JP2002016271A - Thin-film photoelectric conversion element - Google Patents
Thin-film photoelectric conversion elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ｐ層、ｉ層、ｎ層
を積層したｐｉｎ接合を備えた半導体薄膜の光電変換作
用を利用して、光を電気に変換する太陽電池等の薄膜光
電変換素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin-film photoelectric conversion device such as a solar cell for converting light into electricity by utilizing the photoelectric conversion effect of a semiconductor thin film having a pin junction in which a p-layer, an i-layer and an n-layer are stacked. It relates to a conversion element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の薄膜光電変換素子としては、ｐ
ｉｎ接合を含む光電変換層として、非晶質シリコンを用
いるものや、微結晶シリコンを用いるものが知られてい
る。微結晶シリコン用いた光起電力素子において、ｐｉ
ｎ接合のｎ層とｉ層との間やｐ層とｉ層との間に、不純
物の拡散防止のために、シリコンカーバイトやシリコン
ナイトライド、シリコンオキサイドを挟んだものが知ら
れている（特開平１１─１０３０８２号公報）。2. Description of the Related Art As a thin film photoelectric conversion element of this kind, p
As a photoelectric conversion layer including an in-junction, a layer using amorphous silicon and a layer using microcrystalline silicon are known. In a photovoltaic device using microcrystalline silicon, pi
It is known that silicon carbide, silicon nitride, or silicon oxide is interposed between an n-layer and an i-layer or between a p-layer and an i-layer of an n-junction in order to prevent diffusion of impurities. JP-A-11-103082).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のｐ層、
ｉ層、ｎ層に微結晶シリコンを用いた太陽電池では、開
放電圧（以下Vocと記す）が０．４〜０．５Vと低く、変
換効率（以下Eff と記す）も低いことが問題である。ま
た、微結晶シリコンの粒界などに起因した欠陥の存在に
より、ｉ層中での再結合が増加し、素子の形状因子（以
下FFと記す）が小さくなることも大きな課題である。However, the conventional p-layer,
In a solar cell using microcrystalline silicon for the i-layer and the n-layer, the open-circuit voltage (hereinafter referred to as Voc) is as low as 0.4 to 0.5 V, and the conversion efficiency (hereinafter referred to as Eff) is problematic. . Another major problem is that recombination in the i-layer increases due to the presence of defects caused by the grain boundaries of microcrystalline silicon and the like, and the form factor (hereinafter referred to as FF) of the element decreases.
【０００４】更に、微結晶を成長させる際に、初期成長
の過程で結晶粒径が小さく、結晶粒界等欠陥が多いこと
が知られており、これもEff を低くする原因であった。
本発明の目的は、これらの問題を解決し、Eff の高い薄
膜光電変換素子を提供することにある。Further, when growing microcrystals, it is known that the crystal grain size is small and there are many defects such as crystal grain boundaries during the initial growth process, and this is also a cause of lowering Eff.
An object of the present invention is to solve these problems and to provide a thin-film photoelectric conversion element having a high Eff.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため本
発明は、ｐ型導電性のｐ層、実質的に真性なｉ層、ｎ型
導電性のｎ層を積層してなる少なくとも一つのｐｉｎ接
合を含む光電変換層と、その光電変換層の光入射側に備
えられた導電性で、且つ光透過性の第一電極と、その第
一電極と対向する面に備えられた第二電極とを有する薄
膜光電変換素子において、ｐｉｎ接合を構成するｉ層
が、微結晶シリコン又は、微結晶シリコンゲルマニウム
からなり、これと接するｐ層、ｎ層の少なくとも一方
が、微結晶シリコンカーバイトと微結晶シリコンとの混
晶であるものとする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides at least one of a p-type conductive p-layer, a substantially intrinsic i-layer, and an n-type conductive n-layer. A photoelectric conversion layer including a pin junction, a conductive and light-transmissive first electrode provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer, and a second electrode provided on a surface facing the first electrode In the thin-film photoelectric conversion element having the following structure, the i layer constituting the pin junction is made of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium, and at least one of the p layer and the n layer in contact with the i layer is formed of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon. It is assumed to be a mixed crystal with crystalline silicon.
【０００６】ｐ層、ｎ層の少なくとも一方に、バンドギ
ャップの広い微結晶シリコンカーバイトを用いれば、接
合電位が大きくなり、また、透明なため光吸収が少なく
なって、開放電圧を高めることができる。ｐｉｎ接合を
構成するｉ層が、微結晶シリコン又は、微結晶シリコン
ゲルマニウムからなり、ｉ層と微結晶シリコンカーバイ
トと微結晶シリコンとの混晶からなる界面層を介して接
するｐ層、ｎ層の少なくとも一方が、微結晶シリコンカ
ーバイトと微結晶シリコンとの混晶としても良い。If microcrystalline silicon carbide having a wide band gap is used for at least one of the p-layer and the n-layer, the junction potential is increased and the light absorption is reduced due to the transparency, so that the open-circuit voltage can be increased. it can. An i layer constituting a pin junction is made of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium, and a p layer and an n layer that are in contact with each other via an interface layer made of a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon. May be a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon.
【０００７】また、微結晶シリコンカーバイトと微結晶
シリコンとの混晶のｎ層またはｐ層と微結晶シリコンの
ｉ層との間に、微結晶シリコンカーバイトと微結晶シリ
コンとの混晶の界面層を介在させることにより、界面で
の再結合が抑制される。ｐｉｎ接合を構成するｉ層が、
光入射側に近い側の微結晶シリコン又は、微結晶シリコ
ンゲルマニウムからなる層と、光入射側から遠い側の光
入射側から遠ざかる程微結晶シリコンカーバイトの割合
が連続的に増す微結晶シリコンカーバイトと微結晶シリ
コンとの混晶からなる層とからなり、光入射側から遠い
側の導電層が微結晶シリコンカーバイトと微結晶シリコ
ンとの混晶としても良い。Further, a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon is provided between an n-layer or a p-layer of mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon and an i-layer of microcrystalline silicon. By interposing the interface layer, recombination at the interface is suppressed. The i layer constituting the pin junction is
A layer made of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium on the side closer to the light incident side and a microcrystalline silicon carbide in which the proportion of microcrystalline silicon carbide increases continuously as the distance from the light incident side farther from the light incident side increases The conductive layer on the side farther from the light incident side may be a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon.
【０００８】光入射側から遠ざかる程微結晶シリコンカ
ーバイトの割合が連続的に増すようにすれば、バンド接
合不連続が緩和され、ｉ層内部に電界が付与され、更
に、光学的に透明な層が配置されてそこでの再結合を減
少させる。その結果、Voc、FFの高い良好な発電特性を
得ることができる。ｐ層、ｎ層が共に微結晶シリコンカ
ーバイトと微結晶シリコンとの混晶からなるものでも良
い。If the proportion of microcrystalline silicon carbide increases continuously as the distance from the light incident side increases, the band junction discontinuity is alleviated, an electric field is applied inside the i-layer, and the optically transparent layer is formed. A layer is placed to reduce recombination there. As a result, good power generation characteristics with high Voc and FF can be obtained. Both the p-layer and the n-layer may be made of a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon.
【０００９】微結晶シリコンカーバイトと微結晶シリコ
ンとの混晶の炭素量が、原子比で１０% 未満であると、
光吸収率の低下が不十分で、微結晶シリコンカーバイト
を混ぜた効果が無い。逆に３０% を越える炭素量では抵
抗が大きくなり、十分な飽和電流密度（以下Jsc と記
す）が取れず実用的で無い。When the carbon content of the mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon is less than 10% in atomic ratio,
The decrease in light absorption is insufficient, and there is no effect of mixing microcrystalline silicon carbide. Conversely, if the amount of carbon exceeds 30%, the resistance increases, and a sufficient saturation current density (hereinafter referred to as Jsc) cannot be obtained, which is not practical.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】［実施例１］図１は、この発明の
実施例１の薄膜太陽電池の断面図である。絶縁性基板１
上に金属電極２を介して半導体のｐｉｎ構造が積層さ
れ、更に透明電極６が形成されている。具体的には、絶
縁性基板１はガラスであり、金属電極２は、スパッター
法で形成された銀薄膜であり、透明電極６は酸化インジ
ウム錫薄膜である。ｐｉｎ構造の詳細は、下から厚さ５
０〜５００nm の微結晶シリコンカーバイドのｎ層３、
厚さ２μm の微結晶シリコンのｉ層４、厚さ２０nmの微
結晶シリコンカーバイドのｐ層５である。ここでｎ層
３、ｐ層５の微結晶シリコンカーバイド層とは、シリコ
ンカーバイドの微結晶とシリコンの微結晶との混晶であ
る。炭素量は、原子比率で１０〜３０% 、代表的な値と
しては約２０% である。[Embodiment 1] FIG. 1 is a sectional view of a thin-film solar cell according to Embodiment 1 of the present invention. Insulating substrate 1
A semiconductor pin structure is stacked on top of the metal electrode 2, and a transparent electrode 6 is further formed. Specifically, the insulating substrate 1 is made of glass, the metal electrode 2 is a silver thin film formed by a sputtering method, and the transparent electrode 6 is an indium tin oxide thin film. For details of the pin structure,
An n-layer 3 of 0-500 nm microcrystalline silicon carbide,
An i-layer 4 of microcrystalline silicon having a thickness of 2 μm and a p-layer 5 of microcrystalline silicon carbide having a thickness of 20 nm. Here, the microcrystalline silicon carbide layers of the n-layer 3 and the p-layer 5 are mixed crystals of silicon carbide microcrystals and silicon microcrystals. The carbon content is 10 to 30% in atomic ratio, and about 20% as a typical value.
【００１１】微結晶シリコンカーバイド層のｎ層３、ｐ
層５および微結晶シリコンのｉ層４は、いずれも１３．
５６MHz の高周波によるプラズマＣＶＤ法によって成長
温度：３００〜５００℃、圧力：１０〜１５０Paとして
堆積した。原料ガスはモノシラン（ＳｉＨ4 ）とメタン
（ＣＨ4 ）である。ドーピングガスにはフォスフィン
（ＰＨ3 ）とディボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を用いた。The n layer 3 of the microcrystalline silicon carbide layer, p
The layer 5 and the i-layer 4 of microcrystalline silicon are both 13.
Deposition was performed by a plasma CVD method using a high frequency of 56 MHz at a growth temperature of 300 to 500 ° C and a pressure of 10 to 150 Pa. Raw material gas is monosilane (SiH 4) and methane (CH 4). Phosphine (PH 3 ) and diborane (B 2 H 6 ) were used as doping gases.
【００１２】本構成の１cm2 の太陽電池のI-V（電流─
電圧）特性値は、Voc=０．６９V、FF= ６８% 、Jsc =
３０mA/cm2、Eff=１４．１%であった。これは、従来ｎ
層、ｐ層を微結晶シリコン層として作製した太陽電池の
Eff=１１．３%に比べ、絶対値で約３%、相対的には２
６．５%の効率向上である。この効率向上は、ｎ層３と
ｐ層５をいずれも微結晶シリコンより光吸収が少ない微
結晶シリコンカーバイド層としたため、光学的なロスが
低減されたこと、および、界面のバンドギャップが大き
くなるため、界面再結合が低減されたことによる。図４
（ａ）は実施例１の太陽電池のバンド構造図である。ｎ
層３とｐ層５のバンドギャップが大きくなっている。EF
はフェルミレベルである。The IV (current ─) of a 1 cm 2 solar cell of this configuration
Voltage) characteristic values are: Voc = 0.69V, FF = 68%, Jsc =
30 mA / cm 2 and Eff = 14.1%. This is conventionally n
Layer and p layer as microcrystalline silicon layers
Compared to Eff = 11.3%, the absolute value is about 3%, and the relative value is 2%.
This is a 6.5% efficiency improvement. This improvement in efficiency is achieved by reducing the optical loss and increasing the band gap at the interface because the n-layer 3 and the p-layer 5 are both microcrystalline silicon carbide layers that absorb less light than microcrystalline silicon. Therefore, interfacial recombination is reduced. FIG.
(A) is a band structure diagram of the solar cell of Example 1. n
The band gap between layer 3 and p layer 5 is large. EF
Is the Fermi level.
【００１３】特に、ｎ層３の吸収係数が小さいために、
その膜厚を微結晶シリコンの２０〜４０nmから５０〜５
００nmとすることが可能となる。このためｎ層３の微結
晶シリコンカーバイドの結晶粒径を大きく成長させるこ
とができ、それを種として、ｉ層４の微結晶シリコンも
成長初期から大きく成長させることができる。こうして
主に光吸収が起きる微結晶シリコンのｉ層４の結晶粒径
を大きくし、結晶欠陥の多い粒界を減らすことによっ
て、一層効率向上を図ることが可能となる。In particular, since the absorption coefficient of the n-layer 3 is small,
The film thickness is changed from 20 to 40 nm of microcrystalline silicon to 50 to 5
It can be set to 00 nm. For this reason, the crystal grain size of the microcrystalline silicon carbide of the n-layer 3 can be made large, and the microcrystalline silicon of the i-layer 4 can also be grown from the initial stage by using it as a seed. Thus, the crystal grain size of the microcrystalline silicon i-layer 4 where light absorption mainly occurs is increased, and the grain boundaries having many crystal defects are reduced, whereby the efficiency can be further improved.
【００１４】例えば本実施例では、微結晶シリコンカー
バイドのｎ層３の成長温度を３００〜５００℃とし、約
３００nm成長させることにより、その結晶粒径を膜厚と
ほぼ等しい約２００〜３００nmとすることが可能とな
り、引き続いて成長する微結晶シリコンのｉ層４の結晶
粒径を成長初期から約２００〜３００nmとすることがで
きた。For example, in the present embodiment, the growth temperature of the n-layer 3 of microcrystalline silicon carbide is set at 300 to 500 ° C., and by growing it to about 300 nm, the crystal grain size is set to about 200 to 300 nm almost equal to the film thickness. Thus, the crystal grain size of the microcrystalline silicon i-layer 4 that subsequently grows can be set to about 200 to 300 nm from the initial stage of growth.
【００１５】［実施例２］微結晶シリコンカーバイド
は、シリコンと炭素との比率を変えることにより、光学
的な光吸収量を制御することが可能であり、電気的な特
性も制御することが可能である。例えば、炭素の比率を
増やすことによりバンドギャップが大きく透明で、高抵
抗な微結晶シリコンカーバイド層を得ることができる。[Embodiment 2] In microcrystalline silicon carbide, the optical absorption amount can be controlled by changing the ratio of silicon to carbon, and the electrical characteristics can also be controlled. It is. For example, by increasing the ratio of carbon, a highly crystalline microcrystalline silicon carbide layer having a large band gap and high resistance can be obtained.
【００１６】図２は、この発明の実施例２の薄膜太陽電
池の断面図である。図１の実施例１の太陽電池との相違
点は、ｎ層３とｉ層４との間に炭素量を制御して中間的
なバンドギャップを持った微結晶シリコンカーバイドの
界面層１１を、同様にｉ層４とｐ層５との間にには微結
晶シリコンカーバイドの界面層１２が挿入されているこ
とである。界面層１１、１２の微結晶シリコンカーバイ
ド層もシリコンカーバイドの微結晶とシリコンの微結晶
との混晶である。炭素の原子比率は、ｎ層３、ｉ層４の
炭素の原子比率の約半分とした。FIG. 2 is a sectional view of a thin-film solar cell according to Embodiment 2 of the present invention. The difference from the solar cell of Example 1 in FIG. 1 is that the interface layer 11 of microcrystalline silicon carbide having an intermediate band gap by controlling the amount of carbon between the n-layer 3 and the i-layer 4 is provided. Similarly, an interface layer 12 of microcrystalline silicon carbide is inserted between the i layer 4 and the p layer 5. The microcrystalline silicon carbide layers of the interface layers 11 and 12 are also mixed crystals of silicon carbide microcrystals and silicon microcrystals. The atomic ratio of carbon was about half of the atomic ratio of carbon in the n-layer 3 and the i-layer 4.
【００１７】実施例２の太陽電池のI-V（電流─電圧）
特性値は、Voc=０．７０V、FF= ６９% 、Jsc=３１mA/cm
2、Eff=１４．９%であり、実施例１の太陽電池と比べ、
若干の効率向上が見られた。これは、界面層１１、１２
の挿入により、界面での再結合防止効果が、改善された
ためと考えられる。図４（ｂ）は実施例２の太陽電池の
バンド構造図である。バンドギャップがやや大きい界面
層１１、１２が挿入されている。界面層１１、１２はそ
れぞれ弱ｎ、弱ｐとしたが、ドーピングが少なく、殆ど
真性であっても良い。The IV (current / voltage) of the solar cell of Example 2
Characteristic values are Voc = 0.70V, FF = 69%, Jsc = 31mA / cm
2 , Eff = 14.9%, compared with the solar cell of Example 1,
Some improvement in efficiency was seen. This is because the interface layers 11, 12
It is considered that the effect of preventing the recombination at the interface was improved by the insertion of. FIG. 4B is a band structure diagram of the solar cell of the second embodiment. Interface layers 11 and 12 having a slightly larger band gap are inserted. Although the interface layers 11 and 12 are weak n and weak p, respectively, they may be less intrinsic and may be substantially intrinsic.
【００１８】先に記した特開平１１─１０３０８２号公
報には、ｎ層とｉ層との間、或いはｐ層とｉ層との間
に、微結晶シリコンカーバイト等の中間層を介在させた
例が開示されている。しかし、その発明は、ｎ層、ｐ層
が水素を含有する非単結晶シリコンと限定されており、
ｎ層、ｐ層が微結晶シリコンカーバイド層である本発明
とは異なる発明である。また、その中間層の目的がｎ
層、ｐ層からｉ層への不純物の拡散防止であり、厚さが
１〜２０nmであることも本発明とは異なる発明であるこ
との証拠である。In the above-mentioned JP-A-11-103082, an intermediate layer such as microcrystalline silicon carbide is interposed between an n-layer and an i-layer or between a p-layer and an i-layer. Examples are disclosed. However, the invention is limited to non-single-crystal silicon in which the n-layer and the p-layer contain hydrogen,
This is an invention different from the invention in which the n-layer and the p-layer are microcrystalline silicon carbide layers. The purpose of the intermediate layer is n
This is for preventing diffusion of impurities from the layer and the p-layer to the i-layer, and the fact that the thickness is 1 to 20 nm is also evidence that the present invention is different from the present invention.
【００１９】［実施例３］図３は、この発明の実施例３
の薄膜太陽電池の断面図である。図２の実施例２の太陽
電池との相違点は、ｉ層４のｎ層３に近い側約１／３を
微結晶シリコンカーバイドの初期ｉ層１４とし、界面層
１１に接する部分から微結晶シリコンのｉ層４に接する
部分までの炭素の原子比率を連続的に減少させている点
である。Third Embodiment FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the thin-film solar cell of FIG. The difference from the solar cell of Example 2 in FIG. 2 is that about one third of the i-layer 4 near the n-layer 3 is an initial i-layer 14 of microcrystalline silicon carbide, and the microcrystalline silicon carbide starts from the portion in contact with the interface layer 11. The point is that the atomic ratio of carbon up to the portion in contact with the silicon i-layer 4 is continuously reduced.
【００２０】実施例３の太陽電池のI-V（電流─電圧）
特性値は、Voc=０．７２V、FF= ７２% 、Jsc=３２mA/cm
2、Eff=１６．６%であった。図４（ｃ）は実施例３の太
陽電池のバンド構造図である。ｎ層３に近い側の初期ｉ
層１４で、炭素の原子比率の減少に対応して、ｎ層４か
ら遠ざかる程、次第にバンドギャップが小さくなってい
る。The IV (current / voltage) of the solar cell of Example 3
Characteristic values are Voc = 0.72V, FF = 72%, Jsc = 32mA / cm
2 , Eff = 16.6%. FIG. 4C is a band structure diagram of the solar cell of the third embodiment. Initial i near the n-layer 3
In the layer 14, the band gap gradually decreases as the distance from the n-layer 4 increases, corresponding to the decrease in the atomic ratio of carbon.
【００２１】この例では、連続的に炭素の原子比率を変
化させたことによって、バンド接合不連続が緩和された
こと、更に、ｉ層４内部に電界が付与されたこと、光学
的に透明な層が結晶粒径の小さなｎ層３側に配置され、
そこでの再結合を減少させたこと等により、Eff が改善
されたと考えられる。上記の実施例は、いずれもｉ層が
微結晶シリコンの例としたが、ｉ層が微結晶シリコンゲ
ルマニウムの薄膜太陽電池においても同様の結果が得ら
れた。また本発明は、凹凸によるテクスチャー効果の付
与された基板を使用した太陽電池、透明電極付ガラス基
板上にｐｉｎ接合を形成した太陽電池等の場合にも適用
可能である。In this example, by continuously changing the atomic ratio of carbon, the band junction discontinuity was reduced, an electric field was applied inside the i-layer 4, and the optically transparent The layer is arranged on the n layer 3 side having a small crystal grain size,
It is thought that Eff was improved by reducing recombination there. In each of the above embodiments, the i-layer is an example of microcrystalline silicon. However, similar results were obtained in a thin-film solar cell in which the i-layer was microcrystalline silicon germanium. The present invention is also applicable to a solar cell using a substrate provided with a texture effect by unevenness, a solar cell having a pin junction formed on a glass substrate with a transparent electrode, and the like.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ｐ
層、ｉ層、ｎ層を積層してなる少なくとも一つのｐｉｎ
接合を含む光電変換層と、その光電変換層の光入射側に
備えられた第一電極と、その第一電極と対向する面に備
えられた第二電極とを有する薄膜光電変換素子におい
て、ｐｉｎ接合を構成するｉ層が、微結晶シリコン又
は、微結晶シリコンゲルマニウムからなり、これと接す
るｐ層、ｎ層の少なくとも一方を、微結晶シリコンカー
バイトと微結晶シリコンとの混晶とすることにより、ｐ
層、ｎ層の光吸収が低減されるとともに、界面のバンド
ギャップが大きくなるため界面再結合が低減されて、変
換効率の高い薄膜光電変換素子を作製することができ
る。As described above, according to the present invention, p
At least one pin formed by laminating a layer, an i layer, and an n layer
In a thin-film photoelectric conversion element including a photoelectric conversion layer including a junction, a first electrode provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer, and a second electrode provided on a surface facing the first electrode, The i layer forming the junction is made of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium, and at least one of the p layer and the n layer in contact with the i layer is made of a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon. , P
The light absorption of the layer and the n-layer is reduced, and the band gap at the interface is increased, so that interface recombination is reduced. Thus, a thin-film photoelectric conversion element with high conversion efficiency can be manufactured.
【００２３】ｉ層と微結晶シリコンカーバイト層のｎ
層、ｐ層との間に微結晶シリコンカーバイト層の界面層
を設けることによって、界面での再結合が抑制され、変
換効率が改善される。ｉ層のｎ層側を微結晶シリコンカ
ーバイト層とし、炭素量を連続的に変化させることによ
り、バンド接合不連続が緩和され、変換効率が改善され
る。よって本発明は、変換効率の高い薄膜光電変換素子
の実現に極めて有効な発明である。The i layer and the n of the microcrystalline silicon carbide layer
By providing an interface layer of a microcrystalline silicon carbide layer between the layer and the p layer, recombination at the interface is suppressed and conversion efficiency is improved. By forming the microcrystalline silicon carbide layer on the n-layer side of the i-layer and continuously changing the amount of carbon, the band junction discontinuity is reduced and the conversion efficiency is improved. Therefore, the present invention is an extremely effective invention for realizing a thin film photoelectric conversion element having high conversion efficiency.
【図１】本発明実施例１の薄膜太陽電池の断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin-film solar cell according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明実施例２の薄膜太陽電池の断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of a thin-film solar cell according to Embodiment 2 of the present invention.
【図３】本発明実施例３の薄膜太陽電池の断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a thin-film solar cell according to Embodiment 3 of the present invention.
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ実施例
１、実施例２、実施例３の薄膜太陽電池のバンド図FIGS. 4A, 4B, and 4C are band diagrams of the thin-film solar cells of Examples 1, 2, and 3, respectively.
１ 絶縁性基板 ２ 金属電極 ３ ｎ層 ４ ｉ層 ５ ｐ層 ６ 透明電極 １１ 界面層 １２ 界面層 １４ 初期ｉ層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating substrate 2 Metal electrode 3 n layer 4 i layer 5 p layer 6 Transparent electrode 11 interface layer 12 interface layer 14 initial i layer
Claims (6)
ｎ型導電性のｎ層を積層してなる少なくとも一つのｐｉ
ｎ接合を含む光電変換層と、その光電変換層の光入射側
に備えられた導電性で、且つ光透過性の第一電極と、そ
の第一電極と対向する面に備えられた第二電極とを有す
る薄膜光電変換素子において、ｐｉｎ接合を構成するｉ
層が、微結晶シリコン又は、微結晶シリコンゲルマニウ
ムからなり、これと接するｐ層、ｎ層の少なくとも一方
が、微結晶シリコンカーバイトと微結晶シリコンとの混
晶であることを特徴とする薄膜光電変換素子。1. A p-type conductive p-layer, a substantially intrinsic i-layer,
at least one pi formed by stacking n-type conductive n layers
A photoelectric conversion layer including an n-junction, a conductive and light-transmissive first electrode provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer, and a second electrode provided on a surface facing the first electrode In a thin film photoelectric conversion element having
The layer is made of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium, and at least one of the p layer and the n layer in contact with the layer is a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon. Conversion element.
ｎ型導電性のｎ層を積層してなる少なくとも一つのｐｉ
ｎ接合を含む光電変換層と、その光電変換層の光入射側
に備えられた導電性で、且つ光透過性の第一電極と、そ
の第一電極と対向する面に備えられた第二電極とを有す
る薄膜光電変換素子において、ｐｉｎ接合を構成するｉ
層が、微結晶シリコン又は、微結晶シリコンゲルマニウ
ムからなり、ｉ層と微結晶シリコンカーバイトと微結晶
シリコンとの混晶からなる界面層を介して接するｐ層、
ｎ層の少なくとも一方が、微結晶シリコンカーバイトと
微結晶シリコンとの混晶であることを特徴とする薄膜光
電変換素子。2. A p-type conductive p-layer, a substantially intrinsic i-layer,
at least one pi formed by stacking n-type conductive n layers
A photoelectric conversion layer including an n-junction, a conductive and light-transmissive first electrode provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer, and a second electrode provided on a surface facing the first electrode In a thin film photoelectric conversion element having
A p-layer in which the layer is made of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium, and is in contact via an interface layer made of a mixed crystal of i-layer, microcrystalline silicon carbide, and microcrystalline silicon;
A thin-film photoelectric conversion element, wherein at least one of the n layers is a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon.
ｎ型導電性のｎ層を積層してなる少なくとも一つのｐｉ
ｎ接合を含む光電変換層と、その光電変換層の光入射側
に備えられた導電性で、且つ光透過性の第一電極と、そ
の第一電極と対向する面に備えられた第二電極とを有す
る薄膜光電変換素子において、ｐｉｎ接合を構成するｉ
層が、光入射側に近い側の微結晶シリコン又は、微結晶
シリコンゲルマニウムからなる層と、光入射側から遠い
側の光入射側から遠ざかる程微結晶シリコンカーバイト
の割合が連続的に増す微結晶シリコンカーバイトと微結
晶シリコンとの混晶からなる層とからなり、光入射側か
ら遠い側の導電層が微結晶シリコンカーバイトと微結晶
シリコンとの混晶であることを特徴とする薄膜光電変換
素子。3. A p-type conductive p-layer, a substantially intrinsic i-layer,
at least one pi formed by stacking n-type conductive n layers
A photoelectric conversion layer including an n-junction, a conductive and light-transmissive first electrode provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer, and a second electrode provided on a surface facing the first electrode In a thin film photoelectric conversion element having
The layer in which the proportion of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium on the side closer to the light incident side and the proportion of microcrystalline silicon carbide continuously increases as the distance from the light incident side farther from the light incident side increases. A thin film comprising a layer made of a mixed crystal of crystalline silicon carbide and microcrystalline silicon, wherein the conductive layer farther from the light incident side is a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon. Photoelectric conversion element.
ｎ型導電性のｎ層を積層してなる少なくとも一つのｐｉ
ｎ接合を含む光電変換層と、その光電変換層の光入射側
に備えられた導電性で、且つ光透過性の第一電極と、そ
の第一電極と対向する面に備えられた第二電極とを有す
る薄膜光電変換素子において、ｐｉｎ接合を構成するｉ
層が、光入射側に近い側の微結晶シリコン又は、微結晶
シリコンゲルマニウムからなる層と、光入射側から遠い
側の光入射側から遠ざかる程微結晶シリコンカーバイト
の割合が連続的に増す微結晶シリコンカーバイトと微結
晶シリコンとの混晶からなる層とからなり、ｎ層が微結
晶シリコンカーバイトと微結晶シリコンとの混晶である
微結晶シリコン又は、微結晶シリコンゲルマニウムから
なり、ｉ層と微結晶シリコンカーバイトと微結晶シリコ
ンとの混晶からなる界面層を介して接するｐ層、ｎ層の
少なくとも一方が、微結晶シリコンカーバイトと微結晶
シリコンとの混晶であることを特徴とする薄膜光電変換
素子。4. A p-type conductive p-layer, a substantially intrinsic i-layer,
at least one pi formed by stacking n-type conductive n layers
A photoelectric conversion layer including an n-junction, a conductive and light-transmissive first electrode provided on the light incident side of the photoelectric conversion layer, and a second electrode provided on a surface facing the first electrode In a thin film photoelectric conversion element having
The layer in which the proportion of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium on the side closer to the light incident side and the proportion of microcrystalline silicon carbide continuously increases as the distance from the light incident side farther from the light incident side increases. A layer composed of a mixed crystal of crystalline silicon carbide and microcrystalline silicon, and an n-layer composed of microcrystalline silicon or microcrystalline silicon germanium which is a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon; i That at least one of the p-layer and the n-layer, which are in contact with each other via an interface layer made of a mixed crystal of the layer, microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon, is a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon. Characteristic thin film photoelectric conversion element.
トと微結晶シリコンとの混晶からなることを特徴とする
請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜光電変換素
子。5. The thin-film photoelectric conversion device according to claim 1, wherein both the p-layer and the n-layer are made of a mixed crystal of microcrystalline silicon carbide and microcrystalline silicon.
ンとの混晶の炭素量が、原子比で１０〜３０% の範囲に
あることを特徴とする請求項５に記載の薄膜光電変換素
子。6. The thin-film photoelectric conversion device according to claim 5, wherein the carbon content of the mixed crystal of the microcrystalline silicon carbide and the microcrystalline silicon is in the range of 10 to 30% in atomic ratio.
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|---|---|---|---|
| JP2000196532A JP2002016271A (en) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | Thin-film photoelectric conversion element |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006100611A (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Photovoltaic device |
| US7075052B2 (en) | 2002-10-08 | 2006-07-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
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| KR101789512B1 (en) * | 2017-01-09 | 2017-10-26 | 주식회사 아르케 | Method for manufacturing silicon carbide solar cell |
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2000
- 2000-06-29 JP JP2000196532A patent/JP2002016271A/en active Pending
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