JP2011176058A - 太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】結晶シリコンにおける再結合の低減に依存せずに開放電圧を増大し得る太陽電池を提供する。
【解決手段】、太陽電池１０は、ｐｎ接合を有する結晶Ｓｉ層５０と、結晶Ｓｉ層５０の第１主面５０ａｓ上に形成された半導体層６０とを備える。半導体層６０は、結晶Ｓｉ層５０の半導体層６０と接触している部分の導電型と同じ導電型を有する。太陽電池１０への光照射時の開放電圧は、結晶Ｓｉ層５０内における電子の擬フェルミ準位とホールの擬フェルミ準位との準位差と異なる。
【選択図】図１
【解決手段】、太陽電池１０は、ｐｎ接合を有する結晶Ｓｉ層５０と、結晶Ｓｉ層５０の第１主面５０ａｓ上に形成された半導体層６０とを備える。半導体層６０は、結晶Ｓｉ層５０の半導体層６０と接触している部分の導電型と同じ導電型を有する。太陽電池１０への光照射時の開放電圧は、結晶Ｓｉ層５０内における電子の擬フェルミ準位とホールの擬フェルミ準位との準位差と異なる。
【選択図】図１
Description
本発明は、結晶シリコンが用いられた太陽電池に関し、特に、開放電圧を向上し得る太陽電池に関する。
従来、結晶シリコン（以下、結晶Ｓｉと適宜省略する）を用いた太陽電池では、結晶Ｓｉにおけるキャリアの再結合を可能な限り低減し、光照射時の開放電圧（以下、開放電圧と適宜省略する）を増大させることが多数試みられている。
例えば、非特許文献１に記載されている太陽電池では、半導体内部でのキャリアの再結合を低減するため、高品質な単結晶Ｓｉが用いられている。また、半導体表面でのキャリアの再結合を低減するため、表面の殆どがシリコン酸化膜で被覆されるとともに、金属との接触部分に拡散領域が設けられている。
非特許文献１によれば、上記構造の太陽電池で０．７Ｖ程度の開放電圧が得られている。
A. Wang et al. "24% efficient silicon solar cells", Applied Physics Letter Vol. 57、p602、１９９０年
上述した構造を有する太陽電池では、表面電極と裏面電極とに接続された外部回路の開放時における結晶Ｓｉ内の電子の擬フェルミ準位は、負電極のフェルミ準位に等しく、ホールの擬フェルミ準位は、正電極のフェルミ準位に等しい。つまり、開放電圧は、結晶Ｓｉ内における電子の擬フェルミ準位とホールの擬フェルミ準位との差に等しい。
このため、開放電圧を増大するためには、結晶Ｓｉにおける再結合を可能な限り低減することによって、電子の擬フェルミ準位とホールの擬フェルミ準位との差を大きくすることが一般的に考えられる。
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、結晶Ｓｉにおける再結合の低減に依存せずに開放電圧を増大し得る太陽電池の提供を目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明の第１の特徴は、ｐｎ接合を有する結晶シリコン層（結晶Ｓｉ層５０）と、前記結晶シリコン層の第１主面（第１主面５０ａｓ）上に形成された半導体層（半導体層６０）とを備える太陽電池（太陽電池１０）であって、前記半導体層は、前記結晶シリコン層の前記半導体層と接触している部分の導電型と同じ導電型を有し、前記太陽電池への光照射時の開放電圧が、前記結晶シリコン層内における電子の擬フェルミ準位とホールの擬フェルミ準位との準位差と異なることを要旨とする。
上述した本発明の第１の特徴に係る太陽電池において、前記開放電圧から前記準位差を減じた数値は、正の値であることが好ましい。
上述した本発明の第１の特徴に係る太陽電池において、前記第１主面と逆側に位置する前記結晶シリコン層の第２主面（第２主面５０ｂｓ）上に形成されたパッシベーション層（パッシベーション層４０）を備えることが好ましい。
本発明の第２の特徴は、ｐｎ接合を有する結晶シリコン層と、前記結晶シリコン層の第１主面上に形成され、水素を含む非晶質半導体からなる半導体層とを備える太陽電池であって、前記半導体層は、前記結晶シリコン層の前記半導体層と接触している部分の導電型と同じ導電型のドーパントを含み、前記半導体層の前記結晶シリコン層との界面近傍における半導体層の前記ドーパントの濃度は、１×１０１９／ｃｃ以上であることを要旨とする。
上述した本発明の第２の特徴に係る太陽電池において、前記第１主面と逆側に位置する前記結晶シリコン層の第２主面上に形成されたパッシベーション層を備えることが好ましい。
上述した本発明の第２の特徴に係る太陽電池において、前記パッシベーション層は、水素を含む非晶質半導体によって形成されていることが好ましい。
本発明の特徴によれば、結晶Ｓｉにおける再結合の低減に依存せずに開放電圧を増大し得る太陽電池を提供することができる。
次に、本発明に係る太陽電池の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付し、その説明を適宜省略する。
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。
（１）太陽電池の構造
図１は、本実施形態に係る太陽電池１０の構造を模式的に示す。太陽電池１０は、内部にｐｎ接合が形成された結晶Ｓｉを用いた太陽電池１０である。図１に示すように、太陽電池１０は、第１電極２０、第２電極３０、パッシベーション層４０、結晶Ｓｉ層５０及び薄膜の半導体層６０を備える。太陽電池１０では、第２主面１０ｂｓから第１主面１０ａｓに向かって、第２電極３０、パッシベーション層４０、結晶Ｓｉ層５０、半導体層６０及び第１電極２０が順次重なっている。
図１は、本実施形態に係る太陽電池１０の構造を模式的に示す。太陽電池１０は、内部にｐｎ接合が形成された結晶Ｓｉを用いた太陽電池１０である。図１に示すように、太陽電池１０は、第１電極２０、第２電極３０、パッシベーション層４０、結晶Ｓｉ層５０及び薄膜の半導体層６０を備える。太陽電池１０では、第２主面１０ｂｓから第１主面１０ａｓに向かって、第２電極３０、パッシベーション層４０、結晶Ｓｉ層５０、半導体層６０及び第１電極２０が順次重なっている。
太陽電池１０は、第１主面１０ａｓ側に設けられた第１電極２０、及び第２主面１０ｂｓ側に設けられた第２電極３０のどちらか一方の電極側を光入射側とする。光入射側に配置される電極は、できるだけ多くの光を結晶Ｓｉ層５０に入射させることができるように、光透過性に形成される。
第１電極２０及び第２電極３０は、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの金属からなる。第１電極２０及び第２電極３０のうち光入射側に配置される一方の電極は、入射光を結晶Ｓｉ層５０に透過できるように、櫛形形状のような光透過性の形状に形成される。一方、他方の電極の形状は特に限定されず、一方の電極と同様に光透過性の形状であってもよいし、結晶Ｓｉ層５０の第２主面１０ｂｓのほぼ全面を覆うような遮光性を有するように形成されてもよい。
また、第１電極２０及び第２電極３０は、結晶Ｓｉ層５０側に酸化インジウムや酸化亜鉛などの透光性導電酸化物からなる透光性導電膜を備えていてもよい。
パッシベーション層４０は、結晶Ｓｉ層５０表面におけるキャリアの再結合を低減する性質を有する。パッシベーション層４０は、結晶Ｓｉ層５０の第１主面５０ａｓと逆側に位置する結晶シリコン層の第２主面５０ｂｓ上に形成される。パッシベーション層４０としては、後述するように、水素を含む非晶質半導体（ａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｈなど）によって構成することができる。
結晶Ｓｉ層５０は、ｐｎ接合が形成された層である。結晶Ｓｉ層５０としては、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンを用いることができる。
半導体層６０は、結晶Ｓｉ層５０の第１主面５０ａｓ上に形成される。半導体層６０は、水素化非晶質半導体で形成される。例えば、半導体層６０は、ａ−Ｓｉ：Ｈや、ａ−ＳｉＣ：Ｈで形成することができる。半導体層６０は、結晶Ｓｉ層５０の半導体層６０と接触している部分の導電型と同じ導電型を有する。また、半導体層６０は、結晶Ｓｉ層５０の半導体層６０と接触している部分の導電型と同じ導電型のドーパントを含む。なお、半導体層６０の結晶Ｓｉ層５０との界面近傍における半導体層６０のドーパントの濃度は、１×１０１９／ｃｃ以上であることが好ましい。ここで、界面近傍とは、界面から５ｎｍ以内の領域をいう。
（２）太陽電池の特性
次に、図２及び図３を参照して、上述した太陽電池１０の特性について説明する。図２は、結晶Ｓｉが用いられた従来の太陽電池における各種エネルギーの深さ依存性を示す。図３は、太陽電池１０の各種エネルギーの深さ依存性を示す。
次に、図２及び図３を参照して、上述した太陽電池１０の特性について説明する。図２は、結晶Ｓｉが用いられた従来の太陽電池における各種エネルギーの深さ依存性を示す。図３は、太陽電池１０の各種エネルギーの深さ依存性を示す。
図２に示すように、非特許文献１などに記載される従来の太陽電池では、表面電極と裏面電極とに接続された外部回路の開放時における結晶Ｓｉ内の電子の擬フェルミ準位は、負電極のフェルミ準位に等しい。また、ホールの擬フェルミ準位は、正電極のフェルミ準位に等しい。つまり、開放電圧は、結晶Ｓｉ内における電子の擬フェルミ準位とホールの擬フェルミ準位との差に等しい。
一方、太陽電池１０では、太陽電池１０への光照射時かつ第１電極２０及び第２電極３０に接続された外部回路（不図示）の開放時において、太陽電池１０の開放電圧Ｖａは、結晶Ｓｉ内における電子の擬フェルミ準位とホールの擬フェルミ準位との差Ｖｂ（以下、擬フェルミ準位差Ｖｂ）と異なる。
具体的には、図３に示すように、半導体層６０をａ−ＳｉＣ：Ｈで形成した場合、光照射時かつ開放時では、結晶Ｓｉ層５０におけるホールの擬フェルミ準位が正電極の擬フェルミ準位とΔＶ異なる。ここで、正電極のフェルミ準位は、半導体層６０におけるホールの擬フェルミ準位に等しい。また、負電極のフェルミ準位は、結晶Ｓｉ層５０の電子の擬フェルミ準位に等しい。このため、開放電圧は、（式１）のように示すことができる。
開放電圧Ｖａ＝結晶Ｓｉ層５０内の擬フェルミ準位差Ｖｂ＋ΔＶ …（式１）
つまり、開放電圧Ｖａは、結晶Ｓｉ層５０内の擬フェルミ準位差Ｖｂと比較して、ΔＶだけ異なる。ΔＶが正の値、すなわち、開放電圧Ｖａから擬フェルミ準位差Ｖｂを減じた数値が正の値であれば、開放電圧Ｖａは、結晶Ｓｉ内の擬フェルミ準位差Ｖｂに比べてΔＶ増大する。
つまり、開放電圧Ｖａは、結晶Ｓｉ層５０内の擬フェルミ準位差Ｖｂと比較して、ΔＶだけ異なる。ΔＶが正の値、すなわち、開放電圧Ｖａから擬フェルミ準位差Ｖｂを減じた数値が正の値であれば、開放電圧Ｖａは、結晶Ｓｉ内の擬フェルミ準位差Ｖｂに比べてΔＶ増大する。
なお、半導体層６０内の電界が、必ずしも結晶Ｓｉ層５０内のｐｎホモ接合の電界を補って開放電圧Ｖａが増大するのではないことに注意が必要である。結晶Ｓｉ層５０との接触前における半導体層６０のフェルミ準位が結晶Ｓｉ層５０のフェルミ準位よりも高い場合には、結晶Ｓｉ層５０と半導体層６０との接触によって半導体層６０の電子は、結晶Ｓｉ層５０に移動するため、半導体層６０内に形成される電界は、結晶Ｓｉ層５０のｐｎ接合によって形成される電界と逆方向になる（図３を参照）。
（３）実施例
次に、上述した太陽電池１０の実施例について説明する。具体的には、太陽電池１０の実施例１及び実施例２について説明する。
次に、上述した太陽電池１０の実施例について説明する。具体的には、太陽電池１０の実施例１及び実施例２について説明する。
（３．１）実施例１
図４は、実施例１に係る太陽電池１０Ａの構造を模式的に示す。以下、太陽電池１０Ａの構造、作成手順、デバイス特性及び擬フェルミ準位差の測定方法について説明する。
図４は、実施例１に係る太陽電池１０Ａの構造を模式的に示す。以下、太陽電池１０Ａの構造、作成手順、デバイス特性及び擬フェルミ準位差の測定方法について説明する。
（３．１．１）太陽電池１０Ａの構造
図４に示すように、太陽電池１０Ａのパッシベーション層４０は、非晶質半導体、具体的には、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４１と、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４２とによって構成される。
また、太陽電池１０Ａの結晶Ｓｉ層５０は、単結晶Ｓｉ、具体的には、ｐ型ｃ−Ｓｉ層５１と、ｎ型ｃ−Ｓｉ層５２とによって構成される。
図４に示すように、太陽電池１０Ａのパッシベーション層４０は、非晶質半導体、具体的には、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４１と、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４２とによって構成される。
また、太陽電池１０Ａの結晶Ｓｉ層５０は、単結晶Ｓｉ、具体的には、ｐ型ｃ−Ｓｉ層５１と、ｎ型ｃ−Ｓｉ層５２とによって構成される。
太陽電池１０Ａでは、ｎ型ｃ−Ｓｉ層５２とｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４２とによって、少数キャリアの再結合を低減するための電界が形成される。加えて、薄い（約１ｎｍ〜１０ｎｍ）のｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４１によって、ｎ型ｃ−Ｓｉ層５２とｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４２との間の特性が改善されている。
（３．１．２）太陽電池１０Ａの作成方法
工程１） まず、アルカリ水溶液を用いてｎ型単結晶Ｓｉウエハ（ｎ型ｃ−Ｓｉ層５２）を異方性エッチングしてウエハ表面に微細な凹凸を形成した。その後、ウエハを通常洗浄し、ウエハ表面の不純物を除去した。
工程１） まず、アルカリ水溶液を用いてｎ型単結晶Ｓｉウエハ（ｎ型ｃ−Ｓｉ層５２）を異方性エッチングしてウエハ表面に微細な凹凸を形成した。その後、ウエハを通常洗浄し、ウエハ表面の不純物を除去した。
工程２） Ｂ２Ｈ６、Ｈ２、ＳｉＨ４の混合ガスを用いたＰＥＣＶＤ法により、薄いｐ型ｃ−Ｓｉ層５１をウエハ片面にエピタキシャル成長してホモ接合を形成した。ｐ型ｃ−Ｓｉ層５１の厚さは５ｎｍとし、ボロン（Ｂ）のドープ量は、１×１０２０／ｃｃとした。なお、Ｂのドープ量は、１×１０１９〜１×１０２１／ｃｃ程度であればよい。また、エピタキシャル成長は、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ、ＭＢＥ及びスパッタなどでも可能である。低温でｐ型ｃ−Ｓｉを形成した場合には、形成後に加熱してｐ型ｃ−Ｓｉ中の水素を除去してもよい。
工程３） Ｂ２Ｈ６、Ｈ２、ＣＨ４、ＳｉＨ４の混合ガスを用いたＰＥＣＶＤ法により、半導体層６０としてｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈをｐ型ｃ−Ｓｉ層５１上に１０ｎｍ堆積した。なお、ｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈの堆積範囲は、５〜２０ｎｍであればよい。Ｂのドープ量は、１×１０１９／ｃｃとした。なお、Ｂのドープ量は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｃであればよい。また、ｐ型ａ−ＳｉＣ：Ｈの形成時の温度は、２００°Ｃとした。なお、当該温度は、１００〜３００°Ｃであればよい。
工程４） ＰＨ３、Ｈ２、ＳｉＨ４の混合ガスを用いたＰＥＣＶＤ法により、パッシベーション層４０として、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４１及びｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層４２を接合と逆側のｎ型ｃ−Ｓｉ層５２の面に５ｎｍずつ順に堆積した。
工程５） スパッタ法により、第１電極２０及び第２電極３０として、錫（Ｓｎ）ドープ酸化インジウム薄膜を第１主面１０ａｓ及び第２主面１０ｂｓ（図１参照）にそれぞれ１００ｎｍ形成した。さらに、両面のＩＴＯ上に熱硬化型Ａｇペーストをスクリーン印刷して熱硬化し、集電極を形成した。
（３．１．３）デバイス特性
上述した作成方法によって作成された太陽電池１０Ａに対して、ソーラーシミュレータを用いて１ｓｕｎ照射したとき（スペクトルＡＭ１．５Ｇ、強度０．１Ｗ／ｃｍ２）における開放電圧Ｖａを測定した。開放電圧Ｖａは、０．７０１Ｖであった。
上述した作成方法によって作成された太陽電池１０Ａに対して、ソーラーシミュレータを用いて１ｓｕｎ照射したとき（スペクトルＡＭ１．５Ｇ、強度０．１Ｗ／ｃｍ２）における開放電圧Ｖａを測定した。開放電圧Ｖａは、０．７０１Ｖであった。
また、開放電圧Ｖａを測定した太陽電池１０Ａと同時に透明導電膜（ＩＴＯ）まで形成したサンプルに集電極をスクリーン印刷せずに熱硬化と同じ条件で加熱した後、後述するSinton Consulting, Inc.製の測定装置ＷＣＴ−１００を用いて当該サンプルの結晶Ｓｉ内の擬フェルミ準位差Ｖｂを評価した。なお、熱処理した理由は、ａ−Ｓｉ：Ｈと結晶Ｓｉとのヘテロ接続の特性が、ａ−Ｓｉ：Ｈ形成後の熱履歴によって変化することがあるためである。なお、開放電圧Ｖａを評価した後に、エッチングなどで集電極を除去して擬フェルミ準位差Ｖｂを評価してもよい。また、この際、透明導電膜（ＩＴＯ）が除去されても測定結果（擬フェルミ準位差Ｖｂの値）には影響がないことが分かった。
ＷＣＴ−１００では、円形コイル内の領域が評価されるため、セル面内の複数箇所を測定して擬フェルミ準位差Ｖｂに面内分布が殆どないことを確認した。評価した結晶Ｓｉ層５０内の擬フェルミ準位差Ｖｂ（１ｓｕｎ照射時）は、０．６７４Ｖとなり、開放電圧Ｖａよりも２７ｍＶ低くなった。
上述した工程３）を除いてホモ接合とし、工程５）に代えてｐ＋型ｃ−Ｓｉ上にＡｌなどのオーミック電極を直接形成したサンプルについて同様な測定を実施すると、開放電圧Ｖａと擬フェルミ準位差Ｖｂとが等しくなった。このことから、パッシベーション層４０と結晶Ｓｉ層５０と間では、電子の擬フェルミ準位は連続であることが分かった。また、結晶Ｓｉ層５０内の電子のフェルミ準位と、負電極のフェルミ準位とを連続にするため、パッシベーション層４０を除去し、直接オーミック電極を形成したサンプルを用いて評価してもよい。
以上説明したように、負電極を基準とすると、正電極では０．７０１Ｖ、結晶Ｓｉ層５０内では０．６７４Ｖとなるので、半導体層６０と、結晶Ｓｉ層５０内のホールの擬フェルミ準位が２７ｍＶ異なることが確認できた。
（３．１．４）擬フェルミ準位差の測定方法
上述した擬フェルミ準位差Ｖｂの測定には、Sinton Consulting, Inc.（現Sinton Instruments）製の測定装置ＷＣＴ−１００ Silicon Wafer Lifetime Testerを用いた。ＷＣＴ−１００で用いられる測定方法は、QSSPC（Quasi Steady State Photo Conductance）法と呼ばれ、概ね以下のように測定が実施される。
上述した擬フェルミ準位差Ｖｂの測定には、Sinton Consulting, Inc.（現Sinton Instruments）製の測定装置ＷＣＴ−１００ Silicon Wafer Lifetime Testerを用いた。ＷＣＴ−１００で用いられる測定方法は、QSSPC（Quasi Steady State Photo Conductance）法と呼ばれ、概ね以下のように測定が実施される。
サンプルステージには、結晶Ｓｉウエハの導電率を非接触で測定する直径約２ｃｍの円形コイルと、照射光の強度（照射強度）を測定する光センサーが設置されている。まず、円形コイル上に結晶Ｓｉウエハの測定部分を載せる。
次いで、結晶Ｓｉウエハにフラッシュ光を照射して導電率の時間変化を測定する。同時に、光センサーで照射強度の時間変化を測定する。これらの測定データを解析することによって、結晶Ｓｉウエハ内における擬フェルミ準位差Ｖｂの照射強度への依存性を求めることができる。
（３．２）実施例２
図５は、実施例２に係る太陽電池１０Ｂの構造を模式的に示す。以下、太陽電池１０Ｂの構造、作成手順及びデバイス特性について説明する。
図５は、実施例２に係る太陽電池１０Ｂの構造を模式的に示す。以下、太陽電池１０Ｂの構造、作成手順及びデバイス特性について説明する。
（３．２．１）太陽電池１０Ｂの構造
図５に示すように、太陽電池１０Ｂは、太陽電池１０Ａと比較すると、半導体層６０の構成が異なる。具体的には、本実施形態に係る半導体層６０は、ｐ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６１と、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２とによって構成される。
図５に示すように、太陽電池１０Ｂは、太陽電池１０Ａと比較すると、半導体層６０の構成が異なる。具体的には、本実施形態に係る半導体層６０は、ｐ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６１と、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２とによって構成される。
（３．２．２）太陽電池１０Ｂの作成方法
太陽電池１０Ｂの作成方法は、工程３）を除いて太陽電池１０Ａと同様である。太陽電池１０Ｂの場合、工程３）では、Ｂ２Ｈ６、Ｈ２、ＳｉＨ４の混合ガスを用いたＰＥＣＶＤ法により、半導体層６０として、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２とｐ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６１を５ｎｍずつｐ型ｃ−Ｓｉ層５１上に堆積した。なお、ｐ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６１のドーパント濃度は、１×１０２１／ｃｃとし、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２のドーパント濃度は、０〜１×１０２１／ｃｃと変化させた。また、半導体層６０の形成時の温度は、２００°Ｃとした。なお、当該温度は、１００〜３００°Ｃであればよい。
太陽電池１０Ｂの作成方法は、工程３）を除いて太陽電池１０Ａと同様である。太陽電池１０Ｂの場合、工程３）では、Ｂ２Ｈ６、Ｈ２、ＳｉＨ４の混合ガスを用いたＰＥＣＶＤ法により、半導体層６０として、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２とｐ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６１を５ｎｍずつｐ型ｃ−Ｓｉ層５１上に堆積した。なお、ｐ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６１のドーパント濃度は、１×１０２１／ｃｃとし、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層６２のドーパント濃度は、０〜１×１０２１／ｃｃと変化させた。また、半導体層６０の形成時の温度は、２００°Ｃとした。なお、当該温度は、１００〜３００°Ｃであればよい。
（３．２．３）デバイス特性
太陽電池１０Ａと同様に、開放電圧Ｖａ及び結晶Ｓｉ内の擬フェルミ準位差Ｖｂを測定した。図６は、測定した開放電圧Ｖａ及び擬フェルミ準位差Ｖｂから求められたΔＶ（＝Ｖａ−Ｖｂ）の値を示す。図６に示すように、ドーパント濃度が１×１０１９／ｃｃのオーダ以上となると、ドーピングの効果が顕著となり、ΔＶが高くなっていることが分かった。
太陽電池１０Ａと同様に、開放電圧Ｖａ及び結晶Ｓｉ内の擬フェルミ準位差Ｖｂを測定した。図６は、測定した開放電圧Ｖａ及び擬フェルミ準位差Ｖｂから求められたΔＶ（＝Ｖａ−Ｖｂ）の値を示す。図６に示すように、ドーパント濃度が１×１０１９／ｃｃのオーダ以上となると、ドーピングの効果が顕著となり、ΔＶが高くなっていることが分かった。
つまり、半導体層６０が非晶質半導体の場合、結晶Ｓｉ層５０の界面周辺における半導体層６０のドーパントの濃度を１×１０１９／ｃｃ以上とすることにより、開放電圧Ｖａを効果的に増大できる。
（４）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
例えば、上述した実施形態では、半導体層６０として水素化非晶質半導体、具体的には、ａ−ＳｉＣ：Ｈとａ−Ｓｉ：Ｈとが用いられていたが、ａ−ＳｉO：Ｈまたはａ−ＳｉN：Ｈを用いても構わない。
上述した実施形態では、太陽電池にパッシベーション層４０が備えられていたが、パッシベーション層４０は、必ずしも備えられていなくても構わない。
半導体層６０の導電型は、ｐ型でもｎ型でも構わない。なお、結晶Ｓｉ層５０の導電型は、半導体層６０の導電型と逆となる。
本発明は、基板上にエピタキシャル成長により形成された結晶Ｓｉ層を備える薄膜太陽電池にも適用できる。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。
１０，１０Ａ，１０Ｂ…太陽電池、１０ａｓ…第１主面、１０ｂｓ…第２主面、２０…第１電極、３０…第２電極、４０…パッシベーション層、４１…ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層、４２…ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層、５０…結晶Ｓｉ層、５０ａｓ…第１主面、５０ｂｓ…第２主面、５１…ｐ型ｃ−Ｓｉ層、５２…ｎ型ｃ−Ｓｉ層、６０，６０Ａ…半導体薄膜層、６１…ｐ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈ層、６２…ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層
Claims (6)
- ｐｎ接合を有する結晶シリコン層と、
前記結晶シリコン層の第１主面上に形成された半導体層と
を備える太陽電池であって、
前記半導体層は、前記結晶シリコン層の前記半導体層と接触している部分の導電型と同じ導電型を有し、
前記太陽電池への光照射時の開放電圧が、前記結晶シリコン層内における電子の擬フェルミ準位とホールの擬フェルミ準位との準位差と異なる太陽電池。 - 前記開放電圧から前記準位差を減じた数値は、正の値である請求項１に記載の太陽電池。
- 前記第１主面と逆側に位置する前記結晶シリコン層の第２主面上に形成されたパッシベーション層を備える請求項１または２に記載の太陽電池。
- ｐｎ接合を有する結晶シリコン層と、
前記結晶シリコン層の第１主面上に形成され、水素を含む非晶質半導体からなる半導体層と
を備える太陽電池であって、
前記半導体層は、前記結晶シリコン層の前記半導体層と接触している部分の導電型と同じ導電型のドーパントを含み、
前記半導体層の前記結晶シリコン層との界面近傍における半導体層の前記ドーパントの濃度は、１×１０１９／ｃｃ以上である太陽電池。 - 前記第１主面と逆側に位置する前記結晶シリコン層の第２主面上に形成されたパッシベーション層を備える請求項４に記載の太陽電池。
- 前記パッシベーション層は、水素を含む非晶質半導体によって形成されている請求項５に記載の太陽電池。
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