[go: up one dir, main page]

FR2604561A1 - Dispositif photovoltaique - Google Patents

Dispositif photovoltaique Download PDF

Info

Publication number
FR2604561A1
FR2604561A1 FR8713301A FR8713301A FR2604561A1 FR 2604561 A1 FR2604561 A1 FR 2604561A1 FR 8713301 A FR8713301 A FR 8713301A FR 8713301 A FR8713301 A FR 8713301A FR 2604561 A1 FR2604561 A1 FR 2604561A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
layer
type
photovoltaic device
radical
reaction chamber
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.)
Granted
Application number
FR8713301A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2604561B1 (fr
Inventor
Yukio Nakashima
Kaneo Watanabe
Masayuki Iwamoto
Koji Minami
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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
Priority claimed from JP61228796A external-priority patent/JPS6384079A/ja
Priority claimed from JP62139232A external-priority patent/JP2680579B2/ja
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Publication of FR2604561A1 publication Critical patent/FR2604561A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2604561B1 publication Critical patent/FR2604561B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10—Semiconductor bodies
    • H10F77/16—Material structures, e.g. crystalline structures, film structures or crystal plane orientations
    • H10F77/162—Non-monocrystalline materials, e.g. semiconductor particles embedded in insulating materials
    • H10F77/166—Amorphous semiconductors
    • H10F77/1662—Amorphous semiconductors including only Group IV materials
    • H10F77/1668—Amorphous semiconductors including only Group IV materials presenting light-induced characteristic variations, e.g. Staebler-Wronski effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02422—Non-crystalline insulating materials, e.g. glass, polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02441—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02447—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02441—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/0245—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
    • H10F71/103—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material including only Group IV materials
    • 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
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

UN DISPOSITIF PHOTOVOLTAIQUE COMPREND UNE COUCHE DE SEMI-CONDUCTEUR 3I CONSISTANT EN SILICUM AMORPHE HYDROGENE POUR LA CONVERSION PHOTOELECTRIQUE, DANS LAQUELLE LA PROPORTION D'ATOMES DE SILICIUM LIES CHACUN A DEUX ATOMES D'HYDROGENE, PAR RAPPORT A LA TOTALITE DES ATOMES DE SILICIUM, NE DEPASSE PAS 1 . CETTE COMPOSITION REDUIT LA DEGRADATION DU RENDEMENT DE CONVERSION PHOTOELECTRIQUE EN FONCTION DE TEMPS, SOUS L'EFFET DE L'IRRADIATION AVEC UNE INTENSITE LUMINEUSE ELEVEE. CETTE COUCHE EST INTERCALEE ENTRE DES COUCHES DE SEMI-CONDUCTEUR 3P, 3N DOPEES RESPECTIVEMENT AVEC LE TYPE P ET LE TYPE N.

Description

DISPOSITIF PHOTOVOLTAIQUE
La présente invention concerne un dispositif photo-
voltaïque destiné à convertir de l'énergie optique en énergie
électrique, et elle porte plus particulièrement sur un dispo-
sitif photovoltaïque constitué essentiellement par une pelli-
cule de semiconducteur amorphe.
On sait qu'un dispositif photovoltaïque peut être constitué essentiellement par une couche active au point de vue photoélectrique consistant en un semiconducteur amorphe hydrogéné contenant du silicium. Un tel dispositif ayant une
aire élevée peut être fabriqué avec un coût réduit, ce qui le-
rend préférable pour une batterie solaire de grande taille.
On sait cependant également que le rendement de conversion photoélectrique du dispositif photovoltaïque consistant en un semiconducteur amorphe hydrogéné est inférieur à celui d'un dispositif photovoltalque à semiconducteur cristallin,
et est dégradé après une irradiation par de la lumière inten-
se pendant une longue durée (voir la demande de brevet japo-
naise publiée n 59-54274).
En considération de l'art antérieur, l'un des buts de l'invention est de procurer un dispositif photovoltaïque
en semiconducteur amorphe hydrogéné qui présente une meilleu-
re résistance à la dégradation du rendement de conversion
sous l'effet de la lumière.
Un autre but de l'invention est de procurer un dis-
positif photovoltalque ayant un meilleur rendement de conver-
sion initial.
Selon un aspect de l'invention, un dispositif pho-
tovoltalque comprend une couche de semiconducteur consistant
en silicium amorphe hydrogéné pour la conversion photoélectri-
que, dans laquelle la proportion d'atomes de silicium liés chacun à deux atomes d'hydrogène, par rapport à la totalité
des atomes de silicium, n'est pas supérieure à 1%.
Selon un autre aspect de l'invention, un dispositif
photovoltaïque comprend une couche de semiconducteur consis-
tant en silicium amorphe hydrogéné pour la conversion photo-
électrique, qui comprend une sous-couche sur son côté recevant la lumière, dans laquelle la proportion d'atomes de silicium
liés chacun à deux atomes d'hydrogène, par rapport à la tota-
lité des atomes de silicium, n'est pas inférieure à 8% dans la souscouche et n'est pas supérieure à 1% dans la région
restante.
Selon un-aspect supplémentaire de l'invention, un
procédé pour le dépôt d'une couche de silicium amorphe hydro-
géné sur un substrat comprend les opérations suivantes: on place le substrat dans une chambre de réaction, on réduit la pression de la chambre de réaction en utilisant des moyens d'évacuation, on introduit dans la chambre de réaction un gaz source contenant du silicium, on produit un radical contenant de l'hydrogène, et on introduit le radical dans la chambre de réaction, grâce à quoi la couche de silicium amorphe hydrogéné se dépose sur le substrat par une réaction chimique du gaz
source avec le radical.
Selon un autre aspect supplémentaire de l'invention, un appareil destiné au dépôt d'une couche de silicium amorphe hydrogéné sur un substrat comprend une chambre de réaction prévue pour recevoir le substrat, des moyens d'évacuation destinés à réduire la pression dans la chambre de réaction, des moyens destinés à introduire dans la chambre de réaction un gaz source contenant du silicium, des moyens destinés à produire un radical contenant de l'hydrogène, et des moyens destinés à introduire le radical dans la chambre de réaction,
grâce à quoi la couche de silicium amorphe hydrogéné se dé-
pose sur le substrat par une réaction chimique du gaz source
avec le radical.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à
titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description
se réfère aux dessins annexés sur lesquels:
La figure 1 est une coupe schématique d'un dispo-
sitif photovoltaïque conforme à un mode de réalisation-de l'invention; La figure 2 est un graphique montrant la densité
de liaisons libres après le test d'irradiation par de la lu-
mière, en fonction de la proportion de liaisons Si-H2; La figure 3 est un graphique montrant le rendement de conversion normalisé par rapport à la valeur initiale, en fonction de la durée d'irradiation par de la lumière; La figure 4 est un schéma synoptique montrant un appareil de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), du type à
réaction induite par un radical, convenant pour la fabrica-
tion d'un dispositif photovoltaïque conforme à l'invention;
La figure 5 est une coupe schématique d'un dispo-
sitif photovoltaïque correspondant à un autre mode de réali-
sation de l'invention; La figure 6 est un graphique montrant le rendement de conversion en fonction de l'épaisseur de la sous-couche i2; et La figure 7 est un graphique montrant le rendement de conversion en fonction de la proportion de liaisons Si-H2
dans la sous-couche i2.
En considérant la figure 1, on voit une électrode avant 2 faisant face à la source lumineuse, qui consiste en une seule couche ou en plusieurs couches empilées d'oxydes
conducteurs transparents (OCT) tels que l'oxyde d'indium-
étain (ITO) et l'oxyde SnO2, une pellicule de semiconducteur
3 constituée essentiellement par du silicium amorphe hydrogé-
né, destinée à recevoir la lumière incidente à travers l'élec-
trode avant, et une électrode arrière 4 consistant en une seu-
le couche ou en plusieurs couches empilées des matières Al,Ti, OCT, etc, qui sont empilées dans cet ordre sur un substrat 1 en une matière isolante transparente telle que du verre. La pellicule de semiconducteur 3 comprend une couche de type p, 3p, une couche de type i, 3i, et une couche de type
n, 3n, empilées dans cet ordre sur l'électrode avant transpa-
rente 2, pour former ainsi une jonction p-i-n. La couche de
type p, 3p, peut consister en carbure de silicium amorphe hy-
drogéné (a-SiC:H) dopé avec un dopant de type p et ayant une bande d'énergie interdite large, et elle remplit la fonction de ce qu'on appelle une couche de fenêtre. La couche de type i, 3i, qui est la plus active au point de vue photoélectrique, peut consister en silicium amorphe hydrogéné non dopé (a-Si:H), et elle produit essentiellement des paires d'électrons libres
et de trous positifs, en tant que porteurs de charges électri-
ques, lorsqu'elle reçoit une irradiation lumineuse à travers la couche p, 3p. La couche de type n, 3n, peut consister en
a-Si:H dopé avec un dopant de type n.
La caractéristique la plus importante de ce mode de réalisation réside en ce que la proportion des atomes de silicium liés chacun à deux atomes d'hydrogène, par rapport à la totalité des atomes de silicium dans la couche de type i, 3i, consistant en a-Si:H, n'est pas supérieure à 1%. On peut déterminer la proportion de liaisons Si-H2 par spectrométrie
de masse par émission d'ions secondaires (ou SIMS).
En considérant la figure 2, on voit une représenta-
tion de la densité de liaisons libres dans la couche de-type i, 3i, après le test d'irradiation par la lumière, effectué avec un simulateur solaire dans la condition d'irradiation correspondant au spectre solaire (AM-1) à l'équateur, avec une intensité de 100 mW/cm2 pendant 120 heures, en fonction de la proportion de liaisons Si-H2. On voit sur cette figure que la densité de liaisons libres après le test d'irradiation présente une relation effective avec la proportion de liaisons Si-H2. On a en outre trouvé dans le test d'irradiation que la
densité de liaisons libres augmente largement depuis une va-
leur initiale d'environ 1X1015 - 2X1016 cm-3, jusqu'à une va-
leur d'environ 1017 cm-3 après le test d'irradiation, dans le cas o la proportion de liaisons Si-H est de 10%. Une telle
augmentation de la densité de liaisons libres entraîne une dé-
gradation de la qualité de la couche i, ce qui fait que le
rendement de conversion est dégradé par l'irradiation lumineu-
se intense pendant une longue durée.
En considérant la figure 3, on voit des courbes de dégradation du rendement de conversion en fonction du temps dans des dispositifs tel que celui représenté sur la figure 1, présentant diverses proportions de liaisons Si-H2 dans la
couche respective de type i, 3i, sous l'effet d'une irradia-
2 - tion dans les conditions AM-1 à 100mW/cm2. Sur cette figure, les courbes de dégradation sont normalisées par rapport à
leurs valeurs initiales respectives du rendement de conversion.
D'autre part, bien qu'on puisse déposer la couche de type i active consistant en a-Si:H en employant divers procédés CVD, un procédé de pulvérisation cathodique ou un
procédé analogue, la fabrication industrielle classique uti-
lise un procédé CVD par plasma faisant intervenir une décharge luminescente RF (radiofréquence). On sait que l'hydrogène est contenu sous la forme d'un élément de terminaison de liaisons libres dans la plage de concentration d'environ 10% à 30% (pourcentage atomique) dans la matière a-Si:H déposée par un tel procédé CVD par plasma. Plus précisément, l'hydrogène
contenu dans cette matière forme des liaisons Si-H, des liai-
sons Si-H2 et/ou des liaisons Si-H3 dans la couche de type i
déposée, et la proportion de liaisons Si-H2 est alors habi-
tuellement dans la plage allant de plus de 1% jusqu'à plus de
%. '
Conformément auxrésultatsdu test d'irradiation qui sont représentés sur les figures 2 et 3, lorsque la proportion
de liaisons Si-H2 ne dépasse pas 1%, ne dépasse pas plus pré-
férablement 0,5% et ne dépasse pas le plus préférablement 0,2%, la densité de liaisons libres n'est pas augmentée de cette manière, même après une irradiation lumineuse pendant une longue durée, ce qui a pour effet d'atténuer la dégrada-
tion du rendement de conversion due à la lumière.
En considérant la figure 4, on voit une représenta-
tion de principe d'un appareil de CVD à réaction induite par un radical, qui utilise de l'énergie hyperfréquence et qui convient pour le dépôt de la couche active de type i, 3i, consistant en a-Si:H dans laquelle la proportion de liaisons Si-H2 ne dépasse pas 1%. Une chambre de réaction 10a contient un élément chauffant 15 destiné à chauffer un substrat 1, et une pompe à vide 11 permet de faire un vide poussé dans cette chambre. Un gaz source consistant en monosilane (SiH4), ou un gaz similaire contenant du silicium, est introduit dans la chambre de réaction 10a par un tuyau 16 raccordé à une paroi latérale de la chambre, et un gaz de dopage peut également
être introduit dans la chambre si on le désire. Une sous-
chambre lO0b communique avec la. chambre de réaction lOa par un
orifice 12 qui s'ouvre au fond de la chambre de réaction 10a.
Un gaz consistant en hydrogène est introduit dans la sous-
chambre 10b par un tuyau 17 et ce gaz est excité par de
l'énergie hyperfréquence pour produire des radicaux hydrogène.
L'énergie hyperfréquence, par exemple à 2,45 GHz, est intro-
duite dans la sous-chambre 10b par un guide d'ondes 14, à
partir d'une source hyperfréquence 13 telle qu'un magnétron.
Les atomes d'hydrogène qui sont excités dans la sous-chambre b sont évacués par l'orifice 12 vers la chambre de réaction 10. Avec cet appareil de CVD à réaction induite par-un radical, on place un substrat 1 dans la partie supérieure de la chambre de réaction 10a, de façon qu'il se trouve face à
l'orifice 12, et on le chauffe jusqu'à une température déter-
minée avec l'élément chauffant 15. Dans la chambre de réaction
a, le gaz source introduit, contenant du silicium, se dé-
compose sous l'effet de la collision réactive avec les atomes d'hydrogène excités, et il dépose ensuite progressivement une pellicule de semiconducteur amorphe hydrogéné, tel que a-Si:H, sur le substrat chauffé 1. Le dépôt s'effectue de façon ca-
ractéristique dans des conditions dans lesquelles la tempéra-
ture du substrat est de 150-300 C; la puissance hyperfréquence est de 10500 W; et la pression de réaction est de 0,13-1,3 Pa. Lorsqu'une couche de a-Si:H a été déposée, on introduit -dans la chambre de réaction 10a le gaz source consistant en
SiH avec un débit dans la plage de 5 à 20 cm3/mn (débit ra-
mené aux conditions normales), et on introduit dans la sous-
chambre 10b le gaz H2 avec un débit (ramené aux conditions
normales) dans la plage de 10 à 50 cm3/mn.
On considère que la proportion réduite de liaisons Si-H dans la couche déposée par le procédé CVD avec réaction
induite par un radical est due à la pression de réaction in-
férieure au dixième de celle du procédé CVD par plasma clas-
sique. Bien qu'on ait considéré dans le mode de réalisation ci-dessus que la couche active de type i, 3i, était en a-Si:H, cette couche peut également consister en silicium
amorphe hydrogéné contenant du fluor (a-Si:H:F), en silicium-
germanium amorphe hydrogéné (a-SiGe:H),en silicim-genimar amonpB hydrogéné contenant du fluor (a-SiGe:H:F), ou en une matière similaire, et elle peut en outre contenir une faible quantité
d'un dopant.
La;.proportion de liaisons Si-H2 ne dépassant pas 1% est également préférable dans la couche de type p, 3p, et/ ou dans la couche de type n, 3n, pour atténuer la dégradation
du rendement de conversion due à la lumière.
En considérant la figure 5, on voit un dispositif photovoltaïque conforme à un autre mode de réalisation de l'invention. Ce dispositif est similaire à celui de la figure 1, à l'exception du fait que la couche de type i, 3i, comprend
une sous-couche de type il, 3i1, du côté de cette couche fai-
sant face à la source lumineuse. Alors que la sous-couche de type i2 restante, 3i2, dans la couche de type i, 3i, présente
une proportion de liaisons Si-H2 ne dépassant pas 1%, la pro-
portion de liaisons Si-H2 dans la sous-couche de type il,
3il, est plus élevée que dans la sous-couche de type i2, 3i2.
On peut déposer une telle sous-couche de type i1 par le pro-
cédé CVD par plasma classique.
On a préparé un dispositif tel que celui représenté sur la figure 5 dans lequel une sous-couche de type i2, 3i2, d'une épaisseur de 500 nm a été déposée par le procédé CVD
à réaction induite par un radical, tandis que les autres cou-
ches et sous-couches ont été déposées par le procédé CVD par plasma dans les conditions indiquées dans le Tableau I. La proportion de liaisons SiH2 dans la sous-couche de type i1
déposée, 3il, était de 12%.
TABLEAU I
Puissance RF Gaz source Pression Epaisseur (W) (cm3/mn, de de conditions réaction couche normales) (Pa) (nm) Couche p 30 SiH4:5 13 10
(3P) B2H6:0,5
CH4:0,5
Couche i1 (3i1) 50 SiH4:100 6,5 10 4. (3Couche n 30 SiH4:1013 30 (3n) PH3:0,3
On a également préparé de façon similaire un dispo-
sitif photovoltaïque classique, mais on a déposé la totalité de la couche de type i de ce dispositif par le procédé CVD par plasma, en n'y incorporant aucune sous-couche, dans les conditions dans lesquelles la puissance RF était de 20W; le débit du gaz source consistant en SiH4, ramené aux conditions normales, était de 10 cm3/mn; et la pression de réaction
était de 13 Pa. La proportion de liaisons Si-H dans la cou-
che de type i ainsi déposée a été de 3%.
Le Tableau II montre la tension en circuit ouvert
Voc, le courant de court-circuit Isc, le facteur de remplis-
sage FF et le rendement de conversion m du dispositif préparé
représenté sur la figure 5, et du dispositif préparé classi-
que, avec l'irradiation lumineuse dans les conditions AM-1 M/2. avec une intensité de 100 /cm2. Comme le montre le Tableau II, le dispositif de la figure 5 est amélioré par rapport au dispositif classique en ce qui concerne la tension en circuit
ouvert Voc et le rendement de conversion.
Tableau II
Voc(V) Isc(mA/cm) FF(%) ' (%) Dispositif de la 0,88 15,0 0,71 9,40 figure 5 Dispositif classique 0,79 15,2 0,70 8,45 En considérant la figure 6, on voit la relation
entre le rendement de conversion et l'épaisseur de la sous-
couche de type il, 3ii. Cette figure permet de voir que la sous-couche de type il, 3il, ayant une épaisseur dans la
plage de 3 à 50 nm améliore le rendement de conversion t.
En se référant à la figure 7, on voit la relation
entre le rendement de conversion r et la proportion de liai-
sons Si-H2 dans la sous-couche de type il, 3il. Comme le mon-
tre cette figure, le rendement de conversion est amélioré lorsque la proportion de liaisons Si-H2 dans la sous-couche de type il, 3il, n'est pas inférieure à 8%. On peut agir sur la proportion de liaisons Si-H2 en changeant le débit de
SiH et/ou la pression de réaction.
Bien que dans le mode de réalisation précédent, la sous-couche de type il, 3il, ait été décrite comme étant.une couche déposée uniformément, on peut faire en sorte que la proportion de liaisons Si-H soit la plus élevée du cOté contigu à la couche de type p, 3p, et diminue progressivement en direction de l'autre côté. En outre, on peut permuter la
couche p et la couche n.
Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées aux dispositifs et procédés décrits et
représentés, sans sortir du cadre de l'invention.
il

Claims (20)

REVENDICATIONS
1. Dispositif photovoltaïque, comprenant une couche
de semiconducteur (3i) consistant en silicium amorphe hydrogé-
né pour la conversion photoélectrique, caractérisé en ce que la proportion dans cette couche d'atomes de silicium liés chacun à deux atomes d'hydrogène, par rapport à la totalité
des atomes de silicium, n'est pas supérieure à 1%.
2. Dispositif photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de semiconducteur (3i) est
une couche de type i, c'est-à-dire de type intrinsèque.
3. Dispositif photovoltaïque selon la revendication
2, caractérisé en ce qu'il comprend une couche de semiconduc-
teur d'un premier type de conductivité (3p) d'un côté de la couche de type i (3i) faisant face à la source lumineuse, et une couche de semiconducteur (3n) du type de conductivité
opposé, de l'autre côté de la couche de type n (3i).
4. Dispositif photovoltaïque selon la revendication
3, caractérisé en ce que la couche du premier type de conduc-
tivité (3p) consiste en carbure de silicium amorphe hydrogéné et la couche du type de conductivité opposé (3n) consiste en
silicium amorphe hydrogéné.
5. Dispositif photovoltaïque caractérisé en ce qu'il comprend une couche de semiconducteur (3i) consistant
en silicium amorphe hydrogéné, pour la conversion photoélec-
trique, qui contient une sous-couche (3i 1) du côté de cette couche faisant face à la source lumineuse, et en ce que la proportion d'atomes de silicium liés chacun à deux atomes d'hydrogène, par rapport à la totalité des atomes de silicium, n'est pas inférieure à 8% dans la sous- couche (3i1) et n'est
pas supérieure à 1% dans la région restante (3i2).
6. Dispositif photovoltaïque selon la revendication , caractérisé en ce que l'épaisseur de la sous-couche (3il)
est dans la plage de 3 à 50 nm.
7. Dispositif photovoltalque selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'épaisseur de la sous-couche (3i)
est plus préférablement dans la plage de 7 à 35 nm.
8. Dispositif photovoltalque selon la revendication , caractérisé en ce que la couche de semiconducteur (3i)
est une couche de type i, c'est-à-dire de type intrinsèque.
9. Dispositif photovoltaique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une couche de semiconducteur (3p) d'un premier type de conductivité d'un
côté de la couche de type i faisant face-à la source lumi-
neuse, et une couche de semiconducteur (3n) du type de conductivité opposé de l'autre côté de la couche de type i (3i).
10. Dispositif photovoltaïque selon la revendica-
tion 9, caractérisé en ce que la couche du premier type de conductivité (3p) consiste en carbure de silicium amorphe hydrogéné et la couche du type de conductivité opposé (3n)
consiste en silicium amorphe hydrogéné.
11. Procédé de dépôt d'une couche de silicium amor-
phe hydrogéné sur un substrat, pour réaliser un dispositif-
photovoltaique selon la revendication 1, caractérisé en ce
qu'il comprend les opérations suivantes: on place le sub-
strat (1) dans une chambre de réaction (1Oa); on réduit la pression dans la chambre de réaction (10a) en utilisant des moyens d'évacuation (11); on introduit dans la chambre de
réaction (10a) un gaz source contenant du silicium; on pro-
duit un radical contenant de l'hydrogène; et on introduit ce radical dans la chambre de réaction (1Oa), grâce à quoi la couche de silicium amorphe hydrogéné se dépose sur le substrat (1) par réaction chimique du gaz source avec le radical.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pression dans la chambre de réaction (.10a) est
dans la plage de 0,13 à 1,3 Pa.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé
en ce que le radical est produit par de l'énergie hyperfré-
quence.
14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le gaz source consiste en un gaz sélectionné dans
le groupe comprenant SiH4 et Si2H6.
15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le radical est dirigé vers le substrat à travers un orifice (12) formé dans une paroi de la chambre de ré-
action (10a).
16. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le substrat (1) est maintenu à une température
dans la plage de 150-300'C.
17. Appareil pour déposer une couche de silicium amorphe hydrogéné sur un substrat, par le procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend: une chambre de réaction (10a) destinée à recevoir le substrat (1); des moyens d'évacuation (11) destinés à réduire la pression de la chambre de réaction (10a), des moyens f16) destinés à introduire un gaz source contenant du silicium, des moyens (10b,13,14,17) destinés à produire un radical contenant de l'hydrogène, et des moyens (12) destinés à introduire ce radical dans la chambre de réaction (10a), grâce à quoi la couche de silicium amorphe hydrogéné se dépose sur le substrat (1) par réaction chimique du gaz
source avec le radical.
18. Appareil selon la revendication 17, mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 13, caractérisé en
ce que les moyens destinés à produire un radical compren-
nent des moyens (13) produisant de l'énergie hyperfré-
quence.
19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens produisant de l'énergie hyperfréquence
(13) comprennent un magnétron.
20. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que la chambre de réaction (10aj comporte dts moyens
de chauffage (15) destinés à chauffer le substrat (1).
FR878713301A 1986-09-26 1987-09-25 Dispositif photovoltaique Expired - Fee Related FR2604561B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61228796A JPS6384079A (ja) 1986-09-26 1986-09-26 光起電力装置
JP62139232A JP2680579B2 (ja) 1987-06-03 1987-06-03 光起電力装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2604561A1 true FR2604561A1 (fr) 1988-04-01
FR2604561B1 FR2604561B1 (fr) 1991-08-30

Family

ID=26472106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR878713301A Expired - Fee Related FR2604561B1 (fr) 1986-09-26 1987-09-25 Dispositif photovoltaique

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4799968A (fr)
DE (1) DE3732617C2 (fr)
FR (1) FR2604561B1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2615327A1 (fr) * 1987-03-27 1988-11-18 Sanyo Electric Co Dispositif photovoltaique
EP0475666A3 (en) * 1990-09-06 1992-08-05 Mitsui Toatsu Chemicals Inc. Amorphous silicon solar cell and method for manufacturing the same

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63182551U (fr) * 1987-05-15 1988-11-24
JPH01128477A (ja) * 1987-11-12 1989-05-22 Ricoh Co Ltd アモルファスシリコン光センサー
DE4027236B4 (de) * 1989-08-31 2005-03-31 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi Verfahren zur Herstellung von Filmen aus amorphem Silicium und einen solchen Film verwendende Photohalbleiter-Vorrichtung
JP3099957B2 (ja) * 1990-01-17 2000-10-16 株式会社リコー 光導電部材
US5155567A (en) * 1990-01-17 1992-10-13 Ricoh Company, Ltd. Amorphous photoconductive material and photosensor employing the photoconductive material
US5616932A (en) * 1993-11-22 1997-04-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Amorphous silicon germanium film and semiconductor device using the same
IT1272248B (it) * 1994-05-12 1997-06-16 Univ Roma Fotorivelatore a spettro variabile controllato in tensione, per applicazioni di rivelazione e ricostruzione di immagini bidimensionalia colori
DE102006042617B4 (de) * 2006-09-05 2010-04-08 Q-Cells Se Verfahren zur Erzeugung von lokalen Kontakten
KR101295547B1 (ko) * 2009-10-07 2013-08-12 엘지전자 주식회사 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0058543A1 (fr) * 1981-02-12 1982-08-25 Energy Conversion Devices, Inc. Alliages amorphes semiconducteurs photosensibles
US4379943A (en) * 1981-12-14 1983-04-12 Energy Conversion Devices, Inc. Current enhanced photovoltaic device
EP0143701A1 (fr) * 1983-11-22 1985-06-05 Thomson-Csf Procédé de dépôt de silicium amorphe par décomposition thermique à basse température, et dispositif de mise en oeuvre du procédé

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533450A (en) * 1979-12-31 1985-08-06 Exxon Research And Engineering Co. Control of the hydrogen bonding in reactively sputtered amorphous silicon
US4385199A (en) * 1980-12-03 1983-05-24 Yoshihiro Hamakawa Photovoltaic cell having a hetero junction of amorphous silicon carbide and amorphous silicon
US4376688A (en) * 1981-04-03 1983-03-15 Xerox Corporation Method for producing semiconductor films
US4471155A (en) * 1983-04-15 1984-09-11 Energy Conversion Devices, Inc. Narrow band gap photovoltaic devices with enhanced open circuit voltage
DE3485373D1 (de) * 1984-02-14 1992-01-30 Energy Conversion Devices Inc Verfahren zur herstellung eines fotoleitfaehigen elementes.
US4531015A (en) * 1984-04-12 1985-07-23 Atlantic Richfield Company PIN Amorphous silicon solar cell with nitrogen compensation
US4637869A (en) * 1984-09-04 1987-01-20 The Standard Oil Company Dual ion beam deposition of amorphous semiconductor films
DE3441044A1 (de) * 1984-11-09 1986-05-22 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Verfahren zur herstellung von duennschicht-halbleiterelementen, insbesondere solarzellen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0058543A1 (fr) * 1981-02-12 1982-08-25 Energy Conversion Devices, Inc. Alliages amorphes semiconducteurs photosensibles
US4379943A (en) * 1981-12-14 1983-04-12 Energy Conversion Devices, Inc. Current enhanced photovoltaic device
EP0143701A1 (fr) * 1983-11-22 1985-06-05 Thomson-Csf Procédé de dépôt de silicium amorphe par décomposition thermique à basse température, et dispositif de mise en oeuvre du procédé

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPLIED PHYSICS LETTERS *
IBM-TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN *
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. SUPPL. *
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2615327A1 (fr) * 1987-03-27 1988-11-18 Sanyo Electric Co Dispositif photovoltaique
EP0475666A3 (en) * 1990-09-06 1992-08-05 Mitsui Toatsu Chemicals Inc. Amorphous silicon solar cell and method for manufacturing the same
US5248348A (en) * 1990-09-06 1993-09-28 Mitsui Toatsu Chemicals, Incorporated Amorphous silicon solar cell and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
DE3732617C2 (de) 1994-05-05
US4799968A (en) 1989-01-24
FR2604561B1 (fr) 1991-08-30
DE3732617A1 (de) 1988-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5730808A (en) Producing solar cells by surface preparation for accelerated nucleation of microcrystalline silicon on heterogeneous substrates
FR2781930A1 (fr) Procede de fabrication de modules photovoltaiques et module photovoltaique
JPH11354820A (ja) 光電変換素子及びその製造方法
US5114498A (en) Photovoltaic device
FR2721754A1 (fr) Procédé de dépôt par plasma pour améliorer les propriétés électriques et optiques de dispositifs photovoltaïques et électroniques et dispositifs obtenus.
FR2602913A1 (fr) Dispositif photovoltaique
JPH06151916A (ja) 多接合光電デバイスおよびその製造法
FR2638900A1 (fr) Dispositif photovoltaique a empilement, comportant une couche anti-reflexion
FR2936905A1 (fr) Cellule photovoltaique a heterojonction a deux dopages et procede de fabrication.
FR2490018A1 (fr) Procede et dispositif pour etalonner les intervalles de bande d'alliages semi-conducteurs amorphes et alliages obtenus
US4396793A (en) Compensated amorphous silicon solar cell
FR2490013A1 (fr) Dispositif amorphe photosensible a cellules multiples
FR2604561A1 (fr) Dispositif photovoltaique
US4415760A (en) Amorphous silicon solar cells incorporating an insulating layer in the body of amorphous silicon and a method of suppressing the back diffusion of holes into an N-type region
Smets Growth related material properties of hydrogenated amorphous silicon
Voz et al. Bifacial heterojunction silicon solar cells by hot-wire CVD with open-circuit voltages exceeding 600 mV
Das et al. Correlation of nanostructural heterogeneity and light induced degradation in a-Si: H solar cells
Jimbo et al. Development of new materials for solar cells in Nagoya Institute of Technology
JP2908617B2 (ja) 太陽電池
FR2490017A1 (fr) Procede de fabrication d'alliages de germanium amorphes photosensibles, dispositif pour la mise en oeuvre du procede et alliages obtenus
JP2908616B2 (ja) 太陽電池
Ohashi et al. High performance hydrogenated amorphous silicon solar cells made at a high deposition rate by glow discharge of disilane
JP2744680B2 (ja) 薄膜太陽電池の製造方法
JPH0927630A (ja) 光起電力素子及びその製造方法
Kambe et al. Narrow Band Gap Amorphous Silicon-Based Solar Cells Prepared by High Temperature Processing

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20060531