DE3135411C2 - Photosensitive device with superimposed pin layers of an amorphous silicon alloy material - Google Patents
Photosensitive device with superimposed pin layers of an amorphous silicon alloy materialInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine fotoempfindliche Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung. Eine derartige Anordnung ist bereits bekannt (IEEE Transactions on Electron Devices, Band ED-27, April 1980, Seite 662-670). Die bekannte Anordnung besteht aus amorphem a-Silicium und wird als Solarzelle verwendet. Dabei werden Wasserstoff und Fluor in das amorphe Material mit einer sich im fotoempfindlichen (eigenleitenden) Bereich kontinuierlich ändernden Menge eingebaut. Dabei bewirken Wasserstoff und Fluor sowohl eine Minderung der Störzellenzustandsdichte als auch eine Änderung des Bandabstandes, welcher sich dadurch zwischen 1,5 und 2,0 eV einstellen läßt.The invention relates to a photosensitive arrangement the genus mentioned in the preamble of claim 1. A such an arrangement is already known (IEEE transactions on Electron Devices, Volume ED-27, April 1980, pages 662-670). The known arrangement consists of amorphous a-silicon and is used as a solar cell. Thereby, hydrogen and fluorine into the amorphous material with a photosensitive (intrinsic) area continuously changing amount built. Do it Hydrogen and fluorine both reduce the density of sturgeon cells and change the Band gap, which is thereby between 1.5 and 2.0 eV can be set.
Darüber hinaus ist es auch bekannt (US-PS 4 217 374), amorphe Halbleiterfilme, welche Wasserstoff und Fluor aufweisen, mit verschiedenen Elementen zu kombinieren. So wird für die amorphe Halbleitergastmatrix u. a. Germanium und Kohlenstoff verwendet, von denen bekannt ist (JP 55-13938A und JP 55-13939A), daß sie den Bandabstand verändern.In addition, it is also known (U.S. Patent 4,217,374), amorphous Semiconductor films that contain hydrogen and fluorine to combine different elements. So for the amorphous Semiconductor gas matrix u. a. Germanium and carbon used, of which is known (JP 55-13938A and JP 55-13939A) that they change the band gap.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad einer fotoempfindlichen Anordnung amorpher Strukturen der eingangs genannten Gattung mit einfachen Mitteln zu vergrößern.The invention has for its object the efficiency a photosensitive arrangement of amorphous structures at the beginning to enlarge the genus mentioned with simple means.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. In Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht und in der Beschreibung sind besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is characterized in claim 1. In subclaims further training of the same is claimed and in the description are particularly preferred exemplary embodiments described.
Erfindungsgemäß werden als Einstellelement Kohlenstoff und/oder Germanium in einem Anteil von wesentlich mehr als 20% verwendet; das Einstellelement bzw. die Einstellelemente werden innerhalb des eigenleitenden fotoempfindlichen Bereichs in unterschiedlichen Mengen quer durch die Schichtdicke desselben verteilt. According to the invention, carbon and / or Germanium in a proportion of significantly more than 20% used; the setting element or the setting elements are within the intrinsic photosensitive area in different amounts across the layer thickness distributed.
Abgesehen von der an sich bekannten kontinuierlich ändernden Mengenverteilung ergeben sich Vorteile auch dann, wenn keine kontinuierliche Änderung der Verteilung des Einstellelements erfolgt, sondern die Verteilung in Stufen und/oder mit Unterbrechungen quer durch die Schichtdicke des eigenleitenden fotoempfindlichen Bereichs erfolgt.Apart from the continuously changing known per se Quantity distribution gives advantages even if none continuous change in the distribution of the adjusting element takes place, but the distribution in stages and / or with interruptions across the layer thickness of the intrinsically conductive photosensitive Area.
Die Erfindung ist anwendbar nicht nur bei Solarzellen, sondern beispielsweise auch in der Xerografie sowie für Fotodetektoren und Fotodioden unter Einschluß großflächiger Fotodiodenanordnung.The invention is applicable not only to solar cells, but for example also in xerography and for photo detectors and photodiodes including large-area photodiode array.
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch verbesserte spektrale Ansprechempfindlichkeit sowie eine verbesserte Sammlung der fotoelektrisch erzeugten Träger aus.The arrangement according to the invention is characterized by improved spectral responsiveness as well as an improved collection the photoelectrically generated carrier.
Das oder die Einstellelemente Germanium und Kohlenstoff können durch Aufdampfen, Zerstäuben oder mittels Glimmentladung eingebaut werden. Darüber hinaus können zusätzlich auch andere Einstellelemente, wie Zinn und Stickstoff, Anwendung finden.That or the setting elements germanium and carbon can by vapor deposition, atomization or by glow discharge become. In addition, others can also Adjustment elements such as tin and nitrogen are used.
Die fotoempfindliche Anordnung kann auch aus mehreren übereinandergelegten Stapeln von Schichtenkombinationen bestehen.The photosensitive arrangement can also consist of several superimposed ones There are stacking of layer combinations.
Bevorzugte Ausbildungsformen der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:Preferred embodiments of the invention will now be described of the drawings explained. Show:
Fig. 1 einen Typ einer PIN-Solarzelle, die einen abgestuften Bandabstand aufweist; FIG. 1 shows one type of a PIN solar cell having a graded band gap;
Fig. 2 eine Anwendung, bei der der Niederschlag der amorphen Legierung und die Anwendung des aktivierten Fluors und Wasserstoffs in getrennten Stufen und in getrennten Behältnissen durchgeführt werden; FIG. 2 shows an application in which the precipitation of the amorphous alloy and the application are carried out of the activated fluorine and hydrogen in separate steps and in separate containers;
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Schottky-Sperrschicht-Solarzelle; Fig. 3 is a sectional view of an embodiment of a Schottky barrier solar cell;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer geschichteten p-i-n-Solarzelle; Fig. 4 is a sectional view of a layered pin solar cell;
Fig. 5 eine Schnittansicht einer geschichteten n-i-p-Solarzelle; Fig. 5 is a sectional view of a laminated nip solar cell;
Fig. 6 eine Vorrichtung, mittels welcher amorphe Legierungen zusammen mit einem oder mehreren der Einstellelemente mittels eines plasma-aktivierten Dampfes niedergeschlagen werden können; und Fig. 6 shows a device by means of which amorphous alloys together with one or more of the setting elements by means of a plasma-activated vapor can be deposited; and
Fig. 7 ein solares Spektral-Belichtungs-Diagramm, in welchem die für verschiedene fotoempfindliche Anwendungen zur Verfügung stehenden Standard-Sonnenlicht-Wellenlängen in λ dargestellt sind. Fig. 7, in which the property for various applications available photosensitive standard sunlight wavelengths λ shown in a solar spectral exposure diagram.
In Fig. 1 ist eine PIN-Solarzelle dargestellt, die einen abgestuften Bandabstand aufweist. Der Bandabstand des eigenleitenden Bereichs ist von einem n⁺-Bereich zu einem n⁺-Bereich von 1,2 eV bis 1,8 eV abgestuft, was durch die Hinzufügung von einem oder mehreren den Bandabstand einstellenden Einstell-Elementen erreicht ist. Der eigenleitende Bereich i kann durch den Niederschlag von amorphem Si : F geformt sein. Der kleinste Bandabstand von 1,2 eV kann durch die Hinzufügung von Germanium während des Niederschlags des eigenleitenden Bereichs erreicht werden. Der Bandabstand kann von diesem Wert an vergrößert werden, indem die Menge des hinzugefügten Germaniums während des Niederschlags der eigenleitenden Schicht verringert wird. Der größte Wert des Bandabstandes von 1,8 eV kann dadurch erreicht werden, daß die Hinzufügung des oder der Einstell-Elemente gegen das Ende des Niederschlags der eigenleitenden Schicht beendet wird, und zwar noch bevor die p⁺-Schicht niedergeschlagen wird. Der Bandabstand kann dadurch weiter vergrößert werden, daß weitere Einstell-Elemente hinzugefügt werden, wie Stickstoff oder Kohlenstoff, womit für den Bandabstand ein Wert bis zu 1,8 eV und mehr nahe dem p⁺-Bereich erreichbar ist. Der Stickstoff kann dabei in der Form von Ammoniak (NH₃) hinzugefügt werden, während der Kohlenstoff eine Hinzufügung in der Form von Methan (CH₄) erfahren kann. Die Hinzufügung des oder der den Bandabstand einstellenden Elemente zur Erzielung eines abgestuften ("graded") Bandabstandes kann dabei unter Beibehaltung einer hohen Qualität der elektronischen Eigenschaften und der Fotoleitfähigkeit in der Zelle als Folge des Einschlusses von Fluor (und Wasserstoff) in der Legierung erfolgen. In Fig. 1, a PIN solar cell is shown, which has a graduated band gap. The bandgap of the intrinsically conductive area is graded from an n⁺ range to an n⁺ range of 1.2 eV to 1.8 eV, which is achieved by adding one or more adjusting elements that set the bandgap. The intrinsic region i can be formed by the deposition of amorphous Si: F. The smallest band gap of 1.2 eV can be achieved by adding germanium during the precipitation of the intrinsically conductive area. From this value, the bandgap can be increased by reducing the amount of germanium added during the precipitation of the intrinsic layer. The greatest value of the band gap of 1.8 eV can be achieved in that the addition of the adjusting element or elements is terminated towards the end of the precipitation of the intrinsically conductive layer, even before the p⁺ layer is deposited. The bandgap can be further increased by adding additional setting elements, such as nitrogen or carbon, which means that the bandgap can reach a value of up to 1.8 eV and more close to the p⁺ range. The nitrogen can be added in the form of ammonia (NH₃), while the carbon can be added in the form of methane (CH₄). The addition of the band gap adjusting element or elements to achieve a graded band gap can be carried out while maintaining a high quality of the electronic properties and the photoconductivity in the cell as a result of the inclusion of fluorine (and hydrogen) in the alloy.
Durch den abgestuften Bandabstand wird eine verbesserte Nutzung der Sonnenenergie für die Erzeugung von Elektronen-Lochpaaren erreicht. Weil das oder die Einstell-Elemente in allen beliebigen Mengen hinzugefügt werden kann oder können, sind verschiedene Formen der Abstufung erreichbar: Die Abstufung kann kontinuierlich, mit Unterbrechungen oder in Stufen vorgenommen sein. Auch eine Abstufung der n⁺- und der p⁺-Schichten ist in derselben Art und Weise oder durch ein selektives Dotieren möglich.The graded bandgap improves use the solar energy for the generation of electron-hole pairs reached. Because that or the adjustment elements in any quantity Different forms of gradation can or can be achieved: The gradation can be continuous, with interruptions or be done in stages. Also a gradation the n⁺ and p⁺ layers are of the same type and Possible or by selective doping.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß das Valenzband zwischen der n⁺-Schicht und der p⁺-Schicht geneigt ist. Diese wenn auch geringe Neigung gestattet es, daß die photonenerzeugten Löcher hin zu der p⁺-Schicht zur Sammlung wandern. Eine derartige Neigung kann durch eine selektive Dotierung in kleinen Mengen während des Niederschlags der eigenleitenden Schicht erreicht werden. Sie kann statt dessen auch durch den Aufbau einer Raumladung erreicht werden. Wenn ein Bereich mit einer Raumladung vorhanden ist, dann können die erzeugten Löcher in Richtung auf die p⁺-Schicht frei wandern. From Fig. 1 it can be seen that the valence band between the n⁺ layer and the p⁺ layer is inclined. This slight inclination allows the photon generated holes to migrate towards the p⁺ layer for collection. Such an inclination can be achieved by selective doping in small amounts during the precipitation of the intrinsic layer. Instead, it can also be achieved by building a space charge. If there is an area with a space charge, the holes created can migrate freely towards the p⁺ layer.
Durch eine Abstufung des Bandabstandes in der in Fig. 1 gezeigten Art liegt eine geringfügige Verringerung der Leerlaufspannung im Vergleich zu einer Legierung mit einer einheitlichen Bandbreite von 1,8 eV vor, da der kleinste Bandabstand der abgestuften Legierung für diesen Wert im wesentlichen bestimmend ist. Der Kurzschlußstrom wird jedoch als Folge der wirksameren Nutzung der Sonnenenergie für die Erzeugung der Elektronenlöcher und als Folge der wirksameren Sammlung der erzeugten Träger vergrößert. Die Arbeitsweise der gesamten Anordnung wird daher insbesondere für solche Anwendungen verbessert, bei denen höhere Ströme und niedrigere Spannungen gefordert oder akzeptiert werden. Eine Vergrößerung des Bandabstandes auf einen Wert von mehr als 1,8 eV vergrößert auch die Menge an Sonnenlicht, die zur Nutzung in der Anordnung zur Verfügung steht. By grading the band gap in the manner shown in FIG. 1, there is a slight reduction in the open circuit voltage compared to an alloy with a uniform bandwidth of 1.8 eV, since the smallest band gap of the graded alloy is essentially decisive for this value. However, the short-circuit current is increased as a result of the more efficient use of solar energy to generate the electron holes and as a result of the more efficient collection of the carriers produced. The operation of the entire arrangement is therefore improved in particular for those applications in which higher currents and lower voltages are required or accepted. Increasing the bandgap to more than 1.8 eV also increases the amount of sunlight available for use in the array.
Bei der Herstellung der fotoempfindlichen Anordnung können die weiteren Elemente in die amorphe Legierung während deren Niederschlag eingefügt werden, jedoch kann es auch ratsam erscheinen, den Niederschlag der amorphen Legierung und die Injektion der weiteren Elemente in die Halbleiterlegierung völlig separat voneinander durchzuführen. Dies kann einen Vorteil für bestimmte Anwendungen bringen, weil die Bedingungen für die Injektion solcher Mittel dann völlig unabhängig von den Bedingungen für den Niederschlag der Legierung sind. So kann die Porosität der Legierung, falls beim Aufdampfen eine poröse Legierung erzeugt wird, in einigen Fällen durch Umgebungsbedingungen viel leichter verringert werden, die sich wesentlich von denjenigen eines normalen Aufdampfprozesses unterscheiden. Unter Hinweis auf die Fig. 2 kann dazu festgestellt werden, daß hier schematisch angedeutet ist, daß der Niederschlag der amorphen Legierung völlig getrennt von der Eindiffundierung der weiteren Elemente durchgeführt wird. In the production of the photosensitive arrangement, the further elements can be inserted into the amorphous alloy during their precipitation, but it may also appear advisable to carry out the precipitation of the amorphous alloy and the injection of the further elements into the semiconductor alloy completely separately from one another. This can be advantageous for certain applications because the conditions for the injection of such agents are then completely independent of the conditions for the precipitation of the alloy. Thus, the porosity of the alloy, if a porous alloy is produced during the vapor deposition, can in some cases be reduced much more easily by environmental conditions which differ significantly from those of a normal vapor deposition process. With reference to FIG. 2, it can be stated that it is indicated schematically here that the deposition of the amorphous alloy is carried out completely separately from the diffusion of the other elements.
Fig. 3 zeigt eine Schottky-Sperrschicht-Solarzelle 142, die ein Substrat 144 aus einem Material mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit sowie der Fähigkeit besitzt, einen ohmschen Kontakt mit einer amorphen Silicium-Legierung 146 herzustellen. Das Substrat 144 besteht aus einem Metall einer kleinen Arbeitsfunktion, wie Aluminium, Tantal, rostfreier Stahl oder einem anderen Material, das mit der amorphen Silicium-Legierung 146 zusammenpaßt, die auf das Substrat 144 niedergeschlagen ist. Die Legierung weist eine kleine Zustandsdichte in der Energielücke von vorzugsweise nicht mehr als 10¹⁶ je cm³ je eV. Dabei ist vorgesehen, daß die Legierung einen Bereich 148 nahe dem Substrat 144 aufweist, der eine n⁺-Leitfähigkeit besitzt, der stark dotiert ist und eine Grenzschicht niedrigen Widerstandes zwischen der Elektrode und einem undotierten Bereich 150 mit einem relativ hohen Dunkelwiderstand bildet, wobei der Bereich 150 ein eigenleitender Bereich mit einer kleinen n-Leitfähigkeit ist und einen abgestuften Bandabstand, wie vorbeschrieben, aufweist. Fig. 3 shows a Schottky barrier solar cell 142, 144 has a substrate made of a material having a good electrical conductivity and the ability to produce an ohmic contact with an amorphous silicon alloy 146th The substrate 144 is made of a metal of a small work function, such as aluminum, tantalum, stainless steel, or other material that matches the amorphous silicon alloy 146 deposited on the substrate 144 . The alloy has a small density of states in the energy gap of preferably not more than 10¹⁶ per cm³ per eV. It is envisaged that the alloy has a region 148 near the substrate 144 which has an n⁺ conductivity, which is heavily doped and forms a low-resistance boundary layer between the electrode and an undoped region 150 with a relatively high dark resistance, the Area 150 is an intrinsically conductive area with a small n-conductivity and has a graded band gap, as described above.
Die obere Fläche der amorphen Legierung 146 grenzt an einen metallischen Bereich 152 an, wobei die Grenzschicht zwischen diesem metallischen Bereich und der amorphen Legierung 146 eine Schottky-Sperrschicht 154 bildet. Der metallische Bereich 152 ist transparent oder halbtransparent gegenüber der solaren Bestrahlung, weist eine gute elektrische Leitfähigkeit auf und besitzt eine hohe Arbeitsfunktion von beispielsweise 4,5 eV und mehr bei Verwendung von beispielsweise Gold, Platin, Palladium u. dgl. im Vergleich zu derjenigen der amorphen Legierung 146. Der metallische Bereich 152 kann eine einzige Metallschicht sein oder aus mehreren Schichten bestehen. Die amorphe Legierung 146 kann eine Dicke von etwa 0,5 bis 1 µm und der metallische Bereich 152 kann eine Dicke von etwa 10 nm haben, um gegenüber der solaren Bestrahlung halbtransparent zu sein.The upper surface of the amorphous alloy 146 adjoins a metallic region 152 , the boundary layer between this metallic region and the amorphous alloy 146 forming a Schottky barrier layer 154 . The metallic region 152 is transparent or semi-transparent to the solar radiation, has good electrical conductivity and has a high work function of, for example, 4.5 eV and more when using, for example, gold, platinum, palladium and the like. The like compared to that of the amorphous alloy 146 . The metallic region 152 can be a single metal layer or can consist of several layers. The amorphous alloy 146 can have a thickness of approximately 0.5 to 1 µm and the metallic region 152 can have a thickness of approximately 10 nm in order to be semi-transparent to solar radiation.
Auf die Oberfläche des metallischen Bereichs 152 ist eine Gitterelektrode 156 aus einem mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit bestehenden Metall aufgelegt. Die Gitterelektrode kann aus orthogonal angelegten Linien eines leitfähigen Materials bestehen und nur einen kleinen Anteil der Fläche des metallischen Bereichs einnehmen, dessen Rest der Sonnenenergie ausgesetzt ist. Die Gitterelektrode 156 nimmt im Ausführungsbeispiel nur etwa 5 bis 10% der gesamten Fläche des metallischen Bereichs 152 ein und sammelt den Strom gleichförmig von dem metallischen Bereich 152, um so für die Anordnung einen guten niedrigen Reihenwiderstand sicherzustellen.A grid electrode 156 made of a metal with a good electrical conductivity is placed on the surface of the metallic region 152 . The grid electrode can consist of orthogonally arranged lines of a conductive material and occupy only a small portion of the area of the metallic area, the rest of which is exposed to solar energy. In the exemplary embodiment, the grid electrode 156 takes up only about 5 to 10% of the total area of the metallic region 152 and collects the current uniformly from the metallic region 152 , so as to ensure a good low series resistance for the arrangement.
Über der Gitterelektrode 156 und den Flächen des metallischen Bereichs 152, die nicht von der Gitterelektrode 156 abgedeckt sind, kann eine Antireflexionsschicht 158 angeordnet werden. Die Antireflexionsschicht 158 weist eine der solaren Bestrahlung ausgesetzte Oberfläche 160 auf. Diese Antireflexionsschicht 158 hat eine Dicke in der Größenordnung der Wellenlänge des maximalen Energiepunktes des solaren Strahlenspektrums geteilt durch den vierfachen Brechungsindex der Antireflexionsschicht. Wenn der metallische Bereich 152 aus Platin einer Dicke von 10 nm besteht, dann eignet sich für die Antireflexionsschicht 158 Zirkoniumoxyd einer Dicke von etwa 50 nm und mit einem Brechungsindex von 2,1.An anti-reflection layer 158 can be arranged over the grid electrode 156 and the surfaces of the metallic region 152 that are not covered by the grid electrode 156 . The antireflection layer 158 has a surface 160 exposed to solar radiation. This antireflection layer 158 has a thickness on the order of the wavelength of the maximum energy point of the solar radiation spectrum divided by four times the refractive index of the antireflection layer. If the metallic region 152 consists of platinum with a thickness of 10 nm, then zirconium oxide with a thickness of approximately 50 nm and with a refractive index of 2.1 is suitable for the antireflection layer 158 .
Das oder die der Einstellung des Bandabstandes dienenden Einstell-Elemente werden dem einen Lichtstrom erzeugenden Bereich 150 während dessen Niederschlag in wechselnden Mengen hinzugefügt. Die Schottky-Sperrschicht 154, die in der Grenzschicht zwischen den Bereichen 150 und 152 ausgebildet ist, trennt die aus den Photonen der solaren Bestrahlung erzeugten Ladungsträger in der Legierung 146, die als Strom durch die Gitterelektrode 156 gesammelt werden. Zwischen die Schichten 150 und 152 kann noch eine Oxydschicht eingefügt werden, um eine MIS-Solarzelle zu bilden.The adjusting element or elements serving to adjust the band gap are added to the region 150 producing a luminous flux in varying amounts during its precipitation. The Schottky barrier layer 154 , which is formed in the boundary layer between the regions 150 and 152 , separates the charge carriers in the alloy 146 generated from the photons of the solar radiation, which are collected as current through the grid electrode 156 . An oxide layer can also be inserted between the layers 150 and 152 in order to form an MIS solar cell.
Zusätzlich zu der in Fig. 3 gezeigten Schottky-Sperrschicht- oder MIS-Solarzelle können auch Solarzellen mit einer p-i-n-Schichtung in der amorphen Legierung geschaffen werden, wobei aufeinanderfolgend ein Niederschlag, eine Kompensation oder Änderung und eine Dotierung vorgenommen werden. Die Solarzellen dieser Ausbildungen sind in den Fig. 4 und 5 schematisch dargestellt. In addition to the Schottky junction or MIS solar cell shown in FIG. 3, it is also possible to create solar cells with a pin layer in the amorphous alloy, with successive precipitation, compensation or change and doping. The solar cells of these designs are shown schematically in FIGS. 4 and 5.
In Fig. 4 ist eine p-i-n-Solarzelle 198 gezeigt, die ein aus Glas oder einem flexiblen Gewebe aus rostfreiem Stahl oder Aluminium bestehendes Substrat 200 umfaßt. Das Substrat 200 weist eine Breite und eine Länge auf, die für die jeweilige Anwendung erwünscht sind, und hat vorzugsweise eine Dicke von wenigstens 75 µm (3 mil). Auf das Substrat 200 ist eine Isolierschicht 202 aufgebracht, was auf chemische Weise geschehen kann, durch ein Aufdampfen oder eine anodische Behandlung im Falle der Verwendung von Aluminium für das Substrat. Die Schicht 202 weist eine Dicke von 5 µm auf und kann aus einem Metalloxyd bestehen. Wenn das Substrat aus Aluminium besteht, dann sollte die Schicht 202 Aluminiumoxyd (Al₂O₃) sein; besteht das Substrat aus rostfreiem Stahl, dann kann die Schicht 202 aus Siliziumdioxyd (SiO₂) oder ein anderes geeignetes Glas sein.In FIG. 4, a pin solar cell 198 is shown comprising a glass or consisting of a flexible fabric made of stainless steel or aluminum substrate 200. The substrate 200 has a width and a length desired for the particular application and is preferably at least 75 µm (3 mils) thick. An insulating layer 202 is applied to the substrate 200 , which can be done chemically, by vapor deposition or an anodic treatment if aluminum is used for the substrate. The layer 202 has a thickness of 5 μm and can consist of a metal oxide. If the substrate is made of aluminum, then layer 202 should be aluminum oxide (Al₂O₃); if the substrate is made of stainless steel, then the layer 202 can be made of silicon dioxide (SiO₂) or another suitable glass.
Über der Schicht 202 ist eine Elektrode 204 in einer oder mehreren Schichten angeordnet, um für die Zelle 198 eine Basiselektrode zu bilden. Die Elektrode 204 ist auf die Schicht 202 aufgedampft, was verhältnismäßig rasch durchgeführt werden kann. Sie ist aus einem reflektierenden Metall gebildet, wie Molybdän, Aluminium, Chrom oder rostfreiem Stahl, wenn die Anordnung als Solarzelle oder als ein fotovoltaisches Gerät benutzt wird. Dabei wird eine solche reflektierende Elektrode unter dem Gesichtspunkt bevorzugt, daß bei einer Solarzelle alles von der Halbleiter-Legierung nicht absorbierte Licht dann durch eine solche Elektrode reflektiert wird, so daß es erneut durch die Halbleiter-Legierung hindurchgeleitet wird, die folglich dann weitere Lichtenergie absorbiert, womit in bekannter Weise der Wirkungsgrad der Solarzelle verbessert wird.An electrode 204 is disposed in one or more layers above layer 202 to form a base electrode for cell 198 . The electrode 204 is evaporated onto the layer 202 , which can be carried out relatively quickly. It is formed from a reflective metal, such as molybdenum, aluminum, chrome, or stainless steel, when the arrangement is used as a solar cell or as a photovoltaic device. Such a reflective electrode is preferred from the point of view that in a solar cell all light not absorbed by the semiconductor alloy is then reflected by such an electrode, so that it is passed through the semiconductor alloy again, which consequently then absorbs further light energy , which improves the efficiency of the solar cell in a known manner.
Das Substrat 200 erfährt dann die eigentliche Beschichtung mit der amorphen Legierung. Die Fig. 4 und 5 zeigen verschiedene p-i-n-Schichtungen. In beiden Fällen weist die Legierung eine Gesamtdicke zwischen etwa 300 nm und 3 µm auf. Diese Dicke stellt sicher, daß die Strukturen keine Löcher oder andere physikalische Defekte haben, wobei damit auch eine maximale Lichtabsorption erreichbar ist. Ein dickeres Material kann zwar noch mehr Licht absorbieren, jedoch ist davon auszugehen, daß ab einer gewissen Dicke kein weiterer Strom erzeugt wird, da die größere Dicke eine verstärkte Rekombination der durch das Licht erzeugten Elektronen-Loch-Paare erlaubt. (Es sei darauf hingewiesen, daß die Dicke der verschiedenen Schichten, die in den Fig. 3 bis 5 gezeigt sind, nicht im Maßstab gezeichnet ist.)The substrate 200 then experiences the actual coating with the amorphous alloy. FIGS. 4 and 5 show various pin-laminations. In both cases the alloy has a total thickness between approximately 300 nm and 3 µm. This thickness ensures that the structures have no holes or other physical defects, with which maximum light absorption can also be achieved. A thicker material can absorb even more light, but it can be assumed that no further current is generated from a certain thickness, since the larger thickness allows an increased recombination of the electron-hole pairs generated by the light. (It should be noted that the thickness of the various layers shown in Figs. 3-5 is not drawn to scale.)
Bei der p-i-n-Solarzelle 198 ist auf der Elektrode 204 zunächst eine stark dotierte Legierungsschicht 206 des n⁺-Typs niedergeschlagen. Diese Schicht 206 wird überdeckt von einer eigenleitenden i-Schicht 208, auf der wiederum eine hochdotierte Legierungsschicht 210 des p⁺-Typs niedergeschlagen ist. Die einzelnen Legierungsschichten 206, 208 und 210 bilden die aktiven Schichten der p-i-n-Solarzelle 198.In the pin solar cell 198 , a heavily doped alloy layer 206 of the n⁺ type is initially deposited on the electrode 204 . This layer 206 is covered by an intrinsically conductive i-layer 208 , on which in turn a highly doped alloy layer 210 of the p⁺ type is deposited. The individual alloy layers 206, 208 and 210 form the active layers of the pin solar cell 198 .
Wenngleich diese Solarzelle auch für andere Zwecke genutzt werden kann, soll sie nachfolgend für die Benutzung als ein fotovoltaisches Gerät näher beschrieben werden.Although this solar cell is also used for other purposes can be used below for use as a photovoltaic device are described in more detail.
Für die Nutzung als ein fotovoltaisches Gerät weist die äußere Schicht 210 eine kleine Lichtabsorption und eine hohe Leitfähigkeit auf. Die eigenleitende Legierungsschicht 208 weist eine abgestufte Wellenlängenschwelle für eine solare Fotoempfindlichkeit, eine hohe Lichtabsorption, eine kleine Dunkelleitfähigkeit und eine hohe Fotoleitfähigkeit auf, wobei der Bandabstand dieser Schicht durch genügende und wechselnde Mengen eines oder mehrerer der Einstell-Elemente abgestuft ist. Die untere Legierungsschicht 206 weist eine kleine Lichtabsorption und eine hohe Leitfähigkeit auf. Die Gesamtdicke dieser drei Schichten 206, 208 und 210 beträgt, wie vorerwähnt, wenigstens etwa 300 nm. Die Dicke der Schicht 206 ist etwa 5 bis 50 nm. Die Dicke der eigenleitenden Schicht 208 ist etwa 300 nm bis 3 µm. Die Dicke der Schicht 210 ist schließlich etwa 5 bis 50 nm. Als Folge der kürzeren Diffusionslänge der Löcher sollte die obere Schicht 210 so dünn als möglich sein und in der Größenordnung von etwa 5 bis 15 nm liegen. Eine solche kleinstmögliche Dicke der äußeren Schicht, die anstelle einer p⁺-Schicht auch eine n⁺-Schicht sein kann, wird dabei auch unter dem Gesichtspunkt bevorzugt, eine Lichtabsorption zu vermeiden, weshalb in diese Schicht im allgemeinen auch keine den Bandabstand einstellenden Elemente eingefügt werden.For use as a photovoltaic device, the outer layer 210 has low light absorption and high conductivity. The intrinsic alloy layer 208 has a graded wavelength threshold for solar photosensitivity, high light absorption, low dark conductivity and high photoconductivity, the bandgap of this layer being graded by sufficient and varying amounts of one or more of the adjustment elements. The lower alloy layer 206 has a small light absorption and a high conductivity. The total thickness of these three layers 206, 208 and 210 is, as mentioned above, at least about 300 nm. The thickness of the layer 206 is about 5 to 50 nm. The thickness of the intrinsically conductive layer 208 is about 300 nm to 3 μm. Finally, the thickness of the layer 210 is approximately 5 to 50 nm. As a result of the shorter diffusion length of the holes, the upper layer 210 should be as thin as possible and be of the order of approximately 5 to 15 nm. Such a smallest possible thickness of the outer layer, which can also be an n⁺ layer instead of a p⁺ layer, is also preferred from the point of view of avoiding light absorption, which is why no elements that adjust the band gap are generally inserted into this layer will.
Die Solarzelle 212 gemäß Fig. 5 ist darin abgewandelt, daß hier auf die Elektrode 204 zunächst eine p⁺-Schicht 214 niedergeschlagen ist, die von einer eigenleitenden Schicht 216 überdeckt wird, welche für eine Abstufung des Bandabstandes wechselnde Mengen einer oder mehrerer der Einstell-Elemente enthält. Über der Schicht 216 ist eine n-Legierungsschicht 218 und über dieser eine äußere n⁺-Legierungsschicht 220 angeordnet. Während die eigenleitenden Legierungsschichten 208 und 216 der beiden Ausführungsformen aus einer amorphen Legierung gebildet sind, können die anderen Schichten auch polykristallin sein, so insbesondere die Schicht 214. Bei den beiden Ausführungsformen kann im übrigen die Reihenfolge der einzelnen Schichten auch umgekehrt sein.The solar cell 212 according to FIG. 5 is modified in that a p⁺ layer 214 is initially deposited on the electrode 204 , which is covered by an intrinsically conductive layer 216 which, for a gradation of the band gap, changes amounts of one or more of the setting Contains items. An n-alloy layer 218 is arranged over the layer 216 and an outer n⁺-alloy layer 220 is arranged over this. While the intrinsically conductive alloy layers 208 and 216 of the two embodiments are formed from an amorphous alloy, the other layers can also be polycrystalline, in particular layer 214 . In the two embodiments, the order of the individual layers can also be reversed.
Sobald die einzelnen Halbleiter-Legierungsschichten in der gewünschten Reihenfolge niedergeschlagen sind, wird ein weiterer Niederschlag vorzugsweise in einer abgetrennten Umgebung durchgeführt. Dieser weitere Niederschlag ist vorzugsweise ein Aufdampfprozeß, weil dieser am schnellsten durchgeführt werden kann. Dabei wird eine TCO-Schicht 222, d. h. eine transparente leitfähige Oxydschicht, aufgebracht, bei der es sich beispielsweise um Indium-Zinn-Oxyd (ITO), Cadmiumstannat (Cd₂SnO₄) oder dotiertes Zinnoxyd (SnO₂) handeln kann. Diese TCO-Schicht wird aufgebracht, nachdem das Fluor und der Wasserstoff hinzugefügt wurden, falls die Filme nicht mit diesen Elementen niedergeschlagen wurden. Auch die Einstellelemente können erst nachträglich hinzugefügt werden. As soon as the individual semiconductor alloy layers are deposited in the desired order, further precipitation is preferably carried out in a separate environment. This further precipitation is preferably an evaporation process because this can be carried out the fastest. A TCO layer 222 , ie a transparent conductive oxide layer, is applied, which can be, for example, indium tin oxide (ITO), cadmium stannate (Cd₂SnO₄) or doped tin oxide (SnO₂). This TCO layer is applied after the fluorine and hydrogen have been added, if the films have not been deposited with these elements. The setting elements can also only be added later.
Auf die TCO-Schicht 222 kann noch, falls erwünscht, ein Elektrodengitter 224 aufgebracht werden. Wenn die Anordnung eine genügend kleine Fläche besitzt, dann ist die TCO-Schicht 222 im allgemeinen ausreichend leitfähig, so daß dann das Gitter 224 nicht benötigt wird, um einen guten Wirkungsgrad des Gerätes zu erhalten. Wenn das Gerät dagegen großflächig ausgeführt ist oder die Leitfähigkeit der TCO-Schicht 222 nicht ausreicht, dann bringt die Anordnung eines solchen Gitters 224 den Vorteil, daß damit der Weg der Ladungsträger verkürzt und somit der Wirkungsgrad der Anordnung verbessert wird.If desired, an electrode grid 224 can also be applied to the TCO layer 222 . If the array has a sufficiently small area, then the TCO layer 222 is generally sufficiently conductive so that the grid 224 is then not needed to maintain good device efficiency. If, on the other hand, the device has a large area or the conductivity of the TCO layer 222 is insufficient, the arrangement of such a grid 224 has the advantage that it shortens the path of the charge carriers and thus improves the efficiency of the arrangement.
In Fig. 6 ist eine Vorrichtung gezeigt, die eine plasma-aktivierte Aufdampfung innerhalb einer Kammer 226 erlaubt. Ein Steuergerät 228 dient zur Steuerung der verschiedenen Parameter, wie des Druckes, der Fließraten usw. Der Druck in der Kammer 226 wird in diesem Fall auf etwa 0,13 Pa oder weniger eingestellt. FIG. 6 shows a device which allows plasma-activated evaporation within a chamber 226 . A controller 228 is used to control various parameters such as pressure, flow rates, etc. The pressure in chamber 226 is set to about 0.13 Pa or less in this case.
Eine oder mehrere Leitungen, wie die Leitungen 230 und 232, dienen der Zuleitung der Reaktionsgase, wie beispielsweise Silizium-Tetrafluorid (SiF₄) und Wasserstoff (H₂), in einen Plasmabereich 234. Der Plasmabereich 234 wird zwischen einer an einer Gleichstromquelle liegenden Spule 236 und einer Platte 238 gebildet. Das Plasma aktiviert das oder die zugeleiteten Gase, um aktiviertes Fluor und Wasserstoff zum Niederschlag auf ein Substrat 240 zu bringen. Das Substrat 240 kann auf die für den Niederschlag erwünschte Temperatur mittels einer Heizeinrichtung 44 erhitzt werden.One or more lines, such as lines 230 and 232 , serve to feed the reaction gases, such as silicon tetrafluoride (SiF₄) and hydrogen (H₂), into a plasma area 234 . The plasma region 234 is formed between a coil 236 connected to a direct current source and a plate 238 . The plasma activates the supplied gas or gases to precipitate activated fluorine and hydrogen onto a substrate 240 . The substrate 240 can be heated to the temperature desired for the precipitation by means of a heating device 44 .
Das oder die Einstell-Elemente sowie Silizium werden aus Verdampfungsbehältern 242 und 244 zugeführt. Der Behälter 242 kann beispielsweise Germanium und der Behälter 244 Silizium enthalten. Die Verdampfung der Elemente kann mittels eines Elektronenstrahls oder einer anderen Heizeinrichtung erfolgen, und die Elemente werden dann durch das Plasma aktiviert. The adjustment element or elements and silicon are supplied from evaporation containers 242 and 244 . For example, container 242 may contain germanium and container 244 may contain silicon. The elements can be vaporized by means of an electron beam or other heating device, and the elements are then activated by the plasma.
Für eine Veränderung der Mengen des oder der Einstell-Elemente kann ein Verschluß 246 benutzt werden. Dieser Verschluß 246 ist drehbar angeordnet, wobei seine Drehzahl gesteuert werden kann, um die Menge des oder der den Bandabstand einstellenden Elemente für eine Abstufung des Bandabstandes zu verändern. Es ist weiterhin möglich, das oder die zur Einstellung des Bandabstandes dienenden Elemente in wechselnden Mengen stufenweise oder kontinuierlich in diskreten Schichten niederzuschlagen.A closure 246 can be used to change the amounts of the adjustment element (s). This closure 246 is rotatably arranged and its speed can be controlled to change the amount of the bandgap adjusting element (s) for grading the bandgap. It is also possible to deposit the element or elements used to adjust the band gap in varying amounts stepwise or continuously in discrete layers.
In Fig. 7 ist das zur Verfügung stehende Sonnenlicht-Spektrum gezeigt. Mit Luftmasse O (AMO) ist das Sonnenlicht bezeichnet, das außerhalb der Atmosphäre zur Verfügung steht, wobei dann die Sonne direkt oberhalb ist. Mit Luftmasse AM1 ist das Sonnenlicht bezeichnet, das nach der Filterung durch die Erdatmosphäre zur Verfügung steht. Kristallines Silizium ist ein indirekter Halbleiter mit einem Bandabstand von etwa 1,1 bis 1,2 eV, was der Wellenlänge λ von etwa 1,0 µm entspricht. Für Licht mit einer Wellenlänge oberhalb der Schwelle, die durch den Bandabstand definiert ist, sind die Photonenenergien nicht ausreichend, um ein Ladungsträgerpaar zu erzeugenn, so daß sie folglich keinen zusätzlichen Strom liefern.In Fig. 7, available to sunlight spectrum is shown. Air mass O (AMO) denotes the sunlight that is available outside the atmosphere, with the sun then being directly above. Air mass AM1 denotes the sunlight that is available after filtering through the earth's atmosphere. Crystalline silicon is an indirect semiconductor with a band gap of approximately 1.1 to 1.2 eV, which corresponds to the wavelength λ of approximately 1.0 µm. For light with a wavelength above the threshold defined by the bandgap, the photon energies are not sufficient to generate a pair of charge carriers, and consequently they do not supply any additional current.
Der Bandabstand, auf den in der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen ist, ist definiert als der extrapolierte Schnitt einer Kurve mit der Gleichung (αℏω)1/2, wobei α der Absorptionskoeffizient und ℏω die Photonenenergie ist.The bandgap referred to in the present specification is defined as the extrapolated section of a curve with the equation (αℏω) 1/2 , where α is the absorption coefficient and ℏω is the photon energy.
Eine weitere fotoempfindliche Anwendung ergibt sich für die Laser-Wellenlängen, um beispielsweise ein infrarotes Ansprechen zu erhalten. Ein fotoempfindliches Material, das bei einem schnellen elektrofotografischen Computer-Ausgangsgerät mit einem Laser, wie einem Helium-Neon-Laser, verwendet ist, sollte eine Wellenlänge-Schwelle von etwa 0,6 µm haben. Für einen faseroptischen Gebrauch, wie beispielsweise mit GaAs-Lasern, sollte die Schwelle des fotoempfindlichen Materials etwa 1 µm oder weniger betragen. Die Hinzufügung eines oder mehrerer Einstell-Elemente erlaubt die Bereitstellung von Legierungen mit einer abgestuften Bandbreite entsprechend der gewünschten Anwendung.Another photosensitive application arises for the Laser wavelengths, for example an infrared response to obtain. A photosensitive material that with a fast electrophotographic computer output device with a laser, such as a helium-neon laser should have a wavelength threshold of about 0.6 µm to have. For fiber optic use such as with GaAs lasers, the threshold of the photosensitive Material is about 1 micron or less. The addition one or more setting elements allows the provision of alloys with a graded bandwidth according to the desired application.
Jede der Halbleiter-Legierungsschichten kann auf das eine Basiselektrode bildende Substrat mittels der Glimmentladung niedergeschlagen werden unter Verwendung einer Kammer, die in der US-PS 4 226 898 oder DE-PS 31 35 393 bzw. DE-PS 31 35 412 beschrieben ist. Die Legierungsschichten können auch in einem kontinuierlichen Verfahren niedergeschlagen werden. In diesen Fällen wird das System der Glimmentladung anfänglich auf etwa 0,13 Pa evakuiert, um die Kammer auszuspülen und evtl. Verunreinigungen aus der Atmosphäre zu entfernen, die das Niederschlagungssystem bildet. Das Legierungsmaterial ist vorzugsweise Silizium-Tetrafluorid (SiF₄), Wasserstoff (H₂) und German (GeH₄). Das Plasma der Glimmentladung ist vorzugsweise aus dem Gasgemisch erhalten. Das System gemäß der US-PS 4 226 898 wird vorzugsweise bei einem Druck in der Größenordnung von etwa 40 bis 200 Pa, vorzugsweise bei einem Druck zwischen 80 und 130 Pa und insbesondere von 80 Pa betrieben.Each of the semiconductor alloy layers can be applied to one Base electrode forming substrate by means of the glow discharge be put down using a chamber that is described in US Pat. No. 4,226,898 or DE-PS 31 35 393 or DE-PS 31 35 412. The alloy layers can also be in a continuous process be put down. In these cases, the system the glow discharge is initially evacuated to about 0.13 Pa, to rinse out the chamber and remove any contaminants to remove the atmosphere that the precipitation system forms. The alloy material is preferably silicon tetrafluoride (SiF₄), hydrogen (H₂) and German (GeH₄). The plasma of the glow discharge is preferably from the gas mixture receive. The system according to U.S. Patent 4,226,898 is preferably at a pressure on the order of about 40 to 200 Pa, preferably at a pressure between 80 and operated at 130 Pa and in particular at 80 Pa.
Das Halbleitermaterial wird auf das vorzugsweise mittels einer infraroten Einrichtung auf die für den Niederschlag jeder Legierungsschicht erwünschte Temperatur erhitzte Substrat aus einem selbst unterhaltenen Plasma niedergeschlagen. Die dotierten Schichten der Anordnungen werden bei verschiedenen Temperaturen in der Größenordnung zwischen 200 und etwa 1000°C niedergeschlagen, was von der Form des benutzten Materials abhängig ist. Die obere Grenze der Substrattemperatur ist dabei teilweise abhängig von dem Typ des für das Substrat verwendeten Metalls. Bei Aluminium sollte die obere Temperatur nicht mehr als etwa 600°C betragen, während sie für rostfreien Stahl auch oberhalb von etwa 1000°C liegen kann. Für eine anfangs mit Wasserstoff kompensierte amorphe Legierung, die eine eigenleitende Schicht in einer n-i-p- oder in einer p-i-n-Anordnung bildet, sollte die Temperatur des Substrats weniger als etwa 400°C und vorzugsweise etwa 300°C betragen.The semiconductor material is preferably on the an infrared device on that for precipitation each alloy layer desired temperature heated substrate knocked out from a self-sustained plasma. The doped layers of the devices are used in different Temperatures in the range between 200 and about Knocked down 1000 ° C, depending on the shape used Material is dependent. The upper limit of the substrate temperature is partly dependent on the type of for Substrate used metal. For aluminum, the top Temperature should not be more than about 600 ° C while for stainless steel they are also above about 1000 ° C can. For an initially compensated with hydrogen amorphous alloy that is intrinsically conductive Forms layer in an n-i-p or in a p-i-n arrangement, the temperature of the substrate should be less than about 400 ° C and preferably about 300 ° C.
Die Konzentrationen der Dotierungsmittel werden in Abhängigkeit davon gewählt, welche Leitfähigkeit für die einzelnen Schichten des p-, des p⁺-, des n- oder des n⁺-Typs während des Niederschlags der einzelnen Legierungsschichten gewünscht sind. Für n- oder p-dotierte Schichten wird das Material mit zwischen 5 und 100 ppm des Dotierungsmittels dotiert. Für n⁺- oder p⁺-dotierte Schichten des Materials wird das Dotierungsmaterial in Mengen zwischen 100 ppm bis über 1% verwendet.The concentrations of the dopants become dependent chosen what conductivity for each Layers of the p, p⁺, n or n⁺ type during the precipitation of the individual alloy layers are desired. For n- or p-doped layers, this becomes Material with between 5 and 100 ppm of the dopant endowed. For n⁺- or p⁺-doped layers of The doping material is used in quantities between 100 ppm to over 1% used.
Der Niederschlag mittels der Glimmentladung kann ein mittels eines Wechselstroms erzeugtes Plasma umfassen, in welches die Materialien eingefügt werden. Das Plasma wird dabei vorzugsweise zwischen einer Kathode und einer durch das Substrat gebildeten Anode aufrechterhalten, wobei der Wechselstrom eine Frequenz von etwa 1 kHz bis 13,6 MHz hat. The glow discharge precipitation can be a of an alternating current generated plasma, in which the materials are inserted. The plasma is there preferably between a cathode and a through maintain the substrate formed anode, the AC has a frequency of about 1 kHz to 13.6 MHz.
Für ein Ausführungsbeispiel wird ein Gemisch der Gase GeH₄, Ar, SiF₄ und H₂ bereitgestellt, bei dem der relative Anteil von GeH₄ zu SiF₄ in der Größenordnung von 0,001 bis 1% fotoempfindliche Legierungen mit dem abgestuften Bandabstand erzeugt, ohne daß die Legierungen ihre gewünschten elektronischen Eigenschaften verlieren. Bei dem Gemisch beträgt das Verhältnis von SiF₄ zu H₂ zwischen 4 zu 1 und 10 zu 1. Die Menge des oder der Einstell-Elemente in der resultierenden Legierung ist viel größer als die Gasanteile und liegt in Abhängigkeit von der Anwendung wesentlich oberhalb 20%. Argon ist als ein Verdünnungsmittel nützlich, aber nicht wesentlich für die Durchführung des Verfahrens.For one embodiment, a mixture of the gases GeH₄, Ar, SiF₄ and H₂ provided, in which the relative proportion from GeH₄ to SiF₄ in the order of 0.001 to 1% photosensitive alloys with the graduated bandgap generated without the alloys having their desired electronic Lose properties. When the mixture is the ratio of SiF₄ to H₂ between 4 to 1 and 10 to 1. The amount of the setting element (s) in the resulting alloy is much larger than the gas content and is dependent of the application significantly above 20%. Argon is useful as a diluent, but not essential for the implementation of the procedure.
Obwohl das oder die Einstell-Elemente wenigstens für eine Abstufung des fotoempfindlichen Bereichs der Anordnungen vorgesehen sind, können sie auch für die anderen Legierungsschichten der Anordnungen nützlich sein. Außer dem eigenleitenden Bereich können alle anderen Legierungsschichten auch andere als amorphe Schichten sein, so beispielsweise polykristalline Schichten, wobei mit dem Ausdruck "amorph" eine Legierung oder ein Material gemeint ist, das eine langreichweitige Unordnung aufweist, obwohl es eine kurze oder auch dazwischen liegende Ordnung haben kann und manchmal sogar kristalline Einschlüsse aufweist.Although that or the setting elements at least for a gradation of the photosensitive Range of arrangements are provided, they can also useful for the other alloy layers of the assemblies his. In addition to the intrinsic area all other alloy layers other than amorphous Layers, such as polycrystalline layers, with the expression "amorphous" an alloy or a material what is meant is a long-range disorder, although it's a short or intermediate order can sometimes have crystalline inclusions.
Claims (6)
- übereinanderliegenden pin-Schichten eines amorphen Siliciumlegierungsmaterials, das sowohl Wasserstoff als auch Fluor beinhaltet, um damit die Zustandsdichte in den Bandabständen zu verringern; und
- mindestens einem Einstellelement in unterschiedlichen Mengen quer durch die Schichtdicke des eigenleitenden fotoempfindlichen Bereichs, um die Bandbreite einzustellen und um die Strahlungsabsorption zu verbessern, ohne damit die Störstellen-Zustandsdichte im Bandabstand zu verändern,
dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellelement Kohlenstoff (C) und/oder Germanium (Ge) in einem Anteil von wesentlich mehr als 20% verwendet ist.1. Photosensitive arrangement with
superimposed pin layers of an amorphous silicon alloy material containing both hydrogen and fluorine, in order to reduce the density of states in the bandgaps; and
at least one adjusting element in different amounts across the layer thickness of the intrinsically conductive photosensitive region in order to adjust the bandwidth and to improve the radiation absorption without changing the impurity state density in the band gap,
characterized in that carbon (C) and / or germanium (Ge) is used in a proportion of significantly more than 20%.
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