JPH0322571A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPH0322571A JPH0322571A JP1157365A JP15736589A JPH0322571A JP H0322571 A JPH0322571 A JP H0322571A JP 1157365 A JP1157365 A JP 1157365A JP 15736589 A JP15736589 A JP 15736589A JP H0322571 A JPH0322571 A JP H0322571A
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- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 6
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- 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- 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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は光エネルギーを電気エネルギーに変換する光起
電力装置に関する。
電力装置に関する。
（ロ）従来の技術
非品質シリコン、非晶質シリコンカーバイド等の非品質
半導体を用いた光起電力装置は、製造コストの低減化の
可能性を有するものとして注目され、また，米国特許第
４，２８１．２０８号に示されている如く１枚の基板か
ら電卓、腕時計等の小型電子機器を動作させるための電
圧を得ることができることから、現在、当該小型電子機
器の電源として実用化されている。
半導体を用いた光起電力装置は、製造コストの低減化の
可能性を有するものとして注目され、また，米国特許第
４，２８１．２０８号に示されている如く１枚の基板か
ら電卓、腕時計等の小型電子機器を動作させるための電
圧を得ることができることから、現在、当該小型電子機
器の電源として実用化されている。
このような非晶質半導体を用いた光起電力装置の基本構
戊は、ｐｉｎ接合であり、発電に寄与する電子及び正孔
対からなる光キャリアは、主として光活性層であるｉ型
（真性）層での光吸収に基く光電変換にて形或され、ｐ
型層．及びｎ型層に移動して、これらｐ型層及びｎ型層
に連なる集電極により集電される。従って、入射した光
エネルギーをどれだけ電気エネルギーに変換して出力し
たかを示す光！変換効率は、光活性層にて発生した光キ
ャリアをいかにして有効に取り出すかに大きく左右され
る。
戊は、ｐｉｎ接合であり、発電に寄与する電子及び正孔
対からなる光キャリアは、主として光活性層であるｉ型
（真性）層での光吸収に基く光電変換にて形或され、ｐ
型層．及びｎ型層に移動して、これらｐ型層及びｎ型層
に連なる集電極により集電される。従って、入射した光
エネルギーをどれだけ電気エネルギーに変換して出力し
たかを示す光！変換効率は、光活性層にて発生した光キ
ャリアをいかにして有効に取り出すかに大きく左右され
る。
（ハ）発明が解決しようとする課題
このために、従来では、ｉ型層での光吸収を多くするこ
とにより多くの光キャリアを取り出すようにしているが
、多くの光キャリアを発生させたとしても、これを取り
出すことができなければ、光電交換効率を向上させるこ
とができず、光起電力装置の出力特性を向上させること
はできない。
とにより多くの光キャリアを取り出すようにしているが
、多くの光キャリアを発生させたとしても、これを取り
出すことができなければ、光電交換効率を向上させるこ
とができず、光起電力装置の出力特性を向上させること
はできない。
そこで、本発明は、半導体光活性層にて発生した光キャ
リアの全てを有効に分離して移動させ、出力として取り
出すことにある。
リアの全てを有効に分離して移動させ、出力として取り
出すことにある。
（二）課題を解決するための手段
本発明は、光照射により光キャリアを発生する半導体光
活性層を備える光起電力装置において、上記半導体光活
性層中の光吸収特性及び電界分布特性が略比例すること
を特徴とする。
活性層を備える光起電力装置において、上記半導体光活
性層中の光吸収特性及び電界分布特性が略比例すること
を特徴とする。
（ホ）作用
半導体層中のキャリアの再結合量Ｒは、一般に下記の関
係式で表されるショックレーリード型再結合として知ら
れている。
係式で表されるショックレーリード型再結合として知ら
れている。
尚、同式において、ｐ，ｎ及びｎ，は各々正孔、電子及
び真性電荷密度を示す。
び真性電荷密度を示す。
ところで、光起電力装置においては、強い光が照射され
るために、ｐ、ｎ ：＞ ｎ ．であり、上記関係式は
、 の近似式にて表すことができる。
るために、ｐ、ｎ ：＞ ｎ ．であり、上記関係式は
、 の近似式にて表すことができる。
従って、この近似式から分かるように、キャリアの再結
合を減少されるためには、入射光により発生した電子及
び止孔をできるだけ早く分離することが重要である。
合を減少されるためには、入射光により発生した電子及
び止孔をできるだけ早く分離することが重要である。
この電子と正孔の分離を行うのが１型層の内部電界であ
り、この値は光起電力装置を構戊する材料、ドーブ量及
び１型層の膜厚により決定される。
り、この値は光起電力装置を構戊する材料、ドーブ量及
び１型層の膜厚により決定される。
そこで、本発明では、光吸収特性と電解分布特性とを略
比例させることにより、発生した光キャノアの全てにお
いて、電子及び正孔の再結合を減少させることにより、
発生した光キャリアの略全てを取り出すものである。
比例させることにより、発生した光キャノアの全てにお
いて、電子及び正孔の再結合を減少させることにより、
発生した光キャリアの略全てを取り出すものである。
３
（へ）実施例
第１図は本発明の典型的実施例の光起電力装置を示す断
面図であり、ガラス、耐熱制プラスチック等の透光性絶
縁材料からなる基板１上に、ＩＴＯ．ＳｎＯ．等の透光
性導電酸化物（ＴＣＯ）がらなる透明電極膜２、アモル
ファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイド等か
らなるｐ型層３、光活性層であるｉ型層４及びｎ型層５
、更にＡＩ％Ａｇ等の金属からなる背面電極膜６を、こ
の順序で積層したものである。
面図であり、ガラス、耐熱制プラスチック等の透光性絶
縁材料からなる基板１上に、ＩＴＯ．ＳｎＯ．等の透光
性導電酸化物（ＴＣＯ）がらなる透明電極膜２、アモル
ファスシリコン、アモルファスシリコンカーバイド等か
らなるｐ型層３、光活性層であるｉ型層４及びｎ型層５
、更にＡＩ％Ａｇ等の金属からなる背面電極膜６を、こ
の順序で積層したものである。
このｉｔにおいて、本発明の特徴は、ｉ型層４における
光吸収特性及び電界分布特性の関係にある。即ち、ｉ型
層４中の上記各特性が、略比例していることにある。
光吸収特性及び電界分布特性の関係にある。即ち、ｉ型
層４中の上記各特性が、略比例していることにある。
第２図は、ｉ型層４における光吸収特性及び電界分布特
性を示している。尚、この特性図は、ｉ型層４における
ｐ型層３との界面からの深さを横軸として示したもので
ある。
性を示している。尚、この特性図は、ｉ型層４における
ｐ型層３との界面からの深さを横軸として示したもので
ある。
この実施例においては、ｉ型層４の電界分布特性がｉ型
層４全体において略均一となるように、ｉ４ 型層１が形威される場合であり、この場１、同図に示さ
れた如く、ｉ型層４中の光吸収特性も１型層４中で略均
一とされる。
層４全体において略均一となるように、ｉ４ 型層１が形威される場合であり、この場１、同図に示さ
れた如く、ｉ型層４中の光吸収特性も１型層４中で略均
一とされる。
ところで、ｉ型層４中の光吸収特性は、第３図に示すよ
うに、ｉ型層４を周知のプラズマＣＶＤ法にて形戊する
時に用いられる原料ガスのｌｌｅによる希釈量を変化さ
せることにより任意に制御することができる。
うに、ｉ型層４を周知のプラズマＣＶＤ法にて形戊する
時に用いられる原料ガスのｌｌｅによる希釈量を変化さ
せることにより任意に制御することができる。
第１表は、この第１実施例の光起電力装置の形戊方法を
示している。尚Ｊこの装置は周知のプラズマＣＶＤ法に
より形戊される。
示している。尚Ｊこの装置は周知のプラズマＣＶＤ法に
より形戊される。
（以下、余白）
第１表
は、ｌ型層．１の光吸収特性を何ら考慮せずに形戊した
ものである。
ものである。
第２表
第４図及び＄２表は、第１実施例のＩ−Ｖ特性及び各種
出力特性を示している。尚、第４図において、破線は従
来例を示しており、この従米例これら図及び表から明ら
かなように、光起電力装置の各種特性は向上している。
出力特性を示している。尚、第４図において、破線は従
来例を示しており、この従米例これら図及び表から明ら
かなように、光起電力装置の各種特性は向上している。
−・方、第５図は、第２実施例を示しており、この実施
例では、ｉ型層４の光吸収特性に合わせて電界分布特性
を変化させたものであり、具体的には、ｐ型層３から遠
ざかる程小さくなる光吸収特性に略比例するように、電
界分布特性もｐ型層３から遠ざかるにつれて小さくなる
ようにしたものである。尚、この特性図も、ｉ型層４に
おけるｐ型層３との界面からの深さを横軸として示した
ものである。
例では、ｉ型層４の光吸収特性に合わせて電界分布特性
を変化させたものであり、具体的には、ｐ型層３から遠
ざかる程小さくなる光吸収特性に略比例するように、電
界分布特性もｐ型層３から遠ざかるにつれて小さくなる
ようにしたものである。尚、この特性図も、ｉ型層４に
おけるｐ型層３との界面からの深さを横軸として示した
ものである。
このために、ｉ型層４の誘電率が第６図に示すように炭
素（Ｃ）の添加量に応じて変化することに着目し、ｉ型
層４中のＣの添加量を適宜に制御している。
素（Ｃ）の添加量に応じて変化することに着目し、ｉ型
層４中のＣの添加量を適宜に制御している。
第３表は、この第２実施例の光起電力装置の形戊方法を
示している。
示している。
（以下、余白）
第３表
第７図及び第４表は、第１実施例のＩ−Ｖ特性及び各種
出力特性を示している。尚、第７図において、破線は１
足来例を示しており、この従来例は、１型層４の光吸収
特性を何ら考慮せずに形威したものである。
出力特性を示している。尚、第７図において、破線は１
足来例を示しており、この従来例は、１型層４の光吸収
特性を何ら考慮せずに形威したものである。
第４表
これら図及び表から明らかなように、光起電力装置の各
種特性は向上している。
種特性は向上している。
（ト）発明の効果
本発明によれば、光照射により光キャリアを発生する半
導体光活性層を備える光起電力装置において、上記半導
体光活性層中の光吸収特性及び電界分布特性が略比例す
るようにしたので、光照射により発生した電子及び正孔
からなる光キャリアの全てを実質的に素早く分離して再
結合を防止することができ、従って、光起電力装置の出
力特性を向上させることができる。
導体光活性層を備える光起電力装置において、上記半導
体光活性層中の光吸収特性及び電界分布特性が略比例す
るようにしたので、光照射により発生した電子及び正孔
からなる光キャリアの全てを実質的に素早く分離して再
結合を防止することができ、従って、光起電力装置の出
力特性を向上させることができる。
第１図は本発明の典型的実施例を示す断面図、第２図は
第１実施例のｉ型層の光吸収特性及び電界分布特性を示
す特性図、第３図は｝Ｉｅによる希釈量と１型層の光吸
収係数との関係を示す特性図、第４図は第１実施例のＩ
−Ｖ特性を示す特性図、第５図は第２実施例のｉ型層の
光吸収特性及び電界分布特性を示す特性図、第６図はＩ
Ｖ層中のＣの濃度と１型層の比誘電率との関係を示す特
性図、第７図は第２実施例のＩ−Ｖ待性を示す特性図を
示している。
第１実施例のｉ型層の光吸収特性及び電界分布特性を示
す特性図、第３図は｝Ｉｅによる希釈量と１型層の光吸
収係数との関係を示す特性図、第４図は第１実施例のＩ
−Ｖ特性を示す特性図、第５図は第２実施例のｉ型層の
光吸収特性及び電界分布特性を示す特性図、第６図はＩ
Ｖ層中のＣの濃度と１型層の比誘電率との関係を示す特
性図、第７図は第２実施例のＩ−Ｖ待性を示す特性図を
示している。
Claims (3)
- （１）光照射により光キャリアを発生する半導体光活性
層を備える光起電力装置において、上記半導体光活性層
中の光吸収特性及び電界分布特性が略比例することを特
徴とする光起電力装置。 - （２）上記光吸収特性は、上記半導体光活性層中の光吸
収係数が変化されることにより調整されているを特徴と
する請求項１記載の光起電力装置。 - （３）上記電界分布特性は、上記半導体光活性層中の誘
電率が変化されることにより調整されているを特徴とす
る請求項１記載の光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1157365A JP2647969B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1157365A JP2647969B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0322571A true JPH0322571A (ja) | 1991-01-30 |
| JP2647969B2 JP2647969B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=15648066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1157365A Expired - Fee Related JP2647969B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2647969B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105764172A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-13 | 安徽省蚌埠华益导电膜玻璃有限公司 | 除霜除雾ito玻璃基板的制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5688377A (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-17 | Mitsubishi Electric Corp | Solar battery and manufacture thereof |
| JPS5779672A (en) * | 1980-09-09 | 1982-05-18 | Energy Conversion Devices Inc | Photoresponsive amorphous alloy and method of producing same |
| JPS58220478A (ja) * | 1982-06-17 | 1983-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アモルフアス光電変換素子 |
| JPS60258975A (ja) * | 1984-06-05 | 1985-12-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
| JPS61183976A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-16 | Sharp Corp | 光電変換素子 |
| JPS6384076A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-14 | Canon Inc | 光起電力素子 |
| JPS63220582A (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-13 | Sharp Corp | 光起電力装置 |
| JPS63283076A (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-18 | Fuji Electric Co Ltd | 光電変換素子 |
| JPS644083A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-09 | Sanyo Electric Co | Photovoltaic device |
-
1989
- 1989-06-20 JP JP1157365A patent/JP2647969B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS63220582A (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-13 | Sharp Corp | 光起電力装置 |
| JPS63283076A (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-18 | Fuji Electric Co Ltd | 光電変換素子 |
| JPS644083A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-09 | Sanyo Electric Co | Photovoltaic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2647969B2 (ja) | 1997-08-27 |
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Legal Events
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