SE451353B - Fotokensligt, amorft flercellsdon - Google Patents

Description

451 353 PN-övergångar erfordras.

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.

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.

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.

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.

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).

Det på substratet så avsatta materialet var ett eget- ledande amorft material, bestående av kisel och väte.

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.

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.

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.

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".

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).

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.

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.

Znd European Communities Photovoltaic Solar Energy Conf., Berlin, Västtyskland, s 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.

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).

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.

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.

Tillstàndsökningen i bandgapet resulterar i en minskning eller total förlust av fotoledningsförmágan och är där- med produktivitetsminskande vid framställning av foto- känsliga don.

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.

Dessa material hade en lägre dopningsverkningsgrad än de material som alstrades i glimurladdningsförloppet.

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.

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.

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.

Såsom avslöjats i dessa patentskrifter införes fluor i den amorfa kiselhalvledaren för att väsentligt minska ' 451 353 9 tätheten av lokala tillstànd däri.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Olika slag av celler av amorfa legeringar kan ut- nyttjas i flercellsdonen enligt föreliggande uppfinning.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Det eller de bandjusterande ämnena tillföres åtmin- stone det fotoströmsalstrande området l50a, l50b och l50c.

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.

Solcellsdonet l66 innefattar tre Schottky-barriärsol- celler l66a, l66b och l66c. Såsom angivit i figuren kan donet 166 innefatta ytterligare celler, om sä önskat.

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.

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.

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.

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.

Gallerelektroden 173 på ytan av metallomràdet 152 är gjord av en metall med god elektrisk ledningsförmága.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

I fig 10, vartill nu hänvisas, àskàdliggöres ett flercellsdon 180 med flera staplade celler, innefat- tande ett flertal PIN-solceller l8la, l8lb och l8lc.

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).

Ett elektrodgaller 187 är tillagt TCO-skiktet 186, vil- ket galler kan ha formen för de tidigare beskrivna gall- ren.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

En sådan gradering kan åstadkommas, såsom fullständigt beskriven i vårt patentansökan (Case 537) inlämnad sam- tidigt härmed.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

2. Don enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k- n a t därav, att cellegeringen inbegriper kisel.

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.

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).

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 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-

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.

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.

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.

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.

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).

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).

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).