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太陽電池、センサ、ダイオード及びその製造方法 新技術説明会

国内特許コード P100000755
掲載日 2010年6月18日
出願番号 特願2009-080343
公開番号 特開2010-232541
登録番号 特許第5177686号
出願日 平成21年3月27日(2009.3.27)
公開日 平成22年10月14日(2010.10.14)
登録日 平成25年1月18日(2013.1.18)
発明者
  • 野口 隆
出願人
  • 国立大学法人 琉球大学
発明の名称 太陽電池、センサ、ダイオード及びその製造方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】ナノチューブを用いることにより光電変換の効率が高く、かつ、大面積化が可能である、太陽電池を提供する。
【解決手段】ダイオードを含んで成る太陽電池10であり、基板1上に形成され、n型不純物が導入されている多結晶シリコン層3と、一端が多結晶シリコン層3に接続され、多結晶シリコン層3の各シリコン粒子から伸びて形成されたナノチューブ4を含み、ナノチューブ4の他端側の部分4pに、多結晶シリコン層3とは逆導電型のp型不純物が導入されており、多結晶シリコン層3と、ナノチューブ4の他端側の部分4pにより、ダイオードの不純物領域が構成されている太陽電池10を構成する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


一般的な半導体装置では、シリコン基板に、もしくは、シリコン基板上のシリコンエピタキシャル層に、ダイオードやトランジスタ等の能動素子を形成している。



これに対して、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置においては、大面積のディスプレイにトランジスタを形成するために、画素の駆動を薄膜トランジスタ(TFT)で行っている。
そして、薄膜トランジスタは、ガラス基板上にシリコン薄膜を形成して、このシリコン薄膜にトランジスタのチャネル及びソース/ドレインを形成していた。
さらに、軽量化やコスト低減を図ることを目的として、薄膜トランジスタの基板にプラスチックを用いることが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。



プラスチック基板上に薄膜トランジスタを形成する方法としては、ガラス基板上に形成する場合と同様に、プラスチック基板の上に、SiO等の層を介して、薄膜トランジスタを構成するシリコン薄膜を形成していた。



ところで、一つのガラス基板上に、ディスプレイとしての画素及び周辺回路のみだけでなく、さらに、機能センサ、メモリ、A/D(Analog/Digital)、D/Aコンバータ、さらにはCPU(Central Processor Unit)等、様々な機能を有する回路素子を集積することが要望されてきている。



しかしながら、基板上に形成したシリコン薄膜に、それぞれの回路素子の不純物領域を形成すると、各不純物領域がシリコン薄膜の膜面方向に沿ってある程度の面積を必要とする。そのため、小さい面積内に多くの回路素子を集積することが難しく、集積化には限界がある。



また、薄膜トランジスタのシリコン薄膜は、アモルファス状態であるため、キャリアの移動度をあまり高くすることができない。



そこで、例えば、シリコンナノチューブ(シリコンナノワイヤ)を形成することにより、キャリアの移動度の高い回路素子を構成することが提案されている(例えば、特許文献2~特許文献4を参照)。

産業上の利用分野


本発明は、ナノチューブから成るダイオードを備えた、太陽電池やセンサに係わる。また、本発明は、ナノチューブから成るダイオード及びその製造方法に係わる。

特許請求の範囲 【請求項1】
ダイオードを含んで成る太陽電池であって、
基板上に形成され、p型不純物又はn型不純物が導入されている多結晶シリコン層と、
一端が前記多結晶シリコン層に接続され、前記多結晶シリコン層の各シリコン粒子から伸びて形成されたナノチューブを含み、
前記ナノチューブの他端側の部分に、前記多結晶シリコン層とは逆導電型の不純物が導入されており、
前記多結晶シリコン層と、前記ナノチューブの他端側の部分により、前記ダイオードの不純物領域が構成されている
ことを特徴とする太陽電池。

【請求項2】
前記基板上の前記ダイオードの全体の厚さが3μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。

【請求項3】
ダイオードを含んで成るセンサであって、
基板上に形成され、p型不純物又はn型不純物が導入されている多結晶シリコン層と、
一端が前記多結晶シリコン層に接続され、前記多結晶シリコン層の各シリコン粒子から伸びて形成されたナノチューブを含み、
前記ナノチューブの他端側の部分に、前記多結晶シリコン層とは逆導電型の不純物が導入されており、
前記多結晶シリコン層と、前記ナノチューブの他端側の部分により、前記ダイオードの不純物領域が構成されている
ことを特徴とするセンサ。

【請求項4】
基板上に形成され、p型不純物又はn型不純物が導入されている多結晶シリコン層と、
一端が前記多結晶シリコン層に接続され、前記多結晶シリコン層の各シリコン粒子から伸びて形成されたナノチューブを含み、
前記ナノチューブの他端側の部分に、前記多結晶シリコン層とは逆導電型の不純物が導入されており、
前記多結晶シリコン層と、前記ナノチューブの他端側の部分により、不純物領域が構成されている
ことを特徴とするダイオード。

【請求項5】
前記多結晶シリコン層は、各粒子の表面が(111)面にほぼ揃っており、前記ナノチューブが前記多結晶シリコン層の表面に対してほぼ垂直に伸びていることを特徴とする請求項4に記載のダイオード。

【請求項6】
基板上に、p型不純物又はn型不純物が導入されているアモルファスシリコン層を形成する工程と、
前記アモルファスシリコン層を加熱して結晶化することにより多結晶シリコン層を形成する工程と、
前記多結晶シリコン層上に、触媒金属膜を形成する工程と、
前記多結晶シリコン層の各シリコン粒子からナノチューブを成長させる工程と、
前記ナノチューブの他端側の部分に、イオン注入により、前記多結晶シリコン層とは逆導電型の不純物を導入する工程とを有する
ことを特徴とするダイオードの製造方法。

【請求項7】
前記アモルファスシリコン層の狭い領域を局所的に加熱結晶化して、その領域の表面を(111)面にした後に、加熱して前記アモルファスシリコン層全体を結晶化することにより、各粒子の表面が(111)面にほぼ揃った多結晶シリコン層を形成することを特徴とする請求項6に記載のダイオードの製造方法。
産業区分
  • 固体素子
  • 太陽熱利用
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009080343thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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