JPS6095977A - 光起電力装置 - Google Patents

光起電力装置

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JPS6095977A
JPS6095977A JP58202548A JP20254883A JPS6095977A JP S6095977 A JPS6095977 A JP S6095977A JP 58202548 A JP58202548 A JP 58202548A JP 20254883 A JP20254883 A JP 20254883A JP S6095977 A JPS6095977 A JP S6095977A
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JP
Japan
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type
layer
amorphous silicon
thin film
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP58202548A
Other languages
English (en)
Inventor
Tamotsu Hatayama
畑山 保
Hidetoshi Nozaki
野崎 秀俊
Hiroshi Ito
宏 伊東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to JP58202548A priority Critical patent/JPS6095977A/ja
Publication of JPS6095977A publication Critical patent/JPS6095977A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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
    • H01L31/075Semiconductor 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、太陽電池や光検出器などの光起電力装置に関
するものである。
〔従来技術とその問題点〕
シランやフロルシランなどの化合物ガスをグロー放電分
解して得られるアモルファス半導体は、禁止帯幅中の平
均局在肩付密度が10創一 以下と小さくなるために、
P形,n形の不純物制御が可能となることが確ぜされて
以来、低コスト、量産性に優れた太陽電池材料として注
目されている。
グロー放電分解法を用いたアモルファス半導体形成法の
利点のひとつは,グロー放電雰囲気中に導入されるガス
の種類を変えるだけで、P形、n形およびn形のアモル
ファス半導体層を任意の順で容易かつ連続的に所望の数
だけ形成できることである。
この利点を利用して、jin ja+・g等はAppl
 、Phys 。
Lett.43(11,1 july 1983におい
てP形、n形およびn形のアモルファス7リコ/Ifi
Jから構成される単位光起′qカセルの光入射側の層で
あるP層の上に、n形のアモルファスシリコン層を設け
た構成として、高電圧の出力を発生する光起電力・肉1
ぺであるNew amorphoussilicon 
majority−carrierdeviceを発表
している。
上記の光起電力装置の断面図を第1図に示すが。
1は太陽光線、2はガラス基板、3はITo、4はn形
のアモルファスシリコンfm、5a、5b、5Cは順に
1アモルファスシリコン単位光起電力セル5のP形、i
形、n形のアモルファスシリコン層で、6はアルミ電極
である。
ここで、n形アモルファスシリコンIfi 4はリンを
ドープした薄い層から成っており、P形アモルファスシ
リコン層5aはポロンをドープした膜厚8゜〜200A
の層から、またi形アモルファスシリコン層5bはドー
プしない膜厚6000大の層から、そして同様に最後の
層であるn形アモルファスシリコン層5Cは前記n形ア
モルファスシリコン層4と同じく、リンをドープした膜
厚250λの層から成っている。この構成にょれげ、1
1’03. n形およびP形アモルファスシリコンWg
4,5aにおいて、高い障壁が形成されてこの障壁に相
当する電圧の1部が、単位光起電力セル5で発生する電
圧に寄与することKなり、高い電圧を得ることができる
ために、光起電力装置の変換効率の向上を図れる。しか
しながら、前記の効果を得るためにはn形およびP形ア
モルファスシリコン層4,5aは極めて薄くなければな
らない。即ち、この光起電力装置における電流発生領域
はト:−ピングしないi形アモ・・ファスシリコン層5
bであるが、入射光をできるだけ有効に前記シリコン層
5bに入れてやるためにも、入射光側の層であるn形お
よびP形アモルファスシリコン層4,5aは厚くてはな
らない。従ってこのことからもn形およびP形アモルフ
ァスシリコン層4゜5aの膜厚のS−化が必要となる。
この従来例においては、P層アモルファスシリコン+@
5bの膜厚を120^としたときに、光起電力装置の特
性のパラメータのひとつである開放電圧Vocが最大と
なり、またI’l’0−n−P Kおける障壁も最大と
なっており、さらに光起電力装置の変換効率も最大値を
示している。そして前記膜厚よりy+” (ても厚くて
もVoc。
障壁とも低下している。このことは、n形およびP形ア
モルファスシリコンW4415aでのn −P 接合の
形成状態に関係していると言え、P形アモルファスシリ
コン層5aの膜厚制御が重要であることを示している。
以上示した従来の構成に(?いてlr+′、1太陽光純
11d l’l’03. n形およびP形アモルファス
シリコン層4.5aの2層を通ってi形アモルファスシ
リコン層5bに入るために、n形およびP形アモルファ
スシリコン層4,5aで光の吸収損失が発生する可能性
がある。また前記損失f/17なくするためには、前記
2層の膜1qを極めて薄くしなければならず、特にP形
アモルファスシリコン層5aの膜厚は光句゛ルカ特性に
大きな影響を与えることからも、非常に高いIll厚の
制御[受衝を必要とするためにその再現性に問題がある
。さらに、ITO3,上にn型γモルファスシリコン層
4を144成するために、一般にITOはプラズマに弱
いことが知られており、上記構成ではITOが変質する
と爵う問題やI TOの組成物質の]’ n 等かn形
アモルファスシリコン11中に拡散してゆき、とれらの
結果光起電力装置it特性が低下するという欠点を持っ
ている。
〔発明の目的〕
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、高電
圧を出力し得る光起電力装fffにおいて、光起電力特
性金白−トさせることを目的としたものである。
〔発明の重要〕
本発明は%導電性基板上にn形、P形、i形およびn形
薄II@ * s体層、次いで透明導電膜、金属電極を
1晒次形成させた構成として1.ト記目的を達成するも
のである。
〔発明の効果〕
本発明は、4!、性基板上にP形、i形、n形薄1μ半
導体I→を順次形成して単位光起電力セルを構成する光
起電力装置において、前記基板とP形薄膜半導体層との
間にn形薄膜半導体層を設けた構成とすることにより、
光入射側での光吸収損失を低減でき、また、入射光1+
11と反対の前記基板(Illにn −P 接合を形成
しているために、P形+111膜半導体層における光吸
収相失はほとんど無視で八るので、前4C半導体層のW
J I’Fは比Φぐ的厚くしても良く、11侍!頃の制
御性を高めることが可能となり再現性も向上する。さら
に透明導MLIIつは薄膜半導体r→を形成した後に形
成するために、前記導電膜の変質および口形り゛膜半導
体層中への拡散の間頌が外くなるという利点がある。以
上のことから、本発明によれば光吸収損失に起因する電
流を損失することなく、高電圧′f!:取り出すことが
できるために比較的容易に再現性のある光起電力装置全
提供でき、且つ光)j@ ’?i?力装時の変換効率の
向上を図ることができる。
〔発明の実)泡例〕
第2図に本発明の1実施例を示す。導電性基板12はス
テンレスであり、この上にシラン(SiH)とホスフィ
ン(PI−1a)の混合ガスのグロー放電分解にヨ?)
、n形のアモルファスシリコン層11t−20OA形成
する。このn %アモルファスシリコン層11の上1c
 、P 形、i形およびn形アモルファスシリコンIn
 10a、10b、10cを順次形成させて単位光起電
力セル10を構成する。このときのP形、i形およびn
形アモルファスシリコン層はグロー放電分MKよって形
成するが、P形アモルファスシリコン層10aはシラン
とジボラン(82H6)、i形アモルファスシリコン+
ntob社シランのみ、n形アモルファスシリコン!、
 IQ、Cはシランとホスフィ/で形成し、各々の膜厚
け300A、 5500A、 100Aである。光入射
側の11形アモルファスシリコン層10Cの上に、透明
導電膜としてITOt−75OA形成させた。最後にA
t電極8を真空蒸着法で1μ形成した。7は太陽光線。
ITOはアルゴンと酸素の混合ガス中でバッタリングし
て形成させ、基板温度は必萼に応じて几T室温〜300
℃の間で選択した。上記した各々のアモルファスシリコ
ン層の膜厚であるが、基板側1のn形アモルファスシリ
コン11は100〜300A、光入射1011のn形ア
モルファスシリコンHM 10c ハso〜150A。
P形アモルファスシリコン層10aは200〜500A
および1形アモルファスシリコンM 10b ld 4
500〜6500Aの範ledとし、各々アモルファス
シリコン層の膜質等から任意に決定することができる。
この実施例によれば、光入射11+1の反対にiらる井
& (111111Cステンレス−11形アモルファス
シリコンーP形アモルファスシリコンという構成として
、前記41+1成部で高い障壁が形成され、(tY“来
例と同様にこの障壁に相当する電圧の1部が、「11゜
位光起電力セル10で発生する電圧に加算され高い電圧
が発生する。本実施例の構成においては、基板上のn形
アモルファスシリコン層が無い場合のVocが088V
であったのに対し、 Vocが102■と014■の増
大となった。坤1大分の014vはn −P 接合にお
ける障壁の高さに相当する電圧の1部であり、n”P接
合での障4Ji +でよる効壬が明確に現われた。また
このとへの光起電力装置〆1のパラメータのひとつであ
る短絡′ル、流Jscは、′$析上のn形アモルファス
シリコン層が無い」8合と同じ値を示し12.8 mA
/crAであった。このことは、n−P接合が光の入射
側でない基板側に形成されているために、P形アモルフ
ァスシリコン層1μ厚は、広い範囲において本発明に導
入できること、光の吸収損失には全く無関係で ・ある
ことを示している。このことから次のことが言える。即
ち旨い障壁を得るために重要なP形アモルファスシリコ
ン層の膜厚を広い範囲で使用できるために、膜厚制御性
が容易になり膜厚の再現性を図れる。このために再現性
の高い光起電力装置を提供できるとともに変換効率の向
上を図ることができる。オたFOは各々アモルファスシ
リコン層を形成した後に形成させるため、I’rOが変
質することも、In等がアモルファスシリコン中へ拡散
してゆくこともない。
〔発明の他の実施例〕
上記ではn形薄膜半導体層にアモルファスシリコンを用
いたが、こむでは前記半轡体層にn形の微結晶シリコン
層を用いた。この微結晶シリコン層はシランとボスフィ
ンの混合ガスからグロー放板側の微結晶シリコン層は2
00^、入射光4u+1は180AのりQ)すで、他の
P形、i形は上記実施例と同じくアモルファスシリコン
層である。この場合においても上811シた実施例とl
よは同様な結果を示すが。
光入射側を微結晶としたために光の入射が増加して電流
Jscが1f4え、また基板側の微結晶のために隙璧の
^さも大きくなり、各々13.7 (nuk7iJ)、
Vocは1.06(V)である。
【図面の簡単な説明】
@1図は従来の光起電力装鮪の断面図、第2図は本発、
明における1実施例の光起電力装置の断面図である。 図において、 1.7・・・大陽光線、 2・ガラス基板。 3.9 透明導τを膜、 4111− n 形アモルファスシリコント弓、5a 
、 l Oa −、P 形アモルファスシリコン層。 5b 、 I Oh・・・i形アモルファスシリコン層
、5Cl I QC・n形アモルファスシリコン層。 5.10・・・単位光起電力セル、 6.8・・・Az’rg極、 12・・・ステンレス基板。 代理人 弁理士 側近11坪 市(他1名)第1図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導■性基板上に第1の導電型を有する薄膜半導体
    層を設け、との薄膜半導体層1に前記導電型と異なる導
    電型を有する。iH@半導体層、ドープしない薄膜半導
    体層、前記第1の導電型を有する薄膜半導体層と同じ導
    電型を有する薄膜半導体層を、順次積層した構成から1
    切ることを特徴とする光起電力装置。
  2. (2)第1の導電型を有する薄膜半導体層が、微結晶相
    よシ成ろことを特徴とする特許 囲第1項記載の光起電力装置っ
JP58202548A 1983-10-31 1983-10-31 光起電力装置 Pending JPS6095977A (ja)

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JP58202548A JPS6095977A (ja) 1983-10-31 1983-10-31 光起電力装置

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JPS6095977A true JPS6095977A (ja) 1985-05-29

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JP58202548A Pending JPS6095977A (ja) 1983-10-31 1983-10-31 光起電力装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS634687A (ja) * 1986-06-25 1988-01-09 Ricoh Co Ltd 半導体素子の電極
US5857661A (en) * 1994-11-01 1999-01-12 Hitachi, Ltd. Valve drive control method, valve drive control apparatus and fluid member supply apparatus
DE102019202490A1 (de) 2018-03-06 2019-09-12 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterherstellungsvorrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS634687A (ja) * 1986-06-25 1988-01-09 Ricoh Co Ltd 半導体素子の電極
US5857661A (en) * 1994-11-01 1999-01-12 Hitachi, Ltd. Valve drive control method, valve drive control apparatus and fluid member supply apparatus
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