うｔは光活性層（３）の光学的バンドギャップ（Ｅｏｐ
）より小さなエネルギの元であって、従ってこの赤外光
は光活性ｌ！ （３）の＊ｉ変換作用（−有効（：寄り
４しない。
ａ）′５ｏ％、５ｉＨ４７０％に０．３％のＢ２Ｈ６を
ドープした膜厚２ＤＤＡ、光学的バンドギャップ（Ｅｏ
ｐ）２．Ｏｅｖの非晶ａシリコンカーバイドのＰ型層（
５ｐ）、１００％ＳｉＨ４の膜１：ｆ”５ Ｄ Ｄ Ｄ
Ａ、 Ｅ ｏ’ｐ １．７５−ｅ Ｖの非晶質シリコ
ンの工型層（５１）、及び１％ＰＨＩＦ−プの膜厚５０
０Ａ、ｍｏｐｔ７ｓｅｖの非晶質シリコンのＮ型層（３
ｎ）から成る有効面積２圓×２鷲の光活性層（３）を備
えた光起電力装置に対して、ソーラシュミレータにより
強度５００ｍＷ／ｄのＡＭ−１光を２時間照射した際の
光電変換効率１η）の劣化特性と、然る後透明電極膜（
２）及び裏面電極膜（４）を短絡した状態で上記光活性
層（３）の光学的バンドギャップより小さなエネルギの
光である波長帯域０．９〜２ ｆｉ ｍ、強度５００ｍ
Ｗ／ｎの赤外（ＩＲ）光を照射したときの劣化したηの
回復特性を示している。第２図に於ける光電変換効率（
η）は初期値を１として規格化したものであり、回復の
ために照射せしめられる波長帯域０．９〜２μｍの赤外
うｔは光活性層（３）の光学的バンドギャップ（Ｅｏｐ
）より小さなエネルギの元であって、従ってこの赤外光
は光活性ｌ！ （３）の＊ｉ変換作用（−有効（：寄り
４しない。
而して、本発明の特徴は、上述の如く）”０活性層（３
）に光電変換作用（二有効（二寄与しない光学的バンド
ギャップ（Ｅｏｐ）より小さなエネルギの光を照射し、
劣化したブＣ電莢換効率（ηｊを回復せしめることにあ
る。即ち、ブランクの定数をｈ、元の撤動数をνとする
と、光のエネルギＥは、Ｅ＝ｈν ・・・ （１） で与えられ、−万振動数νは、光の速度なＣ，波長をλ
としたとき、 ν＝ｃ／λ ・・・ （２） で表わされる。
）に光電変換作用（二有効（二寄与しない光学的バンド
ギャップ（Ｅｏｐ）より小さなエネルギの光を照射し、
劣化したブＣ電莢換効率（ηｊを回復せしめることにあ
る。即ち、ブランクの定数をｈ、元の撤動数をνとする
と、光のエネルギＥは、Ｅ＝ｈν ・・・ （１） で与えられ、−万振動数νは、光の速度なＣ，波長をλ
としたとき、 ν＝ｃ／λ ・・・ （２） で表わされる。
、上記（１）式（：（２）式を代入することによって、
波長λの元か持つエネルギＥは。
波長λの元か持つエネルギＥは。
Ｅ＝ｈｏ／λ ・・・ （３）
でめることができる。
従って、光活性層（３）の光学的バンドギャップＥｏｐ
が与えられると、（３）式を波長λじついて整理し、 λ＝＝： ｈ Ｑ ／ Ｅ ・・・ （３）を得、斯る
Ｅ（：Ｆｉｏｐを代入することτ：よって、ηの回復の
ため（−照射すべきＥＯＩ）より小さなエネルギの光（
波長）かめられる。具体的に、ｈ−４６２Ｘ １０ ”
−５４，ニー／ｌ／ −８ｃ＝−５Ｘ１０８ ｍ／８ ’ ｅｖ””１，６Ｘ１０−１ ？ジュールの数値を代
入すると、（３）式は λ＝１．２４ＸＩＱ−ｄｉ−ｅＶ／ｍｏｐ ・（ｆ）と
なり、非晶質シリコンの光学的バンドギャップである１
７５θＶを上記（３丁式のｇｏｐに代入することによっ
て、 λ＝１．２４Ｘ１０−’ｍ−ｅＶ／１．７５８Ｖ中０．
７０９μｍ を得る。
が与えられると、（３）式を波長λじついて整理し、 λ＝＝： ｈ Ｑ ／ Ｅ ・・・ （３）を得、斯る
Ｅ（：Ｆｉｏｐを代入することτ：よって、ηの回復の
ため（−照射すべきＥＯＩ）より小さなエネルギの光（
波長）かめられる。具体的に、ｈ−４６２Ｘ １０ ”
−５４，ニー／ｌ／ −８ｃ＝−５Ｘ１０８ ｍ／８ ’ ｅｖ””１，６Ｘ１０−１ ？ジュールの数値を代
入すると、（３）式は λ＝１．２４ＸＩＱ−ｄｉ−ｅＶ／ｍｏｐ ・（ｆ）と
なり、非晶質シリコンの光学的バンドギャップである１
７５θＶを上記（３丁式のｇｏｐに代入することによっ
て、 λ＝１．２４Ｘ１０−’ｍ−ｅＶ／１．７５８Ｖ中０．
７０９μｍ を得る。
即ち、光学的バンドギャップＥＯＰが１．７５ ｅＶの
非晶質シリコンの光活性層（３）！＝あっては上記０、
７０９μｍ以上の波長の光を照射すること（二より光電
変換効率（η）の回復が図れる。
非晶質シリコンの光活性層（３）！＝あっては上記０、
７０９μｍ以上の波長の光を照射すること（二より光電
変換効率（η）の回復が図れる。
斯る光電変換効率（η）の回復について、本発明者等は
光照射（二より発生した光電変換（二有効直二寄与する
目出状態のキャリアが一層トラップされるため（＝劣化
を招いていたが、光学的バンドギャップ（Ｅｏｐ）より
小さなエネルギの光照射（二よって上記トラップ状態の
キャリアかデトラクブされたからであろう、と考察して
いる。
光照射（二より発生した光電変換（二有効直二寄与する
目出状態のキャリアが一層トラップされるため（＝劣化
を招いていたが、光学的バンドギャップ（Ｅｏｐ）より
小さなエネルギの光照射（二よって上記トラップ状態の
キャリアかデトラクブされたからであろう、と考察して
いる。
再び説明を第２図Ｃ：戻すと、曲線図及びｆＢｌは光起
電力装置の温度を４０℃及び５℃１：保持せしめたもの
（二ついての回復特性を示し、この回復実験の結果、装
置が低温状態にあっても光電変換効率（η）は回復する
が、高温状態の方が大幅に改善される温度依存性を呈す
ることが判明した。斯る高温の４０℃は赤外光照射によ
る装置自身の温度上昇であり、低温の５℃は装置を強制
的（−冷却した時の温度である。従って、装置をヒータ
等の適当な加熱手段で加熱した状態で赤外光線を照射す
ればより一層の回復特性が得られるものと予岩される。
電力装置の温度を４０℃及び５℃１：保持せしめたもの
（二ついての回復特性を示し、この回復実験の結果、装
置が低温状態にあっても光電変換効率（η）は回復する
が、高温状態の方が大幅に改善される温度依存性を呈す
ることが判明した。斯る高温の４０℃は赤外光照射によ
る装置自身の温度上昇であり、低温の５℃は装置を強制
的（−冷却した時の温度である。従って、装置をヒータ
等の適当な加熱手段で加熱した状態で赤外光線を照射す
ればより一層の回復特性が得られるものと予岩される。
尚、上記実施例の光活性層（３）はＰＩＮ接合構造であ
ったが、他の周知のＰＮ、ＰＩ、ＩＮ等の半導体接合構
造やショク［キバリア型構造、更（二はタンデム構造で
あっても良く、また光学的バンドギャップも光活性＠（
３）を構成する非晶質半導体の組成こより変動するため
に、（３）“式（二基づき照射すべき光の波長をめる。
ったが、他の周知のＰＮ、ＰＩ、ＩＮ等の半導体接合構
造やショク［キバリア型構造、更（二はタンデム構造で
あっても良く、また光学的バンドギャップも光活性＠（
３）を構成する非晶質半導体の組成こより変動するため
に、（３）“式（二基づき照射すべき光の波長をめる。
（へ）発明の効果
本発明は以上の説明から明らかな如く、光電変換（二寄
与する非晶質半導体から成る光活性層（二、該光活性層
の光学的バンドギャップより小さなエネルギの光を照射
せしめたので、一旦劣化した光電変換効率を再び回復せ
しめることができ、此の種装置の劣化Ｃ二対して極めて
有益である。
与する非晶質半導体から成る光活性層（二、該光活性層
の光学的バンドギャップより小さなエネルギの光を照射
せしめたので、一旦劣化した光電変換効率を再び回復せ
しめることができ、此の種装置の劣化Ｃ二対して極めて
有益である。
第１図は本発明の一実施例に適用された基本的な光起電
力装置の断面図、第２図は斯る光起電力装置の劣化特性
及び回復特性を示す曲線図、である。 （１）・・・基板、（３）・・・光活性層。 第１図 １ 第２図 ？、色祖晴ｒハ（晴？４）
力装置の断面図、第２図は斯る光起電力装置の劣化特性
及び回復特性を示す曲線図、である。 （１）・・・基板、（３）・・・光活性層。 第１図 １ 第２図 ？、色祖晴ｒハ（晴？４）
Claims (1)
- （１）光電変換ζ二寄与する非晶質半導体から成る光活
性層を備えた光起電力装置（二、上記光活性層の光学的
バンドギャップより小さなエネルギの光を照射すること
を特徴とした光起電力装置の劣化回復方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58152316A JPS6043871A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 光起電力装置の劣化回復方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58152316A JPS6043871A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 光起電力装置の劣化回復方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6043871A true JPS6043871A (ja) | 1985-03-08 |
Family
ID=15537857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58152316A Pending JPS6043871A (ja) | 1983-08-19 | 1983-08-19 | 光起電力装置の劣化回復方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043871A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4680616A (en) * | 1986-05-09 | 1987-07-14 | Chronar Corp. | Removal of defects from semiconductors |
| US4891325A (en) * | 1987-07-30 | 1990-01-02 | Nukem Gmbh | Method for re-using silicon base material of a metal insulator semiconductor (mis) inversion-layer solar cell |
| US5281541A (en) * | 1990-09-07 | 1994-01-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for repairing an electrically short-circuited semiconductor device, and process for producing a semiconductor device utilizing said method |
-
1983
- 1983-08-19 JP JP58152316A patent/JPS6043871A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4680616A (en) * | 1986-05-09 | 1987-07-14 | Chronar Corp. | Removal of defects from semiconductors |
| US4891325A (en) * | 1987-07-30 | 1990-01-02 | Nukem Gmbh | Method for re-using silicon base material of a metal insulator semiconductor (mis) inversion-layer solar cell |
| US5281541A (en) * | 1990-09-07 | 1994-01-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for repairing an electrically short-circuited semiconductor device, and process for producing a semiconductor device utilizing said method |
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