JPS62165374A - アモルフアス光起電力素子 - Google Patents

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 本発明はアモルファス光起電力素子、特にアモルファス
太陽電池に関する。更に詳しくいえば、ｐｉｎ型接合を
含む、電気特性の劣化がなく、高い信頼性と高い変換効
率とを有する太陽電池に関するものである。

従来の技術 光起電力効果を利用した電子デバイスの代表的なものと
しては太陽電池を挙げることができる。

この太陽電池は、太陽エネルギー（０，３〜３μｍの広
い範囲に亘るスペクトル分布を有する）あるいはその他
の光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり
、今後のエネルギ一対策の一環として注目される技術の
一つである。この太陽電池による光エネルギーの電気エ
ネルギーへの変換は半導体の各種接合、例えばヘテロ接
合、ｐηまたはｐ１ｎ接合あるいはショットキー接合な
どの最も基本的な性質である光起電力効果を利用するも
のであり、入射する光を吸収し、そこで電子・正孔対を
形成し、これが外部に取出されるといった機構により起
こる。

ところで、最近薄膜化・大面積化が可能であり、また組
成の大きな自由度を有し、電気的並びに光学的特性を広
い範囲で制御できるなどの興味ある各種利点を有するこ
とから、アモルファスシリコン（ａ−８ｉ：Ｈ）などの
アモルファス半導体薄膜が太陽電池材料として注目され
ており、これは、太陽エネルギー分布のピーク（５００
ｎｍ）近傍の光に対する吸収係数が結晶Ｓ１に比較して
１桁程大きく、成膜温度が低く、更に原料からグロー放
電分解によって直接膜形成でき、接合形成も容易である
等の興味深い特性を有している。

太陽電池を設計、製作し、実用化し得るまでにするため
には、光電変換効率を高めることが最も重要である。そ
こで、ｐ１η／ｐｉｎ・・・・あるいはｎｉｐ／ｎｉｐ
・・・・という多層型構造とすることにより、１層とｐ
層とが直接々触している部分での再結合を利用して非対
称の起電力を得る構造のものが知られており、これによ
れば実質的に多数の太陽電池を直列に接続したことにな
り、大きな起電力を得ることができる。

また、変換効率の向上のためには広いスペクトル分布を
有する太陽エネルギーの全域に亘り、良好な吸収効率を
達成し得る構造、材料の選択を行うことが好ましい。こ
のために、ａ−３ｉ　：　Ｈに他の元素をモディファイ
アとして添加し、ａ　−３ｉ　：　Ｈの禁止帯幅に変化
をもたせる検削が行われており、通常モディファイアと
してはシリコンと４配位結合し易い■族元素が使用され
ている。

例えば、モディファイアとして炭素を用いると禁止帯幅
が広くなるので、これを太陽電池のｐ型層として光の入
射側に用いることにより、一層短波長光の有効利用が可
能となり、光電変換効率の向上を図ることが可能となる
。また、モディファイアとしてＧｅ　（アモルファスシ
リコンゲルマニウム：ａ−３ｉＧｅ：Ｈ）、Ｓｎ、ｐｂ
等の元素を用いると逆に禁止帯幅が小さくなり、これを
１型層として使用することにより太陽電池は長波長光を
吸収し易くなり、その有効利用が可能となる。

一般には光の入射面から順に禁止帯幅が順次狭くなって
いくような構成、材料とすることにより広範囲の波長域
に亘る太陽エネルギーの有効利用が可能となる。

高効率、低価格の薄膜太陽電池材料として前記ａ　−８
ｉＧｅ　：　Ｈの１型層をキャリア発生源に持つアモル
ファス太陽電池は、長波長感度を有するがために極めて
有望視されているが、ガラス／透明電極／ｐ　ｉ　ｎ／
金属電極構造のアモルファス太陽電池を形成する際に、
ｐ型層をアモルファスシリコンカーバイド（ａ−３ｉＣ
：Ｈ）膜で、またｎ型層をａ　−Ｓｉ　：　Ｈ膜で形成
し、また１型層をａ　−３ｉＧｅ　：Ｈ膜で形成したｐ
１ｎ構造では太陽電池特性が低く、従ってこのような構
成の太陽電池を実用化し得るものとするためには、その
特性改善を図る必要があった。

発明が解決しようとする問題点 従来の上記のような型の太陽電池は例えば第２図に示し
たようにガラス基板１と、その」二に順次設けられた透
明電極２、アモルファス層３（ｐ型層４、ｌ型層５およ
びｎ型層６とで構成される）および金属電極７からなっ
ている。このような構成では、即ちｐ型層としてのａ−
３ｉＣ：８層に続いてａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈの１型層
を有する構造では、ｐ型層中に添加された不純物として
の硼素（Ｂ）、炭素（Ｃ）などが、成膜操作中に１型層
内に拡散したり、あるいは成膜層から混入して、１型層
のｐ型層化や、高抵抗化を生じ、その結果ｌ型層内の内
部電界が弱まり、出力特性の低下をもたらす。

また、Ｇｅが添加された】型層と添加されていないｐ型
層との界面で格子不整合が生じる。これらの理由から、
出力電流、曲線因子等が大［１］に低下し、太陽電池の
出力特性も低下する。即ち、出力電流、開放電圧、曲線
因子のいずれも低くなる。

更に、ｐ型層は１型層により多くの光を導入する役割と
電極の役割とを果す層であるが、特にｐ／ｌ界面近傍で
１型層の形成中に１型層中のゲルマニウムがｐ型層中に
拡散して、ｐ型層のバンドギャップエネルギーの低下を
きたし、ｐ型層として本来あるべき膜特性が劣化するた
めに、光導入機能を果さなくなる。その結果、１型層に
到達する光量が低下し、太陽電池の出力電流の低下を招
く。

また、バンドギャップエネルギーの低下は開放電圧と関
連する拡散電位の低下につながり、結果として開放電圧
の低下をもたらす。

硼素（Ｂ）の１型層からｐ型層への拡散、ｐ／１層界面
における格子不整合による電気的接合損失並びにｐ／ｉ
層界面近傍におけるＧｅ原子の拡散などの現象は上記の
ように成膜操作中ばかりでなく、太陽電池の使用中にも
生じ、出力特性の劣化をきたす。

このような従来法によって得られるアモルファス多層模
型太陽電池にみられる諸欠点を克服し、高い信頼性と高
い変換効率を達成し得るアモルファス太陽電池を開発す
ることが強く要望されており、これは太陽電池の実用化
を促進する上でも極めて大きな意義を有する。

そこで、本発明の目的は上記従来の太陽電池の有する各
種問題点を解決することのできる新しい構成の多層膜ア
モルファス太陽電池を提供することにあり、従って高い
変換効率を与え、使用中の電池の劣化も示すことのない
信頼性の高いアモルファス太陽電池を提供するものであ
る。

問題点を解決するための手段 本発明者等は従来のａ　−３ｉＧｅ　：　！（膜を１型
層として有し、またａ−３ｉＣ：Ｈ（不純物を含む）膜
をｐ型層として有するｐ１ｎ構造のアモルファス太陽電
池の各種欠点が、ｐ／ｉ層間の添加元素のＢ、Ｃおよび
／またはＧｅなどの拡散及び格子不整合等によるもので
あるという認識のもとに、この点を解決すべく種々検討
した結果、ｐ型層と１型層との間にバッファー層を設け
ることが有利であるとの見解に達し、本発明を完成する
に至った。

即ち、本発明のアモルファス光起電力素子は、ｐ型アモ
ルファスシリコンカーバイド層と、１型アモルファスシ
リコンゲルマニウム層を含むｐｉｎ構造の光起電力素子
であって、その特徴は上記ｐ型層と１型層との間に設け
られた、アモルファスシリコンバッファー層を有するこ
とにある。

本発明のアモルファス光起電力素子において、ｐｌｌ、
ｎ型層は夫々水素および／またはフッ素を含有する。こ
れはアモルファス層が一般にグロー放電法、水銀増感光
ＣＶＤ法、直接励起光ＣＶＤ法等によりＳｉＨ４、Ｇｅ
Ｈａ等から形成されるが、この際に生成する水素ラジカ
ルの不足のために未結合手（ダングリングボンド）が残
留し、これが膜の欠陥を構成することから、ＨまたはＦ
を用いてダングリングボンドと結合させて、これをター
ミネータとして機能させていることに基づき含まれるも
のである。

本発明の特徴であるバッファー層は１型アモルファスシ
リコン膜または、ｐ型アモルファスシリコン膜であり、
それぞれ、５０〜５００人、３０〜１２０人の厚さを有
する。これは本発明において臨界的な条件であり、夫々
下限である５０人または３０人に満たない場合は、バッ
ファー層としての機能、即ち、ｐ／ｉ層間での不純物等
の拡散が充分に阻止できず、一方、１型バッファー層で
は、５００人、ｐ型バッファー層では１２０人を越える
場合には、下層に到達する光量が大巾に減じられてしま
うなどの負の効果をもたらすために、上記範囲内とする
ことが好ましい。また、ｐ型バッファー層と、１型バッ
ファー層とをｐ／ｉ１間に組合せて設けてもよい。この
場合においても膜厚最適範囲は上記範囲が好ましい。

また、１型層は通常幾分ｎ型となっており、これを真性
化する目的で■族元素、例えばＢ原子が添加されている
。その量は、１型層がどの程度ｎ型化しているかによる
が、通常０．２〜３　ｐｐｍの範囲であり、これも本発
明においては臨界的な条件となる。即ち、０．２１１ｐ
ｍ未満では添加効果はなく、また３　ｐｐｍを越える場
合にはｐ型となり好ましくない。

更に、１型バッファー層あるいはｐ型バッファー層とｌ
型層　−６ｉＧｅ　：　８層との界面層では３０〜３０
０人の膜厚範囲内で１型層方向にＧｅ原子の添加量が漸
増するようにすることが好ましく、３０Ａ以下では格子
不整合の影響が残り、３００Å以上では顕著な効果を期
待することができず、また、１型バッファー層を設ける
場合、ｌ型バッファー層とｐ型アモルファスシリコンカ
ーバイド層との界面層では、ｐ型層から１型層方向に、
３０〜１５０人の膜厚範囲内でＣ原子の添加量が漸減す
るようにすることが好ましく、また、ｐ型バッファー層
を設ける場合にはｐ型バッファー層とｐ型アモルファス
シリコンカーバイド層との界面層ではｐ型層から１型層
方向に３０〜１５０人の膜厚範囲内でＣ原子の添加量が
漸減するようにすることが好ましい。これはいずれの場
合も、３０Ａ以下では格子不整合の影響が残り、一方１
５０人を越える場合にはｐ型層の光吸収損失を増大する
ように作用するので好ましくないことによるものである
。

上記のようにｐ型層と１型層との間に、ｐ型バッファー
層あるいは１型バッファー層を有する構造において、Ｃ
原子やＧｅ原子を漸減あるいは、漸増したグレイディラ
ド領域を設けることにより、エネルギーギャップをｐ型
層から１型層にかけて漸減させること可能となり、しか
も各界面での格子不整合をできるだけ少なくすることが
可能となるので、電気的な不整合を防止することができ
る。

本発明のアモルファス光起電力素子は、例えば第１図に
示したように、光入射側から透明基板１、透明電極２、
アモルファス層３”および金属電極７から構成され、ア
モルファス層は更にｐ型層４（ａ−８ＩＣ：Ｈ）、バッ
ファー層１０　（ａ　−３ｉ　：　Ｈ）、１型層５　（
ａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ）およびｎ型層６（ａ−３ｉ：
Ｈ）の４層で構成される。第１図のバッファー層１０は
ｐ型でも１型でもよく、又単独でもｐ型／１型の２層に
なっていてもよい。この例ではアモルファス層として１
組のｐＩｎ接合のみを有するものを示したが、本発明は
これに限られず、２組もしくはそれ以上のｐｉｎ接合を
含んでいてもよく、その場合１型層としてａ−３ｉＧｅ
　：　Ｈ膜をもつアモルファス層のｐＺ１層間にバッフ
ァー層ヲ設けることが有利である。

まず、基板としては約ｌ　＋ｎ＋ｎの厚さのものが一般
的であり、ガラス、セラミックス、プラスチック、軟鋼
、モリブデン等いずれも使用可能である。更に、電極層
はＩＴＯ（インジウムスズ酸化物：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉ
ｎ　０ｘｉｄｅ）　、５ｎＯｚ等の透明導電膜、へ１等
の金属など公知のものを挙げることができる。

これら基板と電極とは光起電力素子の形状によって変化
し、第１図のような構成（基板が透明材料であり、基板
側から光が入射する型のもの）の他、基板を不透明材料
で形成し、電極７を透明材料で形成して、光を電極７側
から入射するような構成とすることも可能である。更に
、基板１を導電性材料で形成し、これに光電流・光電圧
取出し用電極としての機能をも併せもたせることもまた
可能である。

電極層は一般に約５．０００人（透明電極は約１μｍ程
度）であり、その形成はＣＶＤ法、蒸着法などの公知の
任意の方法で実施することができ、またそのパターン化
が必要な場合にはフォトリソグラフィーなどの常法が利
用できる。

各アモルファス層は上記のような材料で構成され、プラ
ズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、スパッタ法などにより形成
できる。例えばプラズマＣＶＤ法で形成する場合、ｎ型
層は５ｉＨａ、５ｉ２Ｈ＜、ＳｉＦ。

などを主原料とし、希釈ガスとしてのＨ２およびドーピ
ングガスとしてのＰＨａ、Ａｓ）（３，５ｂ（ＣＨ３）
ａ、Ｂｉ　（ＣＨ３）３などを使用する。

また、１型層の形成はＳｉ源としてＳｉＨ，，５１２Ｈ
６、ＳｉＦ４を、またＧｅ源としてＧｅＨ４、ＧｅＦ、
を、更にｎ層と同様に希釈ガスとしてＨ２を用いる。バ
ッファー層の形成は主原料としてのＳｉ　Ｈ，，５ｉ２
Ｈｓ、５ＩＦ４などを希釈ガスのＨ２などと共に使用し
て実施され、１型層側の部分では経時的にＧｅ源の濃度
を変化させてＧｅの濃度勾配（ｌ型層側が濃度大となる
ように）を与えてグレイデッド層としてもよい。この場
合Ｇｅ源としては上記と同様にＧｅＨ＜、ＧｅＦａなど
を使用する。Ｇｅ添加部分の厚さは３０〜３００への範
囲であり、３０人未満では効果がなく、３００人を越え
る場合にはバッファー効果を期待できず、いずれも好ま
しくない。

最後にｐ型層の形成にはＳｌ源としてＳｉＨ＜、５１２
１（６，５ＩＦ４などが、又Ｃ源としてＣＨ４、Ｃ２Ｈ
−１Ｃ，Ｈ６、Ｓ＋　Ｈ（ＣＨ３）３などが希釈ガスと
してのＨ２と共に使用され、またドーピングガスとして
はＢ　ａ　Ｈｅなどが有効である。

第１図には基板上にｐ−ｂ−ｉ　−ｎ　（ｂ　：バツフ
ァ一層）なる順序で積層した例を示したが、これは逆の
順序即ちｎ−１−ｂ−ｐなる順序で基板側から積層する
こともできる。また、光入射側に反射防止コーティング
を施して、光の吸収効率の改善を図ることができる。こ
の場合、ＩＴＯは反射防止コーティングとしての機能を
も有しているので光入射側の電極をＩＴＯで形成し、電
極と反射防止膜の機能とを併せ持たせることができる。

この反射防止コーティング材料としては上記ＩＴＯの他
に、ＳｉＯ，ＳｉＯ□、ＺｒＯ２、ＺｎＳ、Ｓ＋ｓＮ４
、Ｔａ、Ｏｓ、八１□０３．５ｂ２０３、Ｔｉｅ。など
、あるい（まＴａ２０５／５ｌＯ２などの多層構造も利
用できる。Ｖこれらは選ばれた材料の特性に応じて、例
えば真空蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法等、公
知の各種の成膜法から最適のものを選択し、形成するこ
とができる。

詐月 光起電力素子、あるいはその代表的な素子としての太陽
電池などにおいては、これを実用化するためには光電変
換効率（Ｅｆｆ）、開放電圧（Ｖｏｏ）、短絡電流（Ｊ
５．）、曲線因子（ＦＦ）などの膜特性の改善を図るこ
とが重要である。しかしながら、従来の特に多層型アモ
ルファス太陽電池にあっては、使用する薄膜材料に問題
があったために良好な特性を有する製品が得られなかっ
た。

上記特性劣化の原因としては、ｐ／１界面を横切って各
ｐ層および１層のドーパントあるいは添加元素が相互に
拡散したり、あるいは成膜操作中に混入すること、更に
ｐ／ｉ層界面での格子不整合に基く電気的接合ロスが生
じることなどが主なものであり、これらはｐ型層のバン
ドギャップエネルギーの低下をもたらし、これは順次拡
散電位を低下し、これと関連する開放電圧を低下する。

更に、１型層に達すべき光量を低下させ、太陽電池の出
力（変換効率）を大１月ご低下させる。」二記の特性劣
化をきたす現象は太陽電池の使用中にも発生し、寿命の
低下を招いていた。

ところで、本発明のアモルファス光起電力素子によれば
、ドーパント、添加元素などの拡散を生ずるｐ／ｉ層界
面に、ａ　−８ｉ　：　Ｈからなるｐ型またはｌ型バッ
ファー層を設け、太陽電池の各種特性の劣化につながる
要因を排除した。即ち、Ｇｅを添加してないａ−３ｉ：
Ｈ（バッファー層）がドーパント（ｐ層中のＢなど）お
よび／または添加元素（１型層中のＧｅなど）のｐ型層
、ｌ型層相互間の拡散に対するバリヤ一層あるいはバッ
ファー層として機能し、夫々の膜特性の変性を有効に防
止し、本来の膜特性を維持することを可能にした。

従って、Ｇｅの拡散・侵入に基くｐ型層のバンドギャッ
プエネルギーの低下並びに１型層への光量の低下を生じ
ることがなく、１型層により多くの光を導入し、また電
極として十分に機能するというｐ型層本来の特性を十分
に発揮させることができる。

一方、１型層についてみても、ｐ型層中のＢが拡散・侵
入することによりｐ型層化することがなく、従って１型
層は十分な強度の内部電界を維持し、結果として太陽電
池の出力特性、即ち出力電流、開放電圧、曲線因子いず
れの特性においても優れた値を与える。

１型層として使用されるａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ膜は、
Ｇｅの添加量を適当に調節することにより、１型層の禁
止帯幅を変えることができ、従ってこのような膜を１型
層として用いたアモルファスシリコン太陽電池は高い長
波長感度を有するために有効とされているので、上記の
ような構成としてｌ型層並びにｐ型層の安定性を保証す
ることにより、著しく優れた長波長感度を有する、ひい
ては光電変換効率の高い太陽電池、光起電力素子を得る
ことが可能となる。

本発明のアモルファス光起電力素子において、１型バッ
ファー層と接するｌ型層側の３０〜３００への膜厚に相
当する部分にＧｅ原子を、濃度勾配を有するように添加
することができる。これは１型層からの６０の拡散を一
層よく抑制し、１型層、ｐ型層の特性維持のために有効
である。また、バッファー層と１層上の格子不整合から
くる電気的接合ロスがなくなり電気的特性向上の為に有
効である。

そのため、ｌ型層に近い程Ｇｅｆｉ度が高くなるように
濃度勾配を与える。

また、本発明のアモルファス光起電力素子の構造は、従
来のものについてみられたように、使用中にＧｅ、　Ｂ
等の拡散を生じ、特性劣化を生ずることもない。即ち、
極めて耐用寿命の長い、高信頼度の製品が提供できるこ
とになる。

更に、本発明の光起電力素子では従来の製品と同様に反
射防止コーティングを光入射側に施して、光の吸収効率
を高め、光起電力素子の変換効率を一層良好なものとす
ることができる。その態様としては所定の波長域に対す
る単一の反射防止膜を設けても、また屈折率の異る材料
の膜を２層以−Ｌ組合せてより広い波長範囲に亘る光に
対して有効な積層膜とすることもできる。

本発明による構成は、ｐ型層としてａ−８ＩＣ：Ｈ膜を
、また１型層としてａ　−３ｉＧｅ　：　Ｈ膜を用いた
各種の光起電力素子に対して有効であり、また本発明の
構造を有する光起電力素子と他の光起電力素子とを組合
せて直列に接合したタンデム型太陽電池あるいはマルチ
カラー太陽電池などの構成要素として使用することもで
きる。

実施例 以下、実施例、比較例、参考例により本発明の光起電力
素子の奏する効果を実証する。ただし、本発明の範囲は
以下の実施例により何等制限されない。

第１表に、バッファー層として１型ａ　−８ｉ　：　Ｈ
膜をもつ例を示す。

基板として厚さＩｎ＋ｍのガラス（禁止帯幅Ｅ、−５、
ＯｅＶ　）を用い、透明電極としてはＣＶＤ法により５
ｎ０２を１μｍの厚さで該基板上に形成しくＥ９−４．
０ｅＶ）　、次いで夫々ｐ型層（ａ−８ｉＣ：Ｈ；ドー
パントＢ　；　Ｅ、＝　２．０ｅＶ）、１型バッファー
層（ａ　−８ｉ　：　Ｈ；　Ｅ９＝　１．８ｅＶ）、１
型層（ａ−３ｉＧｅ　：　Ｈ；　Ｅ、−１，６ｅＶ　；
　Ｂを２　ｐｐｍ含有）およびｎ型層（ａ　−８ｉ　：
　Ｈ；　Ｅ９＝　１．８ｅＶ　；ドーパントＰ含有）を
夫々プラズマＣＶＤ法により同一の条件で第１表に示す
厚さで形成した。更に、得られた各製品上に金属電極と
してのＡＩを蒸着法により５．０００　人の厚さで堆積
させ、第１図および第２図に示したような構成のｐｉｎ
接合を１組含む太陽電池を作製し、得られた各サンプル
につき出力特性を測定した。結果を以下の第１表に示す
。

かくして、本発明に従ってｐ型層と１型層との間に所定
の膜厚のａ　−３ｉ　：　Ｈ膜からなるｌ型バツーフア
一層を設けることにより各出力特性（Ｊ、ｃ。

ＶＯＣ，ＦＦ）がいずれも改善され、それによって変換
効率（Ｅｒｒ）も向上することがわかる。尚、比較例２
の結果は■。Ｃについては本発明のものと匹敵する値を
あたえるものの、Ｊ、Ｃ，ＦＦにおいて劣り、結果とし
てＥｆｆも低いことを示しており、１型バッファー層の
厚さを上記範囲、即ち５０〜５００人の範囲内に制限す
ることが有利であることを示している。

さらに、第２表には、第１表に示した実施例とは、バッ
ファー層としてｐ型ａ　−３ｉ　：　Ｈ膜（Ｅ。

−１，８ｅＶ）を用いた以外は同一の製法で作製したア
モルファス太陽電池の出力特性例を、又、第３表には、
バッファー層としてｐ型ａ　−３ｉ　：　Ｈ膜（Ｅ、＝
　１，８ｅＶ）及び１型ａ　−３ｉ　：　Ｈ膜〈Ｅ、＝
１．８ｅｖ）をあわせて持つアモルファス太陽電池の出
力特性例を示す。

第２表、第３表に示すように、ｐ型層と１型層との間に
所定の膜厚のａ　−３ｉ　：　Ｈ膜からなるｐ型バッフ
ァー層あるいはｌ型バッファー層を設けたり、ｐ型バッ
ファー層に続いて１型バッファー層を組合せて設けるこ
とにより、各出力特性（Ｊ、ｃ。

Ｖｏｏ、ＦＦ）がいずれも改善され、それによって変換
効率（Ｅｒｒ）も向上することがわかる。ｐ型バッファ
ー層を設ける場合には、最適膜厚が存在している。ｐ型
層自身は、光を電気に変えることはなく、電極としての
役目を果すのに必要な厚さであれば十分である。このこ
とは、バッファー層にもあてはまり、３０〜１５０八が
好ましく、１５０Å以上では、光吸収ロスとなり、比較
例４に示す如く、Ｊ　ｓｃの低下をもたらすことを示し
ている。また、ｐ型層とｐ型バッファー層との界面ある
いはｐ型層と１型バッファー層との界面に所定の膜厚の
Ｃグレイデッド層を設けることにより、各出力特性（Ｊ
、ｃ、　Ｖ。、５ＦＦ）が改善され、それによって変換
効率（Ｅｒｒ）も向上することがわかる。

発明の効果 以上詳しく述べたように、本発明に従ってｐｉｎ接合を
含むアモルファス光起電力素子におけるｐ型層と１型層
との間に６０の添加のないａ　−３ｉ　：　８層をバッ
ファー層として設けることにより、ｌ型層中にｐ型層中
のＢ原子が拡散・侵入することを効果的に防止し、かつ
ｐ型層中への１型層中の６０原子が拡散・侵入すること
をも有効に防止して、ｐ／ｉ界面での欠陥形成や、ｐ型
層の膜質劣化が防止されるので、開放電圧（■ｏｅ）、
短絡電流（Ｊ５ｃ）、曲線因子（ＦＦ）並びに変換効率
（Ｅｒｒ）などの太陽電池の出力特性が大巾に改善され
る。

また、長期間の使用によっても、太陽電池特性の劣化が
みられず、従って本発明の構造は太陽電池等の光起電力
素子に高い信頼性を付与することを可能とし、より実用
性に富む製品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光起電力素子の好ましい−態様を
概略的に示した断面図であり、第２図は従来の光起電力
素子の構成を説明するための概略的な断面図である。 （主な参照番号） １・・基板、　　　２・・透明電極、 ３．３゛　・・アモルファス層、　　４・・ｐ型層、５
・・ｌ型層、　　　６・・ｎ型層、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ｐ型アモルファスシリコンカーバイド層とｉ型ア
   モルファスシリコンゲルマニウム層とを含むｐｉｎ型構
   造の光起電力素子であって、上記ｐ型層とｉ型層との間
   にアモルファスシリコン層をバッファー層として有する
   ことを特徴とする上記アモルファス光起電力素子。 （２）ｐ型アモルファスシリコンカーバイド層、ｉ型ア
   モルファスシリコンゲルマニウム層及びｎ型層およびバ
   ッファー層が水素および／またはフッ素を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光起電力素子。 （３）バッファー層がｉ型アモルファスシリコン層であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の光起電力素子。 （５）ｉ型バッファー層と接するｐ型層において、３０
   〜１５０Åの膜厚にわたり、カーボンが添加されており
   、ｐ型層方向に向かっていて、カーボン濃度が高くなる
   濃度勾配を有していることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項または第４項に記載の光起電力素子。 （６）ｉ型バッファー層と接するｉ型層において、３０
   〜３００Åの膜厚にわたり、ゲルマニウムが添加されて
   おり、ｎ型層方向に向かっていてゲルマニウム濃度が高
   くなる濃度勾配を有していることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項または第４項に記載の光起電力素子。 （７）バッファー層がｐ型アモルファスシリコン層であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の光起電力素子。 （８）ｐ型バッファー層の膜厚が３０〜１２０Åの範囲
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の光起電力素子。 （９）ｐ型バッファー層と接するｐ型層において、３０
   〜１５０Åの膜厚にわたり、カーボンが添加されており
   、ｐ型層方向に向かって、カーボン濃度が高くなる濃度
   勾配を有していることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項または第８項に記載の光起電力素子。 （１０）ｐ型バッファー層と接するｉ型層において、３
   ０〜３００Åの膜厚にわたり、ゲルマニウムが添加され
   ており、ｎ型層方向に、ゲルマニウム濃度が高くなる濃
   度勾配を有していることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項または第８項に記載の光起電力素子。 （１１）バッファー層がｐ型アモルファスシリコン層及
   びｉ型アモルファスシリコン層とからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の光起電力
   素子。 （１２）ｐ型バッファー層の膜厚は３０〜１２０Åの範
   囲内であり、ｉ型バッファー層の膜厚は５０〜５００Å
   の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲第１１
   項に記載の光起電力素子。 （１３）ｐ型バッファー層と接するｐ型層において、３
   ０〜１５０Åの膜厚にわたり、カーボンが添加されてお
   り、ｐ型層方向に向かってカーボン濃度が高くなる濃度
   勾配を有しており、さらに、上記ｉ型バッファーと接す
   るｉ型層において３０〜３００Åの膜厚にわたり、ゲル
   マニウムが添加されており、ｎ型層方向にゲルマニウム
   濃度が高くなる濃度勾配を有していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項または第１２項に記載の光起電
   力素子。 （１４）ｉ型アモルファスシリコンゲルマニウム層が真
   性化するように、０．２〜３ｐｐｍのIII族元素を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜１３項のいずれ
   か１項に記載の光起電力素子。