JP2846651B2 - 光起電力装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は太陽光発電等に利用される光起電力装置に関
する。
する。
（ロ）従来の技術 少なくともSiH4、Si2H6などのSi元素を含む原料ガス
を分解することにより得られる真性（ｉ型）或るいは実
質的に真性なアモルファス半導体を、発電に寄与する光
活性層として用いた光起電力装置は既に知られている。
このようにして得られるアモルファス半導体中には、原
料ガス中の水素（Ｈ）が必然的に含まれ、半導体ネット
ワーク中のダングリングボンドのターミネータとして有
効に作用している。
を分解することにより得られる真性（ｉ型）或るいは実
質的に真性なアモルファス半導体を、発電に寄与する光
活性層として用いた光起電力装置は既に知られている。
このようにして得られるアモルファス半導体中には、原
料ガス中の水素（Ｈ）が必然的に含まれ、半導体ネット
ワーク中のダングリングボンドのターミネータとして有
効に作用している。
斯るアモルファス半導体膜中の水素量は、成膜時、当
該アモルファス半導体膜を支持する基板の温度によって
左右されることが知られており、例えば基板温度が高く
なれば水素含有量は減少する。そしてそれに伴って一つ
のSi元素に二つの水素元素が結合するSi−H2結合の量も
減少する。このSi−H2結合量の減少は、直射日光の下で
使用すると経時的に光電変換率が低下する、所謂光劣化
の抑制効果を提供する（Y.Kuwano et al:J.Non−Cryst.
Solid,97＆98（1987）,pp289）。
該アモルファス半導体膜を支持する基板の温度によって
左右されることが知られており、例えば基板温度が高く
なれば水素含有量は減少する。そしてそれに伴って一つ
のSi元素に二つの水素元素が結合するSi−H2結合の量も
減少する。このSi−H2結合量の減少は、直射日光の下で
使用すると経時的に光電変換率が低下する、所謂光劣化
の抑制効果を提供する（Y.Kuwano et al:J.Non−Cryst.
Solid,97＆98（1987）,pp289）。
一方、光学的バンドギャップ（Egopt）について着目
してみると、水素量の減少は光学的バンドギャップを狭
くするために、長波長領域、例えば水素化アモルファス
シリコン（ａ−Si:H）にあっては600nm以上の領域での
吸収係数の増加をもたらす。
してみると、水素量の減少は光学的バンドギャップを狭
くするために、長波長領域、例えば水素化アモルファス
シリコン（ａ−Si:H）にあっては600nm以上の領域での
吸収係数の増加をもたらす。
即ち、低水素量のアモルファス半導体を光活性層とす
ることによって、光劣化の少なく且つ吸収係数の増加に
伴い光電流が増大する光起電力装置を得ることが可能と
なる。
ることによって、光劣化の少なく且つ吸収係数の増加に
伴い光電流が増大する光起電力装置を得ることが可能と
なる。
（ハ）発明が解決しようとする課題 然し乍ら、低水素量のアモルファス半導体から成る光
活性層を得るための一つの方法は、成膜時の基板温度を
高温にすればよいが、現実には斯る低水素量のアモルフ
ァス半導体の光活性層を成膜する前に、既にｐ型或るい
はｎ型の不純物層が存在しており、無暗に高温で成膜す
ることができず、概ね200℃以下で成膜しなければなら
ない。即ち、高温で成膜すると、既に成膜済みの不純物
層中のドーパントや水素が成膜中の光活性層中拡散した
り、離脱したりしてしまう。特にこの不純物層を光入射
側に配置した構造の光起電力装置にあっては、斯る不純
物層における入射光の吸収を押さえるために、光学的バ
ンドギャップを大きくする必要があり、現状では概ね15
％以上の水素を含有せしめている。そのために、この不
純物層は水素を多く含み、比較的疎な構造の膜となり、
ドーパントや水素の離脱が起こり易くなっている。
活性層を得るための一つの方法は、成膜時の基板温度を
高温にすればよいが、現実には斯る低水素量のアモルフ
ァス半導体の光活性層を成膜する前に、既にｐ型或るい
はｎ型の不純物層が存在しており、無暗に高温で成膜す
ることができず、概ね200℃以下で成膜しなければなら
ない。即ち、高温で成膜すると、既に成膜済みの不純物
層中のドーパントや水素が成膜中の光活性層中拡散した
り、離脱したりしてしまう。特にこの不純物層を光入射
側に配置した構造の光起電力装置にあっては、斯る不純
物層における入射光の吸収を押さえるために、光学的バ
ンドギャップを大きくする必要があり、現状では概ね15
％以上の水素を含有せしめている。そのために、この不
純物層は水素を多く含み、比較的疎な構造の膜となり、
ドーパントや水素の離脱が起こり易くなっている。
従って、従来の現存する光起電力装置にあっては、光
活性層として低水素量のアモルファス半導体を用いれ
ば、光劣化及び光電特性の有効であると判明しているに
も拘らず、それを実現するに至っていない。
活性層として低水素量のアモルファス半導体を用いれ
ば、光劣化及び光電特性の有効であると判明しているに
も拘らず、それを実現するに至っていない。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、基板の導電表面に、一導電型の第１半導体
層、真性あるいは実質的に真性な第２半導体層及び逆導
電型の第３半導体層を少なくともこの順序で積層した光
起電力装置であって、上記課題を解決するために、上記
第１乃至第３の半導体層はその膜中に水素を含むと共
に、上記第２半導体層及び当該第２半導体層と基板の導
電表面との間に設けられる第１半導体層中の水素量は約
10％以下であり、少なくとも第２半導体層はアモルファ
ス半導体からなる。
層、真性あるいは実質的に真性な第２半導体層及び逆導
電型の第３半導体層を少なくともこの順序で積層した光
起電力装置であって、上記課題を解決するために、上記
第１乃至第３の半導体層はその膜中に水素を含むと共
に、上記第２半導体層及び当該第２半導体層と基板の導
電表面との間に設けられる第１半導体層中の水素量は約
10％以下であり、少なくとも第２半導体層はアモルファ
ス半導体からなる。
或いは、上記第１半導体層を少なくとも水素量約10％
以下の低水素化膜としても良い。
以下の低水素化膜としても良い。
更に、上記第２半導体層への光入射は第１半導体層を
通過して為されると共に、第１半導体層は第２半導体層
に比して光学的バンドギャップを増大すべく水素を除く
バンドギャップ増大元素を含んでいる。
通過して為されると共に、第１半導体層は第２半導体層
に比して光学的バンドギャップを増大すべく水素を除く
バンドギャップ増大元素を含んでいる。
（ホ）作用 上述したように、第２半導体層及び当該第２半導体層
と基板の導電表面との間に設けられる第１半導体層中の
水素量を約10％以下とすることによって、第２半導体層
の成膜時に生じる第１半導体層からのドーパント等の拡
散及び／又は離脱が抑制され、光起電力特性が大幅に向
上する。
と基板の導電表面との間に設けられる第１半導体層中の
水素量を約10％以下とすることによって、第２半導体層
の成膜時に生じる第１半導体層からのドーパント等の拡
散及び／又は離脱が抑制され、光起電力特性が大幅に向
上する。
さらに、第１半導体層を少なくとも水素量約10％以下
の低水素化膜とすれば、光起電力装置が動作時高温状態
となっても受光面電極の構成元素や金属基板の金属元素
の熱拡散に対するブロッキング層として作用することか
ら、装置の熱的安定性も向上する。
の低水素化膜とすれば、光起電力装置が動作時高温状態
となっても受光面電極の構成元素や金属基板の金属元素
の熱拡散に対するブロッキング層として作用することか
ら、装置の熱的安定性も向上する。
（ヘ）実施例 第１図は本発明による光起電力装置の基本構造の模式
的断面図を示し、（１）は光入射面と反対の面にITO、S
nO2等に代表される透光性導電酸化物（TCO）の受光面電
極（２）を配置したガラス等の透光性絶縁体からなる基
板、（３）は上記受光面電極（２）と接して原料ガスの
分解により堆積され、半導体接合を備える半導体膜、
（４）は当該半導体膜（３）と接触するAl、Ti、Ag、N
i、Cr等の金属の単層構造や積層構造、更にはTCOを半導
体膜（３）との界面に設けた高反射性金属との積層構造
からなる背面電極である。上記半導体膜（３）はpin、p
n-n-等の半導体接合を形成すべく、真性或るいは実質的
に真性で水素を含むアモルファス半導体からなる第２半
導体層（32）を、一導電型例えばｐ型の水素を含むアモ
ルファス半導体或るいは微結晶半導体の第１半導体層
（31）と逆導電型例えばｎ型の水素を含むアモルファス
半導体或るいは微結晶半導体の第３半導体層（33）とが
挟んでいる。上記各半導体層（31）（32）（33）は原料
ガス例えばSiH4、Si2H6等のシラン系ガスの分解により
成膜され、そのとき水素がシリコンのダングリングボン
ドのターミネータとして膜中に取り込まれている。
的断面図を示し、（１）は光入射面と反対の面にITO、S
nO2等に代表される透光性導電酸化物（TCO）の受光面電
極（２）を配置したガラス等の透光性絶縁体からなる基
板、（３）は上記受光面電極（２）と接して原料ガスの
分解により堆積され、半導体接合を備える半導体膜、
（４）は当該半導体膜（３）と接触するAl、Ti、Ag、N
i、Cr等の金属の単層構造や積層構造、更にはTCOを半導
体膜（３）との界面に設けた高反射性金属との積層構造
からなる背面電極である。上記半導体膜（３）はpin、p
n-n-等の半導体接合を形成すべく、真性或るいは実質的
に真性で水素を含むアモルファス半導体からなる第２半
導体層（32）を、一導電型例えばｐ型の水素を含むアモ
ルファス半導体或るいは微結晶半導体の第１半導体層
（31）と逆導電型例えばｎ型の水素を含むアモルファス
半導体或るいは微結晶半導体の第３半導体層（33）とが
挟んでいる。上記各半導体層（31）（32）（33）は原料
ガス例えばSiH4、Si2H6等のシラン系ガスの分解により
成膜され、そのとき水素がシリコンのダングリングボン
ドのターミネータとして膜中に取り込まれている。
上記アモルファス半導体は例えば水素化アモルファス
シリコン（ａ−Si:H）、水素化アモルファスシリコンゲ
ルマニウム（ａ−SiXGe1-X:H）、水素化アモルファスシ
リコンカーバイト（ａ−SiXC1-X:H）、水素化アモルフ
ァスシリコンオキサイド（ａ−SiXO1-X:H）、水素化ア
モルファスシリコンナイトライド（ａ−SiXN1-X:H）、
水素化アモルファスシリコンオキシナイトライド（ａ−
Si1-X-YOXNY:H）からなり、好適には第１半導体層
（31）は広光学的バンドギャップのａ−SiXC1-X:Hから
構成され、第２半導体層（32）及び第３半導体層（33）
は膜特性に優れるａ−Si:Hから構成される。また微結晶
半導体としては上記アモルファス半導体と同一の元素の
ものが利用可能である。
シリコン（ａ−Si:H）、水素化アモルファスシリコンゲ
ルマニウム（ａ−SiXGe1-X:H）、水素化アモルファスシ
リコンカーバイト（ａ−SiXC1-X:H）、水素化アモルフ
ァスシリコンオキサイド（ａ−SiXO1-X:H）、水素化ア
モルファスシリコンナイトライド（ａ−SiXN1-X:H）、
水素化アモルファスシリコンオキシナイトライド（ａ−
Si1-X-YOXNY:H）からなり、好適には第１半導体層
（31）は広光学的バンドギャップのａ−SiXC1-X:Hから
構成され、第２半導体層（32）及び第３半導体層（33）
は膜特性に優れるａ−Si:Hから構成される。また微結晶
半導体としては上記アモルファス半導体と同一の元素の
ものが利用可能である。
次に上記第１半導体層（31）及び第２半導体層（32）
を低水素量とすべく、13.56MHzの高周波（RF）電源を用
いたプラズマCVD法により高基板温度で成膜した。その
成膜条件は下記第１表の通りである。
を低水素量とすべく、13.56MHzの高周波（RF）電源を用
いたプラズマCVD法により高基板温度で成膜した。その
成膜条件は下記第１表の通りである。
このように、第１半導体層（31）及び第２半導体層
（32）を従来の基板温度約200℃より高く成膜すること
により各層の膜特性は第２表の結果となった。
（32）を従来の基板温度約200℃より高く成膜すること
により各層の膜特性は第２表の結果となった。
この第２表から明らかなように、光電変換に寄与す
る、即ち光キャリアを発生する光活性層として動作する
第２半導体層（32）及び当該半導体層（32）の成膜前に
形成され、成膜時下地層となる基板（１）側の第１半導
体層（31）は、水素量が約10％以下の低水素量の膜であ
る。
る、即ち光キャリアを発生する光活性層として動作する
第２半導体層（32）及び当該半導体層（32）の成膜前に
形成され、成膜時下地層となる基板（１）側の第１半導
体層（31）は、水素量が約10％以下の低水素量の膜であ
る。
次に斯る半導体層（31）、（32）、（33）を備えた本
実施例による光起電力装置についてAM−1100mW/cm2の光
照射の下で開放電圧VOC、短絡電流ISC、フィルファクタ
FF、光電変換率ηの光起電力特性を測定した。その結果
を第３表に記す。また比較のために、第１表の成膜条件
において、第１半導体層（31）の基板温度を200℃とす
ると共に、当該半導体層（31）は主として窓層として作
用することから、光学的バンドギャップを実施例の2.1e
vとすべくCH4ガス流量を1SCCMに減少させた以外は同一
条件により比較例を作成した。この比較例における第１
半導体層（31）の膜特性は、実施例の第２表に比して低
温成膜により水素量が15％に増大した以外はほぼ同等の
値が得られた。
実施例による光起電力装置についてAM−1100mW/cm2の光
照射の下で開放電圧VOC、短絡電流ISC、フィルファクタ
FF、光電変換率ηの光起電力特性を測定した。その結果
を第３表に記す。また比較のために、第１表の成膜条件
において、第１半導体層（31）の基板温度を200℃とす
ると共に、当該半導体層（31）は主として窓層として作
用することから、光学的バンドギャップを実施例の2.1e
vとすべくCH4ガス流量を1SCCMに減少させた以外は同一
条件により比較例を作成した。この比較例における第１
半導体層（31）の膜特性は、実施例の第２表に比して低
温成膜により水素量が15％に増大した以外はほぼ同等の
値が得られた。
このように、本発明の実施例装置は、比較例装置のよ
うに光活性層として動作する第２半導体層（32）を10％
以下の低水素量とするのみならず、斯る第２半導体層
（32）の成膜時、下地層となる第１半導体層（31）も低
水素量とすることによって、光起電力特性が大幅に向上
する。
うに光活性層として動作する第２半導体層（32）を10％
以下の低水素量とするのみならず、斯る第２半導体層
（32）の成膜時、下地層となる第１半導体層（31）も低
水素量とすることによって、光起電力特性が大幅に向上
する。
そこで本発明者等は特性向上の原因を調査すべく両装
置中のｐ型ドーパントであるボロン及び水素濃度の深さ
方向のプロファイルを２次イオン質量分析（SIMS）で測
定した。第２図にボロンのプロファイルを、第３図に水
素のプロファイルを示す。第２図、第３図において実線
は実施例装置のプロファイルであり、破線は比較例装置
のプロファイルである。また第２図中のレベルＡは実施
例装置及び比較例装置における第１半導体層（31）単体
でのボロン濃度であり、第３図中レベルＢは実施例装置
の第１半導体層（31）単体での水素濃度で、レベルＣは
比較例装置の第１半導体層（31）単体での水素濃度をそ
れぞれ示している。
置中のｐ型ドーパントであるボロン及び水素濃度の深さ
方向のプロファイルを２次イオン質量分析（SIMS）で測
定した。第２図にボロンのプロファイルを、第３図に水
素のプロファイルを示す。第２図、第３図において実線
は実施例装置のプロファイルであり、破線は比較例装置
のプロファイルである。また第２図中のレベルＡは実施
例装置及び比較例装置における第１半導体層（31）単体
でのボロン濃度であり、第３図中レベルＢは実施例装置
の第１半導体層（31）単体での水素濃度で、レベルＣは
比較例装置の第１半導体層（31）単体での水素濃度をそ
れぞれ示している。
この第２図から、両装置ともにボロンの第２半導体層
（32）への拡散は殆ど認められない。これは第２半導体
層（32）の水素量が第２表に示した如く、９％と少ない
ことにより、ボロンの拡散が起こりにくくなっているた
めであると考えられる。ところが、第１半導体層（31）
中のボロンの絶対量は実施例装置に比して比較例装置で
は１桁小さくなっている。当該第１半導体層（31）の膜
単体で測定したボロン濃度はレベルＡの如く両装置とも
等しいことを考慮すれば、比較例装置の場合は第２半導
体層（32）の成膜時の高温加熱、或るいは成膜前の昇温
時に第１半導体層（31）からボロンが脱離してしまった
もの、と推察される。
（32）への拡散は殆ど認められない。これは第２半導体
層（32）の水素量が第２表に示した如く、９％と少ない
ことにより、ボロンの拡散が起こりにくくなっているた
めであると考えられる。ところが、第１半導体層（31）
中のボロンの絶対量は実施例装置に比して比較例装置で
は１桁小さくなっている。当該第１半導体層（31）の膜
単体で測定したボロン濃度はレベルＡの如く両装置とも
等しいことを考慮すれば、比較例装置の場合は第２半導
体層（32）の成膜時の高温加熱、或るいは成膜前の昇温
時に第１半導体層（31）からボロンが脱離してしまった
もの、と推察される。
一方、第３図の水素濃度について見ると、実施例装置
では、第１半導体層（31）中の水素濃度は第２半導体層
（32）成膜後も、成膜前の第１半導体層（31）単体の場
合とほぼ同一のレベルＢにあるのに対し、比較例装置で
は第１半導体層（31）の単体の場合より減少している。
では、第１半導体層（31）中の水素濃度は第２半導体層
（32）成膜後も、成膜前の第１半導体層（31）単体の場
合とほぼ同一のレベルＢにあるのに対し、比較例装置で
は第１半導体層（31）の単体の場合より減少している。
以上のボロン及び水素プロファイルの比較から、比較
例装置では第１半導体層（31）中の水素量が15％と多く
比較的疎な膜構造となっているために、第２半導体層
（32）の成膜時に当該第２半導体層（32）を低水素量と
すべく高温成膜すると、第１半導体層（31）からボロン
及び水素が脱離するので、光起電力特性が実施例装置に
比して劣るものと考察される。
例装置では第１半導体層（31）中の水素量が15％と多く
比較的疎な膜構造となっているために、第２半導体層
（32）の成膜時に当該第２半導体層（32）を低水素量と
すべく高温成膜すると、第１半導体層（31）からボロン
及び水素が脱離するので、光起電力特性が実施例装置に
比して劣るものと考察される。
次に実施例装置の光照射に対する安定性を、AM−１、
100mW/cm2の光照射を５時間施した後、第３表に示した
各特性値について測定を行い、どの程度光劣化したかを
調査した。その結果を下記第４表に記す。
100mW/cm2の光照射を５時間施した後、第３表に示した
各特性値について測定を行い、どの程度光劣化したかを
調査した。その結果を下記第４表に記す。
このように、本発明実施例装置にあっては、各特性値
について殆ど劣化が認められず、光照射後にあっても極
めて優れた特性が得られている。
について殆ど劣化が認められず、光照射後にあっても極
めて優れた特性が得られている。
第４図は上記光劣化と第２半導体層（32）中の水素量
との関係について測定したものをプロットした図であ
る。この図から明らかな如く、水素量が10％までは殆ど
劣化は認められなかったものの、斯る10％を越えるとこ
ろから劣化割合が多くなっていることが判る。
との関係について測定したものをプロットした図であ
る。この図から明らかな如く、水素量が10％までは殆ど
劣化は認められなかったものの、斯る10％を越えるとこ
ろから劣化割合が多くなっていることが判る。
更に、膜中の水素量について調査すると、第５図に示
したように、長波長領域、例えば700nmの吸収係数は、
水素量が増大するに従って減少する関係にある。即ち、
低水素量では波長700nmにおける吸収係数が大きく、光
電変換に長波長光が寄与することを示している。
したように、長波長領域、例えば700nmの吸収係数は、
水素量が増大するに従って減少する関係にある。即ち、
低水素量では波長700nmにおける吸収係数が大きく、光
電変換に長波長光が寄与することを示している。
以上要約すると、第２半導体層（32）及び当該第２半
導体層（32）と基板（１）の導電表面である受光面電極
（２）との間に設けられる第１半導体層（31）中の水素
量は約10％以下、好ましくは６％以下であることが肝要
である。
導体層（32）と基板（１）の導電表面である受光面電極
（２）との間に設けられる第１半導体層（31）中の水素
量は約10％以下、好ましくは６％以下であることが肝要
である。
更に、第１半導体層（31）は低水素量とすることによ
って、光学的バンドギャップの減少を招くことから、第
２半導体層（32）の光学的バンドギャップより広く窓効
果を得るべく炭素、窒素等のバッドギャップ増大元素を
含むと、より一層優れた光起電力特性が得られる。
って、光学的バンドギャップの減少を招くことから、第
２半導体層（32）の光学的バンドギャップより広く窓効
果を得るべく炭素、窒素等のバッドギャップ増大元素を
含むと、より一層優れた光起電力特性が得られる。
また、上記実施例では、ｎ型の第３半導体層（33）は
通常の基板温度200℃で形成した水素量15％の膜を用い
たが、基板温度を約300℃以上として水素量約10％以下
とした膜を使用しても良いことは勿論である。半導体接
合も光入射側からpin接合に限らず、pn-n+接合、nip接
合等の単一接合や、これらを積層したタンデム構造にあ
っても良い。
通常の基板温度200℃で形成した水素量15％の膜を用い
たが、基板温度を約300℃以上として水素量約10％以下
とした膜を使用しても良いことは勿論である。半導体接
合も光入射側からpin接合に限らず、pn-n+接合、nip接
合等の単一接合や、これらを積層したタンデム構造にあ
っても良い。
第６図は他の実施例構造の模式的断面図であって、第
１図の実施例とは光照射方向が逆転し、それに伴って膜
構成が若干変更されている。即ち、基板（10）としては
光透過を許容すべく透光性である必要はなく、従って、
金属、セラミックス、耐熱性プラスチック等が透光性材
料に加えて使用可能となる。例えばこの実施例のよう
に、基板（10）自身を金属にて構成すると、その基板
（10）が電極を兼用することがでることから、基板（1
0）側電極の省略が可能となる。基板（10）と接触して
順次堆積される一導電型の第１半導体層（111）、真性
或るいは実質的に真性な第２半導体層（112）及び逆導
電型の第３半導体層（113）のうち、少なくとも第１半
導体層（111）及び第２半導体層（112）膜中に含まれる
水素量が約10％以下である。また第１半導体層（111）
は窓層として作用する必要がないので、バンドギャップ
増大元素の添加は必ずしも要求されない。このような構
造では第３半導体層（113）から光入射が為されるため
に、該第３半導体層（113）に接してTCOの受光面電極
（12）が設けられる。
１図の実施例とは光照射方向が逆転し、それに伴って膜
構成が若干変更されている。即ち、基板（10）としては
光透過を許容すべく透光性である必要はなく、従って、
金属、セラミックス、耐熱性プラスチック等が透光性材
料に加えて使用可能となる。例えばこの実施例のよう
に、基板（10）自身を金属にて構成すると、その基板
（10）が電極を兼用することがでることから、基板（1
0）側電極の省略が可能となる。基板（10）と接触して
順次堆積される一導電型の第１半導体層（111）、真性
或るいは実質的に真性な第２半導体層（112）及び逆導
電型の第３半導体層（113）のうち、少なくとも第１半
導体層（111）及び第２半導体層（112）膜中に含まれる
水素量が約10％以下である。また第１半導体層（111）
は窓層として作用する必要がないので、バンドギャップ
増大元素の添加は必ずしも要求されない。このような構
造では第３半導体層（113）から光入射が為されるため
に、該第３半導体層（113）に接してTCOの受光面電極
（12）が設けられる。
尚、以上の実施例にあっては、水素量約10％以下の低
水素化膜で少なくとも第１半導体層（31）（111）、第
２半導体層（32）（112）を構成したが、ｐ型或るいは
ｎ型の導電型決定不純物を含む第１半導体層（31）（11
1）を少なくとも水素量約10％以下の低水素化膜として
も良い。即ち、第２図や第３図に示したように、低水素
化膜にすると、この第１半導体層（31）（111）を下地
層として第２半導体層（32）（112）を成膜する際、不
純物及び水素の拡散や脱離が抑えられることを既に説明
した。
水素化膜で少なくとも第１半導体層（31）（111）、第
２半導体層（32）（112）を構成したが、ｐ型或るいは
ｎ型の導電型決定不純物を含む第１半導体層（31）（11
1）を少なくとも水素量約10％以下の低水素化膜として
も良い。即ち、第２図や第３図に示したように、低水素
化膜にすると、この第１半導体層（31）（111）を下地
層として第２半導体層（32）（112）を成膜する際、不
純物及び水素の拡散や脱離が抑えられることを既に説明
した。
更に、このように導電型不純物を含む第１半導体層
（31）（111）を低水素化膜とすると、光起電力装置と
して動作時、高温状態となっても、受光面電極（２）や
金属基板（10）からの熱拡散ブロッキング層として作用
することから、装置の熱的安定性も向上する。また同じ
理由から、第３半導体層（33）（113）を水素量約10％
以下の低水素化膜とすれば、背面電極（４）や受光面電
極（12）からの構成元素の拡散も抑えることができる。
（31）（111）を低水素化膜とすると、光起電力装置と
して動作時、高温状態となっても、受光面電極（２）や
金属基板（10）からの熱拡散ブロッキング層として作用
することから、装置の熱的安定性も向上する。また同じ
理由から、第３半導体層（33）（113）を水素量約10％
以下の低水素化膜とすれば、背面電極（４）や受光面電
極（12）からの構成元素の拡散も抑えることができる。
（ト）発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、少なくとも第
１半導体層中の水素量を約10％以下とすることによっ
て、ドーパント等の拡散及び／又は脱離が抑制されるの
で、光電変換に寄与する第２半導体層として低水素化ア
モルファス半導体を使用することができ、光劣化の少な
い優れた光起電力特性の光起電力装置が得られる。
１半導体層中の水素量を約10％以下とすることによっ
て、ドーパント等の拡散及び／又は脱離が抑制されるの
で、光電変換に寄与する第２半導体層として低水素化ア
モルファス半導体を使用することができ、光劣化の少な
い優れた光起電力特性の光起電力装置が得られる。
また、第１半導体層を少なくとも水素量約10％以下の
低水素化膜とすれば、光起電力装置が動作時高温状態と
なった際に受光面電極の構成元素や金属基板の金属元素
の熱拡散に対するブロッキング層として作用することか
ら、熱的安定性の優れた光起電力装置が得られる。
低水素化膜とすれば、光起電力装置が動作時高温状態と
なった際に受光面電極の構成元素や金属基板の金属元素
の熱拡散に対するブロッキング層として作用することか
ら、熱的安定性の優れた光起電力装置が得られる。
更に、第１半導体層の水素量の低下に伴う光学的バン
ドギャップの減少については、水素を除くバンドギャッ
プ増大元素を添加することによって補償することができ
る。
ドギャップの減少については、水素を除くバンドギャッ
プ増大元素を添加することによって補償することができ
る。
第１図は本発明による光起電力装置の一実施例の模式的
断面図、第２図及び第３図は本発明実施例装置と比較例
装置のボロンプロファイル及び水素プロファイルをそれ
ぞれ示す濃度分布図、第４図及び第５図は膜中の水素量
と光劣化及び吸収係数を示す特性図、第６図は他の実施
例の模式的断面図である。
断面図、第２図及び第３図は本発明実施例装置と比較例
装置のボロンプロファイル及び水素プロファイルをそれ
ぞれ示す濃度分布図、第４図及び第５図は膜中の水素量
と光劣化及び吸収係数を示す特性図、第６図は他の実施
例の模式的断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 昭一 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−237767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−115710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−262470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−30180（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/04
Claims (3)
- 【請求項１】基板の導電表面に、一導電型の第１半導体
層、真性あるいは実質的に真性な第２半導体層及び逆導
電型の第３半導体層を少なくともこの順序で積層した光
起電力装置であって、上記第１乃至第３の半導体層はそ
の膜中に水素を含むと共に、上記第２半導体層及び当該
第２半導体層と基板の導電表面との間に設けられる第１
半導体層中の水素量は約10％以下であり、少なくとも第
２半導体層はアモルファス半導体からなる光起電力装
置。 - 【請求項２】上記第２半導体層への光入射は第１半導体
層を通過して為されると共に、第１半導体層は第２半導
体層に比して光学的バンドギャップを増大すべき水素を
除くハンドギャップ増大元素を含む請求項１記載の光起
電力装置。 - 【請求項３】基板の導電表面に、一導電型の第１半導体
層、真性あるいは実質的に真性な第２半導体層及び逆導
電型の第３半導体層を少なくともこの順序で積層した光
起電力装置であって、上記第１乃至第３の半導体層はそ
の膜中に水素を含むと共に、上記第２半導体層と基板の
導電表面との間に設けられる第１半導体層中の水素量は
約10％以下であり、少なくとも第２半導体層はアモルフ
ァス半導体からなる光起電力装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083104A JP2846651B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 光起電力装置 |
| GB9007077A GB2230138B (en) | 1989-03-31 | 1990-03-29 | Photovoltaic device |
| DE4010302A DE4010302B4 (de) | 1989-03-31 | 1990-03-30 | Verfahren zum Herstellen einer fotovoltaischen Einrichtung |
| US07/502,837 US5114498A (en) | 1989-03-31 | 1990-03-30 | Photovoltaic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1083104A JP2846651B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02260662A JPH02260662A (ja) | 1990-10-23 |
| JP2846651B2 true JP2846651B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=13792887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1083104A Expired - Fee Related JP2846651B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 光起電力装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5114498A (ja) |
| JP (1) | JP2846651B2 (ja) |
| DE (1) | DE4010302B4 (ja) |
| GB (1) | GB2230138B (ja) |
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| KR20140095071A (ko) * | 2011-10-30 | 2014-07-31 | 가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스 | 반복 충방전 가능한 양자 전지 |
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1989
- 1989-03-31 JP JP1083104A patent/JP2846651B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-03-29 GB GB9007077A patent/GB2230138B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-30 US US07/502,837 patent/US5114498A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-30 DE DE4010302A patent/DE4010302B4/de not_active Expired - Lifetime
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| GB2230138B (en) | 1993-05-19 |
| GB2230138A (en) | 1990-10-10 |
| DE4010302A1 (de) | 1990-10-18 |
| US5114498A (en) | 1992-05-19 |
| JPH02260662A (ja) | 1990-10-23 |
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