JPS63244888A - 半導体装置 - 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］ この発明は、半導体装置に関し、特に光電変換の半導体
装置に関する。

［従来の技術］ 第３図は、受光面側に、ａ−Ｓ　ｔｃ：Ｈのように、バ
ンドギャップの広い半導体層を用いたｐ−１−ｎ型非晶
質半導体太陽電池を示していて、ここで図示したように
、バンドギャップの広いｐ型半導体層（４）とｉ型半導
体層（６）との間に、バンドギャップ及び不純物濃度が
ｉ型半導体層（６）に向かって段階的に減少しているよ
うないわゆるグレーティドギャップ層（５）を設けるこ
とにより、太陽電池の光電変換効率が向上することは一
般によく知られている。

ところで、本発明者は実験により、上記構造の太陽電池
においては、バンドギャップの広い、型半導体層（４）
の不純物濃度を通常の１７５ないしｌ／１０程度にまで
減少することにより、蛍光灯下のような低い照度の光源
のもとで光電変換効率を改善できるということを見出だ
した。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、太陽光のように高い照度のもとでは、透明電
極（２）と、この不純物層であるｐ型半導体層（４）と
の間の接触抵抗が著しく大きくなるため、逆に光電変換
効率は低下してしまうという問題が生じた。

この発明は、上記問題を解決するためになされたもので
あり、高照度のもとでも光電変換効率の低下することの
ない半導体装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明の半導体装置は、透明導電膜、ギャップの広い
第１の不純物層１品質のｉ型半導体層、前記第１の不純
物層と逆の導電型の第２の不純物層及び裏面電極を少な
くとも各１層を有する半導体装置において、上記透明導
電膜と第１不純物層との間に、該第１不純物層と同じ導
電型であって該第１不純物層に比べ不純物濃度の高い高
濃度不純物層を設けるとともに、上記１１不純物層とｉ
型半導体層との間に、バンドギャップ及び不純物濃度が
該ｉ型半導体層に向かって減少している層を設けている
。

′　［作用］ 上記のごとく、透明導電膜と第１不純物層との間に、該
第１不純物層と同じ導電型であって該第１不純物層に比
べ不純物の高濃度の高濃度不純物層を設けたので、第１
不純物層とｉ型半導体層との間に、バンドギャップ及び
不純物濃度が該ｉ型半導体層に向かって減少するような
層を設けても、第１不純物層と透明導電膜とにおける接
触抵抗が過大にならず、その結果、高照度での光電変換
効率が向上するようになる。

［実施例］ この発明の半導体装置においては、第１の不純物層と透
明導電膜との間に不純物濃度の高い層が設けられる。第
１の不純物層としては、ａ−９ｔ：Ｈや、より好ましく
は、ａ−ＳｉＣ：Ｈ等にｐ型用ドーパントとして周期律
表ｍｂ族の元素をドープしたものあるいはｎ型用ドーパ
ントととして周期律表ｖｂ族の元素をドープしたもの等
から形成され、その厚さは、８０ないし３００人である
。そして、高濃度の不純物層のドーパント濃度は、第１
の不純物層の不純物濃度の５倍以上、５０倍以内で、厚
さは、ｌＯないし３００人好ましくは３０ないし１５０
人であり、更に好ましくは３０ないし１００人である。

又、上記第１の不純物層と非晶質のｉ型半導体層との間
には、該ｉ型半導体層に向かってバンドギャップ及び不
純物濃度が段階的に減少する層が設けられているが、こ
の層の厚さは、３０ないしＦｔｎｎ　　入η哩、１１．
　　ｇ−１−１？　Ｉ＋　Ｆ＋　　ｎ　　ｎ　か１．１
　ν　９ｎ　　０人であり、ｉ型半導体層としては、ａ
−Ｓｉ：Ｈ，ａ−Ｇｅ：Ｈ、ａ−Ｓ：Ｆ：Ｈ、ａ−Ｓ：
Ｎ：Ｈ、ａ−８：Ｓ　ｕ：Ｈやそれらにホウ素やＨ２を
微量ドープしたもの等から形成され、厚さは２５００な
いし９０００人程度０層である。

又、第２の不純物層としては、例えばａ−８ｔ：Ｈやａ
−μＣＳ　ｉ：Ｈ等に第１の不純物層と逆の導電性を示
すように不純物をドープしており、その厚さは８０ない
し３００人である。尚、上記の各層の厚さは上記の数値
に限定されるものではない。

以下この発明の半導体装置のＩ実施例として第１図に示
した太陽電池によりその構成を説明する。

ガラス基板（１）上に、透明電極２として５ｕｉｔをス
パッタ法により５０００人の厚さに蒸着した。

次にこの透明電極（２）上に、高濃度ｐ型半導体層（３
）として、プラズマＣＶＤ法により高濃度のｐ型Ｓ　ｉ
Ｃ：Ｈ膜を１００人の厚さに堆積させた。このときの原
料ガスとしては、ＳｉＨ＋　、ＣＨ４及びＢ、Ｈｓ／Ｈ
ｚ（Ｂｄ（ｓ濃度は１０００ｐｐｍ）の３種類を用い、
この３つのガスのガス流量をそれぞれｌ０　Ｓ　ＣＣＨ
，３０Ｓ　ＣＣＨ，３００Ｓ　ＣＨとした。

次にＢｔＨｓ／Ｈｅのガス流量を３０　Ｓ　ＣＣＩ−Ｉ
とし、他のガス流量は変化させずに、第１の不純物層と
して、ＳｉＣ：Ｈ膜を１００人の厚さに堆積し、ｐ型半
導体層（４）を形成した。そして、今度はＣＨ４及びＢ
ｔＨａ／Ｈｚのガス流量を次第に減少させながら１００
人の厚さのグレーティドギャップ層（５）を堆積した。

このグレーティドギャップ層（５）の堆積終了時にはＣ
Ｈ，及びＢｔＨａ／Ｈｔのガス流量はＯとなるようにし
た。

続いて、ｎ型半導体層（６）として、５ｉｒ−Ｉ＋をグ
ロー放電して、ａ−８ｉ：０層を５０００人の厚さに堆
積し、更に、第２の不純物層であるｎ型半導体層（７）
トｌ、テ、５ＩＨ４，ＰＨａ／Ｈｔ（ＰＨａａ度は１０
００ｐｐａ＋）の混合ガスをグロー放電して分解し、ａ
−８ｉ：０層を３００人の厚さに堆積させた後、裏面の
電極（８）として、真空蒸着法によりＡｇを１０００人
の厚さに真空蒸着して面積がｌ　ａｍ’の太陽電池を作
成した。

尚、比較のために、上記高濃度ｐ型半導体層（３）を堆
積しないで、ｐ型半導体層（４）を２００人、グレーテ
ィドバンドギャップ層を１００人に堆積した従来の太陽
電池を作成した。

第２図は、ソーラーシュミレータ−を用い１００ａ＋Ｗ
／ｃｍ”下における上記実施例の太陽電池と比較例の太
陽電池とのＶ−１特性結果を示している。

この図よりわかるように、従来例の太陽電池の曲線要因
がおよそ５５％であるのに対し、実施例による太陽電池
のそれはおよそ７０％あり、従来例と比較して実施例に
よる太陽電池は、高照度で電圧及び電流に高出力が得ら
れた。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明は、透明導電膜と第１不
純物層との間に、該第１不純物層と同じ導電型であって
該第１不純物層に比べ不純物濃度の高い層を設けたので
、該第１不純物層と透明導電膜とにおける接触抵抗を抑
えることができ、高照度での光電変換効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体装置により作成した太陽電池
の１実施例を示す構成図、第２図は、第１図の太陽電池
のＶ−１出力の実測特性図、第３図は、従来の太陽電池
の構成図である。 ｌ・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・高濃
度ｐ型半導体層、４・・・ｐ型半導体層、５・・・グレ
ーティドギャップ層、６・・・ｎ型半導体層、７・・・
ｎ型半導体層、８・・・裏面電極。 特許出願人　　鐘淵化学工業株式会社 代理人　弁理士　　青　山　　葆　外２８第１　閃 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明導電膜、ギャップの広い第１の不純物層、晶
   質のｉ型半導体層、前記第１の不純物層と逆の導電型の
   第２の不純物層及び裏面電極を少なくとも各１層を有す
   る半導体装置において、上記透明導電膜と第１不純物層
   との間に、該第１不純物層と同じ導電型であって該第１
   不純物層に比べ不純物濃度の高い高濃度不純物層を設け
   るとともに、上記第１不純物層とｉ型半導体層との間に
   、バンドギャップ及び不純物濃度が該ｉ型半導体層に向
   かって減少している層を設けたことを特徴とする半導体
   装置。
2. （２）上記第１不純物層が、ａ−ＳｉＣ：Ｈである特許
   請求の範囲第１項に記載の半導体装置。
3. （３）上記高濃度不純物層の不純物濃度が、上記第１不
   純物層濃度の５ないし５０倍で特許請求の範囲第１項な
   いし第２項のいずれかの項に記載の半導体装置。
4. （４）上記高濃度不純物層の厚さが１０ないし３００Å
   である特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの
   項に記載の半導体装置。
5. （５）上記バンドギャップ及び不純物濃度が該ｉ型半導
   体層に向かって減少している層の厚さが、３０ないし５
   ００Åである特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れかの項に記載の半導体装置。