JPS61268072A - 薄膜光電変換素子 - Google Patents
薄膜光電変換素子Info
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- JPS61268072A JPS61268072A JP60110931A JP11093185A JPS61268072A JP S61268072 A JPS61268072 A JP S61268072A JP 60110931 A JP60110931 A JP 60110931A JP 11093185 A JP11093185 A JP 11093185A JP S61268072 A JPS61268072 A JP S61268072A
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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
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明はアモルファス太陽電池において変換効率の高
い素子を歩留り良く製造するための薄膜光電変換素子の
構造に関するものである。
い素子を歩留り良く製造するための薄膜光電変換素子の
構造に関するものである。
第５図（ａ）、 （ｂ）は従来のステンレス等の金属基
板上に形成したアモルファス太陽電池素子の表面図、及
び該表面図のＢ−Ｂ’断面での断面図を示す。
板上に形成したアモルファス太陽電池素子の表面図、及
び該表面図のＢ−Ｂ’断面での断面図を示す。
図において、１はステンレス等からなる金属基板、２は
該基板の上部に形成されたアモルファス半導体膜、３は
該半導体膜２上に形成された透明導電膜、４は該透明導
電膜３上に設けられ金属集電極である。
該基板の上部に形成されたアモルファス半導体膜、３は
該半導体膜２上に形成された透明導電膜、４は該透明導
電膜３上に設けられ金属集電極である。
なお、上記アモルファス半導体ＩＩＩ！２はプラズマＣ
ＶＤ法、光ＣＶＤ法等によって作製したアモルファスＳ
Ｎ、あるいはＳｉをベースとしたアモルファス合金が用
いられている。また、上記透明導電１１Ｉ！３に喘蒸着
法又はスパッタ法、スプレー法等により形成したＩＴＯ
膜、５ｎ０２１％が用いられる。また、上記金属集電極
４としては例えば銀を蒸着法、印刷法等により該電極４
表面上に形成したものを用いる。
ＶＤ法、光ＣＶＤ法等によって作製したアモルファスＳ
Ｎ、あるいはＳｉをベースとしたアモルファス合金が用
いられている。また、上記透明導電１１Ｉ！３に喘蒸着
法又はスパッタ法、スプレー法等により形成したＩＴＯ
膜、５ｎ０２１％が用いられる。また、上記金属集電極
４としては例えば銀を蒸着法、印刷法等により該電極４
表面上に形成したものを用いる。
次にアモルファスＳｉ太陽電池の場合を例にとって構成
、動作について説明する。
、動作について説明する。
第６図に示すようにアモルファス半導体ｌ５ＩＩ２はｎ
型層２ａ、ｉ型層２ｂ、ｐ型層２ｃから成る。
型層２ａ、ｉ型層２ｂ、ｐ型層２ｃから成る。
また、その膜厚はそれぞれ２００〜５００人、 ４００
０〜６０００人、５０〜３０人であり、総膜厚は、単層
素子の場合、４０００〜７０００人の程度である。該単
層素子を数層、積層して得られる多層構造素子において
は総膜厚は１〜２μｍである。
０〜６０００人、５０〜３０人であり、総膜厚は、単層
素子の場合、４０００〜７０００人の程度である。該単
層素子を数層、積層して得られる多層構造素子において
は総膜厚は１〜２μｍである。
第７図に上記素子内で流れる電流の方向を模式図七示し
た。アモルファス膜中で吸収された光により発生したキ
ャリヤは該膜中の内部電界の作用により移動し、光電流
が発生する。この電流は透明導電１！ｌ！３を経て、上
記金属集電極４に収集され、外部電流となる。
た。アモルファス膜中で吸収された光により発生したキ
ャリヤは該膜中の内部電界の作用により移動し、光電流
が発生する。この電流は透明導電１！ｌ！３を経て、上
記金属集電極４に収集され、外部電流となる。
ここで、上記透明導電膜３として通常用いられるＩＴＯ
膜の比抵抗は２〜４×１００ｃｍで、膜厚は６００〜７
００人である。したがって、該導電膜のシート抵抗は数
＋０７口となる。
膜の比抵抗は２〜４×１００ｃｍで、膜厚は６００〜７
００人である。したがって、該導電膜のシート抵抗は数
＋０７口となる。
しかるに従来の素子構造では、上述したＣＶＤ法で大面
積のアモルファス膜を形成する場合、金属基板上の微小
な塵あるいは成膜後の膜のストレスにより、アモルファ
ス膜にピンホールが生じ易く、このアモルファス膜のピ
ンホールの影響を受けて、素子特性が大きなリーク電流
を持つものとなり易いという問題点があった。これは第
８図に示した様にアモルファス膜にピンホールが存在す
る時、ｐ型アモルファス層２Ｃと金属基板１とが電気的
に短絡することとなるからである。上記アモルファス膜
厚が〜１μｍに対し、ピンホールのサイズは１〜数＋μ
ｍ程度の径である。このピンホールの上にＩＴＯ膜が形
成されると、上記素子は第８図（ａ）又は第８図世）に
示されるような構造となる。第８図（ａＪのＩＴＯ膜に
より上記ｐ型アモルファス層２０と金属基板１とが局所
的には短絡することとなるが、該ＩＴＯ膜厚とアモルフ
ァス膜厚の比が１／１０程度であることと、ＩＴＯ膜の
シート抵抗が数＋０７口と高いことなどから、このＩＴ
Ｏ膜を介してリーク電流が流れても上記ｐ型アモルファ
ス層２Ｃと金属基板１との間には電位差が生じない。し
たがって素子の基板側と表面側の両金属電極間の完全な
短絡状態が実現されるとは予想されない。しかしこの上
部に点線で示すように更に金属電極４が形成されると、
たちまち完全な短絡状態が実現され、大きなリーク電流
を発生することとなる。一方、後者（第８図（ｂ））の
場合にはＩＴＯ膜のみでは上下部両極間は短絡されてい
ないが、この場合も前者（第８図（ａ））と同様にＩＴ
ＯＩ！！ｌ！の上部が金属電極で覆われると、たちまち
完全に短絡し、大きなリーク電流を発生することとなる
。
積のアモルファス膜を形成する場合、金属基板上の微小
な塵あるいは成膜後の膜のストレスにより、アモルファ
ス膜にピンホールが生じ易く、このアモルファス膜のピ
ンホールの影響を受けて、素子特性が大きなリーク電流
を持つものとなり易いという問題点があった。これは第
８図に示した様にアモルファス膜にピンホールが存在す
る時、ｐ型アモルファス層２Ｃと金属基板１とが電気的
に短絡することとなるからである。上記アモルファス膜
厚が〜１μｍに対し、ピンホールのサイズは１〜数＋μ
ｍ程度の径である。このピンホールの上にＩＴＯ膜が形
成されると、上記素子は第８図（ａ）又は第８図世）に
示されるような構造となる。第８図（ａＪのＩＴＯ膜に
より上記ｐ型アモルファス層２０と金属基板１とが局所
的には短絡することとなるが、該ＩＴＯ膜厚とアモルフ
ァス膜厚の比が１／１０程度であることと、ＩＴＯ膜の
シート抵抗が数＋０７口と高いことなどから、このＩＴ
Ｏ膜を介してリーク電流が流れても上記ｐ型アモルファ
ス層２Ｃと金属基板１との間には電位差が生じない。し
たがって素子の基板側と表面側の両金属電極間の完全な
短絡状態が実現されるとは予想されない。しかしこの上
部に点線で示すように更に金属電極４が形成されると、
たちまち完全な短絡状態が実現され、大きなリーク電流
を発生することとなる。一方、後者（第８図（ｂ））の
場合にはＩＴＯ膜のみでは上下部両極間は短絡されてい
ないが、この場合も前者（第８図（ａ））と同様にＩＴ
ＯＩ！！ｌ！の上部が金属電極で覆われると、たちまち
完全に短絡し、大きなリーク電流を発生することとなる
。
以上のように従来の素子構造では、上記アモルファス膜
のピンホールの影響を受けて大きなリーク電流を生じ易
く、光電変換素子特性を低下させるという問題点があっ
た。従って大面積素子を作成する場合、面内のアモルフ
ァス膜のピンホールを極力無くすことが重要となるが、
このような場合、前述したように、金属基板上の微少な
塵および凹凸さらに成膜後のアモルファス膜の応力等が
起因して、上記アモルファス膜上のピンホールを完全に
無くすことは非常に困難であった。
のピンホールの影響を受けて大きなリーク電流を生じ易
く、光電変換素子特性を低下させるという問題点があっ
た。従って大面積素子を作成する場合、面内のアモルフ
ァス膜のピンホールを極力無くすことが重要となるが、
このような場合、前述したように、金属基板上の微少な
塵および凹凸さらに成膜後のアモルファス膜の応力等が
起因して、上記アモルファス膜上のピンホールを完全に
無くすことは非常に困難であった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであり、上記金属電極による完全な短絡状態を防
ぎ、リーク電流を大巾に低減できる構造にすることによ
り、歩留り良く製造でき、光電変換効率の高い薄膜光電
変換素子を得ることを目的とする。
たものであり、上記金属電極による完全な短絡状態を防
ぎ、リーク電流を大巾に低減できる構造にすることによ
り、歩留り良く製造でき、光電変換効率の高い薄膜光電
変換素子を得ることを目的とする。
この発明に係る薄膜光電変換素子は、上記金属基板と該
基板の上方に位置する金属電極との間に絶縁膜を挿入す
る構造としたものである。
基板の上方に位置する金属電極との間に絶縁膜を挿入す
る構造としたものである。
（作用）
この発明における薄膜光電変換素子では、上記金属基板
と該基板の上方に位置する金属電極との間に絶縁膜を挿
入する構造としたから、該基板と金属電極とによる完全
な短絡状態を防止でき、また、上記素子のリーク電流を
大巾に低減できる。
と該基板の上方に位置する金属電極との間に絶縁膜を挿
入する構造としたから、該基板と金属電極とによる完全
な短絡状態を防止でき、また、上記素子のリーク電流を
大巾に低減できる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第８図と同一符号は同一部分を示す。
、第８図と同一符号は同一部分を示す。
第１図において、１は基板側金属電極であるステンレス
等の金属基板、２はアモルファス膜、３はＩＴＯＦｉｉ
、４は表面側金属電極、５は絶縁膜である。該絶縁膜５
はこの上方に設けられた金属電極４と同一形状、または
ほぼ同一のサイズを有し、上記金属電極４の真下に位置
し、上記ステンレス基板１とアモルファス膜２との間に
挿入されている。
等の金属基板、２はアモルファス膜、３はＩＴＯＦｉｉ
、４は表面側金属電極、５は絶縁膜である。該絶縁膜５
はこの上方に設けられた金属電極４と同一形状、または
ほぼ同一のサイズを有し、上記金属電極４の真下に位置
し、上記ステンレス基板１とアモルファス膜２との間に
挿入されている。
次に作用について説明する。
第２図は上記アモルファス半導体膜２にピンホールが存
在する場合の本発明による光電変換素子構造を示し、上
記第１図Ａ部の拡大図である。ここで、上記絶縁膜は表
面側金属電極４の真下に位置するステンレス基板１とア
モルファス半導体膜２との界面に挿入されているので、
上記アモルファス半導体膜２にピンホールが生じ、その
上に金属電極４が形成されても、直接両電極間（４−５
間）が短絡されることはない。また、ｎ型アモルファス
層２ａの広がり抵抗は十分大きく、該アモルファス層２
ａを介して流れるリーク電流は、ここで論じている電流
レベルに比べると無視できる程度のものである。また、
上記金属電極４で覆われた領域は、光電流の発生はなく
、太陽電池として作用しないばかりか、上記リーク電流
を増す効果としてのみ作用する。
在する場合の本発明による光電変換素子構造を示し、上
記第１図Ａ部の拡大図である。ここで、上記絶縁膜は表
面側金属電極４の真下に位置するステンレス基板１とア
モルファス半導体膜２との界面に挿入されているので、
上記アモルファス半導体膜２にピンホールが生じ、その
上に金属電極４が形成されても、直接両電極間（４−５
間）が短絡されることはない。また、ｎ型アモルファス
層２ａの広がり抵抗は十分大きく、該アモルファス層２
ａを介して流れるリーク電流は、ここで論じている電流
レベルに比べると無視できる程度のものである。また、
上記金属電極４で覆われた領域は、光電流の発生はなく
、太陽電池として作用しないばかりか、上記リーク電流
を増す効果としてのみ作用する。
このような本実施例装置では、金属電極４の真下で、ス
テンレス基板１とアモルファス半導体膜５との間に絶縁
膜５を設けたので、光電流を減少させるなど、太陽電池
の特性を低下させることはないばかりか、リーク電流を
大巾に減少して、該素子特性を向上させることができる
。
テンレス基板１とアモルファス半導体膜５との間に絶縁
膜５を設けたので、光電流を減少させるなど、太陽電池
の特性を低下させることはないばかりか、リーク電流を
大巾に減少して、該素子特性を向上させることができる
。
なお、上記絶縁膜５としては例えば５ｉｏ２膜。
Ｓ ｉ ３ Ｎ４膜等を形成したもの、あるいはあらか
じめポリイミド等の高分子フィルムをステンレス基板１
上に形成したものを用いても良いが、これらの膜自身が
ステンレス基板１上に形成された時ピンホールが無いも
のが望ましい。また、該絶縁膜５の厚さは、素子形成に
支障を来たさない程度で少くとも素子の開放端電圧以上
の耐電圧を有する厚さであれば良い。
じめポリイミド等の高分子フィルムをステンレス基板１
上に形成したものを用いても良いが、これらの膜自身が
ステンレス基板１上に形成された時ピンホールが無いも
のが望ましい。また、該絶縁膜５の厚さは、素子形成に
支障を来たさない程度で少くとも素子の開放端電圧以上
の耐電圧を有する厚さであれば良い。
また、上記実施例では上記絶縁膜５はステンレス基板１
とアモルファス膜２との間に挿入したものを示したが、
第３図、第４図に示すようにアモルファス膜２を形成し
た後、ＩＴＯＩＩＩ３との間に挿入しても良い。
とアモルファス膜２との間に挿入したものを示したが、
第３図、第４図に示すようにアモルファス膜２を形成し
た後、ＩＴＯＩＩＩ３との間に挿入しても良い。
即ち、第３図はアモルファス１１１２とＩＴＯ膜３との
間に絶縁１１！！５を挿入した場合の素子断面図、第４
図はアモルファス膜２にピンホールが存在する場合の素
子拡大図を示す。アモルファス膜２を形成した後にＩＴ
Ｏ膜３との間に絶縁膜５を挿入しても上記実施例と同様
、基板側金属電極１と表面側金属電極４との短絡を防ぐ
ことができる。
間に絶縁１１！！５を挿入した場合の素子断面図、第４
図はアモルファス膜２にピンホールが存在する場合の素
子拡大図を示す。アモルファス膜２を形成した後にＩＴ
Ｏ膜３との間に絶縁膜５を挿入しても上記実施例と同様
、基板側金属電極１と表面側金属電極４との短絡を防ぐ
ことができる。
また、上記実施例では、ステンレス基板側から・順にｎ
型アモルファス層（ｎ層）、ｉ層、ｐ層を形成した素子
を示したが、ステンレス基板側からｐ層、ｉ層、ｎ層の
順に形成した素子についてもまた、シッットキー接合、
あるいはへテロ接合を用いた素子についても全（同じ様
に本発明を適用できる。
型アモルファス層（ｎ層）、ｉ層、ｐ層を形成した素子
を示したが、ステンレス基板側からｐ層、ｉ層、ｎ層の
順に形成した素子についてもまた、シッットキー接合、
あるいはへテロ接合を用いた素子についても全（同じ様
に本発明を適用できる。
以上のように、この発明に係る薄膜光電変換素子によれ
ば上記金属基板と金属電極との間に絶縁膜を挿入する構
造としたので、上記基板と電極が直接短絡する可能性は
無く、また、上記素子のリーク電流を大巾に減少し、歩
留り良く製造でき、光、電変換効率の高い素子を得るこ
とができる効果がある。
ば上記金属基板と金属電極との間に絶縁膜を挿入する構
造としたので、上記基板と電極が直接短絡する可能性は
無く、また、上記素子のリーク電流を大巾に減少し、歩
留り良く製造でき、光、電変換効率の高い素子を得るこ
とができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるアモルファス太陽電
池の素子断面図、第２図はアモルファス膜にピンホール
がある場合のこの発明の効果を示す素子断面拡大図、第
３図はこの発明の他の実施例による素子断面図、第４図
はその場合の発明の効果を示す素子断面拡大図、第５図
（ａ）、 （ｂ）はそれぞれ従来のアモルファス太陽電
池の素子表面図及び断面図、第６図は従来のｐｉｎ棄子
素子面図、第７図は、素子内に流れる光電流を示した模
式図、第８図は従来の素子のアモルファス膜にピンホー
ルがある場合の断面図である。 １・・・ステンレス金属基板（基板側金属電極）、２は
アモルファス膜、２ａ・・・ｎ型アモルファス層、２ｂ
・・・ｉ型アモルファス層ｓ２ｃ・・・ｐ型アモルファ
ス層、３・・・ＩＴＯ透明導電膜、４・・・表面側金属
電極、５・・・絶縁膜。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
池の素子断面図、第２図はアモルファス膜にピンホール
がある場合のこの発明の効果を示す素子断面拡大図、第
３図はこの発明の他の実施例による素子断面図、第４図
はその場合の発明の効果を示す素子断面拡大図、第５図
（ａ）、 （ｂ）はそれぞれ従来のアモルファス太陽電
池の素子表面図及び断面図、第６図は従来のｐｉｎ棄子
素子面図、第７図は、素子内に流れる光電流を示した模
式図、第８図は従来の素子のアモルファス膜にピンホー
ルがある場合の断面図である。 １・・・ステンレス金属基板（基板側金属電極）、２は
アモルファス膜、２ａ・・・ｎ型アモルファス層、２ｂ
・・・ｉ型アモルファス層ｓ２ｃ・・・ｐ型アモルファ
ス層、３・・・ＩＴＯ透明導電膜、４・・・表面側金属
電極、５・・・絶縁膜。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）光を電流に変換し、それを外部電流としてとり出
す薄膜光電変換素子において、基板側に位置する金属電
極と、該電極上に形成されたアモルファス半導体膜と、
該半導体膜上に形成された透明導電膜と、該透明導電膜
上に設けられ表面側に位置する金属電極と、上記基板側
金属電極と表面側金属電極との間に設けられた絶縁膜と
を備えたことを特徴とする薄膜光電変換素子。 - （２）上記基板側金属電極としてステンレス基板を用い
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜光
電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60110931A JPS61268072A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | 薄膜光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60110931A JPS61268072A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | 薄膜光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61268072A true JPS61268072A (ja) | 1986-11-27 |
Family
ID=14548230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60110931A Pending JPS61268072A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | 薄膜光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61268072A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5380371A (en) * | 1991-08-30 | 1995-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element and fabrication method thereof |
| US5395457A (en) * | 1992-12-16 | 1995-03-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device and method of manufacturing the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222281A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-10-02 | エナージー・コンバーシヨン・デバイセス・インコーポレーテツド | 光起電力デバイス |
-
1985
- 1985-05-23 JP JP60110931A patent/JPS61268072A/ja active Pending
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