JPH02216874A - シリコン結晶太陽電池 - Google Patents
シリコン結晶太陽電池Info
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- JPH02216874A JPH02216874A JP1036121A JP3612189A JPH02216874A JP H02216874 A JPH02216874 A JP H02216874A JP 1036121 A JP1036121 A JP 1036121A JP 3612189 A JP3612189 A JP 3612189A JP H02216874 A JPH02216874 A JP H02216874A
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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
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〕
本発明は結晶シリコン太陽電池に係り、特に光電気変換
効率の高いデバイス構造に関する。
効率の高いデバイス構造に関する。
ｐｎ接合を有するシリコン太陽電池の光電気変換効率を
向上するには、半導体バルク内部での光生成キャリヤの
損失を防止するのみならず半導体表面での光生成キャリ
ヤの損失を防止することが重要である。特に、後者に関
し１．光が入射する高濃度シリコン表面を酸化して少数
キャリヤの再結合を防止する所謂パッシベーション技術
が開発されている（アプライド・フィジックス・レター
ズ。
向上するには、半導体バルク内部での光生成キャリヤの
損失を防止するのみならず半導体表面での光生成キャリ
ヤの損失を防止することが重要である。特に、後者に関
し１．光が入射する高濃度シリコン表面を酸化して少数
キャリヤの再結合を防止する所謂パッシベーション技術
が開発されている（アプライド・フィジックス・レター
ズ。
４４ （１２）、１１．６３．（１９８４））。
（Ｍ 、 Ａ 、 Ｇ ｒｅｅｎ他、 Ａｐｐｌ、 Ｐ
ｈｙｓ、 Ｌａｔｔ、 ４４〔発明が解決しようとする
課題〕 上記従来の表面パッシベーション技術においては、ｎ＋
又はｐ＋形の高濃度シリコン表面層を酸化しているが、
充分に効果のある少数キャリヤ再結合防止技術は開発さ
れていない。第３図に従来の典型的な表面パッシベーシ
ョン用５ｉｎ２膜４１と５１を有するｎ”／ｐ／ｐ＋型
太陽電池の断面構造を示す。１１は主として光電気変換
作用を行うｐ形層でキャリヤ濃度は１０１６〜１０ｉｆ
ｆｃ、−３である。
ｈｙｓ、 Ｌａｔｔ、 ４４〔発明が解決しようとする
課題〕 上記従来の表面パッシベーション技術においては、ｎ＋
又はｐ＋形の高濃度シリコン表面層を酸化しているが、
充分に効果のある少数キャリヤ再結合防止技術は開発さ
れていない。第３図に従来の典型的な表面パッシベーシ
ョン用５ｉｎ２膜４１と５１を有するｎ”／ｐ／ｐ＋型
太陽電池の断面構造を示す。１１は主として光電気変換
作用を行うｐ形層でキャリヤ濃度は１０１６〜１０ｉｆ
ｆｃ、−３である。
２１はｎ ＋ ｐ接合を形成するｎ＋形層で通常ｐｏｃ
ｎ、を用いるガス拡散で形成され、その厚さは約０．３
μｍである。尚、６１と６２は電極、３１はｐ＋形層で
あるｍ ｎ ” ／ ｐ ／ ｐ ”領域のキャリヤ濃
度分布を第４図に示す、ｎ＋形層２１の表面濃度は２
Ｘ １０”ｃ■−３で、その濃度が極めて高いために表
面再結合速度の値も大きくなる。第５図は太陽電池の変
換効率と表面再結合速度の関係について計算機シミュレ
ーションを行った結果で、表面再結合速度の値が１０’
ｃｍ／ｓ以上で効率が著しく小さくなっている。前述し
たごとく、第４図に示した従来の太陽電池のｎ＋層の表
面濃度は２ Ｘ １０”ｃｇｅ−’と高いため表面再結
合速度の値も１０’ｃｍ／ｓのオーダである。従って、
第５図からも明らかな様に、高効率化は望めない。
ｎ、を用いるガス拡散で形成され、その厚さは約０．３
μｍである。尚、６１と６２は電極、３１はｐ＋形層で
あるｍ ｎ ” ／ ｐ ／ ｐ ”領域のキャリヤ濃
度分布を第４図に示す、ｎ＋形層２１の表面濃度は２
Ｘ １０”ｃ■−３で、その濃度が極めて高いために表
面再結合速度の値も大きくなる。第５図は太陽電池の変
換効率と表面再結合速度の関係について計算機シミュレ
ーションを行った結果で、表面再結合速度の値が１０’
ｃｍ／ｓ以上で効率が著しく小さくなっている。前述し
たごとく、第４図に示した従来の太陽電池のｎ＋層の表
面濃度は２ Ｘ １０”ｃｇｅ−’と高いため表面再結
合速度の値も１０’ｃｍ／ｓのオーダである。従って、
第５図からも明らかな様に、高効率化は望めない。
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点が無く、高い光
電気変換効率を有する太陽電池の構造を提供することに
ある。
電気変換効率を有する太陽電池の構造を提供することに
ある。
上記目的は、高いキャリヤ濃度を有するｎゝ形又はｐ＋
形層の表面に、より低いキャリヤ濃度を有するｎ形又は
ｐ形層を設けることにより達成される。更には、該ｎ形
又はｐ形層の表面を酸化することにより達成される。
形層の表面に、より低いキャリヤ濃度を有するｎ形又は
ｐ形層を設けることにより達成される。更には、該ｎ形
又はｐ形層の表面を酸化することにより達成される。
第１図に、この型の太陽電池を、実現するための具体的
な断面構造を示す。１は主として光電変換を行うｐ形層
、２はｎ ＋ ｐ接合を形成するｎ＋形層、３はｐｐ＋
接合を形成する２４″形層、４と５はＳｉｏ、膜、６と
７は電極である。８は高濃度ｎ＋形層２の上に形成され
た低濃度ｎ形層、９は高濃度ｐ４″形層３上に形成され
た低濃度ｐ形層である。
な断面構造を示す。１は主として光電変換を行うｐ形層
、２はｎ ＋ ｐ接合を形成するｎ＋形層、３はｐｐ＋
接合を形成する２４″形層、４と５はＳｉｏ、膜、６と
７は電極である。８は高濃度ｎ＋形層２の上に形成され
た低濃度ｎ形層、９は高濃度ｐ４″形層３上に形成され
た低濃度ｐ形層である。
低濃度ｐ形層９は電極７の付近のみｐ＋形層にしてｐ形
層１と兼用すれば必らずしも必要ではない。
層１と兼用すれば必らずしも必要ではない。
又、この構造の一例を示すｎ／ｎ”／ｐ／ｐ“型のキャ
リヤ濃度分布を第２図に示す。この例では。
リヤ濃度分布を第２図に示す。この例では。
ｎ形層８のキャリヤ濃度は１０１１ｃ、−３と一定で、
このｎ形層８上にＳｉｎ、膜４を形成する。Ｓｉｎ。
このｎ形層８上にＳｉｎ、膜４を形成する。Ｓｉｎ。
膜の形成は通常の目／乾燥０２又は湿った０２中での高
温熱処理により容易に形成される。又、ｎ形層８はシラ
ン系ガスの熱分検化学蒸着法、分子線蒸着法やプラズマ
化学蒸着法により容易に形成される。その形成温度とし
てはｎ１形層２中の不純物がｎ形層８中に拡散しない程
度の低温で行う必要がある。
温熱処理により容易に形成される。又、ｎ形層８はシラ
ン系ガスの熱分検化学蒸着法、分子線蒸着法やプラズマ
化学蒸着法により容易に形成される。その形成温度とし
てはｎ１形層２中の不純物がｎ形層８中に拡散しない程
度の低温で行う必要がある。
すでに第４図と第５図を用いて説明したように、従来の
ｎ“形層の表面キャリヤ濃度は高く充分に小さい表面再
結合速度は得られていない、しかし、従来の研究で表面
濃度を下げると表面再結合速度が減少する事実が知られ
ている。第５図に示した率の向上が期待できる。この事
を実現するため、本発明は表面再結合速度を下げるため
に少なくとも不純物濃度を１０”ｃａ＋−’程度以下、
望ましくは１（）１？ｃ■−３程度以下の低いキャリヤ
濃度の半導体層を用いる。第６図に、ｎ４″層表面濃度
と表面再結合速度との関係を示した。
ｎ“形層の表面キャリヤ濃度は高く充分に小さい表面再
結合速度は得られていない、しかし、従来の研究で表面
濃度を下げると表面再結合速度が減少する事実が知られ
ている。第５図に示した率の向上が期待できる。この事
を実現するため、本発明は表面再結合速度を下げるため
に少なくとも不純物濃度を１０”ｃａ＋−’程度以下、
望ましくは１（）１？ｃ■−３程度以下の低いキャリヤ
濃度の半導体層を用いる。第６図に、ｎ４″層表面濃度
と表面再結合速度との関係を示した。
不純物濃度が１０１″Ｃａ１−’以下であれば高濃度に
起因する禁制帯幅縮少効果が生じない効果がある。
起因する禁制帯幅縮少効果が生じない効果がある。
以下、本発明の一実施例を第１図と第２図により説明す
る。
る。
１．２および３はそれぞれＰｅｎ＋およびｐ＋形層で、
８および９は低濃度ｎおよびｐ形層である。
８および９は低濃度ｎおよびｐ形層である。
４および５はバクシベーシ１ン用Ｓｉｎ、膜である。
上記構造のｎ＋／Ｐはｐ形単結晶Ｓｉ基１１中に通常の
ｐｏｃｎ、ガスを用いる拡散技術により作られる。拡散
温度は８５０’Ｃ１時間３０分で第２図に示すｎ＋形層
２のキャリヤ濃度分布が得られる。そのｎ＋形層２の上
に５ｉＨ４−ＰＨ，系の熱化学蒸着法によりｎ形層を成
長した。基板温度は７９０℃とし、低圧（約１０ ｍ
Ｔｏｒｒ）で５ｉＨ４−ＰＨ３混合ガスを流す。成長速
度は約４００人／分で、正孔のキャリヤ濃度はＩ Ｘ
１０１７ｃｍ−”厚さは５００人であった。その後、乾
燥０２流通中８００℃、２ｏｏ分の酸化を行った。酸化
膜厚は１５０人であった。裏面のｐ＋層の形成は従来の
へａペースト印刷、焼成法を用いた。電極６と７は通常
くし型状で、真空蒸着とホトリソグラフィ法で作製した
。この構造の太陽電池表面上に多層反射防止膜１０を設
け、擬似太陽光下（光強度１００ ｍＷ／ａｍ”）で測
定した結果、効率２５％を得た。
ｐｏｃｎ、ガスを用いる拡散技術により作られる。拡散
温度は８５０’Ｃ１時間３０分で第２図に示すｎ＋形層
２のキャリヤ濃度分布が得られる。そのｎ＋形層２の上
に５ｉＨ４−ＰＨ，系の熱化学蒸着法によりｎ形層を成
長した。基板温度は７９０℃とし、低圧（約１０ ｍ
Ｔｏｒｒ）で５ｉＨ４−ＰＨ３混合ガスを流す。成長速
度は約４００人／分で、正孔のキャリヤ濃度はＩ Ｘ
１０１７ｃｍ−”厚さは５００人であった。その後、乾
燥０２流通中８００℃、２ｏｏ分の酸化を行った。酸化
膜厚は１５０人であった。裏面のｐ＋層の形成は従来の
へａペースト印刷、焼成法を用いた。電極６と７は通常
くし型状で、真空蒸着とホトリソグラフィ法で作製した
。この構造の太陽電池表面上に多層反射防止膜１０を設
け、擬似太陽光下（光強度１００ ｍＷ／ａｍ”）で測
定した結果、効率２５％を得た。
本発明によれば、接合を形成する半導体重表面のパッシ
ベーションを有効に行うことができるので、太陽電池の
変換効率を著しく向上させることができる。
ベーションを有効に行うことができるので、太陽電池の
変換効率を著しく向上させることができる。
第１図は本発明の基本構造を示す図、第２図は本発明の
キャリヤ濃度分布を示す図、第３図および第４図は従来
技術を説明するため図、第５図及び第６図は本発明を説
明するための図である。 符号の説明 １．１１・・・ｐ形半導体層、２．２１・・・ｎ２形半
導体層、３．３１・・・ｐ１１形半導層。 ４．４１・・・上部ＳｉＯ２層、５，５１・・・下部Ｓ
ｉＯ□層、６，６１・・・上部電極、７，７１・・・下
部電極、８・・・低濃度ｎ形半導体層、９・・・低濃度
ｐ形半導体層、１ｏ・・・多層反射防止膜。 第７固 イ漕五（凛屓（ｉυ
キャリヤ濃度分布を示す図、第３図および第４図は従来
技術を説明するため図、第５図及び第６図は本発明を説
明するための図である。 符号の説明 １．１１・・・ｐ形半導体層、２．２１・・・ｎ２形半
導体層、３．３１・・・ｐ１１形半導層。 ４．４１・・・上部ＳｉＯ２層、５，５１・・・下部Ｓ
ｉＯ□層、６，６１・・・上部電極、７，７１・・・下
部電極、８・・・低濃度ｎ形半導体層、９・・・低濃度
ｐ形半導体層、１ｏ・・・多層反射防止膜。 第７固 イ漕五（凛屓（ｉυ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体表面をパッシベートした接合を持つシリコン
結晶太陽電池において、接合を形成する高濃度層の表面
上に同伝導型の低濃度シリコン半導体層を設け、該半導
体層の表面をパッシベートしたことを特徴とするシリコ
ン結晶太陽電池。 ２、前記シリコン結晶太陽電池において、該低濃度シリ
コン半導体層の不純物濃度を１×１０＾１＾５ｃｍ＾−
＾３以下とすることを特徴とする請求項１に記載のシリ
コン結晶太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036121A JPH02216874A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | シリコン結晶太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036121A JPH02216874A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | シリコン結晶太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216874A true JPH02216874A (ja) | 1990-08-29 |
Family
ID=12460950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036121A Pending JPH02216874A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | シリコン結晶太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02216874A (ja) |
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1989
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