JPS61268072A - 薄膜光電変換素子 - Google Patents
薄膜光電変換素子Info
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- JPS61268072A JPS61268072A JP60110931A JP11093185A JPS61268072A JP S61268072 A JPS61268072 A JP S61268072A JP 60110931 A JP60110931 A JP 60110931A JP 11093185 A JP11093185 A JP 11093185A JP S61268072 A JPS61268072 A JP S61268072A
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Classifications
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はアモルファス太陽電池において変換効率の高
い素子を歩留り良く製造するための薄膜光電変換素子の
構造に関するものである。
い素子を歩留り良く製造するための薄膜光電変換素子の
構造に関するものである。
第5図(a)、 (b)は従来のステンレス等の金属基
板上に形成したアモルファス太陽電池素子の表面図、及
び該表面図のB−B’断面での断面図を示す。
板上に形成したアモルファス太陽電池素子の表面図、及
び該表面図のB−B’断面での断面図を示す。
図において、1はステンレス等からなる金属基板、2は
該基板の上部に形成されたアモルファス半導体膜、3は
該半導体膜2上に形成された透明導電膜、4は該透明導
電膜3上に設けられ金属集電極である。
該基板の上部に形成されたアモルファス半導体膜、3は
該半導体膜2上に形成された透明導電膜、4は該透明導
電膜3上に設けられ金属集電極である。
なお、上記アモルファス半導体III!2はプラズマC
VD法、光CVD法等によって作製したアモルファスS
N、あるいはSiをベースとしたアモルファス合金が用
いられている。また、上記透明導電11I!3に喘蒸着
法又はスパッタ法、スプレー法等により形成したITO
膜、5n021%が用いられる。また、上記金属集電極
4としては例えば銀を蒸着法、印刷法等により該電極4
表面上に形成したものを用いる。
VD法、光CVD法等によって作製したアモルファスS
N、あるいはSiをベースとしたアモルファス合金が用
いられている。また、上記透明導電11I!3に喘蒸着
法又はスパッタ法、スプレー法等により形成したITO
膜、5n021%が用いられる。また、上記金属集電極
4としては例えば銀を蒸着法、印刷法等により該電極4
表面上に形成したものを用いる。
次にアモルファスSi太陽電池の場合を例にとって構成
、動作について説明する。
、動作について説明する。
第6図に示すようにアモルファス半導体l5II2はn
型層2a、i型層2b、p型層2cから成る。
型層2a、i型層2b、p型層2cから成る。
また、その膜厚はそれぞれ200〜500人、 400
0〜6000人、50〜30人であり、総膜厚は、単層
素子の場合、4000〜7000人の程度である。該単
層素子を数層、積層して得られる多層構造素子において
は総膜厚は1〜2μmである。
0〜6000人、50〜30人であり、総膜厚は、単層
素子の場合、4000〜7000人の程度である。該単
層素子を数層、積層して得られる多層構造素子において
は総膜厚は1〜2μmである。
第7図に上記素子内で流れる電流の方向を模式図七示し
た。アモルファス膜中で吸収された光により発生したキ
ャリヤは該膜中の内部電界の作用により移動し、光電流
が発生する。この電流は透明導電1!l!3を経て、上
記金属集電極4に収集され、外部電流となる。
た。アモルファス膜中で吸収された光により発生したキ
ャリヤは該膜中の内部電界の作用により移動し、光電流
が発生する。この電流は透明導電1!l!3を経て、上
記金属集電極4に収集され、外部電流となる。
ここで、上記透明導電膜3として通常用いられるITO
膜の比抵抗は2〜4×100cmで、膜厚は600〜7
00人である。したがって、該導電膜のシート抵抗は数
+07口となる。
膜の比抵抗は2〜4×100cmで、膜厚は600〜7
00人である。したがって、該導電膜のシート抵抗は数
+07口となる。
しかるに従来の素子構造では、上述したCVD法で大面
積のアモルファス膜を形成する場合、金属基板上の微小
な塵あるいは成膜後の膜のストレスにより、アモルファ
ス膜にピンホールが生じ易く、このアモルファス膜のピ
ンホールの影響を受けて、素子特性が大きなリーク電流
を持つものとなり易いという問題点があった。これは第
8図に示した様にアモルファス膜にピンホールが存在す
る時、p型アモルファス層2Cと金属基板1とが電気的
に短絡することとなるからである。上記アモルファス膜
厚が〜1μmに対し、ピンホールのサイズは1〜数+μ
m程度の径である。このピンホールの上にITO膜が形
成されると、上記素子は第8図(a)又は第8図世)に
示されるような構造となる。第8図(aJのITO膜に
より上記p型アモルファス層20と金属基板1とが局所
的には短絡することとなるが、該ITO膜厚とアモルフ
ァス膜厚の比が1/10程度であることと、ITO膜の
シート抵抗が数+07口と高いことなどから、このIT
O膜を介してリーク電流が流れても上記p型アモルファ
ス層2Cと金属基板1との間には電位差が生じない。し
たがって素子の基板側と表面側の両金属電極間の完全な
短絡状態が実現されるとは予想されない。しかしこの上
部に点線で示すように更に金属電極4が形成されると、
たちまち完全な短絡状態が実現され、大きなリーク電流
を発生することとなる。一方、後者(第8図(b))の
場合にはITO膜のみでは上下部両極間は短絡されてい
ないが、この場合も前者(第8図(a))と同様にIT
OI!!l!の上部が金属電極で覆われると、たちまち
完全に短絡し、大きなリーク電流を発生することとなる
。
積のアモルファス膜を形成する場合、金属基板上の微小
な塵あるいは成膜後の膜のストレスにより、アモルファ
ス膜にピンホールが生じ易く、このアモルファス膜のピ
ンホールの影響を受けて、素子特性が大きなリーク電流
を持つものとなり易いという問題点があった。これは第
8図に示した様にアモルファス膜にピンホールが存在す
る時、p型アモルファス層2Cと金属基板1とが電気的
に短絡することとなるからである。上記アモルファス膜
厚が〜1μmに対し、ピンホールのサイズは1〜数+μ
m程度の径である。このピンホールの上にITO膜が形
成されると、上記素子は第8図(a)又は第8図世)に
示されるような構造となる。第8図(aJのITO膜に
より上記p型アモルファス層20と金属基板1とが局所
的には短絡することとなるが、該ITO膜厚とアモルフ
ァス膜厚の比が1/10程度であることと、ITO膜の
シート抵抗が数+07口と高いことなどから、このIT
O膜を介してリーク電流が流れても上記p型アモルファ
ス層2Cと金属基板1との間には電位差が生じない。し
たがって素子の基板側と表面側の両金属電極間の完全な
短絡状態が実現されるとは予想されない。しかしこの上
部に点線で示すように更に金属電極4が形成されると、
たちまち完全な短絡状態が実現され、大きなリーク電流
を発生することとなる。一方、後者(第8図(b))の
場合にはITO膜のみでは上下部両極間は短絡されてい
ないが、この場合も前者(第8図(a))と同様にIT
OI!!l!の上部が金属電極で覆われると、たちまち
完全に短絡し、大きなリーク電流を発生することとなる
。
以上のように従来の素子構造では、上記アモルファス膜
のピンホールの影響を受けて大きなリーク電流を生じ易
く、光電変換素子特性を低下させるという問題点があっ
た。従って大面積素子を作成する場合、面内のアモルフ
ァス膜のピンホールを極力無くすことが重要となるが、
このような場合、前述したように、金属基板上の微少な
塵および凹凸さらに成膜後のアモルファス膜の応力等が
起因して、上記アモルファス膜上のピンホールを完全に
無くすことは非常に困難であった。
のピンホールの影響を受けて大きなリーク電流を生じ易
く、光電変換素子特性を低下させるという問題点があっ
た。従って大面積素子を作成する場合、面内のアモルフ
ァス膜のピンホールを極力無くすことが重要となるが、
このような場合、前述したように、金属基板上の微少な
塵および凹凸さらに成膜後のアモルファス膜の応力等が
起因して、上記アモルファス膜上のピンホールを完全に
無くすことは非常に困難であった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであり、上記金属電極による完全な短絡状態を防
ぎ、リーク電流を大巾に低減できる構造にすることによ
り、歩留り良く製造でき、光電変換効率の高い薄膜光電
変換素子を得ることを目的とする。
たものであり、上記金属電極による完全な短絡状態を防
ぎ、リーク電流を大巾に低減できる構造にすることによ
り、歩留り良く製造でき、光電変換効率の高い薄膜光電
変換素子を得ることを目的とする。
この発明に係る薄膜光電変換素子は、上記金属基板と該
基板の上方に位置する金属電極との間に絶縁膜を挿入す
る構造としたものである。
基板の上方に位置する金属電極との間に絶縁膜を挿入す
る構造としたものである。
(作用)
この発明における薄膜光電変換素子では、上記金属基板
と該基板の上方に位置する金属電極との間に絶縁膜を挿
入する構造としたから、該基板と金属電極とによる完全
な短絡状態を防止でき、また、上記素子のリーク電流を
大巾に低減できる。
と該基板の上方に位置する金属電極との間に絶縁膜を挿
入する構造としたから、該基板と金属電極とによる完全
な短絡状態を防止でき、また、上記素子のリーク電流を
大巾に低減できる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第8図と同一符号は同一部分を示す。
、第8図と同一符号は同一部分を示す。
第1図において、1は基板側金属電極であるステンレス
等の金属基板、2はアモルファス膜、3はITOFii
、4は表面側金属電極、5は絶縁膜である。該絶縁膜5
はこの上方に設けられた金属電極4と同一形状、または
ほぼ同一のサイズを有し、上記金属電極4の真下に位置
し、上記ステンレス基板1とアモルファス膜2との間に
挿入されている。
等の金属基板、2はアモルファス膜、3はITOFii
、4は表面側金属電極、5は絶縁膜である。該絶縁膜5
はこの上方に設けられた金属電極4と同一形状、または
ほぼ同一のサイズを有し、上記金属電極4の真下に位置
し、上記ステンレス基板1とアモルファス膜2との間に
挿入されている。
次に作用について説明する。
第2図は上記アモルファス半導体膜2にピンホールが存
在する場合の本発明による光電変換素子構造を示し、上
記第1図A部の拡大図である。ここで、上記絶縁膜は表
面側金属電極4の真下に位置するステンレス基板1とア
モルファス半導体膜2との界面に挿入されているので、
上記アモルファス半導体膜2にピンホールが生じ、その
上に金属電極4が形成されても、直接両電極間(4−5
間)が短絡されることはない。また、n型アモルファス
層2aの広がり抵抗は十分大きく、該アモルファス層2
aを介して流れるリーク電流は、ここで論じている電流
レベルに比べると無視できる程度のものである。また、
上記金属電極4で覆われた領域は、光電流の発生はなく
、太陽電池として作用しないばかりか、上記リーク電流
を増す効果としてのみ作用する。
在する場合の本発明による光電変換素子構造を示し、上
記第1図A部の拡大図である。ここで、上記絶縁膜は表
面側金属電極4の真下に位置するステンレス基板1とア
モルファス半導体膜2との界面に挿入されているので、
上記アモルファス半導体膜2にピンホールが生じ、その
上に金属電極4が形成されても、直接両電極間(4−5
間)が短絡されることはない。また、n型アモルファス
層2aの広がり抵抗は十分大きく、該アモルファス層2
aを介して流れるリーク電流は、ここで論じている電流
レベルに比べると無視できる程度のものである。また、
上記金属電極4で覆われた領域は、光電流の発生はなく
、太陽電池として作用しないばかりか、上記リーク電流
を増す効果としてのみ作用する。
このような本実施例装置では、金属電極4の真下で、ス
テンレス基板1とアモルファス半導体膜5との間に絶縁
膜5を設けたので、光電流を減少させるなど、太陽電池
の特性を低下させることはないばかりか、リーク電流を
大巾に減少して、該素子特性を向上させることができる
。
テンレス基板1とアモルファス半導体膜5との間に絶縁
膜5を設けたので、光電流を減少させるなど、太陽電池
の特性を低下させることはないばかりか、リーク電流を
大巾に減少して、該素子特性を向上させることができる
。
なお、上記絶縁膜5としては例えば5io2膜。
S i 3 N4膜等を形成したもの、あるいはあらか
じめポリイミド等の高分子フィルムをステンレス基板1
上に形成したものを用いても良いが、これらの膜自身が
ステンレス基板1上に形成された時ピンホールが無いも
のが望ましい。また、該絶縁膜5の厚さは、素子形成に
支障を来たさない程度で少くとも素子の開放端電圧以上
の耐電圧を有する厚さであれば良い。
じめポリイミド等の高分子フィルムをステンレス基板1
上に形成したものを用いても良いが、これらの膜自身が
ステンレス基板1上に形成された時ピンホールが無いも
のが望ましい。また、該絶縁膜5の厚さは、素子形成に
支障を来たさない程度で少くとも素子の開放端電圧以上
の耐電圧を有する厚さであれば良い。
また、上記実施例では上記絶縁膜5はステンレス基板1
とアモルファス膜2との間に挿入したものを示したが、
第3図、第4図に示すようにアモルファス膜2を形成し
た後、ITOIII3との間に挿入しても良い。
とアモルファス膜2との間に挿入したものを示したが、
第3図、第4図に示すようにアモルファス膜2を形成し
た後、ITOIII3との間に挿入しても良い。
即ち、第3図はアモルファス1112とITO膜3との
間に絶縁11!!5を挿入した場合の素子断面図、第4
図はアモルファス膜2にピンホールが存在する場合の素
子拡大図を示す。アモルファス膜2を形成した後にIT
O膜3との間に絶縁膜5を挿入しても上記実施例と同様
、基板側金属電極1と表面側金属電極4との短絡を防ぐ
ことができる。
間に絶縁11!!5を挿入した場合の素子断面図、第4
図はアモルファス膜2にピンホールが存在する場合の素
子拡大図を示す。アモルファス膜2を形成した後にIT
O膜3との間に絶縁膜5を挿入しても上記実施例と同様
、基板側金属電極1と表面側金属電極4との短絡を防ぐ
ことができる。
また、上記実施例では、ステンレス基板側から・順にn
型アモルファス層(n層)、i層、p層を形成した素子
を示したが、ステンレス基板側からp層、i層、n層の
順に形成した素子についてもまた、シッットキー接合、
あるいはへテロ接合を用いた素子についても全(同じ様
に本発明を適用できる。
型アモルファス層(n層)、i層、p層を形成した素子
を示したが、ステンレス基板側からp層、i層、n層の
順に形成した素子についてもまた、シッットキー接合、
あるいはへテロ接合を用いた素子についても全(同じ様
に本発明を適用できる。
以上のように、この発明に係る薄膜光電変換素子によれ
ば上記金属基板と金属電極との間に絶縁膜を挿入する構
造としたので、上記基板と電極が直接短絡する可能性は
無く、また、上記素子のリーク電流を大巾に減少し、歩
留り良く製造でき、光、電変換効率の高い素子を得るこ
とができる効果がある。
ば上記金属基板と金属電極との間に絶縁膜を挿入する構
造としたので、上記基板と電極が直接短絡する可能性は
無く、また、上記素子のリーク電流を大巾に減少し、歩
留り良く製造でき、光、電変換効率の高い素子を得るこ
とができる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例によるアモルファス太陽電
池の素子断面図、第2図はアモルファス膜にピンホール
がある場合のこの発明の効果を示す素子断面拡大図、第
3図はこの発明の他の実施例による素子断面図、第4図
はその場合の発明の効果を示す素子断面拡大図、第5図
(a)、 (b)はそれぞれ従来のアモルファス太陽電
池の素子表面図及び断面図、第6図は従来のpin棄子
素子面図、第7図は、素子内に流れる光電流を示した模
式図、第8図は従来の素子のアモルファス膜にピンホー
ルがある場合の断面図である。 1・・・ステンレス金属基板(基板側金属電極)、2は
アモルファス膜、2a・・・n型アモルファス層、2b
・・・i型アモルファス層s2c・・・p型アモルファ
ス層、3・・・ITO透明導電膜、4・・・表面側金属
電極、5・・・絶縁膜。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
池の素子断面図、第2図はアモルファス膜にピンホール
がある場合のこの発明の効果を示す素子断面拡大図、第
3図はこの発明の他の実施例による素子断面図、第4図
はその場合の発明の効果を示す素子断面拡大図、第5図
(a)、 (b)はそれぞれ従来のアモルファス太陽電
池の素子表面図及び断面図、第6図は従来のpin棄子
素子面図、第7図は、素子内に流れる光電流を示した模
式図、第8図は従来の素子のアモルファス膜にピンホー
ルがある場合の断面図である。 1・・・ステンレス金属基板(基板側金属電極)、2は
アモルファス膜、2a・・・n型アモルファス層、2b
・・・i型アモルファス層s2c・・・p型アモルファ
ス層、3・・・ITO透明導電膜、4・・・表面側金属
電極、5・・・絶縁膜。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- (1)光を電流に変換し、それを外部電流としてとり出
す薄膜光電変換素子において、基板側に位置する金属電
極と、該電極上に形成されたアモルファス半導体膜と、
該半導体膜上に形成された透明導電膜と、該透明導電膜
上に設けられ表面側に位置する金属電極と、上記基板側
金属電極と表面側金属電極との間に設けられた絶縁膜と
を備えたことを特徴とする薄膜光電変換素子。 - (2)上記基板側金属電極としてステンレス基板を用い
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜光
電変換素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60110931A JPS61268072A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | 薄膜光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60110931A JPS61268072A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | 薄膜光電変換素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61268072A true JPS61268072A (ja) | 1986-11-27 |
Family
ID=14548230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60110931A Pending JPS61268072A (ja) | 1985-05-23 | 1985-05-23 | 薄膜光電変換素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61268072A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5380371A (en) * | 1991-08-30 | 1995-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element and fabrication method thereof |
US5395457A (en) * | 1992-12-16 | 1995-03-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device and method of manufacturing the same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61222281A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-10-02 | エナージー・コンバーシヨン・デバイセス・インコーポレーテツド | 光起電力デバイス |
-
1985
- 1985-05-23 JP JP60110931A patent/JPS61268072A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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