JPH05267698A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPH05267698A JPH05267698A JP4093445A JP9344592A JPH05267698A JP H05267698 A JPH05267698 A JP H05267698A JP 4093445 A JP4093445 A JP 4093445A JP 9344592 A JP9344592 A JP 9344592A JP H05267698 A JPH05267698 A JP H05267698A
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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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、光閉じ込め効果を十分に保つこ
とができ、開放電圧、短絡電流とも大きな値を持つ高性
能な光起電力装置を提供することを目的とするものであ
る。 【構成】 この発明は、光入射側より、ｐ型非晶質半導
体膜３１、ｉ型非晶質半導体膜３２、ｎ型非晶質半導体
膜３３及び裏面電極４を積層してなる光起電力装置記に
おいて、ｉ型非晶質半導体膜３２内の前記ｎ型非晶質半
導体３３側近傍に、その表面に凹凸状が形成された不純
物濃度の高い非晶質シリコンゲルマニウム膜３５を設け
ている。
とができ、開放電圧、短絡電流とも大きな値を持つ高性
能な光起電力装置を提供することを目的とするものであ
る。 【構成】 この発明は、光入射側より、ｐ型非晶質半導
体膜３１、ｉ型非晶質半導体膜３２、ｎ型非晶質半導体
膜３３及び裏面電極４を積層してなる光起電力装置記に
おいて、ｉ型非晶質半導体膜３２内の前記ｎ型非晶質半
導体３３側近傍に、その表面に凹凸状が形成された不純
物濃度の高い非晶質シリコンゲルマニウム膜３５を設け
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光起電力装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光起電力装置としては、例えば
ガラス等の絶縁性基板と、該基板上に順に積層された透
明電極と、ｐ−ｉ−ｎの順に積層した非晶質半導体と、
裏面電極とを有するものが知られている。
ガラス等の絶縁性基板と、該基板上に順に積層された透
明電極と、ｐ−ｉ−ｎの順に積層した非晶質半導体と、
裏面電極とを有するものが知られている。
【０００３】裏面電極としては光反射率の高い銀等が主
流を占めており、ｐ−ｉ−ｎの順に積層した非晶質半導
体としては、アモルファスシリコン、アモルファスシリ
コンカーバイド、アモルファスシリコンゲルマニウム等
が用いられる。また、透明電極としては、酸化錫（Ｓｎ
Ｏ2 ）、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が用いられる。
流を占めており、ｐ−ｉ−ｎの順に積層した非晶質半導
体としては、アモルファスシリコン、アモルファスシリ
コンカーバイド、アモルファスシリコンゲルマニウム等
が用いられる。また、透明電極としては、酸化錫（Ｓｎ
Ｏ2 ）、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が用いられる。
【０００４】この従来の光起電力装置においては、変換
効率を高めるため、光入射側の透明電極膜の表面に凹凸
を形成し、非晶質半導体層の表面と裏面の一方又は双方
を微細な凹凸を有する凹凸面、いわゆるテクスチャー構
造に形成して裏面電極の表面で光を散乱させ、非晶質半
導体を透過する裏面電極の反射光の光路長を長くするよ
うにして、いわゆる光閉じ込め効果を利用している。
効率を高めるため、光入射側の透明電極膜の表面に凹凸
を形成し、非晶質半導体層の表面と裏面の一方又は双方
を微細な凹凸を有する凹凸面、いわゆるテクスチャー構
造に形成して裏面電極の表面で光を散乱させ、非晶質半
導体を透過する裏面電極の反射光の光路長を長くするよ
うにして、いわゆる光閉じ込め効果を利用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記光閉じ込め構造に
おいては、凹凸形状により、光活性層内での実行的な光
の走行距離を増加せしめ、光起電力装置の短絡電流は増
加できる。しかしその反面、開放電圧が著しく低下する
問題があった。
おいては、凹凸形状により、光活性層内での実行的な光
の走行距離を増加せしめ、光起電力装置の短絡電流は増
加できる。しかしその反面、開放電圧が著しく低下する
問題があった。
【０００６】この原因は、光入射側の透明電極膜の表面
に形成された凹凸の程度が、一導電型非晶質半導体の膜
厚と比較して非常に大きいものであることから、この一
導電型非晶質半導体膜が良好に形成出来ないからであ
る。
に形成された凹凸の程度が、一導電型非晶質半導体の膜
厚と比較して非常に大きいものであることから、この一
導電型非晶質半導体膜が良好に形成出来ないからであ
る。
【０００７】この発明は、光閉じ込め効果を十分に保つ
ことができ、開放電圧及び短絡電流とも大きな値を持つ
高性能な光起電力装置を提供することを目的とするもの
である。
ことができ、開放電圧及び短絡電流とも大きな値を持つ
高性能な光起電力装置を提供することを目的とするもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の光起電力装置
は、光入射側より、一導電型非晶質半導体膜、ｉ型非晶
質半導体膜、他導電型非晶質半導体膜及び裏面電極を積
層してなる光起電力装置記において、前記ｉ型非晶質半
導体膜内の前記他導電型非晶質半導体側近傍に、その表
面に凹凸状が形成された不純物濃度の高い非晶質シリコ
ンゲルマニウム膜を設けたこと特徴とする。
は、光入射側より、一導電型非晶質半導体膜、ｉ型非晶
質半導体膜、他導電型非晶質半導体膜及び裏面電極を積
層してなる光起電力装置記において、前記ｉ型非晶質半
導体膜内の前記他導電型非晶質半導体側近傍に、その表
面に凹凸状が形成された不純物濃度の高い非晶質シリコ
ンゲルマニウム膜を設けたこと特徴とする。
【０００９】また、この発明の光起電力装置は、光入射
側より、一導電型非晶質半導体膜、ｉ型非晶質半導体
膜、他導電型非晶質半導体膜及び裏面電極を積層してな
る光起電力装置において、前記他導電型非晶質半導体膜
内の前記裏面電極側近傍に、その表面に凹凸形状が形成
された不純物濃度の高い非晶質シリコンゲルマニウム膜
を設けたことを特徴とする。
側より、一導電型非晶質半導体膜、ｉ型非晶質半導体
膜、他導電型非晶質半導体膜及び裏面電極を積層してな
る光起電力装置において、前記他導電型非晶質半導体膜
内の前記裏面電極側近傍に、その表面に凹凸形状が形成
された不純物濃度の高い非晶質シリコンゲルマニウム膜
を設けたことを特徴とする。
【００１０】更に、前記凹凸形状は、酸素、炭素並びに
窒素等の不純物をバンドギャップの変化として１％以内
に収まる量として添加された非晶質シリコンゲルマニウ
ム膜の表面を水素等のガス雰囲気中でプラズマ放電を行
うことにより形成すると良い。
窒素等の不純物をバンドギャップの変化として１％以内
に収まる量として添加された非晶質シリコンゲルマニウ
ム膜の表面を水素等のガス雰囲気中でプラズマ放電を行
うことにより形成すると良い。
【００１１】
【作用】この発明によれば、ｉ型非晶質半導体膜内の前
記他導電型非晶質半導体側近傍に、その表面に凹凸状が
形成された不純物濃度の高い非晶質シリコンゲルマニウ
ム（以下、ａ−ＳｉＧｅという。）膜を介在させること
により、光入射側の透明電極の表面に形成された凹凸の
程度を一導電型非晶質半導体膜が良好に形成できるよう
に極力小さくしても、光閉じ込め効果を充分保つことが
出来、開放電圧、短絡電流とも大きな値を持つ高性能な
光起電力装置が得られる。
記他導電型非晶質半導体側近傍に、その表面に凹凸状が
形成された不純物濃度の高い非晶質シリコンゲルマニウ
ム（以下、ａ−ＳｉＧｅという。）膜を介在させること
により、光入射側の透明電極の表面に形成された凹凸の
程度を一導電型非晶質半導体膜が良好に形成できるよう
に極力小さくしても、光閉じ込め効果を充分保つことが
出来、開放電圧、短絡電流とも大きな値を持つ高性能な
光起電力装置が得られる。
【００１２】
【実施例】この発明の実施例に係る光起電力装置を図面
に基づき具体的に説明すれば、以下の通りである。
に基づき具体的に説明すれば、以下の通りである。
【００１３】図１の模式図に示すように、この光起電力
装置は、ガラス等からなる透明基板１と、これの一面に
順に積層された透明電極としてのＴＣＯ膜２、非晶質半
導体層３及び裏面電極４とを備える。
装置は、ガラス等からなる透明基板１と、これの一面に
順に積層された透明電極としてのＴＣＯ膜２、非晶質半
導体層３及び裏面電極４とを備える。
【００１４】ＴＣＯ膜２は例えば酸化錫（ＳｎＯ2 ）、
酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化インジウム錫（Ｉ
ＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等で構成すればよいが、こ
こでは酸化錫（ＳｎＯ2 ）を用いている。
酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化インジウム錫（Ｉ
ＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等で構成すればよいが、こ
こでは酸化錫（ＳｎＯ2 ）を用いている。
【００１５】非晶質半導体層３は、それぞれプラズマＣ
ＶＤ法によって形成されたｐ型アモルファスシリコンカ
ーバイド（ａ−ＳｉＣ）からなるｐ型非晶質半導体層３
１、ｉ型アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−Ｓｉ
Ｇｅ）からなるｉ型非晶質半導体層３２、ｎ型アモルフ
ァスシリコンからなるｎ型非晶質半導体層３３及びこの
ｎ型非晶質半導体層近傍に形成されたこの発明の特徴で
ある不純物が添加されたａ−ＳｉＧｅ層３５とを備え
る。
ＶＤ法によって形成されたｐ型アモルファスシリコンカ
ーバイド（ａ−ＳｉＣ）からなるｐ型非晶質半導体層３
１、ｉ型アモルファスシリコンゲルマニウム（ａ−Ｓｉ
Ｇｅ）からなるｉ型非晶質半導体層３２、ｎ型アモルフ
ァスシリコンからなるｎ型非晶質半導体層３３及びこの
ｎ型非晶質半導体層近傍に形成されたこの発明の特徴で
ある不純物が添加されたａ−ＳｉＧｅ層３５とを備え
る。
【００１６】裏面電極４はアルミニウム（Ａｌ）を蒸着
法によって形成すればよい。
法によって形成すればよい。
【００１７】さて、この発明者等は、ａ−ＳｉＧｅに酸
素、炭素並びに窒素等の不純物をバンドギャップの変化
として１％以内に収まる量として添加し、水素等のガス
雰囲気中でプラズマ放電を行うと、その表面に凹凸が形
成されることを見出した。この発明は、ａ−ＳｉＧｅ表
面に凹凸を形成し、この凹凸面を用いていわゆるテクス
チャー構造を形成し、裏面電極の表面で光を散乱させる
ように構成したものである。
素、炭素並びに窒素等の不純物をバンドギャップの変化
として１％以内に収まる量として添加し、水素等のガス
雰囲気中でプラズマ放電を行うと、その表面に凹凸が形
成されることを見出した。この発明は、ａ−ＳｉＧｅ表
面に凹凸を形成し、この凹凸面を用いていわゆるテクス
チャー構造を形成し、裏面電極の表面で光を散乱させる
ように構成したものである。
【００１８】表１にアモルファスシリコンゲルマニウム
（ａ−ＳｉＧｅ）の形成条件を示し、表２にｉ型非晶質
半導体層３２とこの発明の特徴である不純物が添加され
たａ−ＳｉＧｅ層３５との不純物量を示す。
（ａ−ＳｉＧｅ）の形成条件を示し、表２にｉ型非晶質
半導体層３２とこの発明の特徴である不純物が添加され
たａ−ＳｉＧｅ層３５との不純物量を示す。
【００１９】不純物の添加方法としては、脱ガス／リー
ク量の少ないプラズマＣＶＤの反応室にリークポートを
設け、意図的に空気を導入し、脱ガス／リーク量を増や
すことによる。
ク量の少ないプラズマＣＶＤの反応室にリークポートを
設け、意図的に空気を導入し、脱ガス／リーク量を増や
すことによる。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】図４はＳｉＧｅの組成及び膜中不純物の異
なるａ−ＳｉＧｅ膜の表面にＨ2〜１００ＳＣＣＭ、基
板温度〜１８０℃、パワー密度１７０ｍＷ／ｃｍ2の条
件で水素プラズマ処理を２分施し、ＳＴＭで観測した状
態を示す模式図である。図４（ａ）（ｂ）は上記ｉ層３
２に示す不純物濃度のものであり、（ａ）はａ−Ｓｉ
0.87Ｇｅ0.13の組成、（ｂ）はａ−Ｓｉ0.64Ｇｅ0.36の
組成のものである。図４（ｃ）（ｄ）は上記ａ−ＳｉＧ
ｅ層３５に示す不純物濃度のものであり、（ｃ）はａ−
Ｓｉ0.87Ｇｅ0.13の組成、（ｄ）はａ−Ｓｉ0.64Ｇｅ
0.36の組成のものである。この図４から分かるように不
純物の増加により、その部分が容易にエッチングされ表
面の凹凸が大きくなる。更にＧｅ量の多いほど凹凸が大
きくなる。従って、テクスチャ効果をより得ようとする
と、図４（ｄ）で示す組成並びに不純物濃度のものをａ
−ＳｉＧｅ層３５に用い。これに水素プラズマ処理を施
して、凹凸面を形成すれば良い。
なるａ−ＳｉＧｅ膜の表面にＨ2〜１００ＳＣＣＭ、基
板温度〜１８０℃、パワー密度１７０ｍＷ／ｃｍ2の条
件で水素プラズマ処理を２分施し、ＳＴＭで観測した状
態を示す模式図である。図４（ａ）（ｂ）は上記ｉ層３
２に示す不純物濃度のものであり、（ａ）はａ−Ｓｉ
0.87Ｇｅ0.13の組成、（ｂ）はａ−Ｓｉ0.64Ｇｅ0.36の
組成のものである。図４（ｃ）（ｄ）は上記ａ−ＳｉＧ
ｅ層３５に示す不純物濃度のものであり、（ｃ）はａ−
Ｓｉ0.87Ｇｅ0.13の組成、（ｄ）はａ−Ｓｉ0.64Ｇｅ
0.36の組成のものである。この図４から分かるように不
純物の増加により、その部分が容易にエッチングされ表
面の凹凸が大きくなる。更にＧｅ量の多いほど凹凸が大
きくなる。従って、テクスチャ効果をより得ようとする
と、図４（ｄ）で示す組成並びに不純物濃度のものをａ
−ＳｉＧｅ層３５に用い。これに水素プラズマ処理を施
して、凹凸面を形成すれば良い。
【００２３】このａ−ＳｉＧｅ層３５上に、ｎ型非晶質
半導体層３３及び裏面電極４を設けることで、光入射側
の透明電極２の表面に凹凸の程度をｐ型非晶質半導体膜
３１が良好に形成できるように極力小さくしても、光閉
じ込め効果を充分に保つことが出来る。
半導体層３３及び裏面電極４を設けることで、光入射側
の透明電極２の表面に凹凸の程度をｐ型非晶質半導体膜
３１が良好に形成できるように極力小さくしても、光閉
じ込め効果を充分に保つことが出来る。
【００２４】次に、この発明の光起電力装置の製造例を
図３を参照して説明すると、基板１上にｐ型非晶質半導
体膜３１が良好に形成できるように凹凸の程度を極力小
さくした透明電極２を形成し、その上にａ−ＳｉＣから
成るｐ型非晶質半導体膜３１を形成する。その後、ａ−
ＳｉＧｅからなるｉ型層３２の形成を所定膜厚行った
後、酸素等の不純物とＧｅの比率を上記の表２のように
増加させた膜３５を形成する。そして、Ｈ2〜１００Ｓ
ＣＣＭ、基板温度〜１８０℃、パワー密度１７０ｍＷ／
ｃｍ2の水素プラズマ処理を２分施して、その表面に凹
凸を形成する。その後、ｎ型非晶質半導体層３３及び裏
面電極４を形成する。
図３を参照して説明すると、基板１上にｐ型非晶質半導
体膜３１が良好に形成できるように凹凸の程度を極力小
さくした透明電極２を形成し、その上にａ−ＳｉＣから
成るｐ型非晶質半導体膜３１を形成する。その後、ａ−
ＳｉＧｅからなるｉ型層３２の形成を所定膜厚行った
後、酸素等の不純物とＧｅの比率を上記の表２のように
増加させた膜３５を形成する。そして、Ｈ2〜１００Ｓ
ＣＣＭ、基板温度〜１８０℃、パワー密度１７０ｍＷ／
ｃｍ2の水素プラズマ処理を２分施して、その表面に凹
凸を形成する。その後、ｎ型非晶質半導体層３３及び裏
面電極４を形成する。
【００２５】この発明の他の実施例を図２に示す。この
ではｎ型非晶質半導体層にｎ型ａ−ＳｉＧｅを用い、そ
の裏面電極４側に、酸素等の不純物を多くしたｎ型ａ−
ＳｉＧｅ膜３５を設けてその表面を水素プラズマ処理を
行うことで凹凸面を形成し、その後に裏面電極４を形成
している。この実施例のその他の構成は、上記実施例と
同じである。
ではｎ型非晶質半導体層にｎ型ａ−ＳｉＧｅを用い、そ
の裏面電極４側に、酸素等の不純物を多くしたｎ型ａ−
ＳｉＧｅ膜３５を設けてその表面を水素プラズマ処理を
行うことで凹凸面を形成し、その後に裏面電極４を形成
している。この実施例のその他の構成は、上記実施例と
同じである。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光入射側の透明電極の表面に形成された凹凸の程度
を一導電型非晶質半導体膜が良好に形成できるように極
力小さくしても、光閉じ込め効果を充分保つことが出
来、開放電圧、短絡電流とも大きな値を持つ高性能な光
起電力装置が得られる。
ば、光入射側の透明電極の表面に形成された凹凸の程度
を一導電型非晶質半導体膜が良好に形成できるように極
力小さくしても、光閉じ込め効果を充分保つことが出
来、開放電圧、短絡電流とも大きな値を持つ高性能な光
起電力装置が得られる。
【図１】この発明の一実施例の模式図である。
【図２】この発明の他の実施例の模式図である。
【図３】この発明の光起電力装置の製造例を示す模式図
である。
である。
【図４】ＳｉＧｅの組成及び膜中不純物の異なるａ−Ｓ
ｉＧｅ膜の表面に水素プラズマ処理を施し、ＳＴＭで観
測した状態を示す模式図である。
ｉＧｅ膜の表面に水素プラズマ処理を施し、ＳＴＭで観
測した状態を示す模式図である。
１ 基板 ２ 透明電極 ３ 非晶質半導体層 ４ 裏面電極 ３１ ｐ型非晶質半導体層 ３２ ｉ型非晶質半導体層 ３３ ｎ型非晶質半導体層 ３５ ａ−ＳｉＧｅ層
Claims (3)
- 【請求項１】 光入射側より、一導電型非晶質半導体
膜、ｉ型非晶質半導体膜、他導電型非晶質半導体膜及び
裏面電極を積層してなる光起電力装置において、前記ｉ
型非晶質半導体膜内の前記他導電型非晶質半導体側近傍
に、その表面に凹凸形状が形成された不純物濃度の高い
非晶質シリコンゲルマニウム膜を設けたことを特徴とす
る光起電力装置。 - 【請求項２】 光入射側より、一導電型非晶質半導体
膜、ｉ型非晶質半導体膜、他導電型非晶質半導体膜及び
裏面電極を積層してなる光起電力装置において、前記他
導電型非晶質半導体膜内の前記裏面電極側近傍に、その
表面に凹凸形状が形成された不純物濃度の高い非晶質シ
リコンゲルマニウム膜を設けたことを特徴とする光起電
力装置。 - 【請求項３】 前記凹凸形状は、酸素、炭素並びに窒素
等の不純物をバンドギャップの変化として１％以内に収
まる量として添加された非晶質シリコンゲルマニウム膜
の表面を水素等のガス雰囲気中でプラズマ放電を行うこ
とにより形成されていることを特徴とする請求項１又は
２に記載の光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09344592A JP3358164B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 光起電力装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09344592A JP3358164B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 光起電力装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267698A true JPH05267698A (ja) | 1993-10-15 |
| JP3358164B2 JP3358164B2 (ja) | 2002-12-16 |
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ID=14082528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09344592A Expired - Fee Related JP3358164B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 光起電力装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3358164B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003332605A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-21 | Sharp Corp | 半導体基板表面の凹凸形成方法および太陽電池 |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP09344592A patent/JP3358164B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003332605A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-21 | Sharp Corp | 半導体基板表面の凹凸形成方法および太陽電池 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3358164B2 (ja) | 2002-12-16 |
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