JPS6312397B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6312397B2 JPS6312397B2 JP56042866A JP4286681A JPS6312397B2 JP S6312397 B2 JPS6312397 B2 JP S6312397B2 JP 56042866 A JP56042866 A JP 56042866A JP 4286681 A JP4286681 A JP 4286681A JP S6312397 B2 JPS6312397 B2 JP S6312397B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- layer
- photovoltaic device
- substrate temperature
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
- 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
-
- 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
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明はアモルフアスシリコン（以下ａ―Siと
称する）を用いた太陽電池等の光起電力素子に関
する。 従来より、各種半導体材料を使用した光起電力
素子が存在する。この中でシラン（SiH4）ガス
等のシリコン化合物をグロー放電分解することな
どにより得られるａ―Si半導体は結晶半導体に比
べて低温工程で製造でき、大面積化が比較的容易
で不純物のドーピングが容易に行なえ、しかも薄
膜で光起電力素子を形成し得るなどの特徴があ
り、代替エネルギ源開発の要請に応える材料とし
て着目されている。 しかし、現在のところａ―Si光起電力素子は他
の単結晶（例えばGaAs Si）半導体材料を使用
した光起電力素子に比べて光を電気エネルギに変
換する効率が低く、従つて製造コストが高いた
め、一般のエネルギ源としては普及されるまでに
至つていない。この光電変換効率を向上させるた
めにａ―Siの製造方法の改善や、素子構造の改善
などが図られている。 このａ―Siを利用した光起電力素子構造の中で
Ｐ型、ｉ型およびｎ型のａ―Si層を順次積層して
なる、いわゆるＰ―ｉ―ｎ型ａ―Si光起電力素子
は構造が単純で再現性よく、しかも比較的高い変
換効率が得られる。ａ―Si半導体に於いては、光
生成したキヤリアの内、正孔の拡散長が短いた
め、Ｐ―ｉ―ｎ型ａ―Si光起電力素子に於いて
は、内部電界の大きいＰ型ａ―Si層近傍で多くの
キヤリアを生成させる。つまりＰ型ａ―Si層側か
ら光を入射させる方が、生成キヤリアをより多く
収集することができ、従つて変換効率が高くな
る。 しかし、ホウ素（Ｂ）などをドープしたＰ型ａ
―Si膜は、ドープしないｉ型ａ―Si膜に比べて、
バンドギヤツプ巾が小さくなる。従つてＰ型ａ―
Si層で光がかなり吸収され、本来到達して欲しい
ｉ型ａ―Si層に到達する光が少なくなるため光電
変換効率の向上が押えられる。 発明者らは、ａ―Si膜作成時の基板温度を変え
ることにより、膜中に含まれる水素量およびバン
ドギヤツプ幅を制御することが出来ることに着目
し、種々検討を重ねた結果、Ｐ型ａ―Si層を形成
する時の基板温度をｉ型ａ―Si層を形成する時の
基板温度より低くすることにより、光電変換効率
が大巾に向上することを見い出した。従つて本発
明の目的は変換効率の高い薄膜光起電力素子の製
造方法を提供することにある。 以下本発明の実施例について説明する。 第１図は本発明の光起電力素子の構造の１例を
示す断面図であり、１はガラス等の透明絶縁基板
２は酸化錫などの透明電極、３はホウ素（Ｂ）な
どをドープしたＰ型ａ―Si層、４は不純物をドー
プしないｉ型ａ―Si層、５は燐（Ｐ）などをドー
プしたｎ型ａ―Si層、６はアルミニウムなどの電
極、７は太陽光線である。透明電極２は公知の真
空蒸着法、スパツタ法、CVD法あるいはスプレ
ー法などによつて得られ、その厚みは500Å〜
5000Å程度である。ａ―Si層３，４，５は公知の
グロー放電分解法、反応性スパツタ法などによつ
て得られ各々の厚みは、Ｐ型ａ―Si層が50〜300
Å、ｉ型ａ―Si層が約5000Å、ｎ型ａ―Si層が約
500Åである。電極６は真空蒸着法で作成され、
その厚みは0.5μm〜1μm程度である。 第１表に本発明によるａ―Si光起電力素子Ａの
特性と従来法によるａ―Si光起電力素子Ｂの特性
を比較して示す。本発明によるａ―Si光起電力素
子ＡのＰ型ａ―Si層形成時の基板温度は220℃で
その膜厚は約200Å、ｉ型およびｎ型ａ―Si層形
成時の基板温度は280℃でその膜厚は各々約5000
Å、約500Åである。一方従来法によるａ―Si光
起電力素子ＢのＰ型、ｉ型およびｎ型のａ―Si層
形成時の基板温度は280℃で、その膜厚は各々約
100Å、約5000Å、約500Åである。素子Ａ、Ｂ共
にａ―Siの各層の膜厚は光電変換効率が最大にな
るように最適化した値である。
称する）を用いた太陽電池等の光起電力素子に関
する。 従来より、各種半導体材料を使用した光起電力
素子が存在する。この中でシラン（SiH4）ガス
等のシリコン化合物をグロー放電分解することな
どにより得られるａ―Si半導体は結晶半導体に比
べて低温工程で製造でき、大面積化が比較的容易
で不純物のドーピングが容易に行なえ、しかも薄
膜で光起電力素子を形成し得るなどの特徴があ
り、代替エネルギ源開発の要請に応える材料とし
て着目されている。 しかし、現在のところａ―Si光起電力素子は他
の単結晶（例えばGaAs Si）半導体材料を使用
した光起電力素子に比べて光を電気エネルギに変
換する効率が低く、従つて製造コストが高いた
め、一般のエネルギ源としては普及されるまでに
至つていない。この光電変換効率を向上させるた
めにａ―Siの製造方法の改善や、素子構造の改善
などが図られている。 このａ―Siを利用した光起電力素子構造の中で
Ｐ型、ｉ型およびｎ型のａ―Si層を順次積層して
なる、いわゆるＰ―ｉ―ｎ型ａ―Si光起電力素子
は構造が単純で再現性よく、しかも比較的高い変
換効率が得られる。ａ―Si半導体に於いては、光
生成したキヤリアの内、正孔の拡散長が短いた
め、Ｐ―ｉ―ｎ型ａ―Si光起電力素子に於いて
は、内部電界の大きいＰ型ａ―Si層近傍で多くの
キヤリアを生成させる。つまりＰ型ａ―Si層側か
ら光を入射させる方が、生成キヤリアをより多く
収集することができ、従つて変換効率が高くな
る。 しかし、ホウ素（Ｂ）などをドープしたＰ型ａ
―Si膜は、ドープしないｉ型ａ―Si膜に比べて、
バンドギヤツプ巾が小さくなる。従つてＰ型ａ―
Si層で光がかなり吸収され、本来到達して欲しい
ｉ型ａ―Si層に到達する光が少なくなるため光電
変換効率の向上が押えられる。 発明者らは、ａ―Si膜作成時の基板温度を変え
ることにより、膜中に含まれる水素量およびバン
ドギヤツプ幅を制御することが出来ることに着目
し、種々検討を重ねた結果、Ｐ型ａ―Si層を形成
する時の基板温度をｉ型ａ―Si層を形成する時の
基板温度より低くすることにより、光電変換効率
が大巾に向上することを見い出した。従つて本発
明の目的は変換効率の高い薄膜光起電力素子の製
造方法を提供することにある。 以下本発明の実施例について説明する。 第１図は本発明の光起電力素子の構造の１例を
示す断面図であり、１はガラス等の透明絶縁基板
２は酸化錫などの透明電極、３はホウ素（Ｂ）な
どをドープしたＰ型ａ―Si層、４は不純物をドー
プしないｉ型ａ―Si層、５は燐（Ｐ）などをドー
プしたｎ型ａ―Si層、６はアルミニウムなどの電
極、７は太陽光線である。透明電極２は公知の真
空蒸着法、スパツタ法、CVD法あるいはスプレ
ー法などによつて得られ、その厚みは500Å〜
5000Å程度である。ａ―Si層３，４，５は公知の
グロー放電分解法、反応性スパツタ法などによつ
て得られ各々の厚みは、Ｐ型ａ―Si層が50〜300
Å、ｉ型ａ―Si層が約5000Å、ｎ型ａ―Si層が約
500Åである。電極６は真空蒸着法で作成され、
その厚みは0.5μm〜1μm程度である。 第１表に本発明によるａ―Si光起電力素子Ａの
特性と従来法によるａ―Si光起電力素子Ｂの特性
を比較して示す。本発明によるａ―Si光起電力素
子ＡのＰ型ａ―Si層形成時の基板温度は220℃で
その膜厚は約200Å、ｉ型およびｎ型ａ―Si層形
成時の基板温度は280℃でその膜厚は各々約5000
Å、約500Åである。一方従来法によるａ―Si光
起電力素子ＢのＰ型、ｉ型およびｎ型のａ―Si層
形成時の基板温度は280℃で、その膜厚は各々約
100Å、約5000Å、約500Åである。素子Ａ、Ｂ共
にａ―Siの各層の膜厚は光電変換効率が最大にな
るように最適化した値である。
【表】
Ｐ型ａ―Si膜の形成時の基板温度が100℃以下
の場合、バンドギヤツプは大きく出来るが、水素
混入量が多くなり過ぎ膜の特性が悪くなるため光
電変換効率の低下が見られるので不適である。ま
たｉ型ａ―Si膜の形成時の基板温度は、その特性
から200℃〜360℃が適当である。Ｐ型とｉ型のａ
―Si層の形成時の基板温度差は10℃以上なければ
バンドギヤツプ巾に差異が認められない。従つて
Ｐ型ａ―Si層の形成時の基板温度はｉ型ａ―Si層
の形成時の基板温度より10℃〜250℃低くくする
必要があり、またＰ型ａ―Si層の形成時の基板温
度は100℃より高く、350℃より低くする必要があ
る。 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
Ｐ―ｉ―ｎ型ａ―Si光起電力素子において、Ｐ型
ａ―Si層における光吸収損失を低減することがで
き高い光電変換効率の光起電力素子を得ることが
できる。 以上の説明は透明絶縁基板を用い、基板側から
光を入射させる場合について述べたが、不透明な
絶縁基板あるいは金属などの導電性基板を用い基
板と反対側から光を入射させる構造であつても同
様の効果が得られることは明らかである。
の場合、バンドギヤツプは大きく出来るが、水素
混入量が多くなり過ぎ膜の特性が悪くなるため光
電変換効率の低下が見られるので不適である。ま
たｉ型ａ―Si膜の形成時の基板温度は、その特性
から200℃〜360℃が適当である。Ｐ型とｉ型のａ
―Si層の形成時の基板温度差は10℃以上なければ
バンドギヤツプ巾に差異が認められない。従つて
Ｐ型ａ―Si層の形成時の基板温度はｉ型ａ―Si層
の形成時の基板温度より10℃〜250℃低くくする
必要があり、またＰ型ａ―Si層の形成時の基板温
度は100℃より高く、350℃より低くする必要があ
る。 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
Ｐ―ｉ―ｎ型ａ―Si光起電力素子において、Ｐ型
ａ―Si層における光吸収損失を低減することがで
き高い光電変換効率の光起電力素子を得ることが
できる。 以上の説明は透明絶縁基板を用い、基板側から
光を入射させる場合について述べたが、不透明な
絶縁基板あるいは金属などの導電性基板を用い基
板と反対側から光を入射させる構造であつても同
様の効果が得られることは明らかである。
第１図は本発明の光起電力素子の構造の１例を
示す断面図である。 １：基板、２：透明電極、３，４，５：ａ―Si
層、６：電極、７：太陽光線。
示す断面図である。 １：基板、２：透明電極、３，４，５：ａ―Si
層、６：電極、７：太陽光線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｐ型、ｉ型およびｎ型のアモルフアスシリコ
ン層を含む薄膜光起電力素子に於いて、Ｐ型のア
モルフアスシリコン層を形成する時の基板温度を
ｉ型のアモルフアスシリコン層を形成する時の基
板温度より低くすることを特徴とする薄膜光起電
力素子の製造方法。 ２ Ｐ型のアモルフアスシリコン層を形成する時
の基板温度をｉ型のアモルフアスシリコン層を形
成する時の基板温度より10℃〜250℃低くするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜
光起電力素子の製造方法。 ３ Ｐ型のアモルフアスシリコン層を形成する時
の基板温度が100℃より高く、350℃より低いこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項および第２項
記載の薄膜光起電力素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56042866A JPS57157577A (en) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | Manufacture of thin film photovoltaic element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56042866A JPS57157577A (en) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | Manufacture of thin film photovoltaic element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57157577A JPS57157577A (en) | 1982-09-29 |
| JPS6312397B2 true JPS6312397B2 (ja) | 1988-03-18 |
Family
ID=12647949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56042866A Granted JPS57157577A (en) | 1981-03-23 | 1981-03-23 | Manufacture of thin film photovoltaic element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57157577A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH071752B2 (ja) * | 1985-04-26 | 1995-01-11 | 鐘淵化学工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154726A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-02 | Shunpei Yamazaki | Manufacture of semiconductor device |
| US4339470A (en) * | 1981-02-13 | 1982-07-13 | Rca Corporation | Fabricating amorphous silicon solar cells by varying the temperature _of the substrate during deposition of the amorphous silicon layer |
-
1981
- 1981-03-23 JP JP56042866A patent/JPS57157577A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57157577A (en) | 1982-09-29 |
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