JPS62176174A - 光電変換装置作成方法 - Google Patents

光電変換装置作成方法

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JPS62176174A
JPS62176174A JP61017429A JP1742986A JPS62176174A JP S62176174 A JPS62176174 A JP S62176174A JP 61017429 A JP61017429 A JP 61017429A JP 1742986 A JP1742986 A JP 1742986A JP S62176174 A JPS62176174 A JP S62176174A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
conversion device
electrode
semiconductor layer
current
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Application number
JP61017429A
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English (en)
Inventor
Kunio Suzuki
邦夫 鈴木
Ippei Kobayashi
一平 小林
Katsuhiko Shibata
克彦 柴田
Masato Usuda
真人 薄田
Mikio Kanehana
金花 美樹雄
Takeshi Fukada
武 深田
Susumu Nagayama
永山 進
Masayoshi Abe
阿部 雅芳
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非単結晶半導体を用いた光電変換装置において
、非単結晶半導体層を形成する際この半導体層内に不本
意に形成されてしまう空孔またはピンホールにより光電
変換装置の第1の電極と第2の電極とが、これらの空孔
またはピンホールを通して、互いにショートあるいはリ
ーク状態となった光電変換装置を修復することを特徴と
した光電変換半導体の作成方法に関するものであります
「従来技術」 従来、光電変換装置としては数dの小面積のPIN接合
を有する非単結晶半導体を用いた物が主であった。また
最近は数1000cnfと大面積の光電変換装置を作り
、その単位面積当たりの製造原価を下げようとする試み
がある。しかし、このような光電変換装置は、非単結晶
半導体層の一部に空孔。
ピンホール、クラック等を必ず有しており、その部分が
短絡電流部(ショート)または弱いリーク部となってし
まうため、大面積の光電変換装置を作製した場合、この
短絡電流部または弱いリーク部の為に曲線因子(F F
)の低下が激しくエネルギー変換効率の低下を誘発し、
製造歩留まりが悪く結果として単位面積当たりの製造原
価を下げることは非常に困難だった・ このため、大面積の光電変換装置を作製する際において
、電流短絡部のみを選択的に除去する方法が求められて
いる。その代表例として特開昭60−46080が示さ
れている。この発明は、PIN接合を有する半導体上に
電極を形成し、さらにその表面をエツチング溶液に浸し
、加えて電流を流すことにより電流短絡部のみを選択的
に除去することを特徴としている。そのため使用する溶
液はエツチング溶液であり、その具体例がその明細書3
76頁左上4ML9〜右下aL1に示されている。これ
によるとショートしている半導体上のITOを選択的に
エツチング除去する。そのための電解液としての0.0
1〜1χの塩化水素、0.05モルのNaCl塩希釈溶
液を用いている。
しかし、かかる電解液でITOおよびその下のショート
部の半導体を除去する従来公知の方法は、他の多くの欠
点を有する。即ちこの除去された領域に対しその後の工
程において選択的に絶縁物をコートシなければならない
。さらに故水溶液中に非単結晶半導体層を浸積するため
、金属被膜等は、この工程力<6冬了した後に形成しな
ければならなかった。またこの工程の際に半導体層に吸
着した不純物イオンおよび水分等を十分に除却する工程
が必要となり製造原価を引き上げることになってしまっ
た。
「発明の目的」 本発明は、これらの欠点をなくするためにショート個所
をウェットエツチングを行い除去するのではなく、ショ
ート個所を光電変換装置に逆バイアス)を加え、電気的
に絶縁化する(以下この工程をRBを行うという)。す
なわち、光電変換装置のP型非単結晶半導体層側の電極
に負の電圧をN型非単結晶半導体層側の電極に正の電圧
を印加することにより、不良個所を修復しようというも
のです。
以下に図面に従って本発明を説明する。
第1図は、本発明の概要を示すものである。わかりやす
くする為、光電変換装置としては非晶質珪素半導体を用
いたPIN構造となっている。
構造としては硝子基板(1)、第1の電極(2)P型a
−3i(3)、T型a−5i (4) 、 N型a−5
i(5)、第2の電極(6)となっている。本発明は特
にこの構造のみに限定されるものではない。この第1の
電極(2)に負の電圧、第2の電極(6)に正の電圧が
印加されるように電m (7)を接続する。そしてこの
電源(7)の出力をOVよりゆっくり連続して、約8V
まで増加していった時の回路に流れる電流と電圧の関係
を示すのが第2図のグラフである。
第2図(a)において、実線(10)は印加電圧が約5
.5v付近までは、電圧の増加に従って電流も増加して
いる。0〜IVまでの抵抗値は8.6Ωと大変小さく光
電変換装置の半導体層中に短絡電流部(8)が存在する
ことが容易に想像し得る。この後、電圧を増していくと
電流値の若干の落ち込み(26) 、 (27) 、 
(28)等が数多(みられ、約5.5v以降急に電流が
流れなくなる。以後、約8Vまで電圧を印加しても電流
はほぼ一定である。この時の抵抗値は、約800ΩでO
〜1vの時に比べ90倍も上杭が増した。これ以後、再
びこの光電変換装置に逆バイアス電圧を印加しても、第
2図(b)の実線(11)のようになり、はぼ一定の抵
抗値を示し電流が急に流れたりすることはなく、個々の
光電変換装置の特性により異なるが、8Vを印加した時
最大で15mALか電流が流れない。抵抗値としては5
00Ω以上だった。すなわち、0■から5.5vまで電
圧を加えている間に、半導体層中の空孔あるいはピンホ
ールにより形成された短絡電流部にのみ電流が流れ、そ
の短絡電流部は焼は切れたか、または電気的に絶縁化さ
れてしまった為に、再び電圧を加えても異常な電流が流
れることはない。
一般に、光電変換装置のようにダイオード特性を持つも
のに素子が破壊しない程度に逆バイアス電圧(RB)を
加えると、高抵抗(例えばR8とする)を示し、第1図
のように電流力<>衆れる事はない。今、半導体層中に
空孔子はピンホールによる短絡電流部(ショート)が存
在したとすると、その部分の抵抗値(例えばRI+R2
+”’−’Rnとする。)は明らかに小さく 、Ro>
 >RIR2・・・Rnである。この時電流は低抵抗の
短絡電流部を選択的に流れる。この空孔またはピンホー
ルは、半導体層形成時のほこりごみやフレーク等により
発生するものであるから、短絡電流部の面積は非常に小
さい。よってこの微少面積に電流が流れるために発熱し
、局所的に非常に高温となり短絡電流部を形成する物質
が、焼は切れる、気化蒸発する、表面が酸化する溶は出
る等、理由は、はっきりとはしないが、結果として絶縁
されてしまう。この為、一度RBを行った光電変換装置
は並列抵抗が増加し開放電圧が増加することになり、エ
ネルギー変換効率の向上につかるのである。このRBを
行う際に印加する逆バイアス電圧は、不良個所に過大電
流を流しうるちのであればどのような形でもよい。
以下に実施例を示す。なお、本発明は実施例のみに限定
されることはない。
実施例1゜ 本実施例で用いた光電変換装置は第1図に示された物と
ほぼ同様の構造をとっている硝子基板(1)上に、IT
O−SnOzの第1の電極(2) 、 P型a−SiC
(3)、I型a−3+ (4) + N型、cr−C−
5i (5)を形成し、第2の電極(6)として、IT
OとAgとA1の積層電極を用いている。この光電変換
装置は集積化されておらず、素子面積は4.59cJで
あった。RBを行う前、この構造の光電変換装置150
個のエネルギー変換効率は3〜10χとばらつきがひど
く、7%以上の効率を持つ素子の歩留まりは30χ程度
であった。
このようなサンプル150個に対し、第1図に示した方
法でRBを行う。すなわちP型a−3iC(3)側のI
TO,5nOz (2)に対し負の電極をN型p −C
−5i (5)側のITO−Ag−へ1(6)に正の電
極を接続してゆき、電源(7)の出力を徐々に増してゆ
き、本実施例では8vまで加えた。この時、第2図の 
5.5v付近のように急に電流が回路上を流れなくなる
点(RB上エンドイントという)は、3〜5v付近に多
かった。
150個にRBを行った結果を表1.に示す。
表1゜ 表1.においてRshとは光電変換装置に逆バイアス電
圧を1■加えた時の抵抗値のことを示しています。
実施例2゜ 本実施例で用いた光電変換装置は、第1図に示さη、た
物と、はぼ同様の構造をとっている硝子基板(1)上に
ITO−3nOzの第1の電極(2)、P型a−3i(
3)I型a−3i (4) 、 N型a−3i (5)
を形成し、第2の電極(6)としてAtを用いている。
その他は実施例1とほぼ同様である。150個について
RBを行ったがR8前後の光電変換装置のその代表的な
特性を第5図に示す。曲線(22)はRB前の特性であ
り、RB後は曲yA(23)である。生データを表2に
示す。
表2 このように素子としては、はとんど使用不可能な物を完
全に使用可能な素子としてリペアすることができ、さら
に1つのサンプルにRBを行い、すベアをするのに要す
る時間は、わずか10〜20秒程度であった。そして1
50個のサンプルのR8前後の特性を表3に示す。
表3 実施例3 本実施例で用いた光電変換装置は、第3図(a)に示さ
れた物とほぼ同様の構造をとっている硝子基板(12)
上に、ITO/5nOzの第1の電極(13) 、 P
型a−3iC(14)、 I型a−St (14) 、
 N型p −c−5t (14) 、を形成し、第2の
電極(15)として、ITOとAgとAIの積N電極を
用いている。この光電変換装置は15段に集積化されて
おり素子面積は69.83 c++Iであった。RBを
行う前この構造の光電変換装置50個の7%以上の効率
を持つ素子の歩留まりは30%程度であった。
このようなサンプル50個に対し、第3図に示した方法
でRBを行う。すなわちP型a−3ic側のrTO−S
nOz (13)に対し負の電極を、N型u−C−Si
側のITO−Ag−AI(15)に正の電極を各々接続
してゆき、電源(16)の出力を徐々に増してゆき本実
施例では1段の素子に対し8vまで加えた。この時、第
2図の5.5v付近のように急に電流が回路上を流れな
くなる点(RBエンドポイントという)は、4〜6■付
近に多かった。50個にRBを行った結果を表4に示す
表4 このようにRB後の変換効率は、非常によくなりしかも
、ばらつきが殆どなく9.5 ±5%以内に50個のサ
ンプルすべてが入っていた。
実施例4 本実施例で用いた光電変換装置は、第4図すに示された
物とほぼ同様の構造をとっている硝子基板(17)上に
Moの第1の電極(18)、 N型a−3i (19)
 、 I型a−3i(19)、  P型a−3i(19
)を形成し、第2の電極(20)としてITOを用いて
いる。その他は実施例3とほぼ同様である。50個につ
いてRBを行ったがR8前後の光電変換装置のその代表
的な特性を第6図に示す。曲線(24)はRB前の特性
でありRB後は曲線(25)である。
このサンプルの生データを表5に示す。
表5 このようにFF(曲線因子)の特性が特に向上し変換効
率の向上に結びついている。そして50個のサンプルの
R8前後の特性を表6に示す。
表6 本実施例においては、15段全部を同時にRBを行った
。このように行う際、本実施のように光電変換装置一段
ずつに各々電源を設けても、または15段全部に逆バイ
アス電圧を印加して、各段には素子が破壊しないように
回路上の工夫を行ってもよい。また15段同時にRBを
行うと、時間を短縮することが可能であり生産コストの
引き下げに有効である。
実施例5 実施例1と全く同じ構造のサンプルを用い、50個につ
いてRBを行った後にRB用の接続端子をはずすことな
く、すぐに光電変換装置の特性測定を行った。すなわち
サンプルのP型半導体層側の電極(2)に負の電極を、
逆にN型半導体層側の電極(6)に正の電極を接続し、
実施例1と同様の方法で光電変換装置にRBを行い、光
電変換装置のりベア及び歩留まりの向上を行った後、該
電極の接続をはずすことなく電極の極性を反転させ、光
電変換効率測定用光、本実施例ではA M 1 (10
0mW/C()をサンプルに照射し、光電変換装置の特
性測定を行った。この際電極の極性を反転させるのは電
源上の操作で行っても回路を切り換えて行ってもよい。
本実施例のようにRBと特性測定を連続してほぼ同時に
行うことが出来るため、光電変換装置作成の原価を大幅
に引き下げることが可能となった。
以上実施例で示したように、本発明により従来は不良品
として処分されるような光電変換装置を十分に使用可能
なものにまでリペアすることができる。
さらに良品に対しては、製品の特性のバラツキをなくす
ることができ歩留まり率は大幅に向上した。
また一度RBを行った光電変換装置は、不良個所を完全
に修復されたために、再び特性が劣化することはなかっ
た。
また光電変換装置の製造が完全に終了してがら行う為に
、従来の製造工程を全く変更することなく製品の歩留ま
りを向上させることができる。
本発明により光電変換装置の並列抵抗成分が増すために
、集積化した光電変換装置の場合、特にFFの改善につ
ながり変換効率が向上する。
また集積化構造の場合、各段間時にRBを行う事が出来
るためRB工程の所要時間は単一構造の場合と全く同じ
であるという特徴を有する。またRB工程と光電変換装
置の特性測定工程を同時に行うことが可能な為、生産コ
ストを低くすることが可能となります。
本発明は実施例のみに限定されるものではなく、幅広い
構造の素子に対し応用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の概略を示す図である。 第2図は本発明のR8前後で逆バイアスを加えた時、光
電変換装置に流れる電流値を示す。 第3図は集積化した光電変換装置の場合の本発明の概略
図を示す。 第4図はRBの終了点の最大の電流電圧を示すグラフで
ある。 第5図及び第6図はR8前後での光電変換装置の特性を
しめす。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁表面を有する基板上に第1の電極を形成する工
    程と該電極上に、PINまたはNIP接合を少なくとも
    1つ以上有する非単結晶半導体層を形成する工程と該非
    単結晶半導体層上に第2の電極を形成する工程と、これ
    らの工程の後、前記非単結晶半導体層の両端に逆バイア
    ス電圧を加え、非単結晶半導体層の不良個所を修復する
    工程と、この工程の後、逆バイアス電圧印加用の接続端
    子を光電変換装置より、はずすことなく光電変換装置の
    特性を測定する工程を有することを特徴とする光電変換
    装置作製方法。 2、特許請求の範囲第1項において、前記修復工程終了
    後の光電変換装置に逆バイアス電圧8Vを加えても15
    mA以上の電流が流れないことを特徴とする光電変換装
    置作成方法。
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