JP3059847B2 - 非晶質太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
非晶質太陽電池およびその製造方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非晶質太陽電池及びその
製造方法に関する。
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年アモルファスシリコンおよびその合
金材料を主たる原料とした非晶質太陽電池の効率改善を
図るため、ｉ層のバンドギャップにプロファイルが設け
られた太陽電池が提案されている。このような方法は例
えば特開平０１−７１１８２に開示されている。バンド
ギャッププロファイル技術とは図４に示すように、ｉ層
中のバンドギャプを連続的に変化させ、ｐ層、ｎ層側両
端ではバンドギャップが広く、受光面側であるｐ層より
にバンドギャップの最も狭い部分が設けられた、つづみ
型のバンドギャップ構造にすることである。
金材料を主たる原料とした非晶質太陽電池の効率改善を
図るため、ｉ層のバンドギャップにプロファイルが設け
られた太陽電池が提案されている。このような方法は例
えば特開平０１−７１１８２に開示されている。バンド
ギャッププロファイル技術とは図４に示すように、ｉ層
中のバンドギャプを連続的に変化させ、ｐ層、ｎ層側両
端ではバンドギャップが広く、受光面側であるｐ層より
にバンドギャップの最も狭い部分が設けられた、つづみ
型のバンドギャップ構造にすることである。
【０００３】例えばａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＧｅ等の材料
においてその組成比を変えることにより形成することが
できる。このような構造にすることによって、３種類の
効果により特性が改善される。まず受光面側、すなわち
ｐ層側におけるキャリア発生を多くし、ホールの収集を
容易にする。次に低品質膜をｐ層側に、高品質膜をｎ層
側に配置することにより、ホールの輸送特性を改善す
る。最後に内部電界がバンドギャップの傾斜により強化
されるため、キャリアの収集が改善される。
においてその組成比を変えることにより形成することが
できる。このような構造にすることによって、３種類の
効果により特性が改善される。まず受光面側、すなわち
ｐ層側におけるキャリア発生を多くし、ホールの収集を
容易にする。次に低品質膜をｐ層側に、高品質膜をｎ層
側に配置することにより、ホールの輸送特性を改善す
る。最後に内部電界がバンドギャップの傾斜により強化
されるため、キャリアの収集が改善される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように素子特性の
改善において、バンドギャッププロファイル技術は大き
な効果があるが、ガス流量を連続的に変化させて形成す
るために作製条件が限定されるという問題があった。例
えばａ−ＳｉＧｅ膜を作製する場合にバンドギャップの
低い膜とバンドギャップの高い膜では最適な作製条件は
異なるが、ガス流量を連続的に変化させるために両方の
最適条件を満たすことは困難である。例えばそれぞれの
作製条件において水素希釈率は異なっており、バンドギ
ャップの低い膜では水素希釈率は高く、バンドギャップ
の高い膜では水素希釈率は低い方が望ましいが、圧力、
堆積速度等の条件が異なるため、水素希釈率を連続的に
変化させることは困難であった。
改善において、バンドギャッププロファイル技術は大き
な効果があるが、ガス流量を連続的に変化させて形成す
るために作製条件が限定されるという問題があった。例
えばａ−ＳｉＧｅ膜を作製する場合にバンドギャップの
低い膜とバンドギャップの高い膜では最適な作製条件は
異なるが、ガス流量を連続的に変化させるために両方の
最適条件を満たすことは困難である。例えばそれぞれの
作製条件において水素希釈率は異なっており、バンドギ
ャップの低い膜では水素希釈率は高く、バンドギャップ
の高い膜では水素希釈率は低い方が望ましいが、圧力、
堆積速度等の条件が異なるため、水素希釈率を連続的に
変化させることは困難であった。
【０００５】またその製造にはバンギャップにプロファ
イルを設けるために、流量制御装置を用いて流量を連続
的にコントロールする必要があり、バッチ方式で太陽電
池を所定の数量ごとに処理しなければ製造できなかっ
た。そのため連続的に帯状の基板を用いて製造すること
を特徴とする、大量生産に適したロール・トゥ・ロール
方式ではその製造が困難であった。またロール・トゥ・
ロール方式では、連続的に帯状の基板に形成するため
に、各層の基板の送り速度を一定としなければならず、
ｉ層は２〜３室で分割形成されるが、作成条件が同一で
あった。
イルを設けるために、流量制御装置を用いて流量を連続
的にコントロールする必要があり、バッチ方式で太陽電
池を所定の数量ごとに処理しなければ製造できなかっ
た。そのため連続的に帯状の基板を用いて製造すること
を特徴とする、大量生産に適したロール・トゥ・ロール
方式ではその製造が困難であった。またロール・トゥ・
ロール方式では、連続的に帯状の基板に形成するため
に、各層の基板の送り速度を一定としなければならず、
ｉ層は２〜３室で分割形成されるが、作成条件が同一で
あった。
【０００６】本発明はこのような問題点に鑑み、バンド
ギャッププロファイル素子よりも優れた素子特性を持
ち、なおかつ大量生産に適したロール・トゥ・ロール方
式で製造できる素子構造およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
ギャッププロファイル素子よりも優れた素子特性を持
ち、なおかつ大量生産に適したロール・トゥ・ロール方
式で製造できる素子構造およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のアモルファスシ
リコン合金材料を主たる原料とし、ｐｉｎ構造を有する
非晶質太陽電池は、ｉ層の膜厚方向にバンドギャップの
異なる層が積層され、該各ｉ層のバンドギャップが順次
漸減し、再度漸増するように積層された構造としてい
る。
リコン合金材料を主たる原料とし、ｐｉｎ構造を有する
非晶質太陽電池は、ｉ層の膜厚方向にバンドギャップの
異なる層が積層され、該各ｉ層のバンドギャップが順次
漸減し、再度漸増するように積層された構造としてい
る。
【０００８】またｉ層のアモルファスシリコン合金材料
がアモルファスシリコンゲルマニュウムないしアモルフ
ァスシリコンカーボンから形成されている。
がアモルファスシリコンゲルマニュウムないしアモルフ
ァスシリコンカーボンから形成されている。
【０００９】さらにアモルファスシリコン合金材料を主
たる原料とし、ｐｉｎ構造を有する非晶質太陽電池をロ
ール・トゥ・ロール方式で製造する方法において、第１
導電型層を形成した後、ｉ層をガス流量が独立に制御で
きる６室以上の複数のチャンバーで分割形成し、その後
第２導電型層を形成するようにしたものである。
たる原料とし、ｐｉｎ構造を有する非晶質太陽電池をロ
ール・トゥ・ロール方式で製造する方法において、第１
導電型層を形成した後、ｉ層をガス流量が独立に制御で
きる６室以上の複数のチャンバーで分割形成し、その後
第２導電型層を形成するようにしたものである。
【００１０】
【作用】本発明は従来バンドギャッププロファイル太陽
電池では連続的であったバンドギャップの変化を、図１
のような離散的な異なるバンドギャップの積層構造とす
ることにより同等の効果を得るとともに、各層の最適な
作製条件での作製が可能となり、バンドギャッププロフ
ァイル太陽電池以上の特性を得が得られる。本発明のご
とく、ｉ層を複数に分割し、それぞれ最適な条件で作製
することが望ましい。
電池では連続的であったバンドギャップの変化を、図１
のような離散的な異なるバンドギャップの積層構造とす
ることにより同等の効果を得るとともに、各層の最適な
作製条件での作製が可能となり、バンドギャッププロフ
ァイル太陽電池以上の特性を得が得られる。本発明のご
とく、ｉ層を複数に分割し、それぞれ最適な条件で作製
することが望ましい。
【００１１】また本発明の非晶質太陽電池のｉ層におけ
るアモルファスシリコン合金材料がアモルファスシリコ
ンゲルマニュウムとすると、短絡電流が高くなる。
るアモルファスシリコン合金材料がアモルファスシリコ
ンゲルマニュウムとすると、短絡電流が高くなる。
【００１２】さらに本発明の非晶質太陽電池のｉ層にお
けるアモルファスシリコン合金材料がアモルファスシリ
コンカーボンであることにより、開放電圧の高くなる。
けるアモルファスシリコン合金材料がアモルファスシリ
コンカーボンであることにより、開放電圧の高くなる。
【００１３】そしてロール・トゥ・ロール方式でバンド
ギャッププロファイル太陽電池を作製するのは困難であ
ったが、本発明のようにｉ層をガス流量が独立に制御で
きる６室以上の複数のチャンバーで分割し、各ｉ層を形
成するチャンバーにおいて、作製条件を変えることは可
能である。具体的には図５に示したロール・トゥ・ロー
ル方式のプラズマＣＶＤ装置で、各ｉ層をガス流量が独
立に制御できる６室以上の複数のチャンバーで分割し、
それぞれのチャンバーにおいて、Ｓｉ元素を含むガスと
バンドギャップ制御元素を含むガスの流量比、パワー、
水素希釈率等を制御することにより、高効率な太陽電池
を製造することができる。
ギャッププロファイル太陽電池を作製するのは困難であ
ったが、本発明のようにｉ層をガス流量が独立に制御で
きる６室以上の複数のチャンバーで分割し、各ｉ層を形
成するチャンバーにおいて、作製条件を変えることは可
能である。具体的には図５に示したロール・トゥ・ロー
ル方式のプラズマＣＶＤ装置で、各ｉ層をガス流量が独
立に制御できる６室以上の複数のチャンバーで分割し、
それぞれのチャンバーにおいて、Ｓｉ元素を含むガスと
バンドギャップ制御元素を含むガスの流量比、パワー、
水素希釈率等を制御することにより、高効率な太陽電池
を製造することができる。
【００１４】
【実施例】以下実施例によって本発明を具体的に説明す
る。
る。
【００１５】実施例１ 本発明の一例である単層型ａ−ＳｉＧｅ素子に関する実
施例を示す。実施例のバンドギャップ構造の概略図を図
１に、ａ−ＳｉＧｅ素子の構造概略図を図２に示す。ま
ず実施例の単層型ａ−ＳｉＧｅ素子の構造について述べ
る。ステンレス基板１上にＴｉ層２を５０ｎｍ、Ａｇ層
３を１００ｎｍ、ＺｎＯ層４を１００ｎｍ、アモルファ
スシリコンｎ層５を１００ｎｍ、アモルファスシリコン
ゲルマニュウムｉ層６を２２０ｎｍ、アモルファスシリ
コンカーボンｐ層７を１０ｎｍ、透明導電膜８としてＩ
ＴＯを６０ｎｍ、金属集電極９としてＡｌを６００ｎｍ
を順次積層した構造である。実施例において基板１は特
にステンレスに限られるものではなく、透明な可撓性の
基板を用いても作製できる。また透光性基板を用いた場
合には透光性基板側から光を入射する構造にしてもよ
い。
施例を示す。実施例のバンドギャップ構造の概略図を図
１に、ａ−ＳｉＧｅ素子の構造概略図を図２に示す。ま
ず実施例の単層型ａ−ＳｉＧｅ素子の構造について述べ
る。ステンレス基板１上にＴｉ層２を５０ｎｍ、Ａｇ層
３を１００ｎｍ、ＺｎＯ層４を１００ｎｍ、アモルファ
スシリコンｎ層５を１００ｎｍ、アモルファスシリコン
ゲルマニュウムｉ層６を２２０ｎｍ、アモルファスシリ
コンカーボンｐ層７を１０ｎｍ、透明導電膜８としてＩ
ＴＯを６０ｎｍ、金属集電極９としてＡｌを６００ｎｍ
を順次積層した構造である。実施例において基板１は特
にステンレスに限られるものではなく、透明な可撓性の
基板を用いても作製できる。また透光性基板を用いた場
合には透光性基板側から光を入射する構造にしてもよ
い。
【００１６】Ｔｉ層２は基板との密着性を改善するため
に用いている。Ａｇ層３は裏面における光の反射層とし
て用いているが、反射率が高い他の金属で代用すること
も可能である。またその表面は凹凸構造であることが望
ましい。即ち、凹凸構造にすることにより、裏面で反射
した光は散乱され、膜中における光の光路長が伸びるた
め、光の吸収が多くなるからである。ＺｎＯ層４を挿入
していることも、光の散乱を一層大きくする効果がある
からである。アモルファス層はｎｉｐという順序で積層
されているが、透光性基板側を用いた場合にはｐｉｎと
いう順序になる。いずれの場合にもこのように、光入射
側はｐ層であることが望ましい。透明導電膜８はＩＴＯ
に限らずＳｎＯ、ＺｎＯを用いることが可能である。金
属集電極９はＡｌ以外でもよいが、電気伝導の良い金属
のほうが望ましい。
に用いている。Ａｇ層３は裏面における光の反射層とし
て用いているが、反射率が高い他の金属で代用すること
も可能である。またその表面は凹凸構造であることが望
ましい。即ち、凹凸構造にすることにより、裏面で反射
した光は散乱され、膜中における光の光路長が伸びるた
め、光の吸収が多くなるからである。ＺｎＯ層４を挿入
していることも、光の散乱を一層大きくする効果がある
からである。アモルファス層はｎｉｐという順序で積層
されているが、透光性基板側を用いた場合にはｐｉｎと
いう順序になる。いずれの場合にもこのように、光入射
側はｐ層であることが望ましい。透明導電膜８はＩＴＯ
に限らずＳｎＯ、ＺｎＯを用いることが可能である。金
属集電極９はＡｌ以外でもよいが、電気伝導の良い金属
のほうが望ましい。
【００１７】次に実施例の素子であるアモルファスシリ
コンゲルマニュウムｉ層６について述べる。ｉ層は十分
割されており、各層のバンドギャップは図１のようにｎ
層側から１．７５ｅＶ，１．７ｅＶ，１．６５ｅＶ，
１．６ｅＶ，１．５５ｅＶ，１．５ｅＶ，１．４５ｅ
Ｖ，１．５５ｅＶ，１．６５ｅＶ，１．７５ｅＶの順に
積層されている。各層の膜厚はｎ層側から３０ｎｍ，３
０ｎｍ，３０ｎｍ，３０ｎｍ，３０ｎｍ，３０ｎｍ，１
０ｎｍ，１０ｎｍ，１０ｎｍ，１０ｎｍの順になってい
る。ここで各層のＳｉＨ４流量とＧｅＨ４流量の合計と
水素流量の比率はｎ層側から０．３倍、１倍、３倍、１
０倍、２０倍、２０倍、２０倍、２０倍、３倍、０．３
倍とそれぞれのバンドギャップに適した水素希釈率とな
っている。図３に示すごとく、本発明では非常に多く分
割しなくとも、バンドギャッププロファイル太陽電池と
同等以上の効果が得られる。
コンゲルマニュウムｉ層６について述べる。ｉ層は十分
割されており、各層のバンドギャップは図１のようにｎ
層側から１．７５ｅＶ，１．７ｅＶ，１．６５ｅＶ，
１．６ｅＶ，１．５５ｅＶ，１．５ｅＶ，１．４５ｅ
Ｖ，１．５５ｅＶ，１．６５ｅＶ，１．７５ｅＶの順に
積層されている。各層の膜厚はｎ層側から３０ｎｍ，３
０ｎｍ，３０ｎｍ，３０ｎｍ，３０ｎｍ，３０ｎｍ，１
０ｎｍ，１０ｎｍ，１０ｎｍ，１０ｎｍの順になってい
る。ここで各層のＳｉＨ４流量とＧｅＨ４流量の合計と
水素流量の比率はｎ層側から０．３倍、１倍、３倍、１
０倍、２０倍、２０倍、２０倍、２０倍、３倍、０．３
倍とそれぞれのバンドギャップに適した水素希釈率とな
っている。図３に示すごとく、本発明では非常に多く分
割しなくとも、バンドギャッププロファイル太陽電池と
同等以上の効果が得られる。
【００１８】図に分割数と素子特性およびバンドギャッ
ププロファイル太陽電池の特性比較を示す。１０分割す
ればバンドギャッププロファイル太陽電池と同等以上の
特性となるが、６分割程度でもほぼ同等の値が得られる
ことがわかる。６分割の場合は各層のバンドギャップは
ｎ層側から１．７５ｅＶ，１．６５ｅＶ，１．５５ｅ
Ｖ，１．４５ｅＶ，１．６０ｅＶ，１．７５ｅＶの順に
積層されている。各層の膜厚はｎ層側から７２ｎｍ，７
２ｎｍ，７２ｎｍ，１５ｎｍ，１５ｎｍ，１５ｎｍの順
になっている。ここで各層のＳｉＨ４流量とＧｅＨ４流
量の合計と水素流量の比率はｎ層側から０．３倍、３
倍、１０倍、２０倍、３倍、０．３倍とそれぞれのバン
ドギャップに適した水素希釈率となっている。
ププロファイル太陽電池の特性比較を示す。１０分割す
ればバンドギャッププロファイル太陽電池と同等以上の
特性となるが、６分割程度でもほぼ同等の値が得られる
ことがわかる。６分割の場合は各層のバンドギャップは
ｎ層側から１．７５ｅＶ，１．６５ｅＶ，１．５５ｅ
Ｖ，１．４５ｅＶ，１．６０ｅＶ，１．７５ｅＶの順に
積層されている。各層の膜厚はｎ層側から７２ｎｍ，７
２ｎｍ，７２ｎｍ，１５ｎｍ，１５ｎｍ，１５ｎｍの順
になっている。ここで各層のＳｉＨ４流量とＧｅＨ４流
量の合計と水素流量の比率はｎ層側から０．３倍、３
倍、１０倍、２０倍、３倍、０．３倍とそれぞれのバン
ドギャップに適した水素希釈率となっている。
【００１９】ここで膜厚は同じ厚さで等分割する必要は
なく、光入射側であるｐ層側において、薄い膜厚で分割
数を多くしておくことが望ましい。これは光入射側であ
るｐ層側でバンドギャップの変化の割合が大きく、また
キャリアの発生が多いためである。このような構造にす
ることにより従来のバンドギャッププロファイル太陽電
池よりも成膜条件、主に水素希釈率が最適化された結
果、従来に比較して約５％効率が改善された。
なく、光入射側であるｐ層側において、薄い膜厚で分割
数を多くしておくことが望ましい。これは光入射側であ
るｐ層側でバンドギャップの変化の割合が大きく、また
キャリアの発生が多いためである。このような構造にす
ることにより従来のバンドギャッププロファイル太陽電
池よりも成膜条件、主に水素希釈率が最適化された結
果、従来に比較して約５％効率が改善された。
【００２０】ここではアモルファスシリコンゲルマニュ
ウムの場合について示したが、アモルファスシリコンカ
ーボンの場合も同様の積層構造にすることにより、従来
のバンドギャッププロファイル太陽電池と比較して効率
が約５％改善した。
ウムの場合について示したが、アモルファスシリコンカ
ーボンの場合も同様の積層構造にすることにより、従来
のバンドギャッププロファイル太陽電池と比較して効率
が約５％改善した。
【００２１】なお、本発明の太陽電池は単層型太陽電池
に限られるものではなく、２層ないし３層に積層された
太陽電池の一部、あるいは全部に用いてもよい。
に限られるものではなく、２層ないし３層に積層された
太陽電池の一部、あるいは全部に用いてもよい。
【００２２】実施例２ 実施例１のロール・トゥ・ロール方式を用いた製造方法
を示す。まずあらかじめステンレス基板１上に１５０〜
３５０℃、望ましくは２００℃で電子ビーム蒸着により
Ｔｉ層２を５０ｎｍ、Ａｇ層３を基板温度２００〜４０
０℃、望ましくは３５０℃で１００ｎｍ蒸着し、その上
にＺｎＯ層４を１５０〜３５０℃、望ましくは２００℃
で１００ｎｍ形成したロール状基板を形成する。このよ
うにして形成したロール状の基板上にアモルファスシリ
コンｎ層５、アモルファスシリコンゲルマニュウムｉ層
６、アモルファスシリコンカーボンｐ層８をプラズマＣ
ＶＤ法により順次積層する。アモルファス層の形成条件
としては、ＲＦパワーは１０Ｗ、圧力は０．１〜０．３
Ｔｏｒｒであり、ガス流量条件は表１に示した。
を示す。まずあらかじめステンレス基板１上に１５０〜
３５０℃、望ましくは２００℃で電子ビーム蒸着により
Ｔｉ層２を５０ｎｍ、Ａｇ層３を基板温度２００〜４０
０℃、望ましくは３５０℃で１００ｎｍ蒸着し、その上
にＺｎＯ層４を１５０〜３５０℃、望ましくは２００℃
で１００ｎｍ形成したロール状基板を形成する。このよ
うにして形成したロール状の基板上にアモルファスシリ
コンｎ層５、アモルファスシリコンゲルマニュウムｉ層
６、アモルファスシリコンカーボンｐ層８をプラズマＣ
ＶＤ法により順次積層する。アモルファス層の形成条件
としては、ＲＦパワーは１０Ｗ、圧力は０．１〜０．３
Ｔｏｒｒであり、ガス流量条件は表１に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】アモルファスシリコンｎ層５を１００ｎｍ
形成した後、アモルファスシリコンゲルマニュウムｉ層
６を形成する。このとき、図１のようなバンドギャップ
構造になるようにＧｅＨ４ガスとＳｉＨ４ガスの流量比
と水素希釈率を制御することにより形成する。ＳｉＨ４
ガス流量は一定であり、各層のＧｅＨ４ガス流量はｎ層
側から順に、０ｓｃｃｍ，０．４ｓｃｃｍ，０．８ｓｃ
ｃｍ，１．２ｓｃｃｍ，１．６ｓｃｃｍ，１．２８ｓｃ
ｃｍ，０．９６ｓｃｃｍ，０．６４ｓｃｃｍ，０．３２
ｓｃｃｍ，０ｓｃｃｍ、水素ガス流量は同様に１．５ｓ
ｃｃｍ，３３．６ｓｃｃｍ，６５．７ｓｃｃｍ，９７．
８ｓｃｃｍ，１３０ｓｃｃｍ，１０４．３ｓｃｃｍ，７
８．６ｓｃｃｍ，５２．９ｓｃｃｍ，２７．２ｓｃｃ
ｍ，１．５ｓｃｃｍである。
形成した後、アモルファスシリコンゲルマニュウムｉ層
６を形成する。このとき、図１のようなバンドギャップ
構造になるようにＧｅＨ４ガスとＳｉＨ４ガスの流量比
と水素希釈率を制御することにより形成する。ＳｉＨ４
ガス流量は一定であり、各層のＧｅＨ４ガス流量はｎ層
側から順に、０ｓｃｃｍ，０．４ｓｃｃｍ，０．８ｓｃ
ｃｍ，１．２ｓｃｃｍ，１．６ｓｃｃｍ，１．２８ｓｃ
ｃｍ，０．９６ｓｃｃｍ，０．６４ｓｃｃｍ，０．３２
ｓｃｃｍ，０ｓｃｃｍ、水素ガス流量は同様に１．５ｓ
ｃｃｍ，３３．６ｓｃｃｍ，６５．７ｓｃｃｍ，９７．
８ｓｃｃｍ，１３０ｓｃｃｍ，１０４．３ｓｃｃｍ，７
８．６ｓｃｃｍ，５２．９ｓｃｃｍ，２７．２ｓｃｃ
ｍ，１．５ｓｃｃｍである。
【００２５】図５にロール・トゥ・ロール方式を用いた
プラズマＣＶＤ装置の概略図を示す。左右にそれぞれロ
ールの取り出し室と仕込み室があり、ｎ層、ｉ層、ｐ層
を順次形成するために、１２室のチャンバーからなって
いる。各チャンバーの接続部分ではガスのまわり込みを
減少させるために不活性ガスを流して分離する構造とな
っている。ロール状の基板は、まずアモルファスシリコ
ンｎ層５を形成するチャンバーを通り、アモルファスシ
リコンゲルマニュウムｉ層を形成する１０室のチャンバ
ーを順次通過することにより、図１に示したようなバン
ドギャップ構造が形成される。そしてアモルファスシリ
コンカーボンｐ層７を形成するチャンバーを通過し、ア
モルファスシリコンカーボンｐ層７を１０ｎｍ形成す
る。その後、マグネトロンスパッタリング法で透明導電
膜８であるＩＴＯを６０ｎｍ、電子ビーム蒸着法でＡｌ
９の集電極を６００ｎｍ形成する。このようにして量産
性に優れたロール・トゥ・ロール方式で、従来は作製困
難であった高効率な太陽電池を製造することが可能にな
った。
プラズマＣＶＤ装置の概略図を示す。左右にそれぞれロ
ールの取り出し室と仕込み室があり、ｎ層、ｉ層、ｐ層
を順次形成するために、１２室のチャンバーからなって
いる。各チャンバーの接続部分ではガスのまわり込みを
減少させるために不活性ガスを流して分離する構造とな
っている。ロール状の基板は、まずアモルファスシリコ
ンｎ層５を形成するチャンバーを通り、アモルファスシ
リコンゲルマニュウムｉ層を形成する１０室のチャンバ
ーを順次通過することにより、図１に示したようなバン
ドギャップ構造が形成される。そしてアモルファスシリ
コンカーボンｐ層７を形成するチャンバーを通過し、ア
モルファスシリコンカーボンｐ層７を１０ｎｍ形成す
る。その後、マグネトロンスパッタリング法で透明導電
膜８であるＩＴＯを６０ｎｍ、電子ビーム蒸着法でＡｌ
９の集電極を６００ｎｍ形成する。このようにして量産
性に優れたロール・トゥ・ロール方式で、従来は作製困
難であった高効率な太陽電池を製造することが可能にな
った。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明により、光入社側で
あるｐ層側でバンドギャップの変化の割合が大きく、ま
た、キャリアの発生が多い場合の最適構造にすることに
より、従来のバンドギャッププロファイル太陽電池より
も成膜条件、主に水素希釈率が最適化された結果、太陽
電池の効率は向上し、しかも、６分割数以上で積層され
ているので、ロール・トゥ・ロール方式で容易に製造す
ることができ、製造コストを大幅に下げることができ、
そして、アモルファスシリコンゲルマニュウム、アモル
ファスシリコンカーボンを適用した結果、それぞれ短絡
電流及び開放電圧が改善された。さらに量産性に優れた
ロール・トゥ・ロール方式を用いた製造方法を適用し
て、バンドギャッププロファイル太陽電池と同等以上の
効率を持つ太陽電池が製造できるようになった。
あるｐ層側でバンドギャップの変化の割合が大きく、ま
た、キャリアの発生が多い場合の最適構造にすることに
より、従来のバンドギャッププロファイル太陽電池より
も成膜条件、主に水素希釈率が最適化された結果、太陽
電池の効率は向上し、しかも、６分割数以上で積層され
ているので、ロール・トゥ・ロール方式で容易に製造す
ることができ、製造コストを大幅に下げることができ、
そして、アモルファスシリコンゲルマニュウム、アモル
ファスシリコンカーボンを適用した結果、それぞれ短絡
電流及び開放電圧が改善された。さらに量産性に優れた
ロール・トゥ・ロール方式を用いた製造方法を適用し
て、バンドギャッププロファイル太陽電池と同等以上の
効率を持つ太陽電池が製造できるようになった。
【図１】本発明実施例の非晶質太陽電池のバンドギャッ
プ構造を説明する概略図である。
プ構造を説明する概略図である。
【図２】本発明実施例の非晶質太陽電池の素子構造を説
明する概略図である。
明する概略図である。
【図３】本発明実施例の素子特性および従来のバンドギ
ャッププロファイル太陽電池の素子特性を比較した図で
ある。
ャッププロファイル太陽電池の素子特性を比較した図で
ある。
【図４】従来のバンドギャッププロファイル太陽電池の
バンドギャップ構造の概略図である。
バンドギャップ構造の概略図である。
【図５】本発明の太陽電池を大量生産するのに適したロ
ール・トゥ・ロール方式の製造装置の概略図。
ール・トゥ・ロール方式の製造装置の概略図。
１ ステンレス基板 ２ Ｔｉ層 ３ Ａｇ層 ４ ＺｎＯ層 ５ アモルファスシリコンｎ層 ６ アモルファスシリコンゲルマニュウムｉ層 ７ アモルファスシリコンカーボンｐ層 ８ 透明導電膜 ９ 金属集電極
Claims (4)
- 【請求項１】 アモルファスシリコン合金材料を主たる
原料とし、ｐｉｎ構造を有する非晶質太陽電池におい
て、ｉ層の膜厚方向にバンドギャップの異なる層が離散
的に積層され、該各ｉ層のバンドギャップが順次漸減し
て再度漸増するとともに該各ｉ層のバンドギャップの膜
厚が該バンドギャップの最小部分に対して光入射側であ
るｐ層側にて薄い膜厚で６分割数以上で積層されている
ことを特徴とする非晶質太陽電池。 - 【請求項２】 ｉ層のアモルファスシリコン合金材料が
アモルファスシリコンゲルマニュウムであることを特徴
とする請求項１記載の非晶質太陽電池。 - 【請求項３】 ｉ層のアモルファスシリコン合金材料が
アモルファスシリコンカーボンであることを特徴とする
請求項１記載の非晶質太陽電池。 - 【請求項４】 第１導電型層、第２導電型層側両端では
バンドギャップが広く、受光面側よりにバンドギャップ
の最も狭い部分が設けられたつづみ型のバンドギャップ
構造をロール・ツウ・ロール方式で製造する非晶質太陽
電池の製造方法において、第１導電型層を形成した後、
ｉ層をガス流量が独立に制御できる６室以上の複数のチ
ャンバーで分割形成し、その後第２導電型層を形成する
ことを特徴とする非晶質太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4347448A JP3059847B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 非晶質太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4347448A JP3059847B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 非晶質太陽電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204515A JPH06204515A (ja) | 1994-07-22 |
| JP3059847B2 true JP3059847B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18390308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4347448A Expired - Fee Related JP3059847B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 非晶質太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3059847B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2725993B2 (ja) * | 1994-02-18 | 1998-03-11 | 株式会社日立製作所 | 受光素子および太陽電池 |
| JP4240933B2 (ja) | 2002-07-18 | 2009-03-18 | キヤノン株式会社 | 積層体形成方法 |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP4347448A patent/JP3059847B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06204515A (ja) | 1994-07-22 |
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