JP2815941B2 - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JP2815941B2 JP2815941B2 JP1314865A JP31486589A JP2815941B2 JP 2815941 B2 JP2815941 B2 JP 2815941B2 JP 1314865 A JP1314865 A JP 1314865A JP 31486589 A JP31486589 A JP 31486589A JP 2815941 B2 JP2815941 B2 JP 2815941B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、複数個の単位発電素子を積層した光起電力
装置に関する。
装置に関する。
（ロ）従来に技術 特開昭55−125680号公報等に示された如く、pin、pn-
n+等の半導体接合を有する単位発電素子を２重、３重の
多重に積層した、所謂タンデム構造の光起電力装置は、
既に知られている。このようなタンデム構造の光起電力
装置にあっては、光入射側から見て前段の単位発電素子
において発電に寄与することなく透過した光を、後段の
単位発電素子において吸収し、有効に利用することがで
きるので、入射光の利用効率を高め、トータル的な光電
変換効率の向上を図ることができる。
n+等の半導体接合を有する単位発電素子を２重、３重の
多重に積層した、所謂タンデム構造の光起電力装置は、
既に知られている。このようなタンデム構造の光起電力
装置にあっては、光入射側から見て前段の単位発電素子
において発電に寄与することなく透過した光を、後段の
単位発電素子において吸収し、有効に利用することがで
きるので、入射光の利用効率を高め、トータル的な光電
変換効率の向上を図ることができる。
こうした光起電力装置においては、隣り合う単位発電
素子間の半導体接合が各単位発電素子内の接合と逆接合
となるため、光電変換動作により発生した光キャリアの
移動が阻害され、電流損失を招いてしまう。
素子間の半導体接合が各単位発電素子内の接合と逆接合
となるため、光電変換動作により発生した光キャリアの
移動が阻害され、電流損失を招いてしまう。
そこで、米国特許第4,272,641号明細書並びに図面に
開示された光起電力装置にあっては、逆接合を構成する
単位発電素子の不純物層のドープ量を高くすることが示
唆されると共に、隣り合う単位発電素子間にPtSiO2サー
メットやPt等の高仕事関数の金属層を配挿する構造が開
示されている。
開示された光起電力装置にあっては、逆接合を構成する
単位発電素子の不純物層のドープ量を高くすることが示
唆されると共に、隣り合う単位発電素子間にPtSiO2サー
メットやPt等の高仕事関数の金属層を配挿する構造が開
示されている。
斯る構造によれば、金属層と接する単位発電素子の不
純物層の厚みを厚くすることが必要不可欠となってお
り、上記米国特許によれば、ｎ型層の厚みを約450Åと
している。
純物層の厚みを厚くすることが必要不可欠となってお
り、上記米国特許によれば、ｎ型層の厚みを約450Åと
している。
（ハ）発明が解決しようとする課題 ところが、光キャリアの発生にほとんど寄与しないｎ
型層を厚くすることは、このｎ型層の後段に位置する単
位発電素子への光入射を遮ることになる。よって、入射
光の利用効率は低下し、タンデム構造の採用による光電
変換効率の向上も望めなくなってしまう。
型層を厚くすることは、このｎ型層の後段に位置する単
位発電素子への光入射を遮ることになる。よって、入射
光の利用効率は低下し、タンデム構造の採用による光電
変換効率の向上も望めなくなってしまう。
そこで、本発明の目的は、入射光の利用効率を低下さ
せることなく、単位発電素子間の接合特性を向上させる
ことにある。
せることなく、単位発電素子間の接合特性を向上させる
ことにある。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、複数個の単位発電素子を積層した光起電力
装置において、隣り合う単位発電素子の間に、周期律表
III族またはＶ族の元素からなる膜厚0.1〜0.5原子層の
境界層を配挿したことを特徴とする。
装置において、隣り合う単位発電素子の間に、周期律表
III族またはＶ族の元素からなる膜厚0.1〜0.5原子層の
境界層を配挿したことを特徴とする。
（ホ）作用 本発明のよれば、単位発電素子の境界に配挿された境
界層が、単位発電素子の境界の接合特性を向上させる。
界層が、単位発電素子の境界の接合特性を向上させる。
（ヘ）実施例 第１図は本発明の第１の形態の実施例を示す概略的断
面図であり、ガラス、耐熱プラスチック等の透光性材料
からなる支持基板１上に形成されたITO、SnO2等の透光
性導電酸化物からなる透明電極２の上に、ｐ型層3p、ｉ
型層3i及びｎ型層3nから構成される第１単位発電素子３
と、ｐ型層4p、ｉ型層4i及びｎ型層4nから構成される第
２単位発電素子４とを順次積層形成した構成である。更
に、本発明の特徴として、第１単位発電素子３と第２単
位発電素子４との間に周期律表III族またはＶ族の元素
から成る境界層５を配挿している。
面図であり、ガラス、耐熱プラスチック等の透光性材料
からなる支持基板１上に形成されたITO、SnO2等の透光
性導電酸化物からなる透明電極２の上に、ｐ型層3p、ｉ
型層3i及びｎ型層3nから構成される第１単位発電素子３
と、ｐ型層4p、ｉ型層4i及びｎ型層4nから構成される第
２単位発電素子４とを順次積層形成した構成である。更
に、本発明の特徴として、第１単位発電素子３と第２単
位発電素子４との間に周期律表III族またはＶ族の元素
から成る境界層５を配挿している。
尚、第２単位発電素子４の背面側には、金属電極６が
形成されている。
形成されている。
第１表は第１の形態の実施例における第１具体例及び
第２具体例の形成条件を示している。同表から分かるよ
うに、各具体例の境界層５は、第１具体例においてＰ原
子からなり、また第２具体例においてＢ原子からなって
いる。更に、境界層５の膜厚は0.2原子層である。
第２具体例の形成条件を示している。同表から分かるよ
うに、各具体例の境界層５は、第１具体例においてＰ原
子からなり、また第２具体例においてＢ原子からなって
いる。更に、境界層５の膜厚は0.2原子層である。
ここで、１原子層とは、ある平面の全面に単原子の層
の一層分が存在することを示し、0.2原子層とは、平均
して、ある平面の20％の面に、単原子の層の一層分が存
在することを表す。一般的に言えば、ｍ原子層（０＜ｍ
≦１）とは、平均して、ある平面のｍ×100％の面に、
単原子の層の一層分が存在することを示す。
の一層分が存在することを示し、0.2原子層とは、平均
して、ある平面の20％の面に、単原子の層の一層分が存
在することを表す。一般的に言えば、ｍ原子層（０＜ｍ
≦１）とは、平均して、ある平面のｍ×100％の面に、
単原子の層の一層分が存在することを示す。
また、第２表は比較例としての境界層５のない光起電
力装置の形成条件を示している。
力装置の形成条件を示している。
一方、第２図は本発明の第２の形態の実施例を示す概
略的断面図であり、この実施例は、上述の第１の形態の
実施例におけるｎ型層3nに相当するｎ型層30nが、周期
律表Ｖ族の元素からなる層31とノンドープの非晶質シリ
コンからなる層32との多層構造（本実施例では４層構
造）からなっている点に特徴とする。
略的断面図であり、この実施例は、上述の第１の形態の
実施例におけるｎ型層3nに相当するｎ型層30nが、周期
律表Ｖ族の元素からなる層31とノンドープの非晶質シリ
コンからなる層32との多層構造（本実施例では４層構
造）からなっている点に特徴とする。
更に、第３図は本発明の第３の形態の実施例を示す概
略的断面図であり、この実施例は、上述の第１の形態の
実施例におけるｐ型層４に相当するｐ型層40pが、ノン
ドープの非晶質シリコンからなる層41と周期律表III族
の元素からなる層42との多層構造（本実施例では４層構
造）からなっている点に特徴としている。
略的断面図であり、この実施例は、上述の第１の形態の
実施例におけるｐ型層４に相当するｐ型層40pが、ノン
ドープの非晶質シリコンからなる層41と周期律表III族
の元素からなる層42との多層構造（本実施例では４層構
造）からなっている点に特徴としている。
なお、これら第２及び第３の形態の実施例において、
ｎ型層30n及びｐ型層40p以外の構成は第１の形態の実施
例と同一であり、同番号を付して説明を省略する。
ｎ型層30n及びｐ型層40p以外の構成は第１の形態の実施
例と同一であり、同番号を付して説明を省略する。
第３表は第２及び第３の形態の実施例に対する第３具
体例のｎ型層30nの層31、32及び第４具体例のｐ型層40p
の層41、42の形成条件を示す。尚、これら第３及び第４
具体例の他の層の形成条件は、第１及び第２具体例と全
く同じである。
体例のｎ型層30nの層31、32及び第４具体例のｐ型層40p
の層41、42の形成条件を示す。尚、これら第３及び第４
具体例の他の層の形成条件は、第１及び第２具体例と全
く同じである。
第４表は、本発明の光起電力装置の第１乃至第４具体
例及び従来の光起電力装置の比較例の開放電圧（Vo
c）、短絡電流（Isc）、曲線因子（F.F.）及び変換効率
（η）の測定結果を示している。
例及び従来の光起電力装置の比較例の開放電圧（Vo
c）、短絡電流（Isc）、曲線因子（F.F.）及び変換効率
（η）の測定結果を示している。
第４表から明らかなように、本発明によれば、単位発
電素子３と４との間に境界層５を配挿したので、各発電
素子３及び４間に良好な接合特性が得られ、開放電圧の
向上を図ることができる。
電素子３と４との間に境界層５を配挿したので、各発電
素子３及び４間に良好な接合特性が得られ、開放電圧の
向上を図ることができる。
また、第１実施例では単位発電素子３のｎ型層3nのド
ープ量及び膜厚を、また第２実施例では単位発電素子４
のｐ型層4pのドープ量及び膜厚を、夫々比較例に比して
減らしてこれら各層における光吸収を減少させることが
でき、単位発電素子４のｉ型層4iへの入射光量を増大さ
せ、短絡電流の改善を図ることができる。
ープ量及び膜厚を、また第２実施例では単位発電素子４
のｐ型層4pのドープ量及び膜厚を、夫々比較例に比して
減らしてこれら各層における光吸収を減少させることが
でき、単位発電素子４のｉ型層4iへの入射光量を増大さ
せ、短絡電流の改善を図ることができる。
更に、第３及び第４具体例においては、上述の第１及
び第２具体例における効果が大きくなっており、開放電
圧の向上及び短絡電流の改善をより一層図ることがで
き、優れた変換効率を得ることができる。
び第２具体例における効果が大きくなっており、開放電
圧の向上及び短絡電流の改善をより一層図ることがで
き、優れた変換効率を得ることができる。
ところで、上記各具体例においては、境界層５の膜厚
は、0.2原子層に限定されるものでない。但し、薄すぎ
ると効果がなく、また厚すぎると層内欠陥による悪影響
や境界層での光吸収が増大する。従って、0.1〜0.5原子
層とすることが好ましい。
は、0.2原子層に限定されるものでない。但し、薄すぎ
ると効果がなく、また厚すぎると層内欠陥による悪影響
や境界層での光吸収が増大する。従って、0.1〜0.5原子
層とすることが好ましい。
また、境界層５としてはＰ原子に代えてAs、Sbを、ま
たＢ原子に代えてAl、Ga、Inを用いてもよい。
たＢ原子に代えてAl、Ga、Inを用いてもよい。
更に、境界層５として、上述の実施例では周期率表II
I族またはＶ族の元素からなる１つの層を形成しただけ
であるが、ｎ型層3nと接する側に周期律表Ｖ属の元素か
ら成る層を、及びｐ形層4pと接する側に周期律表III族
からなる層を形成する構成としてもよい。
I族またはＶ族の元素からなる１つの層を形成しただけ
であるが、ｎ型層3nと接する側に周期律表Ｖ属の元素か
ら成る層を、及びｐ形層4pと接する側に周期律表III族
からなる層を形成する構成としてもよい。
（ト）発明の効果 本発明は、複数の単位発電素子を積層した光起電力装
置において、隣り合う単位発電素子の間に、少なくとも
周期律表III族またはＶ族の元素からなる膜厚0.1〜0.5
原子層の境界層を配挿したことを特徴とするので、単位
発電素子の境界部の接合特性を改善することができ、装
置の出力特性を大きく向上させることができる。
置において、隣り合う単位発電素子の間に、少なくとも
周期律表III族またはＶ族の元素からなる膜厚0.1〜0.5
原子層の境界層を配挿したことを特徴とするので、単位
発電素子の境界部の接合特性を改善することができ、装
置の出力特性を大きく向上させることができる。
第１図乃至第３図は、夫々本発明の実施例を示す概略的
断面図である。
断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−91974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−183974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−51272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−112383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−77180（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−100976（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−50149（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 31/04
Claims (3)
- 【請求項１】複数個の単位発電素子を積層した光起電力
装置において、隣り合う単位発電素子の間に、周期律表
IIIまたはＶ族の元素からなる膜厚0.1〜0.5原子層の境
界層を配挿したことを特徴とする光起電力装置。 - 【請求項２】上記単位発電素子は非晶質シリコンを主体
としたことを特徴とする請求項１記載の光起電力装置。 - 【請求項３】上記境界層と隣り合う単位発電素子の不純
物層の少なくとも一方は、周期律表III属またはＶ族か
らなる層と非晶質シリコンからなる層との多層構造であ
ることを特徴とする請求項２記載の光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1314865A JP2815941B2 (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1314865A JP2815941B2 (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03175681A JPH03175681A (ja) | 1991-07-30 |
| JP2815941B2 true JP2815941B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=18058553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1314865A Expired - Fee Related JP2815941B2 (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2815941B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05243596A (ja) * | 1992-03-02 | 1993-09-21 | Showa Shell Sekiyu Kk | 積層型太陽電池の製造方法 |
-
1989
- 1989-12-04 JP JP1314865A patent/JP2815941B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03175681A (ja) | 1991-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090814 Year of fee payment: 11 |
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