專(zhuān)利名稱(chēng):光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明特別涉及光電轉(zhuǎn)換裝置及其制造方法。
背景技術(shù):
光電轉(zhuǎn)換裝置是一種根據(jù)將所吸收的光能量主要變換為電流的部分的半導(dǎo)體部件種類(lèi),可以分為單晶體類(lèi)裝置,多晶體類(lèi)裝置和非晶體類(lèi)裝置,然而技術(shù)人員一直致力于研究有效利用非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜和晶體類(lèi)半導(dǎo)體的特性,使兩者疊層構(gòu)成混合型光電轉(zhuǎn)換裝置。如果舉例來(lái)說(shuō),美國(guó)專(zhuān)利5213628號(hào)公報(bào)中就公開(kāi)了這種類(lèi)型的光電轉(zhuǎn)換裝置。這種類(lèi)型的光電轉(zhuǎn)換裝置是在將導(dǎo)電型彼此相反的晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體和非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體組合而形成半導(dǎo)體結(jié)合體時(shí),希望能夠通過(guò)在結(jié)合界面處形成基本上為真正的非晶體硅制薄膜的方式,提高其界面特性,從而提高光電轉(zhuǎn)換特性。
圖5為表示這種使單晶體硅制基板的表面凹凸化,并且在該晶體類(lèi)半導(dǎo)體和非晶體類(lèi)半導(dǎo)體間的結(jié)合界面處設(shè)置有基本上為真正的(i型)非晶體類(lèi)半導(dǎo)體層的光電轉(zhuǎn)換裝置用的示意性斜視圖。在本說(shuō)明書(shū)中,基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體,包括通過(guò)未導(dǎo)入有雜質(zhì)的方式形成的真正非晶體類(lèi)半導(dǎo)體,也包括以硼等等屬于元素周期表3B族中的原子作為微量雜質(zhì)的、基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體層。
正如圖中所示,n型單晶體硅制(Si)基板101的表面可以通過(guò)諸如堿腐蝕等等方法,使其表面呈凹凸?fàn)?。在凹凸化后的單晶體硅制基板101上的光接收側(cè)處,依次疊層形成有i型非晶體硅類(lèi)(a-Si)半導(dǎo)體層102、p型非晶體硅類(lèi)(a-Si)半導(dǎo)體層103,以及由諸如氧化銦錫(ITOIndium Tin Oxide)等等的透光性導(dǎo)電膜構(gòu)成的透明電極104。而且,在透明電極104之上還形成有由諸如銀(Ag)等等構(gòu)成的、呈鋸齒形狀的集電極105。
而且,在單晶體硅制基板101的內(nèi)面?zhèn)忍?,還依次疊層形成有i型非晶體硅類(lèi)(a-Si)半導(dǎo)體層106、n型非晶體硅類(lèi)(a-Si)半導(dǎo)體層107,以及由諸如氧化銦錫(ITO)等等的透光性導(dǎo)電膜構(gòu)成的透明電極108,從而制作出具有背面場(chǎng)效應(yīng)(BSFBack Surface Field)效果的光電轉(zhuǎn)換裝置。在透明電極108之上,還形成有由諸如銀(Ag)等等構(gòu)成的、呈梳齒形狀的集電極109。
如果采用上述的構(gòu)成形式,可由凹凸化處理后的表面抑制光反射,從而可以高效率地將光引入裝置之內(nèi)。
如上所述,在將導(dǎo)電性能彼此相反的單晶體硅制基板和非晶體硅制薄膜形成pn結(jié)合體時(shí),可以在所述單晶體硅制基板和非晶體硅制薄膜間形成未導(dǎo)入有雜質(zhì),或?qū)胗兄T如硼等等微量雜質(zhì)的、基本上為真正的非晶體硅制薄膜,以提高其界面特性。具有這種構(gòu)成形式的pn結(jié)合如果可以在200℃以下的低溫狀態(tài)下形成,對(duì)于基板的純度比較低,高溫作業(yè)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)由于雜質(zhì)和氧原子產(chǎn)生的缺陷的場(chǎng)合,也將可以獲得良好的結(jié)合特性。
如上所述的pn結(jié)合如果可以在200℃以下的低溫狀態(tài)下形成,將可以獲得良好的結(jié)合特性。因此,結(jié)合特性存在有可以實(shí)施進(jìn)一步改善的空間。
發(fā)明概述本發(fā)明就是針對(duì)上述在先技術(shù)中存在的問(wèn)題完成的發(fā)明,本發(fā)明的目的就是要進(jìn)一步提高晶體類(lèi)半導(dǎo)體和非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜間的界面特性,改善其結(jié)合特性。
本發(fā)明提供的一種光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于可以具有一種導(dǎo)電型導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體類(lèi)半導(dǎo)體,形成在所述導(dǎo)電型晶體類(lèi)半導(dǎo)體上的、基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,以及形成在這種基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜上的、同種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)或其他種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,而且在由所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體和基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜形成的界面處,還使減少所述基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的平均配位數(shù)目用的原子濃度比主體中的濃度高。
在這兒所稱(chēng)的基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體,包括通過(guò)未導(dǎo)入有雜質(zhì)的方式形成的真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體,也包括以硼等等屬于元素周期表3B族中的原子作為微量雜質(zhì)的、基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體層。而且,非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜不僅僅包括完全的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,也包括具有微小結(jié)晶顆粒的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜。
而且,本發(fā)明提供的一種光電轉(zhuǎn)換裝置,還可以進(jìn)一步使所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體為晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體,所述非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為非晶體硅制薄膜,減少所述平均配位數(shù)目用的原子為由元素周期表6B族的原子中選擇出的原子。
如果采用如上所述的構(gòu)成形式,還可以通過(guò)在4配位硅原子共有結(jié)合而形成的網(wǎng)絡(luò)中混合入2配位的、作為元素周期表6B族中的原子的方式,增大網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造柔軟性,降低界面的缺陷密度,抑制載體的再結(jié)合。因此,可以進(jìn)一步提高開(kāi)放電壓(Voc)和濾波比率(F.F.)。
而且,本發(fā)明提供的一種光電轉(zhuǎn)換裝置,還可以進(jìn)一步使一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體為n型半導(dǎo)體,其他種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為p型半導(dǎo)體薄膜。
而且,本發(fā)明提供的一種光電轉(zhuǎn)換裝置,還可以進(jìn)一步使減少所述平均配位數(shù)目用的原子為氧原子。而且,還可以使所述基本上為真正非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜中的氧原子體積濃度比所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體中的濃度高,且低于2×1022厘米-3(cm-3),界面氧原子面密度在5×1013厘米-2(cm-2)以上且在1×1016厘米-2(cm-2)以下。
而且,本發(fā)明提供的另一種光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于可以具有一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體類(lèi)半導(dǎo)體,形成在所述導(dǎo)電型晶體類(lèi)半導(dǎo)體的表面處上的、基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,形成在這種基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜上的、其他種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,形成在所述導(dǎo)電型晶體類(lèi)半導(dǎo)體的內(nèi)面處上的、基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,以及形成在這種基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜上的、相同種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,而且在由所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體和位于內(nèi)面?zhèn)忍幍幕旧蠟檎嬲姆蔷w類(lèi)半導(dǎo)體薄膜形成的界面處,還使減少所述基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的平均配位數(shù)目用的原子濃度比主體中的濃度高。
而且,本發(fā)明提供的一種光電轉(zhuǎn)換裝置,還可以進(jìn)一步使所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體為晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體,所述非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為非晶體硅制薄膜,減少所述平均配位數(shù)目用的原子為由元素周期表6B族的原子中選擇出的原子。
如果采用如上所述的構(gòu)成形式,還可以通過(guò)在4配位硅原子共有結(jié)合而形成的網(wǎng)絡(luò)中混合入2配位的、作為元素周期表6B族中的原子的方式,增大網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造柔軟性,降低界面的缺陷密度。
而且,本發(fā)明提供的一種光電轉(zhuǎn)換裝置,還可以進(jìn)一步使一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體為n型半導(dǎo)體,相同種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為n型半導(dǎo)體薄膜。
而且,本發(fā)明提供的一種光電轉(zhuǎn)換裝置,還可以進(jìn)一步采用氧原子作為減少所述平均配位數(shù)目用的原子。而且,還可以進(jìn)一步使所述位于內(nèi)面?zhèn)忍幍?、基本上為真正非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜中的氧原子體積濃度比所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體中的濃度高,且低于2×1022厘米-3(cm-3),使界面氧原子面密度在5×1013厘米-2(cm-2)以上且在5×1016厘米-2(cm-2)以下。
而且,本發(fā)明提供的一種光電轉(zhuǎn)換裝置,還可以進(jìn)一步在由所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體和位于表面?zhèn)忍幍幕旧蠟檎嬲蔷w類(lèi)半導(dǎo)體薄膜形成的界面處,使減少所述基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的平均配位數(shù)目用的原子濃度比主體中的濃度高。
而且,本發(fā)明提供的一種光電轉(zhuǎn)換裝置用的制造方法,其特征在于這種光電轉(zhuǎn)換裝置可以在一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體和其他種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜之間,設(shè)置有基本上為真正的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,而且在所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體的內(nèi)面?zhèn)忍?,還設(shè)置有夾持著基本上為真正的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體和相同種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,這種制造方法可以在利用由氫氣和碳酸氣體構(gòu)成的混合氣體,在所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體的面上實(shí)施等離子體放電作業(yè),并且在對(duì)晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體的面上實(shí)施等離子體處理之后,再形成基本上為真正的非晶體硅制薄膜。
如果采用如上所述的構(gòu)成形式,還將可以使由所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體和基本上為真正的非晶體硅制薄膜形成的界面處,存在有氧原子。
對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
圖1A至圖1D分別為表示作為本發(fā)明實(shí)施形式的光電轉(zhuǎn)換裝置用的制造工序的示意性剖面圖。
圖2為表示通過(guò)二次離子質(zhì)譜(SIMS)分析測(cè)定出的氧氣體積濃度用的示意性特性曲線圖。
圖3為表示光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出(Pmax),與表面?zhèn)鹊慕缑嫜踉用婷芏乳g關(guān)系用的示意性特性曲線圖。
圖4為表示光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出(Pmax),與內(nèi)面?zhèn)鹊慕缑嫜踉用婷芏乳g關(guān)系用的示意性特性曲線圖。
圖5為表示使單晶體硅制基板的表面凹凸化,并且在該晶體類(lèi)半導(dǎo)體和非晶體類(lèi)半導(dǎo)體間的結(jié)合界面處設(shè)置有i型非晶體類(lèi)半導(dǎo)體層的光電轉(zhuǎn)換裝置用的示意性斜視圖。
實(shí)施發(fā)明用的最佳實(shí)施形式下面參考附圖,對(duì)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的實(shí)施形式進(jìn)行說(shuō)明。圖1A至圖1D分別為表示作為本發(fā)明實(shí)施形式的光電轉(zhuǎn)換裝置用的制造工序的示意性剖面圖。
晶體類(lèi)半導(dǎo)體基板可以由諸如單晶體硅制基板、多晶體硅制基板等等構(gòu)成,在本實(shí)施形式中,采用的是厚度為300微米(μm)、電阻率為5歐姆厘米(Ωcm)以下的單晶體硅制基板11。在這種單晶體硅制基板11的表面、內(nèi)面處,還可以通過(guò)諸如氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液等等的堿性溶液實(shí)施各向異性腐蝕處理,使其凹凸化。
隨后,將這種單晶體硅制基板11細(xì)凈,放入真空腔室內(nèi),在200℃以下實(shí)施加熱處理,以盡可能去除附著在基板表面處的水分。在本實(shí)施形式中,是在基板溫度為170℃的狀態(tài)下實(shí)施加熱處理的。隨后,導(dǎo)入氫氣(H2),通過(guò)等離子體放電方式對(duì)基板表面實(shí)施清潔處理。這種處理方式還具有可以降低基板表面含碳量的效果。在本實(shí)施形式中,還在實(shí)施氫氣等離子體處理時(shí)導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2),從而可以在實(shí)施碳酸氣體分解時(shí)使氧原子(O)吸附在表面處,以向界面實(shí)施氧氣的導(dǎo)入處理(參見(jiàn)圖1A)。這時(shí)的形成條件如表1所示。在這時(shí),即使同時(shí)混入有微量的碳,由于碳在硅中呈中性形式,所以幾乎不會(huì)對(duì)結(jié)合特性產(chǎn)生什么影響。
隨后,導(dǎo)入硅烷氣體(SiH4)和作為稀釋氣體的氫氣(H2),將基板溫度保持在170℃,通過(guò)等離子體化學(xué)汽相沉積(CVD)方法形成呈無(wú)雜質(zhì)的i型非晶體硅制薄層12,隨后再導(dǎo)入硅烷氣體(SiH4)、乙硼烷氣體(B2H6)和氫氣,通過(guò)等離子體化學(xué)汽相沉積(CVD)方法形成p型非晶體硅制薄層13,從而形成pn結(jié)合體(參見(jiàn)圖1B)。這時(shí)的形成條件如表1所示。
隨后類(lèi)似的,在所述n型單晶體硅制基板11的內(nèi)面?zhèn)刃纬煞蔷w硅制薄膜。首先將n型單晶體硅制基板11放入真空腔室內(nèi),并在200℃以下實(shí)施加熱處理。在本實(shí)施形式中,是在基板溫度為170℃的狀態(tài)下實(shí)施加熱處理的。隨后,利用氫氣(H2)實(shí)施等離子體放電作業(yè)。在實(shí)施這種氫氣等離子體處理的過(guò)程中,還可以根據(jù)需要導(dǎo)入碳酸氣體(CO2)。對(duì)于導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2)的場(chǎng)合,可以實(shí)施向界面導(dǎo)入氧氣的處理。隨后,導(dǎo)入硅烷氣體(SiH4)和作為稀釋氣體的氫氣(H2),將基板溫度保持在170℃,通過(guò)等離子體化學(xué)汽相沉積(CVD)方法形成無(wú)雜質(zhì)的i型非晶體硅制薄層14。隨后,導(dǎo)入硅烷氣體(SiH4)、作為雜質(zhì)氣體的磷化氫氣體(PH3)和氫氣(H2),通過(guò)等離子體化學(xué)汽相沉積(CVD)方法形成n型非晶體硅制薄層15,從而在n型單晶體硅制基板11的內(nèi)面?zhèn)刃纬杀趁鎴?chǎng)效應(yīng)(BSF)的構(gòu)造形式(參見(jiàn)圖1C)。這時(shí)的形成條件如表1所示。
隨后,通過(guò)濺射方法形成作為表面?zhèn)入姌O的氧化銦錫(ITO)薄膜16,通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法形成作為集電極的銀電極18。通過(guò)濺射方法形成作為內(nèi)面?zhèn)入姌O的氧化銦錫(ITO)薄膜17,通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法形成作為集電極的銀電極19,從而制作出光電轉(zhuǎn)換裝置(參見(jiàn)圖1D)。
表1表示的是如上所述的光電轉(zhuǎn)換裝置的具體形成條件。
表1
而且,在利用氫氣對(duì)單晶體硅制基板11的表面?zhèn)葘?shí)施等離子體處理的過(guò)程中,導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2),而且可以使氣體的流量在0~100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(sccmstandard cube centimeter)的范圍之內(nèi)變化,對(duì)于界面氧原子面密度改變時(shí)輸出特性的測(cè)定結(jié)果如表2所示。正如圖2所示,界面氧原子面密度可以通過(guò)二次離子質(zhì)譜(SIMSSecondary Ion Mass Spectrometry)分析方式,由非晶體硅制薄層12側(cè)沿深度方向?qū)嵤y(cè)定,并且沿深度方向?qū)嵤┓e分而獲得氧原子(O)的體積濃度。而且,圖2中由剖面線表示的區(qū)域,即位于界面前后的基板或非晶體硅制薄膜層處的氧氣濃度,可以由所到達(dá)的背側(cè)基線處的位置起求解出沿深度方向(20~30)的體積濃度,進(jìn)而計(jì)算出界面原子的面密度,并且將其取為界面氧原子面密度。
在圖2所示的實(shí)例中,非晶體硅制薄層的薄膜中的氧原子體積濃度,比單晶體硅制基板中的氧原子體積濃度高。而且,非晶體硅制薄層中的氧原子體積濃度在2×1022厘米-3(cm-3)以下。
表2
由表2中可以明確獲知,在對(duì)單晶體硅制基板11的表面?zhèn)葘?shí)施等離子體處理的過(guò)程中,如果與未導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2)的比較實(shí)例進(jìn)行比較,導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2)的本發(fā)明實(shí)施形式將可以提高開(kāi)放電壓(Voc)和濾波比率(F.F.)。
在圖3中,給出了對(duì)于在導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2)的基板表面?zhèn)葘?shí)施氫氣等離子體處理的場(chǎng)合,光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出(單元輸出)(Pmax),與表面?zhèn)鹊慕缑嫜踉用婷芏乳g關(guān)系用的測(cè)定結(jié)果。
由圖3可知,如果界面氧原子面密度在5×1013厘米-2(cm-2)以上且在1×1016厘米-2(cm-2)以下,單元輸出將大于1.900瓦(W),從而可以獲得良好的結(jié)果。因此,可以按照使界面氧原子面密度在5×1013厘米-2(cm-2)以上且在1×1016厘米-2(cm-2)以下的方式,在對(duì)單晶體硅制基板11的表面?zhèn)葘?shí)施等離子體處理的過(guò)程中,對(duì)碳酸氣體(CO2)的導(dǎo)入流量實(shí)施控制。
如上所述,可以通過(guò)在界面處存在有氧氣原子的方式提高其特性,所以通過(guò)在4配位硅原子共有結(jié)合而形成的網(wǎng)絡(luò)中混合入2配位的氧原子的方式,可以增大網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造柔軟性,降低界面的缺陷密度,抑制載體的再結(jié)合,從而可以進(jìn)一步提高開(kāi)放電壓(Voc)和濾波比率(F.F.)。
而且,在p型非晶體硅制薄層13的界面中,可以通過(guò)在形成非晶體硅制薄膜時(shí),由諸如成膜腔室壁、基板傳送托架和基板掩膜等等處混入的雜質(zhì)硼(B)實(shí)施補(bǔ)償,從而可以獲得能夠?qū)嵤┝己胮in結(jié)合的技術(shù)效果。如果舉例來(lái)說(shuō),可以如Applied Physics Letters vol.68,1996 P1201中所描述的那樣,相對(duì)于包含有一定濃度的硼的非晶體硅制薄膜,通過(guò)導(dǎo)入濃度為硼濃度1000倍左右的氧氣的方式,對(duì)雜質(zhì)硼實(shí)施補(bǔ)償。
隨后,在利用氫氣對(duì)單晶體硅制基板11的內(nèi)面?zhèn)葘?shí)施等離子體處理的過(guò)程中,導(dǎo)入碳酸氣體(CO2),并且使氣體流量在0~100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(sccm)的范圍之內(nèi)變化,對(duì)于界面氧原子面密度改變時(shí)的輸出特性測(cè)定結(jié)果如表3所示。而且在本實(shí)施形式中,在利用氫氣對(duì)單晶體硅制基板11的表面?zhèn)葘?shí)施等離子體處理的過(guò)程中,不導(dǎo)入碳酸氣體(CO2)。按照與如上所述的表面?zhèn)葴y(cè)定方法相類(lèi)似的方式,計(jì)算出界面氧原子面濃度。
表3
由表3中可以明確獲知,在對(duì)單晶體硅制基板11的內(nèi)面?zhèn)葘?shí)施等離子體處理的過(guò)程中,如果與未導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2)的比較實(shí)例進(jìn)行比較,導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2)的本發(fā)明實(shí)施形式,將可以提高開(kāi)放電壓(Voc)和濾波比率(F.F.)。這一效果與表面處的p層側(cè)的場(chǎng)合相類(lèi)似,而且也可以通過(guò)氧原子實(shí)施構(gòu)造緩和。
在圖4中,給出了對(duì)于在導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2)的基板內(nèi)面?zhèn)葘?shí)施氫氣等離子體處理的場(chǎng)合,光電轉(zhuǎn)換裝置的輸出(單元輸出)(Pmax),與內(nèi)面?zhèn)鹊慕缑嫜踉用婷芏乳g關(guān)系用的測(cè)定結(jié)果。
由圖4可知,如果界面氧原子面密度在5×1013厘米-2(cm-2)以上且在5×1016厘米-2(cm-2)以下,單元輸出將大于1.900瓦(W),從而可以獲得良好的結(jié)果。因此,在對(duì)單晶體硅制基板11的表面?zhèn)葘?shí)施等離子體處理的過(guò)程中,可以按照使界面氧原子面密度在5×1013厘米-2(cm-2)以上且在5×1016厘米-2(cm-2)以下的方式,對(duì)碳酸氣體(CO2)的導(dǎo)入流量實(shí)施控制。
表4表示的是基板的表面內(nèi)面、即p側(cè)和n側(cè)界面處的氧原子面密度與輸出特性濺的關(guān)系。
表4
由表4可知,如果在實(shí)施氫氣等離子體處理的過(guò)程中,向p/n兩側(cè)均導(dǎo)入有碳酸氣體(CO2),可以比僅向一側(cè)導(dǎo)入的場(chǎng)合進(jìn)一步提高其開(kāi)放電壓。
如上所述,在由晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體和非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體構(gòu)成的pn結(jié)合處,如果在作為基板的晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體和非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的界面附近處存在有適當(dāng)量的氧原子,將可以抑制界面處的載體再結(jié)合,改善結(jié)合特性。應(yīng)用這種結(jié)合的光電轉(zhuǎn)換裝置可以提高開(kāi)放電壓,從而可以確認(rèn)本發(fā)明在技術(shù)上的有效性。
而且在如上所述的實(shí)施形式中,非晶體硅制薄膜是由表面?zhèn)绕鹦纬傻?,然而也可以由?nèi)面?zhèn)绕鹦纬?。而且在如上所述的?shí)施形式中,是使n型單晶體硅制基板11的內(nèi)面?zhèn)瘸时趁鎴?chǎng)效應(yīng)(BSF)構(gòu)造形式的,然而不采用背面場(chǎng)效應(yīng)(BSF)構(gòu)造形式也可以獲得相同的技術(shù)效果。
而且,在這兒是采用p型單晶體類(lèi)基板作為單晶體類(lèi)基板,在表面?zhèn)刃纬蔁o(wú)雜質(zhì)的非晶體硅制薄層,n型非晶體硅制薄層和氧化銦錫(ITO)薄層、銀電極的,然而也可以按照類(lèi)似方式,將無(wú)雜質(zhì)的非晶體硅制薄層,p型非晶體硅制薄層和內(nèi)面電極層制作在內(nèi)面?zhèn)?,并且可以獲得相同的技術(shù)效果。
而且在如上所述的實(shí)施形式中,是采用氧原子作為減少平均配位數(shù)目的原子的,然而采用元素周期表6B族中的其他原子,比如說(shuō)硫(S)、硒(Se)和碲(Te),也可以獲得相同的技術(shù)效果。
而且在如上所述的實(shí)施形式中,是采用非晶體硅制薄膜作為非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的,然而也可以采用具有微小結(jié)晶顆粒的硅膜、即微結(jié)晶硅膜。而且在如上所述的實(shí)施形式中,是以采用硅作為半導(dǎo)體材料的場(chǎng)合為例進(jìn)行說(shuō)明的,然而對(duì)于采用鍺的場(chǎng)合也可以獲得相同的技術(shù)效果。
通過(guò)上面的說(shuō)明可知,當(dāng)在所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體和基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜疊層形成的界面處,存在有諸如氧原子等等的、由元素周期表6B族的原子中選擇出的原子時(shí),可以改善界面特性,從而且可以提高太陽(yáng)能電池的特性。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于具有一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體類(lèi)半導(dǎo)體,形成在所述導(dǎo)電型晶體類(lèi)半導(dǎo)體上的、基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,以及形成在這種基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜上的、同種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)或其他種導(dǎo)電型雜質(zhì)的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,而且在由所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體和基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜形成的界面處,還使減少所述基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的平均配位數(shù)目用的原子濃度比主體中的濃度高。
2.一種如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體為晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體,所述非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為非晶體硅制薄膜,減少所述平均配位數(shù)目用的原子為由元素周期表6B族的原子中選擇出的原子。
3.一種如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體為n型半導(dǎo)體,其他種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為p型半導(dǎo)體薄膜。
4.一種如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于減少所述平均配位數(shù)目用的原子為氧原子。
5.一種如權(quán)利要求4所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于所述基本上為真正非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜中的氧原子體積濃度比所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體中的濃度高,且低于2×1022厘米-3(cm-3),界面氧原子面密度為5×1013cm-2以上且為1×1016cm-2以下。
6.一種光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于具有一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體類(lèi)半導(dǎo)體,形成在所述導(dǎo)電型晶體類(lèi)半導(dǎo)體的表面處上的、基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,形成在這種基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜上的、其他種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,形成在所述導(dǎo)電型晶體類(lèi)半導(dǎo)體的內(nèi)面處上的、基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,以及形成在這種基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜上的、相同種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,而且在由所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體和位于內(nèi)面?zhèn)忍幍幕旧蠟檎嬲姆蔷w類(lèi)半導(dǎo)體薄膜形成的界面處,還使減少所述基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的平均配位數(shù)目用的原子濃度比主體中的濃度高。
7.一種如權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體為晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體,所述非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為非晶體硅制薄膜,減少所述平均配位數(shù)目用的原子為由元素周期表6B族的原子中選擇出的原子。
8.一種如權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體為n型半導(dǎo)體,相同種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為n型半導(dǎo)體薄膜。
9.一種如權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于減少所述平均配位數(shù)目用的原子為氧原子。
10.一種如權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于所述位于內(nèi)面?zhèn)忍幍?、基本上為真正非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜中的氧原子體積濃度比所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體中的濃度高,且低于2×1022厘米-3(cm-3),界面氧原子面密度為5×1013cm-2以上且為5×1016cm-2以下。
11.一種如權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于在由所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體和位于表面?zhèn)忍幍幕旧蠟檎嬲蔷w類(lèi)半導(dǎo)體薄膜形成的界面處,還使減少所述基本上為真正的非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的平均配位數(shù)目用的原子濃度比主體中的濃度高。
12.一種如權(quán)利要求11所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于所述晶體類(lèi)半導(dǎo)體為晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體,所述非晶體類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為非晶體硅制薄膜,減少所述平均配位數(shù)目用的原子為由元素周期表6B族的原子中選擇出的原子。
13.一種如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體為n型半導(dǎo)體,其他種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜為p型半導(dǎo)體薄膜。
14.一種如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于減少所述平均配位數(shù)目用的原子為氧原子。
15.一種如權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置,其特征在于所述基本上為真正非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜中的氧原子體積濃度比所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體中的濃度高,且低于2×1022厘米-3(cm-3),界面氧原子面密度為5×1013cm-2以上且為1×1016cm-2以下。
16.一種光電轉(zhuǎn)換裝置用的制造方法,其特征在于這種光電轉(zhuǎn)換裝置在一種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體和其他種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜之間,設(shè)置有基本上為真正的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,而且在所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體的內(nèi)面?zhèn)忍?,還設(shè)置有夾持著基本上為真正的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜的所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體和相同種導(dǎo)電型的導(dǎo)入有雜質(zhì)的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜,這種制造方法是在利用由氫氣和碳酸氣體構(gòu)成的混合氣體,在所述晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體的面上實(shí)施等離子體放電作業(yè),并且在對(duì)晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體的面上實(shí)施等離子體處理之后,再形成基本上為真正的非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可以提高晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體和非晶體硅類(lèi)半導(dǎo)體的界面特性,改善結(jié)合特性的光電轉(zhuǎn)換裝置。這種光電轉(zhuǎn)換裝置可以按照夾持著i型非晶體硅制薄層(12)的方式,疊層設(shè)置有n型單晶體硅制基板(11)和p型非晶體硅制薄層(13),在單晶體硅制基板(11)的內(nèi)面?zhèn)忍庍€通過(guò)i型非晶體硅制薄層(14),設(shè)置有n型非晶體硅制薄層(15),而且在單晶體硅制基板(11)與i型非晶體硅制薄層(12)、(14)間的界面處,存在有其濃度比i型非晶體硅制薄層(12)、(14)中的氧原子濃度高的氧原子。
文檔編號(hào)H01L21/205GK1442909SQ0312066
公開(kāi)日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2003年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月5日
發(fā)明者寺川朗, 淺海利夫 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社