DE4408791A1 - Method for producing a silicon oxide semiconductor film - Google Patents

Method for producing a silicon oxide semiconductor film

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Abstract

A method for producing a silicon oxide semiconductor film which is composed of an amorphous silicon oxide which contains a monocrystalline silicon phase, is distinguished in that the film is produced by decomposition of a material gas, containing at least SiH4, CO2 and H2, with a CO2/(SiH4+CO2) flow-rate ratio of 0.6 or less. The film obtained has a high light-transmitting capacity of 10<-6>S/cm or more and a low light-absorption coefficient of 10<6> cm<-1> or less. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung eines Siliciumoxidhalbleiterfilms, der als Fenster­ schicht in einer fotovoltaischen Zelle aus amorphem Silicium (a-Si) geeignet ist.The present invention relates to a process for the manufacture a silicon oxide semiconductor film serving as a window layer in a photovoltaic cell made of amorphous silicon (a-Si) is suitable.

Eine fotovoltaische Zelle mit a-Si als Hauptmaterial, das durch Glimmentladungszersetzung eines Materialgases oder einen Foto-CVD-Prozeß hergestellt wurde, zeichnet sich durch einen Dünnfilmaufbau sowie dadurch aus, daß leicht eine große Oberfläche erzielbar ist und die Herstellungskosten gering sind. Bei fotovoltaischen Zellen diese Art handelt es sich meistens um PIN-Zellen mit PIN-Übergängen. Fig. 2 zeigt den Aufbau einer solchen fotovoltaischen Zelle, die dadurch her­ gestellt wird, daß nacheinander auf einem Glassubstrat 1 eine transparente Elektrode 2, eine p-leitende a-Si-Schicht 3, eine p/i Zwischenschicht 4, eine i-leitende a-Si-Schicht 5, eine n-leitende a-Si-Schicht 6 und eine Metallelektrode 7 aufgeschichtet werden. Diese fotovoltaische Zelle erzeugt elektrische Energie aufgrund von Licht, das durch das Glas­ substrat 1 einfällt.A photovoltaic cell having a-Si as a main material prepared by glow discharge decomposition of a material gas or a photo-CVD process is characterized by a thin film structure and by the fact that a large surface area is easily attainable and a manufacturing cost is low. Photovoltaic cells of this type are mostly PIN cells with PIN transitions. Fig. 2 shows the structure of such a photovoltaic cell, which is made her by successively on a glass substrate 1, a transparent electrode 2 , a p-type a-Si layer 3 , a p / i intermediate layer 4 , an i-type a-Si layer 5 , an n-type a-Si layer 6 and a metal electrode 7 are stacked. This photovoltaic cell generates electrical energy due to light incident through the glass substrate 1 .

Foto-Ladungsträger, die hier zur Energieerzeugung beitragen, werden hauptsächlich in der i-Schicht erzeugt, während die p- Schicht und die n-Schicht tote Schichten bleiben. Zur Erhö­ hung der Ausgangsleistung einer fotovoltaischen Zelle, bei der das Licht über die p-Schicht 3 eintritt, wie in Fig. 2 gezeigt, ist es wichtig, den Lichtabsorbtionskoeffizienten der eine Fensterschicht darstellenden p-Schicht zu verrin­ gern, so daß möglichst viel Licht die i-Schicht 5 erreicht. Zu diesem Zweck kann der optische Absorbtionsverlust durch Erhöhen der optischen Lücke (Eg) in der p-Schicht reduziert werden. Zur Realisierung dieser Wirkung können Kohlenstoff­ atome zugesetzt werden, wie in der JP-A-56-64476 beschrieben, Stickstoffatome zugesetzt werden, wie in der JP-A-57-181176 beschrieben, Sauerstoffatome zugesetzt werden, wie in der JP-A-56-142 680 beschrieben, und Sauerstoffatome und Kohlenstoff­ atome zugesetzt werden, wie in den Druckschriften JP-A-58-196064 und JP-A-61-242085 beschrieben.Photocarriers that contribute to energy production are generated mainly in the i-layer while the p-layer and the n-layer remain dead layers. To increase the output of a photovoltaic cell in which the light enters via the p-layer 3 as shown in Fig. 2, it is important to reduce the light absorption coefficient of the p-layer constituting a window layer, so that as much as possible light reaches the i-layer 5 . For this purpose, the optical absorption loss can be reduced by increasing the optical gap (Eg) in the p-layer. For realizing this effect, carbon atoms may be added, as described in JP-A-56-64476, nitrogen atoms are added as described in JP-A-57-181176, oxygen atoms are added as in JP-A-56 -142 680, and oxygen atoms and carbon atoms are added as described in JP-A-58-196064 and JP-A-61-242085.

Aus einem kürzlichen Bericht ergibt sich, daß in einen amor­ phen Siliciumcarbidfilm (a-SiC), dem Kohlenstoffatome zuge­ setzt wurden, erfolgreich eine mikrokristalline Phase einge­ schlossen wurde, und zwar durch Verwendung des in der JP-A-64-516 18 beschriebenen ECR-CVD-Verfahrens oder des Plasma- CVD-Verfahrens, das in der Druckschrift "Technical Digest of the International PVSEC-3" (1987), Seite 49 beschrieben ist. Ein solcher Film hat infolge seiner a-SiC-Phase, die die mikrokristalline Si-Phase enthält, eine höhere Lichtleitfä­ higkeit und bessere elektrische Eigenschaften.From a recent report shows that in a cupid silicon carbide film (a-SiC) added to carbon atoms were successfully set a microcrystalline phase was concluded by using the in the JP-A-64-516 18 described ECR-CVD method or the plasma CVD method described in the publication "Technical Digest of the International PVSEC-3 "(1987), page 49. Such a film has due to its a-SiC phase, the microcrystalline Si phase, a higher Lichtleitfä ability and better electrical properties.

Dadurch, daß man den a-Si-Film so ausbildet, daß er die mikrokristalline Si Phase enthält, wie oben beschrieben, wird die Lichtleitfähigkeit erhöht, die abzunehmen neigt, wenn Atome von Elementen anderer Art zur Erweiterung der optischen Lücke zugesetzt werden. Dies ist also ein vielversprechendes Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften der Fenster­ schicht der fotovoltaischen Zelle. Das bekannte Verfahren zur Mikrokristallisierung des a-SiC-Films ist jedoch schwierig industriell umzusetzen, da es die Filmherstellungsbedingungen für die Mikrokristallisation auf einen engen Bereich begrenzt und es darüberhinaus schwierig macht, die Abscheidungsrate zu erhöhen.The fact that the a-Si film is formed so that he contains microcrystalline Si phase, as described above the light conductivity increases, which tends to decrease when Atoms of elements of another kind for the extension of the optical Gap be added. So this is a promising one Method for improving the properties of the windows layer of the photovoltaic cell. The known method for However, microcrystallization of the a-SiC film is difficult implement industrially, as it is the film manufacturing conditions limited to a narrow range for microcrystallization and it also makes it difficult to increase the deposition rate increase.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Films zu schaffen, mit dem industriell ein Siliciumoxid-(SiO)-Halbleiterfilm mit einem niedrigen Lichtabsorbtionskoeffizienten und hoher Lichtleitfähigkeit geschaffen werden kann, der in auf a-Si-basierenden Filmen einen amorphen mikrokristallisierten Siliciumoxidfilm (a-SiO) aufweist, der ein Oxid enthält.The object of the present invention is to provide a method for Creating a film with the industrial one Silicon oxide (SiO) semiconductor film with a low Light absorption coefficient and high light conductivity can be created in a-Si based films  an amorphous microcrystallized silicon oxide film (a-SiO) having an oxide.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to Claim 1 solved.

Dabei wird in dem Materialgas eine Glimmentladung erzeugt, um die Gasmischung bei einer hochfrequenten Leistungsdichte von 40 mW/cm2 oder mehr zu zersetzen. Der Lichtabsorbtionskoeffi­ zient für Licht einer Wellenlänge von 340 nm oder mehr in dem erhaltenen SiO Halbleiterfilm beträgt 106 cm-1 oder weniger, und die Lichtleitfähigkeit liegt bei 10-6 S/cm oder mehr. Darüberhinaus ist es wirksam, als eine Fensterschicht in der fotovoltaischen Zelle einen p-leitenden oder einen n-leiten­ den Film zu benutzen, der durch Mischen des Materialgases mit einem Dotierungsgas erhalten wird.In this case, a glow discharge is generated in the material gas in order to decompose the gas mixture at a high-frequency power density of 40 mW / cm 2 or more. The light absorption coefficient for light of a wavelength of 340 nm or more in the obtained SiO 2 semiconductor film is 106 cm -1 or less, and the optical conductivity is 10 -6 S / cm or more. Moreover, it is effective to use as a window layer in the photovoltaic cell a p-type or n-type film obtained by mixing the material gas with a doping gas.

Das Herstellen einer Fensterschicht für eine fotovoltaische Zelle unter Verwendung eines SiH4, Co2 und H2 enthaltenden Materialgases ist in der zuvor genannten JP-A-61-242085 beschrieben, wobei der Wert des Gasströmungsratenverhältnis­ ses von Co2 zu (SiH4+Co2) 0,83 beträgt, und der erhaltene a- Si-Film Sauerstoffatome und Kohlenstoffatome enthält. Wenn dagegen das genannte Verhältnis 0,6 oder weniger beträgt, liegt der Kohlenstoffanteil unterhalb der Meßgrenze, insbe­ sondere bei einem Film, der durch eine Glimmentladung bei einer hochfrequenten Leistungsdichte von 40 mW/cm2 oder mehr erhalten wurde, und der Film wird zu einer SiO-Phase, die eine mikrokristallisierte Si Phase und eine a-SiO-Phase ent­ hält und einen hohen Lichtabsorbtionskoeffizienten bei einer Lichtleitfähigkeit von mehr als 10-6 S/cm aufweist.The production of a window layer for a photovoltaic cell using a material gas containing SiH 4 , Co 2 and H 2 is described in the aforementioned JP-A-61-242085 wherein the value of the gas flow rate ratio ses of Co 2 to (SiH 4 + Co 2 ) is 0.83, and the obtained a-Si film contains oxygen atoms and carbon atoms. In contrast, when said ratio is 0.6 or less, the carbon content is below the measurement limit, in particular, a film obtained by a glow discharge at a high-frequency power density of 40 mW / cm 2 or more, and the film becomes one SiO phase, which contains a microcrystallized Si phase and an a-SiO phase ent and has a high light absorption coefficient at a light conductivity of more than 10 -6 S / cm.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are described below explained in more detail in the drawings. Show it:

Fig. 1 in einer graphischen Darstellung den Zusammenhang zwischen der Lichtenergie und dem Lichtabsorbtionsko­ effizienten eines p-leitenden SiO-Films gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eines p-leitenden a-SiO-Films gemäß dem Stand der Technik, Fig. 1 is a graph showing the relationship between the light energy and the efficient Lichtabsorbtionsko a p-type SiO film according to an embodiment of the invention and a p-type a-SiO film according to the prior art,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer fotovoltaischen Zelle, bei der ein gemäß der vorliegenden Erfindung herge­ stellter p-leitender SiO-Film verwendet werden kann, Fig. 2 is a cross-sectional view of a photovoltaic cell in which a Herge according to the present invention imputed p-type SiO film can be used,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Lichtenergie und dem Lichtabsorbtionsko­ effizienten eines gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten p-leitenden SiO- Films für verschiedene CO2/(SiH4+CO2) Gasströmungs­ ratenverhältnisse während der Filmherstellung als Parameter zeigt, Fig. 3 is a graph showing the relationship between the light energy and the Lichtabsorbtionsko efficient of a p-type SiO film prepared according to an embodiment of the present invention for various CO 2 / (SiH 4 + CO 2 ) gas flow rate ratios during film production as a parameter shows,

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwi­ schen der Lichtenergie und dem Lichtabsorbtionskoef­ fizienten eines gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten n-leitenden SiO-Films für verschiedene CO2/(SiH4+CO2) Gasströ­ mungsratenverhältnisse als Parameter, und Fig. 4 is a graph showing the relationship Zvi rule of the light energy and the Lichtabsorbtionskoef coefficient of an n-type Si-O film prepared in accordance with another embodiment of the present invention for various CO 2 / (SiH 4 + CO 2) Gasströ mung rate ratios as parameters, and

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwi­ schen dem CO2/(SiH4+CO2) Gaströmungsratenverhältnis und der Lichtleitfähigkeit eines gemäß einer Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten p- leitenden und eines n-leitenden SiO-Films. Fig. 5 is a graph showing the relationship Zvi rule the CO 2 / (SiH 4 + CO 2) Gaströmungsratenverhältnis and the light conductivity of an approximate shape according to an exporting of the present invention produced p-type and an n-type SiO film.

Unter den folgenden Bedingungen wurden p-leitende und n-lei­ tenden SiO-Filme hergestellt: Mischen von SiH4, CO2 und H2, Zusetzen von B2H6 oder PH3 als Dotierungsgas zu dem Material­ gas und Variieren des Strömungsratenverhältnisses für die einzelnen Gase: Under the following conditions, p-type and n-type SiO 2 films were prepared: mixing SiH 4 , CO 2 and H 2 , adding B 2 H 6 or PH 3 as a dopant gas to the material gas, and varying the flow rate ratio for the individual gases:

CO2/(SiH4+CO2)|0 bis 0,6CO 2 / (SiH 4 + CO 2 ) | 0 to 0.6 H2/SiH4 H 2 / SiH 4 160 bis 320160 to 320 B2H6/SiH4 oder PH3/SiH4 B 2 H 6 / SiH 4 or PH 3 / SiH 4 0,080.08 Substrattemperatursubstrate temperature 150°C150 ° C Druckprint 0,5 Torr (67 Pa)0.5 torr (67 Pa) HochfrequenzleistungsdichteRF power density 50 mW/cm2.50 mW / cm 2 .

Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit des Absorbtionskoeffizienten für Licht mit Wellenlängen von 340 nm bis 500 nm in p-leiten­ den Filmen, die durch Zusetzen von B2H6 als Dotierungsgas erzeugt wurden, von dem Gasströmungsratenverhältnis CO2/(SiH4+CO2). Es hat sich herausgestellt, daß der Absorb­ tionskoeffizient selbst für Licht kürzerer Wellenlängen 10 6 cm-1 oder weniger beträgt, mit zunehmender Wellenlänge abnimmt und mit zunehmenden Strömungsratenverhältnis eben­ falls abnimmt. Fig. 4. zeigt die Abhängigkeit des Absorb­ tionskoeffizienten von den Gasströmungsratenverhältnis bei n- leitenden Filmen, die durch Zusetzen von PH3 als Dotie­ rungsgas hergestellt wurden. Man beobachtet denselben Trend wie bei p-leitenden Filmen. Eine Analyse der hergestellten p- leitenden und der n-leitenden Filme unter Verwendung von ESCA bestätigte, daß der Sauerstoffanteil zunimmt, wenn die Strömungsrate des zugemischten CO2 relativ erhöht wird. Der Sauerstoffanteil betrug 25 bis 40% bezogen auf das Atomge­ wicht, während der Kohlenstoffanteil unterhalb der Meßgrenze von 1% lag. Fig. 3 shows the dependence of the absorption coefficient for light having wavelengths of 340 nm to 500 nm in p-type films produced by adding B 2 H 6 as a doping gas from the gas flow rate ratio CO 2 / (SiH 4 + CO 2 ). It has been found that the Absorb tion coefficient even for light of shorter wavelengths 10 6 cm -1 or less, decreases with increasing wavelength and just decreases with increasing flow rate ratio if. Fig. 4. shows the dependence of the absorption coefficient on the gas flow rate ratio in n-type films prepared by adding PH 3 as a doping gas. The same trend is observed as with p-type films. An analysis of the prepared p-type and n-type films using ESCA confirmed that the oxygen content increases as the flow rate of the admixed CO 2 is relatively increased. The oxygen content was 25 to 40% based on the atomic weight, while the carbon content was below the measurement limit of 1%.

Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit der Lichtleitfähigkeit von dem Strömungsratenverhältnis. Die Lichtleitfähigkeit fällt mit zunehmender CO2-Strömungsrate, und die eine n-leitende Schicht repräsentierende Linie 51 zeigt eine höhere Licht­ leitfähigkeit als die p-leitende Schicht, die durch die Linie 52 dargestellt ist. Zur Erzielung einer Lichtleitfähigkeit von mehr als 10-6 S/cm muß das Strömungsratenverhältnis CO2/(SiH4+CO2) unter 0,6 liegen. Fig. 5 shows the dependence of the photoconductivity on the flow rate ratio. The photoconductivity decreases with increasing CO 2 flow rate, and the line 51 representing an n-type layer has a higher light conductivity than the p-type layer represented by the line 52. To achieve a light conductivity of more than 10 -6 S / cm, the flow rate ratio CO 2 / (SiH 4 + CO 2 ) must be less than 0.6.

Messungen der Raman-Streuung an dem auf diese Weise erhalte­ nen SiO-Film ergaben, daß eine Spitze bei etwa 530 cm-1 vor­ handen ist, was die Existenz von Si-Kristallen in den Raman- Spektren und die Koexistenz der mikrokristallinen Si-Phase und der a-SiO-Phase. Es bestätigte sich, daß die Stärke der Spitze bei etwa 530 cm-1 mit zunehmendem CO2/(SiH4+CO2) Strö­ mungsratenverhältnis abnimmt.Measurements of Raman scattering on the SiO 2 film thus obtained revealed that a peak at about 530 cm -1 is present, indicating the existence of Si crystals in the Raman spectra and the coexistence of the microcrystalline Si phase and the a-SiO phase. It was confirmed that the thickness of the tip at about 530 cm -1 decreases with increasing CO 2 / (SiH 4 + CO 2 ) flow rate ratio.

Fig. 1 vergleicht den Lichtabsorbtionskoeffizienten des SiO- Films gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei etwa 10-6 S/cm (was die untere Grenze ist, bei der die Lichtleitfähigkeit als Fensterschicht in einer fotovol­ taischen Zelle verwendet werden kann) mit dem eines herkömmlichen p-leitenden a-SiO-Films. Es ergab sich, daß der Lichtabsorbtionskoeffizient eines a-SiO-Films, der eine mikrokristalline Phase enthält und durch die Linie 11 dar­ gestellt ist, ein Drittel des Lichtabsorbtionskoeffizienten eines a-SiO-Films beträgt, der keine mikrokristalline Phase enthält und durch die Linie 12 dargestellt ist, und zwar über einen weiten Bereich von Wellenlängen, und daß der p-leitende a-SiO-Film ein vielversprechendes Material zur Verwendung als Fensterschicht in einer fotovoltaischen Zelle zusammen mit einem n-leitenden Film gleicher Eigenschaften ist. Fig. 1 compares the light absorption coefficient of the SiO 2 film according to the embodiment of the present invention at about 10 -6 S / cm (which is the lower limit at which the photoconductivity can be used as a window layer in a photovoltaic cell) with that of a conventional one p-type a-SiO film. As a result, the light absorption coefficient of an a-SiO film containing a microcrystalline phase and represented by the line 11 is one third of the light absorption coefficient of an a-SiO film containing no microcrystalline phase and the line 12 over a wide range of wavelengths, and that the a-SiO 2 p-type film is a promising material for use as a window layer in a photovoltaic cell together with an n-type film of the same characteristics.

Filme, die unter Verwendung von C2H2 anstelle von CO2 unter denselben Bedingungen, mit Ausnahme des Materialgases, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform hergestellt worden, zeigten keine Raman-Spektren mit einer Spitze bei etwa 530 cm-1 (die die Existenz einer Si-Kristallphase anzeigen würde) und waren nicht mikrokristallisiert, obwohl der Kohlenstoff­ anteil in den erhaltenen Filmen nur 20% bezogen auf das Atomgewicht betrug. Diese Tatsache deutet an, daß die Kohlen­ stoffatome die Mikrokristallisation des Siliciums wirksamer verhindern als die Sauerstoffatome, und es hat sich gezeigt, daß die so hergestellten Filme nicht als Material für die Fensterschicht in der fotovoltaischen Zelle geeignet sind, und zwar wegen der Abnahme der Lichtleitfähigkeit, selbst wenn der Lichtabsorbtionskoeffizient durch Verwendung größe­ rer Lücken verringert wäre.Films prepared using C 2 H 2 instead of CO 2 under the same conditions, except for the material gas, as in the embodiment described above, did not show Raman spectra with a peak at about 530 cm -1 (indicating existence Si crystal phase) and were not microcrystallized, although the carbon content in the resulting films was only 20% by atomic weight. This fact indicates that the carbon atoms prevent the microcrystallization of silicon more effectively than the oxygen atoms, and it has been found that the films thus produced are not suitable as a material for the window layer in the photovoltaic cell because of the decrease in the photoconductivity Even if the light absorption coefficient were reduced by using larger gaps.

Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich geworden, einen SiO-Film mit einer a-SiO-Phase zu schaffen, der eine Si- mikrokristalline Phase aber keinen Kohlenstoff enthält. Für den a-SiO-Film verwendet CO2 mit einem niedrigen Mischungs­ verhältnis als Sauerstoffquelle und eine Gasmischung aus SiH4 und H2 zur Erzeugung einer mikrokristallisierten Si-Phase verwendet. Als Folge kann ein auf a-Si basierender Film erzeugt werden, der einen geringen Lichtabsorbtionskoeffi­ zienten aufweist, und zwar als Folge der Verwendung breiterer optischer Lücken durch Sauerstoffatome, sowie eine hohe Lichtleitfähigkeit als Folge der Existenz der mikrokristalli­ sierten Phase. Daher kann der Film sehr wirksam für die p- leitende oder n-leitende Fensterschicht in einer auf a-Si basierenden fotovoltaischen Zelle eingesetzt werden.By the present invention, it has become possible to provide a SiO film having an α-SiO phase which contains a microcrystalline phase but no carbon. For the a-SiO 2 film, CO 2 having a low mixing ratio used as an oxygen source and a gas mixture of SiH 4 and H 2 are used for producing a microcrystallized Si phase. As a result, an a-Si based film having a low light absorption coefficient can be produced as a result of using wider optical gaps by oxygen atoms, as well as a high light conductivity due to the existence of the microcrystallized phase. Therefore, the film can be used very effectively for the p-type or n-type window layer in an a-Si based photovoltaic cell.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines Siliciumoxidhalblei­ terfilms, der sich aus einem amorphen Siliciumoxid zusammen­ setzt, welcher eine mikrokristalline Siliciumphase enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Film durch Zersetzen eines Materialgases enthaltend wenigstens SiH4, CO2 und H2 mit einem CO2/(SiH4+CO2)-Strömungsratenverhältnis von 0,6 oder weniger hergestellt wird.A process for producing a silica semiconductor film composed of an amorphous silica containing a microcrystalline silicon phase, characterized in that the film is formed by decomposing a material gas containing at least SiH 4 , CO 2 and H 2 with a CO 2 / ( SiH 4 + CO 2 ) flow rate ratio of 0.6 or less. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glimmentladung in dem Materialgas bei einer Hochfre­ quenzleistungsdichte von 40 mW/cm oder mehr zur Zersetzung einer Gasmischung erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized that a glow discharge in the material gas at a Hochfre frequency power density of 40 mW / cm or more for decomposition a gas mixture takes place. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch Mischen des Materialgases mit einem Dotierungsgas ein p-leitender oder ein n-leitender Film her­ gestellt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized marked characterized in that by mixing the material gas with a Doping gas a p-type or an n-type film forth is provided. 4. Siliciumoxidhalbleiterfilm hergestellt nach dem Ver­ fahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Lichtabsorbtionskoeffizient für Wellenlängen von 340 nm oder mehr 106 cm-1 oder weniger beträgt.4. A silicon oxide semiconductor film prepared by the method according to claim 1 or 2, characterized in that its light absorption coefficient for wavelengths of 340 nm or more is 10 6 cm -1 or less. 5. Siliciumoxidhalbleiterfilm hergestellt nach dem Ver­ fahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Lichtleitfähigkeit 10-6 S/cm oder mehr beträgt.5. A silicon oxide semiconductor film prepared by the method according to claim 1 or 2, characterized in that its optical conductivity is 10 -6 S / cm or more. 6. Siliciumoxidhalbleiterfilm nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch die Verwendung als Fensterschicht in einer fotovoltaischen Zelle, wobei es sich bei dem Film um einen p-leitenden oder einen n-leitenden Film handelt.6. A silicon oxide semiconductor film according to claim 4 or 5, characterized by use as a window layer in a photovoltaic cell, wherein the film to a p-type or n-type film.
DE4408791A 1993-03-16 1994-03-15 Process for producing a silicon oxide semiconductor film Expired - Fee Related DE4408791B4 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2109155A2 (en) * 2008-04-10 2009-10-14 KISCO Corporation Thin film silicon solar cell and manufacturing method thereof

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7057256B2 (en) 2001-05-25 2006-06-06 President & Fellows Of Harvard College Silicon-based visible and near-infrared optoelectric devices
US7442629B2 (en) 2004-09-24 2008-10-28 President & Fellows Of Harvard College Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate
EP1650812B2 (en) * 2003-07-24 2019-10-23 Kaneka Corporation Method for making a silicon based thin film solar cell
EP1650811B1 (en) * 2003-07-24 2013-04-03 Kaneka Corporation Stacked photoelectric converter
JP4068043B2 (en) * 2003-10-28 2008-03-26 株式会社カネカ Stacked photoelectric conversion device
JP2006319068A (en) * 2005-05-11 2006-11-24 Kaneka Corp Multi-junction silicone thin film photoelectric converter and its manufacturing method
US7671271B2 (en) * 2006-03-08 2010-03-02 National Science And Technology Dev. Agency Thin film solar cell and its fabrication process
US20100275996A1 (en) * 2007-11-30 2010-11-04 Kaneka Corporation Silicon-based thin-film photoelectric conversion device
WO2009100023A2 (en) * 2008-02-01 2009-08-13 President & Fellows Of Harvard College A multijunction photovoltaic device
US8569106B2 (en) 2009-03-05 2013-10-29 Mitsubishi Electric Corporation Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
US9911781B2 (en) 2009-09-17 2018-03-06 Sionyx, Llc Photosensitive imaging devices and associated methods
US9673243B2 (en) 2009-09-17 2017-06-06 Sionyx, Llc Photosensitive imaging devices and associated methods
US8692198B2 (en) 2010-04-21 2014-04-08 Sionyx, Inc. Photosensitive imaging devices and associated methods
JP2011249469A (en) * 2010-05-25 2011-12-08 Mitsubishi Electric Corp Method for manufacturing thin film photoelectric conversion device
WO2011160130A2 (en) 2010-06-18 2011-12-22 Sionyx, Inc High speed photosensitive devices and associated methods
JP2012023317A (en) * 2010-07-16 2012-02-02 Kaneka Corp Laminated type photoelectric conversion device
CN102180620B (en) * 2011-01-28 2012-10-10 牛智勇 Preparation process of vitrified mineral varnish
US9496308B2 (en) 2011-06-09 2016-11-15 Sionyx, Llc Process module for increasing the response of backside illuminated photosensitive imagers and associated methods
WO2013010127A2 (en) 2011-07-13 2013-01-17 Sionyx, Inc. Biometric imaging devices and associated methods
US9064764B2 (en) 2012-03-22 2015-06-23 Sionyx, Inc. Pixel isolation elements, devices, and associated methods
WO2014127376A2 (en) 2013-02-15 2014-08-21 Sionyx, Inc. High dynamic range cmos image sensor having anti-blooming properties and associated methods
WO2014151093A1 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Sionyx, Inc. Three dimensional imaging utilizing stacked imager devices and associated methods
WO2014209421A1 (en) 2013-06-29 2014-12-31 Sionyx, Inc. Shallow trench textured regions and associated methods

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4010302A1 (en) * 1989-03-31 1990-10-18 Sanyo Electric Co PHOTOVOLTAIC INTERIOR
DE4101110A1 (en) * 1990-01-17 1991-07-18 Ricoh Kk PHOTO-CONDUCTIVE MATERIAL
DE3732619C2 (en) * 1986-09-26 1992-02-27 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi, Osaka, Jp
US5103284A (en) * 1991-02-08 1992-04-07 Energy Conversion Devices, Inc. Semiconductor with ordered clusters
JPH0597413A (en) * 1982-11-01 1993-04-20 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Amorphous multicomponent semiconductor and device using the same
JPH05152592A (en) * 1991-09-30 1993-06-18 Fuji Electric Co Ltd Thin film solar cell and its manufacture

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3032158A1 (en) * 1979-08-30 1981-04-02 Plessey Overseas Ltd., Ilford, Essex SOLAR CELL
JPS56142680A (en) * 1980-04-07 1981-11-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Photoconductive semiconductor device
JPS57181176A (en) * 1981-04-30 1982-11-08 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd High voltage amorphous semiconductor/amorphous silicon hetero junction photosensor
JPS58196064A (en) * 1982-05-11 1983-11-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Photoelectric conversion device
JPS61242085A (en) * 1985-04-19 1986-10-28 Ricoh Co Ltd Amorphous silicon photoelectric conversion element
JP2616929B2 (en) * 1987-08-22 1997-06-04 株式会社日本自動車部品総合研究所 Method for manufacturing microcrystalline silicon carbide semiconductor film

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0597413A (en) * 1982-11-01 1993-04-20 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Amorphous multicomponent semiconductor and device using the same
DE3732619C2 (en) * 1986-09-26 1992-02-27 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi, Osaka, Jp
DE4010302A1 (en) * 1989-03-31 1990-10-18 Sanyo Electric Co PHOTOVOLTAIC INTERIOR
DE4101110A1 (en) * 1990-01-17 1991-07-18 Ricoh Kk PHOTO-CONDUCTIVE MATERIAL
US5103284A (en) * 1991-02-08 1992-04-07 Energy Conversion Devices, Inc. Semiconductor with ordered clusters
JPH05152592A (en) * 1991-09-30 1993-06-18 Fuji Electric Co Ltd Thin film solar cell and its manufacture

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ECH-CHAMIKH, E. et.al.: Structural and chemical analysis of C:H,O/Si:H,O multilayers deposited by reactive RF sputtering. In: Solar Energy Materialsand Solar Cells 31, 1993, S. 187-195 *
GANDIA, J.J. et.al.: Properties of p-type amor- phous silicon carbide window layers prepared usingboron trifluoride. In: Solar Energy Materials and Solar Cells 29, 1993, H.2, S. 139-148 *
SAITO, N. et.al.: Improvement of photoconducti- vity of a-SiC:H films by introducing nitrogen du- ring magnetron sputtering process. In: J.Appl. Phys.69,3, 01.Febr.1991, S. 1518-1521 *
SHEN, D.S.; BHAT, P.K.: Thin boron doped micro- crystalline silicon films. In: Solar Energy Ma- terials and Solar Cells 30, 1993, S.139-145 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2109155A2 (en) * 2008-04-10 2009-10-14 KISCO Corporation Thin film silicon solar cell and manufacturing method thereof
EP2109155A3 (en) * 2008-04-10 2012-09-12 Kisco Thin film silicon solar cell and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
DE4408791B4 (en) 2006-10-19
JPH06267868A (en) 1994-09-22
JP3047666B2 (en) 2000-05-29

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