JPS62234379A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS62234379A JPS62234379A JP61078598A JP7859886A JPS62234379A JP S62234379 A JPS62234379 A JP S62234379A JP 61078598 A JP61078598 A JP 61078598A JP 7859886 A JP7859886 A JP 7859886A JP S62234379 A JPS62234379 A JP S62234379A
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- high impurity
- semiconductor device
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L31/04—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
- H01L31/06—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 characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/075—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 characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
- H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
- H01L31/0376—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
- H01L31/03762—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System
-
- 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】
［産業上の利用分野］
本発明は半導体装置に関する。
［従来の技術］
従来、すでにアモルファスシリコン系や結晶シリコン系
の多重接合型太陽電池が知られている。
の多重接合型太陽電池が知られている。
前記のごとき多重接合型太陽電池では、光によって１段
目の半導体で発生した、たとえば電子と２段目で発生し
た正孔とがｐｎ界面で再結合し、電流が外部に取出され
るが、一部のキャリアはｐｎ界面で再結合されず、１段
目で発生した電子は２段目に、２段目で発生した正孔は
１段目に注入され、変換効率、とくに曲線因子や開放電
圧が低くなるという問題がある。
目の半導体で発生した、たとえば電子と２段目で発生し
た正孔とがｐｎ界面で再結合し、電流が外部に取出され
るが、一部のキャリアはｐｎ界面で再結合されず、１段
目で発生した電子は２段目に、２段目で発生した正孔は
１段目に注入され、変換効率、とくに曲線因子や開放電
圧が低くなるという問題がある。
この問題を解決するため、結晶シリコン系多重接合型太
陽電池においては、ｐｎまたはｎｐ界面部分に高不純物
濃度層が設けられ、一応の成果かえられている。
陽電池においては、ｐｎまたはｎｐ界面部分に高不純物
濃度層が設けられ、一応の成果かえられている。
しかし、アモルファスシリコン系多重接合型太陽電池の
ばあいには、ギヤツブ内準位密度が大きいため、高不純
物濃度層を設けなくても、結晶シリコン系多重接合型太
陽電池に高不純物濃度層を設けたばあいと同様の効果が
すでにある程度えられており、高不純物濃度層を設ける
理由があまりないと考えられている。それゆえ、アモル
ファスシリコン系多重接合型太陽電池に高不純物濃度層
が設けられた例はない。
ばあいには、ギヤツブ内準位密度が大きいため、高不純
物濃度層を設けなくても、結晶シリコン系多重接合型太
陽電池に高不純物濃度層を設けたばあいと同様の効果が
すでにある程度えられており、高不純物濃度層を設ける
理由があまりないと考えられている。それゆえ、アモル
ファスシリコン系多重接合型太陽電池に高不純物濃度層
が設けられた例はない。
［発明が解決しようとする間届点コ
本発明は、従来のアモルファスシリコン系多重接合型太
陽電池よりさらに高性能なアモルファスシリコン系多重
接合型太陽電池をうろことを目的としてなされたもので
ある。
陽電池よりさらに高性能なアモルファスシリコン系多重
接合型太陽電池をうろことを目的としてなされたもので
ある。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、ｐｉｎ型またはｎｉｐ型光起電力素子を多重
に接合した非単結晶シリコン系半導体装置において、ｎ
ｐまたはｐｎ界面部分にキャリアの再結合を促進するの
に充分な程度まで不純物濃度を高めた高不純物濃度層を
設けてなる半導体装置に関する。
に接合した非単結晶シリコン系半導体装置において、ｎ
ｐまたはｐｎ界面部分にキャリアの再結合を促進するの
に充分な程度まで不純物濃度を高めた高不純物濃度層を
設けてなる半導体装置に関する。
［実施例］
本発明における非単結晶シリコン系半導体としては、た
とえばシリコン、シリコンカーバイド、シリコンナイト
ライド、シリコンゲルマン、シリコンスズなどからなる
、一般に光起電力素子に使用されるアモルファス系、微
結晶を含むアモルファス系または多結晶系の半導体があ
げられる。
とえばシリコン、シリコンカーバイド、シリコンナイト
ライド、シリコンゲルマン、シリコンスズなどからなる
、一般に光起電力素子に使用されるアモルファス系、微
結晶を含むアモルファス系または多結晶系の半導体があ
げられる。
前記非単結晶シリコン系半導体はｐｌｎ型またはｎｉｐ
型の光起電力素子とされ、さらに多重、好ましくは２〜
４重にされ、多重接合型光起電力素子が形成される。多
重接合型光起電力素子を形成する各非単結晶シリコン系
半導体の厚さなどにはとくに限定はなく、通常光起電力
素子に使用される範囲のものであればよい。
型の光起電力素子とされ、さらに多重、好ましくは２〜
４重にされ、多重接合型光起電力素子が形成される。多
重接合型光起電力素子を形成する各非単結晶シリコン系
半導体の厚さなどにはとくに限定はなく、通常光起電力
素子に使用される範囲のものであればよい。
本発明においては、多重接合型光起電力素子のｎｐまた
はｐｎ界面部分に、キャリアの再結合を促進するのに充
分な程度まで不純物濃度を高めた高不純物濃度層が設け
られている。
はｐｎ界面部分に、キャリアの再結合を促進するのに充
分な程度まで不純物濃度を高めた高不純物濃度層が設け
られている。
前記ｎｐまたはｐｎ界面部分とは、第１図に示すように
、ｎｐまたはｐｎ界面（１）に接するｐ層（３）および
（または）ｎ層（２）の一部の層（４）、（５）のこと
であってもよ＜、ｎｐまたはｐｎ界面のｐ層とｎ層との
間にｐ型ドーパントまたはｎ型ドーパント以外の元素、
たとえばＮＳＯ，Ｆ・や偽やＧｏなどの金属などを含有
させた新たに設けた層であってもよく、これらを組合わ
せたものであってもよい。なお第１図の（６）はｐ層、
（′７）、（８）は１層、（９）はｎ層、００３．Ｃ１
１）は電極である。
、ｎｐまたはｐｎ界面（１）に接するｐ層（３）および
（または）ｎ層（２）の一部の層（４）、（５）のこと
であってもよ＜、ｎｐまたはｐｎ界面のｐ層とｎ層との
間にｐ型ドーパントまたはｎ型ドーパント以外の元素、
たとえばＮＳＯ，Ｆ・や偽やＧｏなどの金属などを含有
させた新たに設けた層であってもよく、これらを組合わ
せたものであってもよい。なお第１図の（６）はｐ層、
（′７）、（８）は１層、（９）はｎ層、００３．Ｃ１
１）は電極である。
ｎｐまたはｐｎ界面部分がｐ層および（または）ｎ層の
一部の層から形成されているばあいのその部分の厚さと
しては、使用される不純物の種類、濃度などによって異
なり一部には決定できないが、成膜技術の点から１０Å
以上は必要であり、最高ｐ層またはｎ層の厚さまで採用
されうる。通常、この層の厚さは１０〜７００人程度で
、程度に高不純物濃度層を設けるばあいには、Ｂなどの
ｐ型ドーパントを用いるのが他のものを用いるばあいよ
りもｐ層に与える悪影響が少ないので好ましく、このば
あいの厚さとしては１０〜３００人が好ましく、ｎ層に
高不純物濃度層を設けるばあ・いには、Ｐなどのｎ型ド
ーパントを用いるのが他のものを用いるばあいよりもｎ
層に与える悪影響が少ないので好ましく、このばあいの
厚さとしては１０〜５００人程度が好程度い。
一部の層から形成されているばあいのその部分の厚さと
しては、使用される不純物の種類、濃度などによって異
なり一部には決定できないが、成膜技術の点から１０Å
以上は必要であり、最高ｐ層またはｎ層の厚さまで採用
されうる。通常、この層の厚さは１０〜７００人程度で
、程度に高不純物濃度層を設けるばあいには、Ｂなどの
ｐ型ドーパントを用いるのが他のものを用いるばあいよ
りもｐ層に与える悪影響が少ないので好ましく、このば
あいの厚さとしては１０〜３００人が好ましく、ｎ層に
高不純物濃度層を設けるばあ・いには、Ｐなどのｎ型ド
ーパントを用いるのが他のものを用いるばあいよりもｎ
層に与える悪影響が少ないので好ましく、このばあいの
厚さとしては１０〜５００人程度が好程度い。
高不純物濃度層の厚さがあまり厚くなりすぎると光の吸
収ロスが大きくなる。
収ロスが大きくなる。
一方、ｎｐまたはｐｎ界面部分が新たに設けられた層で
あるばあいには、通常１０〜３００人程度、好程度くは
３０〜１５０人程度であ程度前記キャリアの再結合を促
進するのに充分な程度まで不純物濃度を高めるとは、光
によって１段目の半導体で発生した、たとえば電子と２
段目で発生した正孔とがｐｎ界面で実質的に再結合しき
る程度まで不純物濃度を高めるということで、現象とし
てはｎｐまたはｐｎ界面におけるＩ−■カーブが直線化
することが好ましい。そのばあいの不純物濃度としては
、不純物の種類や高不純物濃度層の厚さなどにより異な
り、好ましい範囲は一部には決定しえないが、不純物が
ｐ型ドーパントまたはｎ型ドーパントのばあいには、通
常、１層と隣接するｐ層またはｎ層部分のドーパント濃
度の２倍程度以上の高濃度にすることが必要であり、３
〜１０倍にすることが好ましく、濃度としては０．０１
〜３ａｔ＋ｅ％であるのが好ましく 、０．０５〜２ａ
ｔｉ％であることがさらに好ましい。
あるばあいには、通常１０〜３００人程度、好程度くは
３０〜１５０人程度であ程度前記キャリアの再結合を促
進するのに充分な程度まで不純物濃度を高めるとは、光
によって１段目の半導体で発生した、たとえば電子と２
段目で発生した正孔とがｐｎ界面で実質的に再結合しき
る程度まで不純物濃度を高めるということで、現象とし
てはｎｐまたはｐｎ界面におけるＩ−■カーブが直線化
することが好ましい。そのばあいの不純物濃度としては
、不純物の種類や高不純物濃度層の厚さなどにより異な
り、好ましい範囲は一部には決定しえないが、不純物が
ｐ型ドーパントまたはｎ型ドーパントのばあいには、通
常、１層と隣接するｐ層またはｎ層部分のドーパント濃
度の２倍程度以上の高濃度にすることが必要であり、３
〜１０倍にすることが好ましく、濃度としては０．０１
〜３ａｔ＋ｅ％であるのが好ましく 、０．０５〜２ａ
ｔｉ％であることがさらに好ましい。
一方、高不純物濃度層を新たに設けるばあいには、ｐ型
またはｎ型ドーパントのかわりの不純物は通常０．０１
〜３ａｔｉ％程度である。
またはｎ型ドーパントのかわりの不純物は通常０．０１
〜３ａｔｉ％程度である。
このようにｎｐまたはｐｎ界面部分に高不純物濃度層を
設けると、ギヤツブ内準位（局在準位密度）が１オ一ダ
ー以上増加し、キャリアの再結合が促進され、光変換効
率が向上する。
設けると、ギヤツブ内準位（局在準位密度）が１オ一ダ
ー以上増加し、キャリアの再結合が促進され、光変換効
率が向上する。
つぎに本発明の半導体装置を実施例に基づき説明する。
実施例１
平行平板容量結合型グロー放電装置を用いて、下記条件
にて半導体各層を成膜し、ガラス基板／５ｎ０２電極／
ｐ層（１５０人）７１層（６００人）７１層（３００人
）／ｎ型高不純物濃度層＜ＸＯＯ人）／ｐｐ型高不純物
濃度層１００人）／ｐ層（１５０人）７１層（５０００
人）７１層（５００人）／Ｎ電極なる有効面積１．Ｏｃ
ｊの太陽電池を作製し、ＡＭ−１，１００ａ＋Ｗ ／
ｃｉのソーラーシュミレータで性能を評価したところ、
η−８，５％、Ｖｏｃ −１，７５ｖｏｌｔＳＪｓｃ
−６，８４ｍＡ／ｃｊ、 ＰＰ−７１％であった。
にて半導体各層を成膜し、ガラス基板／５ｎ０２電極／
ｐ層（１５０人）７１層（６００人）７１層（３００人
）／ｎ型高不純物濃度層＜ＸＯＯ人）／ｐｐ型高不純物
濃度層１００人）／ｐ層（１５０人）７１層（５０００
人）７１層（５００人）／Ｎ電極なる有効面積１．Ｏｃ
ｊの太陽電池を作製し、ＡＭ−１，１００ａ＋Ｗ ／
ｃｉのソーラーシュミレータで性能を評価したところ、
η−８，５％、Ｖｏｃ −１，７５ｖｏｌｔＳＪｓｃ
−６，８４ｍＡ／ｃｊ、 ＰＰ−７１％であった。
（成膜条件）
ｐ層： ５ＩＨ４２０ｓｃｃａ＋、 Ｂ？ Ｈ６（１０
００ｐｐｍにＨ２で希釈したもの） ５０ｓｅｃｍ、
１０ｍＷ／Ｃ−１ｔ、ｏ’ｒｏｒｒ １層： ５ＩＨ４３０ｓｅｃｍ １０ｍＷ／ ｃｊ、０
．５Ｔｏｒｒｎ層： ８１Ｎ４ ２０ｓｅｃ＋ａ、
ＰＨ３（１１０００ｐｐにＨ２で希釈したもの） １
０１００５ｅ、 １０ｍＷ／ｃｄ、 ０．５Ｔｏｒｒ ｐ型高不純物濃度層： ５ＩＨ４２０ＳＣＣ１％Ｂ２
Ｈｓ （ｔｏｏｐｐ■にＨ２で希釈したもの）１００ｓ
ｅｃｍ、 １０＋ｗＷ／ ｃｊ、１．０Ｔｏｒｒｎ型高
不純物濃度層： Ｓ Ｉ Ｈ４２０Ｓ ＣＣｌ ５ＰＨ
ｓ （１０００ｐｐａ＋＋こＨ２で希釈したもの）３０
０ｓｅｃｍ、 ｌｏ＋＊Ｗ／ ｃｉ、ｏ、ｓ’ｒｏｒｒ
実施例２ 実施例１と同様にして、ガラス基板／５ｎ０２電極／ｐ
層（１５０Ａ） ７１層（８００人）７１層（３００人
）／高不純物濃度層（１００人）／ｐ層（１５０人）７
１層（５０００人）７１層（５００人）／Ａ［極なる有
効面積１．ｏｃｇｉの太陽電池を作製し、実施例１と同
様にして評価したところ、η−７．０％、Ｖｏｃ −１
，５９ｖｏｌｔｓ Ｊｓｃ −７，２２ａ＋Ａ／ ｃｉ
、ｐｐ−ａｔ％であった。
００ｐｐｍにＨ２で希釈したもの） ５０ｓｅｃｍ、
１０ｍＷ／Ｃ−１ｔ、ｏ’ｒｏｒｒ １層： ５ＩＨ４３０ｓｅｃｍ １０ｍＷ／ ｃｊ、０
．５Ｔｏｒｒｎ層： ８１Ｎ４ ２０ｓｅｃ＋ａ、
ＰＨ３（１１０００ｐｐにＨ２で希釈したもの） １
０１００５ｅ、 １０ｍＷ／ｃｄ、 ０．５Ｔｏｒｒ ｐ型高不純物濃度層： ５ＩＨ４２０ＳＣＣ１％Ｂ２
Ｈｓ （ｔｏｏｐｐ■にＨ２で希釈したもの）１００ｓ
ｅｃｍ、 １０＋ｗＷ／ ｃｊ、１．０Ｔｏｒｒｎ型高
不純物濃度層： Ｓ Ｉ Ｈ４２０Ｓ ＣＣｌ ５ＰＨ
ｓ （１０００ｐｐａ＋＋こＨ２で希釈したもの）３０
０ｓｅｃｍ、 ｌｏ＋＊Ｗ／ ｃｉ、ｏ、ｓ’ｒｏｒｒ
実施例２ 実施例１と同様にして、ガラス基板／５ｎ０２電極／ｐ
層（１５０Ａ） ７１層（８００人）７１層（３００人
）／高不純物濃度層（１００人）／ｐ層（１５０人）７
１層（５０００人）７１層（５００人）／Ａ［極なる有
効面積１．ｏｃｇｉの太陽電池を作製し、実施例１と同
様にして評価したところ、η−７．０％、Ｖｏｃ −１
，５９ｖｏｌｔｓ Ｊｓｃ −７，２２ａ＋Ａ／ ｃｉ
、ｐｐ−ａｔ％であった。
なお高不純物濃度層は実施例１のｐ層成膜条性でＮ２５
００ｓｅｃｍを付加して成膜した。
００ｓｅｃｍを付加して成膜した。
比較例１
実施例１で設けたｎ型およびｐ型の高不純物濃度層を設
けない他は、実施例１と同様にして太陽電池を作製して
評価したところ、η−６．２％、Ｖｏｃ −１，４９ｖ
ｏｌｔｓ Ｊｓｃ −７，１７ａ＋Ａ／ ｃｉ、ＰＦ−
５８％であった。
けない他は、実施例１と同様にして太陽電池を作製して
評価したところ、η−６．２％、Ｖｏｃ −１，４９ｖ
ｏｌｔｓ Ｊｓｃ −７，１７ａ＋Ａ／ ｃｉ、ＰＦ−
５８％であった。
［発明の効果コ
多重接合型太陽電池のｐｎまたはｎｐ界面部分に高不純
物濃度層を設けることにより、太陽電池のη、Ｖｏｃ
ＳＦＰを向上せしめうる。
物濃度層を設けることにより、太陽電池のη、Ｖｏｃ
ＳＦＰを向上せしめうる。
第１図は本発明の半導体装置の一実施態様に関する説明
図である。 （図面の主要符号） （１） ： ｎｐ界面 （２１：ｎｐ界面に接するｎ層 （３） ： ｎｐ界面に接するｐ層 ［４） ＝ｎ型高不純物濃度層
図である。 （図面の主要符号） （１） ： ｎｐ界面 （２１：ｎｐ界面に接するｎ層 （３） ： ｎｐ界面に接するｐ層 ［４） ＝ｎ型高不純物濃度層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ｐｉｎ型またはｎｉｐ型光起電力素子を多重に接合
した非単結晶シリコン系半導体装置において、ｎｐまた
はｐｎ界面部分にキャリアの再結合を促進するのに充分
な程度まで不純物濃度を高めた高不純物濃度層を設けて
なる半導体装置。 ２ 高不純物濃度層がｐ型またはｎ型の高不純物濃度層
である特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３ 高不純物濃度層がｉ層に隣接するｐ層またはｎ層部
分よりも高濃度の不純物を含むｐ型またはｎ型の高不純
物濃度層である特許請求の範囲第１項記載の半導体装置
。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61078598A JPS62234379A (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | 半導体装置 |
| EP87302889A EP0241226A3 (en) | 1986-04-04 | 1987-04-02 | Semiconductor device and method of making it |
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