JPH03191578A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH03191578A JPH03191578A JP1332225A JP33222589A JPH03191578A JP H03191578 A JPH03191578 A JP H03191578A JP 1332225 A JP1332225 A JP 1332225A JP 33222589 A JP33222589 A JP 33222589A JP H03191578 A JPH03191578 A JP H03191578A
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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
- 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〕
この発明は、太陽電池に関し、特に２つの光起電力効果
を有する接合が直列に接続された、いわゆるタンデム型
太陽電池の構造に関するものである。
を有する接合が直列に接続された、いわゆるタンデム型
太陽電池の構造に関するものである。
タンデム型太陽電池は、太陽光スペクトルを有効に利用
できるため高効率が期待されいる。ここで、従来のタン
デム型太陽電池の層構造を第４図に示す。ｐ形多結晶Ｓ
ｉ基板ｌ上にｎ形微結晶Ｓｉ層２が形成され、光起電力
を発生させるに必要なｐｎ接合３が形成されている。前
記ｎ形微結晶５ｉＪｉ２上にはｐ形アモルファスＳｉ層
４、ｌ形アモルファスＳｉ層５、ｎ形アモルファスＳｉ
層６が順次形成され、光起電力効果を有するｐ−ｉｎ構
造が形成されている。また、前記ｎ形微結晶Ｓｉ層２と
ｐ形アモルファスＳｉ層４は、不純物が高濃度に添加さ
れているため、いわゆるトンネル接合を形成して、オー
ム接続されている。このような構造の太陽電池では、ま
ずアモルファスＳｉ層に入射した光は、この部分で吸収
された成分によって光起電力を発生し、さらにこのアモ
ルファスＳｉ層を透過した光は、微結晶Ｓｔ層２および
多結晶Ｓｔ層１で吸収され、光起電力を発生する。この
場合微結晶Ｓｉ層層中中の光キャリヤのライフタイムは
短いため、この層での光吸収は無効となる割合が大きい
。したがって、この微結晶Ｓｉ層２はできるだけ薄くし
て、その下部の多結晶５ｉｌｉｌ中での光吸収が多くな
るよう工夫されている。
できるため高効率が期待されいる。ここで、従来のタン
デム型太陽電池の層構造を第４図に示す。ｐ形多結晶Ｓ
ｉ基板ｌ上にｎ形微結晶Ｓｉ層２が形成され、光起電力
を発生させるに必要なｐｎ接合３が形成されている。前
記ｎ形微結晶５ｉＪｉ２上にはｐ形アモルファスＳｉ層
４、ｌ形アモルファスＳｉ層５、ｎ形アモルファスＳｉ
層６が順次形成され、光起電力効果を有するｐ−ｉｎ構
造が形成されている。また、前記ｎ形微結晶Ｓｉ層２と
ｐ形アモルファスＳｉ層４は、不純物が高濃度に添加さ
れているため、いわゆるトンネル接合を形成して、オー
ム接続されている。このような構造の太陽電池では、ま
ずアモルファスＳｉ層に入射した光は、この部分で吸収
された成分によって光起電力を発生し、さらにこのアモ
ルファスＳｉ層を透過した光は、微結晶Ｓｔ層２および
多結晶Ｓｔ層１で吸収され、光起電力を発生する。この
場合微結晶Ｓｉ層層中中の光キャリヤのライフタイムは
短いため、この層での光吸収は無効となる割合が大きい
。したがって、この微結晶Ｓｉ層２はできるだけ薄くし
て、その下部の多結晶５ｉｌｉｌ中での光吸収が多くな
るよう工夫されている。
従来の太陽電池は以上のように構成されており、ｐ形多
結晶Ｓｉ層１全面にわたってｎ形微結晶Ｓｉ層２が形成
されているため、全面にわたる均一な接合は困難で、部
分的な欠陥によってリーク電流が発生してしまう。この
ため、太陽電池の主要特性である開放端電圧や曲線因子
が低下してしまい、その結果効率が低下するという問題
点があった。また、ｎ形徽結晶Ｓｉ層はできるだけ薄く
形成されているため、ｐｎ接合から注入されたキャリヤ
が、欠陥の多いｎ形微結晶Ｓｉ層２とｐ形アモルファス
ＳｉＮ４との界面に到達する可能性が高く、ここで再結
合してしまうため、リーク電流が多くなり、さらに効率
を低下させるといった問題があった。
結晶Ｓｉ層１全面にわたってｎ形微結晶Ｓｉ層２が形成
されているため、全面にわたる均一な接合は困難で、部
分的な欠陥によってリーク電流が発生してしまう。この
ため、太陽電池の主要特性である開放端電圧や曲線因子
が低下してしまい、その結果効率が低下するという問題
点があった。また、ｎ形徽結晶Ｓｉ層はできるだけ薄く
形成されているため、ｐｎ接合から注入されたキャリヤ
が、欠陥の多いｎ形微結晶Ｓｉ層２とｐ形アモルファス
ＳｉＮ４との界面に到達する可能性が高く、ここで再結
合してしまうため、リーク電流が多くなり、さらに効率
を低下させるといった問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、開放端電圧が高く、また曲線因子の大きい高
効率のタンデム型構造の太陽電池を得ることを目的とす
る。
たもので、開放端電圧が高く、また曲線因子の大きい高
効率のタンデム型構造の太陽電池を得ることを目的とす
る。
この発明に係る太陽電池は、第１の半導体層上に貫通孔
を有する絶縁膜を設け、前記貫通孔を通して、前記第１
の半導体層と反対の導電型の第２の半導体層を設けるこ
とによって、部分的にｐｎ接合を形成し、さらに前記第
２の半導体層上に、透明導電膜からなるひろがり抵抗層
を設け、この上に、ｎ−１−ｐもしくはｐ−１−ｎ形の
光起電力効果を有する第３の半導体層をオーム接続させ
て形成したものである。
を有する絶縁膜を設け、前記貫通孔を通して、前記第１
の半導体層と反対の導電型の第２の半導体層を設けるこ
とによって、部分的にｐｎ接合を形成し、さらに前記第
２の半導体層上に、透明導電膜からなるひろがり抵抗層
を設け、この上に、ｎ−１−ｐもしくはｐ−１−ｎ形の
光起電力効果を有する第３の半導体層をオーム接続させ
て形成したものである。
この発明においては、下側のｐｎ接合を部分的に形成し
たので、上部のｎ−１−ｐもしくはｐ−１−ｎ形太陽電
池を構成する上部の半導体層を通過した光によって下側
の半導体層中に発生した光キャリヤを集中して集めれる
ため、下側のｐｎ接合を流れる電流密度が増加する。
たので、上部のｎ−１−ｐもしくはｐ−１−ｎ形太陽電
池を構成する上部の半導体層を通過した光によって下側
の半導体層中に発生した光キャリヤを集中して集めれる
ため、下側のｐｎ接合を流れる電流密度が増加する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の第１の実施例による太陽電池の断面
層構造を示すものである。
層構造を示すものである。
図に示すように、比抵抗ｌＯΩ１程度の程度Ｓｉ層】上
に貫通孔を有する絶縁膜７が形成されている。この絶縁
膜７は、例えば、ＣＶＤ法によって前記ｐ形Ｓ ｉ Ｎ
１の全表面上に、ＳｊＮやＳｉＯ２膜を形成し、その
後、写真製版法などによるバターニング後、エツチング
技術を用いて選択的に除去することによって形成するこ
とができる。
に貫通孔を有する絶縁膜７が形成されている。この絶縁
膜７は、例えば、ＣＶＤ法によって前記ｐ形Ｓ ｉ Ｎ
１の全表面上に、ＳｊＮやＳｉＯ２膜を形成し、その
後、写真製版法などによるバターニング後、エツチング
技術を用いて選択的に除去することによって形成するこ
とができる。
次に前記貫通孔の部分に露出したｐ形Ｓｉ層１の表面上
に厚み５００人程程度ｎ形微結晶りｔ層２をプラズマＣ
ＶＤ法によって成長して、光起電力発生に必要なｐｎ接
合３を離散的に形成する。そして前記ｎ形徽結晶上に、
蒸着法などによって酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの
透明導電膜８を形成する０次に、この透明導電膜８上に
、プラズマＣＶＤ法によって順次、ｐ形アモルファスＳ
ｔ［１４、ｉ形アモルファス５ｉｌｉ５、ｎ形アモルフ
ァスＳｔ層６を形成して、この発明の一実施例による太
陽電池の層構造が形成される。アモルファスＳｉ層を通
過した光は、ｎ形微結晶Ｓｉ層２は薄いためほとんどこ
の層では吸収されず、大部分がｐ形Ｓ ｉ Ｎ１中で吸
収される。これによって発生した光キャリヤは、離散的
に形成されたｐｎ接合３によって収集されるため、この
ｐｎ接合を流れる電流密度は、全面にｐｎ接合が形成さ
れていた従来例より大きく増大する。この割合は前記ｐ
ｎ接合３の全面積に対する割合の逆数に比例する。
に厚み５００人程程度ｎ形微結晶りｔ層２をプラズマＣ
ＶＤ法によって成長して、光起電力発生に必要なｐｎ接
合３を離散的に形成する。そして前記ｎ形徽結晶上に、
蒸着法などによって酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの
透明導電膜８を形成する０次に、この透明導電膜８上に
、プラズマＣＶＤ法によって順次、ｐ形アモルファスＳ
ｔ［１４、ｉ形アモルファス５ｉｌｉ５、ｎ形アモルフ
ァスＳｔ層６を形成して、この発明の一実施例による太
陽電池の層構造が形成される。アモルファスＳｉ層を通
過した光は、ｎ形微結晶Ｓｉ層２は薄いためほとんどこ
の層では吸収されず、大部分がｐ形Ｓ ｉ Ｎ１中で吸
収される。これによって発生した光キャリヤは、離散的
に形成されたｐｎ接合３によって収集されるため、この
ｐｎ接合を流れる電流密度は、全面にｐｎ接合が形成さ
れていた従来例より大きく増大する。この割合は前記ｐ
ｎ接合３の全面積に対する割合の逆数に比例する。
この電流密度増加の割合をＣとすれば、これによる開放
端電圧上昇分ΔＶは、 ここで、ｎはダイオード指数、Ｋはボルツマン定数、Ｔ
は絶対温度、ｅは電子の電荷量である。ｎ＝２とすれば
、室温では前記ΔＶはＣ＝１０で、０．１２Ｖ、Ｃ＝１
００で０．２４Ｖとなる。すなわちこの発明により、開
放端電圧は従来の約０゜６■から０．７２〜０．８４Ｖ
と大巾に上昇し、その分変換効率が改善される。また、
動作電流が上昇することによって、リーク電流の占める
割合が減少してその分、曲線因子、引いては変換効率も
改善されるという効果もある。
端電圧上昇分ΔＶは、 ここで、ｎはダイオード指数、Ｋはボルツマン定数、Ｔ
は絶対温度、ｅは電子の電荷量である。ｎ＝２とすれば
、室温では前記ΔＶはＣ＝１０で、０．１２Ｖ、Ｃ＝１
００で０．２４Ｖとなる。すなわちこの発明により、開
放端電圧は従来の約０゜６■から０．７２〜０．８４Ｖ
と大巾に上昇し、その分変換効率が改善される。また、
動作電流が上昇することによって、リーク電流の占める
割合が減少してその分、曲線因子、引いては変換効率も
改善されるという効果もある。
また、第２図にこの発明の第２の実施例による太陽電池
の断面構造を示す０図に示すように、ｐ形Ｓｉ基板１上
に、貫通孔を有する絶縁膜７が形成され、その貫通孔の
部分に、微結晶ｎ形Ｓｉ２が形成されている点では、第
１図の実施例と同じであるが、ｎ形微結晶Ｓｉ２が、貫
通孔の近傍のみに形成されている点が異なっている。こ
のようなｎ形微結晶Ｓｉ２は、前記絶縁膜７上全面に形
成して写真製版によるバターニング後、化学エッチ、プ
ラズマエッチ等によって形成することができる。この上
の透明導電膜８、アモルファスＳｉ層４．５．６は上記
実施例と同様にして形成することができる。本実施例で
は、ｎ形徽結晶りｔ層２が部分的に形成されているため
、上記実施例で見られたｎ形微結晶Ｓｆ層中での光吸収
を低減でき、これによりｐ形Ｓｔ基板１中での光キャリ
ヤが増大して、上記実施例よりも光電流を増大させるこ
とができる効果がある。
の断面構造を示す０図に示すように、ｐ形Ｓｉ基板１上
に、貫通孔を有する絶縁膜７が形成され、その貫通孔の
部分に、微結晶ｎ形Ｓｉ２が形成されている点では、第
１図の実施例と同じであるが、ｎ形微結晶Ｓｉ２が、貫
通孔の近傍のみに形成されている点が異なっている。こ
のようなｎ形微結晶Ｓｉ２は、前記絶縁膜７上全面に形
成して写真製版によるバターニング後、化学エッチ、プ
ラズマエッチ等によって形成することができる。この上
の透明導電膜８、アモルファスＳｉ層４．５．６は上記
実施例と同様にして形成することができる。本実施例で
は、ｎ形徽結晶りｔ層２が部分的に形成されているため
、上記実施例で見られたｎ形微結晶Ｓｆ層中での光吸収
を低減でき、これによりｐ形Ｓｔ基板１中での光キャリ
ヤが増大して、上記実施例よりも光電流を増大させるこ
とができる効果がある。
また、さらに第３図にこの発明の第３の実施例による太
陽電池の断面構造を示す。本実施例では金属級グレード
のｐ形Ｓｔ基板９上に、貫通孔を有する第２の絶縁膜１
０を形成し、この貫通孔部で露出した前記Ｓｔ基板９上
に液相成長法によってｐ形多結晶Ｓ１層１１を形成して
いる。この上に貫通孔を有する絶縁膜７、ｎ形微結晶Ｓ
ｔ層２、透明導電膜８、アモルファスＳ１層４．５．６
が第１図の実施例と同様に形成されている０本実施例の
金属級グレードのｐ形Ｓｔ基板９およびｐ形多結晶Ｓｉ
層１１は、単結晶Ｓｔに比べて低コストで製作できるの
で、上記の実施例より低コストの太陽電池が得られると
いう利点がある。
陽電池の断面構造を示す。本実施例では金属級グレード
のｐ形Ｓｔ基板９上に、貫通孔を有する第２の絶縁膜１
０を形成し、この貫通孔部で露出した前記Ｓｔ基板９上
に液相成長法によってｐ形多結晶Ｓ１層１１を形成して
いる。この上に貫通孔を有する絶縁膜７、ｎ形微結晶Ｓ
ｔ層２、透明導電膜８、アモルファスＳ１層４．５．６
が第１図の実施例と同様に形成されている０本実施例の
金属級グレードのｐ形Ｓｔ基板９およびｐ形多結晶Ｓｉ
層１１は、単結晶Ｓｔに比べて低コストで製作できるの
で、上記の実施例より低コストの太陽電池が得られると
いう利点がある。
なお、以上の実施例では、基板としてｐ層重結晶１もし
くは多結晶５ｉｌｌを用いた場合について説明したが、
これはｎ形の単結晶もしくは多結晶Ｓｔを用いても同様
な効果が得られ、この場合には、下側から順にｐ形徽結
晶Ｓｔ層、ｎ形、ｌ形、ｐ形アモルファスＳｔ層を形成
すれば良い。
くは多結晶５ｉｌｌを用いた場合について説明したが、
これはｎ形の単結晶もしくは多結晶Ｓｔを用いても同様
な効果が得られ、この場合には、下側から順にｐ形徽結
晶Ｓｔ層、ｎ形、ｌ形、ｐ形アモルファスＳｔ層を形成
すれば良い。
また以上の実施例ではシート抵抗低減層８としてＩＴＯ
膜を用いたが、これは上層を透過した光を透過させる任
意の導電性膜を用いることができる。
膜を用いたが、これは上層を透過した光を透過させる任
意の導電性膜を用いることができる。
さらに、以上の実施例では特定の形態のＳｉを用いる場
合について示したが、これはこの発明の効果を阻害しな
い組合わせであれば他の任意の半導体材料を用いてもよ
い。
合について示したが、これはこの発明の効果を阻害しな
い組合わせであれば他の任意の半導体材料を用いてもよ
い。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、第１の半導体層上に貫通
孔を有する絶縁膜を設け、前記貫通孔を通して、前記第
１の半導体層と反対の導電型の第２の半導体層を設ける
ことによって、部分的にｐｎ接合を形成し、さらに前記
第２の半導体層上にひろがり抵抗層を設け、この上に、
ｎ−１−ｐもしくはｐ−１−ｎ形非晶質Ｓｉなどの太陽
電池を形成するようにしたので、部分的にｐｎ接合を有
する太陽電池上に他の太陽電池を設けた構造となり、上
側の太陽電池を透過した光によって発生する光電流の前
記下側の太陽電池のｐｎ接合での電流密度を高くするこ
とができ、開放端電圧が高く曲線因子の大きい高効率の
タンデム形太陽電池を得ることができる。
孔を有する絶縁膜を設け、前記貫通孔を通して、前記第
１の半導体層と反対の導電型の第２の半導体層を設ける
ことによって、部分的にｐｎ接合を形成し、さらに前記
第２の半導体層上にひろがり抵抗層を設け、この上に、
ｎ−１−ｐもしくはｐ−１−ｎ形非晶質Ｓｉなどの太陽
電池を形成するようにしたので、部分的にｐｎ接合を有
する太陽電池上に他の太陽電池を設けた構造となり、上
側の太陽電池を透過した光によって発生する光電流の前
記下側の太陽電池のｐｎ接合での電流密度を高くするこ
とができ、開放端電圧が高く曲線因子の大きい高効率の
タンデム形太陽電池を得ることができる。
第１図はこの発明の第１の実施例による太陽電池を示す
断面構造図、第２図はこの発明の第２の実施例による太
陽電池を示す断面構造図、第３図はこの発明の第３の実
施例による太陽電池を示す断面構造図、第４図は従来の
太陽電池を示す断面構造図である。 １はｐ形Ｓ ｌ ％ ２はｎ形徽結晶Ｓｉ層、４はｐ形
アモルファスＳｉ、５はｉ形アモルファスＳ ｉｓ６は
ｎ形アモルファスＳｉ、７は貫通孔を有する絶縁膜、８
は透明導電膜、９は金属級のｐ形Ｓｔ基板、１０は第２
の絶縁膜、１１はｐ形多結晶Ｓｉ層である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
断面構造図、第２図はこの発明の第２の実施例による太
陽電池を示す断面構造図、第３図はこの発明の第３の実
施例による太陽電池を示す断面構造図、第４図は従来の
太陽電池を示す断面構造図である。 １はｐ形Ｓ ｌ ％ ２はｎ形徽結晶Ｓｉ層、４はｐ形
アモルファスＳｉ、５はｉ形アモルファスＳ ｉｓ６は
ｎ形アモルファスＳｉ、７は貫通孔を有する絶縁膜、８
は透明導電膜、９は金属級のｐ形Ｓｔ基板、１０は第２
の絶縁膜、１１はｐ形多結晶Ｓｉ層である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）第１導電型の第１の半導体層上に貫通孔を有する
絶縁層を設け、 前記貫通孔を通して第２導電型の第２の半導体層を前記
第１の半導体層に接続させ、 該第２の半導体層上に透明導電膜からなるひろがり抵抗
低減層を設け、 該ひろがり抵抗低減層上に光起電力効果を有する第３の
半導体層をオーム接続させてなることを特徴とする太陽
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1332225A JP2673021B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1332225A JP2673021B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03191578A true JPH03191578A (ja) | 1991-08-21 |
| JP2673021B2 JP2673021B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=18252573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1332225A Expired - Lifetime JP2673021B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2673021B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005071131A3 (de) * | 2004-01-23 | 2005-11-24 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Transparente und leitfähige oxidschicht, herstellung sowie verwendung derselben in einer dünnschichtsolarzelle |
| JP2009060149A (ja) * | 2004-02-20 | 2009-03-19 | Sharp Corp | 積層型光電変換装置 |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP1332225A patent/JP2673021B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2673021B2 (ja) | 1997-11-05 |
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