JP3061338B2 - 太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
太陽電池およびその製造方法Info
- Publication number
- JP3061338B2 JP3061338B2 JP5151508A JP15150893A JP3061338B2 JP 3061338 B2 JP3061338 B2 JP 3061338B2 JP 5151508 A JP5151508 A JP 5151508A JP 15150893 A JP15150893 A JP 15150893A JP 3061338 B2 JP3061338 B2 JP 3061338B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mnse
- cdse
- type semiconductor
- solid solution
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣdＳe-ＭnＳe固溶体
薄膜を光透過窓層とする太陽電池およびその製造方法に
関するものである。
薄膜を光透過窓層とする太陽電池およびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近い将来、エネルギー供給が次第に困難
になることが予想され、太陽電池の高効率化、低コスト
化が大きな課題になってきた。なかでも、大面積化が容
易な薄膜系太陽電池は、大幅な低コスト化が可能なとこ
ろからエネルギー変換効率の向上が強く望まれている。
この薄膜系太陽電池には、II-VI族やI-III-VI族等の化
合物半導体薄膜を用いたものが広く開発されつつある。
化合物半導体薄膜を用いた太陽電池の構成は、バンドギ
ャップが広くて光を透過する窓層としてのｎ型ＣdＳ系
半導体層と、バンドギャップが狭くて光を吸収する吸収
層としてのＣdＴe系あるいはＣuＩnＳe2系などのｐ型の
半導体層を積層したヘテロ接合が用いられる。構成とし
ては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を設けたガラ
ス基板上にｎ型ＣdＳ層を形成し、次いでｐ型ＣdＴe層
を蒸着法により積層形成し、最後に金属電極を設けて太
陽電池とする。あるいは、ガラス基板上にスクリーン印
刷と焼成によってｎ型ＣdＳ層を設け、次いで同様にス
クリーン印刷と焼成によってｐ型ＣdＴe層を設け、最後
に金属あるいは炭素電極層を設けて太陽電池とする。Ｃ
dＳの代わりにバンドギャップのより広い半導体、例え
ばＣdＳ-ＺnＳ固溶体やＺnＳe薄膜を用いることが、透
過光量を増やし変換効率を上げることに大変有効である
ことが知られている。
になることが予想され、太陽電池の高効率化、低コスト
化が大きな課題になってきた。なかでも、大面積化が容
易な薄膜系太陽電池は、大幅な低コスト化が可能なとこ
ろからエネルギー変換効率の向上が強く望まれている。
この薄膜系太陽電池には、II-VI族やI-III-VI族等の化
合物半導体薄膜を用いたものが広く開発されつつある。
化合物半導体薄膜を用いた太陽電池の構成は、バンドギ
ャップが広くて光を透過する窓層としてのｎ型ＣdＳ系
半導体層と、バンドギャップが狭くて光を吸収する吸収
層としてのＣdＴe系あるいはＣuＩnＳe2系などのｐ型の
半導体層を積層したヘテロ接合が用いられる。構成とし
ては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を設けたガラ
ス基板上にｎ型ＣdＳ層を形成し、次いでｐ型ＣdＴe層
を蒸着法により積層形成し、最後に金属電極を設けて太
陽電池とする。あるいは、ガラス基板上にスクリーン印
刷と焼成によってｎ型ＣdＳ層を設け、次いで同様にス
クリーン印刷と焼成によってｐ型ＣdＴe層を設け、最後
に金属あるいは炭素電極層を設けて太陽電池とする。Ｃ
dＳの代わりにバンドギャップのより広い半導体、例え
ばＣdＳ-ＺnＳ固溶体やＺnＳe薄膜を用いることが、透
過光量を増やし変換効率を上げることに大変有効である
ことが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、バンドギ
ャップの広い低抵抗の半導体薄膜からなる窓層を用いる
ことは、変換効率の向上に有効であるが、ＣdＳ−ＺnＳ
固溶体薄膜でもＺnＳの組成比が高くなると高抵抗にな
り、かえって変換効率を低くしてしまうことがある。バ
ンドギャップの広い低抵抗のｎ型半導体薄膜を用いるこ
とが望まれる。
ャップの広い低抵抗の半導体薄膜からなる窓層を用いる
ことは、変換効率の向上に有効であるが、ＣdＳ−ＺnＳ
固溶体薄膜でもＺnＳの組成比が高くなると高抵抗にな
り、かえって変換効率を低くしてしまうことがある。バ
ンドギャップの広い低抵抗のｎ型半導体薄膜を用いるこ
とが望まれる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池は、透
光性基板上に、透明導電層、ＭnＳeの組成比が１０モル
％以上のＣdＳe-ＭnＳe固溶体を主体とするｎ型半導体
からなる窓層、ｐ型半導体からなる光吸収層、および電
極層を積層した構成である。ここで、ＣdＳe−ＭnＳe固
溶体におけるＭnＳeの望ましい組成比は５０モル％以上
である。
光性基板上に、透明導電層、ＭnＳeの組成比が１０モル
％以上のＣdＳe-ＭnＳe固溶体を主体とするｎ型半導体
からなる窓層、ｐ型半導体からなる光吸収層、および電
極層を積層した構成である。ここで、ＣdＳe−ＭnＳe固
溶体におけるＭnＳeの望ましい組成比は５０モル％以上
である。
【０００５】本発明の太陽電池の製造方法としては、次
の３種類がある。 （１）透明導電層を設けた透光性基板上に、ＣdＳeおよ
びＭnを同時に蒸着してＣdＳe-ＭnＳe固溶体薄膜を主体
とするｎ型半導体の窓層を形成し、その上にｐ型半導体
の光吸収層を形成し、さらにその上に電極層を形成する
方法。 (２）透明導電層を設けた透光性基板上に、ＣdＳeおよ
びＭnＳeを同時に蒸着してＣdＳe-ＭnＳe固溶体薄膜を
主体とするｎ型半導体の窓層を形成し、その上にｐ型半
導体の光吸収層を形成し、さらにその上に電極層を形成
する方法。 (３）透明導電層を設けた透光性基板上に、ＣdＳeとＭn
Ｓeの固溶体あるいは混合物を蒸着してＣdＳe-ＭnＳe固
溶体薄膜を主体とするｎ型半導体の窓層を形成し、その
上にｐ型半導体の光吸収層を形成し、さらにその上に電
極層を形成する方法。 なお、光吸収層の形成に先立って、ＣdＳe-ＭnＳe固溶
体薄膜中にＩn，ＡlまたはＧaを添加することは、光透
過率と電気伝導度を高める上で好ましい。
の３種類がある。 （１）透明導電層を設けた透光性基板上に、ＣdＳeおよ
びＭnを同時に蒸着してＣdＳe-ＭnＳe固溶体薄膜を主体
とするｎ型半導体の窓層を形成し、その上にｐ型半導体
の光吸収層を形成し、さらにその上に電極層を形成する
方法。 (２）透明導電層を設けた透光性基板上に、ＣdＳeおよ
びＭnＳeを同時に蒸着してＣdＳe-ＭnＳe固溶体薄膜を
主体とするｎ型半導体の窓層を形成し、その上にｐ型半
導体の光吸収層を形成し、さらにその上に電極層を形成
する方法。 (３）透明導電層を設けた透光性基板上に、ＣdＳeとＭn
Ｓeの固溶体あるいは混合物を蒸着してＣdＳe-ＭnＳe固
溶体薄膜を主体とするｎ型半導体の窓層を形成し、その
上にｐ型半導体の光吸収層を形成し、さらにその上に電
極層を形成する方法。 なお、光吸収層の形成に先立って、ＣdＳe-ＭnＳe固溶
体薄膜中にＩn，ＡlまたはＧaを添加することは、光透
過率と電気伝導度を高める上で好ましい。
【０００６】
【作用】本発明の太陽電池の構成によれば、窓層として
用いるＣdＳe-ＭnＳe固溶体のバンドギャップがＣdＳに
比較して広いので、窓層を透過する光量が増え、そのた
めｐ型半導体の光吸収層に吸収される光量が増え、その
結果太陽電池の効率が向上する。また、本発明のＣdＳe
とＭnの２源による同時蒸着、ＣdＳeとＭnＳeの同時蒸
着、またはＣdＳeとＭnＳeの固溶体あるいは混合物を直
接蒸着するという製造方法によれば、バンドギャップの
広いＣdＳe-ＭnＳe固溶体薄膜を安価な蒸着装置で、容
易に得ることができるので、製造の高効率化に有効であ
る。
用いるＣdＳe-ＭnＳe固溶体のバンドギャップがＣdＳに
比較して広いので、窓層を透過する光量が増え、そのた
めｐ型半導体の光吸収層に吸収される光量が増え、その
結果太陽電池の効率が向上する。また、本発明のＣdＳe
とＭnの２源による同時蒸着、ＣdＳeとＭnＳeの同時蒸
着、またはＣdＳeとＭnＳeの固溶体あるいは混合物を直
接蒸着するという製造方法によれば、バンドギャップの
広いＣdＳe-ＭnＳe固溶体薄膜を安価な蒸着装置で、容
易に得ることができるので、製造の高効率化に有効であ
る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 ［実施例１］ＩＴＯの透明導電層２を設けたガラスから
なる透光性基板１上に、ＣdＳeとＭn の同時蒸着により
ＣdＳeとＭnＳeのモル比が５:５で、全体の厚さが０.５
μmの固溶体膜Ｃd0.5Ｍn0.5Ｓeを形成する。この膜にＩ
nを添加する。すなわち、Ｃd0.5Ｍn0.5Ｓe膜の上に全体
の１％のＩnを蒸着し、Ｎ2ガス中において４００℃で３
０分加熱することによりＩnを前記膜に拡散させる。こ
の表面を約１００オングストロームほどエッチング法で
除去する。こうして形成したｎ型半導体からなる窓層３
の上に、蒸着により５μｍ厚のＣdＴeを主体とするｐ型
半導体からなる光吸収層４を形成し、その上にＡuから
なる電極層５を形成する。
なる透光性基板１上に、ＣdＳeとＭn の同時蒸着により
ＣdＳeとＭnＳeのモル比が５:５で、全体の厚さが０.５
μmの固溶体膜Ｃd0.5Ｍn0.5Ｓeを形成する。この膜にＩ
nを添加する。すなわち、Ｃd0.5Ｍn0.5Ｓe膜の上に全体
の１％のＩnを蒸着し、Ｎ2ガス中において４００℃で３
０分加熱することによりＩnを前記膜に拡散させる。こ
の表面を約１００オングストロームほどエッチング法で
除去する。こうして形成したｎ型半導体からなる窓層３
の上に、蒸着により５μｍ厚のＣdＴeを主体とするｐ型
半導体からなる光吸収層４を形成し、その上にＡuから
なる電極層５を形成する。
【０００８】［実施例２］ＣdＳeとＭnＳeのモル比が
３:７の固溶体膜Ｃd0.3Ｍn0.7Ｓeを用いた他は実施例１
と同様にして太陽電池を作製する。 ［比較例］窓層を従来通りのＣdＳ蒸着膜に１％のＩnを
添加し、他は実施例１と同様にして太陽電池を作製す
る。
３:７の固溶体膜Ｃd0.3Ｍn0.7Ｓeを用いた他は実施例１
と同様にして太陽電池を作製する。 ［比較例］窓層を従来通りのＣdＳ蒸着膜に１％のＩnを
添加し、他は実施例１と同様にして太陽電池を作製す
る。
【０００９】これらの太陽電池のＡＭ１（１００ｍＷ／
ｃｍ2）の照射光に対する特性を表１に示す。なお、Ｖ
OC（Ｖ）は開放電圧、ＪSC（ｍＡ／ｃｍ2）は閉路電
流、η（％）は変換効率、F.F.は曲線因子を表す。
ｃｍ2）の照射光に対する特性を表１に示す。なお、Ｖ
OC（Ｖ）は開放電圧、ＪSC（ｍＡ／ｃｍ2）は閉路電
流、η（％）は変換効率、F.F.は曲線因子を表す。
【００１０】
【表１】
【００１１】表１から明らかなように、本発明の構成で
得られる太陽電池の特性は、従来の構成で得られる太陽
電池の特性よりはるかに優れている。これは、本発明の
太陽電池のＣdＳe-ＭnＳe固溶体膜は従来の太陽電池の
ＣdＳ膜に比べて分光透過率が大であるからである。
得られる太陽電池の特性は、従来の構成で得られる太陽
電池の特性よりはるかに優れている。これは、本発明の
太陽電池のＣdＳe-ＭnＳe固溶体膜は従来の太陽電池の
ＣdＳ膜に比べて分光透過率が大であるからである。
【００１２】このように、ＣdＳe、Ｍnの同時蒸着によ
り得られるＣdＳe-ＭnＳe固溶体膜を備えた太陽電池
は、優れた特性を有する。ＣdＳe-ＭnＳe固溶体膜への
Ｉnの添加は、光透過率と電気伝導度を高める。ＣdＳe
とＭnＳeの他の組成比の固溶体ＣdＳe-ＭnＳeを用いて
も、またＩnの代わりにＡlやＧaを用いても同様の効果
が得られる。この固溶体薄膜は、ＣdＳeとＭnＳeの同時
蒸着でＭnＳeを電子ビーム法で蒸着しても、あるいはＣ
dＳeとＭnＳeの固溶体や混合物をスパッタ法で蒸着して
も得ることができる。
り得られるＣdＳe-ＭnＳe固溶体膜を備えた太陽電池
は、優れた特性を有する。ＣdＳe-ＭnＳe固溶体膜への
Ｉnの添加は、光透過率と電気伝導度を高める。ＣdＳe
とＭnＳeの他の組成比の固溶体ＣdＳe-ＭnＳeを用いて
も、またＩnの代わりにＡlやＧaを用いても同様の効果
が得られる。この固溶体薄膜は、ＣdＳeとＭnＳeの同時
蒸着でＭnＳeを電子ビーム法で蒸着しても、あるいはＣ
dＳeとＭnＳeの固溶体や混合物をスパッタ法で蒸着して
も得ることができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、変換効率の非常に高い
優れた太陽電池を低コストで得ることが可能となる。
優れた太陽電池を低コストで得ることが可能となる。
【図１】本発明の太陽電池の構成例を示す縦断面図であ
る。
る。
１ 透光性基板 ２ 透明導電層 ３ 窓層 ４ 光吸収層 ５ 電極層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−160422（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−15964（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−31144（ＪＰ，Ｂ１) Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ａｎ ｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｃｈａｐｔｅ ｒ １（ｐｐ．１−33），Ｗ．Ｇｉｒｉ ａｔ ｅｔ ａｌ．，1988，Ａｃａｄｅ ｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ Ｉｎｃ. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (5)
- 【請求項１】 透光性基板上に、透明導電層、ＭnＳeの
組成比が１０モル％以上のＣdＳe-ＭnＳe固溶体を主体
とするｎ型半導体からなる窓層、ｐ型半導体からなる光
吸収層、および電極層を積層した構成からなることを特
徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 透明導電層を設けた透光性基板上に、Ｃ
dＳeおよびＭnを同時に蒸着する方法によりＣdＳe-Ｍn
Ｓe固溶体薄膜を主体とするｎ型半導体からなる窓層を
形成し、その上にｐ型半導体からなる光吸収層を形成
し、さらにその上に電極層を形成することを特徴とする
太陽電池の製造方法。 - 【請求項３】 透明導電層を設けた透光性基板上に、Ｃ
dＳeおよびＭnＳeを同時に蒸着する方法によりＣdＳe-
ＭnＳe固溶体薄膜を主体とするｎ型半導体からなる窓層
を形成し、その上にｐ型半導体からなる光吸収層を形成
し、さらにその上に電極層を形成することを特徴とする
太陽電池の製造方法。 - 【請求項４】 透明導電層を設けた透光性基板上に、Ｃ
dＳeとＭnＳeの固溶体あるいは混合物を蒸着してＣdＳe
-ＭnＳe固溶体薄膜を主体とするｎ型半導体からなる窓
層を形成し、その上にｐ型半導体からなる光吸収層を形
成し、その上に電極層を形成することを特徴とする太陽
電池の製造方法。 - 【請求項５】 ＣdＳe-ＭnＳe固溶体薄膜中にＩn、Ｇa
あるいはＡlを添加する工程を有する請求項２〜４のい
ずれかに記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5151508A JP3061338B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 太陽電池およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5151508A JP3061338B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 太陽電池およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06338625A JPH06338625A (ja) | 1994-12-06 |
| JP3061338B2 true JP3061338B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=15520047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5151508A Expired - Fee Related JP3061338B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 太陽電池およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3061338B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100554844C (zh) * | 2007-06-15 | 2009-10-28 | 王梓骥 | 烧结料床实行无动力两侧弹性铺料联合点火装置 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP5151508A patent/JP3061338B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｃｈａｐｔｅｒ １（ｐｐ．１−３３），Ｗ．Ｇｉｒｉａｔ ｅｔ ａｌ．，１９８８，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ Ｉｎｃ． |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100554844C (zh) * | 2007-06-15 | 2009-10-28 | 王梓骥 | 烧结料床实行无动力两侧弹性铺料联合点火装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06338625A (ja) | 1994-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040261841A1 (en) | Solar cell | |
| WO2004090995A1 (ja) | 太陽電池 | |
| JPH06163955A (ja) | 太陽電池用基板及び太陽電池 | |
| JP3061338B2 (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| JP3049889B2 (ja) | 太陽電池とその製造方法 | |
| JP3444700B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP3064658B2 (ja) | 太陽電池とその製造方法 | |
| JP3063326B2 (ja) | 太陽電池とその製造方法 | |
| JP2004281938A (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| JP3130993B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP3022129B2 (ja) | 薄膜太陽電池とその製造方法 | |
| JP3076729B2 (ja) | 太陽電池とその製造方法 | |
| JPH0766440A (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| JP3146612B2 (ja) | 固溶体薄膜の製造方法および太陽電池の製造方法 | |
| JP2005317563A (ja) | 太陽電池 | |
| JP2922825B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| JP3133449B2 (ja) | 太陽電池 | |
| JP2776009B2 (ja) | 太陽電池とその製造方法 | |
| JP3473255B2 (ja) | 薄膜太陽電池の製造方法 | |
| JP3069158B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| JPS5975679A (ja) | 光起電力装置 | |
| CN116056471A (zh) | 一种硫属化合物/钙钛矿薄膜双异质结太阳电池 | |
| JP3069159B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| JPH07211927A (ja) | 太陽電池とその製造方法 | |
| JP3397213B2 (ja) | 太陽電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |