JPS634356B2 - - Google Patents
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- JPS634356B2 JPS634356B2 JP54163723A JP16372379A JPS634356B2 JP S634356 B2 JPS634356 B2 JP S634356B2 JP 54163723 A JP54163723 A JP 54163723A JP 16372379 A JP16372379 A JP 16372379A JP S634356 B2 JPS634356 B2 JP S634356B2
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- 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
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/222—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PN heterojunction
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は低価格大面積イソタイプ・ヘテロ接合
型光電変換素子の製造方法に関する。本発明はn
型アモルフアス・シリコンを主体とするものと、
n型酸化スズのイソタイプ・ヘテロ接合型光電変
換素子の製造方法に関するもので、特にn型酸化
スズを真空蒸着法により形成するものである。
一般にイソタイプ・ヘテロ接合はバンド・ギヤ
ツプの広い第2の半導体を同一導電形でバンド・
ギヤツプの狭い第1の半導体に接して設けて形成
され、バンド・ギヤツプの狭い第1の半導体表面
の近傍に空乏層ないしは反転層が形成されること
により良好な光電変換素子を得ることができる。
この条件を第1図に示すように接合において、広
いバンド・ギヤツプの第2の半導体の伝導帯
(C2)または価電子帯(V2)が、狭いバンド・ギ
ヤツプの第1の半導体の禁制帯(F01)内のレ
ベルに位置するような材料の組み合わせによつて
達成でき、従来n型結晶性シリコン上に酸化スズ
薄膜を形成することによつて実施されている。な
おF02は第2の半導体の禁制帯、部分は空乏
層ないし反転層、Fはフエルミ準位を示す。酸化
スズの作成方法として、n型単結晶シリコン上に
CVD法(ケミカル・ベイパー・デポジシヨン)
で光電変換効率15.4%(山中、林、村山;第40回
応用物理学会講演会予稿p.450(1979))、電子ビー
ム蒸着法で10.5%(T.Feng、A.K.Ghosh、C.
Fishman;Appl.Phys.Lett.34、198(1979))、ス
プレー法で12.3%(T.Feng、A.K.Ghosh、C.
Fishman;Appl.Phys.Lett.35、266(1979))のも
のが得られている。しかしながら、単結晶シリコ
ンの作成に手間がかかる為、低コスト、大面積な
光電変換手子として十分利用価値の高いものでは
なかつた。近年シラン(SiH4)のグロー放電分
解法によつて得られるアモルフアス・シリコンは
水素を含有することにより、局在電子状態密度を
著しく減少させ結果として族または族の不純
物添加による価電子制御が可能となり、p型・n
型を得ることができ、p−n接合型あるいはシヨ
ツトキー・バリアー型の光電変換素子が発生され
ている。このアモルフアス・シリコンは単結晶シ
リコンに比べてきわめて安価に、また大面積に作
成することができ、低価格大面積光電変換素子用
材料としてきわめて有望である。このn型アモル
フアス・シリコンにn型の酸化スズ(SnO2)を
配したイソタイプ・ヘテロ接合型光電変換素子
は、酸化スズをスパツタリング法で作成した報告
(岡本・浜川;応用物理47、872(1978))がある
が、スパツタリング法では酸化スズの製膜速度が
速くないという問題を有していた。
本発明はこれらの欠点を除去したもので、酸化
スズ(SnO2)を真空蒸着法によつてn型アモル
フアス・シリコン上に形成することによるもの
で、その製膜速度は最大1000A/secが達成され、
低価格大面積光電変換素子の製造方法として極め
て有望である。
また酸化スズの真空蒸着において、基板面の垂
線に対して、真空蒸着粒子線とのなす角度(θ)
を変えることによつて、真空蒸着酸化スズ
(SnO2)アモルフアスシリコンn−nイソタイプ
ヘテロ接合型光電変換素子の光電変換特性を著し
く変えることを見出したものである。
以下図面とともに詳細に説明する。
アモルフアス・シリコンの作成法は通常シラン
のグロー放電分解法によつて形成されるが、グロ
ー放電の発生方法として、キヤパシテイブ法、イ
ンダクテイブ法があり、キヤパシテイブ法におい
ては、直流印加・高周波印加法が、インダクテイ
ブ法では高周波印加法が行なわれる。使用される
シリコン原料としては、シランの他に、塩化シラ
ン(SiH3Cl)、二塩化シラン(SiH2Cl2)、三塩化
シラン(SiHCl3)、臭化シラン(SiH3Br)、四フ
ツ化シリコン(SiF4)、の単体あるいはこれらの
少なくとも一つを含む混合物を用いることができ
る。また水素ガス気流中で四塩化ケイ素(SiCl4)
を用いることにより同様のアモルフアスシリコン
膜を得ることができる。また導入ガスとして、メ
タン(CH4)、アセチレン(C2H2)、四フツ化炭
素(CF4)、窒素(N2)、酸素(O2)等を加える
ことにより、アモルフアスシリコン中に炭素、窒
素、酸素等が導入されることにより膜強度の増大
あるいは感応波長域を変えることができる。
また、フオスフイン(PH3)、ジボラン
(B2H6)の添加によりアモルフアスシリコンのフ
エルミレベルを調整することができる。
アモルフアスシリコン膜作成時において基板加
熱温度は50゜〜350℃の範囲が良く、望ましくは
150゜〜250℃である。アモルフアスシリコン膜は
導電性基板上にオーミツク接触を良くする目的で
ヘビードープのn+層を通常数百オングストロー
ム形成し、その上にn型アモルフアスシリコンを
0.2〜2.0μm、好ましくは0.5〜1.0μm形成すると
良い。また構成は、透明基板、透明電極を用いた
場合、その上に酸化スズ、アモルフアスシリコ
ン、表面電極の順に形成する素子もまた本発明に
含むことができる。
また水素ガス気流中でのシリコンのスパツタリ
ングあるいは水素ガス中でのプラズマ反応性蒸着
によつても良く、さらに種々の方法で作られたシ
リコン膜中への水素のイオン・インプランテーシ
ヨンによつてもよい。
基板としてはステンレス、アルミニウム、銅等
の金属板、ガラス、ポリエチレンテレフタレート
等の合成樹脂を用いることができる。ガラス、合
成樹脂等の絶縁性基板上には金属などによる導電
性電極を形成するものを用いる。
第二の半導体としては、酸化スズまたはこれに
酸化インジウム、酸化アンチモンの少なくとも一
種との混合された半導体であり、酸化スズまたは
これに酸化インジウムか酸化アンチモンを混合し
た蒸着源からの抵抗加熱方式による真空蒸着ある
いは電子ビームによる真空蒸着および少量の酸素
を導入する方法あるいは酸素導入とプラズマグロ
ーを用いた反応性真空蒸着、またはスズあるいは
スズとインジウムかアンチモンの一種との混合し
た蒸着源から酸素雰囲気中で反応蒸着または反応
性共蒸着したものである。この第二の半導体の厚
さは少なくとも50オングストロームであり、代表
的な値としては500〜1000オングストロームであ
る。また、第二の半導体は単層に限らず、組成を
変えた二種以上の多層構造をとることもありう
る。
該素子は、第二の半導体を蒸着した後に、酸素
を含む雰囲気中で熱処理を施すことで、光電変換
効率が飛躍的に向上する場合がある。熱処理の温
度は150℃以上400℃以下、望ましくは250℃以上
350℃以下であり、熱処理時間は10分以上5時間
以内である。
酸化スズの真空蒸着に際して基板面に対する垂
線と蒸発粒子流の方向とのなす角度(θ)の変化
によつて、該光電変換素子の変換効率が大きく異
なることが見出された。θ=0゜の場合には付着し
た酸化スズ膜の抵抗値は極めて大きく100KΩ・
cm以上であり、300℃3時間の熱処理を施した後
でもその抵抗値は100Ω・cmであり、同素子の光
電変換効率が極めて低く結果が得られた。しかる
にθが15゜を超えると酸化スズの抵抗値は急激に
低下し、30゜〜60゜の角度範囲では比抵抗0.1Ω・cm
以下のものが得られるようになり、光電変換素子
として、十分な変換効率を示すようになつた。酸
化スズを高速に作成する方法として、電子ビーム
加熱による酸化スズの蒸着により付着速度は数百
A/secは容易に達成され1000A/secも可能であ
ることを確認した。
本発明におけるアモルフアスシリコンと真空蒸
着した酸化スズ膜の組み合わせによるn−nイソ
タイプヘテロ接合型光電変換素子はアモルフアス
シリコン、酸化スズ膜のいずれもこれまでにない
はやい製膜速度で大面積に作成することが可能に
なり、低価格大面積光電変換素子の工業的利用と
して極めて有望な製造方法であることを見出し
た。以下に実施例とともに詳細に説明する。
実施例 1
第3図は本実施例によつて製造された光電変換
素子の断面図であり、この断面図を参照しながら
以下に説明する。
25mm×25mm×1mmのコーニング社タイプ7059ガ
ラスの基板1を第1の真空蒸着装置内に、蒸発源
から30cm離して設置し、基本温度は室温のまま
で、5×10-6Torrの真空度で、アルミニウムを
抵抗加熱により700オングストローム蒸着した後
真空を破ることなくニツケルとクロムとの合金を
300オングストローム蒸着する。このニツケルク
ロム(NiCr)/アルミニウム(Al)層2を蒸着
したガラスをアモルフアスシリコン製膜の基板と
する。アモルフアスシリコンを製膜する第二の真
空装置は、45mmφ×20cmの真空室を持ち、その室
内に100mmφの電極を35mm離して置かれており、
両電極間に高周波パワーを印加できるようになつ
ている。基板はアノード側に取り付ける。装置の
ガス系は第2図に示す。
基板温度を300℃に設定し、真空室内を6×
10-6Torrまで排気した後、フオスフインを1モ
ル%/含シランガス、その全体がヘリウムで20%
に希釈されているガスを導入し0.12Torrとする。
この時のガスの流量は30c.c./min、であつた。こ
こに13.56MHzの高周波を10W(0.13W/cm2)印加
してグロー放電を4分間行ない400オングストロ
ームのn+−アモルフアスシリコン層3を形成す
る。ひき続きノンドープのシランガス(20%ヘリ
ウム希釈)を用い、同様にグロー放電をおこして
50分間かけて1μmのノンドープ・アモルフアス
シリコン層4を形成した。
前記によつてアモルフアスシリコンの製膜され
たガラスを基板とし、第2の真空装置に設置され
ている基板ホルダーに取りつける。この基板ホル
ダーは基板を水平軸の回りに回転できるようにな
つており、基板の面の垂直方向が蒸発源と基板と
を結ぶ直線と角度θをなすように設定する。θは
0゜〜70゜の範囲にしている。基板と蒸発源との距
離は30cmであり、基板は200℃に加熱された。蒸
発源は酸化スズ(SnO2、99.999%)を用い、加
熱は電子ビームによつた。真空槽は8×
10-6Torrまで排気した。蒸着中は2×10-4Torr
となつた。
2mm×2mmの穴が1mmの間をあけて並んでいる
マスクを通して4分間の蒸着で0.1μmの酸化スズ
膜5が形成される。
蒸着後酸化スズの蒸着された部分の中心に1mm
×1mmの銀ペーストを付けて上部電極6とする。
これで有効面積0.03cm2のセルができあがる。
以上述べた方法により形成された素子は、開放
電圧短絡電流、光電変換効率ともに0である。こ
の素子を恒温乾燥器内に設置し、空気雰囲気中で
熱処理を行なう。熱処理温度は、200℃以下では
ほとんど効果がなかつた。300℃での熱処理では
第1表に示すごとく、開放電圧Voc、短絡電流
Isc、光電変換効率ηが上昇する。ここで素子は
θが異なると、短絡電流、光電変換率が異なる。
なお表中のf・fは曲線因子(fillfactor)を示
す。
The present invention relates to a method for manufacturing a low-cost, large-area isotype-heterojunction photoelectric conversion element. The present invention is n
type mainly made of amorphous silicon,
The present invention relates to a method for manufacturing an isotype heterojunction type photoelectric conversion element of n-type tin oxide, and in particular to forming n-type tin oxide by a vacuum evaporation method. In general, isotype heterojunctions connect a second semiconductor with a wide band gap with the same conductivity type.
A good photoelectric conversion element can be obtained by forming a depletion layer or an inversion layer in the vicinity of the surface of the first semiconductor having a narrow band gap and in contact with the first semiconductor having a narrow band gap.
As shown in Figure 1, this condition is established in a junction where the conduction band (C 2 ) or valence band (V 2 ) of the second semiconductor with a wide band gap is the bandgap of the first semiconductor with a narrow band gap. This can be achieved by a combination of materials located at the level within the band (F 01 ), and is conventionally implemented by forming a thin film of tin oxide on n-type crystalline silicon. Note that F 02 is a forbidden band of the second semiconductor, the portion is a depletion layer or an inversion layer, and F is a Fermi level. As a method of making tin oxide, it is made on n-type single crystal silicon.
CVD method (chemical vapor deposition)
The photoelectric conversion efficiency was 15.4% (Yamanaka, Hayashi, Murayama; Proceedings of the 40th Japan Society of Applied Physics Conference, p. 450 (1979)), and 10.5% by electron beam evaporation (T.Feng, AKGhosh, C.
Fishman; Appl.Phys.Lett. 34 , 198 (1979)), 12.3% by spray method (T.Feng, AKGhosh, C.
Fishman; Appl. Phys. Lett. 35 , 266 (1979)). However, because it takes time and effort to create single crystal silicon, it has not been useful enough as a low-cost, large-area photoelectric conversion device. In recent years, amorphous silicon obtained by the glow discharge decomposition method of silane (SiH 4 ) contains hydrogen, which significantly reduces the localized electronic state density, making it possible to control valence electrons by adding group or group impurities. So, p type/n
pn junction type or Schottky barrier type photoelectric conversion elements have been produced. This amorphous silicon can be produced at a much lower cost and in a larger area than single crystal silicon, making it extremely promising as a material for low-cost, large-area photoelectric conversion elements. This isotype heterojunction photoelectric conversion device in which n-type tin oxide (SnO 2 ) is placed on n-type amorphous silicon was fabricated by a tin oxide sputtering method (Okamoto and Hamakawa; Applied Physics 47 , 872 (1978). )) However, the sputtering method had the problem that the film formation rate of tin oxide was not fast. The present invention eliminates these drawbacks by forming tin oxide (SnO 2 ) on n-type amorphous silicon by vacuum evaporation, and achieves a maximum film formation rate of 1000 A/sec. is,
This method is extremely promising as a method for manufacturing low-cost, large-area photoelectric conversion elements. In addition, in vacuum evaporation of tin oxide, the angle (θ) between the vacuum evaporation particle beam and the perpendicular to the substrate surface
It has been discovered that the photoelectric conversion characteristics of a vacuum-deposited tin oxide (SnO 2 ) amorphous silicon n-n isotype heterojunction photoelectric conversion element can be significantly changed by changing the . A detailed explanation will be given below with reference to the drawings. Amorphous silicon is usually formed by glow discharge decomposition of silane, but there are capacitive and inductive methods to generate glow discharge. In the inductive method, a high frequency application method is performed. In addition to silane, silicon raw materials used include silane chloride (SiH 3 Cl), silane dichloride (SiH 2 Cl 2 ), silane trichloride (SiHCl 3 ), silane bromide (SiH 3 Br), and silane dichloride (SiH 2 Cl 2 ). Silicon oxide (SiF 4 ) alone or a mixture containing at least one of these can be used. Also, silicon tetrachloride (SiCl 4 ) in a hydrogen gas stream
A similar amorphous silicon film can be obtained by using. In addition, by adding methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), etc. as introduced gases, it is possible to By introducing carbon, nitrogen, oxygen, etc., the film strength can be increased or the sensitive wavelength range can be changed. Furthermore, the fermi level of amorphous silicon can be adjusted by adding phosphine (PH 3 ) and diborane (B 2 H 6 ). When creating an amorphous silicon film, the substrate heating temperature is preferably in the range of 50° to 350°C.
The temperature is between 150° and 250°C. Amorphous silicon films are made by forming a heavily doped n + layer, usually several hundred angstroms long, on a conductive substrate to improve ohmic contact, and then depositing n-type amorphous silicon on top of it.
The thickness is preferably 0.2 to 2.0 μm, preferably 0.5 to 1.0 μm. Furthermore, when a transparent substrate and a transparent electrode are used, the present invention can also include an element in which tin oxide, amorphous silicon, and a surface electrode are formed in this order on the transparent substrate and transparent electrode. It may also be carried out by sputtering silicon in a hydrogen gas stream or by plasma reactive deposition in hydrogen gas, or by ion implantation of hydrogen into silicon films prepared by various methods. Good too. As the substrate, metal plates such as stainless steel, aluminum, and copper, glass, and synthetic resins such as polyethylene terephthalate can be used. A conductive electrode made of metal or the like is used on an insulating substrate such as glass or synthetic resin. The second semiconductor is tin oxide or a semiconductor mixed with at least one of indium oxide and antimony oxide, and is heated by resistance heating from a vapor deposition source of tin oxide or a mixture of indium oxide or antimony oxide. Vacuum evaporation or vacuum evaporation by electron beam and introduction of a small amount of oxygen, or reactive vacuum evaporation using oxygen introduction and plasma glow, or from a deposition source of tin or a mixture of tin and one of indium or antimony in an oxygen atmosphere. It is reactively vapor-deposited or reactively co-deposited. The thickness of this second semiconductor is at least 50 angstroms, with typical values ranging from 500 to 1000 angstroms. Further, the second semiconductor is not limited to a single layer, but may have a multilayer structure of two or more types with different compositions. The photoelectric conversion efficiency of the device may be dramatically improved by subjecting the device to heat treatment in an oxygen-containing atmosphere after depositing the second semiconductor. The temperature of heat treatment is 150℃ or higher and 400℃ or lower, preferably 250℃ or higher.
The temperature is 350°C or less, and the heat treatment time is 10 minutes or more and 5 hours or less. It has been found that the conversion efficiency of the photoelectric conversion element varies greatly depending on the angle (θ) between the perpendicular to the substrate surface and the direction of the evaporated particle flow during vacuum evaporation of tin oxide. When θ=0°, the resistance value of the attached tin oxide film is extremely large, 100KΩ・
cm or more, and even after heat treatment at 300°C for 3 hours, its resistance was 100Ω·cm, indicating that the photoelectric conversion efficiency of the device was extremely low. However, when θ exceeds 15°, the resistance value of tin oxide decreases rapidly, with a specific resistance of 0.1Ω・cm in the angle range of 30° to 60°.
The following can now be obtained, and it has come to show sufficient conversion efficiency as a photoelectric conversion element. As a method for producing tin oxide at high speed, it was confirmed that deposition speeds of several hundred A/sec can be easily achieved by vapor deposition of tin oxide by electron beam heating, and a deposition rate of 1000 A/sec is also possible. The n-n isotype heterojunction photoelectric conversion element of the present invention, which is a combination of amorphous silicon and a vacuum-deposited tin oxide film, can be formed over a large area at a faster deposition rate than ever before for both amorphous silicon and tin oxide films. It has been found that this manufacturing method is extremely promising for industrial use of low-cost, large-area photoelectric conversion elements. This will be described in detail below along with examples. Example 1 FIG. 3 is a cross-sectional view of a photoelectric conversion element manufactured according to this example, and the following description will be made with reference to this cross-sectional view. A substrate 1 of Corning type 7059 glass measuring 25 mm x 25 mm x 1 mm was placed in a first vacuum evaporator at a distance of 30 cm from the evaporation source, and the basic temperature remained at room temperature and the vacuum level was 5 x 10 -6 Torr. After evaporating 700 angstroms of aluminum by resistance heating, an alloy of nickel and chromium was formed without breaking the vacuum.
Deposit 300 angstroms. The glass on which the nickel chromium (NiCr)/aluminum (Al) layer 2 is vapor-deposited is used as a substrate for forming an amorphous silicon film. The second vacuum device for forming amorphous silicon film has a vacuum chamber of 45 mmφ x 20 cm, in which electrodes of 100 mmφ are placed 35 mm apart.
High frequency power can be applied between both electrodes. Attach the substrate to the anode side. The gas system of the device is shown in Figure 2. Set the substrate temperature to 300℃, and heat the vacuum chamber 6x.
After evacuation to 10 -6 Torr, 1 mol% of phosphine/silane-containing gas, the whole of which is 20% helium.
Introduce gas diluted to 0.12Torr.
The gas flow rate at this time was 30 c.c./min. Here, a high frequency of 13.56 MHz is applied at 10 W (0.13 W/cm 2 ) to cause glow discharge for 4 minutes to form an n + -amorphous silicon layer 3 of 400 angstroms. Continue to use non-doped silane gas (20% helium dilution) to generate a glow discharge in the same way.
A 1 μm thick non-doped amorphous silicon layer 4 was formed over 50 minutes. The glass on which the amorphous silicon film was formed as described above is used as a substrate, and is attached to a substrate holder installed in a second vacuum device. This substrate holder is capable of rotating the substrate around a horizontal axis, and is set so that the vertical direction of the surface of the substrate forms an angle θ with a straight line connecting the evaporation source and the substrate. θ is
It is set in the range of 0° to 70°. The distance between the substrate and the evaporation source was 30 cm, and the substrate was heated to 200°C. Tin oxide (SnO 2 , 99.999%) was used as the evaporation source, and heating was performed by an electron beam. Vacuum chamber is 8x
Exhausted to 10 -6 Torr. 2×10 -4 Torr during deposition
It became. A 0.1 μm thick tin oxide film 5 is formed by vapor deposition for 4 minutes through a mask in which 2 mm x 2 mm holes are lined up with 1 mm spacing between them. After evaporation, place 1mm in the center of the part where tin oxide was evaporated.
A silver paste of ×1 mm was applied to form the upper electrode 6.
This creates a cell with an effective area of 0.03 cm 2 . The device formed by the method described above has both an open voltage short circuit current and a photoelectric conversion efficiency of 0. This element is placed in a constant temperature dryer and heat treated in an air atmosphere. Heat treatment temperatures below 200°C had little effect. After heat treatment at 300℃, as shown in Table 1, the open circuit voltage Voc and short circuit current
Isc and photoelectric conversion efficiency η increase. Here, when the element θ is different, the short circuit current and the photoelectric conversion rate are different.
Note that f·f in the table indicates a fill factor.
【表】
〓で測定
〃 No.6 は 〃 65mW
/cm2〓
(注2) 面積は0.03cm2
実施例 2
実施例1と同様に酸化スズの蒸着まで行なつた
後、300℃で3時間の熱処理を施してから酸化ス
ズの上に金を200A蒸着すると、第2表のようにf.
f.が改善された。【table】
Measured with 〓
〃 No.6 is 〃 65mW
/ cm2 〓
(Note 2) Area is 0.03cm 2
Example 2 After performing the vapor deposition of tin oxide in the same manner as in Example 1, heat treatment was performed at 300°C for 3 hours, and then gold was vapor-deposited at 200A on the tin oxide. As shown in Table 2, f.
f. has been improved.
【表】
実施例 3
実施例1と同様にして酸化スズの蒸着(膜厚
500A)まで行なつた後、300℃で1時間の熱処理
を施した後、酸化スズと同様にしてインジウム・
テイン・オキサイドを1000A蒸着し、空気中300
℃で1時間の熱処理を施した素子の特性は、入射
光58mW/cm2、有効面積0.03cm2でVoc=0.35V、
Isc=220μA、f.f.=0.22、η=1.0%であつた。
実施例 4
実施例1と同様の方法でアモルフアスシリコン
の製膜まで行なつた後、次に述べる様な反応性蒸
着で酸化スズを製膜した。第2の真空装置内に実
施例1で述べた構成に加えて、蒸発源と基板とを
結ぶ直線と垂直方向に電場がかかるように対向電
極を設置する。この電極面積は100mm×100mmであ
り、電極間距離は8cmであつた。蒸着時は背圧を
8×10-6Torr以下にした後、酸素ガスを5×
10-4Torr導入し、10W(0.1W/cm2)の高周波放電
を起こす。蒸着加熱源は実施例1と同じである。
この方法で得られた酸化スズ膜は熱処理を必要と
しない。
実施例 5
実施例1と、酸化スズの製膜時に基板加熱をし
ない(室温のまま)ことだけ異なる方法で素子を
製造した。熱処理前は開放電圧Voc、短絡電流
Isc、光電変換効率ηとも0であるが、300℃1時
間の熱処理で第3表の結果を得た。[Table] Example 3 Tin oxide was deposited in the same manner as in Example 1 (film thickness
500A), heat treated at 300°C for 1 hour, and then treated with indium in the same way as tin oxide.
Deposited Tein Oxide at 1000A, 300A in air
The characteristics of the device heat-treated at ℃ for 1 hour are: incident light 58mW/cm 2 , effective area 0.03cm 2 , Voc = 0.35V,
Isc = 220μA, ff = 0.22, η = 1.0%. Example 4 After forming an amorphous silicon film in the same manner as in Example 1, a tin oxide film was formed by reactive vapor deposition as described below. In addition to the configuration described in Example 1, a counter electrode is installed in the second vacuum device so that an electric field is applied in a direction perpendicular to the straight line connecting the evaporation source and the substrate. The electrode area was 100 mm x 100 mm, and the distance between the electrodes was 8 cm. During vapor deposition, after reducing the back pressure to 8×10 -6 Torr or less, oxygen gas was
10 -4 Torr is introduced and a high frequency discharge of 10W (0.1W/cm 2 ) is generated. The vapor deposition heat source is the same as in Example 1.
The tin oxide film obtained by this method does not require heat treatment. Example 5 A device was manufactured using a method different from Example 1 except that the substrate was not heated (at room temperature) during film formation of tin oxide. Open circuit voltage Voc, short circuit current before heat treatment
Both Isc and photoelectric conversion efficiency η were 0, but the results shown in Table 3 were obtained by heat treatment at 300° C. for 1 hour.
【表】
実施例 6
実施例1と同様であるが、アモルフアスシリコ
ンの製膜条件の一部が異なつていて次に述べるよ
うになつている。希釈ガスをアルゴンとし、基板
加熱は230℃、30分間で1μm製膜する。他の条件
は実施例1と同様である。500Aの酸化スズ蒸着
後300℃で15分間の熱処理を施した後、以下の特
性が得られた。なお、素子の有効面積は0.15cm2、
照射光強度は74mW/cm2である。
開放電圧0.46V、短絡電流0.70mA、曲線因子
0.40、光電変換効率1.2%
実施例 7
実施例1で得られた素子で、酸化スズの蒸着、
熱処理、その上に電子ビーム蒸着法によりインジ
ウム・テイン・オキサイド(ITO)またはアンチ
モン・ドープ酸化スズ(Sbdope SnO2)をノン
ドープの酸化スズの蒸着と同様にして500Å付け
た後、空気中300℃で1時間の熱処理を施すと、
表面抵抗が極めて小さくなる。(第4表参照)[Table] Example 6 This is the same as Example 1, but some of the conditions for forming the amorphous silicon film are different, as described below. The diluent gas is argon, the substrate is heated to 230°C, and a 1 μm thick film is formed in 30 minutes. Other conditions are the same as in Example 1. After 500A tin oxide deposition and heat treatment at 300℃ for 15 minutes, the following properties were obtained. The effective area of the element is 0.15cm 2 ,
The irradiation light intensity was 74 mW/cm 2 . Open circuit voltage 0.46V, short circuit current 0.70mA, fill factor
0.40, photoelectric conversion efficiency 1.2% Example 7 Using the device obtained in Example 1, tin oxide vapor deposition,
After heat treatment, 500 Å of indium tein oxide (ITO) or antimony doped tin oxide (Sbdope SnO 2 ) was deposited on it by electron beam evaporation in the same manner as non-doped tin oxide, and then it was heated in air at 300°C. After 1 hour of heat treatment,
Surface resistance becomes extremely small. (See Table 4)
第1図は光電変換素子のエネルギー帯図、第2
図は本発明に用いられる真空蒸着装置のガス系を
説明するための図、第3図は本発明方法によつて
製造された光電変換素子の一例の断面図である。
図において、1は基板、2はNiCr/Al層、3
はn+−アモルフアスシリコン層、4はノンドー
プ・アモルフアスシリコン層、5は酸化スズ層、
6は電極である。
Figure 1 is the energy band diagram of the photoelectric conversion element, Figure 2 is the energy band diagram of the photoelectric conversion element.
The figure is a diagram for explaining the gas system of the vacuum evaporation apparatus used in the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of an example of a photoelectric conversion element manufactured by the method of the present invention. In the figure, 1 is the substrate, 2 is the NiCr/Al layer, and 3 is the substrate.
is an n + -amorphous silicon layer, 4 is a non-doped amorphous silicon layer, 5 is a tin oxide layer,
6 is an electrode.
Claims (1)
半導体と酸化スズを主体とする第2の半導体とか
らなるイソタイプ・ヘテロ接合型光電変換素子
を、上記酸化スズを真空蒸着法によつて形成する
製造方法において、上記真空蒸着法が支持体表面
の垂線に対して酸化スズ真空蒸着粒子線とのなす
角度が30゜〜60゜の範囲にあるように蒸着を行な
い、次いで150℃以上400℃以下で10分以上5時間
以内熱処理を行なう方法であることを特徴とする
イソタイプ・ヘテロ接合型光電変換素子の製造方
法。1. A manufacturing method for forming an isotype heterojunction photoelectric conversion element consisting of a first semiconductor mainly composed of amorphous silicon and a second semiconductor mainly composed of tin oxide, using the above-mentioned tin oxide by vacuum evaporation method. In the vacuum evaporation method described above, vapor deposition is performed so that the angle between the tin oxide vacuum evaporated particle beam and the perpendicular to the surface of the support is in the range of 30° to 60°, and then at a temperature of 150°C to 400°C for 10 A method for producing an isotype/heterojunction type photoelectric conversion element, characterized in that heat treatment is performed for at least 5 minutes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16372379A JPS5685878A (en) | 1979-12-17 | 1979-12-17 | Manufacture of photoelectric conversion element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16372379A JPS5685878A (en) | 1979-12-17 | 1979-12-17 | Manufacture of photoelectric conversion element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5685878A JPS5685878A (en) | 1981-07-13 |
| JPS634356B2 true JPS634356B2 (en) | 1988-01-28 |
Family
ID=15779431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16372379A Granted JPS5685878A (en) | 1979-12-17 | 1979-12-17 | Manufacture of photoelectric conversion element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5685878A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59151476A (en) * | 1983-02-18 | 1984-08-29 | Fuji Xerox Co Ltd | Photoelectric conversion element |
| JPS59229881A (en) * | 1983-06-08 | 1984-12-24 | Fuji Xerox Co Ltd | Manufacturing method of photoelectric conversion element |
| CN100399584C (en) * | 2005-12-01 | 2008-07-02 | 上海交通大学 | A tin dioxide/silicon heterojunction solar cell |
-
1979
- 1979-12-17 JP JP16372379A patent/JPS5685878A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5685878A (en) | 1981-07-13 |
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