JP2539780B2 - 反射防止二重層コ−テイングを備えた光感応半導体デバイス - Google Patents
反射防止二重層コ−テイングを備えた光感応半導体デバイスInfo
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Classifications
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
- H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
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- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
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- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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Description
【発明の詳細な説明】 光電池、光検出器、光導電体等のごとき光感応デバイ
スの効率は狭い帯域幅内にあることの多い入射光に依存
する。この種のデバイスは通常実質的に透明な膜又は
層、例えば伝導性電極及び接点などでコーティングされ
ており、これらコーティングは入射光を透過、反射もし
くは吸収し得る。コーティングを透過してデバイスに到
来する光の量は入射光から反射光と吸収光との和を差し
引いたものに等しい。本明細書では反射及び吸収による
総合光損失を寄生吸光（parasitic absorption）と称す
る。外見上透明な膜、コーティング及び層も全てこの寄
生吸光を伴いその結果下側の光感応デバイスの効率が低
下する。
スの効率は狭い帯域幅内にあることの多い入射光に依存
する。この種のデバイスは通常実質的に透明な膜又は
層、例えば伝導性電極及び接点などでコーティングされ
ており、これらコーティングは入射光を透過、反射もし
くは吸収し得る。コーティングを透過してデバイスに到
来する光の量は入射光から反射光と吸収光との和を差し
引いたものに等しい。本明細書では反射及び吸収による
総合光損失を寄生吸光（parasitic absorption）と称す
る。外見上透明な膜、コーティング及び層も全てこの寄
生吸光を伴いその結果下側の光感応デバイスの効率が低
下する。
下側の光感応デバイスまで透過する光の帯域幅を拡大
せしめる反射防止コーティングと、このようなコーティ
ングを半導体材料の望ましい光感応特性を損なうことな
く半導体デバイス上に形成せしめる方法とが求められて
いるが、これは大面積光電池においては特に急務であ
る。面積が広いと単位面積当たり出力の減衰率が小さく
ても全体ではこれが何倍にもなるため寄生吸光に起因す
る出力の絶対損失が大きくなるからである。
せしめる反射防止コーティングと、このようなコーティ
ングを半導体材料の望ましい光感応特性を損なうことな
く半導体デバイス上に形成せしめる方法とが求められて
いるが、これは大面積光電池においては特に急務であ
る。面積が広いと単位面積当たり出力の減衰率が小さく
ても全体ではこれが何倍にもなるため寄生吸光に起因す
る出力の絶対損失が大きくなるからである。
寄生吸光を低下させる方法の一例としてはウィンタリ
ング（Winterling）に付与された米国特許第4,389,534
号の改良反射防止コーティングを具備したアモルファス
シリコン太陽電池（Amorphous Silicon Solar Cell Hav
ing Improved Antireflection Coating）に記載のもの
が挙げられる。これは多結晶シリコン層を透明な導電性
酸化物層とアモルファスシリコン光感応デバイスとの間
に挿入するという方法であり、下側のアモルファスシリ
コンを多結晶又は微結晶の形状に変換させ得る処理ステ
ップをデバイスの製造工程に組み込むことによって前記
多結晶層のデポジションを行う。
ング（Winterling）に付与された米国特許第4,389,534
号の改良反射防止コーティングを具備したアモルファス
シリコン太陽電池（Amorphous Silicon Solar Cell Hav
ing Improved Antireflection Coating）に記載のもの
が挙げられる。これは多結晶シリコン層を透明な導電性
酸化物層とアモルファスシリコン光感応デバイスとの間
に挿入するという方法であり、下側のアモルファスシリ
コンを多結晶又は微結晶の形状に変換させ得る処理ステ
ップをデバイスの製造工程に組み込むことによって前記
多結晶層のデポジションを行う。
ハマカワ（Hamakawa）他に付与された米国特許第4,38
8,482号のアモルファス半導体及びアモルファスシリコ
ンの異種接合を有する高電圧光起電力セル（High−Volt
age Photovoltaic Cell Having a Heterojunction of A
morphous Semiconductor and Amorphous Silicon）にも
pin形セルの光感応度を向上させる方法が開示されてい
る。この方法では1.85電子ボルトを上回るバンドギャッ
プエネルギをもつアモルファスシリコンと窒素又は酸素
との合金でpin形アモルファスシリコンデバイスの一要
素たる受光層を構成し、透明な導電性酸化物で該受光層
上に電極を形成する。
8,482号のアモルファス半導体及びアモルファスシリコ
ンの異種接合を有する高電圧光起電力セル（High−Volt
age Photovoltaic Cell Having a Heterojunction of A
morphous Semiconductor and Amorphous Silicon）にも
pin形セルの光感応度を向上させる方法が開示されてい
る。この方法では1.85電子ボルトを上回るバンドギャッ
プエネルギをもつアモルファスシリコンと窒素又は酸素
との合金でpin形アモルファスシリコンデバイスの一要
素たる受光層を構成し、透明な導電性酸化物で該受光層
上に電極を形成する。
本発明では寄生吸光を実質的に減少させ且つ透過光帯
域を拡大せしめるべく、デバイス上に二重層コーティン
グを形成する。このコーティングは光入射層と該入射層
及び光感応半導体材料間の中間層とからなることを特徴
とする。該中間層は光感応半導体デバイスの一番外側の
光感応層であり得、その屈折率は550nmで測定して光入
射層のそれより大きく且つ光感応半導体デバイス材料の
それより小さい。該中間層はそのバンドギャップエネル
ギを下側の光感応デバイスより大きくすると共に屈折率
を低下させるようなバンドギャップエネルギ増大元素を
含むシリコン合金剤材料で構成するのが好ましい。この
バンドギャップエネルギ増大元素の濃度は好ましくは屈
折率と導電性とを最適化せしめるように選択する。光入
射層及び中間層の厚み及び屈折率は下側のデバイスまで
透過する入射光の帯域が、例えば先行技術の場合の525
乃至575nmの範囲から約475乃至600nmの範囲に拡大され
るよう調整する。
域を拡大せしめるべく、デバイス上に二重層コーティン
グを形成する。このコーティングは光入射層と該入射層
及び光感応半導体材料間の中間層とからなることを特徴
とする。該中間層は光感応半導体デバイスの一番外側の
光感応層であり得、その屈折率は550nmで測定して光入
射層のそれより大きく且つ光感応半導体デバイス材料の
それより小さい。該中間層はそのバンドギャップエネル
ギを下側の光感応デバイスより大きくすると共に屈折率
を低下させるようなバンドギャップエネルギ増大元素を
含むシリコン合金剤材料で構成するのが好ましい。この
バンドギャップエネルギ増大元素の濃度は好ましくは屈
折率と導電性とを最適化せしめるように選択する。光入
射層及び中間層の厚み及び屈折率は下側のデバイスまで
透過する入射光の帯域が、例えば先行技術の場合の525
乃至575nmの範囲から約475乃至600nmの範囲に拡大され
るよう調整する。
添付図面第１図は複数のpin形セル12ａ、12ｂ及び12
ｃからなる太陽電池のごときpin形光起電力デバイス10
を示している。セル12ａ上の基板11はデバイス10の表面
を構成し電極として機能する。基板11は透明であるか、
絶縁層を備えた或いは備えないステンレス鋼、アルミニ
ウム、タンタル、モリブデン、もしくはクロムのごとき
金属材料で形成するか、金属粒子を混入した或いはして
ないガラスのごとき絶縁材料であるか、又は反射体であ
ってよい。この場合の基板なる用語には可撓性の膜と、
予処理で該膜に添加された元素とが含まれる。各セル12
ａ、12ｂ、12ｃは少なくとも１種類のシリコン合金又は
ゲルマニウム合金を含むアモルファス半導体ボディで構
成するのが好ましい。各半導体ボディはｎ形半導体をも
つ半導体層20ａ、20ｂ、20ｃと、真性半導体層18ａ、18
ｂ、18ｃと、ｐ形導電性をもつ半導体層16ａ、16ｂ、16
ｃとを有する。この図面ではセル12ｂが中間セルである
が、更に別のセルを間に幾つか積重してもよく、それも
本発明の範囲に含まれる。セル12ｃ上にデポジットされ
るTCO（Transparent conductive oxide）層即ち透明導
電性酸化物層22は好ましくは酸化インジウムスズで形成
され、デバイスの電極と表面とを構成する。TCOを貫通
する電荷キャリアパスを短縮して導電効率を増加させる
べく層22に金属電極グリッド24を具備してもよい。
ｃからなる太陽電池のごときpin形光起電力デバイス10
を示している。セル12ａ上の基板11はデバイス10の表面
を構成し電極として機能する。基板11は透明であるか、
絶縁層を備えた或いは備えないステンレス鋼、アルミニ
ウム、タンタル、モリブデン、もしくはクロムのごとき
金属材料で形成するか、金属粒子を混入した或いはして
ないガラスのごとき絶縁材料であるか、又は反射体であ
ってよい。この場合の基板なる用語には可撓性の膜と、
予処理で該膜に添加された元素とが含まれる。各セル12
ａ、12ｂ、12ｃは少なくとも１種類のシリコン合金又は
ゲルマニウム合金を含むアモルファス半導体ボディで構
成するのが好ましい。各半導体ボディはｎ形半導体をも
つ半導体層20ａ、20ｂ、20ｃと、真性半導体層18ａ、18
ｂ、18ｃと、ｐ形導電性をもつ半導体層16ａ、16ｂ、16
ｃとを有する。この図面ではセル12ｂが中間セルである
が、更に別のセルを間に幾つか積重してもよく、それも
本発明の範囲に含まれる。セル12ｃ上にデポジットされ
るTCO（Transparent conductive oxide）層即ち透明導
電性酸化物層22は好ましくは酸化インジウムスズで形成
され、デバイスの電極と表面とを構成する。TCOを貫通
する電荷キャリアパスを短縮して導電効率を増加させる
べく層22に金属電極グリッド24を具備してもよい。
第２図は全体的に第１図のデバイスと類似した大面積
光起電力デバイス10′を部分平面図で示している。この
大面積デバイス10′は面積の広い連続状基板11とその上
の連続状半導体材料層12とからなり、半導体材料12が電
気的に絶縁された複数の小部分26に分割されていて、こ
れら小部分全体から該デバイス10′の総合電気出力が得
られる。各小部分26は前記連続状基板11を共有する。半
導体材料12の互いに電気絶縁された小部分26は半導体材
料12上にデポジットしたTCO材料を細分して得た複数の
独立領域28を有し、これら領域が各小面積光電池26の電
極を構成する。各小面積セル26は、導電性の比較的大き
い層22が下側の半導体材料から電流を集める一方半導体
材料12の大きな横方向電気抵抗が独立領域26相互間の電
流の流れを制限するため相互に電気絶縁される。電気的
に絶縁された各小部分26のグリッド24は光によって生じ
た電流を中央集電点に伝搬するためのバスバー系30に接
続される。この場合グリッド24は点状シルバーペースト
のごときコネクタ25を介してバスバー30に接続される。
用途によっては下側の小部分26をテストして電気的に作
動し得ることを確認しないうちはグリッド24をバスバー
30と接続しないことが望ましい。
光起電力デバイス10′を部分平面図で示している。この
大面積デバイス10′は面積の広い連続状基板11とその上
の連続状半導体材料層12とからなり、半導体材料12が電
気的に絶縁された複数の小部分26に分割されていて、こ
れら小部分全体から該デバイス10′の総合電気出力が得
られる。各小部分26は前記連続状基板11を共有する。半
導体材料12の互いに電気絶縁された小部分26は半導体材
料12上にデポジットしたTCO材料を細分して得た複数の
独立領域28を有し、これら領域が各小面積光電池26の電
極を構成する。各小面積セル26は、導電性の比較的大き
い層22が下側の半導体材料から電流を集める一方半導体
材料12の大きな横方向電気抵抗が独立領域26相互間の電
流の流れを制限するため相互に電気絶縁される。電気的
に絶縁された各小部分26のグリッド24は光によって生じ
た電流を中央集電点に伝搬するためのバスバー系30に接
続される。この場合グリッド24は点状シルバーペースト
のごときコネクタ25を介してバスバー30に接続される。
用途によっては下側の小部分26をテストして電気的に作
動し得ることを確認しないうちはグリッド24をバスバー
30と接続しないことが望ましい。
本発明の反射防止二重層コーティングはTCO層22のご
とき光入射層と光感応半導体デバイスの最も外側の層た
る中間層20ｃとで構成される。この反射防止コーティン
グは光入射層とその下側に接した半導体層20ｃとが協働
して反射防止を実現することから二重層コーティングと
呼ばれる。これらの層は互いに協働して寄生吸光を低減
させると共に光感応半導体材料18ｃに到達する光の帯域
を拡大する。
とき光入射層と光感応半導体デバイスの最も外側の層た
る中間層20ｃとで構成される。この反射防止コーティン
グは光入射層とその下側に接した半導体層20ｃとが協働
して反射防止を実現することから二重層コーティングと
呼ばれる。これらの層は互いに協働して寄生吸光を低減
させると共に光感応半導体材料18ｃに到達する光の帯域
を拡大する。
中間層20ｃは少なくとも１種のバンドギャップエネル
ギ増大元素を含むアモルファスシリコン合金で形成する
のが好ましい。Si:H:F及びSi:H:F:Pのごときシリコン合
金材料は1.7乃至1.8電子ボルトのバンドギャップエネル
ギを有し、SiF4、PH3、H2及びN2を含むデポジションガ
ス混合物からのグロー放電デポジションによって製造し
得る。中間層20ｃを構成する好ましいシリコン合金材料
としては2.0乃至2.4電子ボルトのバンドギャップエネル
ギをもち、過度の出力損失を伴わずに入射層22と電極グ
リッド24と光起電力半導体デバイス12ｃとの間に電流を
導通せしめる十分な導電性を有すると共に入射層22と光
感応半導体デバイス12ｃの層18ｃとの中間の屈折率を有
するホスフィンドープ処理した窒化シリコン合金Si:H:
F:N:Pが挙げられる。
ギ増大元素を含むアモルファスシリコン合金で形成する
のが好ましい。Si:H:F及びSi:H:F:Pのごときシリコン合
金材料は1.7乃至1.8電子ボルトのバンドギャップエネル
ギを有し、SiF4、PH3、H2及びN2を含むデポジションガ
ス混合物からのグロー放電デポジションによって製造し
得る。中間層20ｃを構成する好ましいシリコン合金材料
としては2.0乃至2.4電子ボルトのバンドギャップエネル
ギをもち、過度の出力損失を伴わずに入射層22と電極グ
リッド24と光起電力半導体デバイス12ｃとの間に電流を
導通せしめる十分な導電性を有すると共に入射層22と光
感応半導体デバイス12ｃの層18ｃとの中間の屈折率を有
するホスフィンドープ処理した窒化シリコン合金Si:H:
F:N:Pが挙げられる。
入射層22及び中間層20ｃの相対的厚みと、層22、中間
層20ｃ及び半導体デバイス12ｃの層18ｃの屈折率とを適
切に選択すれば光感応半導体デバイス12ｃの最適作動範
囲で補足的光エネルギを２つの異なるメカニズムにより
層18ｃに到達させることができる。第１のメカニズムは
寄生吸光の減少であり、第２は層18ｃに到達する入射光
の帯域の例えば522乃至575nmの範囲から475乃至600nmの
範囲への拡大である。この帯域拡大メカニズムは本発明
のSi:H:F:N:P層を従来のSi:H:F:P層と比較した第３図に
示されている。このグラフでは最小局所反射又は最大局
所透過が例えば522及び575nmになく、この範囲内では最
大局所反射又は最小局所透過もなくて比較的均等な透過
が示されており、赤外及び近赤外での減衰増加又は寄生
吸光もない。この図は本発明の反射防止二重層コーティ
ングの光反射対波長特性を示すものであるが、このグラ
フから明らかなように本発明のコーティングの反射は47
5乃至600nmの範囲に亙って比較的均等であり、赤外又は
近赤外範囲ではバンドギャップエネルギのより小さい中
間層20ｃと比べて減衰することもない。先行技術材料で
は同一反射量における波長窓が約525から575nmまでの範
囲に限定される。中間層20ｃの屈折率は光入射層22より
小さく、下側の層、例えば真性形導電性をもつ層18ｃよ
り大きい。換言すれば、中間層20ｃの屈折率は光入射層
22と真性形導電18ｃ層を含む半導体デバイス12ｃとの中
間に位置する。
層20ｃ及び半導体デバイス12ｃの層18ｃの屈折率とを適
切に選択すれば光感応半導体デバイス12ｃの最適作動範
囲で補足的光エネルギを２つの異なるメカニズムにより
層18ｃに到達させることができる。第１のメカニズムは
寄生吸光の減少であり、第２は層18ｃに到達する入射光
の帯域の例えば522乃至575nmの範囲から475乃至600nmの
範囲への拡大である。この帯域拡大メカニズムは本発明
のSi:H:F:N:P層を従来のSi:H:F:P層と比較した第３図に
示されている。このグラフでは最小局所反射又は最大局
所透過が例えば522及び575nmになく、この範囲内では最
大局所反射又は最小局所透過もなくて比較的均等な透過
が示されており、赤外及び近赤外での減衰増加又は寄生
吸光もない。この図は本発明の反射防止二重層コーティ
ングの光反射対波長特性を示すものであるが、このグラ
フから明らかなように本発明のコーティングの反射は47
5乃至600nmの範囲に亙って比較的均等であり、赤外又は
近赤外範囲ではバンドギャップエネルギのより小さい中
間層20ｃと比べて減衰することもない。先行技術材料で
は同一反射量における波長窓が約525から575nmまでの範
囲に限定される。中間層20ｃの屈折率は光入射層22より
小さく、下側の層、例えば真性形導電性をもつ層18ｃよ
り大きい。換言すれば、中間層20ｃの屈折率は光入射層
22と真性形導電18ｃ層を含む半導体デバイス12ｃとの中
間に位置する。
通常、光入射量22は例えば酸化インジウムスズのごと
き透明導電性酸化物からなる場合には550nmで約1.8乃至
2.0の屈折率を示し、真性形導電層18ｃは例えばSi:Hの
ごとき真性シリコン合金材料からなる場合には550nmで
約4.5の屈折率を示す。このような条件下では中間層20
ｃの屈折率は550nmで約2.5乃至約3.3、好ましくは約3.0
である。中間層20ｃの屈折率は好ましくは光入射層22の
屈折率と真性導体層18ｃの屈折率との赤の平方根である
とよい。
き透明導電性酸化物からなる場合には550nmで約1.8乃至
2.0の屈折率を示し、真性形導電層18ｃは例えばSi:Hの
ごとき真性シリコン合金材料からなる場合には550nmで
約4.5の屈折率を示す。このような条件下では中間層20
ｃの屈折率は550nmで約2.5乃至約3.3、好ましくは約3.0
である。中間層20ｃの屈折率は好ましくは光入射層22の
屈折率と真性導体層18ｃの屈折率との赤の平方根である
とよい。
第４図はシリコン合金Si:H:F:N:Pのバンドギャップエ
ネルギ（単位は電子ボルト）を、SiF4,PH3,H2及びN2か
らなる混合ガス中で合金をグロー放電によりデポジット
するのに使用されるデポジションガス混合物中の窒素ガ
ス含量の関数として示している。窒素は中間層20ｃとし
てデポジットされるシリコン合金のバンドギャップエネ
ルギを増加させる。中間層シリコン合金のバンドギャッ
プエネルギは導電性損失を伴わない範囲でできる限り大
きくなければならず、好ましくは2.0乃至2.4電子ボル
ト、望ましくは約2.2電子ボルトであるとよい。
ネルギ（単位は電子ボルト）を、SiF4,PH3,H2及びN2か
らなる混合ガス中で合金をグロー放電によりデポジット
するのに使用されるデポジションガス混合物中の窒素ガ
ス含量の関数として示している。窒素は中間層20ｃとし
てデポジットされるシリコン合金のバンドギャップエネ
ルギを増加させる。中間層シリコン合金のバンドギャッ
プエネルギは導電性損失を伴わない範囲でできる限り大
きくなければならず、好ましくは2.0乃至2.4電子ボル
ト、望ましくは約2.2電子ボルトであるとよい。
第５図はシリコン合金Si:H:F:N:Pの導電性を、SiF4,P
H3,H2及びN2からなる混合ガス中でグロー放電により合
金をデポジットするのに使用されるデポジションガス混
合物中の窒素ガス含量の関数として示している。デポジ
ションガス中の窒素含量が増加すると該シリコン合金の
導電性は低下する。中間層20ｃのシリコン合金は10
-5（オームcm）-1より大きい導電性を有するのが好まし
い。
H3,H2及びN2からなる混合ガス中でグロー放電により合
金をデポジットするのに使用されるデポジションガス混
合物中の窒素ガス含量の関数として示している。デポジ
ションガス中の窒素含量が増加すると該シリコン合金の
導電性は低下する。中間層20ｃのシリコン合金は10
-5（オームcm）-1より大きい導電性を有するのが好まし
い。
所望の波長対吸光特性を得るには、反射防止二重層コ
ーティングの２つのエレメント20ｃ,22の相対厚みをこ
れらエレメントの屈折率、導電性及びバンドギャップを
考慮して決める必要がある。光入射層の厚みを約45乃至
50nmにし、中間層の厚みを約15乃至25nm、好ましくは約
20nmにすると特に良い結果が得られることが判明した。
ーティングの２つのエレメント20ｃ,22の相対厚みをこ
れらエレメントの屈折率、導電性及びバンドギャップを
考慮して決める必要がある。光入射層の厚みを約45乃至
50nmにし、中間層の厚みを約15乃至25nm、好ましくは約
20nmにすると特に良い結果が得られることが判明した。
基板11は正反射体又は拡散反射体のごとき反射体であ
ってよい。どちらのタイプの反射体を使用しても、最初
にデバイスの能動領域12又は領域12ａ,12ｂ,12ｃを透過
したが吸収も使用もされなかった光はデバイスの能動領
域又は領域12ａ,12ｂ,12ｃを介して送り返される。この
反射は光子吸収を増大させ、能動領域又は領域12ａ,12
ｂ,12ｃに電荷キャリヤを発生させるため、短絡電流が
増加する。正反射の場合は能動領域12ａ,12ｂ,12ｃを介
する未使用光の返送が通常はもう一度余計に行なわれ
る。拡散反射体の場合は能動領域12ａ,12ｂ,12ｃを介す
る光の返送がこの反射光をデバイス10内に封じ込めるに
足る十分な角度をもって行なわれる。この封じ込みは送
返される光を能動領域12ａ,12ｂ,12ｃ内で多重反射させ
る。正反射体も拡散反射体も結局は短絡電流を増加さ
せ、そのため効率が上昇する。返送先が能動領域12ａ,1
2ｂ,12ｃを何回も通る場合は電荷キャリヤの再結合を減
少させる一方で効果的な電荷キャリヤ発生及び収集を維
持すべくこれら領域の厚みを薄くしてもよい。
ってよい。どちらのタイプの反射体を使用しても、最初
にデバイスの能動領域12又は領域12ａ,12ｂ,12ｃを透過
したが吸収も使用もされなかった光はデバイスの能動領
域又は領域12ａ,12ｂ,12ｃを介して送り返される。この
反射は光子吸収を増大させ、能動領域又は領域12ａ,12
ｂ,12ｃに電荷キャリヤを発生させるため、短絡電流が
増加する。正反射の場合は能動領域12ａ,12ｂ,12ｃを介
する未使用光の返送が通常はもう一度余計に行なわれ
る。拡散反射体の場合は能動領域12ａ,12ｂ,12ｃを介す
る光の返送がこの反射光をデバイス10内に封じ込めるに
足る十分な角度をもって行なわれる。この封じ込みは送
返される光を能動領域12ａ,12ｂ,12ｃ内で多重反射させ
る。正反射体も拡散反射体も結局は短絡電流を増加さ
せ、そのため効率が上昇する。返送先が能動領域12ａ,1
2ｂ,12ｃを何回も通る場合は電荷キャリヤの再結合を減
少させる一方で効果的な電荷キャリヤ発生及び収集を維
持すべくこれら領域の厚みを薄くしてもよい。
【図面の簡単な説明】 第１図は複数のpin形セルからなるタンデム光電池の部
分断面図、第２図は複数の互いに絶縁された小面積セル
からなる大面積光電池の部分平面図、第３図は本発明の
反射防止二重層コーティングの波長対反射特性を示すグ
ラフ、第４図は本発明の反射防止二重層コーティングの
１つの層として使用すべくデポジションガスからデポジ
ットしたシリコン合金に係るデポジションガス中の窒素
含量対バンドギャップの関係を示すグラフ、第５図は本
発明の反射防止二重層コーティングの１つの層として使
用すべくデポジションガスからデポジットしたシリコン
合金に係るデポジションガス中の窒素含量対導電性の関
係を示すグラフである。 10,10′……光起電力デバイス、11……基板、12ａから1
2ｃ……pin形セル、22,28……透明導電性酸化物層、24
……電極グリッド、30……バスバー。
分断面図、第２図は複数の互いに絶縁された小面積セル
からなる大面積光電池の部分平面図、第３図は本発明の
反射防止二重層コーティングの波長対反射特性を示すグ
ラフ、第４図は本発明の反射防止二重層コーティングの
１つの層として使用すべくデポジションガスからデポジ
ットしたシリコン合金に係るデポジションガス中の窒素
含量対バンドギャップの関係を示すグラフ、第５図は本
発明の反射防止二重層コーティングの１つの層として使
用すべくデポジションガスからデポジットしたシリコン
合金に係るデポジションガス中の窒素含量対導電性の関
係を示すグラフである。 10,10′……光起電力デバイス、11……基板、12ａから1
2ｃ……pin形セル、22,28……透明導電性酸化物層、24
……電極グリッド、30……バスバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨン・マクギル アメリカ合衆国、ミシガン・48063、ロ チエスター、オールド・パーチ・ロー ド・227 (56)参考文献 特開 昭56−64476（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−68046（ＪＰ，Ｕ) 「アモルファス太陽電池」第181〜184 頁，第169〜172頁（高橋清外１名著, （株）昭晃堂昭和58年８月15日発行)
Claims (3)
- 【請求項１】第１の屈折率（λ１）および第１のバンド
ギャップエネルギ（Eg1）を有する第１導電型のアモル
ファス半導体からなる第１の層と、 該第１の層上に隣接して設けられ、第２の屈折率
（λ２）および第２のバンドギャップエネルギ（Eg2）
を有する第２導電型のアモルファス半導体からなる第２
の層と、 該第２の層上に隣接して設けられ、第３屈折率（λ３）
を有する透明導電性酸化物層と、 を拡散反射体となる基板に具備し、 前記第１ないし第３の屈折率（λ１〜λ３）が λ１＞λ２＞λ３ なる関係を満足し、かつ第１および第２のバンドギャッ
プエネルギ（Eg1、Eg2）が Eg1＜Eg2 なる関係を満足する光感応半導体デバイスにおいて、 前記第２の層がSi:H:F:N:Pからなり、その厚みが15ない
し25nmであり、かつ前記透明導電性酸化物層の厚みが45
ないし50nmであることを特徴とする光感応半導体デバイ
ス。 - 【請求項２】前記第２の層が波長550nmで約2.5ないし3.
3の屈折率を示すことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の光感応半導体デバイス。 - 【請求項３】前記第２の層が2.0ないし2.4電子ボルトの
バンドギャップエネルギを有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の光感応半導体デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US582984 | 1984-02-24 | ||
| US06/582,984 US4528418A (en) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | Photoresponsive semiconductor device having a double layer anti-reflective coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60233870A JPS60233870A (ja) | 1985-11-20 |
| JP2539780B2 true JP2539780B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=24331212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60033631A Expired - Lifetime JP2539780B2 (ja) | 1984-02-24 | 1985-02-21 | 反射防止二重層コ−テイングを備えた光感応半導体デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4528418A (ja) |
| EP (1) | EP0154451A3 (ja) |
| JP (1) | JP2539780B2 (ja) |
| CA (1) | CA1219664A (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2163289B (en) * | 1984-07-19 | 1988-06-22 | Canon Kk | Long size image sensor unit and photosensors for use in this sensor unit and a method of manufacturing the photosensors |
| US4592129A (en) * | 1985-04-01 | 1986-06-03 | Motorola, Inc. | Method of making an integral, multiple layer antireflection coating by hydrogen ion implantation |
| US4782028A (en) * | 1987-08-27 | 1988-11-01 | Santa Barbara Research Center | Process methodology for two-sided fabrication of devices on thinned silicon |
| JPH0350531A (ja) * | 1989-07-19 | 1991-03-05 | Fujitsu Ltd | 半導体集光装置 |
| GB2246905A (en) * | 1990-08-09 | 1992-02-12 | British Telecomm | Multi-layered antireflective coatings for optoelectronic components |
| SE470116B (sv) * | 1992-04-03 | 1993-11-08 | Asea Brown Boveri | Detektorkrets med en som detektor arbetande halvledardiod och en med dioden integrerad förstärkarkrets |
| IL106265A (en) * | 1992-07-13 | 1999-07-14 | Hughes Aircraft Co | External conductive optical filter |
| US5262633A (en) * | 1992-08-21 | 1993-11-16 | Santa Barbara Research Center | Wideband anti-reflection coating for indium antimonide photodetector device and method of forming the same |
| US5812405A (en) * | 1995-05-23 | 1998-09-22 | Viratec Thin Films, Inc. | Three variable optimization system for thin film coating design |
| US5569332A (en) * | 1995-08-07 | 1996-10-29 | United Solar Systems Corporation | Optically enhanced photovoltaic back reflector |
| US5926740A (en) * | 1997-10-27 | 1999-07-20 | Micron Technology, Inc. | Graded anti-reflective coating for IC lithography |
| US7372610B2 (en) | 2005-02-23 | 2008-05-13 | Sage Electrochromics, Inc. | Electrochromic devices and methods |
| US20080047603A1 (en) * | 2006-08-24 | 2008-02-28 | Guardian Industries Corp. | Front contact with intermediate layer(s) adjacent thereto for use in photovoltaic device and method of making same |
| US7767253B2 (en) * | 2007-03-09 | 2010-08-03 | Guardian Industries Corp. | Method of making a photovoltaic device with antireflective coating |
| WO2009103929A2 (fr) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Saint-Gobain Glass France | Cellule photovoltaique et substrat de cellule photovoltaique |
| FR2919114B1 (fr) * | 2007-07-16 | 2009-09-04 | Saint Gobain | Cellule photovoltaique et substrat de cellule photovoltaique |
| FR2919110A1 (fr) * | 2007-07-16 | 2009-01-23 | Saint Gobain | Substrat de face avant d'ecran plasma, utilisation et procede de fabrication |
| US20100258174A1 (en) * | 2009-04-14 | 2010-10-14 | Michael Ghebrebrhan | Global optimization of thin film photovoltaic cell front coatings |
| US9087941B2 (en) | 2013-09-19 | 2015-07-21 | International Business Machines Corporation | Selective self-aligned plating of heterojunction solar cells |
| CN111952376B (zh) * | 2020-08-24 | 2024-03-08 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种氧化锌微米线紫外探测器及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3960441A (en) * | 1972-10-06 | 1976-06-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Anti-reflection coating having pseudo-inhomogeneous layers |
| DE3032158A1 (de) * | 1979-08-30 | 1981-04-02 | Plessey Overseas Ltd., Ilford, Essex | Solarzelle |
| DE3048381C2 (de) * | 1980-12-22 | 1985-09-05 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Dünnschicht-Solarzelle |
| US4388482A (en) * | 1981-01-29 | 1983-06-14 | Yoshihiro Hamakawa | High-voltage photovoltaic cell having a heterojunction of amorphous semiconductor and amorphous silicon |
| US4441113A (en) * | 1981-02-13 | 1984-04-03 | Energy Conversion Devices, Inc. | P-Type semiconductor material having a wide band gap |
| IE53485B1 (en) * | 1981-02-12 | 1988-11-23 | Energy Conversion Devices Inc | Improved photoresponsive amorphous alloys |
| JPS5868046U (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-09 | 工業技術院長 | 光起電力素子 |
| JPS59125669A (ja) * | 1983-01-07 | 1984-07-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽電池 |
-
1984
- 1984-02-24 US US06/582,984 patent/US4528418A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-02-21 CA CA000474809A patent/CA1219664A/en not_active Expired
- 1985-02-21 JP JP60033631A patent/JP2539780B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-02-21 EP EP85301165A patent/EP0154451A3/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「アモルファス太陽電池」第１８１〜１８４頁，第１６９〜１７２頁（高橋清外１名著，（株）昭晃堂昭和５８年８月１５日発行） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4528418A (en) | 1985-07-09 |
| EP0154451A3 (en) | 1986-09-17 |
| EP0154451A2 (en) | 1985-09-11 |
| JPS60233870A (ja) | 1985-11-20 |
| CA1219664A (en) | 1987-03-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |