JPH02267973A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
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- JPH02267973A JPH02267973A JP1089048A JP8904889A JPH02267973A JP H02267973 A JPH02267973 A JP H02267973A JP 1089048 A JP1089048 A JP 1089048A JP 8904889 A JP8904889 A JP 8904889A JP H02267973 A JPH02267973 A JP H02267973A
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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、非晶質半導体薄膜のｐ−ｔ−ｎ構造を有する
薄膜太陽電池に関する。
薄膜太陽電池に関する。
アモルファスシリコン（以下ａ−５ｉと記す）などの非
晶質半導体の薄膜を主材料とした薄膜太陽電池において
は、通常ｐ−１−ｎ構造を形成し、主に１層において光
の入射により発生するキャリア、電子および正孔をｐ−
１−ｎ接合電界により移動させ、正札の集まるｐ層に接
する電極と、電子の集まるｎ層に接する電極との間の電
圧を発生させる。このため、従来は例えば第２図に示す
ように一方の電極となる導電性基板ｌ上にａ −Ｓｉの
ｐ層２．１層３＋ｎ層４を積層し、ｎ層の上に透明導電
膜５を被着して他方の電極としていた。ｐｌｎ構造は基
板上にｎ層、１層、ｐ層の順に積層して形成される場合
もある。
晶質半導体の薄膜を主材料とした薄膜太陽電池において
は、通常ｐ−１−ｎ構造を形成し、主に１層において光
の入射により発生するキャリア、電子および正孔をｐ−
１−ｎ接合電界により移動させ、正札の集まるｐ層に接
する電極と、電子の集まるｎ層に接する電極との間の電
圧を発生させる。このため、従来は例えば第２図に示す
ように一方の電極となる導電性基板ｌ上にａ −Ｓｉの
ｐ層２．１層３＋ｎ層４を積層し、ｎ層の上に透明導電
膜５を被着して他方の電極としていた。ｐｌｎ構造は基
板上にｎ層、１層、ｐ層の順に積層して形成される場合
もある。
（発明が解決しようとする課題〕
第２図に示すような構造の太陽電池においては、入射光
がキャリア発生領域である１層３に達するには透明導電
膜５および１層４を通過しなければならない、そのため
、その両層において入射光の１０〜３０％が吸収される
ため発電出力が低下するという問題があった。また発生
したキャリアが電極である導電性基板１あるいは透明導
電１１１ｊ５に到達する間に、ｐ層２と１層３の間のｐ
−を界面、および１層３と１層４の間のｌ−ｎ界面にあ
る欠陥により再結合が起こる。このｐ−１界面およびｌ
−ｎ界面の面積はキャリア発生領域である１層の体積に
比例しており、キャリア発生領域を大きくとればそれだ
け再結合が多（なり、出力が低下するという問題があっ
た。
がキャリア発生領域である１層３に達するには透明導電
膜５および１層４を通過しなければならない、そのため
、その両層において入射光の１０〜３０％が吸収される
ため発電出力が低下するという問題があった。また発生
したキャリアが電極である導電性基板１あるいは透明導
電１１１ｊ５に到達する間に、ｐ層２と１層３の間のｐ
−を界面、および１層３と１層４の間のｌ−ｎ界面にあ
る欠陥により再結合が起こる。このｐ−１界面およびｌ
−ｎ界面の面積はキャリア発生領域である１層の体積に
比例しており、キャリア発生領域を大きくとればそれだ
け再結合が多（なり、出力が低下するという問題があっ
た。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、キャリア発生領
域である１層に到達する光の量が多く、また発生したキ
ャリアが電極に到達するまでの再結合の少ない′ｇ１ｗ
Ａ太陽電池を提供することにある。
域である１層に到達する光の量が多く、また発生したキ
ャリアが電極に到達するまでの再結合の少ない′ｇ１ｗ
Ａ太陽電池を提供することにある。
上記の目的の達成のために、本発明のｍＷ４太陽電池は
、非晶質半導体薄膜が基板と透光性保護膜の間にあって
、半導体ｉｓのうちの１層は前記保護膜に接し、ｐ層お
よびｎ層は保護膜側でｉ層に接し、基板側で電極に接し
、またｐ層およびｎ層は近接して位置し、その少なくと
も一つが条状で側面も１層に接しているものとする。
、非晶質半導体薄膜が基板と透光性保護膜の間にあって
、半導体ｉｓのうちの１層は前記保護膜に接し、ｐ層お
よびｎ層は保護膜側でｉ層に接し、基板側で電極に接し
、またｐ層およびｎ層は近接して位置し、その少なくと
も一つが条状で側面も１層に接しているものとする。
〔作用〕
光はｉ層に透光性保護膜を通って直接入射するので、１
層に到達するまでにほとんど吸収されない、光の入射に
より１層に発生するキャリアは、１層の反保ｒ１１膜側
でｐ層およびｎ層に接することによって形成される。ｐ
−１−ｎ接合電界により電極側に移動し、両電極間に電
圧を発生させるが、ｐ層とｎ層との距離をキャリアの移
動度に比べ十分短くすることにより移動中の損失が少な
く、またｐ−１界面、ｌ−ｎ界面の面積は１層の体積に
比較して従来より小さくなり、キャリアの界面における
損失も少なくなって出力が増大する。
層に到達するまでにほとんど吸収されない、光の入射に
より１層に発生するキャリアは、１層の反保ｒ１１膜側
でｐ層およびｎ層に接することによって形成される。ｐ
−１−ｎ接合電界により電極側に移動し、両電極間に電
圧を発生させるが、ｐ層とｎ層との距離をキャリアの移
動度に比べ十分短くすることにより移動中の損失が少な
く、またｐ−１界面、ｌ−ｎ界面の面積は１層の体積に
比較して従来より小さくなり、キャリアの界面における
損失も少なくなって出力が増大する。
以下第２図と共通の部分に同一の符号を付した図を引用
して本発明の実施例について説明する。
して本発明の実施例について説明する。
第１図は絶縁性の基板を用いた一実施例を示す。
ガラスあるいはセラミックスを用いる厚さ１鶴程度の基
板６上に金属電極層７を介してａ−３ｔの２層２および
１層４を交互に幅５−以下の条状に形成する。金属電極
層７は厚さ２０００人のりまたはＡｇの蒸着層から、２
層２およびｎ層は一面に成膜した厚さ数百人のｐ形ａ−
３１層およびｎ形ａ −５１層からそれぞれフォトプロ
セスでパターニングすることにより５ｎ以下の間隔で形
成される。その上に厚さ数千人のａ−５１の１層３を一
面に堆積させる。さらに、その上をＰ Ｓ Ｇ ＋ Ｓ
ｎ Ｏｔ ＋窒化物あるいはＳｉＯなどからなる厚さ
数千人の透光性保護膜８で被覆する。入射光は透光性保
護膜８側から入射して１１１３に達し、キャリアを発生
する。２層２とｎＮ４の間隔は５ｎ以下であるから、キ
ャリアはｐ層あるいはｎ層に到達できる。この場合ｐ層
１界面、１−ｎ界面の面積はＩＮの面積の半分以下であ
るから、界面欠陥によるキャリアの再結合は少ない、出
力は電１］１７の端部に接触する配線から引出される。
板６上に金属電極層７を介してａ−３ｔの２層２および
１層４を交互に幅５−以下の条状に形成する。金属電極
層７は厚さ２０００人のりまたはＡｇの蒸着層から、２
層２およびｎ層は一面に成膜した厚さ数百人のｐ形ａ−
３１層およびｎ形ａ −５１層からそれぞれフォトプロ
セスでパターニングすることにより５ｎ以下の間隔で形
成される。その上に厚さ数千人のａ−５１の１層３を一
面に堆積させる。さらに、その上をＰ Ｓ Ｇ ＋ Ｓ
ｎ Ｏｔ ＋窒化物あるいはＳｉＯなどからなる厚さ
数千人の透光性保護膜８で被覆する。入射光は透光性保
護膜８側から入射して１１１３に達し、キャリアを発生
する。２層２とｎＮ４の間隔は５ｎ以下であるから、キ
ャリアはｐ層あるいはｎ層に到達できる。この場合ｐ層
１界面、１−ｎ界面の面積はＩＮの面積の半分以下であ
るから、界面欠陥によるキャリアの再結合は少ない、出
力は電１］１７の端部に接触する配線から引出される。
第３図は導電性１＆板を用いた別の実施例を示す。
例えばステンレス鋼板を用いる導電性基板９の上ニａ−
５ｔのｐＨ２，絶縁層１０．金ＮＴ４！！ＩＨ７、ａ−
Ｓｉの１層４を順次続けて全面に形成する。絶縁層ｌＯ
としては厚さ数千人の窒化膜１酸化膜を用いる。その他
の各層の厚さは上記実施例と同じである。その後、フォ
トプロセスにより１層４の上にレジスト膜のパターンを
形成し、エツチング方法を選んで１層４．金属電極層？
、ｗＡ縁層ｌＯを順次エツチングする０次いで、上記実
施例と同様に１層３．透光性保護膜８により被覆する。
５ｔのｐＨ２，絶縁層１０．金ＮＴ４！！ＩＨ７、ａ−
Ｓｉの１層４を順次続けて全面に形成する。絶縁層ｌＯ
としては厚さ数千人の窒化膜１酸化膜を用いる。その他
の各層の厚さは上記実施例と同じである。その後、フォ
トプロセスにより１層４の上にレジスト膜のパターンを
形成し、エツチング方法を選んで１層４．金属電極層？
、ｗＡ縁層ｌＯを順次エツチングする０次いで、上記実
施例と同様に１層３．透光性保護膜８により被覆する。
この場合は、条状の１層４の幅およびｎ層間の間隔を第
１図における９層２＋ １層４の幅およびｐ層、ｎ層間
の間隔と同じにしても１層３からｐ層２＋ｎ層４に至る
キャリアの平均移動距離が短くなる利点がある。ただし
、ｐ−を界面、 ｉ−ｎ界面の面積は第１図の実施例
におけるより増え、１ｌｉ３の面積の半分程度になる。
１図における９層２＋ １層４の幅およびｐ層、ｎ層間
の間隔と同じにしても１層３からｐ層２＋ｎ層４に至る
キャリアの平均移動距離が短くなる利点がある。ただし
、ｐ−を界面、 ｉ−ｎ界面の面積は第１図の実施例
におけるより増え、１ｌｉ３の面積の半分程度になる。
この実施例のｐ層とｎ層の位置を入れ換えることができ
るのはもちろんである。
るのはもちろんである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ｐ−１−ｎ接合のｉ層を近接配置した
ｐ層、ｎ層の一側に設けることにより光を透光性保護膜
を通って直接１層に入射するため１層内への光入射量が
ふえ、またｐ−１界面。
ｐ層、ｎ層の一側に設けることにより光を透光性保護膜
を通って直接１層に入射するため１層内への光入射量が
ふえ、またｐ−１界面。
−ｎ界面の面積も減少するため界面欠陥による発生キャ
リアの再結合も減少し、光エネルギを電気エネルギに変
換する効率の向上した薄膜太陽電池を得ることができた
。
リアの再結合も減少し、光エネルギを電気エネルギに変
換する効率の向上した薄膜太陽電池を得ることができた
。
第１図は本発明の一実施例の薄膜太陽電池の部分断面図
、第２図は従来の薄膜太陽電池の部分断面図、第３図は
本発明の別の実施例の薄膜太陽電池の部分断面図である
。 ２：ａ−３ｔ−ｐ層、３：ａ−Ｓ１１層、４：ａ−３ｔ
−ｎ層、６：ｖＡ縁性基板、７：金属電極層、８：透光
性像ｆｌ！膜、９：導電性基板、１０：絶縁層。 ８ｊ宏ｆ３：ｆ了藷贋 第１ 第２図
、第２図は従来の薄膜太陽電池の部分断面図、第３図は
本発明の別の実施例の薄膜太陽電池の部分断面図である
。 ２：ａ−３ｔ−ｐ層、３：ａ−Ｓ１１層、４：ａ−３ｔ
−ｎ層、６：ｖＡ縁性基板、７：金属電極層、８：透光
性像ｆｌ！膜、９：導電性基板、１０：絶縁層。 ８ｊ宏ｆ３：ｆ了藷贋 第１ 第２図
Claims (1)
- １）非晶質半導体薄膜が基板と透光性保護膜の間にあっ
て、半導体薄膜のうちのｉ層は前記保護膜に接し、ｐ層
およびｎ層は保護膜側でｉ層に接し、基板側で電極に接
し、またｐ層およびｎ層は近接して位置し、その少なく
とも一つが条状で側面も１層に接していることを特徴と
する薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089048A JPH02267973A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089048A JPH02267973A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267973A true JPH02267973A (ja) | 1990-11-01 |
Family
ID=13959999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1089048A Pending JPH02267973A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02267973A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5538564A (en) * | 1994-03-18 | 1996-07-23 | Regents Of The University Of California | Three dimensional amorphous silicon/microcrystalline silicon solar cells |
| JP2001267602A (ja) * | 2000-03-21 | 2001-09-28 | Citizen Watch Co Ltd | 太陽電池付き電子機器及び太陽電池モジュール |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP1089048A patent/JPH02267973A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5538564A (en) * | 1994-03-18 | 1996-07-23 | Regents Of The University Of California | Three dimensional amorphous silicon/microcrystalline silicon solar cells |
| JP2001267602A (ja) * | 2000-03-21 | 2001-09-28 | Citizen Watch Co Ltd | 太陽電池付き電子機器及び太陽電池モジュール |
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