JPS6191973A - 耐熱性薄膜光電変換素子およびその製法 - Google Patents

耐熱性薄膜光電変換素子およびその製法

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JPS6191973A
JPS6191973A JP59213943A JP21394384A JPS6191973A JP S6191973 A JPS6191973 A JP S6191973A JP 59213943 A JP59213943 A JP 59213943A JP 21394384 A JP21394384 A JP 21394384A JP S6191973 A JPS6191973 A JP S6191973A
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Jun Takada
純 高田
Yoshinori Yamaguchi
美則 山口
Yoshihisa Owada
太和田 喜久
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は耐熱性薄模光′ifi笈挽素子およびその製法
に関する。
[従来の技術〕 従来、薄膜光電変換素子の毘気的接続のために、半導体
上にA1、SUS 、鉄、Xi、 Cu、しんちゅう、
Zn、 Agなどの金Bl!Jが形成され、裏面電極と
して用いられている。
しかし、このようにして製造された薄ね光電変換素子を
50℃程度以上の温度で使用すると、電気的接続に用い
た合成が半導体中に拡散し、半導体特性が低下する。と
くに金属層が接触する半導体が非晶質のばあいには、半
導体特性の低下が著しい。とりわけ屋外にFI雷される
アモルファスシリコン(以下、a−3iという)系太陽
電池のばあいには約80℃にもなり、太陽電池特性の低
下が著しい。
なおりロムを裏面Imとして用いると、光の反射率、電
気伝ys度ともに前記^]などの金属と比較して劣るの
で、クロムを裏面IIとして用いた薄膜光電変換素子の
性能は低く、一般には使用されていない。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明はN収光電変換素子を高温で使用したばあいに主
する、電気的接続用の金属層(裏面ffi極〉の半導体
中への拡散による薄膜光電変換素子の特性の低下を、裏
面電極面での反射光の損失をおこさないようにして少な
くするためになされたものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、半導体と裏面電極との間に、厚さ5〜100
0人のクロム含有率1〜90アトミック%のシリコン1
ii(以下、Cr−3i p、という)ヲ設ケたことを
特徴とする耐熱性薄膜光電変換素子、および半導体と裏
面′!41jとの間に厚さ5〜1000人のcr−si
 @を設けた耐熱性wI膜光′R1!換素子を製造する
際に、半導体−Cr−3%層−衷面′ri極からなる層
を形成したのち、180℃〜成脹温度で0.5〜4時間
熱処理りることを特徴とする耐熱性1m光電変換素子の
製法に関する。
[実施例] 本発明に用いる半導体としては、非晶質または結晶質を
含む非晶五半轡体であればとくに限定はない。このよう
な半導体の具体例としては、a−3i:H、a−5i:
 F :H、a−3iGe:H%a−SiSn:H、a
−3iN  :H% a−3iGe:F  :H、a−
SiSn: F  :H、a−3i:N  :F  :
H、a−SiC:H、a−6iC:F :H、a−5i
O:H、a−3iO:F :Hなどがあげれらる。
前記半導体は、p型、n型、真性のいずれであってもよ
いが、とくにn型半導体と裏面Ti極が接するばあいに
は、本発明の効果であるiai′fA使用による性能低
下が著しく改善されるため好ましい。
本発、明に用いる裏面N極は、薄膜充電変換素子の電気
的接続に用いるクロム以外の金属または合金から形成さ
れた裏面電極であればとくに限定されるものではない。
このような裏面電極の具体例としては、AI、Ag、A
u1SO3、Ni%Cu。
しんちゅう、鉄、In、Tiなど、好ましくは可視光の
反射率が20〜99%、さらに好ましくは45〜99%
と高り、電気伝導度が0.1x10S 〜6.2x10
5(Ω・cm) −’と大きい金属から形成された電極
があげられるがこれらに限定されるものではない。前記
光の反射率が高く、電気伝導度の大きい裏面電極として
は、Cu、Agなとの金属から形成された裏面電極があ
げられる。なお裏面電極は単層であってもよく、多層で
あってもよいが、多層のばあいにはCr −3i層に接
する層が光の反射率が高く、電気伝導度の大きい金属層
であることが、反射光の有効利用、直列抵抗の低下など
の点から好ましい。
本発明においては、斗尋体と裏面Ti極との間に厚さ 
5〜1000人、好ましくは5〜500人、さらに好ま
しくは5〜300人のクロム含有率 1〜90アトミッ
ク%、好ましくは 1〜50アトミック%のシリコン層
(Cr−3i 1%)が設けられている。
該Cr−3i層の厚さが5人未渦になると、均一で品質
のよい尼がえられなくなったり、裏面電極を形成する金
属の半導体中への熱による拡nlを充分防止することが
できなくなったりする。
また層の厚さが100OAをこえると、該層が存在する
ために直列電気抵抗が増したり、光の吸収が増し、裏面
電極面での反則光が少なくなったり、Cr−3i Rの
形成に時開がかかったりするという問題が生ずる。
一方3Cr−Si層中におけるクロム含有率が1アトミ
ック5未満になると、着面電極を形成する金属の半導体
中への熱による拡散を充分防止することができなくなっ
たりする。またクロム含有率が90アトミック%をこえ
ると光透過率が低下し、裏面金属面での反射光を充分利
用できなくなる。
このようなCr−3i層の光吸収係数としては、波長0
.・4〜0.7μmの光に対して108〜104 C1
−1であることが好ましい。
つぎに本発明の耐熱性薄膜光電変換素子の製法を、先入
131側から順にp型、1型、p型の半導体を設けた太
1電池を例にとり説明する。
なお本明a賞にいう薄膜光電変換素子とは、厚さ102
〜101人程度の半導体層、好ましくは0.02〜10
0μmの非晶質半導体層を含む、たとえば太M 7H池
、光検出素子、光1面ドラム、レーザーエレクトロルミ
ネッセンス素子などで代表される光で変操素子を意味す
る。
まず透明−欅を設けた透rI+1基板上に、常法ニより
非晶質の0層、1層、0判を形成する、そののちケイ素
化クロムを用いて通常の電子ビーム蒸着法により、所定
の厚さの層を形成する。
ケイ素化クロムの組成は所望覆るCr−3i 膚の組成
に応じて適宜選択1ればよい。もちろんクロムをスパッ
ター用ターゲットを用いてスパッター法により堆積させ
・ながら、グロー放電分解法などによりシリコンをバ(
積させ、層を形成したりしてもよいが、蒸着または電子
ビーム蒸着法により形成するのが好ましい。そのほかn
型半導体層を形成したのもその表層にCrをFA’?A
させ、200〜250℃で0.5〜4IO間熱処理した
のちクロム層をエツチングしてCr−3i層を形成して
もよい。このような方法によりクロム含有率約2〜20
アトミック%、厚さ約5〜300人のCr−5i層を形
成することができる。
そののち裏面電極を常法により堆積させることにより、
本発明の耐熱性薄膜光電変換素子がえられる。
上記説明ではpin型太11電池について説明したが、
ショットキ型やpn型の太I!電池あるいは他の光電変
換素子についても同様である。また太陽電池はへテロ接
合の太陽電池であってもよく、ホモ接合の太陽電池であ
ってもよい。
このようにして作製された本発明の耐熱性薄膜光電変換
素子は、このままでも加熱による光電変換素子特性の低
下が少なく良好な特性を有するものであるが、さらに1
80℃〜成膜fArX(180〜400℃程1![> 
テ0.5〜49121程111m処理すると、半導体層
/cr−s*層/”裏面電極間の接触をよくすることが
でき、その界面の直列抵抗を減少させることができる。
このようにして製造される本発明の耐熱性薄膜光電変換
素子は、たとえば50℃以上のような73温で使用され
る、あるいは使用中に50℃以上になることがあるよう
な用途に使用される太陽電池や光検出素子などとして好
適に使用される。
とくに屋外に設置され、使用温度が80℃にもなる太陽
?δ池に用いたばあいに、本発明の効果が大きく発揮ぎ
れる。
つぎに本発明の耐熱性な膜光電変換素子を実施例にもと
づき説明する。
実施例1 厚さ1000人のITO/ 5nOz透明電極を設けた
厚ざ1jI11の青板ガラス基板−しに、基板温度約2
00℃、圧力的I Torrにて、5iHx、B2H,
からなる混合ガス、5illa 、112からなる混合
ガス、5illz 、PII3からなる8合ガスをこの
順に用いて、グロー放電分解法にてそれぞれアモルフ?
スタイブのp茗を120人、1層を5000人、1層1
層を500ムの厚さになるように堆積させた。
そののら、クロム層を電子ビームMU法にてio−g 
Torrで膜厚が 100人になるようにnwJ上に堆
積させたのら、210℃で2時間熱処理し、ついでクロ
ムをエツチーングして、^1を1000人fft f^
させた。ついで200℃で2的間然処理して太m電池を
製造した。
えられた太陽電池の0層、1層、n1i5はそれぞれ1
20人、5ooo人、300人、クロム含有率10アト
ミック%のCr−3i Ill!約100人、A1w!
J+!1000人であった。
えられた太陽電池の特性および230℃で2時間加熱し
たのちの特性をAH−1,10011W/cmのソーラ
ーシミュレーターを用いて測定した。その結果を第1表
に示す。
実施例2 200℃で2時間熱処理しなかったほかは実施例1と同
様にして太[池を作製し、えられた太Il!電池の特性
および230℃で2時間加熱したのちの特性を測定した
。その結果を第1表に示す。
比較例1 クロム府を設けて熱処理し、エツチングすることを行な
わなかったほかは実施例1と同様にして太FIT+池を
作製し、えられた太g!電池の特性および230℃で2
時間加熱したのちの特性を測定した。その結果を第1表
に示す。
比較例2 AI@面π(本をCr裏面電極にしたほかは比較例1と
同様にして太IW?’l池を作製し、えられた太陽電池
の特性および230℃で2[15間加熱したのちの特性
を測定した。その結果を第1表に示す。
[以下余白1 [発明の効果] 以上説明したように、薄膜光電変換素子を製造するばあ
いに、半導体と裏面電極との間にCr−5i Fmを設
けることにより、河が光電変!!!!素子を高温で使用
したばあいにも、裏面′Fi極を構成する金属成分が半
導体中に拡散することを防ご、:[!光電変換紫子の低
下を少なくすることができる。また半導体−Cr−3i
層−裏面′fIi極を積層させたのち180℃〜成りl
温度で0.5〜4時間熱処理することにより、えられる
耐熱性薄膜光電変換数子特性(とくに太[池特性のフィ
ルファクター)をさらに改良することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体と裏面電極との間に、厚さ5〜1000Åの
    クロム含有率1〜90アトミック%のシリコン層を設け
    たことを特徴とする耐熱性薄膜光電変換素子。 2 前記シリコン層の光吸収係数が波長0.4〜0.7
    μmの光に対して10^6〜10^4cm^−^1であ
    る特許請求の範囲第1項記載の耐熱性薄膜光電変換素子
    。 3 前記シリコン層の厚さが5〜300Åである特許請
    求の範囲第1項記載の耐熱性薄膜光電変換素子。 4 半導体が厚さ0.02〜100μmの非晶質薄膜で
    ある特許請求の範囲1項記載の耐熱性薄 膜光電変換素子。 5 裏面電極を形成する金属の可視光に対する反射率が
    20〜99%で、電気伝導度が0.1×10^5〜6.
    2×10^5(Ω・cm)^−^1である特許請求の範
    囲第1項記載の耐熱性薄膜光電変換素子。 6 半導体と裏面電極との間に、厚さ5〜1000Åの
    クロム含有率1〜90アトミック%のシリコン層を設け
    た耐熱性薄膜光電変換素子を製造する際に、半導体−厚
    さ5〜1000Åのクロム含有率1〜90アトミック%
    のシリコン層−裏面電極からなる層を形成したのち、1
    80℃〜成膜温度で0.5〜4時間熱処理することを特
    徴とする耐熱性薄膜光電変換素子の製法。
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