JPS6273784A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPS6273784A JPS6273784A JP60215262A JP21526285A JPS6273784A JP S6273784 A JPS6273784 A JP S6273784A JP 60215262 A JP60215262 A JP 60215262A JP 21526285 A JP21526285 A JP 21526285A JP S6273784 A JPS6273784 A JP S6273784A
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
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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
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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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/16—Superlattice
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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
本発明は光照射により起電力を発生する光起電力装置に
関し、太陽電池や光センサーとして利用される。
関し、太陽電池や光センサーとして利用される。
（ロ）従来の技術
この極光起電力装置の典型例として、光入射面を形成す
るガラス基板の背面側に順次透明電極、ＰＩＮ接合型半
導体層及び金属裏面電極を積層したものが存在し、例え
ば特開昭５７−９５６７７号公報ｔこあっては、上記Ｐ
ＩＮ接合型半導体層そしてシリフン化合物ガスのプラズ
マ分解により得られる非晶質シリコン（ａ−５ｔただし
、ａは非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）を意味し、微結晶
を含む広義な意味において使用する。）を用いること、
更には光入射側のＰ型層として非晶質シリコンカーバイ
ド（ａ−ＳｉＣ）を用いることを提案している。即ち、
従来の非晶質シリコンのＰ型層に代って非晶質シリコン
カーバイドを用いることにより斯るＰ型層に於ける光吸
収損失を減少させる所謂窓効果を得、発電に寄与する、
■型層への光照射量を増大させ光電変換率の上昇を図っ
ている。
るガラス基板の背面側に順次透明電極、ＰＩＮ接合型半
導体層及び金属裏面電極を積層したものが存在し、例え
ば特開昭５７−９５６７７号公報ｔこあっては、上記Ｐ
ＩＮ接合型半導体層そしてシリフン化合物ガスのプラズ
マ分解により得られる非晶質シリコン（ａ−５ｔただし
、ａは非晶質（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）を意味し、微結晶
を含む広義な意味において使用する。）を用いること、
更には光入射側のＰ型層として非晶質シリコンカーバイ
ド（ａ−ＳｉＣ）を用いることを提案している。即ち、
従来の非晶質シリコンのＰ型層に代って非晶質シリコン
カーバイドを用いることにより斯るＰ型層に於ける光吸
収損失を減少させる所謂窓効果を得、発電に寄与する、
■型層への光照射量を増大させ光電変換率の上昇を図っ
ている。
この様に非晶質シリコンカーバイドをＰ型層、即ち窓層
に用いることにより該窓層に於ける光吸収は減少するも
のの、例えば５００ｎｍ以下の短波長領域での感度低下
は未だ十分に改善されるに至っていない。
に用いることにより該窓層に於ける光吸収は減少するも
のの、例えば５００ｎｍ以下の短波長領域での感度低下
は未だ十分に改善されるに至っていない。
（ハ）発明が解決しようとした問題点
本発明は上記短波長領域に於いて感度が低い点を解決し
ようとしたものである。
ようとしたものである。
（ニ） 問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決すべく、主として発電に寄与
する実質的な真性層よりも光入射側に配置される窓層は
、複数の非晶質薄膜を周期的に積層した周期構造を備え
ていることを特徴とした。
する実質的な真性層よりも光入射側に配置される窓層は
、複数の非晶質薄膜を周期的に積層した周期構造を備え
ていることを特徴とした。
（ホ）作用
上述の如き窓層を複数の非晶質薄膜を周期的に積層した
周期構造としたことによって、短波長領域に於ける収集
効率が上昇する。
周期構造としたことによって、短波長領域に於ける収集
効率が上昇する。
くへ） 実施例
第１図は本発明光起電力装置の一実施例を示しており、
（１）は透光性且つ絶縁性のガラス等の支持基板、（２
）は該支持基板（１）から光入射が行なわれるときは透
光性の導電材料であるＩ ｎｏ：＋、５ｎＯａ及びそれ
らの混合物であるＩＴＯに代表される透光性導電酸化物
（ＴＣＯ）の単層或いは積層構造からなり、光入射が逆
方向のときはＡ１、Ｔｉ、Ａｇ、ＴｉＡｇ合金等の金属
等の金属または斯る金属に上記ＴＣＯを積層した第１を
極膜で、以下説明を簡略化するために上記支持基板（１
）から光入射が行なわれる形態のものについて述べるこ
とにする。礎って上記第１電極膜は以後受光面電極（２
）と称す、（３）はこの受光面電極（２）と接する窓層
、（４）はこの窓層（３）を介して光照射がなされると
主として発電に寄与する電子及び正孔の光キャリアを発
生する上記ａ−３ｔからなる実質的に真性な真性層で、
本発明に於ける実質的に真性とは、従来の技術の項で述
べた如くシリコン化合物ガスを原料ガスとしたプラズマ
分解により得られるａ−５ｆ膜はＰ型またはＮ型の導電
性決定不純物を含有しないにも拘らず、実際には僅かな
がらＮ型の性質を呈するために、このようなノンドープ
な層も含むと共に、斯る僅かなＮ型を補償するためにＰ
型不純物が添加され得られた真の真性層のみならず、こ
の真の真性層よりも傷かにＰ型を呈するものも含む広義
の意味に於いて使用されている。（５）はこの実質的に
真性な真性層（４）と接するＮ型のドープ層、（６）は
該ドープ層く５）の存在によりオーミンク的に接触する
金属、或いはＴＣＯ／金属の積層構造の背面電極である
。尚、上記Ｎ型のドープ層（５）は背面電極（６〉の材
料として真性層（４）とオーミック接触が可能なもの〈
例えばマグネシウム）を使用すれば省略することができ
る。
（１）は透光性且つ絶縁性のガラス等の支持基板、（２
）は該支持基板（１）から光入射が行なわれるときは透
光性の導電材料であるＩ ｎｏ：＋、５ｎＯａ及びそれ
らの混合物であるＩＴＯに代表される透光性導電酸化物
（ＴＣＯ）の単層或いは積層構造からなり、光入射が逆
方向のときはＡ１、Ｔｉ、Ａｇ、ＴｉＡｇ合金等の金属
等の金属または斯る金属に上記ＴＣＯを積層した第１を
極膜で、以下説明を簡略化するために上記支持基板（１
）から光入射が行なわれる形態のものについて述べるこ
とにする。礎って上記第１電極膜は以後受光面電極（２
）と称す、（３）はこの受光面電極（２）と接する窓層
、（４）はこの窓層（３）を介して光照射がなされると
主として発電に寄与する電子及び正孔の光キャリアを発
生する上記ａ−３ｔからなる実質的に真性な真性層で、
本発明に於ける実質的に真性とは、従来の技術の項で述
べた如くシリコン化合物ガスを原料ガスとしたプラズマ
分解により得られるａ−５ｆ膜はＰ型またはＮ型の導電
性決定不純物を含有しないにも拘らず、実際には僅かな
がらＮ型の性質を呈するために、このようなノンドープ
な層も含むと共に、斯る僅かなＮ型を補償するためにＰ
型不純物が添加され得られた真の真性層のみならず、こ
の真の真性層よりも傷かにＰ型を呈するものも含む広義
の意味に於いて使用されている。（５）はこの実質的に
真性な真性層（４）と接するＮ型のドープ層、（６）は
該ドープ層く５）の存在によりオーミンク的に接触する
金属、或いはＴＣＯ／金属の積層構造の背面電極である
。尚、上記Ｎ型のドープ層（５）は背面電極（６〉の材
料として真性層（４）とオーミック接触が可能なもの〈
例えばマグネシウム）を使用すれば省略することができ
る。
而して、本発明の特徴は、上記窓層（３）として複数の
非晶質薄膜（３ａ）（３ｂ）、（３ａ）＜３ｂ）、・・
・を周期的に積層した周期構造としたところにある。
非晶質薄膜（３ａ）（３ｂ）、（３ａ）＜３ｂ）、・・
・を周期的に積層した周期構造としたところにある。
例えば上記周期構造の窓層（３）としては第２図（イ）
に示す如く膜厚５０人程度以下、好ましくは数１０人程
度以下の漿止帯幅及びまたは導電型の異なる非晶質薄膜
（３ａ）＜３ｂ）、（３ａ）（３ｂ）−・が交互に総合
膜厚が約１０００変身度以下、好ましくは数１００人程
変身下となるまで交互に周期性をもって積層されている
。そして本発明の好適な窓層（３）を構成Ｃる？ＭＧの
非晶１薄膜＜３ａ）（３１＋）、（３ａ）（３ｂ）・・
・は総合的な導電型としてＰ型を呈すべく、Ｐ型と実質
的に真性な真性型（以下Ｉ型と略記する）とを交互にＶ
ｉ、層したものであって、その内の一導電型の非晶質薄
膜（３ａ）若しくは（３ｂ）は他の導電型の非晶質薄膜
（３ｂ）若しくは（３ａ）及び真性層（４）よりも光学
的禁止帯幅Ｅｐｏｔが大きい、この光学的禁止帯幅Ｅｏ
ｐｔが一般的に大きい材料として、非晶質シリコンカー
バイド（ａ−３ｊｈｘｃｘ ： ｘ−０〜０８、Ｅｐ
ｏｔ＝１゜７〜２．８ｅＶ）、非晶質シリコンナイトラ
イド（ａ−Ｓ ｉ＋−ｘＮｘ ： χ−０〜０．４、
Ｅｐｏ ｔ −１、７〜３．５ｅｖ）、非晶質シリコン
オキサイド（ａ−５１＋−ｘ○ｘ：Ｘ＝ｏ〜０．５、Ｅ
ｐｏｔ −１，７〜３．０ｅＶ）が適宜選択して使用さ
れる。ただし、光学的禁止帯幅Ｅｐｏｔは周知の如く製
造される条件や合金半導体にあっては組成比によって変
動するために同じ材料であっても禁止帯幅Ｅｐｏ ｔは
必ずしも一致せず、しかも禁止帯幅の広いか狭いかは周
期構造膜を構成する少なくとも２種類の非晶質薄膜（３
ａ）＜３ｂ）の相対的な比較により決まるので、上記Ｅ
ｐｏｔの広い材料同士を組合せても良い。
に示す如く膜厚５０人程度以下、好ましくは数１０人程
度以下の漿止帯幅及びまたは導電型の異なる非晶質薄膜
（３ａ）＜３ｂ）、（３ａ）（３ｂ）−・が交互に総合
膜厚が約１０００変身度以下、好ましくは数１００人程
変身下となるまで交互に周期性をもって積層されている
。そして本発明の好適な窓層（３）を構成Ｃる？ＭＧの
非晶１薄膜＜３ａ）（３１＋）、（３ａ）（３ｂ）・・
・は総合的な導電型としてＰ型を呈すべく、Ｐ型と実質
的に真性な真性型（以下Ｉ型と略記する）とを交互にＶ
ｉ、層したものであって、その内の一導電型の非晶質薄
膜（３ａ）若しくは（３ｂ）は他の導電型の非晶質薄膜
（３ｂ）若しくは（３ａ）及び真性層（４）よりも光学
的禁止帯幅Ｅｐｏｔが大きい、この光学的禁止帯幅Ｅｏ
ｐｔが一般的に大きい材料として、非晶質シリコンカー
バイド（ａ−３ｊｈｘｃｘ ： ｘ−０〜０８、Ｅｐ
ｏｔ＝１゜７〜２．８ｅＶ）、非晶質シリコンナイトラ
イド（ａ−Ｓ ｉ＋−ｘＮｘ ： χ−０〜０．４、
Ｅｐｏ ｔ −１、７〜３．５ｅｖ）、非晶質シリコン
オキサイド（ａ−５１＋−ｘ○ｘ：Ｘ＝ｏ〜０．５、Ｅ
ｐｏｔ −１，７〜３．０ｅＶ）が適宜選択して使用さ
れる。ただし、光学的禁止帯幅Ｅｐｏｔは周知の如く製
造される条件や合金半導体にあっては組成比によって変
動するために同じ材料であっても禁止帯幅Ｅｐｏ ｔは
必ずしも一致せず、しかも禁止帯幅の広いか狭いかは周
期構造膜を構成する少なくとも２種類の非晶質薄膜（３
ａ）＜３ｂ）の相対的な比較により決まるので、上記Ｅ
ｐｏｔの広い材料同士を組合せても良い。
第２図（ロ）は周期構造膜として光学的禁止帯幅Ｅｏｐ
ｔａの広い非晶質薄膜（３ａ）として１型（若しくはＰ
型）の水素化ａ−８ｉＣ（以下ａ−８ｉＣ：Ｈと略記す
る）を用いると共に、Ｅｏｐｔｂの狭い非晶質薄膜〈３
ｂ）としてＰ型（若しくはＩ型〉の水素化のａ−５ｉ（
以下ａ−５ｉ：Ｈと略記する）を用いたときのエネルギ
バンドプロファイルであり、各膜（３ａ）（３ｂ）、（
３ａ）（３ｂ）−の伝導帯のエネルギレベルＥｃａ、
Ｅｃｂ及び価電子帯のエネルギレベルＥｖａ、 Ｅｖｂ
は周期的に変動する量子井戸を形成している。
ｔａの広い非晶質薄膜（３ａ）として１型（若しくはＰ
型）の水素化ａ−８ｉＣ（以下ａ−８ｉＣ：Ｈと略記す
る）を用いると共に、Ｅｏｐｔｂの狭い非晶質薄膜〈３
ｂ）としてＰ型（若しくはＩ型〉の水素化のａ−５ｉ（
以下ａ−５ｉ：Ｈと略記する）を用いたときのエネルギ
バンドプロファイルであり、各膜（３ａ）（３ｂ）、（
３ａ）（３ｂ）−の伝導帯のエネルギレベルＥｃａ、
Ｅｃｂ及び価電子帯のエネルギレベルＥｖａ、 Ｅｖｂ
は周期的に変動する量子井戸を形成している。
第３図は上記量子井戸を形成するバンドプロファイルを
持ち超格子素子として動作する周期構造膜を窓層（３）
とした光起電力装置を製造するための製造装置を示して
いる。第３図に於いて、（７）は支持基板（１）を外部
から取り込む取り込み室、（８ａ）（８ｂ）は上記取り
込み室（７）と分離シャッタ（９ａ）（９ｂ）を隔てて
支持基板（１）の移動経路に設けられ、上記周期構造の
窓層（３）を形成する第１・第２光Ｃｖυ反応室で、該
反応室（８ａ）（８ｂ）の夫々の天面には光照射用の照
射窓（１０ａ）（１０ｂ）が配置され、これら照射窓（
１０ａ）（１０ｂ）の更に上方に波長１８４９人と２５
３７人の紫外光を輻射する低圧水銀ランプの光源（ｌｌ
ａ）（ｌｌｂ）が設けられ、斯る光源（ｌｌａ＞（ｌｌ
ｂ＞から輻射された上記紫外光は照射窓（ｌｏａ）（１
０ｂ）を透過して第１・第２光ＣＶＤ反応室（ＢａＨ８
ｂ＞内に到達して、夫々の反応室（８ａ）（８ｂ）に導
入されている５ｉｚＨｓ、Ｃｚ Ｈ２，５ｉＨ２（ＣＨ
３ｈ、Ｂ２ＨＱ、ＮＨ３，０２等の原料ガスを光分解し
て支持基板（１）上にその原料ガスの組成比に基づいた
非晶質薄膜（ａａ）（３ｂ）を堆積形成する。この第１
・第２光ＣＶＤ反応室（８ａ＞（８ｂ）を用いて非晶質
薄膜（３ａ）（３ｂ）を周期的に積層するには各薄膜（
３ａ）（３ｂ）を形成後、支持基板（１）を次に積層す
べき薄膜専用の光ＣＶＤ反応室（８ａ〉若しくは（８ｂ
〉に移動せしめる工程を繰返し複数回行なう方法が採用
される。他の方法としては各薄膜（３ａ）（３ｂ）毎の
専用の第１・第２光ｃｖｐ反応室（８ａ）（８ｂ）を持
たず、１つの光ＣＶＤ反応室により原料ガスを周期的に
切替える方法が存在するが、反応室内の残留ガスや壁面
等に付着した残留物（こよる不純物を、形成されつつあ
る膜中に取り込むために各薄膜（ａａ）（３ｂ）、（３
ａ）（３ｂ）、・・・に於ける構成元素の５期性が阻な
われるために各薄膜（３ａ）（３ｂ）、（３ａ）（３ｂ
）、・・・の積層は第３図に示した如き専用の第１・第
２光ＣＶＤ反応室（８ａ）＜８ｂ）により行なった方が
良い。
持ち超格子素子として動作する周期構造膜を窓層（３）
とした光起電力装置を製造するための製造装置を示して
いる。第３図に於いて、（７）は支持基板（１）を外部
から取り込む取り込み室、（８ａ）（８ｂ）は上記取り
込み室（７）と分離シャッタ（９ａ）（９ｂ）を隔てて
支持基板（１）の移動経路に設けられ、上記周期構造の
窓層（３）を形成する第１・第２光Ｃｖυ反応室で、該
反応室（８ａ）（８ｂ）の夫々の天面には光照射用の照
射窓（１０ａ）（１０ｂ）が配置され、これら照射窓（
１０ａ）（１０ｂ）の更に上方に波長１８４９人と２５
３７人の紫外光を輻射する低圧水銀ランプの光源（ｌｌ
ａ）（ｌｌｂ）が設けられ、斯る光源（ｌｌａ＞（ｌｌ
ｂ＞から輻射された上記紫外光は照射窓（ｌｏａ）（１
０ｂ）を透過して第１・第２光ＣＶＤ反応室（ＢａＨ８
ｂ＞内に到達して、夫々の反応室（８ａ）（８ｂ）に導
入されている５ｉｚＨｓ、Ｃｚ Ｈ２，５ｉＨ２（ＣＨ
３ｈ、Ｂ２ＨＱ、ＮＨ３，０２等の原料ガスを光分解し
て支持基板（１）上にその原料ガスの組成比に基づいた
非晶質薄膜（ａａ）（３ｂ）を堆積形成する。この第１
・第２光ＣＶＤ反応室（８ａ＞（８ｂ）を用いて非晶質
薄膜（３ａ）（３ｂ）を周期的に積層するには各薄膜（
３ａ）（３ｂ）を形成後、支持基板（１）を次に積層す
べき薄膜専用の光ＣＶＤ反応室（８ａ〉若しくは（８ｂ
〉に移動せしめる工程を繰返し複数回行なう方法が採用
される。他の方法としては各薄膜（３ａ）（３ｂ）毎の
専用の第１・第２光ｃｖｐ反応室（８ａ）（８ｂ）を持
たず、１つの光ＣＶＤ反応室により原料ガスを周期的に
切替える方法が存在するが、反応室内の残留ガスや壁面
等に付着した残留物（こよる不純物を、形成されつつあ
る膜中に取り込むために各薄膜（ａａ）（３ｂ）、（３
ａ）（３ｂ）、・・・に於ける構成元素の５期性が阻な
われるために各薄膜（３ａ）（３ｂ）、（３ａ）（３ｂ
）、・・・の積層は第３図に示した如き専用の第１・第
２光ＣＶＤ反応室（８ａ）＜８ｂ）により行なった方が
良い。
再び第３図の説明に戻って、（１２ａ）は上記第１・光
ＣＶＤ反応室（８ａ）（８ｂ）により、例えば５層づつ
非晶質薄膜（３ａ）（３ｂ）、（３ａ）＜３ｂ）、・・
・を積層した窓層（３）形成後開放された分離シャッタ
〈９ｃ）を通過してくる支持基板（１）の窓層く３）表
面上に真性層（４）を通過してくる支持基板（１）の窓
層（３）表面上に真性層（４）を堆積形成する第１プラ
ズマ反応ＣｖＤ反応室で、該プラズマ反応室（１２ａ）
内ＩこはＳ ｉ Ｈ−＋、５ｉｚＨｓ、Ｓ＋Ｆ＋等の原
料ガスをプラズマ分解すべきプラズマをグロー放電によ
り励起すべく対向電極（１３ａ）（１３ｂ）が設けられ
、この対向電極（１３ａ）（１３ｂ）には外部から１３
．５６ＭＨｚ程度の高周波電力を付与する高周波（ＲＦ
）電源（１４）が結線されている。（１２ｂ）は上記第
１プラズマＣＶＤ反応室（１２ａ）と分離シャッタ（９
ｄ）を隔てて連なる第２プラズマＣＶＤ反応室で、真性
層（４）上にＮ型のドープ層（５）をＳｉＨ斗、５ｉ２
Ｈｓ、ＳｆＦ＋、Ｐ Ｈ３等を原料ガスとして堆積する
。 （１５）は上記第１光ＣＶＤ反応室（８ａ）乃至第
２プラズマＣＶＤ反応室（１２ｂ）を移動することによ
って窓層（３〉、真性層（４）及びドープ層（５）の夫
々が分離して形成された支持基板（１）を外部に取り出
すための取り出し室で、第２プラスマＣＶＤ反応室（１
２ｂ）と分離シャッタ（９ｃ）を隔てて連なっており、
支持基板（１）は出口シャッタ（１６）から外部に取り
出される。
ＣＶＤ反応室（８ａ）（８ｂ）により、例えば５層づつ
非晶質薄膜（３ａ）（３ｂ）、（３ａ）＜３ｂ）、・・
・を積層した窓層（３）形成後開放された分離シャッタ
〈９ｃ）を通過してくる支持基板（１）の窓層く３）表
面上に真性層（４）を通過してくる支持基板（１）の窓
層（３）表面上に真性層（４）を堆積形成する第１プラ
ズマ反応ＣｖＤ反応室で、該プラズマ反応室（１２ａ）
内ＩこはＳ ｉ Ｈ−＋、５ｉｚＨｓ、Ｓ＋Ｆ＋等の原
料ガスをプラズマ分解すべきプラズマをグロー放電によ
り励起すべく対向電極（１３ａ）（１３ｂ）が設けられ
、この対向電極（１３ａ）（１３ｂ）には外部から１３
．５６ＭＨｚ程度の高周波電力を付与する高周波（ＲＦ
）電源（１４）が結線されている。（１２ｂ）は上記第
１プラズマＣＶＤ反応室（１２ａ）と分離シャッタ（９
ｄ）を隔てて連なる第２プラズマＣＶＤ反応室で、真性
層（４）上にＮ型のドープ層（５）をＳｉＨ斗、５ｉ２
Ｈｓ、ＳｆＦ＋、Ｐ Ｈ３等を原料ガスとして堆積する
。 （１５）は上記第１光ＣＶＤ反応室（８ａ）乃至第
２プラズマＣＶＤ反応室（１２ｂ）を移動することによ
って窓層（３〉、真性層（４）及びドープ層（５）の夫
々が分離して形成された支持基板（１）を外部に取り出
すための取り出し室で、第２プラスマＣＶＤ反応室（１
２ｂ）と分離シャッタ（９ｃ）を隔てて連なっており、
支持基板（１）は出口シャッタ（１６）から外部に取り
出される。
本発明光起電力装置の好適な具体的実施例は、窓層（３
）として膜厚約１０人＋７）Ｉ型ａ−５ｆＣ：Ｈの非晶
質薄膜（３ａ〉と、膜厚約２５人のＰ型ａ−３ｉＣ：Ｈ
の非晶質薄膜（３ｂ）を夫々５層づつ周期的に積層した
光学的禁止帯幅Ｅｏｐｔが２．１ｅＶ暗導電率６ ｄ
＝ １Ｏ−７（Ω−ｌ ｃｍ −１）、光導電率ｃｆｐ
ｈ＝ １０”（Ω−１ｃｍ −１）の周期構造膜を用い
た。真性層く４〉としては膜厚約５０００人のａ−５ｉ
：Ｈ，Ｎ型ドープ屑（５〉としては膜厚約４００人のａ
−３ｉ：Ｈが夫々用いられた。
）として膜厚約１０人＋７）Ｉ型ａ−５ｆＣ：Ｈの非晶
質薄膜（３ａ〉と、膜厚約２５人のＰ型ａ−３ｉＣ：Ｈ
の非晶質薄膜（３ｂ）を夫々５層づつ周期的に積層した
光学的禁止帯幅Ｅｏｐｔが２．１ｅＶ暗導電率６ ｄ
＝ １Ｏ−７（Ω−ｌ ｃｍ −１）、光導電率ｃｆｐ
ｈ＝ １０”（Ω−１ｃｍ −１）の周期構造膜を用い
た。真性層く４〉としては膜厚約５０００人のａ−５ｉ
：Ｈ，Ｎ型ドープ屑（５〉としては膜厚約４００人のａ
−３ｉ：Ｈが夫々用いられた。
下記第１表に第３図の製造装置を用いたときの、Ｆ記具
体的実施例の代表的反応条件を記す。
体的実施例の代表的反応条件を記す。
く以下、余白）
第４図は各波長に対する光子の収集効率特性を示し、曲
線Ａは上記第１表に基づき製造された光起電力装置の特
性である。斯る収集効率が高いことは、光１を流として
取り出される光キャリアが増大することを意味し、出力
電流値の向上が図れる。比較のために先行技術としたＰ
型ａ−３ｉＣ：Ｈのみからなる膜厚約１５０人の窓層を
用いた以外真性層（４）及びドープ層（５）を同じとし
た従来の光起電力装置の収集効率を曲線Ｂで示した。
線Ａは上記第１表に基づき製造された光起電力装置の特
性である。斯る収集効率が高いことは、光１を流として
取り出される光キャリアが増大することを意味し、出力
電流値の向上が図れる。比較のために先行技術としたＰ
型ａ−３ｉＣ：Ｈのみからなる膜厚約１５０人の窓層を
用いた以外真性層（４）及びドープ層（５）を同じとし
た従来の光起電力装置の収集効率を曲線Ｂで示した。
尚、曲線Ｃは上記膜厚約２５人のＰ型ａ−３ｉ：Ｈ／膜
厚約１０人のＩ型ａ−３ｉＣ：Ｈを５層づつ積層した窓
Ｎ（３）に代って、膜厚約２５人のＰ型ａ−８ｉ：Ｈ／
膜厚約２５人のＩ型ａ−８ｉＮ：Ｈを５層づつ積層した
窓層く３）を用いた本発明の他の実施例の光起電力装置
に於ける収集効率である。
厚約１０人のＩ型ａ−３ｉＣ：Ｈを５層づつ積層した窓
Ｎ（３）に代って、膜厚約２５人のＰ型ａ−８ｉ：Ｈ／
膜厚約２５人のＩ型ａ−８ｉＮ：Ｈを５層づつ積層した
窓層く３）を用いた本発明の他の実施例の光起電力装置
に於ける収集効率である。
この様に本発明の実施例のあっては波長約５００ｎｍ以
下の収集効率即ち感度特性が改善されることが判明し、
光電流が増加する。
下の収集効率即ち感度特性が改善されることが判明し、
光電流が増加する。
第５図は本発明光起電力装置のＶ−Ｉ特性を測定したも
のであり、窓層（３）の最終層、即ち真性、Ｉｖ（４）
と接する真性層側界面の導電型や組成を変更することに
より、光起電力装置の電気的特性を表わすパラメータ（
開放電圧Ｖｏｃ、短絡１流Ｉ ｓｃ、フィルファクタＦ
Ｆ）が任意に選択できることを示すものである。即ち５
図に於いて曲線Ａ１及びＡ２は窓層（３）とし℃上記第
１表実施例に基つき製造された膜厚約２５人のＰ型ａ−
３ｒ：Ｈ／膜厚約１０人のＩ型ａ−５ｉＣ：Ｈを５層づ
つ積層したもののＶ−１特性であって、曲線Ａ１は真性
層側界面をＩ型ａ−ＳｉＣ：ＨとすへくＰ型ａ−５ｔ：
Ｈから交互に積層したときのものであり、Ｖｏｃに高い
値が得られる。一方、曲線Ａ２は真性層側界面をＰ型ａ
−３ｉ＋ＨとすへくＩ型ａ−３ｉＣ：Ｈから交互に積層
したときのものであり、ＦＦの高い光起電力装置が得ら
れる。更に曲線りは上記窓層（３）としてａ−３ｔ：Ｈ
とａ−３ｉＣ：Ｈの導電型を交替せしめたもの、即ちＰ
型ａ−３ｉ：Ｈ／Ｉ型ａ−３ｔ：Ｈの窓層く３）を利用
した光起電力装置のＶ−Ｉ特性であり、真性層側界面は
Ｐ型のａ−３ｉ Ｃ： Ｈとした。この構造にあっては
短絡電流が他の装置に較・＼極めｒ 、、ｈ Ｊ７した
。
のであり、窓層（３）の最終層、即ち真性、Ｉｖ（４）
と接する真性層側界面の導電型や組成を変更することに
より、光起電力装置の電気的特性を表わすパラメータ（
開放電圧Ｖｏｃ、短絡１流Ｉ ｓｃ、フィルファクタＦ
Ｆ）が任意に選択できることを示すものである。即ち５
図に於いて曲線Ａ１及びＡ２は窓層（３）とし℃上記第
１表実施例に基つき製造された膜厚約２５人のＰ型ａ−
３ｒ：Ｈ／膜厚約１０人のＩ型ａ−５ｉＣ：Ｈを５層づ
つ積層したもののＶ−１特性であって、曲線Ａ１は真性
層側界面をＩ型ａ−ＳｉＣ：ＨとすへくＰ型ａ−５ｔ：
Ｈから交互に積層したときのものであり、Ｖｏｃに高い
値が得られる。一方、曲線Ａ２は真性層側界面をＰ型ａ
−３ｉ＋ＨとすへくＩ型ａ−３ｉＣ：Ｈから交互に積層
したときのものであり、ＦＦの高い光起電力装置が得ら
れる。更に曲線りは上記窓層（３）としてａ−３ｔ：Ｈ
とａ−３ｉＣ：Ｈの導電型を交替せしめたもの、即ちＰ
型ａ−３ｉ：Ｈ／Ｉ型ａ−３ｔ：Ｈの窓層く３）を利用
した光起電力装置のＶ−Ｉ特性であり、真性層側界面は
Ｐ型のａ−３ｉ Ｃ： Ｈとした。この構造にあっては
短絡電流が他の装置に較・＼極めｒ 、、ｈ Ｊ７した
。
尚、第５図の収集効率と同様に膜厚約１５０人のＰ型ａ
−５ｉＣ：Ｈを窓層とした従来の光起電力８置のＶ−Ｉ
特性を曲線Ｂにより示しである。
−５ｉＣ：Ｈを窓層とした従来の光起電力８置のＶ−Ｉ
特性を曲線Ｂにより示しである。
斯る第５図に示したＶ−Ｉ特性の結果をまとめると、下
記第２表のようになる。
記第２表のようになる。
（以下、余白）
第２表 Ｖ−１特性
ただし、曲線Ｂの窓層はＰ型ａ−ＳｉＣ：Ｈの＠Ｍ槽構
造ある。
造ある。
尚上記実施例に於ＩＪる窓Ｊｆ４ （３）はＰ型の導電
型として説明したが、Ｎ型のａ−３ｉＮ：Ｈと■型のａ
−５ｉ：Ｈとを周期的に積層したＮ型の導電型としても
良い。
型として説明したが、Ｎ型のａ−３ｉＮ：Ｈと■型のａ
−５ｉ：Ｈとを周期的に積層したＮ型の導電型としても
良い。
また上記窓層（３）は基板（１）を受光面としたために
真性層（４〉より基板側に設けられていたが、基板（１
〉を受光面としない逆照射型のものにあっては真性、餐
＜４）が窓層（３）より基板（１）側に設けられること
は自明である。
真性層（４〉より基板側に設けられていたが、基板（１
〉を受光面としない逆照射型のものにあっては真性、餐
＜４）が窓層（３）より基板（１）側に設けられること
は自明である。
（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、窓
層を複数の非晶質薄膜を周期的に積層した周期構造とし
たことによって、短波長領域に於ける収集効率が上昇す
るので、従来有効に利用されていなかった短波畏光を発
電に寄−ケさせて）ことができ、高い出力ｔｆＬ値を得
ることができる。更に上記周期構造の窓層の真性層側界
面の光学的禁止帯幅や導電型を制御することによって、
電気的特性のパラメータが大きく変動するので、用途に
応してデバイス設計が容易となる。
層を複数の非晶質薄膜を周期的に積層した周期構造とし
たことによって、短波長領域に於ける収集効率が上昇す
るので、従来有効に利用されていなかった短波畏光を発
電に寄−ケさせて）ことができ、高い出力ｔｆＬ値を得
ることができる。更に上記周期構造の窓層の真性層側界
面の光学的禁止帯幅や導電型を制御することによって、
電気的特性のパラメータが大きく変動するので、用途に
応してデバイス設計が容易となる。
第１図は本発明光起電力装ｊ〆の断面図、第２図（イ）
は本発明の要部である窓層の断面図、第２図（ロ）は第
２区くイ）の窓層の工不ルギハ〉・ド図、第３区は本発
明光起電力装置を製造するに々ｆ適な製造装置の模式図
、第４図は本発明実施例と従来例とを比較４るための収
集効率特性図、第５凶は本発明実施例と従来例とを比較
するためのＶ−Ｉ特性図、を夫々示している。 （１）・・・支持基板、（２）・・・受光面電極、（３
）・・・窓層、（３ａ）（３ｂ）・・・非晶質薄膜、く
４）・・・真性層、（６）・・・背面電極、（８ａＨ８
ｂ）・・・第１・第２光ＣＶＤ反応室、（１２ａ＞＜１
２ｂ）−第１・第２ブラスマＣＶＤ反応室。
は本発明の要部である窓層の断面図、第２図（ロ）は第
２区くイ）の窓層の工不ルギハ〉・ド図、第３区は本発
明光起電力装置を製造するに々ｆ適な製造装置の模式図
、第４図は本発明実施例と従来例とを比較４るための収
集効率特性図、第５凶は本発明実施例と従来例とを比較
するためのＶ−Ｉ特性図、を夫々示している。 （１）・・・支持基板、（２）・・・受光面電極、（３
）・・・窓層、（３ａ）（３ｂ）・・・非晶質薄膜、く
４）・・・真性層、（６）・・・背面電極、（８ａＨ８
ｂ）・・・第１・第２光ＣＶＤ反応室、（１２ａ＞＜１
２ｂ）−第１・第２ブラスマＣＶＤ反応室。
Claims (9)
- （１）光入射側から見て少なくとも窓層と実質的な真性
層とを積層した半導体膜を含む光起電力装置であって、
上記窓層は複数の非晶質薄膜を周期的に積層した周期構
造を備えていることを特徴とした光起電力装置。 - （２）上記周期構造の窓層を構成する非晶質薄膜の少な
くとも一つは光ＣＶＤ法による原料ガスの光分解によっ
て形成されることを特徴とした特許請求の範囲第１項記
載の光起電力装置。 - （３）上記非晶質薄膜の一つは非晶質シリコンカーバイ
ドであることを特徴とした特許請求の範囲第１項若しく
は第２項記載の光起電力装置。 - （４）上記非晶質シリコンカーバイドは水素化膜である
ことを特徴とした特許請求の範囲第３項記載の光起電力
装置。 - （５）上記非晶質シリコンカーバイドの導電型はＰ型で
あることを特徴とした特許請求の範囲第３項若しくは第
４項記載の光起電力装置。 - （６）上記非晶質薄膜はＰ型の非晶質シリコンを含むこ
とを特徴とした特許請求の範囲第１項乃至第５項何れか
記載の光起電力装置。 - （７）上記窓層の真性層側界面はＰ型の非晶質シリコン
カーバイドであることを特徴とした特許請求の範囲第１
項乃至第５項何れか記載の光起電力装置。 - （８）上記窓層の真性層側界面は実質的に真性な非晶質
シリコンカーバイドであることを特徴とした特許請求の
範囲第１項乃至第４項若しくは第６項何れか記載の光起
電力装置。 - （９）上記窓層の真性層側界面はＰ型の非晶質シリコン
であることを特徴とした特許請求の範囲第１項乃至第４
項若しくは第６項何れか記載の光起電力装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60215262A JPS6273784A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 光起電力装置 |
| US06/909,255 US4705912A (en) | 1985-09-27 | 1986-09-19 | Photovoltaic device |
| GB8623085A GB2180992B (en) | 1985-09-27 | 1986-09-25 | Photovoltaic device |
| FR868613458A FR2588123B1 (fr) | 1985-09-27 | 1986-09-26 | Dispositif photovoltaique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60215262A JPS6273784A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6273784A true JPS6273784A (ja) | 1987-04-04 |
Family
ID=16669395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60215262A Pending JPS6273784A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 光起電力装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4705912A (ja) |
| JP (1) | JPS6273784A (ja) |
| FR (1) | FR2588123B1 (ja) |
| GB (1) | GB2180992B (ja) |
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| KR910003742B1 (ko) | 1986-09-09 | 1991-06-10 | 세미콘덕터 에너지 라보라터리 캄파니 리미티드 | Cvd장치 |
| JPS6384075A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
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- 1986-09-26 FR FR868613458A patent/FR2588123B1/fr not_active Expired - Fee Related
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