J. Phys. France
Volume 43, Number 9, septembre 1982
Page(s) 1353 - 1358
J. Phys. France 43, 1353-1358 (1982)
DOI: 10.1051/jphys:019820043090135300

A new approach to photovoltaic junction formation by using pulse implantation doping technique

J. Piekoszewski1, M. Gryzinski1, J. Langner1, Z. Werner1 et G.C. Huth2

1  Institute of Nuclear Research, 05-400 Swierk, Poland
2  University of Southern California, School of Medicine, Suite 932,4676 Admiralty Way, Marina Del Rey, California 90291, U.S.A.

The paper presents the first demonstration of a new method of forming photovoltaic p-n junction in silicon by the « Pulse Implantation Doping (PID) » technique. In this technique, an intense ion pulse provides both the dose necessary for doping and the portion of energy required to recrystallize a damage-free, doped surface layer. The ion beam pulses within the range of one microsecond and of a current density within the range of several ka/cm2 are generated by a Rod Plasma Injector - the machine developed at INR - Swierk for the research in controlled ion beam fusion. The best solar cells obtained using a non-optimized PID process with boron as dopant have efficiencies of 4.5-4.7 %, without antireflection coating at AM1 condition.

L'article présente la première démonstration d'une nouvelle méthode de formation de la jonction photovoltaïque p-n dans le silicium par la technique de « Dopage par Implantation Pulsée - Pulse Implantation Doping (PID) ». Dans cette technique une impulsion intense d'ions apporte aussi bien la dose nécessaire pour le dopage que l'énergie nécessaire pour la recristallisation de la couche de surface. Le faisceau pulsé (durée dans le domaine des microsecondes et de densité de courant de l'ordre de plusieurs kA/cm2) est engendré par le « Rod Plasma Injector », machine développée à INR pour les recherches de fusion contrôlée. Les meilleures cellules solaires obtenues dans un processus DIP non-optimalisé, avec le bore comme dopant ont, dans la condition AM1 des rendements de 4,5-4,7 % sans la couche antireflet.

6172T - Doping and impurity implantation in germanium and silicon.
8460J - Photoelectric conversion: solar cells and arrays.

Key words
elemental semiconductors -- ion implantation -- p n homojunctions -- photovoltaic effects -- silicon -- solar cells