JPS639756B2 - - Google Patents
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- JPS639756B2 JPS639756B2 JP57165654A JP16565482A JPS639756B2 JP S639756 B2 JPS639756 B2 JP S639756B2 JP 57165654 A JP57165654 A JP 57165654A JP 16565482 A JP16565482 A JP 16565482A JP S639756 B2 JPS639756 B2 JP S639756B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
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- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体薄膜の少なくとも一方の側に金
属酸化物からなる導電膜を有する薄膜光電変換装
置に関する。
属酸化物からなる導電膜を有する薄膜光電変換装
置に関する。
第１図はそのような装置の一例である太陽電池
を示す。この太陽電池はステンレス鋼、アルミニ
ウムなど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からなる非晶質シリコン層５が設けられたも
のである。この非晶質シリコン層５はシランのグ
ロー放電分解により形成され、ｐ形層４の生成時
にはシランにジボランを数％、ｎ形層生成時には
フオスフイン、アルシン等を数％混入してグロー
放電分解を行う。さらに非晶質シリコン層５の上
に透明導電膜６が被着されている。この透明導電
膜６はITO（インジウムすず酸化物）、インジウム
酸化物あるいはすず酸化物などからなり、電子ビ
ーム蒸着、スパツタリング等の技術により形成さ
れる。これらの膜は単独で用いたり、それぞれ適
当な厚さに組みあわせて複数層重ねた構造とする
ことも可能である。透明導電膜６の上には集電用
の金属電極７が設けられ、電極のない部分を通し
て半導体層５に入射した光８による光電変換作用
により発生した電流の外部へのとり出し電極とし
て用いられる。
を示す。この太陽電池はステンレス鋼、アルミニ
ウムなど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からなる非晶質シリコン層５が設けられたも
のである。この非晶質シリコン層５はシランのグ
ロー放電分解により形成され、ｐ形層４の生成時
にはシランにジボランを数％、ｎ形層生成時には
フオスフイン、アルシン等を数％混入してグロー
放電分解を行う。さらに非晶質シリコン層５の上
に透明導電膜６が被着されている。この透明導電
膜６はITO（インジウムすず酸化物）、インジウム
酸化物あるいはすず酸化物などからなり、電子ビ
ーム蒸着、スパツタリング等の技術により形成さ
れる。これらの膜は単独で用いたり、それぞれ適
当な厚さに組みあわせて複数層重ねた構造とする
ことも可能である。透明導電膜６の上には集電用
の金属電極７が設けられ、電極のない部分を通し
て半導体層５に入射した光８による光電変換作用
により発生した電流の外部へのとり出し電極とし
て用いられる。
しかしこのような構造の太陽電池においては、
透明導電膜６に族元素であるインジウムが含ま
れている場合、使用中または高温などのふん囲気
にさらされると、Inが半導体層５の中に拡散して
半導体層の性質を変え、ｐ形層の厚さが厚くな
り、その結果短絡電流が減少するという現象が発
生した。これと共に開放電圧も漸減していき、光
電変換特性が劣化する。このような現象は透明導
電膜が非晶質のような状態にあり、その中の金属
原子が動きやすいことに基づくと思われる。
透明導電膜６に族元素であるインジウムが含ま
れている場合、使用中または高温などのふん囲気
にさらされると、Inが半導体層５の中に拡散して
半導体層の性質を変え、ｐ形層の厚さが厚くな
り、その結果短絡電流が減少するという現象が発
生した。これと共に開放電圧も漸減していき、光
電変換特性が劣化する。このような現象は透明導
電膜が非晶質のような状態にあり、その中の金属
原子が動きやすいことに基づくと思われる。
本発明は、それ故このような金属酸化物からな
る導電膜からのインジウムあるいは他の金属元素
の拡散に伴う光電変換特性の劣化を阻止すること
を目的とする。
る導電膜からのインジウムあるいは他の金属元素
の拡散に伴う光電変換特性の劣化を阻止すること
を目的とする。
発明者らはこの目的の達成について検討した結
果、半導体層と導電膜との間に導電膜内に含まれ
るInなどの金属元素の拡散を阻止する薄い透明絶
縁膜を挿入し、その場合透明絶縁膜が半導体の導
電形に影響を与える元素を含まないことにより安
定な光電変換特性を有する薄膜装置が得られると
の考えに到達した。
果、半導体層と導電膜との間に導電膜内に含まれ
るInなどの金属元素の拡散を阻止する薄い透明絶
縁膜を挿入し、その場合透明絶縁膜が半導体の導
電形に影響を与える元素を含まないことにより安
定な光電変換特性を有する薄膜装置が得られると
の考えに到達した。
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図は本発明の第一の実施例を示し、第
１図と共通の部分には同一の符号が付されてい
る。第１図と異なる点は、透明導電膜６と非晶質
シリコン層５の間に透明絶縁膜９が挿入されてい
る。この透明絶縁膜９はSi3N4、SiO2、SiO又は
TiO2などからなる絶縁膜であり、非晶質シリコ
ン層５の形成の後、気相成長または電子ビーム蒸
着または半導体層の酸化によつて形成されるが、
厚さは100Å以下に抑えられているので通電はト
ンネル電流により行われ、光の吸収も無視でき
る。この絶縁膜９は、Inその他の族元素あるい
は族元素など半導体の導電形、抵抗に影響を与
える元素を含まないものが選ばれる。それゆえ、
透明導電膜中のInなどの金属元素が拡散しても、
この薄い絶縁膜９がトラツプとして作用すること
になる。この構造の素子と第１図に示す従来の構
造の素子を作成した結果、従来型の場合120℃の
高温放置において500時間で短絡電流が約1/2に低
下したものが、短絡電流の低下がほとんどなく、
また半導体層内の成分分析の結果、半導体内にIn
の顕著な拡散が存在せず、安定な素子を形成する
ことができた。
する。第２図は本発明の第一の実施例を示し、第
１図と共通の部分には同一の符号が付されてい
る。第１図と異なる点は、透明導電膜６と非晶質
シリコン層５の間に透明絶縁膜９が挿入されてい
る。この透明絶縁膜９はSi3N4、SiO2、SiO又は
TiO2などからなる絶縁膜であり、非晶質シリコ
ン層５の形成の後、気相成長または電子ビーム蒸
着または半導体層の酸化によつて形成されるが、
厚さは100Å以下に抑えられているので通電はト
ンネル電流により行われ、光の吸収も無視でき
る。この絶縁膜９は、Inその他の族元素あるい
は族元素など半導体の導電形、抵抗に影響を与
える元素を含まないものが選ばれる。それゆえ、
透明導電膜中のInなどの金属元素が拡散しても、
この薄い絶縁膜９がトラツプとして作用すること
になる。この構造の素子と第１図に示す従来の構
造の素子を作成した結果、従来型の場合120℃の
高温放置において500時間で短絡電流が約1/2に低
下したものが、短絡電流の低下がほとんどなく、
また半導体層内の成分分析の結果、半導体内にIn
の顕著な拡散が存在せず、安定な素子を形成する
ことができた。
第３図は第一の実施例の変形である。この場合
は、導電性基板１はガラスのような絶縁基板１１
の上に絶縁性被覆１２を施したものである。導電
性被覆１２はITO、SnO2、In2O3のような透明導
電膜と同じ材料が用いられる。導電性被覆１２が
存在する場合は、図のように非晶質半導体ｎ形層
２と導電層１２との間にも透明導電膜６とｎ形層
４との間と同様に薄い絶縁膜１３を挾むことによ
つて光電特性の安定化を達成することができる。
は、導電性基板１はガラスのような絶縁基板１１
の上に絶縁性被覆１２を施したものである。導電
性被覆１２はITO、SnO2、In2O3のような透明導
電膜と同じ材料が用いられる。導電性被覆１２が
存在する場合は、図のように非晶質半導体ｎ形層
２と導電層１２との間にも透明導電膜６とｎ形層
４との間と同様に薄い絶縁膜１３を挾むことによ
つて光電特性の安定化を達成することができる。
第４図は第一の実施例の他の変形例である。導
電性基板１が金属の導電性基板１４の上にさらに
導電性物質の被覆１５を形成したものであるよう
な場合である。これは基板１４が研摩等による鏡
面処理が困難な場合、その上に導電性被覆１５を
形成し、表面の平滑化を図るためである。被覆１
５の導電性物質には透明導電膜と同じ材料が用い
られる。この場合も導電性被覆１５からの金属元
素の拡散を、半導体層２との間に絶縁膜１６を設
けることにより、上側の透明導電膜６からの拡散
と同様に阻止し、光電特性の安定化を達成するこ
とができる。
電性基板１が金属の導電性基板１４の上にさらに
導電性物質の被覆１５を形成したものであるよう
な場合である。これは基板１４が研摩等による鏡
面処理が困難な場合、その上に導電性被覆１５を
形成し、表面の平滑化を図るためである。被覆１
５の導電性物質には透明導電膜と同じ材料が用い
られる。この場合も導電性被覆１５からの金属元
素の拡散を、半導体層２との間に絶縁膜１６を設
けることにより、上側の透明導電膜６からの拡散
と同様に阻止し、光電特性の安定化を達成するこ
とができる。
第５図は第二の実施例を示す。ガラス板などの
透明絶縁基板２１の上に透明導電膜２２が分離し
て形成されている。透明導電膜と透明導電膜のな
い部分のガラス面全体にわたつて透明絶縁膜２５
が形成される。この透明絶縁膜は、Si3N4、
SiO2、SiO又はTiO2等から成る絶縁膜であり、
気相成長又は電子ビーム蒸着によつて形成される
が厚さは100Å以下に制限される。但し、この絶
縁膜は半導体の導電形に影響を与える元素を含ま
ないものが望ましい。透明絶縁膜２５上に半導体
層２３を透明導電膜２２に対応して分離して形成
される。半導体層は、ｐ形層、ノンドープ層、ｎ
形層の順に気相成長によつて形成される。分離半
導体層は半導体層を全面に成長した後、印刷等に
よつて、レジスト材をパターンの形状に塗布した
後プラズマエツチング又は液体エツチングの手法
によつて、半導体層を分離形成する。この上に、
金属層２４を透明導電膜２２、半導体層２３、と
少しずつずらして分離して形成する。この金属層
の分離パターンはマスクを用いた蒸着、印刷によ
る電極形成等により形成される。あるいはまた、
この金属層２４は、従来一般に行われているよう
に連続したアルミ膜を蒸着し、次に金属層に分離
するという方法で形成することも可能である。こ
の場合、透明導電膜を覆つている透明絶縁膜によ
り、アルミの液体エツチングで発生する発生期の
水素が透明導電膜に触れるのを防止できるから、
アルミ膜を液体エツチングでパターン状にするこ
とができ、時間と費用の節約が可能となる。この
結果単位光電変換セル２７が互に直列され、直列
接続された半導体装置が一気にできあがる。お互
の単位セルは、透明絶縁膜２５のうちで透明導電
膜２２と金属層２４との境界２８で接続される。
２８の部分には、透明絶縁膜が存在しているがこ
の膜厚が100Å以下と十分うすいために前述のよ
うに金属と透明導電膜の接続が電流のトンネルに
よつて可能である。
透明絶縁基板２１の上に透明導電膜２２が分離し
て形成されている。透明導電膜と透明導電膜のな
い部分のガラス面全体にわたつて透明絶縁膜２５
が形成される。この透明絶縁膜は、Si3N4、
SiO2、SiO又はTiO2等から成る絶縁膜であり、
気相成長又は電子ビーム蒸着によつて形成される
が厚さは100Å以下に制限される。但し、この絶
縁膜は半導体の導電形に影響を与える元素を含ま
ないものが望ましい。透明絶縁膜２５上に半導体
層２３を透明導電膜２２に対応して分離して形成
される。半導体層は、ｐ形層、ノンドープ層、ｎ
形層の順に気相成長によつて形成される。分離半
導体層は半導体層を全面に成長した後、印刷等に
よつて、レジスト材をパターンの形状に塗布した
後プラズマエツチング又は液体エツチングの手法
によつて、半導体層を分離形成する。この上に、
金属層２４を透明導電膜２２、半導体層２３、と
少しずつずらして分離して形成する。この金属層
の分離パターンはマスクを用いた蒸着、印刷によ
る電極形成等により形成される。あるいはまた、
この金属層２４は、従来一般に行われているよう
に連続したアルミ膜を蒸着し、次に金属層に分離
するという方法で形成することも可能である。こ
の場合、透明導電膜を覆つている透明絶縁膜によ
り、アルミの液体エツチングで発生する発生期の
水素が透明導電膜に触れるのを防止できるから、
アルミ膜を液体エツチングでパターン状にするこ
とができ、時間と費用の節約が可能となる。この
結果単位光電変換セル２７が互に直列され、直列
接続された半導体装置が一気にできあがる。お互
の単位セルは、透明絶縁膜２５のうちで透明導電
膜２２と金属層２４との境界２８で接続される。
２８の部分には、透明絶縁膜が存在しているがこ
の膜厚が100Å以下と十分うすいために前述のよ
うに金属と透明導電膜の接続が電流のトンネルに
よつて可能である。
第６図は、第二の実施例の変形である。この実
施例は、第５図に示す第二の実施例における透明
導電膜２２と金属層２４との接続を十分に行うた
めに接続部分２９において、透明絶縁膜を除去し
たものである。この結果、直列接続がより良好と
なる。金属電極形成後、被覆膜２６を形成する。
この膜は半導体層２２を形成する非晶質半導体の
ノンドープ層、透明絶縁膜２２の成分の絶縁材料
あるいは樹脂等からなり、これによつてpn接合
界面等が保護されて一層安定な半導体装置を形成
することができる。
施例は、第５図に示す第二の実施例における透明
導電膜２２と金属層２４との接続を十分に行うた
めに接続部分２９において、透明絶縁膜を除去し
たものである。この結果、直列接続がより良好と
なる。金属電極形成後、被覆膜２６を形成する。
この膜は半導体層２２を形成する非晶質半導体の
ノンドープ層、透明絶縁膜２２の成分の絶縁材料
あるいは樹脂等からなり、これによつてpn接合
界面等が保護されて一層安定な半導体装置を形成
することができる。
以上述べたように、本発明は透明導電膜と半導
体層の間に、半導体に悪影響を及ぼす元素を含ま
ない成分よりなる薄い絶縁膜を挿入することによ
り、半導体装置の光電特性を損わずに透明導電膜
から半導体層への不純物元素の侵入を防ぐことが
でき、寿命の長い安定性のよい薄膜光電変換装置
を提供するものであり、特に太陽電池において極
めて大きな効果を得ることができる。
体層の間に、半導体に悪影響を及ぼす元素を含ま
ない成分よりなる薄い絶縁膜を挿入することによ
り、半導体装置の光電特性を損わずに透明導電膜
から半導体層への不純物元素の侵入を防ぐことが
でき、寿命の長い安定性のよい薄膜光電変換装置
を提供するものであり、特に太陽電池において極
めて大きな効果を得ることができる。
第１図は従来の太陽電池の断面図、第２図は本
発明の第一の実施例の断面図、第３図、第４図は
その変形例の断面図、第５図は本発明の第二の実
施例、第６図はその変形例をそれぞれ示す断面図
である。 ５，２３……非晶質シリコン層、６，２２……
透明導電膜、９，２５……透明絶縁膜。
発明の第一の実施例の断面図、第３図、第４図は
その変形例の断面図、第５図は本発明の第二の実
施例、第６図はその変形例をそれぞれ示す断面図
である。 ５，２３……非晶質シリコン層、６，２２……
透明導電膜、９，２５……透明絶縁膜。
Claims (1)
- １ 透明絶縁基板上にパターン状に形成した複数
の透明電極と、各透明電極上にそれぞれパターン
状に形成したpin接合を有する非晶質シリコン層
と、１つの非晶質シリコン層と相隣る非晶質シリ
コン層が形成されている透明電極との間を接続す
る金属電極とを備え、複数個の単位光電変換セル
が直列接続されたものにおいて、上記パターン状
の透明電極ならびに非晶質シリコン層を覆うよう
に、半導体の導電形に影響を与える元素を含まな
い、100Å以下の薄い透明絶縁膜が連続膜の形で
形成され、該膜上に前記金属電極が形成されたこ
とを特徴とする薄膜光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57165654A JPS5955080A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 薄膜光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57165654A JPS5955080A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 薄膜光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5955080A JPS5955080A (ja) | 1984-03-29 |
| JPS639756B2 true JPS639756B2 (ja) | 1988-03-01 |
Family
ID=15816456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57165654A Granted JPS5955080A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 薄膜光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5955080A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247780U (ja) * | 1988-09-28 | 1990-04-03 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2718161B2 (ja) * | 1989-03-30 | 1998-02-25 | 松下電器産業株式会社 | 太陽電池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5548778A (en) * | 1978-10-02 | 1980-04-08 | Xerox Corp | Image forming method |
| JPS55121685A (en) * | 1979-03-12 | 1980-09-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacture of photovoltaic device |
-
1982
- 1982-09-22 JP JP57165654A patent/JPS5955080A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5548778A (en) * | 1978-10-02 | 1980-04-08 | Xerox Corp | Image forming method |
| JPS55121685A (en) * | 1979-03-12 | 1980-09-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacture of photovoltaic device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247780U (ja) * | 1988-09-28 | 1990-04-03 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5955080A (ja) | 1984-03-29 |
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