JPH01211980A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH01211980A JPH01211980A JP63035221A JP3522188A JPH01211980A JP H01211980 A JPH01211980 A JP H01211980A JP 63035221 A JP63035221 A JP 63035221A JP 3522188 A JP3522188 A JP 3522188A JP H01211980 A JPH01211980 A JP H01211980A
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Links
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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
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
-
- 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
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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、光電変換機能を有する非単結晶Ｓｉ膜を有す
る太陽電池に係り、特に透明電極の変質を著しく防止し
た太陽電池に関する。
る太陽電池に係り、特に透明電極の変質を著しく防止し
た太陽電池に関する。
これまで、アモルファス太陽電池は、５ｎ０２膜または
Ｉ ｎ２０３膜の透明電極をガラス板上に形成し、該透
明電極上に、ｐＪＩｌ、ｉＪＷ及びｎ層からなるアモル
ファス膜の光電変換母体を形成し、さらにこの上に集電
電極のＡＱ等の金属電極を形成していた。例えば、「太
陽電池ハンドブック」電気学会発行、昭和６０年７月３
０日、第９６頁から第９９頁に記載されている。
Ｉ ｎ２０３膜の透明電極をガラス板上に形成し、該透
明電極上に、ｐＪＩｌ、ｉＪＷ及びｎ層からなるアモル
ファス膜の光電変換母体を形成し、さらにこの上に集電
電極のＡＱ等の金属電極を形成していた。例えば、「太
陽電池ハンドブック」電気学会発行、昭和６０年７月３
０日、第９６頁から第９９頁に記載されている。
この従来技術においては、アモルファスシリコン（以下
、ａ−３ｉと略す）膜は、Ｓ ｉ Ｈ，やＳｉ２Ｈｇを
主原料ガスとし、Ｈ２ベースのＰＨ３やＢ２Ｈ，を添加
してプラズマＣＶＤ法で形成され、ａ−８ｉ膜成膜中は
還元性雰囲気となっていた。
、ａ−３ｉと略す）膜は、Ｓ ｉ Ｈ，やＳｉ２Ｈｇを
主原料ガスとし、Ｈ２ベースのＰＨ３やＢ２Ｈ，を添加
してプラズマＣＶＤ法で形成され、ａ−８ｉ膜成膜中は
還元性雰囲気となっていた。
このため、透明電極上にａ−３ｉ膜を形成した場合、Ａ
−８ｉＢ！ｉ形成時に下地の透明電極すなわち酸化物で
あるＳｎ○２またはＩｎ２Ｏ３膜が水素で還元され、Ｓ
ｎまたはＩｎを析出し、透明電極自体の透過率を低下さ
せ、透明電極が変質する結果となっていた。ガラス板／
透明電極を基板とじた太ＩＩＪ）！池は、基板が光入射
側に位置するため、透明電極の透過率の低下は、光電変
換部への光の到達を減少させる結果となり、太陽電池性
能を低下させる要因の一つになっている。従来のアモル
ファス太陽電池は、透明電極の上に直接ｎ型のａ −８
ｉＣ膜を形成し、順次ｉ型のａ−８ｉ膜、ｎ型の微結晶
化ｓｉ膜（μｃ−８ｉ膜）を形成し作製している。さら
に、高効率なアモルファス太陽電池を作製するには、透
明電極の変質を抑え、かつ光学的に広バンドギャップを
有する低抵抗なｎ型ＳｉＣ膜が必要である。
−８ｉＢ！ｉ形成時に下地の透明電極すなわち酸化物で
あるＳｎ○２またはＩｎ２Ｏ３膜が水素で還元され、Ｓ
ｎまたはＩｎを析出し、透明電極自体の透過率を低下さ
せ、透明電極が変質する結果となっていた。ガラス板／
透明電極を基板とじた太ＩＩＪ）！池は、基板が光入射
側に位置するため、透明電極の透過率の低下は、光電変
換部への光の到達を減少させる結果となり、太陽電池性
能を低下させる要因の一つになっている。従来のアモル
ファス太陽電池は、透明電極の上に直接ｎ型のａ −８
ｉＣ膜を形成し、順次ｉ型のａ−８ｉ膜、ｎ型の微結晶
化ｓｉ膜（μｃ−８ｉ膜）を形成し作製している。さら
に、高効率なアモルファス太陽電池を作製するには、透
明電極の変質を抑え、かつ光学的に広バンドギャップを
有する低抵抗なｎ型ＳｉＣ膜が必要である。
バンドギャップが広く、低抵抗なｎ型ＳｉＣ膜は、プラ
ズマＣＶＤ法やマイクロ波プラズマＣｖＤ法により簡単
に形成できる。得られた膜は微結晶化ＳｉＣ膜（μｃ
−Ｓ ｉ Ｃ膜）となっている。
ズマＣＶＤ法やマイクロ波プラズマＣｖＤ法により簡単
に形成できる。得られた膜は微結晶化ＳｉＣ膜（μｃ
−Ｓ ｉ Ｃ膜）となっている。
このｎ型μｃ−９ｉＣ膜の光導重度は、先のｐ型ａ−８
ｉＣ膜と比較すると、例えば、同じ光学的バンドギャッ
プ２．１ｅＶにおいて、 ｐｃ−８ｉＣ膜を光導重度〜１０＠Ｓ／ｃｍで、ａ−８
ｉＣ膜が光導重度〜１Ｏ−ＧＳ／ｃｍと、約６折径度の
改善が図られている。このμｃ −３ｉＣ膜を太陽電池
のｐ層に用いることが可能であれば、太陽電池の直列抵
抗成分が減少し曲線因子が向上するだけでなく、微結晶
化によりＳｉＣ膜の活性化エネルギーが小さくなるため
太陽電池の開放電圧が大きくなることが期待される。こ
の為、太陽電池の性能が大きく改善される。しかし、こ
のｎ型μｃ−５ｉＣ膜を透明電極上に直接形成すると、
ｐ型ａ−３ｉＣ膜を形成する従来法よりも透明電極の変
質が大きい。これまで透明電極の変質による太陽電池の
性能低下が従来法では軽視されていたものが、μｃ−８
ｉＣ膜を用いるかぎり軽視できないものとなる。これは
、透明電極にとって、μｃ−８ｉＣ膜を形成する過程が
ａ −８ｉＣ膜のときよりも過酷な形成条件下にさらさ
れるためである。すなわち、μｃ −Ｓ ｉ Ｃ膜はａ
−８ｉＣ膜よりも、より高い水素希釈雰囲気中で、そし
てより高い放電電力条件下で形成するため、透明電極に
とってはより強い還元性雰囲気にさらされるという問題
がある。
ｉＣ膜と比較すると、例えば、同じ光学的バンドギャッ
プ２．１ｅＶにおいて、 ｐｃ−８ｉＣ膜を光導重度〜１０＠Ｓ／ｃｍで、ａ−８
ｉＣ膜が光導重度〜１Ｏ−ＧＳ／ｃｍと、約６折径度の
改善が図られている。このμｃ −３ｉＣ膜を太陽電池
のｐ層に用いることが可能であれば、太陽電池の直列抵
抗成分が減少し曲線因子が向上するだけでなく、微結晶
化によりＳｉＣ膜の活性化エネルギーが小さくなるため
太陽電池の開放電圧が大きくなることが期待される。こ
の為、太陽電池の性能が大きく改善される。しかし、こ
のｎ型μｃ−５ｉＣ膜を透明電極上に直接形成すると、
ｐ型ａ−３ｉＣ膜を形成する従来法よりも透明電極の変
質が大きい。これまで透明電極の変質による太陽電池の
性能低下が従来法では軽視されていたものが、μｃ−８
ｉＣ膜を用いるかぎり軽視できないものとなる。これは
、透明電極にとって、μｃ−８ｉＣ膜を形成する過程が
ａ −８ｉＣ膜のときよりも過酷な形成条件下にさらさ
れるためである。すなわち、μｃ −Ｓ ｉ Ｃ膜はａ
−８ｉＣ膜よりも、より高い水素希釈雰囲気中で、そし
てより高い放電電力条件下で形成するため、透明電極に
とってはより強い還元性雰囲気にさらされるという問題
がある。
本発明は上記問題点を解決し、直列抵抗成分が小さく、
かつ開放軽圧の著しく大きい太陽電池を提供することを
目的とする。
かつ開放軽圧の著しく大きい太陽電池を提供することを
目的とする。
上記本発明の目的は、透明電極の還元防止の為、該透明
電極上に、還元性雰囲気中でも安定で透明な薄膜を形成
し、かつ該薄膜に複数の穴または溝を設け、該穴または
該溝を通して、透明電極とその上に形成されるμｃ−３
ｉＣ膜等の非単結晶Ｓｉ膜との電気的なオーミック接触
を形成することにより達成される。
電極上に、還元性雰囲気中でも安定で透明な薄膜を形成
し、かつ該薄膜に複数の穴または溝を設け、該穴または
該溝を通して、透明電極とその上に形成されるμｃ−３
ｉＣ膜等の非単結晶Ｓｉ膜との電気的なオーミック接触
を形成することにより達成される。
従来の技術では、透明電極上に直接、ａ−８ｉ膜やａ−
８ｉＣ膜、μｃ−８ｉＣＩＩｉ等の非単結晶Ｓｉ膜を形
成していたため、該Ｓｉ膜と接する透明電極表面全面が
還元変質していた。しかし、本発明を用いると還元性雰
囲気でも安定でかつ透明な薄膜が、透明電極と非単結晶
Ｓｉ薄膜との間に存在するため、透明電極全面の還元変
質を抑制・防止できる該透明な薄膜として、ＳｉＯ□、
Ｔ ａ ２０５． Ｓ ｉ ３Ｎ４．ポリアクリロニト
リル等の絶縁性物質や、ポリピロール、ポリアセチレン
等の導電性物質が利用できる。さらに、本発明を用いる
と、ｐ層にμｃ −Ｓ ｉ Ｃ膜が利用できるため太陽
電池の性能向上が図られる。
８ｉＣ膜、μｃ−８ｉＣＩＩｉ等の非単結晶Ｓｉ膜を形
成していたため、該Ｓｉ膜と接する透明電極表面全面が
還元変質していた。しかし、本発明を用いると還元性雰
囲気でも安定でかつ透明な薄膜が、透明電極と非単結晶
Ｓｉ薄膜との間に存在するため、透明電極全面の還元変
質を抑制・防止できる該透明な薄膜として、ＳｉＯ□、
Ｔ ａ ２０５． Ｓ ｉ ３Ｎ４．ポリアクリロニト
リル等の絶縁性物質や、ポリピロール、ポリアセチレン
等の導電性物質が利用できる。さらに、本発明を用いる
と、ｐ層にμｃ −Ｓ ｉ Ｃ膜が利用できるため太陽
電池の性能向上が図られる。
透明電極と低抵抗なｐ層との間に、導電性物質の透明な
薄膜を形成した場合は、透明電極とｐＪｆｆｌとのオー
ミック接続は達成されるが、絶縁性物質の透明な薄膜で
はオーミック接続は形成できない。
薄膜を形成した場合は、透明電極とｐＪｆｆｌとのオー
ミック接続は達成されるが、絶縁性物質の透明な薄膜で
はオーミック接続は形成できない。
後者の場合は、絶縁性の透明な薄膜に数千人〜数十μｍ
の大きさを有する穴または溝を設けて、下地の透明電極
を僅かに露出した透明電極上に２層を形成しオーミック
接続を行なわせる必要がある。
の大きさを有する穴または溝を設けて、下地の透明電極
を僅かに露出した透明電極上に２層を形成しオーミック
接続を行なわせる必要がある。
透明電極上に直接、光導電度〜１０−’Ｓ／ｃｍ程度の
ａ−８ｉＣ膜を形成する場合にくらべ１本発明では低抵
抗なμｃ−８ｉＣ膜の形成が可能でありＳｉＣ膜自体の
抵抗がａ −Ｓ ｉ Ｃ膜に比べ約１０′程度低くなっ
ているので、穴または溝を通して透明電極とｎ型μｃ−
８ｉＣ膜とのオーミック接続が形成、されていれば、従
来法の透明電極／ａ−３ｉＣ膜と同等のあるいはより低
抵抗なオーミツ°り接続形成が可能である。また、透明
電極とｐ層との間の透明な薄膜に穴または溝を設ける事
は、絶縁性物質にかぎらず導電性物質にも適用可能であ
る。
ａ−８ｉＣ膜を形成する場合にくらべ１本発明では低抵
抗なμｃ−８ｉＣ膜の形成が可能でありＳｉＣ膜自体の
抵抗がａ −Ｓ ｉ Ｃ膜に比べ約１０′程度低くなっ
ているので、穴または溝を通して透明電極とｎ型μｃ−
８ｉＣ膜とのオーミック接続が形成、されていれば、従
来法の透明電極／ａ−３ｉＣ膜と同等のあるいはより低
抵抗なオーミツ°り接続形成が可能である。また、透明
電極とｐ層との間の透明な薄膜に穴または溝を設ける事
は、絶縁性物質にかぎらず導電性物質にも適用可能であ
る。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１
第１図は、太陽電池用基板であり、ガラス板１の上に５
０００人の膜厚を有する５ｎ０２膜の透明電極２が形成
されたもので、さらに該透明電極２上に絶縁性透明薄膜
３としての１５０人の膜厚を有するＳｉＯ２膜が形成さ
れている。この５ｉ０２膜３には、直径２μｍφの穴４
が５ｍｍ間隔で縦横に設けである。この穴の数、配列、
大きさ等は任意に選ぶことができる。第２図は、第１図
の基板を用いて作製したアモルファス太陽電５を、Ｓｉ
Ｈ４、Ｂ２Ｈ，（Ｈ２ベース）ＣＨ４及びＨ２ガスを用
イテ形成し、Ｊ１１ｆｉ次、５０００Ａ（７）ｉ型ａ−
８ｉ膜６、及び３００人のｎ型ｐａ−８ｉ膜７を形成す
る。なお、ｉ型ａ−３ｉｌ模６は、Ｓ ｉ Ｈ４ガスで
、そしてｎ型μｃ−５ｉ膜７は、ＳｉＨ４とＰＨａ（Ｈ
ｚベース）ガスを用いて成膜する。最後、集電電極とし
てのＡＱ電極８を蒸着してアモルファス太陽電池を作製
した。
０００人の膜厚を有する５ｎ０２膜の透明電極２が形成
されたもので、さらに該透明電極２上に絶縁性透明薄膜
３としての１５０人の膜厚を有するＳｉＯ２膜が形成さ
れている。この５ｉ０２膜３には、直径２μｍφの穴４
が５ｍｍ間隔で縦横に設けである。この穴の数、配列、
大きさ等は任意に選ぶことができる。第２図は、第１図
の基板を用いて作製したアモルファス太陽電５を、Ｓｉ
Ｈ４、Ｂ２Ｈ，（Ｈ２ベース）ＣＨ４及びＨ２ガスを用
イテ形成し、Ｊ１１ｆｉ次、５０００Ａ（７）ｉ型ａ−
８ｉ膜６、及び３００人のｎ型ｐａ−８ｉ膜７を形成す
る。なお、ｉ型ａ−３ｉｌ模６は、Ｓ ｉ Ｈ４ガスで
、そしてｎ型μｃ−５ｉ膜７は、ＳｉＨ４とＰＨａ（Ｈ
ｚベース）ガスを用いて成膜する。最後、集電電極とし
てのＡＱ電極８を蒸着してアモルファス太陽電池を作製
した。
得られた太陽電池の性能は、太陽光１００ｍＷ／ｃｍ２
照射下で光電変換効率１１．８％（短絡電流密度１７．
８ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧０．９２４Ｖ曲線囚子０．７
２）であった。
照射下で光電変換効率１１．８％（短絡電流密度１７．
８ｍＡ／ｃｍ２、開放電圧０．９２４Ｖ曲線囚子０．７
２）であった。
実施例２
第３図は太陽電池用基板であり、第１図と同様にガラス
板１の上にＳｎＯ□膜の透明電極２が形成されたもので
、さらに該透明電極２上に絶縁性透明薄膜９として１５
０人のＳｉＯ□膜が形成さ ２れている。そして、該
Ｓ ｉ ０２膜９には、巾２μｍの溝が５ｍｍ間隔で設
けである。溝の幅１間隔等は任意にえらぶことができる
。アモルファス太陽電池としては、第３図の基板上に、
実施例１と同様順次２層、ｉ層及び１層をマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法に−より成膜し、最後にＡＱ電極を形成
した。
板１の上にＳｎＯ□膜の透明電極２が形成されたもので
、さらに該透明電極２上に絶縁性透明薄膜９として１５
０人のＳｉＯ□膜が形成さ ２れている。そして、該
Ｓ ｉ ０２膜９には、巾２μｍの溝が５ｍｍ間隔で設
けである。溝の幅１間隔等は任意にえらぶことができる
。アモルファス太陽電池としては、第３図の基板上に、
実施例１と同様順次２層、ｉ層及び１層をマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法に−より成膜し、最後にＡＱ電極を形成
した。
得られた太陽電池の性能は、太陽光１００ｍＷ／ｃｍ２
照射下で、光電変換効率１１．７％（短絡 。
照射下で、光電変換効率１１．７％（短絡 。
電流導度１７．４ｍＡ／ｃｍ”、開放電圧０．９２０Ｖ
、曲線因子０．７３）１’あった。
、曲線因子０．７３）１’あった。
以上ｐｉｎ型の太陽電池について説明したが、ｐｎ型太
陽電池であっても同様であることはもちろんである。
陽電池であっても同様であることはもちろんである。
また、本発明で形成する穴や溝による光の散乱効果を利
用して広い波長範囲に渡って実質的な光反射率を低減し
、光吸収効率を上げて光電流を増加させ、光電変換効率
を向上させることも可能である。
用して広い波長範囲に渡って実質的な光反射率を低減し
、光吸収効率を上げて光電流を増加させ、光電変換効率
を向上させることも可能である。
本発明によれば、従来法のａ−８ｉＣ膜に変わりμｃ−
３ｉＣ膜の形成が可能となったため、従来の太陽電池の
開放電圧や曲線因子が改善され、開放電圧０．９層以上
、曲線因子０．７１以上が得られるようになり太陽電池
の性能向上に効果がある。そして、ＳｎＯ２等の透明電
極が、透明な薄膜により大部分が保護されているので、
透明電極の変質防止に効果がある。
３ｉＣ膜の形成が可能となったため、従来の太陽電池の
開放電圧や曲線因子が改善され、開放電圧０．９層以上
、曲線因子０．７１以上が得られるようになり太陽電池
の性能向上に効果がある。そして、ＳｎＯ２等の透明電
極が、透明な薄膜により大部分が保護されているので、
透明電極の変質防止に効果がある。
第１図は、本発明の一実施例の基板の外観図、第２図は
第１図の基板を用いて作製したアモルファス太陽電池の
縦断面図、第３図は、第１図とは異なる一実施例の基板
の外観図である。 符号の説明 １・・・ガラス板、２・・・透明電極、３・・・透明な
薄膜、４・・・オーミック形成用穴、５・・・ｐ層、６
・・・ｉＮ、７・・・１層、８・・・ＡＱ電極、９・・
・透明な薄膜、１０・・・オーミック形成用溝。
第１図の基板を用いて作製したアモルファス太陽電池の
縦断面図、第３図は、第１図とは異なる一実施例の基板
の外観図である。 符号の説明 １・・・ガラス板、２・・・透明電極、３・・・透明な
薄膜、４・・・オーミック形成用穴、５・・・ｐ層、６
・・・ｉＮ、７・・・１層、８・・・ＡＱ電極、９・・
・透明な薄膜、１０・・・オーミック形成用溝。
Claims (1)
- １、透光性絶縁基板上に透明電極が形成され、該基板の
透明電極側上にシリコンを主成分とする非単結晶半導体
層で形成されたｐｎ、もしくはｐｉｎ接合を有する太陽
電池であって透明電極と非単結晶半導体層との間に還元
性雰囲気で安定でかつ透明な薄膜を設け、該透明な薄膜
は１個または複数の穴または溝が設けてあり、該穴また
は該溝を通して透明電極と非単結晶シリコン膜との電気
的なオーミック接触を形成させたことを特徴とする太陽
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63035221A JPH01211980A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63035221A JPH01211980A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01211980A true JPH01211980A (ja) | 1989-08-25 |
Family
ID=12435788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63035221A Pending JPH01211980A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01211980A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5458695A (en) * | 1993-01-27 | 1995-10-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Solar cell and process for fabricating the same |
| JP2001291878A (ja) * | 2000-04-05 | 2001-10-19 | Tdk Corp | 光起電力素子及びその製造方法 |
| JP2005150723A (ja) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Samsung Electronics Co Ltd | フォトダイオード及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63035221A patent/JPH01211980A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5458695A (en) * | 1993-01-27 | 1995-10-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Solar cell and process for fabricating the same |
| JP2001291878A (ja) * | 2000-04-05 | 2001-10-19 | Tdk Corp | 光起電力素子及びその製造方法 |
| JP2005150723A (ja) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | Samsung Electronics Co Ltd | フォトダイオード及びその製造方法 |
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