JPS6196775A - 光起電力装置 - Google Patents
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Classifications
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- 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
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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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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】
（イ） 産業上の利用分野
本発明は光入射側に粗面な透光性電極層を備えた光起電
力装置に関する。
力装置に関する。
（ロ）従来の技術
半導体接合を備える非晶質シリコン系の半導体層を光活
性層とする光起電力装置は既に知られており、その基本
構成は透光性の基板上に、透光性電極層、半導体光活性
層、背面電極層をこの順序に積層しである。
性層とする光起電力装置は既に知られており、その基本
構成は透光性の基板上に、透光性電極層、半導体光活性
層、背面電極層をこの順序に積層しである。
一方、斯る光起電力装置の光電変換特性を向上せしめる
べく、特開昭５８−５７７５６ＪＰｊ公報や第４４回応
用物理学会学術講演会（昭和５８年９月２５日〜２８日
）予稿集２５Ｐ−１．．−２第３５１頁等に開示された
ように、光入射側の透光性電極層の表面に０．１μｍ以
上２．５μｍ以下の凹凸を設はチフス千五ア化し、入射
光の光路長を長くする試みがある。
べく、特開昭５８−５７７５６ＪＰｊ公報や第４４回応
用物理学会学術講演会（昭和５８年９月２５日〜２８日
）予稿集２５Ｐ−１．．−２第３５１頁等に開示された
ように、光入射側の透光性電極層の表面に０．１μｍ以
上２．５μｍ以下の凹凸を設はチフス千五ア化し、入射
光の光路長を長くする試みがある。
周知の如く光照射により発電に寄与する電子及び正孔の
光キャリアは王として光活性層の真性層（ノンドープ層
も含む）に於いて発生する。従って、この真性層より光
入射側に設けられる不純物層内に於ける光吸収を可及的
に抑圧しなければならず、そのためにその不純物層の膜
厚は数１００人程度と薄くなっている。また、特開昭５
７−９５６７７号公報の如く上記光入射側の不純物層を
非晶質シリコンカーバイドにより構成し、窓効果を得る
ことが提宰されている。
光キャリアは王として光活性層の真性層（ノンドープ層
も含む）に於いて発生する。従って、この真性層より光
入射側に設けられる不純物層内に於ける光吸収を可及的
に抑圧しなければならず、そのためにその不純物層の膜
厚は数１００人程度と薄くなっている。また、特開昭５
７−９５６７７号公報の如く上記光入射側の不純物層を
非晶質シリコンカーバイドにより構成し、窓効果を得る
ことが提宰されている。
（／１ 発明が解決しようとする問題点本発明は、上述
の如く透光性電極層の表面に凹凸を設けると、その凹凸
により肉薄な不純物層が均一に形成されず、仁の不純物
層が他の導電型の半導体層と形成する半導体接合が不完
全なものとなる欠点を解決しようとするものである。
の如く透光性電極層の表面に凹凸を設けると、その凹凸
により肉薄な不純物層が均一に形成されず、仁の不純物
層が他の導電型の半導体層と形成する半導体接合が不完
全なものとなる欠点を解決しようとするものである。
に）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るために、光
入射側に設けられた透光−電極層と、該透光性電極層の
凹凸表面に被着されたＰ型白金族酸化物層と、該白金族
酸化物層と接する側ＶＣＰ型層を配置した半導体接合を
備える非晶質シリコン系の半導体層と、該半導体層の背
面側に設けられた背面電極層と、から構成されている。
入射側に設けられた透光−電極層と、該透光性電極層の
凹凸表面に被着されたＰ型白金族酸化物層と、該白金族
酸化物層と接する側ＶＣＰ型層を配置した半導体接合を
備える非晶質シリコン系の半導体層と、該半導体層の背
面側に設けられた背面電極層と、から構成されている。
（ホ）作 用
上述の如く、透光性電極層の凹凸表面に先ずＰ型白金族
酸化物層を配置し、次いで同導電型の非晶質シリコン系
の半導体層を設けることによって１ 仮に
Ｐ型白金族酸化物層が透光性電極層の凹凸表面に不均一
に付着しても次に同導電型の半導体層が存在する結果、
この半導体層と異種導電型の半導体層とが作る半導体接
合の不完全性を補償すべく作用する。
酸化物層を配置し、次いで同導電型の非晶質シリコン系
の半導体層を設けることによって１ 仮に
Ｐ型白金族酸化物層が透光性電極層の凹凸表面に不均一
に付着しても次に同導電型の半導体層が存在する結果、
この半導体層と異種導電型の半導体層とが作る半導体接
合の不完全性を補償すべく作用する。
（へ）実施例
第１図は本発明の一実施例を示し、（１）は光入射面を
形成する透光性且つ絶縁性を有する材料例えばガラス製
の平坦な基板、（２）は酸化スズ、酸化インジウム、酸
化インジウムスズ等の透光性導電酸化物からなる最大膜
厚約４ＤＯｏ人程度の透光性電極層で、その表面には高
さｉ°ｏｏｏλ〜３０００人、ピッチ１０００人〜５０
００人程度の三角錐、或いは四角錐を分散させたか若し
くは平均粒径が１０００λ〜３０００人程度の凹凸表面
が付与されている。（３）は上記透光性電極層（２）の
凹凸表面に被着された厚み数１００人程大のＰ型白金族
酸化物層、（４）は該白金族酸化物層（３）と′接する
側からＰ型層（４Ｐ）真性層（４ｉ）、ｎ型層（４ｎ）
の少なくとも一つのＰｉｎ接合を備えた非晶質シリコン
系の半導体層、（５）は該半導体層（４）のｎ型層（４
ｎ）とオーミック接触する背面電極層である。
形成する透光性且つ絶縁性を有する材料例えばガラス製
の平坦な基板、（２）は酸化スズ、酸化インジウム、酸
化インジウムスズ等の透光性導電酸化物からなる最大膜
厚約４ＤＯｏ人程度の透光性電極層で、その表面には高
さｉ°ｏｏｏλ〜３０００人、ピッチ１０００人〜５０
００人程度の三角錐、或いは四角錐を分散させたか若し
くは平均粒径が１０００λ〜３０００人程度の凹凸表面
が付与されている。（３）は上記透光性電極層（２）の
凹凸表面に被着された厚み数１００人程大のＰ型白金族
酸化物層、（４）は該白金族酸化物層（３）と′接する
側からＰ型層（４Ｐ）真性層（４ｉ）、ｎ型層（４ｎ）
の少なくとも一つのＰｉｎ接合を備えた非晶質シリコン
系の半導体層、（５）は該半導体層（４）のｎ型層（４
ｎ）とオーミック接触する背面電極層である。
斯る構造の光起電力装置の製造方法は熱ＣＶＤ法、スパ
ッタ法、電子ビーム蒸着法、スプレー法等てより透光性
電極層（２）が一方の主面に被着された基板（１）を用
意し、上記透光性電極層（２）の表面に凹凸が付与され
る。例えば、ガラス基板（１）の−主面上に酸素及びア
ルゴン雰囲気中でのスズをターゲットとするスパッタリ
ングにより膜厚約５０００人のはゾ平坦な酸化スズの透
光性電極層（２）を形成後、該電極層（２）を濃度１６
％のＨＣ１！水溶液１ｏｏｃｃに対し１０ｇの亜鉛粉を
入れたエッチャントに約２０分間浸す。その結果上記透
光性電極層（２）の表面には高低差約２０００人、ピッ
チ約１０００人、最大膜厚約４０００人の三角錐、四角
錐等の角錐を混在せしめた如き凹凸が形成される。
ッタ法、電子ビーム蒸着法、スプレー法等てより透光性
電極層（２）が一方の主面に被着された基板（１）を用
意し、上記透光性電極層（２）の表面に凹凸が付与され
る。例えば、ガラス基板（１）の−主面上に酸素及びア
ルゴン雰囲気中でのスズをターゲットとするスパッタリ
ングにより膜厚約５０００人のはゾ平坦な酸化スズの透
光性電極層（２）を形成後、該電極層（２）を濃度１６
％のＨＣ１！水溶液１ｏｏｃｃに対し１０ｇの亜鉛粉を
入れたエッチャントに約２０分間浸す。その結果上記透
光性電極層（２）の表面には高低差約２０００人、ピッ
チ約１０００人、最大膜厚約４０００人の三角錐、四角
錐等の角錐を混在せしめた如き凹凸が形成される。
尚、特開昭５８−５７７５６号公報の如く透光性電極層
（２）の形成条件を選択することによって直接凹凸表面
を形成することも可能である。
（２）の形成条件を選択することによって直接凹凸表面
を形成することも可能である。
次いで、上記透光性電極層（２）の凹凸表面にＰ型白金
族酸化物層（３）が被着される。上記白金族元素とけ周
期表第■族の貴金属であるルテニウムＲｕ、ロジウムＲ
ｈ、パラジウムＰα、オスミウムＯ８１イリジウムエｒ
及び白金ｐｔの６元素を総称し、これ等の元素は一般的
に酸化され難いが、イリジウムやルテニウム等について
は斯る元素素材をスパッタターゲットとする酸素雰囲気
中での２極スバフタリングにより、斯る元素の酸化物が
得られる。例えばイリジウムをスパッタターゲットとし
、基板温度１５℃、高周波（ＲＦ）パワー０．１ Ｗ／
ｄ、ガス圧０．１〜０．３ Ｔ Ｏｒ ｒの酸素雰囲気
の条件に於いてスパッタリングを施すと、毎分約５人の
成長速度で酸化イリジウムが形成される。この酸化イ１
７ジウムはＰ型不純物がドープされていないにも拘らず
Ｐ型半導体の性質を呈し、光学的バンドギャップは約４
ｅＶ、室温に於ける光導電率ｔｒｉ１Ω １ 以上、活
性化エネルギーも０．０ｓｅ＋Ｖ以下の諸特性を有し、
上述の如く光学的バンドギャップが約ａｅ’Ｖと高いた
めに膜厚数１００人程大の膜厚にあっては実質的に可視
光を吸収することなく透過せしめる。
族酸化物層（３）が被着される。上記白金族元素とけ周
期表第■族の貴金属であるルテニウムＲｕ、ロジウムＲ
ｈ、パラジウムＰα、オスミウムＯ８１イリジウムエｒ
及び白金ｐｔの６元素を総称し、これ等の元素は一般的
に酸化され難いが、イリジウムやルテニウム等について
は斯る元素素材をスパッタターゲットとする酸素雰囲気
中での２極スバフタリングにより、斯る元素の酸化物が
得られる。例えばイリジウムをスパッタターゲットとし
、基板温度１５℃、高周波（ＲＦ）パワー０．１ Ｗ／
ｄ、ガス圧０．１〜０．３ Ｔ Ｏｒ ｒの酸素雰囲気
の条件に於いてスパッタリングを施すと、毎分約５人の
成長速度で酸化イリジウムが形成される。この酸化イ１
７ジウムはＰ型不純物がドープされていないにも拘らず
Ｐ型半導体の性質を呈し、光学的バンドギャップは約４
ｅＶ、室温に於ける光導電率ｔｒｉ１Ω １ 以上、活
性化エネルギーも０．０ｓｅ＋Ｖ以下の諸特性を有し、
上述の如く光学的バンドギャップが約ａｅ’Ｖと高いた
めに膜厚数１００人程大の膜厚にあっては実質的に可視
光を吸収することなく透過せしめる。
一方、上記酸化イリジウム等のＰ型白金族酸化物層（３
）と接する非晶質シリコン系の半導体層（４）け周知の
シリコン化合物雰囲気中でのプラズマＣＶＤ法や光ＣＶ
Ｄ法により形成される。具体的にはＰ型層（４Ｐ）はポ
ロン等のＰ型不純物と膜構成原素である炭素を含むメタ
ン（ＣＥ（、）とジボラン（Ｂ。
）と接する非晶質シリコン系の半導体層（４）け周知の
シリコン化合物雰囲気中でのプラズマＣＶＤ法や光ＣＶ
Ｄ法により形成される。具体的にはＰ型層（４Ｐ）はポ
ロン等のＰ型不純物と膜構成原素である炭素を含むメタ
ン（ＣＥ（、）とジボラン（Ｂ。
Ｈ，）を加えた雰囲気中で形成された膜厚数１００人の
非晶質シリコンカーバイドであり、真性層（４ｉ）及び
ｎ型層（４ｎ）け膜厚４０００人〜６０００人、３００
人〜５００人程度の非晶質シリコンである。尚、上記ｎ
型層（４ｎ）には微結晶シリコンを含んでいても良い。
非晶質シリコンカーバイドであり、真性層（４ｉ）及び
ｎ型層（４ｎ）け膜厚４０００人〜６０００人、３００
人〜５００人程度の非晶質シリコンである。尚、上記ｎ
型層（４ｎ）には微結晶シリコンを含んでいても良い。
最後に、真空蒸着により厚み１μｍのアルミニウムを被
着する。
着する。
第２図は上述の如き製造方法により形成された本発明光
起電力装置の実施例と、透光性電極層（２）の凹凸表面
にＰ型内金族酸化物層（３）を介在せしめることなく直
接上記凹凸表面にＰ型非晶質シリコ５ ンカー
バイド層（ａＰ） ｋ被着せしめた従来例とを光電変換
効率について比較するためのものである。
起電力装置の実施例と、透光性電極層（２）の凹凸表面
にＰ型内金族酸化物層（３）を介在せしめることなく直
接上記凹凸表面にＰ型非晶質シリコ５ ンカー
バイド層（ａＰ） ｋ被着せしめた従来例とを光電変換
効率について比較するためのものである。
測定は実施例及び従来例ともＶｃＰ型非晶質シリコンカ
ーバイト層（４Ｐ）の膜厚を可変としたものであり、本
発明実施例にあっては膜厚的２（１０人の上記スパッタ
リングにより形成された酸化イリジウムのＰ型内金族酸
化物層（３１が存在している以外は従来例と共通である
。
ーバイト層（４Ｐ）の膜厚を可変としたものであり、本
発明実施例にあっては膜厚的２（１０人の上記スパッタ
リングにより形成された酸化イリジウムのＰ型内金族酸
化物層（３１が存在している以外は従来例と共通である
。
この第２図から明らかな如く、ソーラシュミレータによ
るＡＭ−１，１００ｍＷ肩の照射条件の下で従来例に於
いて９．１％であった光電変換効率のピーク値が、ピー
ク膜厚は異なるものの９．８％となった。また、従来の
製造歩留りは２０％程度であったが９０％以上と飛躍的
に向上した。
るＡＭ−１，１００ｍＷ肩の照射条件の下で従来例に於
いて９．１％であった光電変換効率のピーク値が、ピー
ク膜厚は異なるものの９．８％となった。また、従来の
製造歩留りは２０％程度であったが９０％以上と飛躍的
に向上した。
この光電変換効率の上昇はＰ型内金族酸化物層（３）を
同導電型の半導体層（４）の光入射側前方に配置するこ
とによる内部（Ｐｉ−ｎ）電界強度の増大と、透光性電
極層（２）と半導体層（４）との間に於ける各構成上の
範囲に於いて光電変換効率は９．１％以上の値を示した
。斯る結果Ｐ型白金族酸化物層（３）の膜厚は光電変換
効率について見れば約５０Ａ以上あれば良く、また透光
性電極層（２）の凹凸表面が両Ｐ型層＋３１（４Ｆ）を
貫通し直接真性層（４１）と接する接合不良等を起因と
する製造歩留りの低下を飛躍的に改善しようとするなら
ば約１００Å以上が好適であり、更にはＰ型内金族酸化
物（３）が貴金属で高価である点に鑑みれば無闇に肉厚
にすればコスト族酸化物（３）の膜厚は総合的に判断し
て約５０人〜１０００人が好適であり、約１００人〜５
００人が最適である。
同導電型の半導体層（４）の光入射側前方に配置するこ
とによる内部（Ｐｉ−ｎ）電界強度の増大と、透光性電
極層（２）と半導体層（４）との間に於ける各構成上の
範囲に於いて光電変換効率は９．１％以上の値を示した
。斯る結果Ｐ型白金族酸化物層（３）の膜厚は光電変換
効率について見れば約５０Ａ以上あれば良く、また透光
性電極層（２）の凹凸表面が両Ｐ型層＋３１（４Ｆ）を
貫通し直接真性層（４１）と接する接合不良等を起因と
する製造歩留りの低下を飛躍的に改善しようとするなら
ば約１００Å以上が好適であり、更にはＰ型内金族酸化
物（３）が貴金属で高価である点に鑑みれば無闇に肉厚
にすればコスト族酸化物（３）の膜厚は総合的に判断し
て約５０人〜１０００人が好適であり、約１００人〜５
００人が最適である。
（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、透
光性電極層の凹凸表面に先ずＰ型内金族酸化物層を配置
し、次いで同導電型の非晶質シリコン系の半導体層を設
けることによって、上記白金族酸化物層は半導体接合の
不完全性を補償すべく作用するので、上記半導体接合の
接合不良全回避することができ、製造歩留りを上昇せし
めるこ
光性電極層の凹凸表面に先ずＰ型内金族酸化物層を配置
し、次いで同導電型の非晶質シリコン系の半導体層を設
けることによって、上記白金族酸化物層は半導体接合の
不完全性を補償すべく作用するので、上記半導体接合の
接合不良全回避することができ、製造歩留りを上昇せし
めるこ
第１図は本発明光起電力装置の一実施例を示す断面図、
第２図は本発明光起電力装置の実施例と従来例とを光電
変換効率について比較するための特性図、を夫々示して
いる。 （２）・・・透光性電極層、（３）・・・Ｐ型内金族酸
化物層、（４）・・・半導体層。
第２図は本発明光起電力装置の実施例と従来例とを光電
変換効率について比較するための特性図、を夫々示して
いる。 （２）・・・透光性電極層、（３）・・・Ｐ型内金族酸
化物層、（４）・・・半導体層。
Claims (1)
- （１）光入射側に設けられた透光性電極層と、該透光性
電極層の凹凸表面に被着されたＰ型白金族酸化物層と、
該白金族酸化物層と接する側にＰ型層を配置した半導体
接合を備える非晶質シリコン系の半導体層と、該半導体
層の背面側に設けられた背面電極層と、から構成された
ことを特徴とする光起電力装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217854A JPS6196775A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 光起電力装置 |
| US06/787,987 US4689438A (en) | 1984-10-17 | 1985-10-16 | Photovoltaic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217854A JPS6196775A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6196775A true JPS6196775A (ja) | 1986-05-15 |
| JPH0564472B2 JPH0564472B2 (ja) | 1993-09-14 |
Family
ID=16710806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59217854A Granted JPS6196775A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6196775A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63456A (ja) * | 1986-06-20 | 1988-01-05 | Tdk Corp | 太陽電池用透明導岩膜の製造方法 |
| JPH02111080A (ja) * | 1988-10-20 | 1990-04-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 非晶質薄膜太陽電池 |
| US5413959A (en) * | 1992-09-14 | 1995-05-09 | Sayno Electric Co., Ltd. | Method of modifying transparent conductive oxide film including method of manufacturing photovoltaic device |
| JP2862174B2 (ja) * | 1987-05-22 | 1999-02-24 | グラステツク・ソーラー・インコーポレーテツド | 太陽電池用基板 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5789265A (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-03 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Photo electromotive element |
| JPS59161882A (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
| JPS59161881A (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置作製方法 |
-
1984
- 1984-10-17 JP JP59217854A patent/JPS6196775A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5789265A (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-03 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Photo electromotive element |
| JPS59161882A (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
| JPS59161881A (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置作製方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63456A (ja) * | 1986-06-20 | 1988-01-05 | Tdk Corp | 太陽電池用透明導岩膜の製造方法 |
| JP2862174B2 (ja) * | 1987-05-22 | 1999-02-24 | グラステツク・ソーラー・インコーポレーテツド | 太陽電池用基板 |
| JPH02111080A (ja) * | 1988-10-20 | 1990-04-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 非晶質薄膜太陽電池 |
| US5413959A (en) * | 1992-09-14 | 1995-05-09 | Sayno Electric Co., Ltd. | Method of modifying transparent conductive oxide film including method of manufacturing photovoltaic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0564472B2 (ja) | 1993-09-14 |
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