JPS62202568A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS62202568A JPS62202568A JP61315203A JP31520386A JPS62202568A JP S62202568 A JPS62202568 A JP S62202568A JP 61315203 A JP61315203 A JP 61315203A JP 31520386 A JP31520386 A JP 31520386A JP S62202568 A JPS62202568 A JP S62202568A
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (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。
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」
本発明は基板上に設けられた半導体の一主表面にのみ十
電極となるＰ型の領域と一電極となるＮ型の領域とを選
択的に設け、作製の容易がっ構造の簡単な光電変換装置
に関する。
電極となるＰ型の領域と一電極となるＮ型の領域とを選
択的に設け、作製の容易がっ構造の簡単な光電変換装置
に関する。
「従来の技術」
従来、光電変換装置に関してはＰＮまたはＰＩＮ接合を
単結晶の珪素基板に形成した太陽電池、またはフォトセ
ルが知られている。しかしこのＰＮまたはＰＩＮ接合は
単結晶の珪素基板の表面と裏面にその十電極または一電
極を有し、その接合面は基板の主面に実質的に平行に設
け、この接合面に光が多量に照射されるように工夫がな
されていたにすぎなかった。
単結晶の珪素基板に形成した太陽電池、またはフォトセ
ルが知られている。しかしこのＰＮまたはＰＩＮ接合は
単結晶の珪素基板の表面と裏面にその十電極または一電
極を有し、その接合面は基板の主面に実質的に平行に設
け、この接合面に光が多量に照射されるように工夫がな
されていたにすぎなかった。
ｒ発明が解決しようとする問題点ｊ
これら従来の光電変換装置は半導体基板の主面に平行に
接合面を設けていた為、電界のかかる方向と光照射面が
垂直となってしまい光照射強度が電界のかかる方向で一
様ではなく、効率よく電子・ホールを発生させることは
できなかった。
接合面を設けていた為、電界のかかる方向と光照射面が
垂直となってしまい光照射強度が電界のかかる方向で一
様ではなく、効率よく電子・ホールを発生させることは
できなかった。
また、単結晶基板は極めてへきかいしやすく高価であり
、加工がしに＜＜、光電変換装置を集積化して複数個を
直列または並列に配列させることができない等多くの欠
点を有していた。
、加工がしに＜＜、光電変換装置を集積化して複数個を
直列または並列に配列させることができない等多くの欠
点を有していた。
本発明は非単結晶半導体中で電子・ホールを効率よく発
生させること、また更に半導体を非単結晶として加工し
やすくさせることを目的としている。
生させること、また更に半導体を非単結晶として加工し
やすくさせることを目的としている。
ｒ問題点を解決する為の手段Ｊ
本発明は、透光性基板の光入射面に対して反対面上に設
けられた非単結晶半導体の少なくとも上部にＰ型の領域
とＮ型の領域とを選択的に光照射面に対して平行に配し
たことを特徴とする光電変換装置により、上記の目的を
達成したものである。
けられた非単結晶半導体の少なくとも上部にＰ型の領域
とＮ型の領域とを選択的に光照射面に対して平行に配し
たことを特徴とする光電変換装置により、上記の目的を
達成したものである。
「作用」
上記のような構造、即ち同一光照射面より、Ｐ型の領域
、Ｎ型の領域をその半導体の深さ方向に形成したことに
より、Ｐ型の領域とＮ型の領域間での電界方向での光強
度が一定となる。またＰ型の領域あるいはＮ型の領域と
真性半導体層との接合面を極めて狭くし、接合界面での
キャリアの再結合の割合を減らすことにより光電変換効
率の向上を計ろうとしたものである。
、Ｎ型の領域をその半導体の深さ方向に形成したことに
より、Ｐ型の領域とＮ型の領域間での電界方向での光強
度が一定となる。またＰ型の領域あるいはＮ型の領域と
真性半導体層との接合面を極めて狭くし、接合界面での
キャリアの再結合の割合を減らすことにより光電変換効
率の向上を計ろうとしたものである。
以下に実施例に従い本発明を説明する。
「実施例Ｊ
第１図は本発明の製作工程を示す縦断面図である。
第１図（Ａ）において、基板（１）は導電性または絶縁
性基板である。この基板は安価であり以降の被膜形成工
程に対し機械的強度並びに対熱性を有していることがそ
の要件、である。 この為本実施例においては、ガラス
基板を主として用いた。
性基板である。この基板は安価であり以降の被膜形成工
程に対し機械的強度並びに対熱性を有していることがそ
の要件、である。 この為本実施例においては、ガラス
基板を主として用いた。
この基板（１）の上面に室温〜５００℃の温度にてプラ
ズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ４： ２０ＳＣＣＭ、圧カ
ニ ０．０１〜０．３７ＯＲＲで約６０分間Ｄｅｐｏを
行い、エネルギーバンド巾約２．３ ｅＶ、膜厚２５０
０人の第１の半導体（４３）を形成した。この際原料ガ
スに必要に応じて Ｃ，Ｏ，Ｎを５〜５０ａ ｔｍ％添
加してエネルギーバンド巾を変化させた。さらにこの第
１の半導体（４３）上に第２の半導体（２）を形成した
。
ズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ４： ２０ＳＣＣＭ、圧カ
ニ ０．０１〜０．３７ＯＲＲで約６０分間Ｄｅｐｏを
行い、エネルギーバンド巾約２．３ ｅＶ、膜厚２５０
０人の第１の半導体（４３）を形成した。この際原料ガ
スに必要に応じて Ｃ，Ｏ，Ｎを５〜５０ａ ｔｍ％添
加してエネルギーバンド巾を変化させた。さらにこの第
１の半導体（４３）上に第２の半導体（２）を形成した
。
この際原料ガスに必要に応じてＣ，Ｏ，Ｎを含むガスを
添加してエネルギーバンド巾を変化させ、エネルギーバ
ンド巾１．６ ｅｖ、膜厚１μｍの第２の半導体を形成
した。
添加してエネルギーバンド巾を変化させ、エネルギーバ
ンド巾１．６ ｅｖ、膜厚１μｍの第２の半導体を形成
した。
さらに第２の半導体（２）上に、第３の半導体（３）を
第１の半導体（４３）と同じ作製条件で形成させた。
第１の半導体（４３）と同じ作製条件で形成させた。
これら第１の半導体、第２の半導体および第３の半導体
は、Ｐ型、Ｎ型のドーパントを添加しない限り実質的に
真性の半導体であった。
は、Ｐ型、Ｎ型のドーパントを添加しない限り実質的に
真性の半導体であった。
次に、この半導体を光電変換装置に必要な部分のみを残
すようにエツチングを行った後、半導体層の上表面およ
び側周辺に第３の半導体に対しマスク作用を有する絶縁
膜として例えば酸化珪素または窒化珪素を５００〜２０
００人の厚さにプラズマＣＶＤ法により形成した。本実
施例ではＳｉＨ４゜Ｎ１１．を用いて窒化珪素被膜を形
成した。
すようにエツチングを行った後、半導体層の上表面およ
び側周辺に第３の半導体に対しマスク作用を有する絶縁
膜として例えば酸化珪素または窒化珪素を５００〜２０
００人の厚さにプラズマＣＶＤ法により形成した。本実
施例ではＳｉＨ４゜Ｎ１１．を用いて窒化珪素被膜を形
成した。
さらに第１図（Ｂ）のように生電極および一電極になる
部分に対し開口（７）、 （８）をフォトエツチング
法により絶縁膜（４）を選択的に除去して形成した。こ
の開口の巾は２〜２０μｍ特に５〜７μｍと巾を狭くし
て櫛型とし、開口（７）。
部分に対し開口（７）、 （８）をフォトエツチング
法により絶縁膜（４）を選択的に除去して形成した。こ
の開口の巾は２〜２０μｍ特に５〜７μｍと巾を狭くし
て櫛型とし、開口（７）。
（８）間の距離（１１）は第２の半導体の膜厚とほぼ同
一としたが、この距離は半導体中の再励起によって発生
した電子・ホールの拡散距離より短くその１／４〜１／
２とするのが好ましかった。
一としたが、この距離は半導体中の再励起によって発生
した電子・ホールの拡散距離より短くその１／４〜１／
２とするのが好ましかった。
次に開口部（７）、 （８）より、それぞれボロン（
Ｂ）、フォスフイン（Ｐ）を拡散法、イオン注入法等に
よりドーパントを１０”ａｍ−３〜３ｍｏ１％の濃度に
ドープし第１図（Ｃ）のように、Ｐ型の領域（９）、Ｎ
型の領域（１０）を第３の半導体層中に形成した。
Ｂ）、フォスフイン（Ｐ）を拡散法、イオン注入法等に
よりドーパントを１０”ａｍ−３〜３ｍｏ１％の濃度に
ドープし第１図（Ｃ）のように、Ｐ型の領域（９）、Ｎ
型の領域（１０）を第３の半導体層中に形成した。
次ぎに第１図（Ｄ）のようにＰ型の領域（９）Ｎ型の領
域（１０）の各々の上面にアルミニウムを１μｍ蒸着し
、オーミックコンタクト電極（１４）および、それより
延在して基板上に外部接続端子（１６） 、 （１７
）を形成した。
域（１０）の各々の上面にアルミニウムを１μｍ蒸着し
、オーミックコンタクト電極（１４）および、それより
延在して基板上に外部接続端子（１６） 、 （１７
）を形成した。
第１図（Ｄ）のＡ−Ａ ’の破線に従ってそのエネルギ
ーバンドダイヤグラムを考察するとその一例として第２
図（Ａ）を得た。生電極（１４）、Ｐ型の領域（９）、
実質的に真性の第３の半導体（２）Ｎ型の領域（１０）
、−電極（１５）にそれぞれ対応して（１４） 、（
９）、（２）、（１０） 、’ （１５）が記されて
いる。
ーバンドダイヤグラムを考察するとその一例として第２
図（Ａ）を得た。生電極（１４）、Ｐ型の領域（９）、
実質的に真性の第３の半導体（２）Ｎ型の領域（１０）
、−電極（１５）にそれぞれ対応して（１４） 、（
９）、（２）、（１０） 、’ （１５）が記されて
いる。
この第２図（Ａ）より明らかな如く、ホールは（１４）
へ、また電子は（１５）へと拡散して行き、もしホール
の一部が（１０）へと拡散した場合、撥ね返されてしま
い一電極近傍での再結合を禁止している。同様なことが
十電極でも起こっている。
へ、また電子は（１５）へと拡散して行き、もしホール
の一部が（１０）へと拡散した場合、撥ね返されてしま
い一電極近傍での再結合を禁止している。同様なことが
十電極でも起こっている。
本発明において半導体材料としては、珪素を含む半導体
のみではなくｔｎ−ｖ族、ＩＩ−ｒＶ族の化合物半導体
でもよく、その構造も非単結晶ならば、いわゆるアモル
ファス、セミアモルファス、多結晶でもよい、またその
作製方法も公知の化学気相反応法でよい。
のみではなくｔｎ−ｖ族、ＩＩ−ｒＶ族の化合物半導体
でもよく、その構造も非単結晶ならば、いわゆるアモル
ファス、セミアモルファス、多結晶でもよい、またその
作製方法も公知の化学気相反応法でよい。
また本実施例においては、第３の半導体まで３層積層さ
せたが半導体層は１層あるいは２Ｍとして実施しても良
い。
せたが半導体層は１層あるいは２Ｍとして実施しても良
い。
「発明の効果ｊ
本発明は代表的には第１図（Ｄ）のような構造を持つ光
電変換装置であります。光照射面に対しＰ型の領域とＮ
型の領域間に発生する電界方向が平行であり、Ｐ型ある
いはＮ型の領域と真性半導体層との接合面が狭いため接
合界面でのキャリアの再結合を減らすことが可能となる
ため、高効率の光電変換装置であった。
電変換装置であります。光照射面に対しＰ型の領域とＮ
型の領域間に発生する電界方向が平行であり、Ｐ型ある
いはＮ型の領域と真性半導体層との接合面が狭いため接
合界面でのキャリアの再結合を減らすことが可能となる
ため、高効率の光電変換装置であった。
また半導体を非単結晶としたことにより、半導体を加工
しやすくなった。
しやすくなった。
その他の特徴としては、外部取り出し電極を基板上に設
けているため一基板上の光電変換装置を複数個集積化し
て直、並列接続をすることができ、同一基板上に逆流防
止ダイオードをも同一半導体により作製できる。
けているため一基板上の光電変換装置を複数個集積化し
て直、並列接続をすることができ、同一基板上に逆流防
止ダイオードをも同一半導体により作製できる。
電極が一表面にのみ形成されている為、半導体作製の際
、その熱的ストレスを考慮する必要はない。
、その熱的ストレスを考慮する必要はない。
構造が極めて簡単であり、また半導体の上、側周辺を窒
化珪素膜により被覆しであるため外部汚染に対する信幀
性にすぐれている。
化珪素膜により被覆しであるため外部汚染に対する信幀
性にすぐれている。
第１図は本発明による構造を存する光電変換装置の作製
工程を示す縦断面図である。第２図は第１図（Ｄ）のエ
ネルギーバンド図である。 ｌ・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・第１の非単結晶半導体３・・・・
・・・・・第２の非単結晶半導体４・・・・・・・・・
絶縁膜
工程を示す縦断面図である。第２図は第１図（Ｄ）のエ
ネルギーバンド図である。 ｌ・・・・・・・・・基板 ２・・・・・・・・・第１の非単結晶半導体３・・・・
・・・・・第２の非単結晶半導体４・・・・・・・・・
絶縁膜
Claims (2)
- （１）透光性基板の光入射面に対して反対面上に設けら
れた非単結晶半導体の少なくとも上部にＰ型の領域とＮ
型の領域とを、選択的に光照射面に対して平行に配した
ことを特徴とする光電変換装置。 - （２）特許請求の範囲第１項において、Ｐ型の領域とＮ
型の領域が設けられた非単結晶半導体が絶縁または半絶
縁性であることを特徴とする光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61315203A JPS62202568A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61315203A JPS62202568A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 光電変換装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17147879A Division JPS5696879A (en) | 1979-12-30 | 1979-12-30 | Manufacture of photoelectric converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62202568A true JPS62202568A (ja) | 1987-09-07 |
| JPH0568866B2 JPH0568866B2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=18062645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61315203A Granted JPS62202568A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62202568A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53143180A (en) * | 1977-05-18 | 1978-12-13 | Energy Conversion Devices Inc | Amorphous semiconductor structure and method of producing same |
| JPS5463690A (en) * | 1978-05-22 | 1979-05-22 | Yamazaki Shunpei | Photovoltaic force generating semiconductor and method of producing same |
| JPS5477088A (en) * | 1977-12-01 | 1979-06-20 | Toshiba Corp | Semiconductor photo detector |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61315203A patent/JPS62202568A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53143180A (en) * | 1977-05-18 | 1978-12-13 | Energy Conversion Devices Inc | Amorphous semiconductor structure and method of producing same |
| JPS5477088A (en) * | 1977-12-01 | 1979-06-20 | Toshiba Corp | Semiconductor photo detector |
| JPS5463690A (en) * | 1978-05-22 | 1979-05-22 | Yamazaki Shunpei | Photovoltaic force generating semiconductor and method of producing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568866B2 (ja) | 1993-09-29 |
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