JPS6213831B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6213831B2 JPS6213831B2 JP50078923A JP7892375A JPS6213831B2 JP S6213831 B2 JPS6213831 B2 JP S6213831B2 JP 50078923 A JP50078923 A JP 50078923A JP 7892375 A JP7892375 A JP 7892375A JP S6213831 B2 JPS6213831 B2 JP S6213831B2
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- JP
- Japan
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- region
- junction
- diffused
- impurity
- silicon
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- Expired
Links
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、太陽電池の如く光照射により半導体
表面近傍に生成した少数キヤリアを収集して起電
力を得る半導体装置に関し、上記半導体表面に選
択的に形成せられているP+及びN+領域間に表面
に沿つて濃度勾配を有するアクセプター分布を付
与することにより、少数キヤリアの移動を加速し
上記半導体装置の効率を改良したものである。
表面近傍に生成した少数キヤリアを収集して起電
力を得る半導体装置に関し、上記半導体表面に選
択的に形成せられているP+及びN+領域間に表面
に沿つて濃度勾配を有するアクセプター分布を付
与することにより、少数キヤリアの移動を加速し
上記半導体装置の効率を改良したものである。
太陽電池は、可視から近赤外までの広い波長範
囲に渡つて効率よく起動させるために、一般にシ
リコン単結晶にPN接合を形成したものが利用さ
れている。シリコンでは近赤外の光の吸収係数が
小さくなるためある程度PN接合を深く形成して
おく必要があるが、一方可視光は表面近傍で吸収
されてしまうためPN接合が深いと少数キヤリア
の表面再結合による損失が影響してわずかな起電
力しか得ることができなくなる。このような欠点
は、同一表面にPN接合を形成した横型PN接合構
造ではある程度解決できるが、この場合は少数キ
ヤリアが表面近傍で表面方向に沿つて拡散して
PN接合に達したものだけが起電力に寄与する。
そのためPN接合から遠距離にある領域で生成さ
れた少数キヤリアは、拡散の途中で表面や内部で
の再結合過程により失なわれてしまい、起電力に
寄与しなくなる。
囲に渡つて効率よく起動させるために、一般にシ
リコン単結晶にPN接合を形成したものが利用さ
れている。シリコンでは近赤外の光の吸収係数が
小さくなるためある程度PN接合を深く形成して
おく必要があるが、一方可視光は表面近傍で吸収
されてしまうためPN接合が深いと少数キヤリア
の表面再結合による損失が影響してわずかな起電
力しか得ることができなくなる。このような欠点
は、同一表面にPN接合を形成した横型PN接合構
造ではある程度解決できるが、この場合は少数キ
ヤリアが表面近傍で表面方向に沿つて拡散して
PN接合に達したものだけが起電力に寄与する。
そのためPN接合から遠距離にある領域で生成さ
れた少数キヤリアは、拡散の途中で表面や内部で
の再結合過程により失なわれてしまい、起電力に
寄与しなくなる。
本発明は、簡単な方法で作られる横方向（表面
に沿つた方向）不純物分布をP+、N+領域間に付
与し、少数キヤリアの移動の効率を高めることに
より、従来の太陽電池の欠点を除去した。即ち、
横方向の変位dxに対してアクセプタ濃度変化が
dNAあれば横方向に電界 Ｅ＝（KT／qNA）（dNA／dx） が発生する。ここにＫはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度、ｑは電子電荷をあらわす。このような不
純物濃度勾配を有するＰ領域中の電子は、電界Ｅ
を受けてN+領域の方に加速されるので、拡散運
動のみの場合より効率よくキヤリアが収集され大
きい起電力を得ることができる。
に沿つた方向）不純物分布をP+、N+領域間に付
与し、少数キヤリアの移動の効率を高めることに
より、従来の太陽電池の欠点を除去した。即ち、
横方向の変位dxに対してアクセプタ濃度変化が
dNAあれば横方向に電界 Ｅ＝（KT／qNA）（dNA／dx） が発生する。ここにＫはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度、ｑは電子電荷をあらわす。このような不
純物濃度勾配を有するＰ領域中の電子は、電界Ｅ
を受けてN+領域の方に加速されるので、拡散運
動のみの場合より効率よくキヤリアが収集され大
きい起電力を得ることができる。
次に本発明の内容を一実施例としてシリコン太
陽電池に適用した場合につき図面を用いて詳述す
る。
陽電池に適用した場合につき図面を用いて詳述す
る。
第１図は、本発明に基づく一実施例である太陽
電池の断面構造の一部を示したものである。Ｎ形
基板１の一表面に選択的にP+領域２とN+領域３
（リンを約1020cm-3の濃度で約１μｍ拡散）があ
り、その間にＰ領域４が形成せられている。５は
誘電体被膜で、６，７は出力を取り出すリード線
である。Ｐ領域４の表面近傍の表面に沿つた方向
の不純物分布は、第２図の如く示されている。第
２図の距離は第１図に対応しており、アクセプタ
濃度分布はP+領域で最も高くなりN+領域に近づ
くほどその濃度が減少する傾斜分布となつてお
り、電子をN+領域の方向に加速する電界が生じ
る。このため光照射したとき、素子表面の大部分
を占めるＰ領域で電子―正孔対が発生し、そのう
ち少数キヤリアである電子が表面に沿つてN+領
域に向つて速やかに移動し、効率よく起電力を発
生する。かかる素子構造は、次のような簡単な製
法で得られる。即ち、Ｎ形基板１の一表面に公知
の選択拡散法でN+領域３を形成する。ついで前
記表面上に二酸化シリコン膜を約1000Åの厚さに
つけ、更にその上に約1500Åの厚さの窒化シリコ
ン膜を付着して誘電被膜５を形成する。この誘電
被膜２の領域に開口部を設け、この開口部を介し
てガリウムを拡散する。ガリウムを深さ約10μｍ
に拡散したとき横方向には約40μｍ拡散され、第
２図のような傾斜分布となる。ガリウムは窒化シ
リコン膜中には透過しにくいが、二酸化シリコン
膜中にはシリコン中よりもはるかに大きい拡散定
数を持つているため、開口部から入つたガリウム
は開口部から横方向に二酸化シリコン膜中を速や
かに拡散しついでシリコン中に再拡散するために
深さ方向より横方向に２倍以上長い上記のような
不純物分布となる。最後に同じ開口部からボロン
を約1020cm-3の濃度で約１μｍ拡散し、リード線
６．７をそれぞれN+領域とP+領域に接触させて
望みの太陽電池が得られる。
電池の断面構造の一部を示したものである。Ｎ形
基板１の一表面に選択的にP+領域２とN+領域３
（リンを約1020cm-3の濃度で約１μｍ拡散）があ
り、その間にＰ領域４が形成せられている。５は
誘電体被膜で、６，７は出力を取り出すリード線
である。Ｐ領域４の表面近傍の表面に沿つた方向
の不純物分布は、第２図の如く示されている。第
２図の距離は第１図に対応しており、アクセプタ
濃度分布はP+領域で最も高くなりN+領域に近づ
くほどその濃度が減少する傾斜分布となつてお
り、電子をN+領域の方向に加速する電界が生じ
る。このため光照射したとき、素子表面の大部分
を占めるＰ領域で電子―正孔対が発生し、そのう
ち少数キヤリアである電子が表面に沿つてN+領
域に向つて速やかに移動し、効率よく起電力を発
生する。かかる素子構造は、次のような簡単な製
法で得られる。即ち、Ｎ形基板１の一表面に公知
の選択拡散法でN+領域３を形成する。ついで前
記表面上に二酸化シリコン膜を約1000Åの厚さに
つけ、更にその上に約1500Åの厚さの窒化シリコ
ン膜を付着して誘電被膜５を形成する。この誘電
被膜２の領域に開口部を設け、この開口部を介し
てガリウムを拡散する。ガリウムを深さ約10μｍ
に拡散したとき横方向には約40μｍ拡散され、第
２図のような傾斜分布となる。ガリウムは窒化シ
リコン膜中には透過しにくいが、二酸化シリコン
膜中にはシリコン中よりもはるかに大きい拡散定
数を持つているため、開口部から入つたガリウム
は開口部から横方向に二酸化シリコン膜中を速や
かに拡散しついでシリコン中に再拡散するために
深さ方向より横方向に２倍以上長い上記のような
不純物分布となる。最後に同じ開口部からボロン
を約1020cm-3の濃度で約１μｍ拡散し、リード線
６．７をそれぞれN+領域とP+領域に接触させて
望みの太陽電池が得られる。
この実施例によれば、Ｐ領域の不純物濃度分布
による電場によりキヤリアはN+領域に移動す
る。この結果拡散のみによる移動では長い距離移
動できなかつた（拡散長程度）が、この発明では
電場があるためキヤリアはより長い距離移動でき
起電力に寄与するキヤリア数が数倍に増え効率の
向上が得られた。第３図に光起電力の波長依存性
を示すが、光の吸収係数の大きい短波長側で、光
起電力の改善効果が大きいことが分る。
による電場によりキヤリアはN+領域に移動す
る。この結果拡散のみによる移動では長い距離移
動できなかつた（拡散長程度）が、この発明では
電場があるためキヤリアはより長い距離移動でき
起電力に寄与するキヤリア数が数倍に増え効率の
向上が得られた。第３図に光起電力の波長依存性
を示すが、光の吸収係数の大きい短波長側で、光
起電力の改善効果が大きいことが分る。
本発明によれば、上記の通り簡単な工程で、し
かし少ない工程数で、横方向に濃度勾配を有する
不純物領域を付与したPN接合を有し効率の高い
太陽電池が得られることを示したが、本実施例以
外に本発明思想に逸脱することなく不純物の導電
形やPN接合構造を変えても有効であることはい
うまでもない。
かし少ない工程数で、横方向に濃度勾配を有する
不純物領域を付与したPN接合を有し効率の高い
太陽電池が得られることを示したが、本実施例以
外に本発明思想に逸脱することなく不純物の導電
形やPN接合構造を変えても有効であることはい
うまでもない。
第１図は本発明の一実施例である太陽電池の断
面を示し、第２図はその表面近傍のアクセプタ濃
度分布を示す。第３図は光起電力の波長依存性を
示し、本発明による改善効果を示している図。１
は半導体基板、２，３，４は不純物領域、５は誘
電体被膜、６，７はリード線をそれぞれ示す。
面を示し、第２図はその表面近傍のアクセプタ濃
度分布を示す。第３図は光起電力の波長依存性を
示し、本発明による改善効果を示している図。１
は半導体基板、２，３，４は不純物領域、５は誘
電体被膜、６，７はリード線をそれぞれ示す。
Claims (1)
- １ 単結晶基板の同一表面上に選択的に形成せら
れたP+及びN+領域の間に、アクセプター濃度が
N+領域に近いほど小さくなり、かつ、接合の深
さに傾斜を持たせた傾斜接合を有するＰ領域を備
え、さらに、このＰ領域が単結晶基板中よりも誘
電体膜中の方が拡散係数が大きい元素の拡散によ
り形成されたことを特徴とする光起電力利用の半
導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50078923A JPS522389A (en) | 1975-06-24 | 1975-06-24 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50078923A JPS522389A (en) | 1975-06-24 | 1975-06-24 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS522389A JPS522389A (en) | 1977-01-10 |
| JPS6213831B2 true JPS6213831B2 (ja) | 1987-03-28 |
Family
ID=13675367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50078923A Granted JPS522389A (en) | 1975-06-24 | 1975-06-24 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS522389A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016092238A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5013636A (ja) * | 1973-06-11 | 1975-02-13 |
-
1975
- 1975-06-24 JP JP50078923A patent/JPS522389A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5013636A (ja) * | 1973-06-11 | 1975-02-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS522389A (en) | 1977-01-10 |
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