JPS61222275A - 光起電力装置 - Google Patents

光起電力装置

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JPS61222275A
JPS61222275A JP60064183A JP6418385A JPS61222275A JP S61222275 A JPS61222275 A JP S61222275A JP 60064183 A JP60064183 A JP 60064183A JP 6418385 A JP6418385 A JP 6418385A JP S61222275 A JPS61222275 A JP S61222275A
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JP
Japan
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layer
intrinsic layer
amorphous silicon
substantial
intrinsic
Prior art date
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Pending
Application number
JP60064183A
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English (en)
Inventor
Hisao Haku
白玖 久雄
Yukio Nakajima
行雄 中嶋
Kaneo Watanabe
渡邊 金雄
Tsugufumi Matsuoka
松岡 継文
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPS61222275A publication Critical patent/JPS61222275A/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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  • Physics & Mathematics (AREA)
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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】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は光照射により光起電力を発生する光起電力装置
に関し、太陽光発電等に利用される。
(ロ) 従来の技術 この種光起電力装置の典型例として、光入射面を形成す
るガラス基板の一方の主面に順次受光面側の第1電極、
pin接合型非晶質半導体膜及び背面側の第2電極を積
層したものが存在し、例えば特開昭57−95677号
公報にあっては、上記pin接合型非晶質半導体膜とし
て、シリコン化合物ガスのプラズマ分解により得られる
非晶質シリコン(a −83)を用いること、更には光
入射側のp型層として非晶質シリコンカーバイド(a−
5ixC14〉を用いることを提案している。即ち、従
来のp1nホモ接合を形成する非晶質シリコンのp型層
に代って非晶質シリコンカーバイドを用いることによっ
てpinヘテロ接合を構成し、斯るp型層に於ける光吸
収損失を減少きせる所謂窓効果を得、発電に寄与する実
質的な真性層への光照射量を増大させ光電変換効率の上
昇を図っている。
一方、上記非晶質シリコンに於ける感光波長を長波長側
に移行する素材として水素化非晶質シリコンゲルマニウ
ム(a−3iGe:H)が見い出され、更に1984年
11月神戸に於いて開催された第1回太陽光発電国際会
議に於いてフッ化水素化非晶質シリコンゲルマニウム(
以下h−8iGe:H:Fと略す)が従来のa−8iG
e:Hに比して高い米飯導度を有し、またドーピング効
率も良く非晶質太陽電池用の低バンドギャップ素材とし
て有力であることが報告されている(テクニカル ダイ
ジェスト 才ブ シイ インターナショナル ピブイエ
スイーシ−1、(Technical Digest 
of theInternational PVSEC
−1)、第429頁乃至第432頁、「フォトフンダク
テイプ ニーニスアイシイ:エフ、エッチ アンド ト
ランスペアレント アイアールオニックス フオ ハイ
ーエフイシエンシイ アモルファス ソーラ セルズ(
Photoconductive a −S iGe 
: H、F and TranspareruI ro
x  for High−Efficiency Am
orphous 5olarCells) J )e 然し乍ら、このa−8iGe: H: Fをpin接合
型光起電力装置の主として光電変換する実質的な真性層
に用いた場合、単独では良好な膜特性を呈するにも拘ら
ず、光起電力装置として満足な結果を得るに至っていな
い。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点   。
本発明は良好な膜特性を呈する上記a−sice:H:
Fを光電変換動作する実質的な真性層に用いることがで
きない点を解決しようとするものである。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明光起電力装置は上記問題点を解決すべく、基板側
から見て、一導電型の水素化非晶質シリフンの第1の不
純物層と、フッ化水素化非晶質シリコンの実質的な第1
の真性層と、フッ化水素化非晶質シリコンゲルマニウム
(a−3iGe:H:F)の実質的な第2の真性層と、
逆導電型の第2の不純物層と、を順次積層した光活性層
を備えた構成にある。
(ホ) 作用 上述の如く基板側に設けられた水素化非晶質シリコンの
第1の不純物層とa−8iGe:H:Fからなる実質的
な第2の真性層との間に配挿されたフッ化水素化非晶質
シリコンの実質的な第1の真性層は、a−8iGa:H
:Fと不純物層との直接的な接触を防止して、両者が直
接接触することによって発生し良好な光電変換特性が得
られない原因となっていた両界面の欠陥を低減すべく作
用する。
(へ) 実施例 図は本発明光起電力装置の一実施例を示し、(1)はガ
ラス等の透光性且つ絶縁性の基板、(2)は該基板(1
)を受光側とすべくインジウム(I n’)、スズ(S
n)等の透光性導電酸化物(T CO)であるIn2O
3、ITO1Sn02等から形成される受光面電極、(
3)は該受光面電極(2)上に形成され膜面に平行なp
in接合を備えた半導体光活性層、(4)は該光活性層
(3)の背面側に設けられた背面□電極である。
上記半導体光活性層(3)は、光入射があると光電変換
に寄与する電子及び正孔の光キャリアを発生する実質的
な真性層(31)と、この真性層(31)にて発生した
電子及び正孔の光キャリアを各々背面電極(4)或いは
受光面電極(2)に移動を促進する接合電界を発生すべ
く上記真性層(3i)を挾持する異種導電型の第1・第
2の不純物層(3dx) (3dt)と、からなり、上
述の如き膜面に平行なpin接合が形成きれている。
而して、本発明の特徴は、基板(1)側から見て受光面
電極(2)と接する側の第1の不純物層(3d1)はp
塑成いは・n型の何れか一方の導X型を呈する水素化非
晶質シリコン(以下a−8j:Hと略す)から構成され
、またこのa−5i:Hと接する真性層(31)は基板
(1)側からフッ化水素化非晶質シリコン(以下a−3
i:H:Fと略す)の実質的な第1の真性層(3i1)
と、a−8iGe: H: Fの実質的な第2の真性層
(3iz)とに2分割されている。即ち、a−9i:H
の第1の不純物層(3dt)とa−8iGe:H:Fの
第2の真性層(3i2)との間にa−8i:H:Fの第
1の真性層(3i1)が配挿しである。
上記半導体光活性層(3)の形成方法としては、周知の
プラズマCVD法、光CVD法が用いられる。 13.
56M Hzの高周波数(RF)プラズマCVD法を用
いた一例を示すと、RFパワー30〜100W、ガス圧
0.1= 1.0Torr、基板温度150〜250℃
の反応条件に於いて、先ず第1の不純物層(3dl)と
してのp型a−3i:HがS iH+ −5S CCM
(mcc/分)B2H6−0,5%の反応ガスにより膜
厚約200人程変形成され、次いで第1の真性層(3i
1)であるa−5i:H:FがS iF 4−200S
 CCM。
H2”305CCMの反応ガスにより膜厚約1000変
形度形成され、そして第2の真性層(3iz)であるa
−9iGe: H: Fが上記SiF4=200SCC
M、H2−30SCCMにGeF< −1,48GeM
を付加した反応ガスにより膜厚約4000〜5000変
形度形成きれ、最後に第2の不純物層(3dz)として
のn型a−8i:HがSiH+ −15SCCM%PH
5−3%の反応ガスにより膜厚約400変形度形成され
る。
斯る真性層(31)がa−8i:H:Fの第1の真性層
(3ix)とa−3iGe:H:Fの第2の真性層(3
i2)の2層構造にある本発明光起電力装置と、他の構
造の光起電力装置と、を光電変換特性と暗時のダイオー
ド特性について比較し本発明の光起電力装置として評価
した。比較に供せられた第1の比較例は第2図の如く本
発明光起電力装置から第1の真性層(3i>)を取り除
いた従来のp(a−8i: H)/ i (a−SiG
e: H: F)/n(a−3i:H)構造であり、ま
た第2の比較例は第3図の如く本発明光起電力装置のa
−8i:H:Fからなる第1の真性層(3i1)に代っ
てa−9i:Hから  ゛なる第1の真性層(3i1’
)が用いられたp(a−8i: H)/i<a−8i;
 H)/1(a−5jGe: H: F)/n(@−8
i: H)構造である。斯る第1及び第2の比較例に於
いて第1及び第2の不純物層(3ds)(3d2)及び
a−83Ge: H: Fからなる第2の真性層(3i
2)については本発明光起電力装置と同一である。以下
に斯る本発明光起電力装置と第1及び第2比較例との比
較結果を示す。
また、本発明光起電力装置の他の実施例として、光入射
(基板)側に設けられた第1の不純物層(3dz)の導
電型と背面側の第2の不純物層(3dt)との導電型を
逆転しても上記比較結果と同一の結巣が得られた。
尚本発明に於ける実質的な真性層(31)とは、p塑成
いはn型決定不純物を含まない雰囲気中で形成されたノ
ンドープ層が僅かながらn型の性質を呈するために、こ
のノンドープ層や、n型の性質を補うべくp型決定不純
物を僅かにドープしたドープ層や、更にはノンドープな
状態にn型決定不純物をドープしたドープ層を含む意味
に於いて使用されている。
(ト)発明の効果 本発明光起電力装置は以上の説明から明らかな如く、基
板側から見てa−9t:Hの第1の不純物層と、a−8
iGe:H:Fの実質的な第2の真性層との間に、この
第2の真性層の形成に先立ってa−3i:H;Fの第1
の真性層を形成して配挿したので、斯るa−3i:H:
Fの第1の真性層がa−8iGe: H: Fの第2の
真性層の形成時に、第1の不純物層界面へのダメージを
防止し、不M物層と真性層との界面状態が改善され、良
好な膜特性を呈するa−5iGe: H: Fを光電変
換動作する実質的な真性層に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明光起電力装置の典型例を示す模式的断面
図、第2図及び第3図は本発明光起電力装置との第1及
び第2比較例を夫々示す模式的断面図、である。 (1)・・・基板、(3)・・・半導体光活性層、(3
d1)・・・第1の不純物層、(31)・・・真性層、
(3i1)・・・第1の真性層、(3iz)・・・第2
の真性層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板側から見て、一導電型の水素化非晶質シリコ
    ンの第1の不純物層と、フッ化水素化非晶質シリコンの
    実質的な第1の真性層と、フッ化水素化非晶質シリコン
    ゲルマニウムの実質的な第2の真性層と、逆導電型の第
    2の不純物層と、を順次積層した光活性層を備えたこと
    を特徴とする光起電力装置。
JP60064183A 1985-03-28 1985-03-28 光起電力装置 Pending JPS61222275A (ja)

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JP60064183A JPS61222275A (ja) 1985-03-28 1985-03-28 光起電力装置

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JP (1) JPS61222275A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03131072A (ja) * 1989-10-17 1991-06-04 Canon Inc 光起電力素子
JPH03131071A (ja) * 1989-10-17 1991-06-04 Canon Inc 光起電力素子
JPH03131073A (ja) * 1989-10-17 1991-06-04 Canon Inc 光起電力素子
US5256887A (en) * 1991-07-19 1993-10-26 Solarex Corporation Photovoltaic device including a boron doping profile in an i-type layer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03131072A (ja) * 1989-10-17 1991-06-04 Canon Inc 光起電力素子
JPH03131071A (ja) * 1989-10-17 1991-06-04 Canon Inc 光起電力素子
JPH03131073A (ja) * 1989-10-17 1991-06-04 Canon Inc 光起電力素子
US5256887A (en) * 1991-07-19 1993-10-26 Solarex Corporation Photovoltaic device including a boron doping profile in an i-type layer

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