JPS6184075A - 光起電力太陽電池 - Google Patents
光起電力太陽電池Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/06—Gettering
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】
本発明は光起電力半導体太陽電池に係る。
太陽電池はｐ −ｎ 接合を内包した薄い単結晶半導体
ウ−［−ハから成る。入用電磁放射線で照射されると、
敢％１線が半導体バルクの内部に吸収されるので尤雷Ｉ
ｌ、ＩＩ起が生じて電子−正孔対が生成する。
ウ−［−ハから成る。入用電磁放射線で照射されると、
敢％１線が半導体バルクの内部に吸収されるので尤雷Ｉ
ｌ、ＩＩ起が生じて電子−正孔対が生成する。
少数４−トす７即らｐ形ダｊ域の電子及びｎ影領域の正
孔はｐ−ｒ）接合の方向に移動しｐ−ｎ接合を横断り゛
る。これによりｐ−ｎ接合の両側［！Ｉｌら半導体つし
一部の両端間で電位差が生じる。適当に配置さｔｔ Ｌ
二’６’ｌ （駐から電力を取出せばよい。
孔はｐ−ｒ）接合の方向に移動しｐ−ｎ接合を横断り゛
る。これによりｐ−ｎ接合の両側［！Ｉｌら半導体つし
一部の両端間で電位差が生じる。適当に配置さｔｔ Ｌ
二’６’ｌ （駐から電力を取出せばよい。
太陽電池の主な用途の１つは衛ｈ１の如き宇宙航゛ｌ、
ｖＨ体の電力源て°ある。しかし乍ら宇宙空間では太陽
電池は電子、陽子の粒子及びより中い原子核の如きへ１
ネルギ核粒子で不断に照Ｑ’ｌされている。
ｖＨ体の電力源て°ある。しかし乍ら宇宙空間では太陽
電池は電子、陽子の粒子及びより中い原子核の如きへ１
ネルギ核粒子で不断に照Ｑ’ｌされている。
これら顆ｒが一次欠陥を形成する。−次欠陥は通常「貞
欠陥Ｊ ｌ！ＩＩら格子間型Ｊ、ｌ、二は゛空格子型の
欠陥である。これらの−次欠陥は高度に可動性であり格
子内を８動じて互いに結合するか、又は、不純物原子ｂ
ｂ＜は既存の欠陥と結合してより大きくより安定な二次
欠陥を形成する。
欠陥Ｊ ｌ！ＩＩら格子間型Ｊ、ｌ、二は゛空格子型の
欠陥である。これらの−次欠陥は高度に可動性であり格
子内を８動じて互いに結合するか、又は、不純物原子ｂ
ｂ＜は既存の欠陥と結合してより大きくより安定な二次
欠陥を形成する。
電気伝導の主なメカニズムは半導体バルク内部の電子−
止孔対の移動ぐある。従って、最大効率を得るためには
半導体内部で電子−正孔対移動の妨害となるものを完全
に除去することが望ましい。
止孔対の移動ぐある。従って、最大効率を得るためには
半導体内部で電子−正孔対移動の妨害となるものを完全
に除去することが望ましい。
電子と正孔とは半導体の完全結晶格子を比較的容易に通
過するが、格子欠陥によって散乱したり又は捕獲された
りする。格子内部の二次欠陥は１￥に電子と正孔とを捕
獲し易い。その結果、移動する電子と正孔とのρ−ｎ接
合ｙｌＩ着が妨害されたり又は完全に阻止されたりする
。入射する放射線の最大吸収を達成するために太陽電池
ではかなり厚い半導体例えば約１０００ｕＩｎ以下、典
型的には５０−３００−の半導体が使用されるので、上
記の姐き格子欠陥の問題もにつ重大になる。即ら、太陽
電池内で電子と什ｉＬどが比較的長距離を移動づ”る必
要かあり、ｐ−ｎ接合にｉ１１着するまでにｌＤｉ害に
出会う機会しかなり増加りる。
過するが、格子欠陥によって散乱したり又は捕獲された
りする。格子内部の二次欠陥は１￥に電子と正孔とを捕
獲し易い。その結果、移動する電子と正孔とのρ−ｎ接
合ｙｌＩ着が妨害されたり又は完全に阻止されたりする
。入射する放射線の最大吸収を達成するために太陽電池
ではかなり厚い半導体例えば約１０００ｕＩｎ以下、典
型的には５０−３００−の半導体が使用されるので、上
記の姐き格子欠陥の問題もにつ重大になる。即ら、太陽
電池内で電子と什ｉＬどが比較的長距離を移動づ”る必
要かあり、ｐ−ｎ接合にｉ１１着するまでにｌＤｉ害に
出会う機会しかなり増加りる。
従って結局は太陽電池を電力瞭とづる衛星に於いて、粒
子敢！、Ｆｉ線被す暴によって上記の如き問題が生じ’
ｆ！ｉｉ １３！の故障が牛じる。現在の技術によって
軌道衛星の回収及び修理は可能であるが、この作業は刊
しくしから費用も１αい。従って本発明の目的はｐ−ｎ
接合形半導体材料の粒子放射線被爆に対する耐性を改良
することである。
子敢！、Ｆｉ線被す暴によって上記の如き問題が生じ’
ｆ！ｉｉ １３！の故障が牛じる。現在の技術によって
軌道衛星の回収及び修理は可能であるが、この作業は刊
しくしから費用も１αい。従って本発明の目的はｐ−ｎ
接合形半導体材料の粒子放射線被爆に対する耐性を改良
することである。
本発明によれば、光起電力太陽電池は、ｐ形第１ ｒｉ
Ｉ域とｎ形第２領域と２つの領域間のｐ−ｎ接合どを用
込んだ半導体材ｔｉｔ片（ピース）から成り、１１（１
記ピースの参手中参山鳩両面に電…が設けられてｉ１５
つ第１電極は第１領域と接触し第２電極は第２ン１戚と
接触している。この太陽電池の特徴は、除去ゾーンとが
組込まれ、欠陥除去ゾーンがｐ−ｎ ｔＢ合と格子欠陥
ゲッタゾーンとの間に伸びていることである。
Ｉ域とｎ形第２領域と２つの領域間のｐ−ｎ接合どを用
込んだ半導体材ｔｉｔ片（ピース）から成り、１１（１
記ピースの参手中参山鳩両面に電…が設けられてｉ１５
つ第１電極は第１領域と接触し第２電極は第２ン１戚と
接触している。この太陽電池の特徴は、除去ゾーンとが
組込まれ、欠陥除去ゾーンがｐ−ｎ ｔＢ合と格子欠陥
ゲッタゾーンとの間に伸びていることである。
格子欠陥ゲッタゾーンは、半導体内部で移動格子欠陥特
に敢！ｌ）１線被爆の直接結果としで形成された一次欠
陥の内部１−ラップとして作用する。本発明の太陽電池
では一次欠陥がゲッタゾーンの方向に移動しゲッタゾー
ン内部に捕獲されて捕獲二次欠陥が形成されるので、ｐ
−ｎ接合の近傍の二次欠陥の形成は減少する。従って、
耐電キャリアたる電子と正孔とが通過する領域で二次欠
陥の発生か減少し、ｐ−ｎ接合に到着する途中で電子と
正孔とが捕獲され難い。
に敢！ｌ）１線被爆の直接結果としで形成された一次欠
陥の内部１−ラップとして作用する。本発明の太陽電池
では一次欠陥がゲッタゾーンの方向に移動しゲッタゾー
ン内部に捕獲されて捕獲二次欠陥が形成されるので、ｐ
−ｎ接合の近傍の二次欠陥の形成は減少する。従って、
耐電キャリアたる電子と正孔とが通過する領域で二次欠
陥の発生か減少し、ｐ−ｎ接合に到着する途中で電子と
正孔とが捕獲され難い。
本弁明の特に好ましい実施態様によれば、格子欠陥ゲッ
タゾーンは、不純物誘発沈殿物に６Ｙむ沈殿１１７１″
ｆＡ縮ゾーンである。。
タゾーンは、不純物誘発沈殿物に６Ｙむ沈殿１１７１″
ｆＡ縮ゾーンである。。
木５Ｅ明の１つの実６Ｎ ｊ’ｉＪ ｔ＆によれば、半
導体材料・ピースＬ；ｌ ｐ−？ ｎ接０を有するｔ１
１結晶ウェーハであり、ｐ −ｎ接合は、本文中で以後
「上面」と指称されるウェーハ表ｍ１近傍のウェーハ内
部に形成されている。この場合、ｐ−ｎ接合から上面に
伸びるダ１戚に於いて、上面側の尼１はｎ形材料好まし
くはｎ 形材料から成りｐ−ｎ接合の下方のウェーハの
ボｆイＩ！ＩＩ １５基板（よｐ形材料から成る。欠陥
除去ゾーンが形成された領域は、上面から出発して、ｎ
形」−面層どｐ−ｎ １８合とが形成ｄれたが又ｔま形
成さ机るべさ゛つＪ−ハ部分を通ってｐ形基板の一部に
まで伸びている。沈殿物ＩＪ ｓｌａゾーンから成り（
ｑ８格子欠陥ゲッタゾーンは、欠陥除去ゾーンＴｈのｐ
形↓ユ（反内に形成される。
導体材料・ピースＬ；ｌ ｐ−？ ｎ接０を有するｔ１
１結晶ウェーハであり、ｐ −ｎ接合は、本文中で以後
「上面」と指称されるウェーハ表ｍ１近傍のウェーハ内
部に形成されている。この場合、ｐ−ｎ接合から上面に
伸びるダ１戚に於いて、上面側の尼１はｎ形材料好まし
くはｎ 形材料から成りｐ−ｎ接合の下方のウェーハの
ボｆイＩ！ＩＩ １５基板（よｐ形材料から成る。欠陥
除去ゾーンが形成された領域は、上面から出発して、ｎ
形」−面層どｐ−ｎ １８合とが形成ｄれたが又ｔま形
成さ机るべさ゛つＪ−ハ部分を通ってｐ形基板の一部に
まで伸びている。沈殿物ＩＪ ｓｌａゾーンから成り（
ｑ８格子欠陥ゲッタゾーンは、欠陥除去ゾーンＴｈのｐ
形↓ユ（反内に形成される。
半導体材Ｊ８１として、常用のｐ−ｎ接合形太陽電池用
材１ｉ１’９１え（８ｆ、シリコン、ゲル−７ニウム、
ガリウムヒ素、インジウムリンのいり−れをも使用し得
る。最も？１及した材料はシリコンである。ｐ形？ｎ域
とｎ影領域とは当業界でよく知られたドーピング技術に
よって形成される。ｐ影領域の形成にはホウ木の如ぎ■
族元素のドーピングが使用さ机、ｎ影領域の形成にはリ
ンの如きＶ族元素のドーピングか使用される。ドーピン
グには、ドーピング元素含有化合物を表面接触から拡散
ざＵてもよく、又は、ドーピング元素のイオンロ込みを
使用してもよい。
材１ｉ１’９１え（８ｆ、シリコン、ゲル−７ニウム、
ガリウムヒ素、インジウムリンのいり−れをも使用し得
る。最も？１及した材料はシリコンである。ｐ形？ｎ域
とｎ影領域とは当業界でよく知られたドーピング技術に
よって形成される。ｐ影領域の形成にはホウ木の如ぎ■
族元素のドーピングが使用さ机、ｎ影領域の形成にはリ
ンの如きＶ族元素のドーピングか使用される。ドーピン
グには、ドーピング元素含有化合物を表面接触から拡散
ざＵてもよく、又は、ドーピング元素のイオンロ込みを
使用してもよい。
上記１Ｓｊ定具体例に於いては（必須Ｃはないが）基板
がｐ形で上面層がｎ形であるのが好ましい。
がｐ形で上面層がｎ形であるのが好ましい。
何−夕なら、かかる構造の電池はｎ形塁板とｐ形上面層
とを有する電池よりも放Ｑ＝１線被八−耐性がすぐれて
いるからである。
とを有する電池よりも放Ｑ＝１線被八−耐性がすぐれて
いるからである。
電池即ちセル形成に使用されるウェーへの表面積は１
ＣＭより大きくり１！型的には４０肩であり、厚さは５
へ一１０００μｓ、すｌｔ ３目的には５０〜３００μ
ｓであればよい。
ＣＭより大きくり１！型的には４０肩であり、厚さは５
へ一１０００μｓ、すｌｔ ３目的には５０〜３００μ
ｓであればよい。
ｌ−記の１２ｒ定員体例に於いても公知のセルと同様に
、ｎ形上面層の多数ギヤリア狛度がす１１型的には１０
１７〜１０１９ｃｍ−３でありｐ形基板の多数キャリア
濃度が１０１５〜１０１７ｃｍ−３であって抵抗率が約
０１〜１００オーム−ｃｍ、すＩ！型的に（よ約１〜１
０オーム−ｃｍであればよい。
、ｎ形上面層の多数ギヤリア狛度がす１１型的には１０
１７〜１０１９ｃｍ−３でありｐ形基板の多数キャリア
濃度が１０１５〜１０１７ｃｍ−３であって抵抗率が約
０１〜１００オーム−ｃｍ、すＩ！型的に（よ約１〜１
０オーム−ｃｍであればよい。
上記の特定具体例に於いてｎ型−Ｌ面層は、公知ヒルと
Ｉ＋ｉｌ Ｌじ厚さ、例えば１ミクし１ン（１〕凱）未
満の厚さを付し１ｑ、従来の方法例えばリンのドーピン
グによって基数。Ｆに形成され得る。
Ｉ＋ｉｌ Ｌじ厚さ、例えば１ミクし１ン（１〕凱）未
満の厚さを付し１ｑ、従来の方法例えばリンのドーピン
グによって基数。Ｆに形成され得る。
好ましくは、ウェーハをチョクラルスキ成長ざゼる（
ｉｌら７１融物から弓１−トげる。）ｐ影領域を形成り
るために塁仮に例えばホウ素を°ドープしてちよい。ｉ
ｊ＜つ素をドープしチョクラルスキ成長さけた適当なウ
ェーハは市販されている。
ｉｌら７１融物から弓１−トげる。）ｐ影領域を形成り
るために塁仮に例えばホウ素を°ドープしてちよい。ｉ
ｊ＜つ素をドープしチョクラルスキ成長さけた適当なウ
ェーハは市販されている。
」コ面から遠隔側のウェーハ表面を以後、［−背面」と
槓杵する。ウェーハが背面の近傍で公知セル同様にｐ＋
形領領域有し背面近傍の導電率を増加せしめる背面電界
を形成してもよい。上面近傍に欠陥除去ゾーンが形成さ
れているときは、ウェーハの背面近傍に別の欠陥除去ゾ
ーンを形成してもよオーミツ、り金属接触例えばアルミ
ニウム層を公知方法で背面にデポジットする。
槓杵する。ウェーハが背面の近傍で公知セル同様にｐ＋
形領領域有し背面近傍の導電率を増加せしめる背面電界
を形成してもよい。上面近傍に欠陥除去ゾーンが形成さ
れているときは、ウェーハの背面近傍に別の欠陥除去ゾ
ーンを形成してもよオーミツ、り金属接触例えばアルミ
ニウム層を公知方法で背面にデポジットする。
上面には公知方法で電圧をデポジットしＩＱる。
電極は好ましくは、互いに接続された多数の離間ユニッ
ト例えばフィンガから成る構造を有してｄ′３つユニッ
ト間のスペースは太陽光放射をウェーハに到達ｕしめて
電池を作動せしめる。上面電極は例えば、約９９重量％
の銀を含有する公知の狼−チタン合金から形成され得る
。電極は典型的には１〜１０μｓ；例えば５μｓの厚さ
を有しておりユニット（よ典型的には０１〜１０ｍｍ、
例えば１ ｍｍの幅を有する。
ト例えばフィンガから成る構造を有してｄ′３つユニッ
ト間のスペースは太陽光放射をウェーハに到達ｕしめて
電池を作動せしめる。上面電極は例えば、約９９重量％
の銀を含有する公知の狼−チタン合金から形成され得る
。電極は典型的には１〜１０μｓ；例えば５μｓの厚さ
を有しておりユニット（よ典型的には０１〜１０ｍｍ、
例えば１ ｍｍの幅を有する。
上面の電極（？４造は、従来のホトリソグラフィー及び
選択的化学エツチングの＆術を用いるか又は従来のマス
ク使用デポジションによって形成され得る。
選択的化学エツチングの＆術を用いるか又は従来のマス
ク使用デポジションによって形成され得る。
従来の太陽電池同様に、典型的な膜厚１５００人の例え
ばＴｌＯ２から成る反射防」１膜を上面にデポジットす
るのが好ましい。
ばＴｌＯ２から成る反射防」１膜を上面にデポジットす
るのが好ましい。
適当な出力電圧を与えるために本発明セルを複枚個用い
てセルアレイを構成してしよい。
てセルアレイを構成してしよい。
セル又はセルアレイを従来の方法でガラス板又（よ透明
プラスチック板の間に密封的に１・１人し得る。
プラスチック板の間に密封的に１・１人し得る。
これらガラス板又は透明グラスチック板はセルに入用す
る陽子のフィルタとしＣ機能する。
る陽子のフィルタとしＣ機能する。
下側に沈殿物濃縮ゾーンが単層（７だ欠陥除去ゾーンの
形成は従来から公知であるが、光起電力太陽電池用のウ
ェーハにかかるゾーンが形成されたことはない。
形成は従来から公知であるが、光起電力太陽電池用のウ
ェーハにかかるゾーンが形成されたことはない。
本発明の太陽電池に於いて、欠陥除去ゾーンの厚さく上
面からの深度）は１〜１００柳、例えば２〜５０ ｕＭ
、特に５〜３０ＪＪＩｎであり得る。
面からの深度）は１〜１００柳、例えば２〜５０ ｕＭ
、特に５〜３０ＪＪＩｎであり得る。
沈殿物濃縮ゾーンの沈殿物の種類は半導体材料の種類に
左右される。シリコンに於いては沈殿物としｒＭ化物が
最適である。市販のシリコン半導体ウェーハに於いては
不純物として酸素が存在する場合が多い。適当な温度で
の熱処理によりこの酸素を排除して欠陥除去ゾーンを形
成し、沈殿させて沈殿物濃縮ゾーンを形成する。
左右される。シリコンに於いては沈殿物としｒＭ化物が
最適である。市販のシリコン半導体ウェーハに於いては
不純物として酸素が存在する場合が多い。適当な温度で
の熱処理によりこの酸素を排除して欠陥除去ゾーンを形
成し、沈殿させて沈殿物濃縮ゾーンを形成する。
本発明によれば、欠陥除去ゾーンと沈殿物濃縮ゾーンと
は、例えば以下の文献に記載のアール・ニー・クレーペ
ン（Ｒ，Ａ、 Ｃｒａｖｅｎｌの方法によってセルの半
導体材料中に形成される。
は、例えば以下の文献に記載のアール・ニー・クレーペ
ン（Ｒ，Ａ、 Ｃｒａｖｅｎｌの方法によってセルの半
導体材料中に形成される。
ブ３考文献△；半導体シリコン（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒＳｉｌｉｃｏｎ） ＋９８１ （エレクトロケ
ミカル・ツナイエｙイ（ｃｌｃｃｔｒｏ−ｃｈｃｍ、
Ｓｏｃ、 ） ニューヨーク）、２５４〜２６５ページ
。
ｔｏｒＳｉｌｉｃｏｎ） ＋９８１ （エレクトロケ
ミカル・ツナイエｙイ（ｃｌｃｃｔｒｏ−ｃｈｃｍ、
Ｓｏｃ、 ） ニューヨーク）、２５４〜２６５ページ
。
この方法では基本的に、不活性雰囲気中でシリコンウェ
ーハを９００〜＋１００’ｃで熱！ＩＩｔ Ｌ！Ｉ！
して欠陥除去を行ない、次に６５０℃まで放冷し、この
低温で不活１１Ｉ雰σ０気中で熱処理し以後の沈殿段階
での核を生成させる。
ーハを９００〜＋１００’ｃで熱！ＩＩｔ Ｌ！Ｉ！
して欠陥除去を行ない、次に６５０℃まで放冷し、この
低温で不活１１Ｉ雰σ０気中で熱処理し以後の沈殿段階
での核を生成させる。
最（股に不活性雰囲気中で１０５０°Ｃに加熱して沈殿
アニールを（１なう。参考文献へｔよ、欠陥除去ゾーン
の到達深度を調整自在に変更さける方法を記載してｊ３
つ、該文献に記載の方法で（ま熱地ｖ（１段階での（品
用及び／又は時間を調整づるとよい。
アニールを（１なう。参考文献へｔよ、欠陥除去ゾーン
の到達深度を調整自在に変更さける方法を記載してｊ３
つ、該文献に記載の方法で（ま熱地ｖ（１段階での（品
用及び／又は時間を調整づるとよい。
参考文献Ａに記載の熱処理方法によれば、欠陥除去ゾー
ン形成中にシリコンウェーハから排除される不純物は主
として醗拳て・ある。核形成及び沈殿の段階中に、例え
ばＺ酸化−イ壕から成るｌｌｌ！２素沈殿物がウェーハ
内部の欠陥除去ゾーン下方に形成される。このために出
発ウェーハに均舌濶度の酸素が添加されている。
ン形成中にシリコンウェーハから排除される不純物は主
として醗拳て・ある。核形成及び沈殿の段階中に、例え
ばＺ酸化−イ壕から成るｌｌｌ！２素沈殿物がウェーハ
内部の欠陥除去ゾーン下方に形成される。このために出
発ウェーハに均舌濶度の酸素が添加されている。
格子欠陥ゲッタゾーンを形成する別の方法として半導体
ウェーハの表面好ましくは上面をエネルギ陽子で衝撃す
る方法がある。エネルギ陽子は夫々のエネルギに応じて
半導体格子内を所定深度まで浸入し、半導体内部の最終
デミ達場所に最大の格子損傷を生じさせる。この格子損
傷ゾーンは、損傷レベルが低い場合には前記の如く以後
の沈殿熱処理に於（ブる酸化物又は他の材料を沈殿させ
る咳ゾーンどして作用し、または、長時間の衝７？によ
って１０傷レベルが高いときはそれ自体で格子欠陥ゲッ
タゾーンとして作用する。
ウェーハの表面好ましくは上面をエネルギ陽子で衝撃す
る方法がある。エネルギ陽子は夫々のエネルギに応じて
半導体格子内を所定深度まで浸入し、半導体内部の最終
デミ達場所に最大の格子損傷を生じさせる。この格子損
傷ゾーンは、損傷レベルが低い場合には前記の如く以後
の沈殿熱処理に於（ブる酸化物又は他の材料を沈殿させ
る咳ゾーンどして作用し、または、長時間の衝７？によ
って１０傷レベルが高いときはそれ自体で格子欠陥ゲッ
タゾーンとして作用する。
陽子による衝撃を室温で行なってもよい。例えばエネル
ギ０．１ＨｅＶの陽子はシリコン内に約１μまで浸入し
エネルギ４ＨＱＶＩ／）陽子ｔ、ｔシリコン内に約１０
０μまで浸入する。別の値のエネルギをｂつ陽子がシリ
−」ン内又はそり、以外の材料内に侵入する深度は、実
験【こよって測定してもよく、又はいくつかの場合につ
いて（よ文献に記載されている。
ギ０．１ＨｅＶの陽子はシリコン内に約１μまで浸入し
エネルギ４ＨＱＶＩ／）陽子ｔ、ｔシリコン内に約１０
０μまで浸入する。別の値のエネルギをｂつ陽子がシリ
−」ン内又はそり、以外の材料内に侵入する深度は、実
験【こよって測定してもよく、又はいくつかの場合につ
いて（よ文献に記載されている。
陽子出撃を使用づると、厳密に限られた幅の格子欠陥ゲ
ッタゾーンを半導体表面から厳密に限定された深度（こ
形成し得る。このようにして形成されるゾーンの最適深
度警よ上面から１０〜２０ｔｉである。
ッタゾーンを半導体表面から厳密に限定された深度（こ
形成し得る。このようにして形成されるゾーンの最適深
度警よ上面から１０〜２０ｔｉである。
本発明の太陽１ｈ池の形成に以下の製造手順が含まれる
。小成のｐ形シリコンウ］、−ハを１π１記方法で熱処
理し上面から伸びる欠陥除去ゾーン（及び背面から伸び
る別の欠陥陥入ゾーン）を形成し、その下方のつＩ−ハ
内部に沈殿物１１：１縮ゾーンを形成する。次に欠陥除
去ゾーン内部で上面側にｎ＋層を形成りる。、従って、
欠陥除去ゾーンが形成された領域はｎ 層とｐ形塁仮の
一部と両者間のρ−ｎ接合とを含む。熱処理以後でｎ
形表面層形成の以ｌＹ１又１よ以後に背面に隣接のｐ
層を形成Ｊる。
。小成のｐ形シリコンウ］、−ハを１π１記方法で熱処
理し上面から伸びる欠陥除去ゾーン（及び背面から伸び
る別の欠陥陥入ゾーン）を形成し、その下方のつＩ−ハ
内部に沈殿物１１：１縮ゾーンを形成する。次に欠陥除
去ゾーン内部で上面側にｎ＋層を形成りる。、従って、
欠陥除去ゾーンが形成された領域はｎ 層とｐ形塁仮の
一部と両者間のρ−ｎ接合とを含む。熱処理以後でｎ
形表面層形成の以ｌＹ１又１よ以後に背面に隣接のｐ
層を形成Ｊる。
添付図面に示す非限定具体例に基いて本発明を以下に説
明づる。
明づる。
第１図によれば、厚さ約１００μのチョクラルスキ成Ｆ
＝ｐ形単結晶シリコンウェーハ１に、ウェーハ上面４か
らウェーハ１内に伸びる厚さ約３０μの欠陥除去ゾーン
３とウェーハ背面６からウェーハ１内に伸びる厚さ約３
０μの欠陥除去ゾーン５とが形成されている。欠陥除去
ゾーン３と５との間でウェーハ１内に沈殿物濃縮ゾーン
７が形成されている。欠陥除去ゾーン３の内部のウェー
ハ１内に厚さ１μ末函のｎ 形北面層がリンのドーピン
グによって形成されており、ｎ 形層９とｐ形つ丁−ハ
１の残部との間にｐ−ｎ接合１１が形成されている。１
１〜而６に隣接の欠陥除去ゾーン５にｐ 形ずテ面電”
Ｊｎ Ｅ・′ｉ１３が形成されている。ルさ５μの銀−
チタン合金電極層５が背面６にデポジットされて、１３
つ、層５ど同様の厚さをもち互いに接続された一連のフ
ィンガの形状の分割形電（ル層１７が上面４にデボジッ
１〜されている（結線は第１図に図示しない）。
＝ｐ形単結晶シリコンウェーハ１に、ウェーハ上面４か
らウェーハ１内に伸びる厚さ約３０μの欠陥除去ゾーン
３とウェーハ背面６からウェーハ１内に伸びる厚さ約３
０μの欠陥除去ゾーン５とが形成されている。欠陥除去
ゾーン３と５との間でウェーハ１内に沈殿物濃縮ゾーン
７が形成されている。欠陥除去ゾーン３の内部のウェー
ハ１内に厚さ１μ末函のｎ 形北面層がリンのドーピン
グによって形成されており、ｎ 形層９とｐ形つ丁−ハ
１の残部との間にｐ−ｎ接合１１が形成されている。１
１〜而６に隣接の欠陥除去ゾーン５にｐ 形ずテ面電”
Ｊｎ Ｅ・′ｉ１３が形成されている。ルさ５μの銀−
チタン合金電極層５が背面６にデポジットされて、１３
つ、層５ど同様の厚さをもち互いに接続された一連のフ
ィンガの形状の分割形電（ル層１７が上面４にデボジッ
１〜されている（結線は第１図に図示しない）。
（第１図に図示しない）反射防止膜が上面４にテ゛ポジ
ットされている。セルは別のセルに接続されて（図示し
ない）アレイを形成し、アレイは（図示しない）透明ガ
ラス又はプラスデックのスライド間に密封されている。
ットされている。セルは別のセルに接続されて（図示し
ない）アレイを形成し、アレイは（図示しない）透明ガ
ラス又はプラスデックのスライド間に密封されている。
ｆ１ΩＪ中には太陽光が電極１７のフィンガ間のスペー
スを介して上面４からウェーハ１に入射する。
スを介して上面４からウェーハ１に入射する。
主どしてｐ形つェーハ１の内部で待にｐ−ｎ接合１１と
沈殿物濃縮ゾーン７との間で光により電子−正孔λ１が
発生する。少数ギヤリアｌこる電子はＤ−ｎ接合１１の
方向に拡散し電極１５と電極１７との間の電位差に寄与
する。電極１７から電極を取出し得る。
沈殿物濃縮ゾーン７との間で光により電子−正孔λ１が
発生する。少数ギヤリアｌこる電子はＤ−ｎ接合１１の
方向に拡散し電極１５と電極１７との間の電位差に寄与
する。電極１７から電極を取出し得る。
第１図のセルに粒子放％Ｉ［ｊを照射すると、ｐ形つェ
ーハ１内に生じた一次欠陥、特にｐ−ｎ接合１１と沈殿
物濃縮ゾーン７どの間に生じた一次欠陥が沈殿物濃縮ゾ
ーン７に向って拡散して該ゾーンで捕獲される。従って
Ｄ−ｎ接合１１の近傍での一次欠陥による二次欠陥形成
作用は減少する。この改良は、本発明のセルと公知セル
とを用い、標準テスト条件下で電子ビームの如き粒子ビ
ームを照射しく所定時間での）セルの性能低下を観察す
る比較試験によって証明される。
ーハ１内に生じた一次欠陥、特にｐ−ｎ接合１１と沈殿
物濃縮ゾーン７どの間に生じた一次欠陥が沈殿物濃縮ゾ
ーン７に向って拡散して該ゾーンで捕獲される。従って
Ｄ−ｎ接合１１の近傍での一次欠陥による二次欠陥形成
作用は減少する。この改良は、本発明のセルと公知セル
とを用い、標準テスト条件下で電子ビームの如き粒子ビ
ームを照射しく所定時間での）セルの性能低下を観察す
る比較試験によって証明される。
第１図は本発明の太陽電池の具体例の（実寸通りでない
縮尺の＞ｉ路側面断面図である。 １・・・・・・ウェーハ、３，５・・・・・・格子欠陥
除去ゾーン、７・・・・・・沈殿物濃縮ゾーン、９・・
・・・・ｎ 形層、１１・・・・・・ｐ−ｎ接合、１５
．１７・・・・・・電極。
縮尺の＞ｉ路側面断面図である。 １・・・・・・ウェーハ、３，５・・・・・・格子欠陥
除去ゾーン、７・・・・・・沈殿物濃縮ゾーン、９・・
・・・・ｎ 形層、１１・・・・・・ｐ−ｎ接合、１５
．１７・・・・・・電極。
Claims (11)
- （１）半導体材料片からなる光起電力太陽 電池であって、この半導体材料片が、ｐ形の第１領域、
ｎ形の第２領域、両領域間のｐ−ｎ接合、及びこの片の
異なつた表面に設けられた電極を有しており、第１電極
は第１領域と接触し、第２電極は第２領域と接触するよ
うに構成されており、前記片はその本体内に格子欠陥ゲ
ッタゾーンと欠陥が除去されたゾーンとを含んでおりこ
の欠陥が除去されたゾーンがｐ−ｎ接合と格子欠陥ゲッ
タゾーンとの間に伸びている光起電力太陽電池。 - （２）格子欠陥ゲッタゾーンが沈殿物に富んだゾーンで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光
起電力太陽電池。 - （３）格子欠陥ゲッタゾーンが格子損傷ゾーンであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光起電力
太陽電池。 - （４）前記欠陥除去ゾーンの形成された領域が前記片の
１つの表面から格子欠陥ゲッタゾーンに伸びており、ｐ
−ｎ接合がこの領域に存在することを特徴とする特許請
求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の太陽電池
。 - （５）前記半導体材料がシリコン、ゲルマニウム、ガリ
ウムヒ素及びインジウムリンから成るグループから選択
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４
項のいずれかに記載の光起電力太陽電池。 - （６）前記沈殿物がシリコン中の酸化ケイ素、ガリウム
ヒ素中のヒ素又はインジウムリン中のリンであることを
特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の光起電力太陽
電池。 - （７）（ａ）半導体材料片が第１表面の近傍でウェーハ
内部に形成されたｐ−ｎ接合を有する単結晶ウェーハで
あること、 （ｂ）ｐ−ｎ接合から第１の表面まで伸びている領域が
ｎ＾＋形の材料から成り、ｐ−ｎ接合の真下のウェーハ
の本体又は基板がｐ形材料から成ること、 （ｃ）前記欠陥除去ゾーン形成領域がｎ形層とｐ−ｎ接
合とが形成されたウェーハ部分を通ってｐ形基板の一部
中まで伸びていること、及び （ｄ）格子欠陥ゲッタゾーンが前記欠陥除去ゾーン真下
のｐ形基板中に形成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の光起電力
太陽電池。 - （８）前記第１表面から遠隔の表面の近 傍でウェーハが別の欠陥除去ゾーンを有しており、該ゾ
ーン内部にｐ＾＋形層が設けられていることを特徴とす
る特許請求の範囲第７項に記載の光起電力太陽電池。 - （９）（ａ）欠陥除去のために半導体材料ウェーハを熱
処理するステップと、 （ｂ）沈殿物の成核のためにより低温で処理するステッ
プと、 （ｃ）沈殿物の形成のためにステップ（ｂ）より高温で
アニールするステップ を含むことを特徴とする光起電力太陽電池の製法。 - （１０）ウェーハの陽子衝撃をステップ（ｂ）に代替す
ることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の方法
。 - （１１）陽子衝撃をステップ（ｂ）とステップ（ｃ）と
に代替することを特徴とする特許請求の範囲第９項に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB848423558A GB8423558D0 (en) | 1984-09-18 | 1984-09-18 | Semi-conductor solar cells |
| GB8423558 | 1984-09-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184075A true JPS6184075A (ja) | 1986-04-28 |
Family
ID=10566883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60206178A Pending JPS6184075A (ja) | 1984-09-18 | 1985-09-18 | 光起電力太陽電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4681983A (ja) |
| EP (1) | EP0175567B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6184075A (ja) |
| DE (1) | DE3581990D1 (ja) |
| GB (1) | GB8423558D0 (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2671494B2 (ja) * | 1989-05-16 | 1997-10-29 | 富士通株式会社 | ゲッタリング方法 |
| WO1995005667A1 (en) * | 1991-03-18 | 1995-02-23 | Spire Corporation | High energy density nuclide-emitter, voltaic-junction battery |
| US5260621A (en) * | 1991-03-18 | 1993-11-09 | Spire Corporation | High energy density nuclide-emitter, voltaic-junction battery |
| JPH0684925A (ja) * | 1992-07-17 | 1994-03-25 | Toshiba Corp | 半導体基板およびその処理方法 |
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| US7316837B2 (en) * | 2000-07-21 | 2008-01-08 | Target Technology Company, Llc | Metal alloys for the reflective or the semi-reflective layer of an optical storage medium |
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