JPS6227755B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば基板上にpn接合を有する非晶
質シリコン層を備えてなる太陽電池のような薄膜
半導体装置に関する。

第１図はそのような太陽電池の一例を示し、ス
テンレス鋼、アルミニウム等の金属からなる導電
性基板１の上にｎ形層２、ドーピングされない層
（ノンドープ層）３、ｐ形層４の３層からなる非
晶質シリコン層５を形成し、さらにその上を透明
透電膜６を被着する。透明導電膜６はITO（イン
ジウムすず酸化物膜）、すず酸化物膜またはイン
ジウム酸化物膜もしくはこれらの多層膜よりな
り、非晶質シリコン層へ入射する光の表面での反
射を抑制するとともに、この層で発生した光電流
を集電する機能を有する。光電膜６の上に分散し
て設けられた金属電極７は、透明導電膜で集めら
れた電流を外部へ取り出す。

非晶質シリコン層５の各層は、必要に応じて不
織物を添加したモノシランガスなどのグロー放電
分解により基板上に形成される。従つて断面構造
は第１図に示すように基板１の縁部上でｎ形層
２、ノンドープ層３、ｐ形層４のそれぞれが基板
の中央部に比較して薄くなり、また一部では各層
間の整合が失われその結果ｐ、ｎ両層の短絡現象
をひきおこすことがある。また、この状態で長時
間放置した場合、この縁部に不純物または金属等
が付着し、接合間の漏洩が発生することがあつ
た。

従つて本発明はこのような基板上に同一半導体
の複数層からなる薄膜を有しその中に接合が形成
された薄膜半導体装置の縁部における各層の不整
合により生ずる欠陥を防止し、長時間にわたつて
安定した特性を有するものを提供することを目的
とする。

この目的はその中に接合が形成される複数層が
基板の縁部まで達せず、接合の露出部が基板上に
存在する同一半導体の単一の層により被覆される
ことにより達成される。接合の露出部を覆う層と
してはドーピングされない層を用いることが望ま
しい。

以下図を引用して本発明の実施例について説明
する。第２図および第３図は本発明の第一の実施
例を示す。以下の各図におけると同様、第１図を
含めて共通の部分には同一の符号が付されてい
る。平面図である第２図、そのＡ−A′線断面図
である第３図が示すように第１図と同様に形成さ
れたpin構造の非晶質シリコン層５は外縁部が取
り除かれ、側面８および９に囲まれた領域のみが
残留している。これは残留部分をレジスト材で覆
い基板全体をエツチング波に入れて外縁部の非晶
質シリコン層５を除去するか、あるいはレジスト
材塗布後プラズマエツチによるという公知の方法
によつて容易に達成可能である。ついで透明導電
膜６を被覆する。しかる後外周部分に選択的にノ
ンドープ非晶質シリコン層１０をあらためて被着
する。このノンドープ層１０はpin接合の露出部
に密着して覆うように形成されるが、同時に透明
導電膜６の表面を外周部にかかるように形成して
付着強度を高めることが望ましい。このようなノ
ンドープ層１０は、被着しない部分をマスクで覆
うことによつて形成できる。

このようにすることによつて、半導体接合は外
周部の膜厚不整合部が除かれるので全面に同一の
膜厚を有し、ｐ、ｎ両層が直接接触することがな
い。また接合が露出することもない。付加半導体
層１０が半導体層５の各層と接する部分は、半導
体層５の中におけるｎ形層２、ノンドープ層３、
ｐ形層４の間の関係と同一であり、このため界面
準位が発生することがないので漏洩の発生を防ぐ
ことができる。ノンドープ層１０はエツチング工
程などの後形成されるので、ノンドープ層１０を
形成する前に水素ガス等でスパツタリングをする
ことによりノンドープ層１０と半導体層７との整
合性、密着性を向上させることができる。またノ
ンドープ層１０の存在により半導体層５と透明導
電膜６との外周部における接着性が向上して長期
にわたつて安定した。薄膜太陽電池を形成するこ
とができた。

第４図はこの実施例の変形を示す。ノンドープ
層１０の上部に金属層１１を形成したものであ
る。この金属層１１は集電電極７と同時に生成す
ることができる。こうするとノンドープ層１０に
入射する光が制限されるので、ノンドープ層１０
の光電極が抑えられて、光が照射される場合でも
ノンドープ層１０が高低抗状態に保たれる。これ
によつて低照度状態における漏洩を小さくし、半
導体装置としての特性の向上を期することができ
た。

第５図は第二の実施例を示す。ガラス等の透明
基板１２の上に透明導電膜６が分離形成されてい
る。下側から順次ｐ形層、ノンドープ層、ｎ形層
の３層からなる非晶質シリコン層５が一側では透
明導電膜６の一部を残し、他側では透明導電膜６
より外側まで延長して形成されている。この非晶
質シリコン層５はモノシランガスのグロー放電分
解等により形成された後、所定のパターンにレジ
スト材を塗布し、プラズマエツチング等によりレ
ジストのない部分の半導体層を除去したものであ
る。次いで分離した金属電極７を例えば蒸着によ
り被着する。この電極パターンは、金属マスクを
使用して形成することができるが、半導体層と同
様に全面被着後レジストパターンを設け、エツチ
ングにより形成することもできる。この結果、単
位太陽電池素子が複数個直列接続された構成が得
られる。端部には電極７と同時に形成された電流
取り出し用電極１３が設けられている。この電極
１３と他の電流取り出し部１４を避けて、半導体
層５と同一の成分のノンドープ非晶質シリコン層
１０が、やはりモノシランガスのグロー放電分解
等により装置全面に形成される。こうすることに
より半導体層５のpin接合部がノンドープ層１０
で被覆されて露出することがなく、接合部への付
着物による漏洩電流等の増加がなく安定で基板を
光入射面とする太陽電池装置ができた。なおノン
ドープ層１０が装置全体を被覆するので密着強度
も良好で、素子特性の向上を図ることができた。
さらにこの実施例では単位素子の幅が小さくなる
ためpin接合部の漏洩の特性への影響が第一の実
施例に比較して大きくなるが、ノンドープ層１０
で被覆することにより、各素子の端部でのｐ−ｉ
接合、ｉ−ｎ接合の関係が素子内部のｐ−ｉ接
合、ｉ−ｎ接合の関係と同一になるため、外周部
が大きくなつたために特性が低下することも少な
くなつた。

第６図は第二の実施例の変形で、電極１３の外
周もノンドープ層１０で覆つたものである。

第７図、第８図は第三の実施例である。透明導
電膜６が絶縁透明基板１２上に分離して形成さ
れ、その上に非晶質シリコン層５が連続して形成
され、さらにその上に金属電極７が分離して透明
導電膜６に対応する位置に設けられている。金属
電極７と透明導電膜６が半導体層５の外部で相互
に接続されて各素子が直列に接続される。この上
をノンドープ非晶質シリコン層１０で覆う。ただ
し外部に電流を取り出すための端子部分１３，１
４は覆わない。この場合半導体層５，１０は同一
物質であるから密着性がよく、また熱膨張係数も
同一であるので安定した太陽電池が得られる。

第９図、第１０図は第四の実施例である。この
実施例では、第三の実施例における半導体層５を
透明導電膜６、金属電極７と対応して分離形成し
たものであり、各素子に対する外周部の影響が第
三の実施例より大きくなるが、半導体層５と同一
の半導体からなるノンドープ層１０を金属層７の
上から形成することにより、その影響が除かれて
いる。

以上述べたように本発明は基板上に設けられる
薄膜半導体装置の接合を形成する半導体層の周辺
に基板上の余裕を設け、その余裕部分に形成され
る同一半導体層で接合の露出部を被覆するもの
で、同一の半導体膜生成装置を用いて生成できる
ので新しい設備を必要とせずに実施でき、接合部
が異種物質との界面に生ずる界面準位、不連続層
から成る漏洩電流を阻止し、薄膜半導体装置の安
定性、効率の向上に極めて大きな効果をもたらす
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非晶質シリコン太陽電池の断面
図、第２図は本発明による太陽電池の第一の実施
例の平面図、第３図はそのＡ−A′線断面図、第
４図はその変形例の断面図、第５図は第二の実施
例の断面図、第６図はその変形例の断面図、第７
図は第三の実施例の断面図、第８図はその平面
図、第９図は第四の実施例の断面図、第１０図は
その平面図ある。 １……導電性基板、５……pin構造非晶質シリ
コン層、６……透明導電膜、７……金属電極、１
０……ノンドープ非晶質シリコン層、１２……透
明基板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上に同一半導体の複数層からなる薄膜を
   有し、その中に接合が形成されたものにおいて、
   複数層が基板の縁部まで達せず、接合の露出部が
   基板上に存在する同一半導体の単一の層により被
   覆されたことを特徴とする薄膜半導体装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   接合の露出部を被覆する単一の層がドーピングさ
   れない半導体層であることを特徴とする薄膜半導
   体装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の装
   置において、太陽電池であることを特徴とする薄
   膜半導体装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、
   接合の露出部を被覆する単一の層の光の入射側に
   遮光手段が備えられたことを特徴とする薄膜半導
   体装置。