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JPH02109375A - Photoelectric transducer element - Google Patents

Photoelectric transducer element

Info

Publication number
JPH02109375A
JPH02109375A JP63261382A JP26138288A JPH02109375A JP H02109375 A JPH02109375 A JP H02109375A JP 63261382 A JP63261382 A JP 63261382A JP 26138288 A JP26138288 A JP 26138288A JP H02109375 A JPH02109375 A JP H02109375A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
type semiconductor
type
film
solar cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63261382A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Miyaji
宮地 賢司
Hirobumi Tanaka
博文 田中
Nobuhiro Fukuda
福田 信弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority to JP63261382A priority Critical patent/JPH02109375A/en
Publication of JPH02109375A publication Critical patent/JPH02109375A/en
Pending legal-status Critical Current

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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

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve photoelectric transducing efficiency by providing a tantalum oxide thin film between a transparent electrode and a P-type semiconductor thin film. CONSTITUTION:A glass substrate 1 having a transparent electrode 2 comprising tin oxide undergoes evacuation and heating. Tantalum pentoxide is heated for five minutes and evaporated, and a tantalum oxide thin film 3 is formed. Then, the substrate 1 is moved into a P-type semiconductor-thin-film forming chamber, and a thin film 4 is formed by an optical CVD method. Then monosilane is introduced into an I-type semiconductor-thin-film forming chamber, and an I-type thin film 5 is formed by a plasma CVD method. Furthermore, an N-type thin film 6 is formed in an N-type semiconductor-thin-film forming chamber by the plasma CVD method. Then a metal electrode 7 is formed. In this way the photoelectric transducing efficiency of an amorphous solar cell can be improved to a large extent.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野〕 本発明は非晶質太陽電池の高性能化に関し、とくに、開
放端電圧を高めることにより、非晶質太陽電池の高効率
化を図る技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to improving the performance of an amorphous solar cell, and in particular to a technique for increasing the efficiency of an amorphous solar cell by increasing the open circuit voltage.

〔背景技術〕[Background technology]

非晶質太陽電池(光電変換素子)は電卓や時計を駆動す
るための、出力の小さいエネルギー供給源としてすでに
実用化されている。しかしながら、出力の大きいエネル
ギー供給源としては、性能不足であり、性能向上をめざ
して、各種の検討が実施されている。しかして、太陽電
池の光1!変換効率は開放端電圧、短絡光電流ならびに
曲線因子の積で表される。各種の検討の結果、短絡光電
流ならびに曲線因子については、現在の達成値は理論的
に予想される値に近づいてきたが、こと開放端電圧は未
だ充分改善されていない。太陽電池の信チn性向上ため
に、近年、光入射側にp層を設けた、pin型非晶質太
陽電池が検討されている。
Amorphous solar cells (photoelectric conversion elements) are already in practical use as low-output energy sources to power calculators and watches. However, as an energy supply source with a large output, its performance is insufficient, and various studies are being carried out with the aim of improving its performance. However, solar cell light 1! Conversion efficiency is expressed as the product of open circuit voltage, short circuit photocurrent, and fill factor. As a result of various studies, the currently achieved values for the short-circuit photocurrent and fill factor are approaching the theoretically expected values, but the open-circuit voltage, in particular, has not yet been sufficiently improved. In order to improve the reliability of solar cells, pin-type amorphous solar cells in which a p-layer is provided on the light incident side have been studied in recent years.

この非晶質太陽電池において、開放端電圧を改善するた
めには、ρ型半導体薄膜の光電特性を改善せねばならず
、とくに、光学的バンドギャップの拡大と電気伝導率の
向上を同時に行わねばならないところに、技術の困難性
があった。この理由は、光学的バンドギャップを拡大す
ると、−船釣に電気伝導率が低下して仕舞うからであっ
た。
In order to improve the open-circuit voltage of this amorphous solar cell, it is necessary to improve the photoelectric properties of the ρ-type semiconductor thin film, and in particular, it is necessary to expand the optical band gap and improve the electrical conductivity at the same time. This was not possible due to technical difficulties. The reason for this was that expanding the optical bandgap would result in a drop in electrical conductivity.

これらを満足する材料として、微結晶薄膜が提案されて
いるが、プラズマCVD法や光CVD法のような従来技
術を用いて、透明電極上にp型機結晶薄膜を形成すべき
成膜条件で薄膜の形成を試みたが、結果的には、非晶質
太陽電池の開放端電圧は向上せず、光電変換効率の改善
にはつながらなかった。このように、p型の微結晶薄膜
を非晶質入IJ!池に必要十分な50人〜500人の膜
厚において、透明電極上に形成することは極めて困難な
のか、あるいはまた、p型機結晶薄膜形成条件により、
透明電極が損傷を受けたために性能改善につながらなか
ったのか、現在の技術水準においては明らかではないが
、とにかく、P型機結晶薄膜を用いての性能改善は図ら
れていない。
A microcrystalline thin film has been proposed as a material that satisfies these requirements, but under the film formation conditions that a p-type organic crystalline thin film is formed on a transparent electrode using conventional techniques such as plasma CVD and photoCVD. Although attempts were made to form thin films, the open circuit voltage of amorphous solar cells did not improve, and the photoelectric conversion efficiency did not improve. In this way, a p-type microcrystalline thin film is formed into an amorphous IJ! Is it extremely difficult to form a film on a transparent electrode at a film thickness of 50 to 500 times, which is sufficient for the substrate, or is it due to the conditions for forming a p-type organic crystal thin film?
It is not clear at the current state of the art whether the damage to the transparent electrode did not lead to improved performance, but in any case, no improvement in performance has been attempted using a P-type mechanical crystal thin film.

〔発明の基本的着想〕[Basic idea of the invention]

現状のp型の微結晶薄膜は掻めて強い還元雰囲気でのみ
形成可能であるため、その下地である透明Tl掻すなわ
ち透明導電性酸化物を還元してしまう、そのため、該還
元された金属部で光の透過が阻害され、短絡光電流の低
下を招く、また、p型半導体yI膜自体、微結晶化から
予測されるより、高抵抗化しているため、曲線因子も低
く、開放端電圧の改善も得られていない4本発明者らは
、かかる観点から、この透明iiX性酸化物の還元を抑
制することが必須であると考え、透明導電性酸化物上に
結合力が強く、化学的に安定な金属酸化物薄膜である酸
化タンタルyl膜を積層し、還元力、安定性を高めた後
にp型の微結晶薄膜を形成して非晶質太陽電池を作製す
ることにより、高い開放端電圧を有する非晶質太陽電池
の形成を可能とならしめたものである。
Since the current p-type microcrystalline thin film can only be formed in a strong reducing atmosphere, the underlying transparent Tl film, that is, the transparent conductive oxide, is reduced. In addition, since the p-type semiconductor yI film itself has a higher resistance than expected from microcrystallization, the fill factor is low and the open circuit voltage is low. From this point of view, the present inventors believe that it is essential to suppress the reduction of this transparent iii By laminating a tantalum oxide yl film, which is a stable metal oxide thin film, to increase reducing power and stability, a p-type microcrystalline thin film is formed to fabricate an amorphous solar cell. This made it possible to form an amorphous solar cell with voltage.

(発明の開示〕 すなわち、本発明は、透光性基板、透明電極、p型半導
体薄膜、1型半導体薄膜、n型半導体薄膜り、裏面電極
の順に積層して形成された非晶質太陽電池において、該
透明電極とp型半導体薄膜の間に、酸化タンタル薄膜を
介在せしめてなることを特徴とする非晶π太陽電池、で
ある。
(Disclosure of the Invention) That is, the present invention provides an amorphous solar cell formed by laminating a transparent substrate, a transparent electrode, a p-type semiconductor thin film, a type 1 semiconductor thin film, an n-type semiconductor thin film, and a back electrode in this order. An amorphous π solar cell characterized in that a tantalum oxide thin film is interposed between the transparent electrode and the p-type semiconductor thin film.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

透明電極材料に用いられている酸化スズは、その結合エ
ネルギーが約500kJ/mol  (例えば、サムソ
ノフ監修、最新酸化物便覧(日ソ通信社)参照)とさほ
ど大きくなく、また、触媒やセンサー材料等に用いられ
るように化学的に極めて活性な物質であるのに対し、本
発明における酸化タンタルf:IMは、その結合エネル
ギーが約1460kJ/molと極めて高いエネルギー
を有し、種々の酸化物中綴も化学的に安定である。この
結合力が強く、化学的に安定な酸化タンタル薄膜は5酸
化タンタルや金属タンタル等のペレットやターゲットを
原料として、電子ビーム蒸着法、スパッタリング蒸着法
、イオンブレーティング蒸着法を行うことにより容易に
形成される。また、タンタルの塩化物と酸素ガス等を用
いたスプレー法やCVD (化学気相堆積)法による形
成でも本発明は有効に実施され、これらの中から目的に
合わせて適宜選択されて採用される。つまり、上記のよ
うな、その金属酸化物あるいは金属あるいは金属化合物
の融点、酸素との反応性、分解速度等を考慮し、最適な
方法が選択され、多くの場合、電子ビーム蒸着法、スパ
ッタリング法が有効な方法として採用される。形成条件
としては、形成温度は室温〜600°C1蒸着速度1〜
50人/man、圧力0.000001−0.1 To
rr$ji度で行われる。基板にバイアス電圧を印加し
て蒸着することは、なんら、本発明の効果を妨げるもの
ではない。
Tin oxide, which is used as a transparent electrode material, has a binding energy of about 500 kJ/mol (see, for example, the latest oxide handbook (Nippon-Soviet Press) supervised by Samsonov), and it is also used as a material for catalysts, sensors, etc. In contrast, tantalum oxide f:IM in the present invention has an extremely high binding energy of about 1460 kJ/mol, and is used in various oxide intermediates. is also chemically stable. This strong bonding force and chemically stable tantalum oxide thin film can be easily produced by electron beam evaporation, sputtering evaporation, or ion blating evaporation using tantalum pentoxide or metal tantalum pellets or targets as raw materials. It is formed. The present invention can also be effectively carried out by a spray method or a CVD (chemical vapor deposition) method using tantalum chloride and oxygen gas, and an appropriate one can be selected from these methods according to the purpose. . In other words, the most suitable method is selected by considering the melting point, reactivity with oxygen, decomposition rate, etc. of the metal oxide, metal, or metal compound as described above, and in many cases, electron beam evaporation, sputtering, etc. is adopted as an effective method. As for the formation conditions, the formation temperature is room temperature to 600°C, the deposition rate is 1 to
50 people/man, pressure 0.000001-0.1 To
It is done at rr$ji degrees. Vapor deposition while applying a bias voltage to the substrate does not impede the effects of the present invention in any way.

本発明における、酸化タンタル薄膜の必要厚みは5Å以
上高’+ 100人で十分である。好ましくは、10人
〜50人である。5人未満では、薄膜形成の効果を充分
に奏することが出来ず、また100人を越えて形成した
場合には、開放端電圧の改善効果を曲線因子の低下が打
ち消して発明の効果を達成できない、酸化タンタル薄膜
の導電率は、好ましくは0.00001 S/c纒程度
であり、とくに好ましくは0.01S/cm程度、さら
に好ましくはIQs/cm程度であるが、厚みが50Å
以下である場合はがなり低い導電率でも本発明の妨げに
はならない。
In the present invention, it is sufficient that the required thickness of the tantalum oxide thin film is 5 Å or more. Preferably, the number is 10 to 50 people. If less than 5 people are involved, the effect of thin film formation cannot be fully achieved, and if more than 100 people are involved, the effect of the invention cannot be achieved because the reduction in fill factor cancels out the improvement in open circuit voltage. The conductivity of the tantalum oxide thin film is preferably about 0.00001 S/c, particularly preferably about 0.01 S/cm, and more preferably about IQs/cm, but when the thickness is 50 Å
Even if the conductivity is below, the present invention will not be hindered even if the conductivity is low.

本発明において、p型の半導体薄膜としては、p型の微
結晶IMを用いることが好ましい、p型の微結晶薄膜は
p型の微結晶シリコン薄膜、炭素含有微結晶シリコン薄
膜、微結晶シリコンカーバイド薄膜等を有効に用いるこ
とができる。p型機結晶薄膜の必要厚みは50Å以上高
k 400人で十分である。好ましくは、100人〜2
50人である。 50人未満の場合はP型の半導体薄膜
としての作用を充分奏することが出来ないし、また40
0人を越えて形成した場合には、開放端電圧の改善効果
を電流の低下が打ち消してこれまた発明の効果を達成で
きない、現在の技術では、400Å以下のp型半導体薄
膜自体の形成を直接十分に証拠だでることは困難である
。しかしながら、本発明において、P型機結晶薄膜とし
て有効な薄膜は、1000Å以上の膜厚に形成したとき
に、p型機結晶y4膜の性質を示すものであればよい、
すなわち、1000Å以上の膜厚に堆積することにより
、X線回折を用いて、シリコン結晶に起因する回折ピー
クを観測することができる。この回折ピークが現れる形
成条件(p型機結晶薄膜の形成条件)において、400
Å以下で、必要膜厚に相当する成膜時間を成膜速度から
算出して、形成することによって所望の厚みを有する本
発明のP型機結晶薄膜を得ることが可能である。また、
このようなp型機結晶薄膜は通常、光学的バンドギャッ
プが1.9 eV以上と広い状態においても、0.01
3/c+a以上の高い導電率を有する。
In the present invention, it is preferable to use a p-type microcrystalline IM as the p-type semiconductor thin film. A thin film or the like can be effectively used. The required thickness of the p-type mechanical crystal thin film is 50 Å or more and a high k thickness of 400 is sufficient. Preferably 100 people to 2
There are 50 people. If there are less than 50 people, it will not be able to perform its function as a P-type semiconductor thin film, and if there are less than 40
If more than 0 people are used to form the p-type semiconductor thin film, the effect of improving the open circuit voltage will be canceled out by the drop in current, making it impossible to achieve the effect of the invention.Currently, the current technology does not allow direct formation of the p-type semiconductor thin film itself with a thickness of 400 Å or less. It is difficult to provide sufficient evidence. However, in the present invention, a thin film that is effective as a P-type mechanical crystal thin film may be one that exhibits the properties of a p-type mechanical crystal y4 film when formed to a thickness of 1000 Å or more.
That is, by depositing the film to a thickness of 1000 Å or more, diffraction peaks due to silicon crystal can be observed using X-ray diffraction. Under the formation conditions under which this diffraction peak appears (formation conditions for p-type machine crystal thin film), 400
Å or less, it is possible to obtain the P-type machine crystal thin film of the present invention having a desired thickness by calculating the film forming time corresponding to the required film thickness from the film forming rate and forming the film. Also,
Such a p-type mechano-crystalline thin film usually has a wide optical bandgap of 1.9 eV or more, with a band gap of 0.01 eV or more.
It has a high electrical conductivity of 3/c+a or more.

p型の微結晶薄膜は分子内にシリコンを有する化合物、
ジボランに代表される周期律表の第■族の化合物、なら
びに水素からなる混合ガスを原Flガスとして、プラズ
マCVD (化学気相堆積)法や九CVD (化学気相
堆積)法を行うことにより容易に形成される。これらの
混合ガスに、必要に応じて炭化水素ガスやヘリウムやア
ルゴン等の不活性ガスが添加されることを、本発明は、
なんら、妨げるものではない、形成条件は、形成温度は
150〜400 ’C1好ましくは175〜300°C
5と(に好ましくは200〜250 ’Cであり、形成
圧力は0.01〜5 Torr、好ましくは0.03〜
1.5 Torr、特に好ましくは0.035〜1.0
 Torrで行われる。
P-type microcrystalline thin film is a compound containing silicon in the molecule,
By performing the plasma CVD (chemical vapor deposition) method or the 9CVD (chemical vapor deposition) method using a mixed gas consisting of a compound of group Ⅰ of the periodic table, represented by diborane, and hydrogen as the raw Fl gas. Easily formed. The present invention provides that a hydrocarbon gas or an inert gas such as helium or argon is added to these mixed gases as necessary.
The forming conditions, which do not interfere in any way, are that the forming temperature is 150 to 400°C, preferably 175 to 300°C.
5 and (preferably from 200 to 250'C, and the forming pressure is from 0.01 to 5 Torr, preferably from 0.03 to
1.5 Torr, particularly preferably 0.035 to 1.0
It is done in Torr.

本発明において、i型半導体yi膜は、水素化ソリコン
薄膜、水素化シリコンゲルマン薄膜、水素化シリコンカ
ーボン薄膜等であり、非晶質太陽電池の光活性領域を形
成するものである。これらi型半導体薄膜は、分子内に
シリコンを有する化合物;ゲルマン、シリルゲルマン等
の分子内にゲルマニウムを存する化合物;炭化水素ガス
等から、目的の半導体薄膜に応じて適宜選択される原料
ガスに、プラズマCVD (化学気相堆積)法や光CV
D(化学気相堆積)法を適用することにより容易に形成
される。原料ガスを水素やヘリウム等で希釈して用いる
ことや原料ガスにごく微量のジボランを添加すること等
、j型半導体薄膜形成における従来技術を併用すること
については、なんら、本発明の効果を妨げるものではな
い、形成条件は、形成温度は150〜400’C,好ま
しくは175〜350℃であり、形成圧力は0.01〜
5 Torr、好ましくは0.03〜1.5 Torr
で行われる。1型半導体薄膜のM、W−は太陽電池の用
途に応じて適宜決定されるものであり、本発明の限定条
件ではない0本発明の効果を達成するためには、100
0〜toooo人で十分である。
In the present invention, the i-type semiconductor yi film is a hydrogenated soricon thin film, a hydrogenated silicon germane thin film, a hydrogenated silicon carbon thin film, etc., and forms a photoactive region of an amorphous solar cell. These i-type semiconductor thin films are made by using a raw material gas that is appropriately selected depending on the desired semiconductor thin film from compounds having silicon in the molecule; compounds having germanium in the molecule such as germane and silylgermane; and hydrocarbon gases. Plasma CVD (chemical vapor deposition) method and optical CV
It is easily formed by applying the D (chemical vapor deposition) method. The combined use of conventional techniques for forming a J-type semiconductor thin film, such as diluting the raw material gas with hydrogen, helium, etc., or adding a very small amount of diborane to the raw material gas, will not impede the effects of the present invention. The forming conditions are as follows: the forming temperature is 150-400'C, preferably 175-350'C, and the forming pressure is 0.01-400'C.
5 Torr, preferably 0.03-1.5 Torr
It will be held in M and W- of the type 1 semiconductor thin film are appropriately determined depending on the use of the solar cell, and are not limiting conditions of the present invention.
0 to too many people is sufficient.

本発明において、裏面電極に接して設けられるn型半導
体薄膜としては、n型の微結晶薄膜やn型のアモルファ
スf3IMが有効に用いられる。これらは、n型の微結
晶シリコン薄膜、炭素含有微結晶シリコン薄膜、微結晶
シリコンカーバイド薄膜、アモルファスシリコン薄膜、
アモルファスシリコンカーホン’i’1Bfl、アモル
ファスシリコンゲルマン薄膜等を有効に用いることがで
きる。これらn型半導体薄膜は、分子内にシリコンを有
する化合物;ゲルマン、シリルゲルマン等の分子内にゲ
ルマニウムを有する化合物;炭化水素ガス等から、目的
とする半導体薄膜に応じて適宜選択される原料に、ホス
フィンやアルシン等の周期律表の第V族の化合物、なら
びに水素を混合して、プラズマCVD (化学気相堆1
1)法や光CVD (化学気相堆積)法を適用すること
により容易に形成されるのである。さらに、当I亥原料
ガスをヘリウムやアルゴン等の不活性ガスで希釈するこ
とは、なんら、本発明の効果を妨げるものではない、形
成条件は、形成温度は350〜400’C,好ましくは
175〜350 ’Cであり、形成圧力は0.01〜5
丁orr、好ましくは0.03〜1.5 Torrで行
われる。n型半導体薄膜の膜厚は、200〜500人で
十分である。
In the present invention, an n-type microcrystalline thin film or an n-type amorphous f3IM is effectively used as the n-type semiconductor thin film provided in contact with the back electrode. These include n-type microcrystalline silicon thin film, carbon-containing microcrystalline silicon thin film, microcrystalline silicon carbide thin film, amorphous silicon thin film,
Amorphous silicon carphone 'i'1Bfl, amorphous silicon germane thin film, etc. can be effectively used. These n-type semiconductor thin films are made using raw materials appropriately selected from compounds having silicon in the molecule; compounds having germanium in the molecule such as germane and silylgermane; hydrocarbon gases, etc., depending on the desired semiconductor thin film. Compounds from group V of the periodic table, such as phosphine and arsine, and hydrogen are mixed and plasma CVD (chemical vapor deposition 1
1) or photo-CVD (chemical vapor deposition). Furthermore, diluting the raw material gas with an inert gas such as helium or argon does not impede the effects of the present invention.The formation conditions include a formation temperature of 350 to 400'C, preferably 175°C. ~350'C, and the forming pressure is 0.01~5
Torr, preferably 0.03 to 1.5 Torr. The thickness of the n-type semiconductor thin film is sufficient for 200 to 500 people.

本発明において、用いるに好ましい原料ガスについてさ
らに具体的な示例をあげて説明する0分子内にシリコン
を有する化合物については、モノシラン、ジシラン、ト
リシラン等の水素化シリコン;モノメチルシラン、ジメ
チルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、
エチルシラン、ジエチルシラン等のアルキル基置換の水
素化シリコン:ビニルシラン、ジビニルシラン、トリビ
ニルシラン、ビニルジシラン、ジビニルジシランプロベ
ニルシラン、エチルシラン等のラジカル重合可能の不飽
和炭化水素基を分子内に有する水素化シリコン;これら
水素化シリコンの水素が一部またはすべてフッ素で置換
されたフッ化シリコンを有効に用いることができる。
In the present invention, preferred raw material gases to be used will be explained with further specific examples.Compounds containing silicon in the molecule include silicon hydrides such as monosilane, disilane, and trisilane; monomethylsilane, dimethylsilane, and trimethylsilane; , tetramethylsilane,
Hydrogenated silicone substituted with alkyl groups such as ethylsilane and diethylsilane: Vinylsilane, divinylsilane, trivinylsilane, vinyldisilane, divinyldisilane Hydrogen containing radically polymerizable unsaturated hydrocarbon groups such as propenylsilane and ethylsilane in the molecule Silicon hydride: Silicon fluoride in which hydrogen in these silicon hydrides is partially or completely replaced with fluorine can be effectively used.

また、炭化水素ガスの具体的示例として、メタン、エタ
ン、プロパン、エチレン、プロピレン、アセチレン等の
炭化水素ガスが有用である。これら炭化水素ガスは、炭
素含有微結晶シリコン薄膜、微結晶シリコンカーバイド
薄膜等の形成において、光学的バンドギャップを変更す
るときに用いると便利である。また、この目的において
は、アルキル基置換の水素化シリコン、ラジカル重合可
能の不飽和炭化水素基を分子内に有する水素化シリコン
、これら水素化シリコンの水素が一部またはすべてフッ
素で置換されたフッ化シリコン等の材料もを用である。
Furthermore, as specific examples of hydrocarbon gases, hydrocarbon gases such as methane, ethane, propane, ethylene, propylene, and acetylene are useful. These hydrocarbon gases are conveniently used to change the optical bandgap in forming carbon-containing microcrystalline silicon thin films, microcrystalline silicon carbide thin films, and the like. For this purpose, silicon hydrides substituted with alkyl groups, silicon hydrides having a radically polymerizable unsaturated hydrocarbon group in the molecule, and silicon hydrides in which some or all of the hydrogens in these silicon hydrides are substituted with fluorine are used. Materials such as silicon oxide can also be used.

本発明において、透光性基板、透明電極、裏面電極等に
ついては、とくに、限定される条件はない、透光性基板
としては青板ガラス、ボウケイ酸ガラス、石英ガラス等
従来用いられているガラス基板材料が有用であるが、さ
らに、金属やプラスチックスも基板材料として用いるこ
とができる。
In the present invention, there are no particular limitations on the light-transmitting substrate, transparent electrode, back electrode, etc.; examples of the light-transmitting substrate include conventionally used glass substrates such as blue plate glass, borosilicate glass, and quartz glass. Additionally, metals and plastics can be used as substrate materials.

プラスチックス材料においては、+00°C以上の温度
に耐える材料をさらに有効に用いることができる。透明
電極としては、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛等
の金属酸化物や透光性の金属等を有効に用いることがで
きる。裏面電極としては、必ずしも透光性である必要が
ないので、アルミニウム、クロム、ニッケルークロム、
を艮、金、白金等の金属や酸化スズ、酸化インジウム、
酸化亜鉛等の金属酸化物の中から適宜、選択して用いる
ことができる。
As for plastic materials, materials that can withstand temperatures of +00° C. or higher can be used more effectively. As the transparent electrode, metal oxides such as tin oxide, indium oxide, and zinc oxide, translucent metals, and the like can be effectively used. The back electrode does not necessarily have to be transparent, so aluminum, chromium, nickel-chromium,
Metals such as gold, platinum, tin oxide, indium oxide,
An appropriate metal oxide such as zinc oxide can be selected and used.

〔実施例1〕 太陽電池の形成装置としては、電子ビーム蒸着法、プラ
ズマCVD法ならびに光CVD法を適用できる成IB%
装置を用いた。酸化スズからなる透明電捲付きガラス基
板が電子ビーム蒸着を適用できる形成装置内に設置され
た。真空排気ならびに基板加熱を行い、基Fi層温度0
0°C1加速電圧4kV、圧力0.0OO007Tor
rにおいて、5酸化タンタルを5分別熱蒸発させ、20
人の酸化タンタル薄膜を形成(蒸着速度4人/win 
) シた0次に、P型半導体薄膜形成室に当該基板を移
送し、p型機結晶薄膜を形成した。p型機結晶薄膜の作
製は原料ガスとしで、ジシラン/ジボラン/水素を51
0.01/20Qの割合で導入し、圧力0.2Torr
において、低圧水銀灯により、紫外線を照射して光CV
D法により実施した。P型機結晶薄膜の形成速度は06
2人/Sであり、成膜時間を850秒として、膜厚17
0人に形成した0次に1型半導体薄膜形成室に当該基板
を移送し、モノシランを導入して、圧力0.05Tor
r、形!Ii温度240°Cの条件でプラズマCVD法
によりアモルファスシリコンrilll!2を約100
0人の膜厚に形成した。プラズマCVD法は13.56
 ?NIzのRF放電を利用した。このときの、RF電
力は1(lであった。j型半導体薄膜形成後、n型半導
体薄膜形成室に当該基板を移送した。モノシラン/ホス
フィン/水素からなる原料ガスをそれぞれの流量が1O
10,01/+00の割合になるように導入した。圧力
0゜2 Torr、形成温度240 ’Cの条件でプラ
ズマCVD法によりn型半導体薄膜500人の膜厚に形
成した。プラズマCVD法は13.56 MllzのR
F放電を利用した。このときの、RFTl力は5(11
であった。
[Example 1] As a solar cell forming apparatus, an electron beam evaporation method, a plasma CVD method, and a photo CVD method can be applied.
using the device. A transparent electrode-wrapped glass substrate made of tin oxide was placed in a forming apparatus capable of applying electron beam evaporation. Perform vacuum evacuation and substrate heating to bring the base Fi layer temperature to 0.
0°C1 acceleration voltage 4kV, pressure 0.0OO007 Tor
At r, tantalum pentoxide was thermally evaporated in 5 minutes and 20
Formation of tantalum oxide thin film by humans (deposition rate 4 people/win)
) Next, the substrate was transferred to a P-type semiconductor thin film forming chamber, and a P-type semiconductor thin film was formed. The p-type organic crystalline thin film was prepared using disilane/diborane/hydrogen as the raw material gas at 51%
Introduced at a ratio of 0.01/20Q, pressure 0.2 Torr
, a low-pressure mercury lamp is used to irradiate ultraviolet rays to perform optical CV.
It was carried out using method D. The formation rate of P-type machine crystal thin film is 06
2 people/S, film formation time is 850 seconds, film thickness is 17
The substrate was transferred to a 0-order type 1 semiconductor thin film forming chamber, monosilane was introduced, and the pressure was set to 0.05 Torr.
r, shape! Amorphous silicon is produced by plasma CVD method at a temperature of 240°C. 2 to about 100
It was formed to have a film thickness of 0. Plasma CVD method is 13.56
? NIz RF discharge was used. At this time, the RF power was 1 (l). After forming the J-type semiconductor thin film, the substrate was transferred to the N-type semiconductor thin film forming chamber.
It was introduced at a ratio of 10,01/+00. An n-type semiconductor thin film was formed to a thickness of 500 nm by plasma CVD under conditions of a pressure of 0°2 Torr and a formation temperature of 240'C. The plasma CVD method has an R of 13.56 Mllz.
F discharge was used. At this time, the RFTl force is 5 (11
Met.

ついで、薄膜形成装置から取り出し、金属電極を形成し
た。 AM 1.100 mW/dの光をソーラーシェ
ミレータにより、照射して当該非晶πシリコン太陽電池
の充電特性を測定した。この結果、開放端電圧が0.9
51νと非常に高い値を得て、本発明の効果を確認した
うえに、短絡光電流17.07mA/c+4、曲線因子
0.702と大きい値であり、結果として、充電変換効
率は11.40%と極めて優れたものであった。
Then, it was taken out from the thin film forming apparatus and a metal electrode was formed thereon. The charging characteristics of the amorphous π silicon solar cell were measured by irradiating it with AM 1.100 mW/d light using a solar chemulator. As a result, the open circuit voltage is 0.9
A very high value of 51ν was obtained, confirming the effect of the present invention, and the short-circuit photocurrent was 17.07 mA/c+4, the fill factor was 0.702, which was a large value, and as a result, the charging conversion efficiency was 11.40. %, which was extremely excellent.

〔比較例1] 実施例1において、酸化タンタル薄膜を用いることなし
に、透明を橿付きガラス基板上に直接p型機結晶薄膜を
形成することから、はじめた以外は実施例1と全く同じ
工程で非晶質シリコン太陽電池を形成した。得られた太
陽電池の性能を測定したところ、開放端電圧が0.76
2 V 、短絡光電流も15.20mA/cjに低下し
て、光電変換効率が7.66%にまで、大きく低下して
仕舞った。
[Comparative Example 1] Exactly the same process as in Example 1 except that in Example 1, a p-type organic crystal thin film was formed directly on a transparent glass substrate with a handle, without using a tantalum oxide thin film. An amorphous silicon solar cell was formed. When the performance of the obtained solar cell was measured, the open circuit voltage was 0.76.
2 V, the short-circuit photocurrent also decreased to 15.20 mA/cj, and the photoelectric conversion efficiency significantly decreased to 7.66%.

(発明の効果および産業上の利用可能性3以上の実施例
ならびに比較例から明らかなように、本発明に従えば、
結合力が強いか、あるいは化学的に安定な金属酸化物で
ある酸化タンタル薄膜を透明電極とp型半導体薄膜間に
介在して設けることにより、従来技術で実用化されてい
る光CVD法ならびにプラズマCVD法を用いて、高い
開放端電圧を有する本発明の非晶質太陽電池が形成され
るものである。すなわち、本発明は実用レベルにおいて
、非晶質太陽電池の光電変換効率の改善に大きく貢献す
るものである。このように、本発明は電力用太陽電池に
要求される高変換効率を可能にする技術を提供できるも
のであり、エネルギー産業分野にとって、きわめて有用
な発明であって、その産業上の利用可能性は極めて大き
いと云わざるを得ないのである。
(Effects of the Invention and Industrial Applicability As is clear from the three or more Examples and Comparative Examples, according to the present invention,
By interposing a tantalum oxide thin film, which is a metal oxide with strong bonding strength or chemical stability, between a transparent electrode and a p-type semiconductor thin film, the photo-CVD method and plasma The amorphous solar cell of the present invention having a high open circuit voltage is formed using the CVD method. That is, the present invention greatly contributes to improving the photoelectric conversion efficiency of amorphous solar cells at a practical level. As described above, the present invention can provide a technology that enables the high conversion efficiency required for power solar cells, and is an extremely useful invention for the energy industry, and its industrial applicability is high. It must be said that this is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の非晶質太陽電池の構成例を示す模式図
であり、第2図は従来技術による非晶質太陽電池の構成
例を示す模式図である。 図中1−・・=−・・・透光性の基板、2−−−−−−
一透明電極、3−一一一一一一酸化タンタル薄膜、4−
・−P型半導体薄膜、5−−一・用型半導体薄膜、6 
−−−一−−−n型半導体薄膜、7・・−−m−・−裏
面電極を示す。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an amorphous solar cell according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an amorphous solar cell according to the prior art. In the figure 1-...=-...Translucent substrate, 2--------
1-transparent electrode, 3-11-11 tantalum monoxide thin film, 4-
・-P-type semiconductor thin film, 5--1-type semiconductor thin film, 6
--- 1 --- N-type semiconductor thin film, 7..--m-.- Rear surface electrode is shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)透光性基板、透明電極、p型半導体薄膜、i型半
導体薄膜、n型半導体薄膜、裏面電極の順に積層して形
成された非晶質太陽電池において、該透明電極とp型半
導体薄膜の間に、酸化タンタル薄膜を介在せしめてなる
ことを特徴とする非晶質太陽電池。
(1) In an amorphous solar cell formed by laminating a transparent substrate, a transparent electrode, a p-type semiconductor thin film, an i-type semiconductor thin film, an n-type semiconductor thin film, and a back electrode in this order, the transparent electrode and the p-type semiconductor An amorphous solar cell characterized by having a tantalum oxide thin film interposed between thin films.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6324677A (en) * 1986-07-17 1988-02-02 Fuji Electric Co Ltd solar cells

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6324677A (en) * 1986-07-17 1988-02-02 Fuji Electric Co Ltd solar cells

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