JPH01146373A - 4端子型薄膜太陽電池 - Google Patents
4端子型薄膜太陽電池Info
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- JPH01146373A JPH01146373A JP87305173A JP30517387A JPH01146373A JP H01146373 A JPH01146373 A JP H01146373A JP 87305173 A JP87305173 A JP 87305173A JP 30517387 A JP30517387 A JP 30517387A JP H01146373 A JPH01146373 A JP H01146373A
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- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
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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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、4端子型薄膜太陽電池に関する0〔従来の技
術〕 従来から、SiHガス等をグロー放電分解して形成され
るアモルファスシリコン(a−8i)が安価で大面積化
及び薄膜化が可能である為、a−3i薄膜を利用した薄
膜太陽電池が広く用いられている。
術〕 従来から、SiHガス等をグロー放電分解して形成され
るアモルファスシリコン(a−8i)が安価で大面積化
及び薄膜化が可能である為、a−3i薄膜を利用した薄
膜太陽電池が広く用いられている。
例えば特公昭53−37718号公報に開示されている
ように、a−3iのp−1−n接合やショットキ接合を
利用した太陽電池がある。
ように、a−3iのp−1−n接合やショットキ接合を
利用した太陽電池がある。
しかし、従来のa−8i大@電池はa−Siのバンドギ
ャップエネルギーが1,75 eV程度である為700
nm以上の波長の光に対しては感度がなく、従って7
00 nm以上の長波長の光を多く含む太陽光に対して
は最適な材料とは云いえず、その変換効率は10%以下
に留まっていた。
ャップエネルギーが1,75 eV程度である為700
nm以上の波長の光に対しては感度がなく、従って7
00 nm以上の長波長の光を多く含む太陽光に対して
は最適な材料とは云いえず、その変換効率は10%以下
に留まっていた。
長波長の光に対する感度を向上させる為にa−81と他
の半導体材料とを組合せた太陽電池も、例えばJapa
nese Journalof App/ied Ph
ysics %vo/ 22、A9 (1983) 、
L 605〜L 607に示されている。しかしながら
、こ−に示されたa−3iと単結晶S1を組合せた太陽
電池においても変換効率は10%程度であり、しかも単
結晶S1は大面積化が困難で材料コストも極めて高い等
の欠点があった0 又、硫化銅(OuS)薄膜と硫化カドミウム(CdS)
薄膜とを積層した太陽電池も、例えば「太陽光発電」、
森北出版1980年2月20日発行に記載されている。
の半導体材料とを組合せた太陽電池も、例えばJapa
nese Journalof App/ied Ph
ysics %vo/ 22、A9 (1983) 、
L 605〜L 607に示されている。しかしながら
、こ−に示されたa−3iと単結晶S1を組合せた太陽
電池においても変換効率は10%程度であり、しかも単
結晶S1は大面積化が困難で材料コストも極めて高い等
の欠点があった0 又、硫化銅(OuS)薄膜と硫化カドミウム(CdS)
薄膜とを積層した太陽電池も、例えば「太陽光発電」、
森北出版1980年2月20日発行に記載されている。
しかしながら、この太@電池もまた変換効率が7%程度
であって、電力用太陽電池として使用するには変換効率
が不充分であった。
であって、電力用太陽電池として使用するには変換効率
が不充分であった。
一方、上記したような太陽電池2個を光学的にof16
th工EEE Photovo/1aic 5peci
alistConfere−nce、(1982)P6
92、又はTechnica/ Digest of工
nternationalPVSEO−1、(1985
)P691に記載されている。しかし、4端子型太陽電
池の片方の太陽電池としてはa−3i薄膜太陽電池があ
るが、他方の太陽電池として高効率、大面積、低コスト
の要請に答えうるちのがなかった。
th工EEE Photovo/1aic 5peci
alistConfere−nce、(1982)P6
92、又はTechnica/ Digest of工
nternationalPVSEO−1、(1985
)P691に記載されている。しかし、4端子型太陽電
池の片方の太陽電池としてはa−3i薄膜太陽電池があ
るが、他方の太陽電池として高効率、大面積、低コスト
の要請に答えうるちのがなかった。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、大面積化及び薄膜化
が可能な材料を用いて、変換効率が高く且つ低コストの
4端子型薄膜太陽電池を提供することご目的とするもの
である。
が可能な材料を用いて、変換効率が高く且つ低コストの
4端子型薄膜太陽電池を提供することご目的とするもの
である。
本発明の4端子型薄膜太陽電池は、2層の透明電極の間
に形成したアモルファスシリコン薄膜力らなる第1の太
陽電池と、少なくとも片方が透明電極である2層の電極
の間に積層して接合させたアモルファスシリコン薄膜と
硫化銅薄膜とからなる第2の太陽電池とを具え、第1の
太陽電池と第2の太@電池を光学的に直列に配置し、第
1の太陽電池と第2の太陽電池の各々から出力を取り出
すことを特徴とする。
に形成したアモルファスシリコン薄膜力らなる第1の太
陽電池と、少なくとも片方が透明電極である2層の電極
の間に積層して接合させたアモルファスシリコン薄膜と
硫化銅薄膜とからなる第2の太陽電池とを具え、第1の
太陽電池と第2の太@電池を光学的に直列に配置し、第
1の太陽電池と第2の太陽電池の各々から出力を取り出
すことを特徴とする。
第2の太@電池のアモルファスシリコン(a−3i)薄
膜と硫化銅(C!u S)薄膜とがp−n接合を形成下
る限り、a−3i薄膜はn−1−p−n構造などの多層
構造であってもよい。
膜と硫化銅(C!u S)薄膜とがp−n接合を形成下
る限り、a−3i薄膜はn−1−p−n構造などの多層
構造であってもよい。
又、n型及びp型のa−8i薄膜は微結晶な含んでいて
も良い。
も良い。
薄膜太陽電池のへテロ接合を形成する半導体材料を種々
検討した結果、a−3i薄膜とCu2S薄膜との組合せ
が最適であることが判明した。即ち、ヘテロ接合はバン
ドギャップエネルギーの組合せのみならず、電子親和力
、エネルギーノくンドの連続性な、どの半導体材料のマ
ツチング特性、あるいは両膜形成方法などにより大きく
左右され、その結果デバイス特性も大さく変動する。a
−3i薄膜とCu S薄膜とは、このようなヘテロ接合
に要求される特性が最も整っている。
検討した結果、a−3i薄膜とCu2S薄膜との組合せ
が最適であることが判明した。即ち、ヘテロ接合はバン
ドギャップエネルギーの組合せのみならず、電子親和力
、エネルギーノくンドの連続性な、どの半導体材料のマ
ツチング特性、あるいは両膜形成方法などにより大きく
左右され、その結果デバイス特性も大さく変動する。a
−3i薄膜とCu S薄膜とは、このようなヘテロ接合
に要求される特性が最も整っている。
a−Si薄膜とCu S薄膜とを積層した太陽電池単独
では充分な変換効率が得難いが、これを第2の太陽電池
としてa−3i太陽電池と組合せれば、高効率の4端子
型太陽電池が得られることが判った。又、CuSのバン
ドギャップエネルギーも1.2eVと4端子型薄膜太陽
電池の第2の太陽電池用材料として好適である。
では充分な変換効率が得難いが、これを第2の太陽電池
としてa−3i太陽電池と組合せれば、高効率の4端子
型太陽電池が得られることが判った。又、CuSのバン
ドギャップエネルギーも1.2eVと4端子型薄膜太陽
電池の第2の太陽電池用材料として好適である。
しかも、a−8iとCu Sは現在の薄膜技術により容
易に薄膜化及び大面積化することがでさ、構成材料も安
価であって低コスト化が可能である。
易に薄膜化及び大面積化することがでさ、構成材料も安
価であって低コスト化が可能である。
a−3i薄膜とCu S薄膜とはいずれがp型でもn型
でも良いが、製造上はa −S i薄膜をn型とし、C
u S薄膜をp型とする万が容易であって変換動率も高
い。この場合n型a−8i、薄膜の膜厚は200X〜5
000 Xが好ましい。この膜厚が200x未満では良
好な接合が得られず、5000Xを超えるとa−81薄
膜での光吸収が大さくなり、いずれも変換効率を著しく
低下させるからである。
でも良いが、製造上はa −S i薄膜をn型とし、C
u S薄膜をp型とする万が容易であって変換動率も高
い。この場合n型a−8i、薄膜の膜厚は200X〜5
000 Xが好ましい。この膜厚が200x未満では良
好な接合が得られず、5000Xを超えるとa−81薄
膜での光吸収が大さくなり、いずれも変換効率を著しく
低下させるからである。
図面に示す4端子型薄展太陽電池を製造した。
ガラス基板1上にCVD法により膜厚7000 RのS
nOの第1の透明電極2を形成し、その上にグロー放電
分解法によりp−1−n接合を有するa−81薄膜3を
形成した。a−3i薄膜3のp型MはSiH、(1!H
SH及びBHを原料ガスとして基板’fe度1sor−
r2oof )膜厚ニ、tWF2HtstHヲ原料ガス
として基板温度220Cで500OAの膜厚に、及びn
型層はSiHとPHを原料ガスとして基板温度200C
で400 Rの膜厚に夫々形成した。このa −81薄
膜3上に、錫とインジウムを酸化雰囲気で真空蒸着して
酸化インジウム錫の第2の透明電極4を形成し、これを
太陽光入射側の第1の太陽電池5とした。
nOの第1の透明電極2を形成し、その上にグロー放電
分解法によりp−1−n接合を有するa−81薄膜3を
形成した。a−3i薄膜3のp型MはSiH、(1!H
SH及びBHを原料ガスとして基板’fe度1sor−
r2oof )膜厚ニ、tWF2HtstHヲ原料ガス
として基板温度220Cで500OAの膜厚に、及びn
型層はSiHとPHを原料ガスとして基板温度200C
で400 Rの膜厚に夫々形成した。このa −81薄
膜3上に、錫とインジウムを酸化雰囲気で真空蒸着して
酸化インジウム錫の第2の透明電極4を形成し、これを
太陽光入射側の第1の太陽電池5とした。
別に、ステンレス謂基板6上に、基板温度400Cで真
空蒸着法により膜厚0.4μmのp型Cu S薄膜 膜7を形成した。このp型CuS薄膜7上に、n型a−
3i薄膜8を、基板温度200CでのSiH。
空蒸着法により膜厚0.4μmのp型Cu S薄膜 膜7を形成した。このp型CuS薄膜7上に、n型a−
3i薄膜8を、基板温度200CでのSiH。
CH,H及びPHからなる原料ガスのグロー放電分解に
より、膜厚800Rに形成した。更に、n型層−8i薄
膜8上に上記と同様にして膜厚0.25μmの酸化錫イ
ンジウムの第3の透明電極9を形成し、これを第2の太
陽電池10とした。
より、膜厚800Rに形成した。更に、n型層−8i薄
膜8上に上記と同様にして膜厚0.25μmの酸化錫イ
ンジウムの第3の透明電極9を形成し、これを第2の太
陽電池10とした。
第1の太陽電池の第2の透明電極4と、第2の太陽電池
10の第3の透明電極9とを対向させ、両者間をシリコ
ーン樹脂のような透明樹脂1)で貼り合せることにより
、第1の太@電池5と第2の太陽電池10を光学的に直
列に配置した4端子型薄膜太陽電池を製造した。
10の第3の透明電極9とを対向させ、両者間をシリコ
ーン樹脂のような透明樹脂1)で貼り合せることにより
、第1の太@電池5と第2の太陽電池10を光学的に直
列に配置した4端子型薄膜太陽電池を製造した。
得られた4端子型薄膜太陽電池の第1の太陽電池5と第
2の太陽電池10の各々から出力を取り出し、出力特性
をAM1.5で100 mW/eの光のもとで測定した
ところ、第1の太陽電池5からは9.6%の変換効率が
及び第2の太陽電池10からは6.3%の変換効率が得
られ、4端子型薄膜太陽電池全体として15.9%の高
い変換効率が得られた。
2の太陽電池10の各々から出力を取り出し、出力特性
をAM1.5で100 mW/eの光のもとで測定した
ところ、第1の太陽電池5からは9.6%の変換効率が
及び第2の太陽電池10からは6.3%の変換効率が得
られ、4端子型薄膜太陽電池全体として15.9%の高
い変換効率が得られた。
尚、第2の太陽電池の製造において、Cu S薄膜
膜の成膜時の基板温度がa −S i薄膜の成膜時の基
板温度よりも高いことが好ましい。従って、成膜順序は
Cu S薄膜を先に丁べきである。
板温度よりも高いことが好ましい。従って、成膜順序は
Cu S薄膜を先に丁べきである。
本発明によれば、通常の薄膜化技術により大面積で変換
効率の高い4端子型薄膜太陽電池を低コストで提供する
ことができる。
効率の高い4端子型薄膜太陽電池を低コストで提供する
ことができる。
図面は本発明の4端子型薄膜太陽電池の一例な示す断面
図である。 1・・ガラス基板 2・・第1の透明電極3・・a−S
i薄膜 4・・第2の透明電極5・・第1の太@電池
6・・ステンレス鋼基板7 ・p型CuS薄膜 13−
n型層−3i薄膜9・・第3の透明電極 10・・第2
の太陽電池1)・・透明樹脂 出願人 住友電気工業株式会社 7′、・7−゛・ 、″、゛′
図である。 1・・ガラス基板 2・・第1の透明電極3・・a−S
i薄膜 4・・第2の透明電極5・・第1の太@電池
6・・ステンレス鋼基板7 ・p型CuS薄膜 13−
n型層−3i薄膜9・・第3の透明電極 10・・第2
の太陽電池1)・・透明樹脂 出願人 住友電気工業株式会社 7′、・7−゛・ 、″、゛′
Claims (3)
- (1)2層の透明電極の間に形成したアモルファスシリ
コン薄膜からなる第1の太陽電池と、少なくとも片方が
透明電極である2層の電極の間に積層して接合させたア
モルファスシリコン薄膜と硫化銅薄膜とからなる第2の
太陽電池とを具え、第1の太陽電池と第2の太陽電池を
光学的に直列に配置し、第1の太陽電池と第2の太陽電
池の各々から出力を取り出すことを特徴とする4端子型
薄膜太陽電池。 - (2)第2の太陽電池のアモルファスシリコン薄膜がn
型であり、硫化銅薄膜がp型であることを特徴とする、
特許請求の範囲(1)項記載の4端子型薄膜太陽電池。 - (3)第2の太陽電池のn型アモルファスシリコン薄膜
の膜厚が200Å〜5000Åであることを特徴とする
、特許請求の範囲(2)項記載の4端子型薄膜太陽電池
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP87305173A JPH01146373A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 4端子型薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP87305173A JPH01146373A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 4端子型薄膜太陽電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01146373A true JPH01146373A (ja) | 1989-06-08 |
Family
ID=17941940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP87305173A Pending JPH01146373A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 4端子型薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01146373A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002033497A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Nihon University | 太陽電池並びに太陽電池パネル |
KR20120027046A (ko) * | 2009-06-05 | 2012-03-20 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 광전 변환 디바이스 및 그 제조 방법 |
JP2015092642A (ja) * | 2009-07-08 | 2015-05-14 | トタル マルケタン セルヴィス | 多接合及び多電極を有する光起電性電池の製造方法 |
WO2021220925A1 (ja) * | 2020-04-27 | 2021-11-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 太陽電池 |
-
1987
- 1987-12-02 JP JP87305173A patent/JPH01146373A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002033497A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Nihon University | 太陽電池並びに太陽電池パネル |
KR20120027046A (ko) * | 2009-06-05 | 2012-03-20 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 광전 변환 디바이스 및 그 제조 방법 |
JP2015092642A (ja) * | 2009-07-08 | 2015-05-14 | トタル マルケタン セルヴィス | 多接合及び多電極を有する光起電性電池の製造方法 |
WO2021220925A1 (ja) * | 2020-04-27 | 2021-11-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 太陽電池 |
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