JPS6384079A - 光起電力装置 - Google Patents

光起電力装置

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JPS6384079A
JPS6384079A JP61228796A JP22879686A JPS6384079A JP S6384079 A JPS6384079 A JP S6384079A JP 61228796 A JP61228796 A JP 61228796A JP 22879686 A JP22879686 A JP 22879686A JP S6384079 A JPS6384079 A JP S6384079A
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Yukio Nakajima
行雄 中嶋
Kaneo Watanabe
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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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は太陽光発電等に利用される光起電力装置に関す
る。
（ロ）従来の技術 シリコンを含む水素化アモルファス半導体を主たる光電
変換動作する光活性層とした光起電力装置は既に知られ
ており、その薄膜性による大面積化と低コスト化が相俟
って大規模な太陽光発電への利用が期待されている。斯
る水素化アモルファス半導体の光起電力装置は単結晶半
導体に較べ光エネルギを電気エネルギに変換する光電変
換効率が低いこと、更には光電変換効率が強い光照射を
長時間受けると低下する光劣化を招くことが知られてい
る（特開昭５９−５４２７４号公報）。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は上述の如く長時間強い光照射を受けると光電変
換効率が低下する光劣化を解決しようとするものである
。
に）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るために、膜中に含まれる
シリコンの内、２個の水素原子と結合しているシリコン
原子の割合が約１９６以下である水素化アモルファス半
導体を主たる光電変換動作する光活性層としたことを特
徴とする。
（ホ）作　　用 上述の如く膜中に含まれるシリコンの内、２個の水素原
子と結合しているシリコン原子の割合が低下することに
よって、光劣化割合も減少する。
（へ）実施例 第１図は本発明光起電力装置の基本構造を示し、（１ｊ
はガラス等の透光性且つ絶縁性の基板、（２）はＩ　Ｔ
　Ｏ＋Ｓ　ｎｏｔに代表される透光性導電酸化物（ＴＣ
Ｏ）の単層或は積層構造の受光面電極、（３）は該受光
面電極（２）を通過した光の照射を受ける水素化アモル
ファス半導体を主体とする半導体膜。
（４）は該半導体膜（３）の背面側に設けられた金属或
い側である受光面電極（２）と接して窓層として作用す
るワイドバンドギャップ材料の水素化アモルファスシリ
コンカーバイド（ａ−８ｉＣ：Ｈ）のＹ型層（３ｐ）と
、該Ｙ型層（６ｐ）を透過した光の照射を受けると主と
して電子及び正孔の光キャリアを発生する光電変換動作
するノンドープな水素化アモルファスシリコン（ａ−８
ｉ：）（）の光活性Ｎ　（３ｉ）と、一端面が該光活性
層（６１）と接した水素化アモルファスシリコンのｎ型
層（６ｎ）と、からなっている。
而して１本発明の特徴は、主として光電変換動作するノ
ンドープな水素化アモルファスシリコン（ａ−８ｉ：Ｈ
）からなる光活性層（６１）の膜中に於いて、１個のシ
リコン原子に対し２個の水素原子が結合した８ｉ−Ｈ，
結合を構成するシリコン原子の割合が、他の結合を構成
するシリコン原子に対して約１９６以下としたところに
ある。第２図は赤道直下の太陽光スペクトルであるＡ　
Ｍ　−１を疑似的に輻射するソーラシェミレータを用い
て照射強度１００　ｍＷ／ａｄの光を１２０時間照射後
の上記５ｉ−Ｈ，結合の割合とダングリングボンド密度
との関係を調べたものである。斯る測定の結果、ダング
リングボンドの密度は光照射後に於いて５ｉ−Ｈ，結合
の濃度と正の相関関係にあシ、ＳｉＨ，結合が１０％の
ときダングリングボンドの密度は初期ｉｉ；約１ａ”　
〜２Ｘ１０”（−）程度から約１　ｏ”（−−”）と極
めて高くなっていることが判明した。
この光照射後のダングリングボンド密度の上昇は。
２個の水素原子と結合しているシリコン原子が他の結合
を構成しているシリコン原子に較べ、他のシリコン原子
と結合していた他の結合手の結合力が弱く、そのために
強い光に長時間曝されることによって上記他の結合手が
ダングリングボンドとなっ九ためであると本発明者らは
考察している。斯るダングリングボンド密度の上昇は膜
質の悪化を招さ、従って１強い光照射を長時間受けると
光電変換効率が低下し２ていたのである。
第６図は第１図に示したＰｌｎ接合型の光起電力装置に
於ける光電変換効率の経時変化ＣＡＭ−１゜１００　ｍ
Ｗ／ｃｍ’照射）を釉々のｓ　ｔ−Ｈ，結合濃度につき
測定したもので、各光電変換効率は初期値を１として規
格化しである。
ところで、光活性層（６Ｉ）として用いられるａ−８ｉ
：Ｈに代表される水素化アモルファス半導体は各種ＣＶ
Ｄ法やスパッタ法等にょシ形成されているものの、現在
工業化されて込るのは高周波グロー放電によるプラズマ
ＣＶＤ法である。斯るプラズマＣＶＤ法により得られる
アモルファスシリコン中にはダングリングボンドのター
ミネータとして水素原子が約１０〜６０％含まれること
が知られている。即ち、斯る水素原子は膜中に於いてシ
リコン原子と結合して５ｉ−Ｈ結合、５ｉ−Ｈ，結合及
び５ｉ−Ｈ３結合等を形成する。そして、５ｉ−Ｈ，結
合の割合は通常１５１１を超え１０数％程度に至ってい
る。
従って、第２図や第６図の実験結果に基づき。
５ｉ−Ｈ，結合の割合を１％以下、好ましくは０．５％
以下、よシ好ましくは０．２９６以下とすることにより
−ｉ期間の光照射後にあってもダングリングボンド密度
の上昇を招くことがなく、光電変換効率の光劣化が抑圧
されることとなる。
第４図は５ｉ−Ｈ，結合が１９６以下のａ−８ｉ：）（
の光活性層（５１）の作成に好適なマイクロ波を利用し
た励起種ＣＶＤ装置の概念図を示している。
排気手段Ｇυを介して高真空に減圧し得る反応室０■の
上面Ｋ、基板（１）を被着面を下方に向けた状態で保持
し１反応室αα底面のオリフィスα２と対向させる。上
記オリフィスσ２は、マグネトロン等のマイクロ波エネ
ルギ源（１３から導波管Ｉを介して供給された例えば２
．４５　ＧＨｚのマイクロ波エネルギにょυ水素ガスが
分解され励起状態となった水素原子を反応室α■に放出
するもので、該反応室０１には側面からモノシラン（Ｓ
ｉＨ４）等のシリコン化合物ガス及び適宜ドーパントガ
スが導入されている。従って１反応室αω内に導入され
たシリコン化合物ガスは上記オリフィスＣ１ｚから放出
される励起状態の水素原子と衝突して分解されヒータσ
囚を介して加熱状態にある基板（１）上にａ−８ｉ：Ｈ
等の水素化アモルファス半導体膜が序々に成膜される。
基本的な反応条件は、 基板温度：１５０〜６００℃ マイクロ波エネルギ　：　１０〜５００Ｗ反応ガス圧力
　：　１〜１０ｒｎＴｏｒｒで、ａ−８ｉ：Ｈを成膜す
る場合。
ＳｉＨ，ガス　＝　５〜２０　ＳＣＣＭＨ，ガス：１０
〜５０ＳＣＣＭ 供給される。斯るマイクロ波を利用した励起種ＣＶＤ法
を用いれば、反応ガス圧力が従来のプラズマＣＶＤ法に
較べ１／１０以下で済むために。
５ｉ−Ｈ，結合の割合が低減するものと思われる。
尚１以上の実施例に於いては、光活性層（６１）として
ａ−８ｉ：Ｈを用いて説明し友が１本発明の光活性層（
６１）は斯るａ−８ｉ：Ｈに限定されるものではなく、
例えばフッ素を含んだ水素化アモルファスシリコン（ａ
−８ｉ：Ｈ：Ｆ）、水素化アモルファスシリコンゲルマ
ニウム（ａ−８ｉＧｅ：Ｈ）、フッ素を含んだ水素化ア
モルファスシリコンゲルマニウム（ａ−８ｉＧｅ：Ｈ：
Ｆ）やこれらに若干の不純物を含んだものにあっても良
い。また、光活性層（３ｉ）のみならず、′Ｆ３型層（
３ｐ）やｎ型層（６ｎ）にもＳ　ｉ−Ｈ，結合を１９６
以下とすれば膜質の改善が図れる。
（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＜　、
８　ｒ−Ｈｔ結合の割合を約１％以下とすることによっ
て、強い光照射を長時間受けてもダングリングボンドの
密度が大幅に上昇しないので。
斯る光照射を原因とする光電変換効率の光劣化を低減せ
しめることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明光起電力装置の基本構造を示す模式的断
面図、第２図は光照射後の５ｉ−Ｈｔ結合濃度とダング
リングボンド密度の関係を示す曲線図、第６図は光！変
換効率と５ｔ−Ｈ１結合濃度との関係を示す曲線図、第
４図は本発明の製造に好適な励起ａｒｃ　ＶＤ装置の概
略図、である。 ｆｉ＋・・・基板、１２）・・・受光面電極、（３）・
・・半導体膜、（６ｉ）・・・光活性層、（４）・・・
背面電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）膜中に含まれるシリコンの内、２個の水素原子と
    結合しているシリコン原子の割合が約１％以下である水
    素化アモルファス半導体を主たる光電変換動作する光活
    性層としたことを特徴とする光起電力装置。
JP61228796A 1986-09-26 1986-09-26 光起電力装置 Pending JPS6384079A (ja)

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JP61228796A JPS6384079A (ja) 1986-09-26 1986-09-26 光起電力装置
US07/099,347 US4799968A (en) 1986-09-26 1987-09-21 Photovoltaic device
FR878713301A FR2604561B1 (fr) 1986-09-26 1987-09-25 Dispositif photovoltaique
DE3732617A DE3732617C2 (de) 1986-09-26 1987-09-28 Photoelement

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Cited By (2)

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JPH0388359U (ja) * 1989-12-26 1991-09-10
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