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JPH0685291A - 半導体装置およびその製造法 - Google Patents

半導体装置およびその製造法

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Publication number
JPH0685291A
JPH0685291A JP4254186A JP25418692A JPH0685291A JP H0685291 A JPH0685291 A JP H0685291A JP 4254186 A JP4254186 A JP 4254186A JP 25418692 A JP25418692 A JP 25418692A JP H0685291 A JPH0685291 A JP H0685291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
semiconductor device
crystal silicon
light
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
JP4254186A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Nishio
仁 西尾
Yoshinori Yamaguchi
美則 山口
Yoshihisa Owada
善久 太和田
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.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry 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
Application filed by Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP4254186A priority Critical patent/JPH0685291A/ja
Publication of JPH0685291A publication Critical patent/JPH0685291A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

(57)【要約】 【目的】 光電変換効率の光劣化が抑制され、高効率で
安定性に優れていることにより太陽電池に好適に用いる
ことができる半導体装置およびそのの製造法を提供す
る。 【構成】 本発明の半導体装置は、pin(またはni
p)型半導体装置において、i型半導体層5を第1層5
1と第2層52とから構成し、第1層51を受光面側に
配設するとともに、その成膜速度を第2層52のそれよ
りも遅くして成膜されてなるものである。また、本発明
の製造法は、pin(またはnip)型半導体装置を製
造する場合に、i型半導体層5を第1層51と第2層5
2とから構成し、第1層51を受光面側に形成するとと
もに、その成膜速度を第2層52のそれよりも遅くして
成膜するものである。第1層51の成膜速度が、第2層
52のそれよりも遅いところから、第1層51の膜厚
は、第2層52のそれよりも薄くするのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造法に関
する。さらに詳しくは、光電変換素子用半導体装置の製
造法に関する。
【0002】
【従来の技術】非単結晶の光起電力素子が安定性に欠け
ていることは一般によく知られている。特に非晶質シリ
コンの場合、照射光により伝導度が低下し150℃程度
の熱処理により再び伝導度が回復するというスティーブ
ラー・ロンスキー( Staebler-Wronski )効果と呼ばれ
る現象がある。そのため、かかる素子を用いて太陽電池
を作成した場合、その光電変換効率(以下、変換効率と
いう)が低下する。
【0003】したがって、比較的安定な光起電力素子を
得るために、i型半導体層を薄膜化し活性層にかかる電
界強度を強め、それにより輸送能を上げるように構成さ
れた光起電力素子が提案されている。
【0004】図2はかかる非晶質シリコンを光起電力素
子として用いた太陽電池の概略図である。図において、
1はガラス基板、2透明電極、3はp型半導体層、4は
バッファー層、5はi型半導体層、6はn型半導体層、
7は裏面電極を示す。図2に示す例においては、受光面
側に水素化アモルファスシリコン(a−SiC:H)の
ような広バンドギャップ半導体層が用いられている。こ
のバッファー層4は、図示のごとく、p型半導体層3と
i型半導体層5の界面に設けられており、そしてその不
純物濃度はi型半導体層5にむかって減少させられてい
る。また、ここにおけるi型半導体層5の成膜は、成膜
速度0.2nm/秒でなされている。
【0005】しかして、図2に示す太陽電池を実際に作
製し劣化促進試験を実施したところ、i型半導体層5の
膜厚が500nmのもので30%程度の変換効率の低下
が認められ、i型半導体層5の膜厚が100nmのもの
で20%程度の変換効率の低下が認められた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みなされたものであって、変換効率の光劣化が抑制さ
れ、高効率で安定性に優れていることにより太陽電池に
好適に用いることができる半導体装置およびその製造法
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
光起電力素子用半導体装置であって、前記半導体が、少
なくともp型非単結晶シリコン系半導体層、i型非単結
晶シリコン系半導体層およびn型非単結晶シリコン系半
導体層を有し、前記i型非単結晶シリコン系半導体層
が、少なくとも受光面側に用いられる半導体層側に形成
されている第1層と、該第1層に隣接して形成されてい
る第2層とからなり、前記第1層が前記第2層の成膜速
度よりも遅い成膜速度により成膜されてなることを特徴
とする。
【0008】本発明の半導体装置においては、前記受光
面側に用いられる半導体層がp型非単結晶シリコン系半
導体層またはn型非単結晶シリコン系半導体層であるの
が好ましい。
【0009】また、本発明の半導体装置においては、前
記第1層の膜厚が10nm以上30nm以下であり、前
記第1層の成膜速度が0.03nm/秒以上0.1nm
/秒以下であるのが好ましい。
【0010】さらに、本発明の半導体装置においては、
前記受光面側に用いられる半導体層が水素化アモルファ
スシリコンからなるのが好ましい。
【0011】本発明の製造法は、光起電力素子用半導体
装置の製造法であって、前記半導体が、少なくともp型
非単結晶シリコン系半導体層、i型非単結晶シリコン系
半導体層およびn型非単結晶シリコン系半導体層を有
し、前記i型非単結晶シリコン系半導体層が、少なくと
も受光面側に用いられる半導体層側に形成されている第
1層と、該第1層に隣接して形成されている第2層とか
らなり、前記第1層の成膜速度が、前記第2層の成膜速
度よりも遅いことを特徴とする。
【0012】本発明の製造法においては、前記受光面側
に用いられる半導体層がp型またはn型非単結晶シリコ
ン系半導体層であるのが好ましい。
【0013】また、本発明の製造法においては、前記第
1層の膜厚が10nm以上30nm以下であり、前記第
1層の成膜速度が0.03nm/秒以上0.1nm/秒
以下であるのが好ましい。
【0014】さらに、本発明の製造法においては、前記
受光面側に用いられる半導体層が水素化アモルファスシ
リコンからなるのが好ましい。
【0015】
【作用】本発明の半導体装置においては、前記のごと
く、i型半導体層が少なくとも受光面側の第1層とこれ
に隣接する第2層とからな、しかも第1層の成膜速度が
第2層のそれよりも遅くされているので、受光面側のp
/i(nip型の場合はn/i)界面付近の膜質が安定
に保たれる。そのため、本発明の半導体装置は光劣化が
抑制され高効率で安定性に優れている。また、本発明の
製造法によれば、かかる特性を有する半導体装置を作製
することができる。
【0016】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
【0017】図1は本発明の半導体装置を用いた太陽電
池の概略図である。図において、1は透光性基板、2は
透明電極、3はp型非単結晶シリコン系半導体層、4は
バッファー層、5はi型非単結晶シリコン系半導体層、
6は微結晶化n型非単結晶シリコン系半導体層、7は裏
面電極を示す。
【0018】本発明における非単結晶シリコン系半導体
としては、例えば、Si、SiC、SiN、SiGe、
SiSn等の水素化合金、フッ素化合金等の一般に光起
電力素子に使用されるアモルファス系、微結晶を含むア
モルファス系または多結晶系の半導体があげられる。
【0019】非単結晶シリコン系半導体は、窓層材料と
して広バンドギャップ半導体が用いられ、pin型ある
いはnip型の光起電力素子とされる。光起電力素子を
形成する各非単結晶シリコン系半導体の厚さは特に限定
されず、通常光起電力素子に使用される範囲であればよ
い。
【0020】本発明においては、受光面側のp型半導体
層3(nip型の場合はn型半導体層6)側にi型半導
体層を成膜する場合の初期膜(第1層)形成時の成膜速
度を遅くし、初期膜(第1層)形成後の第2層の成膜速
度を早くしている。成膜速度の調整方法としては、RF
パワーを増減させる方法、圧力を増減させる方法、成膜
温度を増減させる方法、希釈水素量を増減させる方法な
どがあげられる。また、これらの方法を組み合わせるこ
とも可能である。
【0021】初期膜(第1層)の膜厚は、成膜速度が遅
いためできるだけ薄い方がよいが、p/i(nip型の
場合はn/i、以下、同様)界面の安定性を保つために
は10nm以上の膜厚が好ましい。ただし、30nmを
超えないのが望ましい。
【0022】初期膜(第1層)の成膜速度は、p/i界
面の安定性を考えた場合できるだけ遅い方がよいが、製
造装置の操作性を考慮すれば、成膜速度を最小で0.0
3nm/秒とするのが好ましい。一方、成膜速度が早す
ぎるとp/i界面が荒されるので、最大0.1nm/秒
におさえる必要がある。
【0023】受光面側の窓層(図1に示す実施例におい
ては、p型半導体層3が相当する)としては、広バンド
ギャップのSiC、SiNなどが、ドーピング特性から
考えて望ましい。本実施例では透明電極2としてSnO
2 を使用しているが、ITO、ZnO等あるいはこれら
の複層膜でもよい。
【0024】なお、p型半導体層3およびn型半導体層
6のその余の構成ならびに透光性基板1、バッファー層
4、裏面電極8の構成は、従来の太陽電池と同様である
ので、その構成の詳細な説明は省略する。
【0025】以下、本発明の半導体装置の製造法を具体
的な実施例に基づいて説明する。
【0026】実施例および比較例 平行平板容量結合型グロー放電装置を用いて、半導体各
層を成膜形成し有効面積1.0cm2 の太陽電池を作製
した。なお、成膜は下記により行った。SnO2 透明電
極2が成膜されたガラス基板1上に、膜厚25nmのp
型半導体層3をガス流量SiH4 (50sccm)、C
4 (35sccm)、B2 6 (1000ppmH2
希釈品)(100sccm)、H2 (500sccm)
にて、反応圧力1.0Torr、ヒーター温度200
℃、RFパワー50mW/cm2 で成膜した。つぎに膜
厚10nmのバッファー層4をガス流量SiH4 (50
sccm)、CH4 (35sccm)、H2 (500s
ccm)にて、反応圧力1.0Torr、ヒーター温度
200℃、RFパワー50mW/cm2 で成膜した。し
かるのち、膜厚30nmのi型半導体層(第1層)51
をガス流量SiH4 (50sccm)にて、反応圧力
0.3Torr、ヒーター温度200℃、RFパワー3
0mW/cm2 で成膜し、引続き膜厚400nmのi型
半導体層(第2層)52をガス流量SiH4 (50sc
cm)にて、反応圧力0.3Torr、ヒーター温度2
00℃、RFパワー50mW/cm2 として成膜速度を
上げて成膜し、i型半導体層5形成した。つぎに膜厚3
00Åの微結晶化n型半導体層6をガス流量SiH
4 (5sccm)、PH3 (1000ppmH2 希釈
品)(100sccm)、H2 (200sccm)に
て、反応圧力1.0Torr、ヒーター温度200℃、
RFパワー500mW/cm2 で成膜した。さらに裏面
電極7を作製し、太陽電池を完成させた(実施例)。
【0027】比較として従来の製法により太陽電池を作
製した(比較例)。
【0028】得られた実施例および比較例の太陽電池に
ついて、48℃の温度条件下、AM1.5 100mW
/cm2の疑似太陽光により500時間の劣化促進試験
を行った。その結果、比較例の太陽電池においては、1
8〜20%の効率低下が観測されたのに対し、実施例の
太陽電池においては、10〜15%の効率低下しか認め
られなかった。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置においては、受光面側のp型半導体層あるいはn型半
導体層側にi型半導体層を成膜する場合、第1層の成膜
速度を第2層のそれよりも遅くして、p/iまたはn/
i界面での安定性を保っているので、光劣化が抑制さ
れ、高効率で安定性に優れている。そのため、太陽電池
に好適に用いることができる。
【0030】また、本発明の製造法によれば、かかる特
性を有する半導体装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造法により作製した半導体装置を用
いた太陽電池の一実施例の概略図である。
【図2】従来の太陽電池の概略図である。
【符号の説明】
1 透光性基板(ガラス基板) 2 透明電極 3 p型非単結晶シリコン半導体層(p型半導体層) 4 バッファー層 5 i型非単結晶シリコン半導体層(i型半導体層) 51 第1層(初期層) 52 第2層 6 微結晶化n型非単結晶シリコン半導体層(n型半
導体層) 7 裏面電極
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 光起電力素子用半導体装置であって、 前記半導体が、少なくともp型非単結晶シリコン系半導
    体層、i型非単結晶シリコン系半導体層およびn型非単
    結晶シリコン系半導体層を有し、 前記i型非単結晶シリコン系半導体層が、少なくとも受
    光面側に用いられる半導体層側に形成されている第1層
    と、該第1層に隣接して形成されている第2層とからな
    り、 前記第1層が前記第2層の成膜速度よりも遅い成膜速度
    により成膜されてなることを特徴とする半導体装置。 【請求2項】 前記受光面側に用いられる半導体層がp
    型非単結晶シリコン系半導体層であることを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置。 【請求3項】 前記受光面側に用いられる半導体層がn
    型非単結晶シリコン系半導体層であることを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置。 【請求項4】 前記第1層の膜厚が、10nm以上30
    nm以下であることを特徴とする請求項1、2または3
    記載の半導体装置。 【請求項5】 前記第1層の成膜速度が、0.03nm
    /秒以上0.1nm/秒以下であることを特徴とする請
    求項1、2または3記載の半導体装置。 【請求項6】 前記受光面側に用いられる半導体層が水
    素化アモルファスシリコンからなることを特徴とする請
    求項1、2または3記載の半導体装置。 【請求項7】 光起電力素子用半導体装置の製造法であ
    って、 前記半導体が、少なくともp型非単結晶シリコン系半導
    体層、i型非単結晶シリコン系半導体層およびn型非単
    結晶シリコン系半導体層を有し、 前記i型非単結晶シリコン系半導体層が、少なくとも受
    光面側に用いられる半導体層側に形成されている第1層
    と、該第1層に隣接して形成されている第2層とからな
    り、 前記第1層の成膜速度が、前記第2層の成膜速度よりも
    遅いことを特徴とする半導体装置の製造法。 【請求8項】 前記受光面側に用いられる半導体層がp
    型非単結晶シリコン系半導体層であることを特徴とする
    請求項7記載の半導体装置の製造法。 【請求9項】 前記受光面側に用いられる半導体層がn
    型非単結晶シリコン系半導体層であることを特徴とする
    請求項7記載の半導体装置の製造法。 【請求項10】 前記第1層の膜厚が、10nm以上3
    0nm以下であることを特徴とする請求項7、8または
    9記載の半導体装置の製造法。 【請求項11】 前記第1層の成膜速度が、0.03n
    m/秒以上0.1nm/秒以下であることを特徴とする
    請求項7、8または9記載の半導体装置の製造法。 【請求項12】 前記受光面側に用いられる半導体層が
    水素化アモルファスシリコンからなることを特徴とする
    請求項7、8または9記載の半導体装置の製造方法。
JP4254186A 1992-08-28 1992-08-28 半導体装置およびその製造法 Pending JPH0685291A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531654B2 (en) 2000-05-23 2003-03-11 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor thin-film formation process, and amorphous silicon solar-cell device
US7534628B2 (en) 2006-10-12 2009-05-19 Canon Kabushiki Kaisha Method for forming semiconductor device and method for forming photovoltaic device
KR101528455B1 (ko) * 2009-01-12 2015-06-10 주성엔지니어링(주) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
KR20210040677A (ko) * 2019-10-04 2021-04-14 한국재료연구원 반투명 박막 태양전지 및 이의 제조방법

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20011009