DE3246948C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fotozelle mit einer p-i-n-Schichtenfolge
aus Wasserstoff enthaltendem, amorphem Silizium
und mit einem im wesentlichen transparenten, elektrischen
Kontakt auf der einen, dem auftreffenden Licht
zugewandten ersten Außenschicht der p-i-n-Schichtenfolge sowie
mit einem zweiten elektrischen Kontakt an der anderen Außenschicht
der p-i-n-Schichtenfolge.
In der US-PS 40 64 521 wird eine Fotozelle dieser Art beschrieben.
In typischen Fällen besteht die bekannte Fotozelle
aus einer verhältnismäßig dicken, etwa 500 nm starken
Schicht aus eigenleitendem, amorphem Silizium mit
beiderseits angrenzenden, dünnen, entgegengesetzt leitenden
- also p- und n-leitenden - amorphen Siliziumschichten
von jeweils etwa 10 nm Dicke. Das zu erfassende Licht
tritt entweder durch die p- oder durch die n-leitende
Schicht in das Bauelement ein. Die p- und n-leitenden
Schichten absorbieren stark, und von ihnen erzeugte Träger
rekombinieren normalerweise, bevor sie die Verarmungszone
des Bauelements erreichen und als Strom gesammelt werden
können. Der Strom wird im Bekannten mit Hilfe von zwei
elektrischen Kontakten gesammelt, die die p-i-n-Schichtenfolge
an den beiden Außenschichten unmittelbar
flächig bedecken. Der dem auftreffenden Licht zugewandte
Kontakt soll für das Licht transparent sein und kann aus
Indium-Zinn-Oxid oder Zinnoxid bestehen.
Um den Verlust an Ladungsträgern in den beiden Außenschichten
der p-i-n-Schichtenfolge zu vermindern, wird
die Dicke der Außenschicht relativ gering gegenüber der
Dicke der eigenleitenden Schicht gehalten. Die Außenschichten
des p-i-n-Systems können aber nicht beliebig
dünn gemacht werden, weil dann nur noch eine unzureichende
Raumladung zum vollständigen Verarmen der eigenleitenden
Schicht vorhanden wäre. Die optimale Dicke der
p- und n-leitenden Flankenschichten der eigenleitenden
Schicht wird daher nach dem Stand der Technik als Kompromiß
zwischen den Forderungen nach niedriger Absorption
der Flankenschichten und nach ausreichender Raumladung
der eigenleitenden Schicht gewählt.
Aus Appl. Phys. Lett., Bd. 39, 1981, Seiten
237 bis 239, ist eine Solarzelle mit amorphem Silizium
folgender Schichtenfolge bekannt: Glas/SnO₂/p-leitendes,
amorphes SiC : H/eigenleitendes, amorphes Si : H/n-leitendes,
amorphes Si : H/Al. Auf der einen Außenschicht (SiC) dieser
p-i-n-Schichtenfolge befindet sich also eine transparente
Zinnoxid-Elektrode, während die andere Außenschicht mit
der Al-Elektrode bedeckt ist. Eine ähnliche Schichtenfolge
wird in der DE-OS 30 32 158 angegeben. Ein wesentlicher
Unterschied zwischen dieser Fotozelle und derjenigen
nach der US-PS 40 64 521 besteht darin, daß die p-Schicht
der p-i-n-Schichtenfolge nicht aus üblichem,
amorphem Silizium, sondern aus einer amorphen Silizium-Kohlenstoff-Legierung
besteht. Im Bekannten tritt das
Licht durch diese Schicht aus dotiertem, amorphem Silizium-Kohlenstoff
hindurch in die eigenleitende Schicht
ein.
In der Anordnung nach Appl. Phys. Lett. oder nach
der DE-OS 30 32 158 ist die
Dicke der Silizium-Kohlenstoff-Legierungsschicht begrenzt
durch den Transport der Majoritätsträger durch diese
Schicht zu einer Elektrode, da der Transport über Bandlückenzustände
und nicht über Bandzustände zu erfolgen
scheint. Das Optimum der Dicke der Silizium-Kohlenstoff-Legierungsschicht
stellt also ebenfalls einen Kompromiß
dar: nämlich zwischen der Forderung nach einer für einen
guten Ladungstransport ausreichend dünnen Flankenschicht
einerseits und der Forderung nach einer für eine ausreichende
Raumladung zum vollständigen Verarmen der eigenleitenden
Schicht genügend dicken Flankenschicht andererseits.
Der einfache Ersatz der aus der US-PS 40 64 521
bekannten, p-leitenden Flankenschicht aus amorphem Silizium
durch eine solche Schicht aus einer Silizium-Kohlenstoff-Legierung
- z. B. nach der DE-OS 30 32 158 - hat
also praktisch keinen Erfolg gebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fotozellenaufbau
zu schaffen, der die drei vorgenannten Forderungen
nach einer breiten Bandlücke, einem guten Majoritätsträgertransport
und einer ausreichenden Raumladung
zum vollständigen Verarmen der eigenleitenden Schicht in
möglichst idealer Weise zugleich in einer Flankenschicht
erfüllt. Die erfindungsgemäße Lösung wird im Kennzeichen
des beiliegenden Patentanspruchs 1 beschrieben.
Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine amorphe p-i-n-Fotozelle
mit einer Schicht aus einem entweder auf der
p- oder n-Schicht liegenden Halbleitermaterial - der sogenannten
Breit-Bandlücken-Schicht - mit einem größeren
Bandabstand als in der angrenzenden Schicht der p-i-n-Schichtenfolge.
Ausgestaltungen der Erfindung werden
in den Unteransprüchen beschrieben.
Aus JP 56-150 876 A (engl. Abstract) ist eine Fotozelle
mit einer p-i-n-Schichtenfolge bekannt, bei der zwischen
der ersten Außenschicht und dem transparenten elektrischen
Kontakt eine weitere Schicht liegt. Letztere weist
zwar denselben Leitungstyp wie die erste Außenschicht auf
und ist höher als diese dotiert, sie besitzt jedoch keinen
größeren Bandabstand als die erste Außenschicht.
Anhand der schematischen Darstellung wird ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert.
Die in der beiliegenden Figur dargestellte Fotozelle 10
besitzt ein Fenster 12, einen ersten elektrischen Kontakt
14 auf der Oberfläche des Fensters 12, eine Breit-Bandlücken-Halbleiterschicht
16 auf dem elektrischen Kontakt 14,
eine erste Schicht 18 aus amorphem Silizium auf der Breit-Bandlücken-Schicht
16, eine zweite Schicht 20 aus eigenleitendem,
amorphem Silizium auf der ersten Schicht 18, eine
dritte Schicht 22 aus amorphem Silizium auf der zweiten
Schicht 20 und einen zweiten elektrischen Kontakt 24 auf
der dritten Schicht 22.
Die erste und dritte Schicht 18 bzw. 22 besitzen entgegengesetzten
Leitungstyp. Die Breit-Bandlücken-Halbleiterschicht
16 hat denselben Leitungstyp wie die erste Schicht
18.
Das Fenster 12 ist üblicherweise im wesentlichen transparent
für Licht in einem Wellenlängenbereich von etwa 400
bis 1000 Nanometer (nm). Die Dicke des Fensters kann so
gewählt werden, daß das Fenster als Substrat des restlichen
Aufbaus geeignet ist. Die Fensterdicke kann aber auch so
gering sein, daß das Fenster lediglich als optische Vergütung
der Fotozelle 10 anzusehen ist.
Der erste und der zweite elektrische Kontakt 14 bzw. 24
werden aus einem elektrischen Leiter solcher Dicke hergestellt,
daß der in der Fotozelle erzeugte Strom ohne übermäßige
Widerstandsverluste abzuführen ist. Der erste elektrische
Kontakt 14 wird im übrigen aus einem für Licht des
Wellenlängenbereichs zwischen etwa 400 und 1000 nm im wesentlichen
durchlässigen Material hergestellt. Geeignet
sind insbesondere transparente, leitende Oxide, z. B. Indium-Zinn-Oxid,
oder eine dünne Metallschicht. Es ist auch
möglich, die Funktionen des Fensters 12 und des ersten elektrischen
Kontakts 14 in einer im wesentlichen lichtdurchlässigen
und elektrisch leitenden Schicht zu kombinieren.
Der zweite elektrische Kontakt 24 kann aus einem Metall,
z. B. aus Stahl, mit einer solchen Dicke hergestellt werden,
daß er als Substrat des übrigen Baukörpers der Fotozelle
dienen kann.
Die Breit-Bandlücken-Halbleiterschicht 16 wird typisch zwischen
etwa 5 und 50 nm dick hergestellt und aus einem Material
mit einem Bandabstand von etwa 1,8 Elektronen-Volt
(eV) oder mehr zusammengesetzt. Wenn diese Schicht p-leitend
ist, wird sie vorzugsweise aus einer amorphen Silizium-Kohlenstoff-Legierung
mit einem Verhältnis von Kohlenstoff
zu Silizium zwischen etwa 0,1 bis 1 hergestellt. Wenn
diese Schicht dagegen n-leitend ist, wird sie aus einer
Silizium-Kohlenstoff-Legierung oder aus einer Silizium-Stickstoff-Legierung
mit einem Verhältnis von Stickstoff
zu Silicium zwischen 0,1 und 1 zusammengesetzt. Die Kohlenstoff-
oder Stickstoff-Konzentration kann auf der Schichtdicke
gleichverteilt sein, es ist aber auch möglich und
in vielen Fällen sehr vorteilhaft, wenn die jeweilige Konzentration
beginnend mit einem Maximum angrenzend an den
ersten elektrischen Kontakt allmählich abnimmt bis zu einem
Minimum oder einer Null-Konzentration an der Grenzschicht
zur ersten Schicht 18. Der Vorteil dieser abgestuften Konzentration
von Kohlenstoff und Stickstoff besteht u. a.
darin, daß ein eingebautes, effektives Feld entsteht, welches
mithilft, die durch den Fotoeffekt erzeugten Träger
in der Breit-Bandlücken-Schicht zu trennen. Durch diesen
Konzentrationsgradienten können auch Senken eliminiert werden,
die an Heteroübergängen als Folge von Differenzen der
Elektronen-Affinität für n-leitendes Material und in der
Summe der Elektronen-Affinitäten und Bandabstände für p-leitendes
Material auftreten. Ferner werden durch einen
Konzentrationsgradienten vorgenannter Art Grenzflächenzustände
an einem Heteroübergang vermindert.
Die erste Schicht 18 wird typisch zwischen etwa 5 und 50
nm dick gemacht und aus amorphem Silizium mit einer gleichmäßigen
Störstellenkonzentration von etwa 10²⁰/cm³ zusammengesetzt.
Die Störstellenkonzentration kann auch von einem
Maximum an der Grenzfläche zu der Breit-Bandlücken-Schicht
16 bis auf Null in einer Tiefe von mehreren Hundert nm abfallen;
schließlich ist es möglich, den Konzentrationsgradienten
der Störstellen mehr oder weniger stetig durch die
Breit-Bandlücken-Schicht und die erste Schicht hindurchzuführen.
Das Dotierstoff-Profil kann so eingestellt werden, daß die
elektrische Feldverteilung in der Aktivzone der Zelle optimiert
wird. Diese zweite, amorphe Siliziumschicht wird zwischen
etwa 300 und 1000 nm dick gemacht und im wesentlichen
aus eigenleitendem amorphem Silizium hergestellt. Zu letzterem
wird im vorliegenden Zusammenhang auch undotiertes,
kompensiertes oder leicht n- oder p-leitendes Material gezählt.
Die dritte Schicht 22 wird typisch zwischen etwa
5 und 50 nm dick gemacht und aus amorphem Silizium mit einer
Störstellenkonzentration von etwa 10²¹/cm³ zusammengesetzt.
Nach dem Vorstehenden sollen die Breit-Bandlücken-Halbleiterschicht
16, die erste Schicht 18, die zweite Schicht
20 und die dritte Schicht 22 aus amorphem Silizium oder
amorphes Silizium enthaltenden Legierungen bestehen. Es
sei darauf hingewiesen, daß diese Schichten auch Wasserstoff
in einer Konzentration von typisch zwischen etwa 5
und 20 Atomprozenten, vorzugsweise etwa 10 Atomprozenten,
enthalten. Auch können in diesen Schichten Halogenionen,
z. B. von Fluor, Chlor, Brom oder Jod, vorhanden sein.
Die Wasserstoff enthaltenden, amorphen Siliziumschichten
können nacheinander nach dem in der US-PS 40 64 521 beschriebenen
Verfahren niedergeschlagen werden. Die Silizium-Kohlenstoff-
und die Silizium-Stickstoff-Legierungen
können unter Anwendung der Verfahren nach der US-PS 41 09 271
erzeugt werden.
Die Leistung bisheriger p-i-n-Fotozzellen aus amorphem, Wasserstoff
enthaltendem Silizium wird durch die Qualität der
p- und n-Schichten sowie durch die Tatsache der Rückdiffusion
von Trägern in der Nachbarschaft entweder der i-n-
oder i-p-Übergänge beschränkt. Die dotierten Schichten
enthalten typisch einige Atomprozent Bor oder Phosphor je
nach Leistungstyp, so daß die Rekombinationszeiten für in
diesen Schichten erzeugte Träger kurz sind und die das
Durchdringen auffallenden Lichtes bis zur eigenleitenden
Schicht vermindernde optische Absorption, vornehmlich in
Bor-dotierten Schichten, hoch ist.
Ein besonderer Wert der erfindungsgemäßen Fotozelle besteht
daher darin, daß die Breit-Bandlücken-Schicht und die erste
Schicht relativ gut lichtdurchlässig sind, so daß der größte
Teil des auftreffenden Lichtes in die eigenleitende,
amorphe Siliziumschicht eindringen und dort Träger durch
lichtelektrischen Effekt erzeugen kann. Die dünne, dotierte
Breit-Bandlücken-Schicht liefert auch einen Anteil an der
Raumladung, die in Ergänzung zu der entsprechenden Wirkung
der ersten, dotierten, amorphen Siliziumschicht zum Verarmen
der eigenleitenden Schicht erforderlich ist. Hierdurch
wird es möglich, das früher erforderliche hohe Dotierniveau
der ersten Schicht herabzusetzen und damit auch die Rekombinationsverluste
bei Absorption in dieser Schicht zu vermindern.
Die erste Schicht braucht daher weder stark dotiert
noch dick zu sein. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen
Aufbaus besteht darin, daß das Breit-Bandlücken-Material
eine Rückdiffusion von in der eigenleitenden
Schicht erzeugten örtlichen Minoritätsträgern ausschließt,
wenn die Fotozelle in Durchlaßrichtung vorgespannt ist,
d. h. wenn das innere Feld der Zelle niedrig ist.
Claims (7)
1. Fotozelle (10) mit einer p-i-n-Schichtenfolge (18,
20, 22) aus Wasserstoff enthaltendem, amorphem Silizium
und mit einem im wesentlichen transparenten,
elektrischen Kontakt (14) auf der einen, dem auftreffenden
Licht zugewandten ersten Außenschicht (18) der
p-i-n-Schichtenfolge sowie mit einem zweiten elektrischen
Kontakt (24) auf der anderen Außenschicht (22)
der p-i-n-Schichtenfolge, gekennzeichnet durch eine
Breit-Bandlücken-Schicht (16) aus einem Halbleitermaterial,
die denselben Leitungstyp wie, aber größeren
Bandabstand als die erste Außenschicht (18) aufweist
und die zwischen und in Kontakt mit der ersten Außenschicht
(18) einerseits und dem im wesentlichen
transparenten elektrischen Kontakt (14) andererseits
angeordnet ist.
2. Fotozelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Breit-Bandlücken-Schicht (16) aus einem Silizium
und Wasserstoff sowie Kohlenstoff oder Stickstoff
enthaltenden, amorphen Material besteht.
3. Fotozelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Breit-Bandlücken-Schicht (16) eine
Silizium-Kohlenstoff-Legierung ist.
4. Fotozelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Silizium-Kohlenstoff-Legierung einen Bandabstand
von mehr als 1,8 Elektronen-Volt (eV) besitzt.
5. Fotozelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breit-Bandlücken-Schicht
(16) und die erste Außenschicht
(18) p-leitend und die andere Außenschicht (22) n-leitend
ist.
6. Fotozelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die andere Außenschicht (22) mit einer aufliegenden
Metallschicht (24) und die Breit-Bandlücken-Schicht
(16) mit einer transparenten, leitenden Oxidschicht
(14) elektrisch kontaktiert sind.
7. Fotozelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration
eines die Leitfähigkeit verändernden Dotierstoffs in
der Breit-Bandlücken-Schicht (16) und der daran angrenzenden
ersten Außenschicht (18) ausgehend von einem
Bereich angrenzend an den transparenten elektrischen
Kontakt (14) allmählich abnimmt.
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FR (1) | FR2525819B1 (de) |
GB (1) | GB2119167B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4410220A1 (de) * | 1994-03-24 | 1995-09-28 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Dünnschicht-Solarzelle |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0628313B2 (ja) * | 1982-01-19 | 1994-04-13 | キヤノン株式会社 | 半導体素子 |
EP0095283A3 (de) * | 1982-05-15 | 1984-12-27 | The British Petroleum Company p.l.c. | Speicheranordnung |
DE3379441D1 (en) * | 1982-09-23 | 1989-04-20 | Secr Defence Brit | Infrared detectors |
NL8204056A (nl) * | 1982-10-21 | 1984-05-16 | Oce Nederland Bv | Fotogeleidend element voor toepassing in elektrofotografische kopieerprocessen. |
GB2137810B (en) * | 1983-03-08 | 1986-10-22 | Agency Ind Science Techn | A solar cell of amorphous silicon |
JPS59163875A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-14 | Agency Of Ind Science & Technol | アモルフアスシリコン太陽電池 |
US4542256A (en) * | 1984-04-27 | 1985-09-17 | University Of Delaware | Graded affinity photovoltaic cell |
DE3420887A1 (de) * | 1984-06-05 | 1985-12-05 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Solarzelle |
JPS613475A (ja) * | 1984-06-15 | 1986-01-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子 |
JPS6193672A (ja) * | 1984-10-12 | 1986-05-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
JPS61279179A (ja) * | 1985-06-04 | 1986-12-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
US4845043A (en) * | 1987-04-23 | 1989-07-04 | Catalano Anthony W | Method for fabricating photovoltaic device having improved short wavelength photoresponse |
JPS63289970A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 太陽電池電源 |
JPS6432683A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-02 | Japan Engine Valve Mfg | Semiconductor element |
JPH01145875A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-07 | Hitachi Ltd | アモルファスSi太陽電池 |
JP2846651B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1999-01-13 | 三洋電機株式会社 | 光起電力装置 |
US6784361B2 (en) * | 2000-09-20 | 2004-08-31 | Bp Corporation North America Inc. | Amorphous silicon photovoltaic devices |
DE102005013537A1 (de) * | 2004-03-24 | 2005-10-20 | Sharp Kk | Fotoelektrischer Wandler und Herstellverfahren für einen solchen |
JP5197930B2 (ja) * | 2006-06-30 | 2013-05-15 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体受光素子の製造方法 |
US8232470B2 (en) * | 2009-09-11 | 2012-07-31 | Rosestreet Labs Energy, Inc. | Dilute Group III-V nitride intermediate band solar cells with contact blocking layers |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4064521A (en) * | 1975-07-28 | 1977-12-20 | Rca Corporation | Semiconductor device having a body of amorphous silicon |
US4142195A (en) * | 1976-03-22 | 1979-02-27 | Rca Corporation | Schottky barrier semiconductor device and method of making same |
US4163987A (en) * | 1977-05-02 | 1979-08-07 | Hughes Aircraft Company | GaAs-GaAlAs solar cells |
US4109271A (en) * | 1977-05-27 | 1978-08-22 | Rca Corporation | Amorphous silicon-amorphous silicon carbide photovoltaic device |
JPS554040A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-12 | Hitachi Ltd | Photoconductive material |
CA1136773A (en) * | 1978-08-14 | 1982-11-30 | Norikazu Ohuchi | Semiconductor device |
GB2030766A (en) * | 1978-09-02 | 1980-04-10 | Plessey Co Ltd | Laser treatment of semiconductor material |
JPS5944791B2 (ja) * | 1979-03-26 | 1984-11-01 | 松下電器産業株式会社 | 半導体素子 |
US4217148A (en) * | 1979-06-18 | 1980-08-12 | Rca Corporation | Compensated amorphous silicon solar cell |
DE3032158A1 (de) * | 1979-08-30 | 1981-04-02 | Plessey Overseas Ltd., Ilford, Essex | Solarzelle |
US4358782A (en) * | 1980-01-17 | 1982-11-09 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
US4253882A (en) * | 1980-02-15 | 1981-03-03 | University Of Delaware | Multiple gap photovoltaic device |
JPS56150876A (en) * | 1980-04-24 | 1981-11-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Photovoltaic device |
JPS5760875A (en) * | 1980-09-25 | 1982-04-13 | Sharp Corp | Photoelectric conversion element |
CA1176740A (en) * | 1980-12-03 | 1984-10-23 | Yoshihisa Tawada | High-voltage photovoltaic cell having a hetero junction of amorphous semiconductor and amorphous silicon |
US4388848A (en) * | 1981-05-04 | 1983-06-21 | Q Corporation | Cutter ring and method of making same |
-
1982
- 1982-04-27 US US06/372,103 patent/US4453173A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-12-02 FR FR8220192A patent/FR2525819B1/fr not_active Expired
- 1982-12-15 GB GB08235722A patent/GB2119167B/en not_active Expired
- 1982-12-18 DE DE19823246948 patent/DE3246948A1/de active Granted
- 1982-12-22 JP JP57225781A patent/JPS58192387A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4410220A1 (de) * | 1994-03-24 | 1995-09-28 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Dünnschicht-Solarzelle |
DE4410220B4 (de) * | 1994-03-24 | 2005-02-17 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Dünnschicht-Solarzelle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2119167B (en) | 1986-03-05 |
JPS58192387A (ja) | 1983-11-09 |
GB2119167A (en) | 1983-11-09 |
US4453173A (en) | 1984-06-05 |
FR2525819A1 (fr) | 1983-10-28 |
FR2525819B1 (fr) | 1987-04-30 |
JPH0462186B2 (de) | 1992-10-05 |
DE3246948A1 (de) | 1983-10-27 |
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