SE451353B - PHOTO-SENSITIVE, AMORFT MULTI CELLS - Google Patents

PHOTO-SENSITIVE, AMORFT MULTI CELLS

Info

Publication number
SE451353B
SE451353B SE8105279A SE8105279A SE451353B SE 451353 B SE451353 B SE 451353B SE 8105279 A SE8105279 A SE 8105279A SE 8105279 A SE8105279 A SE 8105279A SE 451353 B SE451353 B SE 451353B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
alloy
cell
amorphous
hydrogen
fluorine
Prior art date
Application number
SE8105279A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8105279L (en
Inventor
S R Ovshinsky
D Adler
Original Assignee
Energy Conversion Devices Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/185,520 external-priority patent/US4342044A/en
Application filed by Energy Conversion Devices Inc filed Critical Energy Conversion Devices Inc
Publication of SE8105279L publication Critical patent/SE8105279L/en
Publication of SE451353B publication Critical patent/SE451353B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/075Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • H01L31/076Multiple junction or tandem solar cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0026Activation or excitation of reactive gases outside the coating chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/32Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1604Amorphous materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/0248Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • H01L31/03762Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/043Mechanically stacked PV cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/07Semiconductor 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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the Schottky type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Description

451 353 PN-övergångar erfordras. 451 353 PN transitions are required.

Dessa kristallodlingsförlopp ger sådana relativt smá kristaller att solceller kräver sammansättandet av många enkristaller för att omfatta den önskade arean för endast en enda solcellspanel. Den nödvändiga ener- gimängden för att framställa en solcell i denna process, den begränsning som förorsakas av kiselkristallens stor- leksbegränsningar samt nödvändigheten av att skära till och sammansatta ett sådant kristallint material har samtliga resulterat i ett omöjligt ekonomiskt hinder mot storskalig användning av kristallina halvledarsol- celler för energiomvandling. Kristallint kisel har vida- re en indirekt optisk kant, som resulterar i dålig ljus- absorption i materialet. På grund av den dåliga ljusab- sorptionen måste kristallina solceller vara åtminstone 50 um tjocka för att absorbera det infallande Solljuset. Även om enkristallmaterialet ersättes av polykristallint kisel med billigare framställningsprocesser, kvarstår fortfarande den indirekta optiska kanten, varför mate- rialtjockleken ej reduceras. Det polykristallina mate- rialet inbegriper även tillförandet av korngränser samt andra problematiska defekter.These crystal culture processes yield such relatively small crystals that solar cells require the composition of many single crystals to cover the desired area for only a single solar cell panel. The amount of energy required to produce a solar cell in this process, the limitation caused by the size limitations of silicon crystal, and the necessity of cutting and assembling such a crystalline material have all resulted in an impossible economic obstacle to large-scale use of crystalline semiconductor crystals. cells for energy conversion. Crystalline silicon also has an indirect optical edge, which results in poor light absorption in the material. Due to the poor light absorption, crystalline solar cells must be at least 50 μm thick to absorb the incident sunlight. Even if the single crystal material is replaced by polycrystalline silicon with cheaper manufacturing processes, the indirect optical edge still remains, so the material thickness is not reduced. The polycrystalline material also includes the addition of grain boundaries and other problematic defects.

En ytterligare nackdel med det kristallina mate- rialet för soltillämpningar är den att kristallint ki- sels bandgap på ungefär l,l ev i sig ligger under det optimala bandgapet pà ungefär 1,5 eV. Ehuru en inbland- ning av germanium är möjlig, gör denna bandgapet sma- lare, vilket_ytterligare minskar solljusomvandlings- verkningsgraden.A further disadvantage of the crystalline material for solar applications is that the band gap of crystalline silicon of approximately 1, l is itself below the optimal band gap of approximately 1.5 eV. Although admixture of germanium is possible, it narrows the band gap, further reducing the sunlight conversion efficiency.

Kristallina kiseldon har sammanfattningsvis fasta parametrar, vilka ej är variabla på önskat sätt, kräver stora materialmängder, endast kan framställas med rela- tivt små areor samt är dyrbara och tidskrävande att framställa. På amorft kisel baserade don kan eliminera dessa nackdelar hos kristallint kisel. Amorft kisel har en optisk absorptionskant med egenskaper, som lik- nar de för en halvledare med direkt gap, och enbart .n 451 353 3 en materialtjocklek pá l um eller mindre är nödvändig för absorbering av samma solljusmängd som kristallint kisel med en tjocklek på 50 um. Amorft kisel kan vida- re tillverkas snabbare, enklare och med större areor än vad kristallint kisel kan. " Avsevärda ansträngningar har följaktligen gjorts för att utveckla processer för>att'enkelt avsätta amor- fa halvledarlegeringar eller filmer, som vardera enligt önskan kan omfatta relativt stora areor, enbart begrän- sat av storleken av avsättningsutrustningen, och som lätt skulle kunna dopas för att bilda material av P-typ och N-typ, då framställning skall ske av PN-övergângs- don, vilka är ekvivalenta med de som framställes genom deras kristallina motsvarigheter. Under många år var detta arbete i huvudsak utan resultat. Amorfa kisel- eller germaniumfilmer (grupp IV) är normalt fyrfaldigt koordinerade och befanns ha mikroskopiska hàlrum och ”dinglande" bindningar samt andra defekter, som ger hög täthet av lokala tillstànd i deras energigap. Före- komsten av hög täthet av lokala tillstànd i energigapet för amorfa kiselhalvledarfilmer resulterar i làggradig fotoledningsförmàga samt kort livslängd för laddnings- bârare, vilket gör dessa filmer olämpliga för fotokäns- liga tilllämpningar. Dessa filmer kan dessutom ej fram- gàngsrikt dopas eller på annat sätt modifieras för för- skjutning av Fermi-nivå nära intill lednings- eller valensbanden, vilket gör dem olämpliga för framställning av PN-övergångar för solcells- samt strömreglerdons- tillämpningar.In summary, crystalline silicon devices have fixed parameters, which are not variable in the desired manner, require large amounts of material, can only be produced with relatively small areas and are expensive and time-consuming to produce. Amorphous silicon-based devices can eliminate these disadvantages of crystalline silicon. Amorphous silicon has an optical absorption edge with properties similar to those of a direct gap semiconductor, and only a material thickness of 1 μm or less is necessary for absorbing the same amount of sunlight as crystalline silicon with a thickness of 50 um. Furthermore, amorphous silicon can be produced faster, easier and with larger areas than crystalline silicon can. "Consequently, considerable effort has been made to develop processes for easily depositing amorphous semiconductor alloys or films, each of which may, if desired, comprise relatively large areas, limited only by the size of the deposition equipment, and which could be easily doped to form P-type and N-type materials, then the production of PN transducers, which are equivalent to those produced by their crystalline counterparts. For many years this work was largely unsuccessful. Amorphous silicon or germanium films (group IV) are normally four-fold coordinated and were found to have microscopic cavities and "dangling" bonds as well as other defects, which give a high density of local states in their energy gap. The presence of high density of local conditions in the energy gap of amorphous silicon semiconductor films results in low-grade photoconductivity and short life for charge carriers, making these films unsuitable for photosensitive applications. In addition, these films cannot be successfully doped or otherwise modified to shift Fermi levels close to the conduction or valence bands, making them unsuitable for fabricating PN junctions for solar cell and current regulator applications.

I ett försök att minimera de ovan nämnda med amorft kisel och germanium sammanhängande problemen utförde W.B. Spear och P.G. Le Comber vid Carnegie Laboratory of Physics, University of Dundee, Dundee, Skottland, visst arbete beträffande “Substitutional Doping of Amor- phous Silicon", såsom rapporterats i en artikel, publi- cerad i Solid State Communications, Vol. 17, sid ll93- -ll96, 1975, i syfte att reducera de lokala tillstànden 451 353 4 i energigapet i amorft kisel eller germanium för att s få dessa att närmare efterlikna egenledande, kristallint kisel eller germanium samt att på substituerande sätt dopa de amorfa materialen med lämpliga, klassiska dop- medel, såsom vid dopning av kristallinä material, för att göra dem störledande samt ledande av P- eller N-typ.In an attempt to minimize the above-mentioned problems associated with amorphous silicon and germanium, W.B. Spear and P.G. Le Comber at the Carnegie Laboratory of Physics, University of Dundee, Dundee, Scotland, some work on "Substitutional Doping of Amorphous Silicon", as reported in an article published in Solid State Communications, Vol. 17, page ll93- -ll96, 1975, in order to reduce the local conditions 451 353 4 in the energy gap in amorphous silicon or germanium in order to make them more closely mimic self-conducting, crystalline silicon or germanium and to substitute in a substitute way the amorphous materials with suitable, classical doping means, such as in the doping of crystalline materials, to make them pertinent and P- or N-type conductive.

Reduceringen av de lokala tillstánden àstadkoms genom glimurladdningsavsättning av amorfa kiselfilmer, varvid en silangas (SiH4) fördes genom ett reaktions- rör, där gasen sönderdelades genom en radiofrekvent glimurladdning samt avsattes pá ett substrat vid en substrattemperatur pà ungefär 500-600°K (227-327°C).The reduction of the local conditions was accomplished by glow discharge deposition of amorphous silicon films, passing a silane gas (SiH 4) through a reaction tube, where the gas was decomposed by a radio frequency glow discharge and deposited on a substrate at a substrate temperature of about 500-600 ° K (227 ° C). 327 ° C).

Det på substratet så avsatta materialet var ett eget- ledande amorft material, bestående av kisel och väte.The material so deposited on the substrate was a self-conducting amorphous material, consisting of silicon and hydrogen.

För àstadkommande av ett dopat amorft material blanda- des en fosfingas (PH3) för ledningsförmàga av N-typ eller en diborangas (BZHS) för ledningsförmàga av P-typ i förväg med silangasen samt fördes genom glimurladd- ningsreaktionsröret under samma driftsförhàllanden.To produce a doped amorphous material, a phosphorus gas (PH3) for N-type conductivity or a diborane gas (BZHS) for P-type conductivity was mixed in advance with the silane gas and passed through the glow discharge reaction tube under the same operating conditions.

Gaskoncentrationen av de använda dopmedlen làg mellan ungefär 5xl0_6 och 10-2 volymdelar. Det så avsatta ma- terialet innefattade troligen substituerande fosfor- eller bordopmedel och visades vara störledande samt ledande av en N- eller P-typ.The gas concentration of the dopants used was between about 5x10 6 and 10-2 parts by volume. The material thus deposited probably contained substituting phosphorus or table tops and was shown to be an interfering conductor and an N- or P-type conductor.

Ehuru dessa forskare ej kände till det är det nu genom andras arbete känt att vätet i silanet vid en optimal temperatur kombinerar med många av de "dinglan- de" bindningarna i kislet under glimurladdningsavsätt- ningen för att väsentligt minska tätheten av de lokala tillstànden_i energigapet i syfte att bringa det amor- fa materialets elektroniska egenskaper att närmare appro- ximera egenskaperna hos motsvarande kristallina mate- ríal.Although these researchers did not know it, it is now known from the work of others that the hydrogen in the silane at an optimum temperature combines with many of the "dangling" bonds in the silicon during the glow discharge deposition to significantly reduce the density of local conditions in the energy gap. purpose of bringing the electronic properties of the amorphous material closer to the properties of the corresponding crystalline material.

D.I. Jones, W.E. Spear, P.G. Le Comber, S. Li och R. Martins arbetade också med framställning av a-Ge:H ur GeH4 under användning av likartade avsättningstek- niker. Det erhållna materialet vittnade om en hög tät- 4sä ass het av lokala tillstànd i materialets energigap. Ehuru materialet kunde dopas, var verkningsgraden väsentligt minskad i förhållande till den som kunde uppnàs med a-Si:H. I detta arbete, rapporterat i Philsophical Maga- zine B, Vol. 39, sid 147 (1979) drar författarna den slutsatsen att pà grund av den stora tätheten av gap- tillstànd det erhållna materialet är “.... a less attrac- tive material than a-Si for doping experiments and pos- sible applications".D.I. Jones, W.E. Spear, P.G. Le Comber, S. Li and R. Martins also worked on the production of a-Ge: H from GeH4 using similar deposition techniques. The material obtained testified to a high density of local conditions in the energy gap of the material. Although the material could be doped, the efficiency was significantly reduced relative to that which could be achieved with a-Si: H. In this work, reported in Philsophical Magazine B, Vol. 39, page 147 (1979), the authors conclude that due to the high density of gap states, the material obtained is ".... a less attractive material than a-Si for doping experiments and possible applications". .

Vid arbete med ett likartat sätt för glimurladd- ningstillverkade amorfa kiselsolceller under utnyttjande av silan försökte D.E. Carlson att utnyttja germanium i cellerna för att dra samman det optiska gapet mot det optimala solcellsvärdet pà ungefär 1,5 eV i hans bästa, tillverkade solcellsmaterial, som har ett band- gap på 1,65 - 1,70 eV. (D.E. Carlson, Journal of Non Crystalline Solids, Vol. 35 och 36 (1980), s 707-717, lämnad vid "8th International Conference on Amorphous and Liquid Semi-Conductors", Cambridge, Mass., 27-31 augusti 1979). Carlson har emellertid vidare meddelat, hä att tilllägget av germanium ur germangas ej var fram- gàngsrikt, eftersom det förorsakar betydande reduce- ringar i alla de fotovoltiska parametrarna för solcel- lerna. Carlson angav att försämringen av de fotovoltiska egenskaperna antyder, att defekter i energigapet skapas (D.E. Carlson, Tech. Dig. 1977 IEDM, Washington, D.C., s 214).In working with a similar method for glow discharge fabricated amorphous silicon solar cells utilizing the silane, D.E. Carlson to use germanium in the cells to narrow the optical gap to the optimal solar cell value of about 1.5 eV in his best, manufactured solar cell material, which has a band gap of 1.65 - 1.70 eV. (DE Carlson, Journal of Non Crystalline Solids, Vol. 35 and 36 (1980), pp. 707-717, presented at the 8th International Conference on Amorphous and Liquid Semi-Conductors, Cambridge, Mass., 27-31 August 1979) . Carlson has further stated, however, that the addition of germanium from germangas was not successful, as it causes significant reductions in all the photovoltaic parameters of the solar cells. Carlson stated that the deterioration of the photovoltaic properties suggests that defects in the energy gap are created (D.E. Carlson, Tech. Dig. 1977 IEDM, Washington, D.C., p. 214).

Idén att utnyttja flera celler för att öka det fotovoltiska donets verkningsgrad diskuterades åtmin- stone sà tidigt som l955 av E.D. Jackson, US patent- skriften 2 949 498. De diskuterade flercellskonstruk- tionerna utnyttjade PN-övergångar uppvisande kristal- i de avsatta filmerna. lina halvledardon, men förstärkningsideêrna är likarta-C de oavsett om amorfa eller kristallina don utnyttjas.The idea of using several cells to increase the efficiency of the photovoltaic device was discussed at least as early as 1955 by E.D. Jackson, U.S. Patent 2,949,498. The multicellular structures discussed utilized PN transitions having crystal in the deposited films. semiconductor devices, but the amplification ideas are similar to C regardless of whether amorphous or crystalline devices are used.

Idén går väsentligen ut på att utnyttja don med olika bandgap för att mer effektivt samla upp olika delar av solspektrumet och höja Voc. Donet med staplade celler 451 353 \ 6 har tvá eller fler celler, varvid ljuset ledes serievis genom varje cell och ett material med stort bandgap följes av ett material med mindre bandgap för absor- bering av det ljus som passerade genom den första cellen eller det första skiktet. i Många artiklar beträffande kristallina staplade celler har rapporterats efter Jackson och på senare tid har flera artiklar publicerats, vilka behandlar material a-Si:H utnyttjade i staplade celler. Marfaing föreslog utnyttjande av från silan avsatta amorfa Si-Ge- -legeringar i staplade celler men rapporterade ej om att det var möjligt att göra så (Y. Marfaing, Proc.The idea is essentially to use ballasts with different bandgaps to more efficiently collect different parts of the solar spectrum and raise Voc. The stacked cell 451 353 \ 6 has two or more cells, the light being passed serially through each cell and a large bandgap material being followed by a smaller bandgap material for absorbing the light passed through the first cell or the first. the layer. Many articles on crystalline stacked cells have been reported after Jackson, and more recently several articles have been published which deal with materials a-Si: H utilized in stacked cells. Marfaing proposed the use of silane-deposited amorphous Si-Ge alloys in stacked cells but did not report that it was possible to do so (Y. Marfaing, Proc.

Znd European Communities Photovoltaic Solar Energy Conf., Berlin, Västtyskland, s 287, 1979).Znd European Communities Photovoltaic Solar Energy Conf., Berlin, West Germany, pp. 287, 1979).

Hamakawa m fl rapporterade möjligheten att utnytt- ja a-Si:H i en konfiguration, vilken här skall definie- ras som en multipelcell av kaskadtyp. Kaskadcellen om- nämnes i det följande som en multipelcell utan separa- tions- eller isolationsskikt mellan var och en av cel- lerna. Var och en av cellerna framställdes av a-Si:H- -material med samma bandgap i en PIN-övergångskonfigura- tion. Försök att anpassa kortslutningsströmmen (Jsc) gjordes genom ökning av cellernas tjocklek i serieljus- banan. Såsom förväntat ökade donets totala Voc och var proportionell mot antalet celler.Hamakawa et al reported the possibility of using a-Si: H in a configuration, which is to be defined here as a multiple cell of cascade type. The cascade cell is hereinafter referred to as a multiple cell without separation or isolation layers between each of the cells. Each of the cells was made of a-Si: H- material with the same bandgap in a PIN transition configuration. Attempts to adjust the short-circuit current (Jsc) were made by increasing the thickness of the cells in the serial light path. As expected, the total Voc of the device increased and was proportional to the number of cells.

I en rapport nyligen beträffande ökning av cell- verkningsgraden för flera övergångar uppvisande (stap- lade) solceller av amorft kisel (a-Si:H), avsatta från silan på ovannämnda sätt, rapporterades att "[g]ermanium har befunnits vara en skadlig förorening i a-Si:H, som sänker dess Jsc exponentiellt med ökande Ge....“ Ur sitt arbete liksom Carlsons, Marfaings och Hamakawas drog de den slutsatsen, att legeringar av amorft kisel, germanium och väte “har visat sig ha dåliga fotovoltiska egenskaper" och att således nya “fotovoltiska filmcel- lsmaterial mäste återfinnas, vilka har spektralt gensvar vid ungefär l um för effektiva staplade cellkombina- l5 4s1“3ss 7 (J.J. Hanak, B. Faughnan, V. Korsun och J.P, Pellicane, presenterat vid 14th IEEE Photo- voltaic Specialists Conference", San Diego, California, 7-10 januari l980).In a recent report on increasing the cell efficiency of several transitions exhibiting (stacked) solar cells of amorphous silicon (a-Si: H), deposited from the silane in the above-mentioned manner, it was reported that "[g] ermanium has been found to be a harmful contamination in a-Si: H, which lowers its Jsc exponentially with increasing Ge .... "From their work as well as Carlsons, Marfaings and Hamakawas, they concluded that alloys of amorphous silicon, germanium and hydrogen" have been shown to have poor photovoltaic properties "and thus new photovoltaic film cell materials must be found which have spectral response at about 1 μm for efficient stacked cell combinations l5 4s1" 3ss 7 (JJ Hanak, B. Faughnan, V. Korsun and JP, Pellicane, presented at the 14th IEEE Photo- voltaic Specialists Conference ", San Diego, California, January 7-10, 1980).

Inbegripandet av väte i ovannämnda förfarande har inte endast begränsningar på grund av det fasta förhål- landet mellan väte och kisel i silan, utan olika Si:H- tioner med a-Si:H". -bindningskonfigurationer inför också, vilket är av största betydelse, nya antibindningstillstànd, som kan ha skadliga följder i dessa material. Kanske mest be- tydelsefullt är att väte ej kan kompensera eller avlägs- na defekta tillstànd, åstadkomma genom införandet av germanium i legeringen. Det finns därför grundläggande ' begränsningar i minskningen av tätheten av lokala till- stånd i dessa material, som är särskilt skadliga ut- tryckt i effektiv P- liksom N-dopning. Den resulterande tillstàndstätheten i silanavsatta material leder till en smal utarmningsbredd, som i sin tur begränsar verk- ningsgraderna för solceller och andra don, vilkas arbete N är beroende av driftrörelsen hos fria laddningsbärare.The inclusion of hydrogen in the above process not only has limitations due to the solid ratio of hydrogen to silicon in the silane, but also different Si: H ions with a-Si: H ".binding configurations also introduce, which is of paramount importance New anti-binding conditions, which can have harmful consequences in these materials, Perhaps most importantly, hydrogen cannot compensate or remove defective conditions caused by the introduction of germanium into the alloy. There are therefore fundamental limitations in reducing the density of local conditions in these materials, which are particularly harmful in terms of effective P- as well as N-doping.The resulting state density in silane-deposited materials leads to a narrow depletion width, which in turn limits the efficiencies of solar cells and other devices, whose work N is dependent on the operating motion of free charge carriers.

Sättet att framställa dessa material genom användandet av enbart kisel och väte resulterar också i en hög tät- het av yttillstànd, som påverkar alla ovannämnda para- metrar. Ehuru de tidigare försöken att minska materialets bandgap var framgångsrika när det gällde att minska gapet, har de samtidigt lagt till tillstànd i gapet.The method of producing these materials by using only silicon and hydrogen also results in a high density of surface conditions, which affect all the above-mentioned parameters. Although previous attempts to reduce the band gap of the material were successful in reducing the gap, they have at the same time added condition to the gap.

Tillstàndsökningen i bandgapet resulterar i en minskning eller total förlust av fotoledningsförmágan och är där- med produktivitetsminskande vid framställning av foto- känsliga don.The increase in condition in the bandgap results in a reduction or total loss of photoconductivity and is thus a decrease in productivity in the production of photosensitive devices.

Efter det att glimurladdningsavsättningen av kisel ur silangas utvecklades, utfördes arbete beträffande förstoftningsavsättning av amorfa kiselfilmer i atmos- fären av en blandning av argon (erfordrad av förstoft- ningsavsättningsprocessen) samt molekylärt väte för bestämning av resultaten av detta molekylära väte på egenskaperna hos den avsatta amorfa kiselfilmen. Denna 451 353 ' 8 forskning antydde att vätet verkade som ett kompense- rande medel, vilket bands på sådant sätt att det minska- de de lokala tillstànden i energigapet. Graden, i vilken -de lokala tillstánden i energigapet reducerades vid förstoftningsavsättningsprocessen, var"emellertid mycket mindre än den som uppnàddes genom det ovan beskrivna silanavsättningsförloppet. De ovan beskrivna P- och N-dopmedelsgaserna infördes också i förstoftningsför- loppet för framställning av P- och N-dopade material.After the glow discharge deposition of silane gas silicon gas was developed, work was performed on sputtering deposition of amorphous silicon films in the atmosphere of a mixture of argon (required by the sputtering deposition process) and molecular hydrogen to determine the results of this molecular hydrogen on the amorphous properties of the amorphous hydrogen. silicon films. This 451 353 '8 research suggested that hydrogen acted as a compensatory agent, which was bound in such a way that it reduced the local conditions in the energy gap. However, the degree to which the local state of the energy gap was reduced in the sputtering deposition process was "much less than that obtained by the silane deposition process described above. The P and N dopant gases described above were also introduced in the sputtering process to produce P and N-doped materials.

Dessa material hade en lägre dopningsverkningsgrad än de material som alstrades i glimurladdningsförloppet.These materials had a lower doping efficiency than the materials generated in the glow discharge process.

Ingetdera förloppet framställde effektiva P-dopade mate- rial med tillräckligt höga acceptorkoncentrationer för framställning av kommersiella PN- eller PIN-övergàngs- don. N-dopningsverkningsgraden lag under önskvärda god- tagbara kommersiella nivåer och P-dopningen var särskilt oönskad, eftersom den minskade bandgapets bredd och ökade antalet lokala tillstånd i bandgapet.Neither process produced effective P-doped materials with sufficiently high acceptor concentrations for the production of commercial PN or PIN junction devices. The N-doping efficiency was below the desired acceptable commercial levels and the P-doping was particularly undesirable, as it reduced the bandgap width and increased the number of local conditions in the bandgap.

Den tidigare avsättningen av amorft kisel, vilket har förändrats med väte ur silangasen i ett försök att få det att närmare efterlikna kristallint kisel och vilket har dopats på ett sätt som liknar det för dop- ning av kristallint kisel, har egenskaper, som i alla betydelsefulla avseenden är sämre än de hos dopat kri- stallint kisel. Otillräckliga dopningsverkningsgrader och ledningsförmàga uppnåddes således särskilt 1 mate- rialet av P-typ, och de fotovoltiska egenskaperna hos dessa kiselfilmer lämnade mycket övrigt att önska.The earlier deposition of amorphous silicon, which has been modified with hydrogen from the silane gas in an attempt to make it more closely mimic crystalline silicon and which has been doped in a manner similar to that for crystallization of crystalline silicon, has properties which in all significant respects are worse than those of doped crystalline silicon. Insufficient doping efficiencies and conductivity were thus achieved especially in the P-type material, and the photovoltaic properties of these silicon films left much to be desired.

Kraftigt förbättrade amorfa kisellegeringar med väsentligt minskade koncentrationer av lokala tillstànd i legeringarnas energigap samt högkvalitativa elektro- niska egenskaper har framställts genom glimurladdning, såsom fullständigt beskrivet i US patentskriften 4 226 898, och genom avsättning från àngfasen, sàsom fullständigt beskrivet i US patentskriften 4 217 374.Significantly improved amorphous silicon alloys with significantly reduced concentrations of local states in the energy gap of the alloys as well as high quality electronic properties have been produced by glow discharge, as fully described in U.S. Pat. No. 4,226,898, and by vapor phase deposition, as fully described in U.S. Pat. .

Såsom avslöjats i dessa patentskrifter införes fluor i den amorfa kiselhalvledaren för att väsentligt minska ' 451 353 9 tätheten av lokala tillstànd däri.As disclosed in these patents, fluorine is introduced into the amorphous silicon semiconductor to substantially reduce the density of local conditions therein.

Aktiverat fluor diffunderar särskilt lätt in i och binder vid det amorfa kislet i matrisstommen, väsent- ligen för att minska tätheten av lokala feltillstànd däri, eftersom fluoratomernas ringa storlek gör det möjligt för dem att lätt införas i den amorfa stommen.Activated fluorine diffuses particularly easily into and binds to the amorphous silicon in the matrix backbone, substantially to reduce the density of local fault conditions therein, since the small size of the fluorine atoms allows them to be easily introduced into the amorphous backbone.

Fluoret binder vid kislets dinglande bindningar och bildar vad som tros vara en delvis jonisk stabil bind- ning med flexibla bindningsvinklar, vilket resulterar i en mer stabil och mer effektiv kompensering eller förändring än vad som bildas av väte och andra kompen- serande eller förändrande medel. Fluor anses vara ett mer effektivt, kompenserande eller förändrande ämne än väte, när det utnyttjas ensamt eller tillsammans med väte, detta på grund av dess oöverträffat ringa storlek, höga reaktionsförmàga, specificitet i kemisk bindning samt högsta elektronegativitet. Fluor är sà- ledes kvalitativt skilt frán andra halogener och be- traktas därmed som en superhalogen.The fluorine binds to the dangling bonds of the silicon and forms what is believed to be a partially ionic stable bond with flexible bonding angles, which results in a more stable and more effective compensation or change than that formed by hydrogen and other compensating or changing agents. Fluorine is considered to be a more effective, compensating or altering substance than hydrogen, when used alone or in combination with hydrogen, due to its unparalleled small size, high reactivity, chemical bond specificity and highest electronegativity. Fluorine is thus qualitatively different from other halogens and is thus considered a superhalogen.

Som ett exempel kan kompensering uppnås med fluor enbart eller i kombination med väte med tillägget av det eller dessa ämnen i mycket smà mängder (t ex bråk- delar av l atom-%). De mängder av fluor och väte som är mest önskvärda att använda är emellertid mycket stör- re än dessa små procenttal, så att en kise1-väte-fluor- legering bildas. Dessa legerande mängder av fluor och väte kan exempelvis ligga i området 1 - 5 % eller större.As an example, compensation can be achieved with fluorine alone or in combination with hydrogen with the addition of the substance or substances in very small amounts (eg fractions of 1 atom%). However, the amounts of fluorine and hydrogen that are most desirable to use are much larger than these small percentages, so that a silicon-hydrogen-fluorine alloy is formed. These alloying amounts of fluorine and hydrogen can, for example, be in the range of 1 - 5% or greater.

Det är troligt att den nya legering som bildas på så sätt har en lägre täthet av defekta tillstànd i energi- gapet än vad som uppnås genom blott och bar neutralise- ring av dinglande bindningar och likartade defekta till- stånd. Denna större mängd av fluor tros särskilt väsent- ligen delta i en ny strukturkonfiguration av ett amorft kísel innehållande material samt underlättar tillägget av andra legerande material, såsom germanium. Utöver sina andra ovan nämnda egenskaper är det troligt att fluor organiserar den lokala strukturen i den kisel 451 353 f innehållande legeringen genom induktiva och joniska effekter. Det är troligt att fluor också inverkar pà vätebindningen genom att pà ett gynnsamt sätt verka för minskning av tätheten av defekta tillstànd, som väte bidrar till samtidigt som det verkar som ett till- stàndstäthetsreducerande ämne. Den joniska roll som fluor spelar i en sådan legering tros vara en betydelse- full faktor uttryckt i förhållandena till närmsta gran- ne.It is probable that the new alloy thus formed has a lower density of defective states in the energy gap than is achieved by merely neutralizing dangling bonds and similar defective states. This greater amount of fluorine is believed to particularly significantly participate in a new structural configuration of an amorphous silicon-containing material and facilitates the addition of other alloying materials, such as germanium. In addition to its other properties mentioned above, it is likely that fluorine organizes the local structure in the silicon 451 353 f containing the alloy by inductive and ionic effects. It is probable that fluorine also has an effect on hydrogen bonding by having a beneficial effect in reducing the density of defective conditions, to which hydrogen contributes at the same time as it acts as a state density-reducing substance. The ionic role that fluorine plays in such an alloy is believed to be a significant factor expressed in relation to the nearest neighbor.

Det icke-optimala spektrala gensvaret hos den ti- digare teknikens amorfa fotokänsliga kiseldon övervin- nes i överensstämmelse med föreliggande uppfinning genom anordnande av bandgapsjusterade, amorfa, fotokänsliga legeringsceller för justering av donets bandgap till den optimala användningskarakteristiken för särskilda tilllämpningar utan väsentlig höjning av de skadliga tillstànden i gapet. De högkvalitativa elektroniska egenskaperna hos materialet påverkas således ej väsent- ligt vid bildande av de nya, bandgapsjusterade fler- cellsdonen.The non-optimal spectral response of the prior art amorphous photosensitive silicon devices is overcome in accordance with the present invention by arranging bandgap-adjusted, amorphous, photosensitive alloy cells for adjusting the device's bandgap to the optimum usage characteristics for particular applications of essential applications. conditions in the gap. The high-quality electronic properties of the material are thus not significantly affected by the formation of the new, bandgap-adjusted multicellular devices.

De amorfa legeringarna inbegriper åtminstone ett tillstándstäthetsreducerande ämne, fluor. Det kompen- serande eller förändrande ämnet, fluor, och/eller andra ämnen kan tilläggas under avsättningen eller därefter.The amorphous alloys include at least one state density reducing agent, fluorine. The compensating or changing substance, fluorine, and / or other substances may be added during the sale or thereafter.

Det eller de justerande ämnena kan aktiveras och kan tilläggas vid ángavsättnings-, förstoftnings- eller glimurladdningsprocesser. Bandgapet kan justeras efter behov för en särskild tillämpning genom införande av den nödvändiga mängden av ett eller flera justerande ämnen i de avsatta legeringscellerna, åtminstone i deras fotoströmsalstringsomráde för åtminstone några av donets celler.The adjusting substance (s) can be activated and can be added during vapor deposition, sputtering or glow discharge processes. The bandgap can be adjusted as needed for a particular application by introducing the required amount of one or more adjusting substances into the deposited alloy cells, at least in their photocurrent generation area for at least some of the cells of the device.

Cellernas bandgap justeras utan väsentlig höjning av antalet tillstånd i legeringens bandgap tack vare förekomsten av fluor i legeringen. De tidigare silan- avsatta filmerna avsättes typiskt pà substrat, som är upphettade till 250-350°C, för att maximera inbegri- lO ' 451 353 ll pandet och kompenseringen av kisel med väte i filmerna.The band gap of the cells is adjusted without a significant increase in the number of states in the band gap of the alloy due to the presence of fluorine in the alloy. The previously silane-deposited films are typically deposited on substrates heated to 250-350 ° C to maximize the incorporation and compensation of silicon with hydrogen in the films.

De tidigare försöken att addera germanium till denna film misslyckades pà grund av att väte-germaniumför- bindningen är alltför svag för att vara stabil i den erfordrade temperaturen för avsättning'på substratet.The previous attempts to add germanium to this film failed because the hydrogen-germanium compound is too weak to be stable in the required temperature for deposition on the substrate.

Närvaron av fluor i legeringen enligt uppfinningen åstadkommer en kisellegering, som skiljer'sig fysiskt, kemiskt och elektrokemiskt från andra kisellegeringar att fluor inte endast binder kovalent till också på positivt sätt påverkar materialets strukturella närordning. Detta tillåter justeringsämnen, såsom germanium, tenn, kol eller kväve, att effektivt adderas till legeringen, eftersom fluor bildar starkare och mer stabila bindningar än vad väte gör. Fluor kom- penserar eller förändrar kisel liksom germanium och på grund av kislet utan det eller de andra bandjusterande ämnena i legeringen mer effektivt än väte tack vare de starkare, mer ter- miskt stabila bindningarna samt mer flexibla bindnings- konfigurationerna som följd av fluorbindningens joniska natur. Användningen av fluor åstadkommer legeringen eller filmen, som finns beskriven i US patentskriften 4 217 374, i vilken tillstàndstätheten i bandgapet är mycket lägre än de som àstadkommes av en kombination av kisel och väte, såsom ur silan. Eftersom det eller de bandjusterande ämnena skräddarsytts till cellerna utan tilllägg av väsentliga skadliga tillstànd som följd av inverkan av fluor, bibehåller den nya cellegeringen högkvalitativa elektroniska egenskaper och fotolednings- förmåga, när det eller de justerande ämnena tillägges för anpassning av donets vàglängdskarakteristik för en särskild fotokänslig tillämpning. Väte förbättrar ytterligare den fluorkompenserade eller -förändrade legeringen och kan tilläggas under avsättningen till- sammans med fluor eller efter avsättningen, liksom är fallet med fluor och andra förändrande ämnen. Inbegri- pandet av väte efter avsättningen är fördelaktigt, dà man önskar utnyttja de högre substrattemperaturer för 451 353 ' 12 avsättning som fluor tillåter.The presence of fluorine in the alloy of the invention provides a silicon alloy which differs physically, chemically and electrochemically from other silicon alloys in that fluorine not only covalently binds but also positively affects the structural alignment of the material. This allows adjusters, such as germanium, tin, carbon or nitrogen, to be effectively added to the alloy, as fluorine forms stronger and more stable bonds than hydrogen does. Fluorine compensates or changes silicon as well as germanium and due to the silicon without the other band-adjusting substance (s) in the alloy more efficiently than hydrogen due to the stronger, more thermally stable bonds and more flexible bond configurations due to the ionic nature of the fluorine bond . The use of fluorine provides the alloy or film described in U.S. Patent No. 4,217,374, in which the state density of the band gap is much lower than that provided by a combination of silicon and hydrogen, such as from silane. Because the band-adjusting substance or substances are tailored to the cells without the addition of significant harmful conditions due to the action of fluorine, the new cell alloy retains high-quality electronic properties and photoconductivity when the adjustable substance (s) are added to adapt the device's wavelength characteristics. application. Hydrogen further improves the fluorine-compensated or altered alloy and can be added during deposition together with fluorine or after deposition, as is the case with fluorine and other altering substances. The inclusion of hydrogen after deposition is advantageous, as it is desired to utilize the higher substrate temperatures for deposition allowed by fluorine.

Ehuru föreliggande uppfinnings principer gäller för var och en av de ovan nämnda avsättningsprocesser- na, beskrives här i åskådliggörande syfte en ånga samt en plasmaaktiverad ångavsättningsomgivning. Det i US patentskriften 4 226 898 avslöjade glimurladdningssy- stemet har andra processvariabler, vilka med fördel kan utnyttjas i förening med föreliggande uppfinnings principer.Although the principles of the present invention apply to each of the above-mentioned deposition processes, a vapor and a plasma-activated vapor deposition environment are described herein for illustrative purposes. The glow discharge system disclosed in U.S. Patent No. 4,226,898 has other process variables which can be advantageously utilized in conjunction with the principles of the present invention.

Ett första ändamål med föreliggande uppfinning är följaktligen att åstadkomma ett förbättrat, fotokäns- ligt, amorft flercellsdon med åtminstone två celler, som vardera innefattar en legering, vilken inbegriper kisel samt åtminstone ett tillstàndstäthetsreducerande ämne, vilket är fluor, varvid donet kännetecknas därav, att i varje cells legering ett bandgapsjusterande ämne är inbegripet utan väsentlig ökning av tillstànden i gapet, varvid varje sådan cellegering har ett bandgap, som är justerat för en särskild fotokänslighetsvàglängds- * funktion, skilt från varje annan cellegering.Accordingly, a first object of the present invention is to provide an improved, photosensitive, amorphous multicellular device having at least two cells, each comprising an alloy comprising silicon and at least one state density reducing agent, which is fluorine, the device being characterized in that each cell alloy a bandgap adjusting substance is included without significantly increasing the state of the gap, each such cell alloy having a bandgap, which is adjusted for a particular photosensitivity wavelength * function, distinct from any other cell alloy.

Ett andra ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat, fotokänsligt flercells- don, vilket innefattar åtminstone två superponerade celler av olika material, varvid åtminstone en cell innefattar en amorf halvledarflerskiktslegering med ett aktivt fotokänsligt område, vilket har ett bandgap ! och vilket kan träffas av strålning för åstadkommande av laddningsbärare, varvid legeringen innefattar åt- x minstone ett tillståndstäthetsminskande ämne, som är fluor, varvid donet kännetecknas därav, att legeringen vidare innefattar ett bandgapsjusterande ämne åtminstone i det fotokänsliga området för att förstärka dettas strålningsabsorption utan att väsentligt öka tillstånden 1 i gapen, varjämte legeringens bandgap är justerat för en särskild fotokänslighetsváglängdsfunktion, som skiljer sig från den andra cellen. ' 451 353 13 Den föredragna utföringsformen av uppfinningen skall nu beskrivas i exemplifierande syfte under hän- visning till medföljande ritningar. Fig 1 är en schema- tisk bild av mer eller mindre konventionell vakuumav- sättningsutrustning, till vilken har lagts ämnen för utförande av tillägget av fluor (och väte) genom till- lägget av molekylärtsfluor eller fluor innehållande fluorföreningar, såsom SiF4, samt väteinlopp liksom genereringsenheter'för aktiverat fluor och väte, vilka enheter sönderdelar det molekylära fluoret och vätet i ångavsättningsutrustningens evakuerade utrymme för omvandling av det molekylära fluoret och vätet till aktiverat fluor och väte samt ledning av ett eller båda mot substratet under avsättningen av en amorf legering, som innehåller kisel. Pig 2 åskådliggör vakuumavsätt- ningsutrustning, som är likartad den i fig l visade, tillsammans med genereringsorgan för aktiverat fluor (Och väte), vilka organ innefattar en källa för ultra- violett ljus, som bestràlar substratet under förloppet för avsättning av den amorfa legeringen, varvid denna ljuskälla ersätter de generatorenheter för det aktive- rade fluoret och vätet som är visade i fig l liksom organen för alstring av justeringsämnet. Pig 3 åskåd- liggör vakuumavsättningsutrustningen i fig l, till vil- ken har lagts ytterligare organ för dopning av avsätt- ningslegeringen med ett material, som åstadkommer N- eller P-ledningsförmàga. Fig 4 åskådliggör en tillämp- ning, där avsättningen av amorf legering och tillfö- randet av det aktiverade fluoret och vätet kan utföras som separata steg och i separata höljen. Fig 5 åskåd- liggör en exemplifierande apparat för diffundering av aktiverat väte in i en tidigare avsatt amorf legering.A second object of the present invention is to provide an improved, photosensitive multicellular device comprising at least two superimposed cells of different materials, at least one cell comprising an amorphous semiconductor multilayer alloy having an active photosensitive region having a bandgap! and which may be struck by radiation to provide charge carriers, the alloy comprising at least one state density reducing substance which is fluorine, the device being characterized in that the alloy further comprises a bandgap adjusting substance at least in the photosensitive region to enhance its radiation absorption without significantly increase the states 1 in the gaps, and the band gap of the alloy is adjusted for a special photosensitivity wavelength function, which differs from the other cell. The preferred embodiment of the invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a schematic view of more or less conventional vacuum deposition equipment, to which substances have been added for carrying out the addition of fluorine (and hydrogen) by the addition of molecular fluorine or fluorine containing fluorine compounds, such as SiF 4, and hydrogen inlets as well as generating units for activated fluorine and hydrogen, which units decompose the molecular fluorine and hydrogen in the evacuated space of the vapor deposition equipment to convert the molecular fluorine and hydrogen to activated fluorine and hydrogen and conducting one or both to the substrate during the deposition of an amorphous alloy containing silicon . Fig. 2 illustrates vacuum deposition equipment similar to that shown in Fig. 1, together with activated fluorine (and hydrogen) generating means, which means comprise a source of ultraviolet light which irradiates the substrate during the process of depositing the amorphous alloy. this light source replacing the generator units for the activated fluorine and hydrogen shown in Fig. 1 as well as the means for generating the adjusting substance. Fig. 3 illustrates the vacuum deposition equipment in Fig. 1, to which additional means have been added for doping the deposition alloy with a material which provides N- or P-conductivity. Fig. 4 illustrates an application where the deposition of amorphous alloy and the addition of the activated fluorine and hydrogen can be carried out as separate steps and in separate casings. Fig. 5 illustrates an exemplary apparatus for diffusing activated hydrogen into a previously deposited amorphous alloy.

Fig 8 är en fragmentarisk tvärsnittsvy av flercellsdon med staplade celler enligt föreliggande uppfinning, vilket don innefattar ett flertal Schottky-barriärsol- celler, som vardera har en amorf fotokänslig halvledar- legering enligt föreliggande uppfinning. Fig 9 är en 451 353 “ 14 fragmentarisk tvärsnittsvy av ett flercellsdon av tan- demtyp eller kaskadtyp, vilket don innefattar ett fler- tal Schottky-barriärsolceller, som vardera inbegriper en amorf halvledarlegering enligt föreliggande uppfin- ning. Fig 10 är en fragmentarisk tvärsnittsvy av ett flercellsdon med staplade celler, vilket don innefattar ett flertal PIN-solceller, som vardera inbegriper en amorf halvledarlegering enligt föreliggande uppfinning.Fig. 8 is a fragmentary cross-sectional view of multi-cell devices with stacked cells according to the present invention, which means comprises a plurality of Schottky barrier solar cells, each having an amorphous photosensitive semiconductor alloy according to the present invention. Fig. 9 is a fragmentary cross-sectional view of a toothed or cascade type multicellular device comprising a plurality of Schottky barrier solar cells, each comprising an amorphous semiconductor alloy of the present invention. Fig. 10 is a fragmentary cross-sectional view of a multi-cell device with stacked cells, which means comprises a plurality of PIN solar cells, each comprising an amorphous semiconductor alloy according to the present invention.

Fig ll är en fragmentarisk tvärsnittsvy av ett flercells- don av tandem- eller kaskadtyp, vilket inbegriper ett flertal PIN-solceller, som vardera innefattar en amorf halvledarlegering enligt föreliggande uppfinning. Fig 12 är en schematisk bild av ett plasmaaktiverat àngav- sättningssystem för avsättning av de amorfa legeringarna tillsammans med justeringsämnet eller -ämnena enligt I uppfinningen, vilka är införlivade i legeringarna. Pig 13 är ett solspektrumstràlningsdiagram, som åskådliggör de normala solljusváglängder, som är tillgängliga för olika fotokänsliga tillämpningar.Fig. 11 is a fragmentary cross-sectional view of a tandem or cascade type multicellular device, including a plurality of PIN solar cells, each comprising an amorphous semiconductor alloy according to the present invention. Fig. 12 is a schematic view of a plasma-activated vapor deposition system for depositing the amorphous alloys together with the adjusting substance or substances according to the invention, which are incorporated in the alloys. Pig 13 is a solar spectrum radiation diagram illustrating the normal sunlight wavelengths available for various photosensitive applications.

I fig l, vartill det nu särskilt hänvisas, visas en utrustning 10 för avsättning från àngfasen, vilken utrustning kan vara konventionell ángavsättningsutrust- ning, till vilken är lagd nedan beskrivna organ för injicering av aktiverat kompenserande eller förändrande material. Såsom àskàdliggjort innefattar denna utrust- ning en glasklocka 12 eller liknande hölje, som inne- sluter ett evakuerat utrymme 14, i vilket är belägen en eller flera deglar, såsom en degel 16, vilken inne- häller det amorfa, filmalstrande halvledarämnet eller -ämnena, som skall avsättas på ett substrat 18. I den beskrivna formen av uppfinningen innehåller degeln 16 från början kisel för bildande av en amorf legering, som innehåller kisel, pà substratet 18, vilket exempelvis kan vara en metall, en kristallin eller polykristallin halvledare eller annat material, pà vilket man önskar for- ma legeringscellerna enligt föreliggande uppfinning. En n lO ' 451 353 elektronstràlekälla 20 är anordnad invid degeln 16, vilken schema- tiskt àskàdliggjorda elektronstràlekälla vanligen inne- fattar en glödtråd samt stràlavböjningsorgan (ej visa- de), som leder en elektronstràle mot kislet i degeln 16 för att förànga detta.Fig. 1, to which reference is now made in particular, shows an equipment 10 for deposition from the vapor phase, which equipment may be conventional vapor deposition equipment, to which are added means described below for injecting activated compensating or changing material. As illustrated, this equipment includes a glass bell 12 or similar housing enclosing an evacuated space 14 in which is located one or more crucibles, such as a crucible 16, which contains the amorphous film-producing semiconductor blank or blanks. to be deposited on a substrate 18. In the described form of the invention, the crucible 16 initially contains silicon to form an amorphous alloy containing silicon on the substrate 18, which may be, for example, a metal, a crystalline or polycrystalline semiconductor or other material. on which it is desired to form the alloy cells of the present invention. An electron beam source 20 is provided adjacent the crucible 16, which schematically damaged electron beam source usually includes a filament and beam deflection means (not shown) which direct an electron beam toward the silicon in the crucible 16 to vaporize it.

En högspänd likströmskälla 22 lämnar en lämplig hög spänning, exempelvis lO 000 V Iikspänning, varvid- källans positiva anslutning är kopplad via en styren- het 24 och en ledare 26 till degeln 16. Strömkällans negativa anslutning är kopplad via styrenheten 24 och en ledare 28 till elektronstràlekällans 20 glödtrâd.A high voltage direct current source 22 supplies a suitably high voltage, for example 10 000 V DC, the positive connection of the source being connected via a control unit 24 and a conductor 26 to the crucible 16. The negative connection of the current source is connected via the control unit 24 and a conductor 28 to the filament of the electron beam source 20.

Styrenheten 24 innefattar reläer eller liknande för avbrytande av förbindningen mellan strömkällan 22 och ledarna 26 och 28, när filmtjockleken hos en legerings- avsättningen avkännande enhet 30 i det evakuerade ut- rymmet l4 när ett givet värde, vilket är inställt genom påverkan av ett manuellt styrorgan 32 pà en styrpanel 34 hos styrenheten 24. Den legeringskännande enheten innefattar en kabel 36, som sträcker sig till styr- enheten 24, vilken innefattar välkända medel för att reagera på både tjockleken av den legering som är av- satt pá den legeringskännande enheten 30 samt takten i legeringens avsättning. Ett manuellt styrorgan 38 pà styrpanelen 34 kan vara anordnat för att bestämma den önskade avsättningstakten för legeringen styrt medelst värdet på den ström som matas till glödtràden i elek- tronstrálekällan via en ledare 40 pà välkänt sätt.The control unit 24 comprises relays or the like for interrupting the connection between the current source 22 and the conductors 26 and 28, when the film thickness of an alloy deposition sensing unit 30 in the evacuated space 14 reaches a given value, which is set by actuation of a manual control means 32 on a control panel 34 of the control unit 24. The alloy sensing unit comprises a cable 36 extending to the control unit 24, which comprises well known means for responding to both the thickness of the alloy deposited on the alloy sensing unit 30 and the rate of alloy deposition. A manual control means 38 on the control panel 34 may be provided to determine the desired rate of deposition of the alloy controlled by the value of the current supplied to the filaments of the electron beam source via a conductor 40 in a well known manner.

Substratet l8 är uppburet pà en substrathållare 42, på vilken en värmare 44 är monterad. En kabel 46 matar drivström till värmaren 44, som styr temperatu- ren hos substrathàllaren 42 och substratet 18 i överens- stämmelse med en temperaturinställning, som är bestämd av ett manuellt styrorgan 48 pà styrpanelen 34 till styrenheten 24.The substrate 18 is supported on a substrate holder 42, on which a heater 44 is mounted. A cable 46 supplies drive current to the heater 44, which controls the temperature of the substrate holder 42 and the substrate 18 in accordance with a temperature setting determined by a manual control means 48 on the control panel 34 of the control unit 24.

Klockan l2 är visad såsom sträckande sig uppåt från ett stödunderlag 50, fràn vilket de olika kablar- na och andra förbindningarna till komponenterna inuti l5 4511 355 l6 klockan l2 kan sträcka sig. Stödunderlaget 50 är mon- terat på ett hölje 52, vilket är förbundet med en led- ning 54, som är ansluten till en vakuumpump 56. Vakuum- pumpen 56, som kan arbeta kontinuerligt, evakuerar ut- rymmet 14 inuti klockan 12. Det önskade trycket i klockan inställes medelst en styrratt 58 på styrpanelen 34.The clock 12 is shown as extending upwardly from a support base 50, from which the various cables and other connections to the components within the clock 12 may extend. The support base 50 is mounted on a housing 52, which is connected to a line 54, which is connected to a vacuum pump 56. The vacuum pump 56, which can operate continuously, evacuates the space 14 inside the clock 12. The desired the pressure in the clock is set by means of a control knob 58 on the control panel 34.

I denna form av uppfinningen styr denna inställning trycknivàn, vid vilken flödet av aktiverat fluor (och väte) regleras in i klockan 12. Om styrratten är in- ställd på ett klocktryck på l0-4 torr, kommer således flödet av fluor (och väte) in i klockan 12 att vara sådant att detta tryck upprätthàlles i klockan alltefter- som vakuumpumpen 56 fortsätter att arbeta.In this form of the invention, this setting controls the pressure level at which the flow of activated fluorine (and hydrogen) is regulated into the 12 o'clock clock. If the control knob is set to a clock pressure of 10-4 torr, then the flow of fluorine (and hydrogen) will into the clock 12 to be such that this pressure is maintained in the clock as the vacuum pump 56 continues to operate.

Källor 60 och 62 för molekylärt fluor pch väte är visade anslutna via ledningar 64 resp 66 till styr- enheten 24. En tryckkännare 68 i klockan l2 är medelst en kabel 70 kopplad till styrenheten 24. Flödesventiler 72 och 74 styres av styrenheten 24 för upprätthållandet av det inställda trycket i klockan. Ledningar 76 och 78 sträcker sig från styrenheten 24 och passerar genom stödunderlaget 50 in i klockans 12 evakuerade utrymme 14. Ledningarna 76 och 78 är anslutna till enheterna 80 och 82 för generering av aktiverat fluor och väte, vilka enheter omvandlar det molekylära fluoret respek- tive vätet till aktiverat fluor och väte, som kan vara atomära och/eller joniserade former av dessa gaser.Sources 60 and 62 for molecular fluorine and hydrogen are shown connected via lines 64 and 66, respectively, to the control unit 24. A pressure sensor 68 at clock 12 is connected by means of a cable 70 to the control unit 24. Flow valves 72 and 74 are controlled by the control unit 24 for maintaining the set pressure in the watch. Lines 76 and 78 extend from the control unit 24 and pass through the support base 50 into the evacuated space 14 of the bell 12. Lines 76 and 78 are connected to the units 80 and 82 for generating activated fluorine and hydrogen, which units convert the molecular fluorine respectively. hydrogen to activated fluorine and hydrogen, which may be atomic and / or ionized forms of these gases.

Enheterna 80 och 82 för generering av aktiverat fluor och väte kan vara upphettade volframtrádar, som höjer de molekylära gaserna till deras sönderfallstemperaturer, eller en plasmagenereringsenhet, som är välkänd inom tekniken för ástadkommande av ett plasma av sönderdela- de gaser. Aktiverat fluor och väte i joniserade former, bildade av plasma, kan också accelereras och injiceras i den sig avsättande legeringen genom pàläggande av ett elektriskt fält mellan substratet och den aktive- rande källan. I vartdera fallet är enheterna 80 och 82 för generering av aktiverat fluor och väte företrä- l5 451 353 17 desvis placerade i den omedelbara närheten av substratet 18, så att det relativt kortlivade aktiverade fluoret och vätet, som avges från enheterna, omedelbart inji- ceras i suhstratets 18 närhet, där legeringen avsättes.The activated fluorine and hydrogen generating units 80 and 82 may be heated tungsten wires which raise the molecular gases to their decomposition temperatures, or a plasma generating unit which is well known in the art for producing a plasma of decomposed gases. Activated fluorine and hydrogen in ionized forms, formed by plasma, can also be accelerated and injected into the depositing alloy by applying an electric field between the substrate and the activating source. In either case, the activated fluorine and hydrogen generating units 80 and 82 are preferably located in the immediate vicinity of the substrate 18, so that the relatively short-lived activated fluorine and hydrogen emitted from the units are immediately injected. in the vicinity of the substrate 18, where the alloy is deposited.

Såsom tidigare angivet kommer åtminstone fluor att vara inbegripet i legeringen och väte också företrädesvis inbegripet. Det aktiverade fluoret (och vätet) liksom andra kompenserande eller förändrande ämnen kan också framställas ur föreningar som innehåller ämnena, istäl- let för ur en källa för molekylär gas.As previously stated, at least fluorine will be included in the alloy and hydrogen will also preferably be included. The activated fluorine (and hydrogen) as well as other compensating or altering substances can also be produced from compounds containing the substances, instead of from a source of molecular gas.

För framställning av användbara amorfa legeringar, vilka har de önskade egenskaperna för användning i foto- känsliga flercellsdon, såsom fotomottagare, solceller, PN-övergàngströmregleringsdon, etc, åstadkommer, såsom tidigare angivit, de kompenserande eller förändrande medlen, materialen eller ämnena en mycket låg täthet av lokala tillstànd i energigapet utan att ändra den grundläggande egenledande egenskapen hos filmen. Detta resultat uppnås med relativt små mängder av aktiverat fluor och väte, så att trycket i det evakuerade klock- utrymmet 14 fortfarande kan vara ett relativt lågt tryck (såsom 10-4 torr). Gastrycket i generatorn kan vara högre än trycket i klockan genom att storleken på gene- ratorns utlopp justeras.For the production of useful amorphous alloys which have the desired properties for use in photosensitive multicellular devices, such as photoreceptors, solar cells, PN junction current regulators, etc., as previously stated, the compensating or altering agents, materials or substances provide a very low density. of local states in the energy gap without changing the basic self-conducting property of the film. This result is achieved with relatively small amounts of activated fluorine and hydrogen, so that the pressure in the evacuated bell space 14 can still be a relatively low pressure (such as 10-4 torr). The gas pressure in the generator can be higher than the pressure in the clock by adjusting the size of the generator outlet.

Substratets 18 temperatur justeras för erhållande av maximal reducering i tätheten av lokala tillstànd i energigapet för ifrågavarande amorfa legering. Sub- stratets yttemperatur kommer i allmänhet att vara sådan, att den säkerställer hög rörlighet hos de sig avsättande materialen, och företrädesvis en temperatur under den sig avsättande legeringens kristallisationstemperatur.The temperature of the substrate 18 is adjusted to obtain the maximum reduction in the density of local conditions in the energy gap for the amorphous alloy in question. The surface temperature of the substrate will generally be such as to ensure high mobility of the depositing materials, and preferably a temperature below the crystallization temperature of the depositing alloy.

Substratets yta kan bestràlas med strålningsener- gi för att ytterligare öka rörligheten hos det sig av- sättande legeringsmaterialet, exempelvis genom monte- ring av en källa för ultraviolett ljus (ej visad) 1 klockutrymmet 14. Istället för generatorenheterna 80 och 82 för aktiverat fluor och väte i fig l kan dessa l5 451 353 l8 enheter alternativt ersättas av en källa 84 för ultra- violett ljus, visad i fig 2, vilken källa riktar ultra- violett energi mot substratet 18. Detta ultravioletta ljus kommer att sönderdela det molekylära fluoret (och vätet) såväl skilt från som vid substratet 18 för bil- dande av aktiverat fluor (och väte), som diffunderar in i den sig avsättande amorfa legeringen, som konden- seras på substratet l8. Det ultravioletta ljuset för- bättrar också ytrörligheten hos det sig avsättande le- geringsmaterialet.The surface of the substrate can be irradiated with radiant energy to further increase the mobility of the depositing alloy material, for example by mounting a source of ultraviolet light (not shown) in the clock space 14. Instead of the generator units 80 and 82 for activated fluorine and hydrogen in Fig. 1, these units may alternatively be replaced by a source 84 of ultraviolet light, shown in Fig. 2, which source directs ultraviolet energy towards the substrate 18. This ultraviolet light will decompose the molecular fluorine (and hydrogen) both separately from and at the substrate 18 to form activated fluorine (and hydrogen), which diffuses into the depositing amorphous alloy, which is condensed on the substrate 18. The ultraviolet light also improves the surface mobility of the depositing alloy material.

I fig l och 2 kan de bandgapsjusterande ämnena tilläggas i gasform på identiskt sätt med fluoret och vätet genom utbyte av vätegeneratorn 82 eller genom tillägg av en eller flera generatorer 86 och 88 (fig 2) för aktiverat justeringsämne. Var och en av dessa generatorer 86 och 88 kommer typiskt att vara tillägnad ett av justeringsämnena, såsom germanium, tenn, kol eller kväve. Generatorn 86 skulle exempelvis kunna till- föra germanium såsom i form av germangas (GeH4).In Figs. 1 and 2, the bandgap adjusting blanks can be added in gaseous form in an identical manner to the fluorine and hydrogen by replacing the hydrogen generator 82 or by adding one or more generators 86 and 88 (Fig. 2) for activated adjusting blank. Each of these generators 86 and 88 will typically be dedicated to one of the adjusting agents, such as germanium, tin, carbon or nitrogen. Generator 86 could, for example, supply germanium as in the form of germane gas (GeH4).

Nu hänvisas till fig 3, som åskådliggör tillägg till den i fig 1 visade utrustningen för tillförande av andra medel eller ämnen till den sig avsättande lege- ringen. Ett dopmedel med ledningsförmåga av N-typ, sä- som fosfor eller arsenik, kan exempelvis tilläggas fràn början för att göra den måttligt egenledande legeringen av N-typ till en legering av mer väsentlig N-typ, och sedan kan ett P-dopmedel, såsom aluminium, gallium eller indium, tillföras för bildande av en god PN-övergång inuti legeringen. En degel 90 är visad för mottagning av ett sådant dopmedel som arsenik, vilket förångas genom att det bombarderas med en elektronstràle från en elektronstràlekälla 92, såsom den tidigare beskriv- na strålekällan 20. Takten, i vilken dopmedlet förångas till atmosfären i klockan 12 och vilken är bestämd av intensiteten hos den elektronstråle som alstras av elek- tronstrålekällan 92, är inställd medelst ett manuellt styrorgan 94 på styrpanelen 34, vilket organ styr den lO 451 353 19 ström som matas till den glödtràdsbildande delen i den- na stràlkälla för àstadkommande av den inställda förång- ningstakten. Förángningstakten mätes medelst en tjock- leksavkännande enhet 96, på vilken dopmedelsmaterialet avsättes och vilken alstrar en signal på en kabel 98, som sträcker sig mellan enheten 96 och styrenheten 24, vilken signal anger takten, i vilken dopmedelsmateria- let avsättes på enheten 96.Reference is now made to Fig. 3, which illustrates additions to the equipment shown in Fig. 1 for supplying other agents or substances to the depositing alloy. For example, an N-type conductive dopant, such as phosphorus or arsenic, may be added from the beginning to make the moderately self-conducting N-type alloy a more substantial N-type alloy, and then a P-dopant may be added. such as aluminum, gallium or indium, are added to form a good PN junction inside the alloy. A crucible 90 is shown for receiving a dopant such as arsenic, which is vaporized by being bombarded with an electron beam from an electron beam source 92, such as the previously described radiation source 20. The rate at which the dopant evaporates to the atmosphere at 12 o'clock and which is determined by the intensity of the electron beam generated by the electron beam source 92, is set by means of a manual control means 94 on the control panel 34, which means controls the current supplied to the filament forming part in this beam source to provide the set evaporation rate. The rate of evaporation is measured by means of a thickness sensing unit 96, on which the dopant material is deposited and which generates a signal on a cable 98 extending between the unit 96 and the control unit 24, which signal indicates the rate at which the dopant material is deposited on the unit 96.

Efter det att den önskade tjockleken av amorf lege- ring med den önskade graden av N-ledningsförmàga har avsatts, avslutas föràngningen av kisel och av dopmedlet med ledningsförmåga av N-typ och degeln 90 (eller en annan ej visad degel) förses med ett beskrivet dopmedel med ledningsförmåga av P-typ, varefter avsättningsför- loppet för den amorfa legeringen och dopmedlet fortsät- ter som tidigare för ökning av den amorfa legeringens tjocklek med ett område i legeringen med ledningsför- måga av P-typ.After the desired thickness of amorphous alloy with the desired degree of N-conductivity has been deposited, the evaporation of silicon and of the N-type conductivity dopant is completed and the crucible 90 (or another crucible not shown) is provided with a described P-type conductivity dopant, after which the deposition process of the amorphous alloy and the dopant continue as before to increase the thickness of the amorphous alloy by an area in the P-type conductivity alloy.

Det eller de bandjusterande ämnena kan också tilläg- gas genom ett förlopp, som är likartat det som beskrivits för dopmedlet, genom utnyttjande av en annan degel, likartad degeln 90.The band-adjusting substance or substances can also be added by a process similar to that described for the dopant, by using another crucible, similar to crucible 90.

I det fall då de amorfa legeringarna innefattar två eller flera ämnen, vilka är fasta vid rumstempera- tur, sà är det vanligen önskvärt att var för sig för- ånga vartdera ämnet, placerat i en särskild degel, och att styra avsättningstakten av respektive ämne pà något lämpligt sätt, exempelvis medelst inställningsstyrorgan pà styrpanelen 34, vilka i förening med avsättningstak- ten och avsättningstjockleken avkännande enheter styr den sig avsättande legeringens tjocklek och sammansätt- ning.In the case where the amorphous alloys comprise two or more substances, which are solid at room temperature, it is usually desirable to individually evaporate each substance, placed in a separate crucible, and to control the rate of deposition of each substance on in any suitable manner, for example by means of setting control means on the control panel 34, which in conjunction with the deposition rate and the deposition thickness sensing units control the thickness and composition of the deposition alloy.

Ehuru aktiverat fluor (och väte) tros vara de mest fördelaktiga kompenserande medlen för användning vid kompensering av amorfa cellegeringar, som innefattar kisel, kan i överensstämmelse med uppfinningens vidare aspekter andra kompenserande eller förändrande medel . ...i-l-...im ._ _ a... ..._ . m. _ _ ...___ .........___._._ ..._ ....__.__...__....._._..._.. 451 353 användas. Exempelvis kan kol och syre vara användbara för att minska tätheten av lokala tillstånd i energi- gapet, då dessa ämnen användes i små mängder för att ändra cellégeringens egenledande egenskap. § Ehuru, såsom tidigare angivet, det är föredraget l att kompenserande samt andra medel införlivas i den amorfa legeringen, allteftersom denna avsättes, kan förloppet för avsättning av amorf legering samt för- loppet för injicering av det kompenserande samt andra medel i halvledarlegeringen utföras i en omgivning, å som är fullständigt skild från avsättningen av den amor- fa legeringen. Detta kan ge en fördel i vissa tillämp- ningar, eftersom förhållandena för injicering av sådana medel då är fullständigt oberoende av förhållandena för legeringens avsättning. Om ångavsättningsförloppet åstadkommer en porös cellegering, kan, såsom tidigare förklarats, legeringens porositet i vissa fall lättare minskas medelst helt annorlunda omgivningsförhållanden än de som förefinns vid ángavsättningsförloppet. För detta ändamål hänvisas nu till fig 4 och 5, som åskådlig- gör det amorfa avsättningsförloppet, varvid förloppet för diffusion av det kompenserande eller förändrande medlet utföres som separata steg i fullständigt skilj- aktiga omgivningar. Pig 5 åskådliggör en apparat för utförande av kompensationsdiffusionsförloppet i efter- hand.Although activated fluorine (and hydrogen) are believed to be the most advantageous compensating agents for use in compensating for amorphous cell alloys comprising silicon, in accordance with the further aspects of the invention, other compensating or altering agents may be provided. ... i-l -... im ._ _ a ... ..._. m. _ _ ...___ .........___._._ ..._ ....__.__...__....._._..._. 451 353 be used. For example, carbon and oxygen can be useful in reducing the density of local conditions in the energy gap, as these substances are used in small amounts to change the self-conducting property of the cell alloy. § Although, as previously stated, it is preferred that compensating and other agents be incorporated into the amorphous alloy as it is deposited, the process of depositing amorphous alloy and the process of injecting the compensating and other agents into the semiconductor alloy may be performed in a environment, which is completely separate from the deposition of the amorphous alloy. This can give an advantage in certain applications, since the conditions for injecting such agents are then completely independent of the conditions for the alloy deposition. If the vapor deposition process produces a porous cell alloy, as previously explained, the porosity of the alloy can in some cases be more easily reduced by completely different environmental conditions than those present in the vapor deposition process. For this purpose, reference is now made to Figures 4 and 5, which illustrate the amorphous deposition process, the process for diffusion of the compensating or altering agent being carried out as separate steps in completely different environments. Fig. 5 illustrates an apparatus for performing the compensation diffusion process afterwards.

Såsom visat är en lågtrycksbehållarestomme 100 anordnad, vilken har en lågtryckskammare 102 med en öppning l04 vid sin övre del. Denna öppning 104 är slu- ten medelst en kåpa 106 med gängor 108, som gör ingrepp kring ett motsvarande gängat parti på ytterdelen av behållarstommen 100. En tätande 0-ring ll0 är inlagd mellan kåpan l06 och den övre ytan hos behållarstom- men. En provhållande elektrod ll2 är monterad på en isolerande bottenvägg ll4 i kammaren 100. Ett substrat ll6, på vilket en amorf halvledarcellegering 118 redan har avsatts, är placerat på elektroden ll2. Substratets 451 353 2l 116 övre yta innehåller den amorfa cellegeringen 118, som skall förändras eller kompenseras pá det sätt som nu skall beskrivas.As shown, a low pressure container body 100 is provided, which has a low pressure chamber 102 with an opening 104 at its upper part. This opening 104 is closed by means of a cover 106 with threads 108, which engages around a corresponding threaded portion on the outer part of the container body 100. A sealing O-ring 110 is inserted between the cover 106 and the upper surface of the container body. A sample holding electrode 111 is mounted on an insulating bottom wall 144 in the chamber 100. A substrate 166, on which an amorphous semiconductor cell alloy 118 has already been deposited, is placed on the electrode 111. The upper surface of the substrate 451 353 211 116 contains the amorphous cell alloy 118, which is to be altered or compensated in the manner now to be described.

På avstånd över substratet 116 finns en elektrod 120. Elektroderna 112 och 120 är medelst kablar 122 och 124 kopplade till en likströms- eller radiofrekvens- matningskälla 126, som pálägger en spänning mellan elek- troderna 112 och 120 för àstadkommande av ett aktiverat plasma av den kompenserande eller förändrande gasen eller gaserna, såsom fluor, väte och liknande, vilka matas in i kammaren 102. För enkelhets skull åskådlig- gör fig 5 endast inmatning av molekylärt väte i kamma- ren 102 medelst en inloppsledning 128, som går genom kåpan 106 och sträcker sig från en förràdsbehållare 130 av molekylärt väte. Andra kompenserande eller för- ändrande gaser (såsom fluor och liknande) kan också på likartat sätt matas in i kammaren 102. Rörledningen 128 är visad ansluten till en ventil 132 nära behållaren 130. Ett flödeshastighetsindikerande mätdon 134 är visat anslutet till inloppsledningen 128 bortom ventilen 132.At a distance above the substrate 116 is an electrode 120. The electrodes 112 and 120 are connected by means of cables 122 and 124 to a direct current or radio frequency supply source 126, which applies a voltage between the electrodes 112 and 120 to provide an activated plasma of the compensating or changing the gas or gases, such as fluorine, hydrogen and the like, which are fed into the chamber 102. For simplicity, Fig. 5 illustrates only the introduction of molecular hydrogen into the chamber 102 by means of an inlet line 128 passing through the housing 106 and extends from a molecular hydrogen storage container 130. Other compensating or changing gases (such as fluorine and the like) may also be similarly fed into the chamber 102. The pipeline 128 is shown connected to a valve 132 near the container 130. A flow rate indicating gauge 134 is shown connected to the inlet line 128 beyond the valve 132. .

Rai Lämpliga organ är anordnade för uppvärmning av kammarens 102 inre, så att substratets temperatur lämp- ligen höjes till en temperatur under men nära cellege- ringens ll8 kristalliseringstemperatur. Värmetrådslind- ningar 136 är visade i kammarens 102 bottenvägg 114,' till vilka lindningar en ej visad kabel är ansluten, vilken kabel går genom behàllarestommens 100 väggar till en strömkälla för uppvärmning av bottenväggen.Suitable means are provided for heating the interior of the chamber 102 so that the temperature of the substrate is suitably raised to a temperature below but close to the crystallization temperature of the cell alloy. Heating wire windings 136 are shown in the bottom wall 114 of the chamber 102, to which windings a cable (not shown) is connected, which cable passes through the walls of the container body 100 to a power source for heating the bottom wall.

Den höga temperaturen tillsammans med ett gasplas- ma, som innehåller ett eller flera kompenserande ämnen och är utvecklat mellan elektroderna 112 och 120, åstad- kommer en reducering av de lokala tillstànden i celle- geringens bandgap. Kompenseringen eller förändringen av den amorfa legeringen 118 kan förstärkas genom be- strålning av den amorfa legeringen 118 med stràlnings- energi från en källa 138 för ultraviolettljus, vilken källan är visad utanför behållarstommen 100 och riktar 451 353 22 ultraviolett ljus in mellan elektroderna 112 och 120 genom ett kvartsfönster 140, som är monterat i sido- väggen till behàllarstommen 100.The high temperature together with a gas plasma, which contains one or more compensating substances and is developed between the electrodes 112 and 120, causes a reduction of the local conditions in the bandgap of the cell alloy. The compensation or change of the amorphous alloy 118 can be enhanced by irradiating the amorphous alloy 118 with radiant energy from a source 138 of ultraviolet light, which source is shown outside the container body 100 and directs ultraviolet light between the electrodes 112 and 120. through a quartz window 140 mounted in the side wall of the container body 100.

Det låga trycket eller vakuumet i kammaren 102 kan utvecklas av en ej visad vakuumpumpy såsom pumpen 56 i fig 1. Kammarens 102 tryck kan vara av storleksord- ningen O,3~2 torr med en substrattemperatur av storleks- ordningen 2oo-4so°c. Det aktiverade fluoret (och vatet) liksom andra kompenserande eller förändranden ämnen kan också framställas ur föreningar, som innehåller ämnena, istället för ur en källa för molekylär gas, såsom tidigare nämnd.The low pressure or vacuum in the chamber 102 may be developed by a vacuum pump (not shown) such as the pump 56 in Fig. 1. The pressure of the chamber 102 may be of the order of 0.3-2 dry with a substrate temperature of the order of 200-450 ° C. The activated fluorine (and water) as well as other compensating or altering substances can also be prepared from compounds containing the substances, instead of from a source of molecular gas, as previously mentioned.

Fig 6 åskådliggör ett fotovoltiskt flercellsdon 141 med staplade celler, vilket don har tre elektriskt separata, enskilda fotovoltíska celler 143, 145 och 147. Dessa enskilda celler kan vara fysiskt åtskilda, varvid varje cell är tillverkad på sitt eget särskilda substrat, eller kan de vara fysiskt sammanhängande och skilda àt av ett avsatt, elektriskt isolerande skikt.Fig. 6 illustrates a photovoltaic multicellular device 141 with stacked cells, which device has three electrically separate, individual photovoltaic cells 143, 145 and 147. These individual cells may be physically separated, each cell being made on its own special substrate, or they may be physically cohesive and separated by a deposited, electrically insulating layer.

De tre cellerna har exempelvis minskande bandgap, vil- ka företrädesvis är valda att utjämna eller svara mot den ström som alstras av var och en av cellerna. Cel- lerna är anslutna medelst yttre anslutningar 149 och 151, som kan inbegripa lastanpassningskretsar eller kan vara mellan varje cell isolerade galler. Cellerna 143 kan exempelvis vara framställda av en a-Si:F:H-1e- gering med ett gap på ungefär 1,9 eV. Cellen 145 kan vara framställd med en liten mängd av ett bandjuste- rande ämne, såsom germanium, med ett gap på 1,5 eV.For example, the three cells have decreasing bandgaps, which are preferably selected to equalize or respond to the current generated by each of the cells. The cells are connected by external terminals 149 and 151, which may include load matching circuits or may be insulated between each cell. The cells 143 may, for example, be made of an α-Si: F: H-1 alloy with a gap of approximately 1.9 eV. The cell 145 may be made with a small amount of a band-adjusting substance, such as germanium, with a gap of 1.5 eV.

Den tredje cellen 147 kan vara framställd med en större mängd av ett eller flera bandjusterande ämnen och har ett bandgap på 1,2 eV.The third cell 147 may be made with a larger amount of one or more band adjusting substances and has a band gap of 1.2 eV.

De fotonenergier som absorberas av varje cell är angivna med vàgformade linjer 153, 155 och 157. Linjer- na 153, 155 och 157 representerar fotonenergier på över 1,9 ev, 1,5 eV resp 1,2 eV. Om önskat kan cellerna ock- så ha graderade bandgap. Genom väsentlig anpassning 451 353 23 av de fràn varje cell alstrade strömmarna förbättras hela donets tomgångsspänning Voc utan väsentlig minsk- ning av kortslutningsströmmen Jsc.The photon energies absorbed by each cell are indicated by wavy lines 153, 155 and 157. Lines 153, 155 and 157 represent photon energies above 1.9 ev, 1.5 eV and 1.2 eV, respectively. If desired, the cells can also have graded bandgaps. By substantially adjusting the currents generated from each cell, the entire no-load voltage Voc of the device is improved without a significant reduction of the short-circuit current Jsc.

Ett flercellsdon 159 av tandem- ellre kaskadtyp är àskâdliggjort i fig 7. Detta don kan framställas med cellerna enligt fig 6, varvid strömmarna fràn var och en av cellerna anpassas till varandra. De anpassad ström uppvisande cellerna l43', 145' och 147' absorbe- rar samma fotonenergier, representerade av l53, 155 och l57. Cellerna har inga yttre förbindningar mellan sig utan utnyttjar istället övergångar 161 och 163 som de elektriska anslutningarna mellan cellerna. Ehuru den ovan diskuterade strålningsenergin typiskt är ur solspektrumet, kan andra flekrcellstillämpningar, som utnyttjar andra ljuskällor, också uppnås genom uppfin- ningen. Ehuru cellsubstraten för cellerna 143 och 145 måste vara i huvudsak genomsynliga för fotonenergin av intresse, är vidare substraten för cellerna 147 och 147' ej begränsade på så sätt. De yttre anslutningarna för cellerna 141 och 159 är ej visade.A multi-cell device 159 of the tandem or cascade type is illustrated in Fig. 7. This device can be manufactured with the cells according to Fig. 6, the currents from each of the cells being adapted to each other. The adapted current having cells 143 ', 145' and 147 'absorbs the same photon energies, represented by 153, 155 and 157. The cells have no external connections between them but instead use transitions 161 and 163 as the electrical connections between the cells. Although the radiation energy discussed above is typically from the solar spectrum, other multicellular applications utilizing other light sources can also be achieved by the invention. Although the cell substrates of cells 143 and 145 must be substantially transparent to the photon energy of interest, further, the substrates of cells 147 and 147 'are not so limited. The external connections of cells 141 and 159 are not shown.

Olika slag av celler av amorfa legeringar kan ut- nyttjas i flercellsdonen enligt föreliggande uppfinning.Different types of cells of amorphous alloys can be utilized in the multicellular devices of the present invention.

Som ett exempel kan cellen 143 ha ett ökat bandgap, sàsom avslöjat. Som ett annat exempel kan cellen 145 vara i huvudsak egenledande eller ha en bandgapsjuste- ring. Cellen 147 kan ha en bandgapsjustering och var och en av cellerna kan vara graderade.As an example, cell 143 may have an increased bandgap, as revealed. As another example, the cell 145 may be substantially self-conducting or have a bandgap adjustment. Cell 147 may have a bandgap alignment and each of the cells may be graded.

Fig 8 visar ett flercellsdon 142 med staplade cel- ler i fragmentariskt tvärsnitt, varvid donet innefat- tar ett flertal Schottky-barriärsolceller. Solcellsdonet l42 innefattar tre Schottky-barriärsolceller l42a, l42b och l42c. Såsom angivits i figuren kan donet l42 inne- fatta ytterligare celler, om så önskat.Fig. 8 shows a multicellular device 142 with stacked cells in fragmentary cross-section, the device comprising a plurality of Schottky barrier solar cells. The solar cell device 142 comprises three Schottky barrier solar cells 142a, 142b and 142c. As shown in the figure, the device 142 may comprise additional cells, if desired.

Solcellen l42a innefattar ett substrat eller en elektrod 144 av ett material med goda elektriska led- ningsegenskaper samt förmåga att göra ohmsk eller spärr- fri kontakt med en amorf legering l46a, vilken kompen- 451 353 24 serats eller förändrats för àstadkommande av låg tät- het av lokala tillstànd i energigapet samt har ett band- gap, som är optimerat genom processerna enligt före- liggande uppfinning. Substratet 144 kan innefatta en halvgenomsynlig metall eller en metall'av låg arbets- funktion, såsom aluminium, tantal, rostfritt stål eller annat material, som är anpassat till den amorfa legering l46a som är avsatt därpå, vilken legering företrädesvis innefattar kisel kompenserat eller förändrat på sättet för de tidigare beskrivna legeringarna, så att den har låg täthet av lokala tillstànd i energigapet. Mest före- draget är att legeringen har ett omrâde l48a närmast elektroden l44, vilket omrâde bildar en kraftigt dopad gränsyta med ledningsförmàga av N+-typ och med låg resi- stans mellan elektroden och ett odopat område l50a med relativt hög mörkerresistans, vilket området är ett egenledande område med låg ledningsförmàga av N-typ.The solar cell 142a comprises a substrate or an electrode 144 of a material having good electrical conductivity properties and the ability to make ohmic or barrier-free contact with an amorphous alloy 146a, which has been compensated or altered to achieve low density. of local states in the energy gap and has a band gap, which is optimized by the processes according to the present invention. The substrate 144 may comprise a semi-transparent metal or a low performance metal, such as aluminum, tantalum, stainless steel or other material adapted to the amorphous alloy 1446a deposited thereon, which alloy preferably comprises silicon compensated or altered on the method of the previously described alloys, so that it has a low density of local conditions in the energy gap. Most preferred is that the alloy has an area 148a closest to the electrode 144, which area forms a strongly doped N + type conductivity interface and with low resistance between the electrode and an undoped area 150a with relatively high dark resistance, which area is a self-conducting area with low conductivity of N-type.

Såsom sedd i fig 8 ansluter den amorfa legeringens l46a övre yta till ett metallomràde l52a, varvid gräns- ytan mellan detta metallomràde och den amorfa legeringen. l46a bildar en Schottky-barriär l54a. Metallomràdet l52a är genomsynligt eller halvgenomsynligt för sol- strålning, har god elektrisk ledningsförmàga samt har en hög arbetsfunktion (exempelvis 4,5 eV eller större, exempelvis alstrad av guld, platina, palladium, etc) relativt den för den amorfa legeringen 146a. Metallom- rådet l52a kan vara ett enda skikt av en metall eller kan bestå av flera skikt. Den amorfa legeringen l46a kan ha en tjocklek pà ungefär 0,5-l um och metallomràdet l52a kan ha en tjocklek pà ungefär 100 Å för att vara halvgenomsynlig för solstrálning.As seen in Fig. 8, the upper surface of the amorphous alloy 145a connects to a metal area 1252a, the interface between this metal area and the amorphous alloy. l46a forms a Schottky barrier l54a. The metal area l52a is transparent or semi-transparent to solar radiation, has good electrical conductivity and has a high working function (eg 4.5 eV or larger, for example generated of gold, platinum, palladium, etc.) relative to that of the amorphous alloy 146a. The metal area l52a may be a single layer of a metal or may consist of several layers. The amorphous alloy 146a may have a thickness of about 0.5 .mu.m and the metal region 1252a may have a thickness of about 100 Å to be semi-transparent to solar radiation.

På ytan av metallområdet l52a är en av en metall med god elektrisk ledningsförmàga framställd gallerelek- trod l56a avsatt. Gallret kan innefatta ortogonalt rela- terade linjer av ledande material, som upptar endast en mindre andel av metallomràdets area, medan resten av området skall friläggas för solenergi. Gallret l56a l5 451 353 kan exempelvis uppta endast ungefär 5-lO % av metall- områdets l52a hela.area. Gallerelektroden l56a samlar likformigt upp ström frán metallomràdet l52a för säker- ställande av en god, låg serieresistans för donet.On the surface of the metal area l52a, a grid electrode l56a made of a metal with good electrical conductivity is deposited. The grid may comprise orthogonally related lines of conductive material, which occupy only a small proportion of the area of the metal area, while the rest of the area shall be exposed to solar energy. The grid l56a l5 451 353 can, for example, occupy only about 5-10% of the entire area of the metal area l52a. The grid electrode l56a uniformly collects current from the metal area l52a to ensure a good, low series resistance for the device.

Ett isolerande skikt l58a är pàfört över galler- elektroden l56a för att isolera cellen l42a fràn den intilliggande cellen l42b. Det isolerande skiktet l58a kan exempelvis vara SiO2 eller Si3N4.An insulating layer l58a is applied over the grid electrode l56a to insulate the cell l42a from the adjacent cell l42b. The insulating layer 175a may be, for example, SiO 2 or Si 3 N 4.

Cellen l42b och var och en av de andra mellancel- lerna mellan den undre cellen l42a och den övre cellen l42c innefattar en gallerelektrod l60b, som är avsatt på den intilliggande cellens skikt, såsom cellens l42a isolerande skikt l58a. Gallret l60d är företrädesvis identiskt med gallret l56a och inriktat med detta för att utesluta onödig skuggning. över gallret 163 är ett genomsynligt eller halvgenomsynligt metallomràde l62b avsatt. Metallomràdet l62b har företrädesvis god elek- trisk ledningsförmàga samt hög arbetsfunktion, liksom omrâdet lS2a. över metallomrádet l62b är en annan amorf legering l46b avsatt, vilken företrädesvis innefattar kisel och är kompenserad eller förändrad pà sättet för de tidigare beskrivna legeringarna. Legeringen l46b innefattar ett område l48b närmast metallen l62b, vilket bildar en kraftigt dopad gränsyta med ledningsförmàga av N+-typ och làg resistans mellan metallen l62b och ett odopat omrâde l50b med relativt hög mörkerresistans, vilket området är egenledande men har låg ledningsförmåga av N-typ. Legeringen l46b är företrädesvis bandgapsjusterad på ett tidigare beskrivet sätt, så att legeringens l46b bandgap är Större än legeringens l46a bandgap.The cell 142b and each of the other intermediate cells between the lower cell 142a and the upper cell 142c comprises a grid electrode 160b deposited on the layer of the adjacent cell, such as the insulating layer 158a of the cell 142a. The grid 16d is preferably identical to the grid 166a and aligned therewith to exclude unnecessary shading. above the grid 163 a transparent or semi-transparent metal area l62b is deposited. The metal area l62b preferably has good electrical conductivity and high work function, as does the area lS2a. over the metal area 162b, another amorphous alloy 146b is deposited, which preferably comprises silicon and is compensated or altered in the manner of the previously described alloys. The alloy 146b comprises an area 148b closest to the metal 162b, which forms a strongly doped interface with N + type conductivity and low resistance between the metal 162b and an undoped area 150b with relatively high dark resistance, which area is self-conducting but has low N-type conductivity. . The alloy 146b is preferably bandgap adjusted in a manner previously described, so that the bandgap of the alloy 146b is larger than the bandgap of the alloy 146a.

I likhet med cellen l42a innefattar cellen l42b ett genomsynligt eller halvgenomsynligt metalliskt om- råde lS2b, som bildar en Schottky-barriär vid l54b, samt en gallerelektrod l56b över området l52b. över gallerelektroden l56b är ett annat isolerande skikt l58b avsatt för isolering av cellen l42b från cellen l42c. l5 451 353 26 Den övre cellen l42c är väsentligen identisk med mellancellen l42b med undantag för att den ej innefat- tar nàgot isolerande skikt utan istället har ett anti- reflexskikt l63 avsatt över gallerelektroden l56c. Den amorfa legeringen l46c, som innefattar'N+-området l48c och det egenledande området l50c med svag ledningsför- mága av N-typ samt hög mörkerresistans, är också band- gapsjusterad för att ha ett bandgap, som är större än legeringens l46b bandgap.Like the cell 142a, the cell 142b comprises a transparent or semi-transparent metallic region 152, which forms a Schottky barrier at 154b, and a grid electrode 156b over the region 152b. above the grid electrode l56b, another insulating layer l58b is deposited to insulate the cell l42b from the cell l42c. l5 451 353 26 The upper cell l42c is substantially identical to the intermediate cell l42b except that it does not comprise any insulating layer but instead has an anti-reflective layer l63 deposited over the grid electrode l56c. The amorphous alloy 146c, which includes the N + region 144c and the self-conducting region 150c with weak N-type conductivity and high dark resistance, is also band gap adjusted to have a band gap larger than the band gap 1446 of the alloy.

Ett anti-reflexskikt 163 kan vara pàfört över gal- lerelektroden l56c och metallomrádets lS2c områden mel- lan gallerelektrodomràdena. Anti-reflexskiktet 163 har en solstràlningsmottagande yta 164, mot vilken solstràl- ning infaller. Anti-reflexskiktet 163 kan exempelvis ha en tjocklek av samma storleksordning som storleken av våglängden för punkten för maximal energi i solstràl- ningsspektrumet, dividerad med 4 ggr brytningsindexet för anti-reflexskiktet 163. Om metallomràdet lS2c består av platina med en tjocklek pâ lOO Å, skulle ett lämp- ligt anti-reflexskikt 163 bestå av zirkoniumoxid med en tjocklek på ungefär 500 A och ett brytningsindex på 2,1.An anti-reflective layer 163 may be applied over the grid electrode l56c and the areas of the metal area lS2c between the grid electrode areas. The anti-reflective layer 163 has a solar radiation receiving surface 164, against which solar radiation is incident. For example, the anti-reflection layer 163 may have a thickness of the same order of magnitude as the wavelength of the point of maximum energy in the solar radiation spectrum, divided by 4 times the refractive index of the anti-reflection layer 163. If the metal region IS2c consists of platinum with a thickness of 100 Å, a suitable anti-reflective layer 163 would consist of zirconia having a thickness of about 500 Å and a refractive index of 2.1.

Det eller de bandjusterande ämnena tillföres åtmin- stone det fotoströmsalstrande området l50a, l50b och l50c.The band-adjusting substance or substances are supplied to at least the photocurrent generating area 150a, 150b and 150c.

Den vid gränsyten mellan områdena lSOa och l52a, l50b och l52b resp l50c och lS2c bildade Schottky-barriären l54a, l54b och 1540 gör det möjligt för fotoner från solstràlningen att åstadkomma laddningsbärare i lege- ringarna l46a, l46b och l46c, vilka uppsamlas som ström av gallerelektroden l56a, l56b och l56c. Alla gallren är företrädesvis inriktade för att utesluta onödig skugg- ning. Ett ej visat oxidskikt med en tjocklek av stor- leksordningen 3OÅ kan också tilläggas mellan vart och ett av skikten l50a, l50b och l50c och l52a, l52b och lS2c för ástadkommande av ett staplat MIS (metall-iso- lator-halvledare)-solcellsdon. 451 355 27 Fig 9 visar i fragmentarisk tvärsnittsvy ett fler- cellsdon 166 av tandem- eller kaskadtyp, vilket don också innefattar ett flertal Schottky-barriärsolceller.The Schottky barrier l54a, l54b and 1540 formed at the interface between the areas lSOa and l52a, l50b and l52b and l52b and lS2c respectively the grid electrode l56a, l56b and l56c. All grids are preferably aligned to exclude unnecessary shading. An oxide layer (not shown) having a thickness of the order of 30O may also be added between each of the layers 150a, 150b and 150c and 152a, 1252b and 152 to provide a stacked MIS (metal insulator-semiconductor) solar cell. Fig. 9 shows in fragmentary cross-sectional view a tandem or cascade type multicellular device 166, which device also comprises a plurality of Schottky barrier solar cells.

Solcellsdonet l66 innefattar tre Schottky-barriärsol- celler l66a, l66b och l66c. Såsom angivit i figuren kan donet 166 innefatta ytterligare celler, om sä önskat.The solar cell 166 comprises three Schottky barrier solar cells 16a, 16b and 16c. As indicated in the figure, the device 166 may include additional cells, if desired.

Solcellsdonet l66a innefattar ett substrat eller- en elektrod 167 av ett material med god elektrisk led- ningsförmàga samt förmåga att bilda en ohmsk eller spärr- fri kontakt med en amorf legering l68a, som är kompen- serad eller förändrad för àstadkommande av en lag tät- het av lekala tillstànd i energigapet, som är optimerat genom processerna enligt föreliggande uppfinning. Sub- stratet 167 kan innefatta en genomsynlig eller halv- genomsynlig metall eller en metall med låg arbetsfunk- tantal, rostfritt stål eller anpassat till den amorfa lege- tion, såsom aluminium, annat material, som är ringen l68a, vilken är avsatt därpå och företrädesvis innefattar kisel eller germanium, kompenserat eller förändrat pà sättet för de tidigare beskrivna legering- arna, sà att det har en låg täthet av lokala tillstànd i energigapet. Mest föredraget är att legeringen har ett omrâde l69a närmast elektroden 167, vilket område bildar en kraftigt dopad gränsyta med ledningsförmàga av N+-typ och med làg resistans mellan elektroden och ett odopat område l70a med relativt hög mörkerresistans, vilket område är egenledande men är svagt ledande av N-typ.The solar cell 166a comprises a substrate or electrode 167 of a material having good electrical conductivity and the ability to form an ohmic or barrier-free contact with an amorphous alloy 16a, which is compensated or altered to provide a layer of dense of leaky conditions in the energy gap, which is optimized by the processes of the present invention. The substrate 167 may comprise a transparent or semi-transparent metal or a low working number metal, stainless steel or adapted to the amorphous alloy, such as aluminum, other material, which is the ring 168a, which is deposited thereon and preferably includes silicon or germanium, compensated or altered in the manner of the previously described alloys, so that it has a low density of local conditions in the energy gap. Most preferably, the alloy has an area l69a closest to the electrode 167, which area forms a strongly doped N + type conductivity interface and with low resistance between the electrode and an undoped area l70a with relatively high dark resistance, which area is self-conducting but weakly conductive of N-type.

Såsom sedd i fig 9 ansluter den amorfa legeringens l68a övre yta till ett metallomràde l7la, varvid en gränsyta mellan detta metallområde och den amorfa lege- ringen l68a bildar en Schottky-barriär l72a. Metallom- rådet l7la är genomsynligt eller halvgenomsynligt för solstrâlning, har elektrisk ledningsförmàga samt har en hög arbetsfunktion (exempelvis 4,5 ev eller större, exempelvis alstrad av guld, platina, palladium etc) relativt den för amorfa legeringen l68a. Metallomràdet lO l5 451 353 28 l7la kan vara ett enda skikt av en metall eller kan bestå av flera skikt. Den amorfa legeringen l68a kan ha en tjocklek på ungefär 0,5 - l um och metallområdet l7la kan ha en tjocklek pà ungefär 100 Å för att vara halvgenomsynlig för solstràlning. ' Cellen l66b och alla andra mellanceller mellan den undre cellen l66a och den övre cellen l66c inne- fattar en amorf legering l68b, vilken företrädesvis innefattar kisel och är kompenserad eller förändrad på sättet för de tidigare beskrivna legeringarna. Lege- ringen l68b innefattar ett omrâde l69b närmast metal- len l7la, som bildar en kraftigt dopad gränsyta med ledningsförmåga av N+-typ och med làg resistans mellan metallen l7la och ett odopat omràde l70b med relativt hög mörkerresistans, vilket område är ett egenledande men làg ledningsförmàga av N-typ uppvisande område.As seen in Fig. 9, the upper surface of the amorphous alloy 168a connects to a metal area 17a, an interface between this metal area and the amorphous alloy 168a forming a Schottky barrier 172a. The metal region l7la is transparent or semi-transparent to solar radiation, has electrical conductivity and has a high working function (eg 4.5 ev or larger, for example generated of gold, platinum, palladium, etc.) relative to that of the amorphous alloy l68a. The metal area 10 l5 451 353 28 l7la may be a single layer of a metal or may consist of several layers. The amorphous alloy l68a may have a thickness of about 0.5 - 1 μm and the metal region l1la may have a thickness of about 100 Å to be semi-transparent to solar radiation. The cell 166b and all other intermediate cells between the lower cell 1666a and the upper cell 1666c comprise an amorphous alloy 168b, which preferably comprises silicon and is compensated or altered in the manner of the previously described alloys. The alloy l68b comprises an area l69b closest to the metal l7la, which forms a strongly doped interface with N + type conductivity and with low resistance between the metal l1la and an undoped area l70b with relatively high dark resistance, which area is a self-conducting but low conductivity of N-type exhibiting range.

Legeringen l68b är företrädesvis, åtminstone i omrâdet l70b, bandgapsjusterat pà ett tidigare beskrivet sätt, så att legeringens l68b bandgap är högre än legeringens l68a bandgap. I likhet med cellen l66a innefattar cel- len l66b ett genomsynligt eller halvgenomsynligt metall- omrâde l7lb, som bildar en Schottky-barriär vid l72b.The alloy 168b is preferably, at least in the area 17b, bandgap adjusted in a manner previously described, so that the bandgap of the alloy 168b is higher than the bandgap of the alloy 168a. Like cell l66a, cell l66b comprises a transparent or semi-transparent metal region l7lb, which forms a Schottky barrier at l72b.

Den övre cellen l66c är väsentligen identisk med mellancellen l66b med undantag för att den vidare inne- fattar en gallerelektrod 173 samt ett antireflexskikt 174, vilket är avsatt över gallerelektroden 173. Den amorfa legeringen l68c, innefattande N+-omrâdet l69c och det svagt N-ledande, egenledande och hög mörker- resistans uppvisande området l70c, är bandgapsjusterad, åtminstone i området l70c för att uppvisa ett bandgap, som är större än legeringens l68b bandgap.The upper cell 166c is substantially identical to the intermediate cell 166b except that it further comprises a grid electrode 173 and an anti-reflection layer 174, which is deposited over the grid electrode 173. The amorphous alloy 168c, comprising the N + region 169c and the weakly N-conducting , self-conducting and high dark resistance having the region l70c, is bandgap adjusted, at least in the region l70c to have a bandgap which is larger than the bandgap of the alloy l68b.

Gallerelektroden 173 på ytan av metallomràdet 152 är gjord av en metall med god elektrisk ledningsförmága.The grid electrode 173 on the surface of the metal area 152 is made of a metal with good electrical conductivity.

Gallret kan innefatta ortogonalt relaterade linjer av ledande material, som upptar endast en mindre andel av metallomràdets area, medan resten av området skall friläggas för solenergi. Gallret 173 kan exempelvis 451 353 29 uppta endast ungefär 5-10 % av metallomràdets l7lc hela area. Gallerelektroden 173 samlar likformigt upp ström från metallomràdet l7l för säkerställande av en god, låg serieresistans från donet.The grid may comprise orthogonally related lines of conductive material, which occupy only a small proportion of the area of the metal area, while the rest of the area is to be exposed to solar energy. The grid 173 can, for example, occupy only about 5-10% of the entire area of the metal area 177c. The grid electrode 173 uniformly collects current from the metal area 171 to ensure a good, low series resistance from the device.

Antireflexskiktet 174 kan vara pàfört över galler- elektroden 173 och metallomràdets l7lc områden mellan gallerelektrodområdena.-Antirefiexskiktet 174 har en. solstràlningsmottagande yta 175, mot vilken solstràl- ning infaller. Antireflexskiktet 174 kan exempelvis ha en tjocklek av samma storleksordning som storleken av våglängden för punkten för maximal energi i solstrál- ningsspektrumet, dividerad med fyra gånger brytnings- indexet för antireflexskiktet 174. Om metallomràdet l7lc består av platina med en tjocklek på 100 Å, skulle ett lämpligt antireflexskikt 174 bestà av zirkonium- oxid med en tjocklek på ungefär 500 A och ett brytnings- index pà 2,1.The anti-reflection layer 174 may be applied over the grid electrode 173 and the areas of the metal region 171c between the grid electrode regions. The anti-reflection layer 174 has one. solar radiation receiving surface 175, against which solar radiation is incident. For example, the anti-reflection layer 174 may have a thickness of the order of magnitude of the wavelength of the point of maximum energy in the solar radiation spectrum, divided by four times the refractive index of the anti-reflection layer 174. If the metal region 17c consists of platinum with a thickness of 100 Å, a suitable anti-reflective layer 174 consists of zirconia with a thickness of approximately 500 A and a refractive index of 2.1.

Det eller de bandjusterande ämnena tillföres de fotoströmsalstranden områden l70a, l70b och l70c. De vid gränsytan mellan områdena l70a och l7la, l70b och l7lb, respektive l70c och l7lc bildade Schottky-barri- ärerna l72a, l72b respektive l72c gör det möjligt för fotoner fràn solstràlningen att åstadkomma laddnings- bärare i legeringarna l68a, l68b och l68c, vilka upp- samlas som ström av gallerelektroden 173. Ett Ej ViSafi oxidskikt med en tjocklek av storleksordningen 30 A kan tilläggas mellan skikten l70a och l7la, l70b och l7lb respektive l70c och l7lc för àstadkommande av ett MIS(metall-isolator-halvledar)-solcellsdon av tandem- eller kaskadtyp.The band-adjusting substance or substances are supplied to the photocurrent beach areas 17a, 170b and 170c. The Schottky barriers l72a, l72b and l72c, respectively, formed at the interface between regions 170a and 17a, 17b and 17b, and 170c and 17c, respectively, allow photons from solar radiation to provide charge carriers in the alloys l68a, l68b, l68b and l68c. is collected as current by the grid electrode 173. A non-ViSa oxide layer with a thickness of the order of 30 A can be added between the layers 17a and 17a, 17b and 17b and 17c and 17c, respectively, to provide a MIS (metal insulator-semiconductor) solar cell of tandem or cascade type.

Såsom använda häri avser termerna kompenserande medel eller material och förändrande medel, ämnen eller material sådana material som är inbegripna i den amorfa cellegeringen för förändring eller ändring av dennas struktur, såsom exempelvis aktiverat fluor (och väte), inbegripet i den amorfa legeringen som innehåller kisel för bildande av en amorf legering med sammansättningen 451 353 1.» -«...._.........-. kisel- fluor-väte, med ett önskat bandgap samt en lag täthet av lokala tillstànd i energigapet. Det aktiverade fluoret (och vätet) är bundet vid kislet 1 legeringen samt reducerar tätheten av lokala tillstànd i denna.As used herein, the terms compensating agents or materials and modifying agents, substances or materials are those materials included in the amorphous cell alloy for altering or altering its structure, such as, for example, activated fluorine (and hydrogen), including the amorphous alloy containing silicon. to form an amorphous alloy having a composition of 451 353 1. » - «...._.........-. silicon-fluorine hydrogen, with a desired band gap and a low density of local conditions in the energy gap. The activated fluorine (and hydrogen) is bound to the silicon in the alloy and reduces the density of local conditions therein.

Som följd av den ringa storleken hos flüor- och väte- atomerna kan de båda enkelt införas i den amorfa le- geringen utan väsentlig dislokation av kiselatomerna och dessas samband i den amorfa legeringen. Detta är alldeles särskilt sant på grund av fluorets extrema elektronegativitet, specifikhet, ringa storlek och reak- tionsförmàga, vilka egenskaper samtliga hjälper till att påverka och organisera legeringarnas lokala ordning.Due to the small size of the fluorine and hydrogen atoms, they can both be easily introduced into the amorphous alloy without significant dislocation of the silicon atoms and their relationship in the amorphous alloy. This is especially true due to the extreme electronegativity, specificity, small size and reactivity of fluorine, all of which properties help to influence and organize the local order of the alloys.

Vid skapande av denna nya legering är fluors starka induktiva krafter och dess förmåga att verka organise- rande på närordningen av betydelse. Fluors förmåga att binda både kisel och väte resulterar i bildandet av nya och överlägsna legeringar med ett minimum av lokala defekta tillstànd i energigapet. Fluor och väte införes följaktligen utan väsentligt bildande av andra lokala tillstànd i energigapet i och för bildande av de nya legeringarna.In creating this new alloy, fluorine's strong inductive forces and its ability to have an organizing effect on the local system are important. Fluorine's ability to bind both silicon and hydrogen results in the formation of new and superior alloys with a minimum of local defective conditions in the energy gap. Consequently, fluorine and hydrogen are introduced into the energy gap without significant formation of other local conditions in order to form the new alloys.

Utöver de staplade och tandem- eller kaskadkoppla- de Schottky-barriärsolcellerna eller MIS-flersolcellerna, som är visade i fig 8 och 9, finns det solcellskonstruk- tioner, vilka utnyttjar PIN-övergångar 1 stommen av den amorfa legering som utgör del därav, bildade i överensstämmelse med successiva avsättnings-, kompen- serings- eller förändrings- och dopningssteg, såsom de tidigare beskrivna. Dessa andra former av solceller är generellt àskádliggjorda i fig lO och ll.In addition to the stacked and tandem or cascaded Schottky barrier solar cells or MIS multi-solar cells shown in Figures 8 and 9, there are solar cell constructions which utilize pin transitions in the body of the amorphous alloy forming part thereof. in accordance with successive deposition, compensation or change and doping steps, as previously described. These other forms of solar cells are generally illustrated in Figures 10 and 11.

I fig 10, vartill nu hänvisas, àskàdliggöres ett flercellsdon 180 med flera staplade celler, innefat- tande ett flertal PIN-solceller l8la, l8lb och l8lc.In Fig. 10, to which reference will now be made, a multicellular device 180 with several stacked cells, including a plurality of pin solar cells 11a, 18b and 18lc, is illustrated.

Den undre cellen l8la har ett substrat 182, vilket kan vara genomsynligt eller halvgenomsynligt eller bildat av rostfritt stål eller aluminium. Substratet 182 har önskad bredd och längd samt företrädesvis en tjocklek 451 353 31 på åtminstone 76,2 um. Över substratet 182 är ett N+- -skikt 183 med låg ljusabsorption och hög ledningsför- måga avsatt. över N+-skiktet 183 är avsatt ett skikt 184 av egenledande legering med ett justerat bandgap, hög ljusabsorption, låg mörkerledningsförmåga samt hög fotoledningsförmàga, innefattande tillräckliga mängder av det eller de justerande ämnena för optimering av bandgapet. över det egenledande skiktet 184 är ett P+- -skikt 185 avsatt, vilket har làg ljusabsorption och hög elektrisk ledningsförmåga. Över P+-skiktet-185 är ett TCO-skikt 186 (genomsynlig, ledande oxid = TCO) avsatt, vilket exempelvis kan vara indium-tennoxid (ITO), kadmiumstannat (Cd2SnO4) eller dopad tennoxid (Sn02).The lower cell 111a has a substrate 182, which may be transparent or semi-transparent or formed of stainless steel or aluminum. The substrate 182 has the desired width and length and preferably a thickness of at least 76.2 μm. Above the substrate 182, an N + layer 183 with low light absorption and high conductivity is deposited. over the N + layer 183 is deposited a layer 184 of self-conducting alloy with an adjusted bandgap, high light absorption, low dark conductivity and high photoconductivity, comprising sufficient amounts of the adjusting substance or substances for optimizing the bandgap. over the self-conducting layer 184 a P + - layer 185 is deposited, which has low light absorption and high electrical conductivity. Above the P + layer-185, a TCO layer 186 (transparent, conductive oxide = TCO) is deposited, which may be, for example, indium tin oxide (ITO), cadmium stannate (Cd2SnO4) or doped tin oxide (SnO2).

Ett elektrodgaller 187 är tillagt TCO-skiktet 186, vil- ket galler kan ha formen för de tidigare beskrivna gall- ren.An electrode grid 187 is added to the TCO layer 186, which grid may have the shape of the grids previously described.

Cellen l8la mäste vara isolerad frán den intillig- gande cellen l8lb. För det ändamålet är ett isolerande skikt 188 påfört över gallret l87, vilket skikt 188 kan vara bildat exempelvis av S102 eller-Si3N4.The cell l8la must be isolated from the adjacent cell l8lb. For that purpose, an insulating layer 188 is applied over the grid 187, which layer 188 may be formed, for example, of S102 or -Si3N4.

Cellen l8lb och alla andra mellanceller, vilka kan vara tillagda på i figuren antytt sätt, innefat- tar en stomme l89 av amorf legering, innefattande ett nflskikt 190, ett egenieaanae skikt 191 een ett Pflskikt 192. Vart och ett av dessa skikt uppvisar företrädes- vis samma elektriska och fotoledande egenskaper som de motsvarande skikten i cellen l8la. Det egenledande skiktet l9l är emellertid bandgapsjusterat för uppvisan- de av ett bandgap, som är större än det egenledande skiktets 184 bandgap.The cell 188b and all other intermediate cells, which may be added in the manner indicated in the figure, comprise a body 89 of amorphous alloy, comprising a new layer 190, an individual layer 191 and a P layer 192. Each of these layers has preferential properties. show the same electrical and photoconductive properties as the corresponding layers in cell l8la. However, the self-conducting layer 191 is bandgap adjusted to exhibit a bandgap that is larger than the bandgap of the self-conducting layer 184.

För att underlätta strömuppsamling är en genomsyn- lig eller halvgenomsynlig kontaktoxid 193 och en galler- elektrod 184 anordnade mellan N+-skiktet 190 och det isolerande skiktet 188. Skiktet 193 kan exempelvis vara bildat av tennoxid. På likartat sätt är ett TCO-skikt 195 och en gallerelektrod 196 anordnade invid P+-skik- tet 192. Mellancellen l8lb är isolerad från den övre l5 451 353 32 cellen l8lc av ett skikt av isolerande material 197, såsom exempelvis Si02 eller Si3N4.To facilitate current collection, a transparent or semi-transparent contact oxide 193 and a grid electrode 184 are arranged between the N + layer 190 and the insulating layer 188. The layer 193 may, for example, be formed of tin oxide. Similarly, a TCO layer 195 and a grid electrode 196 are disposed adjacent the P + layer 192. The intermediate cell 18b is isolated from the upper cell 451c of a layer of insulating material 197, such as, for example, SiO 2 or Si 3 N 4.

Den övre cellen l8lc är i huvudsak identisk med mellancellen l8lb. Den innefattar också en gallerelek- trod 198, en genomsynlig eller halvgenomsynlig kontakt- oxid 199, ett N+-område 200, ett egenledande område 201, ett Pïomraae zoz, ett Teo-skikt 2o3 samt en gai- lerelektrod 204. Dessutom är ett antireflexskikt 205 anordnat över gallerelektroden 204, och det egenledan- de området är företrädesvis bandgapsjusterat på tidi- gare beskrivet sätt för uppvisande av ett bandgap, som är större än bandgapet för det egenledande skiktet 191 l8lb.The upper cell 188c is substantially identical to the intermediate cell 181b. It also includes a grid electrode 198, a transparent or semi-transparent contact oxide 199, an N + region 200, a self-conducting region 201, a Pïomraae zoz, a Teo layer 203 and a grating electrode 204. In addition, an anti-reflection layer 205 arranged over the grid electrode 204, and the self-conducting area is preferably bandgap-adjusted in the manner previously described to have a bandgap which is larger than the bandgap of the self-conducting layer 19118b.

För säkerställande av maximal cellverkningsgrad i cellen bör alla gallren vara inriktade med varandra för ute- slutande av onödig skuggning. Det är också klart att ett NIP-flercellsdon kan erhållas genom omkastning av ordningen för N+- och P+-skikten eller områdena.To ensure maximum cell efficiency in the cell, all grids should be aligned with each other to exclude unnecessary shading. It is also clear that a NIP multicellular device can be obtained by reversing the order of the N + and P + layers or regions.

I fig ll, vartill nu hänvisas, åskådliggöres ett flercellsdon 206 av tandem- eller kaskadtyp, vilket don innefattar ett flertal PIN-solceller 207a, 207b och 207c. Den undre cellen 207a har ett substrat 208, som kan vara genomsynligt eller halvgenomsynligt eller bildat av rostfritt stål eller aluminium. Var och en av cellerna 207a, 207b och 207c innefattar en stomme 209a, 209b, respektive 209c av en amorf legering, som innehåller åtminstone kisel. Var och en av legerings- stommarna innefattar ett N+-område eller skikt 2l0a, 2lOb och 2lOc, ett egenledande område eller skikt 2lla, 2llb och 2llc respektive ett P+-område eller skikt 2l2a, 2l2b och 2l2c. Cellen 207b utgör en mellancell och, såsom antytts i figuren, kan ytterligare mellanceller vara inbegripna i donet, om så önskat. Ett NIP-fler- cellsdon kan också erhållas genom omkastning av ord- ningen för N+- och P+-skikten eller områdena. l5 451 353 33 För var och en av cellerna 207a, 207b och 207c i fig ll är P+-skikten sådana legeringsskikt med låg ljusabsorption och hög elektrisk ledningsförmàga. Skik- ten av egenledande legering har en justerad våglängde- tröskel för hög ljusabsorption, låg mörkerledningsför- måga och hög fotoledningsförmàga, innefattande tillräck- liga mängder av det eller de justerande ämnena för op- timering av bandgapet för celldriften. De egenledande skikten är företrädesvis så bandgapsjusterade, att cel- len 207a har det lägsta bandgapet, cellen 207c har det högsta bandgapet samt cellen 207b har ett bandgap där- emellan. De undre legeringsskikten utgöres av ett N+- -skikt med lág ljusledningsförmàga. De N+-dopade skik- tens tjocklek är företrädesvis i området ungefär 50-500 Å.In Fig. 11, to which reference will now be made, a multi-cell device 206 of the tandem or cascade type is illustrated, which device comprises a plurality of PIN solar cells 207a, 207b and 207c. The lower cell 207a has a substrate 208, which may be transparent or semi-transparent or formed of stainless steel or aluminum. Each of the cells 207a, 207b and 207c comprises a body 209a, 209b, and 209c, respectively, of an amorphous alloy containing at least silicon. Each of the alloy bodies comprises an N + region or layer 2110a, 210b and 21c, a self-conducting region or layer 21l, 21lb and 21lc and a P + region or layer 212a, 212b and 212c, respectively. The cell 207b is an intermediate cell and, as indicated in the figure, additional intermediate cells may be included in the device, if desired. A NIP multicellular device can also be obtained by reversing the order of the N + and P + layers or areas. For each of the cells 207a, 207b and 207c in Fig. 11, the P + layers are such alloy layers with low light absorption and high electrical conductivity. The self-conducting alloy layers have an adjusted wavelength threshold for high light absorption, low dark conductivity and high photoconductivity, including sufficient amounts of the adjusting substance or substances to optimize the bandgap for cell operation. The self-conducting layers are preferably so bandgap adjusted that cell 207a has the lowest bandgap, cell 207c has the highest bandgap, and cell 207b has a bandgap in between. The lower alloy layers consist of an N + - layer with low light conductivity. The thickness of the N + doped layers is preferably in the range of about 50-500 Å.

Tjockleken av det amorfa justeringsämnet, som innehåller egenledande legeringsskikt, är företrädesvis mellan ungefär 3000 Å och 30 000 Å. P+-skiktens tjocklek är också företrädesvis ungefär 50-500 A. Som följd av hå- lens kortare diffusionslängd kommer allmänt P+-skikten att vara så tunna som möjligt och av storleksordningen so-iso A. net yttersta skiktet (här f-skiktet 212c) kommer vidare att hållas så tunt som möjligt för und- vikande av ljusabsorption i det kontaktskiktet, och kommer allmänt ej att innefatta det eller de bandgaps- justerande ämnena.The thickness of the amorphous adjusting substance, which contains self-conducting alloy layers, is preferably between about 3000 Å and 30,000 Å. The thickness of the P + layers is also preferably about 50-500 A. Due to the shorter diffusion length of the hole, the P + layers will generally be as thin as possible and of the order of so-iso A. the outermost layer (here the f-layer 212c) will further be kept as thin as possible to avoid light absorption in that contact layer, and will generally not include the bandgap or gaps the adjusting substances.

Efter avsättningen av de olika halvledarlegerings- skikten i den önskade ordningen för cellerna 209a, 209b och 209c utföres ett ytterligare avsättningssteg, före- trädesvis i en separat avsättningsomgivning. En angav- sättningsomgivning utnyttjas lämpligen, eftersom det är fråga om en snabb avsättningsprocess. I detta steg adderas ett TCO-steg 213 (genomskinlig, ledande oxid), vilket exempelvis kan vara indiumtennoxid (ITO), kad- miumstannat (Cd2Sn04) eller dopad tennoxid (Sn02). TCO- -skiktet kommer att tilläggas efter kompenseringen i efterhand av fluor (och väte), om legeringarna ej av- sattes med ett eller flera av de önskade kompenserings- 451 353 34 eller förändringselementen däri.After the deposition of the various semiconductor alloy layers in the desired order for the cells 209a, 209b and 209c, a further deposition step is performed, preferably in a separate deposition environment. A deposition environment is suitably utilized, since it is a matter of a rapid deposition process. In this step, a TCO step 213 (transparent, conductive oxide) is added, which may be, for example, indium tin oxide (ITO), cadmium stannate (Cd 2 SnO 4) or doped tin oxide (SnO 2). The TCO layer will be added after the post-compensation of fluorine (and hydrogen), if the alloys were not deposited with one or more of the desired compensating or altering elements therein.

Om önskat kan ett elektrodgaller 214 tilläggas donet. För ett don med tillräcklig liten area är TCO- -skiktet 2l3 i allmänhet tillräckligt ledande, så att gallret 214 ej är nödvändigt för god verkningsgrad hos donet. Om donet har tillräckligt stor area eller om TCO-skiktets 2l3 ledningsförmåga är otillräcklig, kan gallret 214 placeras på skiktet 213 för kortslutning av laddningsbärarbanan och ökning av donets ledningsverk- ningsgrad.If desired, an electrode grid 214 can be added to the device. For a device with a sufficiently small area, the TCO layer 213 is generally sufficiently conductive, so that the grid 214 is not necessary for good efficiency of the device. If the device has a sufficiently large area or if the conductivity of the TCO layer 213 is insufficient, the grid 214 can be placed on the layer 213 to short-circuit the charge carrier path and increase the conductivity of the device.

Bandgapen för vart och ett av de celler som bildar donen i fig 8, 9, lO och ll kan också vara graderade i deras egenledande eller aktivt fotokänsliga område.The band gaps for each of the cells forming the devices in Figures 8, 9, 10 and 11 may also be graded in their self-conducting or actively photosensitive range.

En sådan gradering kan åstadkommas, såsom fullständigt beskriven i vårt patentansökan (Case 537) inlämnad sam- tidigt härmed.Such a grading can be achieved, as fully described in our patent application (Case 537) filed concurrently herewith.

I fig 12, vartill nu hänvisas, åskådliggöres en utföringsform av en plasmaaktiverad ångavsättningskam- mare 226, i vilken halvledaren och det eller de band- justerande ämnena enligt uppfinningen kan avsättas.In Fig. 12, to which reference will now be made, an embodiment of a plasma-activated vapor deposition chamber 226 is illustrated, in which the semiconductor and the band-adjusting blank (s) of the invention can be deposited.

En styrenhet 228 utnyttjas för att styra avsättningspara- metrarna, såsom tryck, flödeshastigheter, etc, på ett sätt som är likartat det som tidigare beskrivits i sam- band med enheten 24 (fig l). Trycket skulle upprätt- hållas på ungefär 10-3 torr eller mindre.A control unit 228 is used to control the deposition parameters, such as pressure, flow rates, etc., in a manner similar to that previously described in connection with the unit 24 (Fig. 1). The pressure would be maintained at about 10-3 torr or less.

En eller flera reaktíonsgasrörledningar, såsom ledningar 230 och 232, kan utnyttjas för att tillföra sådana gaser som kiseltetrafluorid (SiF4) och väte (H2) till ett plasmaomràde 234. Plasmaområdet 234 upprättas mellan en spole 236, som matas av en likströmskälla (ej àskådliggjord), och en anod 238. Plasmat aktiverar den eller de tillförda gaserna för tillförsel av akti- verat fluor (och väte) för avsättning på ett substrat 240. Substratet 240 kan upphettas till den önskade av- sättningstemperaturen medelst värmarorgan, såsom tidi- gare beskrivits. 451 353 Det eller de bandjusterande ämnena samt kisel kan tillföras från två eller flera föràngningsdeglar, såsom deglar 242 och 244. Degëln 242 skulle exempelvis kunna innehålla germanium och.degeln 244 kisel. Ãmnena i deg- larna 242 och 244 kan förångas medelst'en elektronstrále eller annat uppvärmningsorgan samt aktiveras av plasmat.One or more reaction gas pipelines, such as lines 230 and 232, may be used to supply such gases as silicon tetrafluoride (SiF4) and hydrogen (H2) to a plasma region 234. The plasma region 234 is established between a coil 236 fed by a direct current source (not illustrated). , and an anode 238. The plasma activates the supplied gas (s) for supplying activated fluorine (and hydrogen) for deposition on a substrate 240. The substrate 240 can be heated to the desired deposition temperature by means of heating means, as previously described. The band-adjusting substance (s) and silicon may be supplied from two or more evaporation crucibles, such as crucibles 242 and 244. The crucible 242 may, for example, contain germanium and the crucible 244 silicon. The substances in the crucibles 242 and 244 can be evaporated by means of an electron beam or other heating means and activated by the plasma.

Om man önskar skikta det eller de bandjusterande ämnena i det fotoalstrande området av den film som av- sättes, kan en slutare 246 utnyttjas. Slutaren skulle kunna vrida skiktningen av separata bandjusterande ämnen från två eller flera av deglarna eller kan utnyttjas för att styra avsättningen av det bandjusterande ämnet fràn degeln 242 (eller andra) för àstadkommande av skikt i filmen eller för att variera mängden bandjusterande ämne som avsättes i filmen. Det eller de bandjusterande ämnena kan således tillföras diskret i skikt, huvud- sakligen konstant eller i varierande mängder.If it is desired to layer the band-adjusting substance or substances in the photo-generating area of the film being deposited, a shutter 246 may be used. The shutter could rotate the layer of separate tape adjusters from two or more of the crucibles or could be used to control the deposition of the tape adjuster from the crucible 242 (or others) to create layers in the film or to vary the amount of tape adjuster deposited in the film. . The band-adjusting substance or substances can thus be applied discreetly in layers, mainly constantly or in varying amounts.

Pig 13 åskådliggör det tillgängliga solljusspektru- met. Luftmassa O är det tillgängliga solljuset utan atmosfär och med solen i zenit. Luftmassa l motsvarar samma situation efter filtrering genom jordens atmos- fär. Kristallint kisel har ett indirekt bandgap på unge- fär l,l - 1,2 eV, vilket motsvarar våglängden på unge- fär 1,0 um. Detta är likställt med förlust, dvs ej alstring av användbara fotoner, för i huvudsak alla ljusvàgläng- der över 1,0 um. Såsom utnyttjat häri är bandgapet eller den optiska energin E definierad som den extrapolerade skärningen för en kurva (uñw)l/2, där u är absorptions- koefficienten och fiw (eller e) är fotonenergin. För ljus med en våglängd över den av bandgapet definierade tröskeln är fotonenergierna ej tillräckliga för att alstra ett fotoladdningsbärarpar och tillför därmed ej någon ström till ett speciellt don.Pig 13 illustrates the available sunlight spectrum. Air mass O is the available sunlight without atmosphere and with the sun at its zenith. Air mass l corresponds to the same situation after filtration through the earth's atmosphere. Crystalline silicon has an indirect band gap of approximately 1.1 - 1.2 eV, which corresponds to the wavelength of approximately 1.0 μm. This is equated with loss, ie not generation of useful photons, for essentially all light wavelengths above 1.0 μm. As used herein, the band gap or optical energy E is defined as the extrapolated intersection of a curve (uñw) l / 2, where u is the absorption coefficient and fi w (or e) is the photon energy. For light with a wavelength above the threshold defined by the band gap, the photon energies are not sufficient to generate a photocurrent carrier pair and thus do not supply any current to a particular device.

Vart och ett av donens halvledarlegeringsskikt kan avsättas genom glimurladdning pà baselektrodsubstra- tet med hjälp av en konventionell glimurladdningskamma- re, som finns beskriven i ovannämnda US patentskrift lO l5 451 353 36 4 226 898. Legeringsskikten kan också avsättas i en kontinuerlig process. I dessa fall evakueras glimur- laddningssystemet exempelvis i början till ungefär l mtorr för att rensa ut eller eliminera föroreningar i atmosfären fràn avsättningssystemet. Legeringsmate- rialet matas sedan företrädesvis in i avsättningskam- maren i form av en gasformig förening, allra fördel- _aktigast såsom kiseltetrafluorid (SiF4), väte (H2) och exempelvis german (GeH4). Glimurladdningsplasmat er- hàlles företrädesvis ur gasblandningen, avsättnings- systemet i US patentskriften 4 226 898 drives företrä- desvis vid ett tryck i området på ungefär 0,3 - 1,5 torr, företrädesvis 0,6 - 1,0 torr, såsom ungefär 0,6 torr.Each of the semiconductor alloy layers of the devices can be deposited by glow charging on the base electrode substrate by means of a conventional glow discharge chamber, which is described in the aforementioned U.S. Pat. No. 10,451,353,364,226,898. The alloy layers can also be deposited in a continuous process. In these cases, the glow-charging system is evacuated, for example, at the beginning to about dry to clear out or eliminate pollutants in the atmosphere from the deposition system. The alloying material is then preferably fed into the deposition chamber in the form of a gaseous compound, most advantageously such as silicon tetrafluoride (SiF4), hydrogen (H2) and, for example, german (GeH4). The glow discharge plasma is preferably obtained from the gas mixture, the deposition system of U.S. Pat. No. 4,226,898 is preferably operated at a pressure in the range of about 0.3 - 1.5 torr, preferably 0.6 - 1.0 torr, such as about 0 , 6 torr.

Halvledarmaterialet avsättes från ett självunder- hållet plasma på substratet, som är uppvärmt, företrädes- vis av infraröda medel, till den önskade avsättnings- temperaturen för varje legeringsskikt. Donens dopade skikt avsättes vid olika temperaturer i området från ' 200°C till ungefär l00O°C i beroende av formen av an- vänt material. Den övre gränsen pà substrattemperaturen är delvis beroende på typen av använt metallsubstrat.The semiconductor material is deposited from a self-maintained plasma on the substrate, which is heated, preferably by infrared means, to the desired deposition temperature for each alloy layer. The doped layers of the devices are deposited at different temperatures in the range from 200 ° C to about 100 ° C depending on the shape of the material used. The upper limit of the substrate temperature depends in part on the type of metal substrate used.

För aluminium bör den övre temperaturen ej vara över ungefär 600°C och för rostfritt stål skulle den kunna vara över ungefär l0O0°C. Före framställningen av en från början vätekompenserad amorf legering, sàsom för bildande av det egenledande skiktet i NIP- eller PIN-don, bör substrattemperaturen vara mindre än ungefär 400°C och företrädesvis ungefär 300°C.For aluminum, the upper temperature should not be above about 600 ° C and for stainless steel it could be above about 10 ° C. Prior to the production of an initially hydrogen-compensated amorphous alloy, as for the formation of the self-conducting layer in NIP or PIN devices, the substrate temperature should be less than about 400 ° C and preferably about 300 ° C.

Dophingskoncentrationerna varieras för åstadkom- mande av ledningsförmàgan av den önskade P, P+-, N- eller N+-typen, allteftersom legeringsskikten avsättes för varje don. För N- eller P-dopade skikt dopas mate- rialet med 5 - 100 ppm av dopningsmaterialet, alltefter- som det avsättes. För N+- eller P+-dopade skikt dopas materialet med från 100 ppm till över l % av dopnings- medelsmaterialet, allteftersom det avsättes. N-dopnings- medelsmaterialet kan vara konventionella dopmedel, av- 451 353 37 satta vid de olika substrattemperaturerna företrädesvis i Området fràn 100 ppm till över 5000 ppm för P+-ma- terialet.The doping concentrations are varied to provide the conductivity of the desired P, P +, N or N + type, as the alloy layers are deposited for each device. For N- or P-doped layers, the material is doped with 5 - 100 ppm of the doping material, as it is deposited. For N + or P + doped layers, the material is doped with from 100 ppm to over 1% of the dopant material, as it is deposited. The N-dopant material may be conventional dopants, deposited at the various substrate temperatures, preferably in the range from 100 ppm to over 5000 ppm for the P + material.

Glimurladdningsavsättningsprocessen kan innefat- ta ett växelströmssignalalstrat plasmaf i vilket mate- rialen införes. Plasmat upprätthàlles företrädesvis mellan en katod och en substratanod med en växelströms- signal på fràn ungefär l kHz till 13,6 MHz.The glow discharge deposition process may include an alternating signal generated plasma into which the material is introduced. The plasma is preferably maintained between a cathode and a substrate node with an AC signal of from about 1 kHz to 13.6 MHz.

Ehuru flercellsdonen enligt uppfinningen kan utnytt- ja en mängd olika amorfa legeringsskikt, är det att föredraga att de utnyttjar celler med fluor- och väte- kompenserade, glimurladdningsavsatta legeringar. I detta fall avsättes en blandning av kiseltetrafluorid och väte som ett amorft, kompenserat legeringsmaterial vid eller under ungefär 400°C för ett skikt av N-typ. Det bandjusterade, egenledande amorfa legeringsskiktet och P+-skiktet kan avsättas pà elektrodskiktet vid en högre substrattemperatur över ungefär 450°C, som kommer att ge ett material som är fluorkompenserat.Although the multicellular devices of the invention can utilize a variety of amorphous alloy layers, it is preferred that they utilize cells with fluorine and hydrogen compensated, glow discharge deposited alloys. In this case, a mixture of silicon tetrafluoride and hydrogen is deposited as an amorphous, compensated alloy material at or below about 400 ° C for an N-type layer. The band-adjusted, self-conducting amorphous alloy layer and the P + layer can be deposited on the electrode layer at a higher substrate temperature above about 450 ° C, which will give a material which is fluorine compensated.

Som ett exempel åstadkommer en blandning av gaserna GeH4 + Ar + SiF4 + H2 med relativa procentuella andelar av GeH4 och SiF4 i området 0,001 - 1 % fotokänsliga legeringar med de justerade bandgapen utan förlust av de önskade elektroniska egenskaperna. Blandningen har en kvot på SiF4 relativt H2 pà 4:1 - l0:l. Mängden av det eller de justerande ämnena i den resulterande lege- ringen är mycket större än de procentuella andelarna i gasen och kan vara avsevärt över 20 % i beroende av tillämpningen. Argon är användbart som ett utspädnings- medel men ej nödvändigt.As an example, a mixture of the gases GeH4 + Ar + SiF4 + H2 with relative percentages of GeH4 and SiF4 in the range 0.001 - 1% produces photosensitive alloys with the adjusted band gaps without loss of the desired electronic properties. The mixture has a ratio of SiF4 relative to H2 of 4: 1 - 10: 1. The amount of the adjusting substance or substances in the resulting alloy is much larger than the percentages in the gas and can be considerably above 20% depending on the application. Argon is useful as a diluent but not necessary.

Ehuru bandgapsjusteringsämnet eller -ämnena tilläg- ges åtminstone cellernas fotokänsliga område, kan vidare det eller de ämnena också vara användbara i de andra legeringsskikten i donen. Såsom tidigare har nämnts kan de andra legeringsskikten än det egenledande lege- ringsskiktet vara andra skikt än amorfa skikt, såsom polykristallina skikt (med termen "amorf" avses en lege- 451 353 38 ring eller ett material, som är oordnat på långt av- stånd, fastän det kan vara ordnat pà kort avstånd eller mellanavstånd eller t o m innehålla vissa kristallina inneslutninšar).Furthermore, although the bandgap adjusting blank or blanks are added to at least the photosensitive area of the cells, the blank or blanks may also be useful in the other alloy layers of the devices. As previously mentioned, the alloy layers other than the self-conducting alloy layer may be layers other than amorphous layers, such as polycrystalline layers (by the term "amorphous" is meant an alloy or a material which is arranged at a long distance). , although it may be arranged at short or intermediate distances or even contain certain crystalline inclusions).

Claims (13)

1. 0 15 20 25 30 451 353 39 PATENTKRAV l. Fotokänslígt, amorft flercellsdon med åtmins- tone två celler, av vilka åtminstone en innefattar en amorf, flerskiktig legering med ett aktivt fotokäns- lighetsområde, vilket innefattar.ett bandgap och vil- ket kan träffas av strålning för åstadkommande av ladd- ningsbärare, varvid legeringen innefattar åtminstone ett til1ståndstäthetsreducerande ämne 1 åtminstone ett skikt, vilket ämne är fluor, k ä n n e t e c k n a t därav, att åtminstone ett skikt av cellegeringen (l46a, l46b, l46c, l68b, l68c, 184, 189, 191, 209a, 209b, 209c, 2lla, 2llb, Zllc) har ett bandgapsjusterande äm- ne inbegripet i sig utan väsentlig ökning av tillstån- den i gapet, varvid cellegeringsskiktet är bandgaps- justerat för en särskild fotokänslighetsvåglängdsfunk- tion, som är skild från den andra cellen.A photosensitive, amorphous multicellular device having at least two cells, at least one of which comprises an amorphous, multilayer alloy having an active photosensitivity region, which comprises a bandgap and which may be struck by radiation to produce a charge carrier, the alloy comprising at least one state density reducing substance 1 at least one layer, which substance is fluorine, characterized in that at least one layer of the cell alloy (146a, 146b, 166c, 168b, 168b, 168b, 168b) 184, 189, 191, 209a, 209b, 209c, 2lla, 2llb, Zllc) has a bandgap adjusting substance included therein without significantly increasing the state of the gap, the cell alloy layer being bandgap-adjusted for a particular photosensitivity wavelength function, which is separate from the other cell. 2. Don enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k- n a t därav, att cellegeringen inbegriper kisel.2. A device according to claim 1, characterized in that the cell alloy comprises silicon. 3. Don enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e- t e c k n a t därav, att det justerande ämnet är ger- manium, tenn, kol eller kväve.A device according to claim 1 or 2, characterized in that the adjusting substance is germanium, tin, carbon or nitrogen. 4. Don enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att varje cellegering har ett aktivt fotokänsligt område samt att det juste- rande ämnet är inbegripet åtminstone i nämnda område (l46a, l46b, l46c, l68a, l68b, l68c, 184, 191, 201, 2lla, 2llb, 2llc).4. A device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that each cell alloy has an active photosensitive region and that the adjusting substance is included at least in said region (146a, 146b, 146c, 168a, 168b, 168c), 184, 191, 201, 2lla, 2llb, 2llc). 5. Don enligt något av patentkraven l - 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att åtminstone en cell (l42a, l42b, l42c, 143, l43', 145, l45', l47, l47', l54a, l54b, 1540, l66a, l66b, l66c, l8la, l8lb, l8lc, 207a, 207b, 207c) vidare innefattar ett andra tillstånds- täthetsreducerande ämne, som är väte. -|- »ann-away 10 15 20 25 30 35 451 355 40Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that at least one cell (142a, 142b, 142c, 143, 143 ', 145, 145', 147, 144 ', 154a, 154b, 1540, 166a, l66b, l66c, l1la, l8lb, lllc, 207a, 207b, 207c) further comprises a second state density reducing substance, which is hydrogen. - | - »ann-away 10 15 20 25 30 35 451 355 40 6. Don enligt något av patentkravcn 1 - 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att åtminstone en cell (l42a, l42b, l42c, 143, l43', 145, l45', 147, 147', 154a, l54b, 154c, 166a, 166b, l66c, l8la, 181b, 181c, 207a, 207b, 207c) sättning. är avsatt genom glimurladdningsav-Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that at least one cell (142a, 142b, 142c, 143, 143 ', 145, 145', 147, 147 ', 154a, 154b, 154c, 166a) 166b, l66c, l8la, 181b, 181c, 207a, 207b, 207c) setting. is deposited by glow discharge discharge 7. Don enligt något av patentkraven l - 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att åtminstone en cell (l42a, l42b, l42c, 143, l43', 145, 145', 147, l47', l54a, l54b, l54c, 166a, l66b, l66c, l8la, 18lb, 18lc, 207a, 207b, 207c) innefattar nämnda justerande ämne i huvudsakligen diskreta skikt.Device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that at least one cell (144a, 142b, 142c, 143, 143 ', 145, 145', 147, 147 ', 154a, 1554b, 1554, 166a) l66b, l66c, l1la, 18lb, 18lc, 207a, 207b, 207c) comprises said adjusting substance in substantially discrete layers. 8. Don enligt något av patentkraven 1 - 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att åtminstone en cell (l42a, l42b, l42c, 143, 143', 145, 145', 147, l47', l54a, l54b, l54c, 166a, l66b, l66c, l8la, l8lb, l8lc, 207a, 207b, 207c) innefattar det justerande ämnet i varierande mängder.Device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that at least one cell (142a, 142b, 142c, 143, 143 ', 145, 145', 147, 147 ', 154a, 1554, 1454, 166a) l66b, l66c, l1la, l8lb, lllc, 207a, 207b, 207c) comprises the adjusting substance in varying amounts. 9. Don enligt något av patentkraven 4 - 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att bandgapet för det fotokänsliga omrâdet (l46a, l46b, l46c, 168a, l68b, l68c, 184, 191, 201, 2lla, 211b, 2l1c) är mindre än 1,6 eV.Device according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the band gap for the photosensitive area (146a, 146b, 146c, 168a, 168b, 168c, 184, 191, 201, 211b, 211b, 211c) is smaller than 1.6 eV. 10. lO. Don enligt något av patentkraven 1 - 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att det justerande äm- net är germanium.10. lO. A device according to any one of claims 1 - 9, characterized in that the adjusting substance is germanium. 11. ll. Don enligt något av patentkraven 1 - 10, k ä n n e t e c k n a t därav, att legeringen utgör del av en Schottky-barriärsolcell (l42a, l42b, l42c, l54a, l54b, l54c, 166a, l66b, l66c).11. ll. A device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the alloy forms part of a Schottky barrier solar cell (l42a, l42b, l42c, l54a, l54b, l54c, 166a, l66b, l66c). 12. Don enligt något av patentkraven 1 - ll, k ä n n e t e c k n a t därav, att legeringen utgör del av en MIS-(solcell) (142a).Device according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the alloy forms part of a MIS (solar cell) (142a). 13. Don enligt något av patentkraven 1 - 12, k ä n n e t e c k n a t därav, att legeringen utgör del av ett PIN-don (180, 206).Device according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the alloy forms part of a PIN device (180, 206).
SE8105279A 1980-09-09 1981-09-07 PHOTO-SENSITIVE, AMORFT MULTI CELLS SE451353B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/185,520 US4342044A (en) 1978-03-08 1980-09-09 Method for optimizing photoresponsive amorphous alloys and devices
US20658080A 1980-11-13 1980-11-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE8105279L SE8105279L (en) 1982-03-10
SE451353B true SE451353B (en) 1987-09-28

Family

ID=26881212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8105279A SE451353B (en) 1980-09-09 1981-09-07 PHOTO-SENSITIVE, AMORFT MULTI CELLS

Country Status (14)

Country Link
KR (1) KR890004497B1 (en)
AU (1) AU547646B2 (en)
BR (1) BR8105748A (en)
CA (1) CA1172742A (en)
DE (1) DE3135353A1 (en)
ES (1) ES8302365A1 (en)
FR (1) FR2490013B1 (en)
GB (1) GB2083705B (en)
IE (1) IE52209B1 (en)
IL (1) IL63756A0 (en)
IN (1) IN157288B (en)
IT (1) IT1138583B (en)
NL (1) NL8104138A (en)
SE (1) SE451353B (en)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58139478A (en) * 1982-02-15 1983-08-18 Agency Of Ind Science & Technol Amorphous solar battery
DE3308269A1 (en) * 1983-03-09 1984-09-13 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh SOLAR CELL
EP0122047B1 (en) * 1983-03-11 1988-06-01 Exxon Research And Engineering Company A multi-layered amorphous semiconductor material
US4598164A (en) * 1983-10-06 1986-07-01 Exxon Research And Engineering Co. Solar cell made from amorphous superlattice material
JPS6177375A (en) * 1984-09-21 1986-04-19 Sharp Corp Color sensor
US4638111A (en) * 1985-06-04 1987-01-20 Atlantic Richfield Company Thin film solar cell module
US4713493A (en) * 1985-10-11 1987-12-15 Energy Conversion Devices, Inc. Power generating optical filter
JPS62136885A (en) * 1985-12-11 1987-06-19 Canon Inc Photosensor, its manufacture and manufacturing apparatus
JPS62136871A (en) * 1985-12-11 1987-06-19 Canon Inc Photosensor, its manufacture and manufacturing apparatus
JPH0651906B2 (en) * 1985-12-25 1994-07-06 キヤノン株式会社 Deposited film formation method
JPH0647730B2 (en) * 1985-12-25 1994-06-22 キヤノン株式会社 Deposited film formation method
JPH0746729B2 (en) * 1985-12-26 1995-05-17 キヤノン株式会社 Method of manufacturing thin film transistor
JP2566914B2 (en) * 1985-12-28 1996-12-25 キヤノン株式会社 Thin film semiconductor device and method of forming the same
JPH0651908B2 (en) * 1985-12-28 1994-07-06 キヤノン株式会社 Method of forming thin film multilayer structure
EP0248953A1 (en) * 1986-06-10 1987-12-16 The Standard Oil Company Tandem photovoltaic devices
DD292519A5 (en) * 1990-03-13 1991-08-01 Veb Feinmesszeugfabrik Suhl,De TRANSPARENT PHOTOELECTRIC ELEMENT
NL1000264C2 (en) * 1995-05-01 1996-11-04 Frans Willem Saris Solar cell with multilayer structure of thin films of silicon.
GB0519599D0 (en) * 2005-09-26 2005-11-02 Imp College Innovations Ltd Photovoltaic cells

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4342044A (en) * 1978-03-08 1982-07-27 Energy Conversion Devices, Inc. Method for optimizing photoresponsive amorphous alloys and devices
US4217374A (en) * 1978-03-08 1980-08-12 Energy Conversion Devices, Inc. Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors
JPS5513938A (en) 1978-07-17 1980-01-31 Shunpei Yamazaki Photoelectronic conversion semiconductor device and its manufacturing method
FR2490019B1 (en) * 1980-09-09 1985-10-31 Energy Conversion Devices Inc METHOD AND DEVICE FOR INCREASING THE INTERVAL OF BANDS OF PHOTOSENSITIVE AMORPHOUS ALLOYS AND ALLOYS OBTAINED

Also Published As

Publication number Publication date
IE812065L (en) 1982-03-09
FR2490013A1 (en) 1982-03-12
KR890004497B1 (en) 1989-11-06
IT8123829A0 (en) 1981-09-07
GB2083705B (en) 1985-07-03
SE8105279L (en) 1982-03-10
AU547646B2 (en) 1985-10-31
IE52209B1 (en) 1987-08-05
KR830008402A (en) 1983-11-18
ES505270A0 (en) 1982-12-16
DE3135353A1 (en) 1982-07-08
IT1138583B (en) 1986-09-17
BR8105748A (en) 1982-05-25
IN157288B (en) 1986-02-22
GB2083705A (en) 1982-03-24
NL8104138A (en) 1982-04-01
CA1172742A (en) 1984-08-14
IL63756A0 (en) 1981-12-31
AU7501881A (en) 1982-03-18
FR2490013B1 (en) 1985-11-08
ES8302365A1 (en) 1982-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR860002031B1 (en) Method for optimizing photoresponsive amorphous alloys and devices
US4522663A (en) Method for optimizing photoresponsive amorphous alloys and devices
US4441113A (en) P-Type semiconductor material having a wide band gap
EP0104907B1 (en) Method of making amorphous semiconductor alloys and devices using microwave energy
US4379943A (en) Current enhanced photovoltaic device
US4492810A (en) Optimized doped and band gap adjusted photoresponsive amorphous alloys and devices
SE451353B (en) PHOTO-SENSITIVE, AMORFT MULTI CELLS
KR890000478B1 (en) Method for producting amorphous alloys
JP2006080557A (en) Improved stabilizing properties of amorphous silicon series element manufactured by high hydrogen dilution low temperature plasma vapor deposition
US4485389A (en) Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors
US4891074A (en) Multiple cell photoresponsive amorphous alloys and devices
US4954182A (en) Multiple cell photoresponsive amorphous photo voltaic devices including graded band gaps
KR890000479B1 (en) Method for producing photoresponsive amorphous alloys,the alloys therefrom and the devices therefrom
SE457300B (en) PHOTOVOLIC DON
US4605941A (en) Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors
EP0058543B1 (en) Photoresponsive amorphous semiconductor alloys
US4469715A (en) P-type semiconductor material having a wide band gap
CA1192816A (en) Method for making photoresponsive amorphous germanium alloys and devices
JPH04192373A (en) Photovoltaic element
Adachi Low temperature thin film silicon solar cells prepared by hot-wire chemical vapor deposition
Walker Selected properties of hydrogenated amorphous silicon-tin alloys prepared via the RF glow discharge of silane and tetramethyltin
Adachi School of Engineering Science
JPH07105507B2 (en) Photovoltaic device
JPH08127873A (en) Formation of thin film containing silicon and carbon and semiconductor device having the thin film

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8105279-7

Effective date: 19940410

Format of ref document f/p: F