JPH03263880A - 太陽電池及びその製造方法 - Google Patents
太陽電池及びその製造方法Info
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- JPH03263880A JPH03263880A JP2063155A JP6315590A JPH03263880A JP H03263880 A JPH03263880 A JP H03263880A JP 2063155 A JP2063155 A JP 2063155A JP 6315590 A JP6315590 A JP 6315590A JP H03263880 A JPH03263880 A JP H03263880A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 15
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- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 claims 1
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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
- Y02E10/543—Solar cells from Group II-VI materials
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 エネルギー変換効率の高い太陽電池の構成及
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
従来の技術
従来から太陽電池のエネルギー変換効率の高効率化をは
かるために複数個のｐｎ接合層を重ね合わせた いわゆ
るタンデム構造が提案されている。
かるために複数個のｐｎ接合層を重ね合わせた いわゆ
るタンデム構造が提案されている。
これ！表 太陽電池の吸収層に用いる半導体材料力（そ
のバンドギャップより低エネルギー光を吸収できないた
めにバンドギャップの異なる複数の吸収層を設けて太陽
エネルギーを有効に利用するためのものであも 第４図にＡａ−５ｉ系の薄膜を用いた２端子のタンデム
セルの構造及びその収光率の波長依存性を示している。
のバンドギャップより低エネルギー光を吸収できないた
めにバンドギャップの異なる複数の吸収層を設けて太陽
エネルギーを有効に利用するためのものであも 第４図にＡａ−５ｉ系の薄膜を用いた２端子のタンデム
セルの構造及びその収光率の波長依存性を示している。
バンドギャップの異なる２つの１層を用ｔ＼ それらの
２つの１層で広い波長範囲にわたって太陽エネルギーを
吸収する工夫がなされており、光によって発生した電子
と正孔が第４図りに示したｐ／ｎ接合において再結合す
ることにより接続されｐ／ｎ接合１よ はとんど直列抵
抗として振舞う。
２つの１層で広い波長範囲にわたって太陽エネルギーを
吸収する工夫がなされており、光によって発生した電子
と正孔が第４図りに示したｐ／ｎ接合において再結合す
ることにより接続されｐ／ｎ接合１よ はとんど直列抵
抗として振舞う。
第５図４＆ａ−３ｉ太陽電池とＣｄＳ／ＣｕＩｎ５ｅ２
太陽電池を張り合わせた構成の第５図（ａ）のＴ１〜Ｔ
４に示したような４端子タンデムセル構造及びその収光
率の波長依存性を示している。
太陽電池を張り合わせた構成の第５図（ａ）のＴ１〜Ｔ
４に示したような４端子タンデムセル構造及びその収光
率の波長依存性を示している。
この構成は それぞれのセルの最適設計及び製造を各々
独立にできる長所がある。
独立にできる長所がある。
発明が解決しようとする課題
上記に示したようなタンデム構造の太陽電池の構造にお
いて、次の様な欠点がある。まず第４図に示した様なタ
ンデム構造の場合１よ 各接合層間の電流損失をなくす
ために 各セルで得られる光電流か同じになるように設
託 製作する必要があり、 ｐ／ｎ接合層が直列抵抗成
分として存在するため番ミ ビルトイン電圧の発生が
不十分であったり、ダイオード特性の曲線因子が小さ（
なってしまったりする。
いて、次の様な欠点がある。まず第４図に示した様なタ
ンデム構造の場合１よ 各接合層間の電流損失をなくす
ために 各セルで得られる光電流か同じになるように設
託 製作する必要があり、 ｐ／ｎ接合層が直列抵抗成
分として存在するため番ミ ビルトイン電圧の発生が
不十分であったり、ダイオード特性の曲線因子が小さ（
なってしまったりする。
第５図に示した様な４端子タンデム構造の場合は 以上
に述べた様な不都合はない力丈 それぞれ別々の製造方
法を用いて製造して張り合わせることになるためや、モ
ジュール化の構成も複雑となり、製造コストが高くなっ
てしまう。
に述べた様な不都合はない力丈 それぞれ別々の製造方
法を用いて製造して張り合わせることになるためや、モ
ジュール化の構成も複雑となり、製造コストが高くなっ
てしまう。
本発明の解決すべき課題ζ主 上記の様な従来技術の欠
点に鑑がみて、より効率よく太陽エネルギーを変換でき
るととも＆ミ 簡単な構成及びその製造方法によって、
より低コストな太陽電池を提供することである。
点に鑑がみて、より効率よく太陽エネルギーを変換でき
るととも＆ミ 簡単な構成及びその製造方法によって、
より低コストな太陽電池を提供することである。
課題を解決するための手段
基板上に順次形成した 下部電極と、前記下部電極を一
方の電極とする低エネルギー光用太陽電池と、高エネル
ギー光用太陽電池と、前記高エネルギー光用太陽電池の
一方の電極となる上部電極とを備え 前記低エネルギー
光用太陽電池と高エネルギー光用太陽電池の相接する半
導体層が同一の伝導型であり、それらの半導体層の一方
に接続形成された中間電極を有する。
方の電極とする低エネルギー光用太陽電池と、高エネル
ギー光用太陽電池と、前記高エネルギー光用太陽電池の
一方の電極となる上部電極とを備え 前記低エネルギー
光用太陽電池と高エネルギー光用太陽電池の相接する半
導体層が同一の伝導型であり、それらの半導体層の一方
に接続形成された中間電極を有する。
また 基板上に下部電極を設ける工程と、真空蒸着装置
中に前記下部電極が形成されている基板を適当な厚みを
持つメタルマスクとともに装着した後、第１の太陽電池
セルを基板直下の複数個の蒸着源を用いて形成する工程
と、第２の太陽電池セルを基板に対し適当な角度を設け
て配置した複数個の蒸発源を用いて形成する工程と、中
間電極を形成する工程と、上部電極を形成する工程を含
む製造方法を用いる。
中に前記下部電極が形成されている基板を適当な厚みを
持つメタルマスクとともに装着した後、第１の太陽電池
セルを基板直下の複数個の蒸着源を用いて形成する工程
と、第２の太陽電池セルを基板に対し適当な角度を設け
て配置した複数個の蒸発源を用いて形成する工程と、中
間電極を形成する工程と、上部電極を形成する工程を含
む製造方法を用いる。
作用
本発明の構成（よ ヘテロ接合あるいはホモ接合によっ
て形成された２種類のバンドギャップの吸収層を持つセ
ルを同一伝導型層同士が接するように重ねて積層しかつ
、その同一伝導型層に中間電極を設（す、上部電極及び
下部電極とあわせて３端子の構成である。その結果 中
間電極が積層されている２個のセルの共通電極として作
用Ｌ ２端子構成のタンデムセルに比べ電流バランス等
の制約のない設計、製造の自由度があり、結果として最
適設計により変換効率を、より向上させることができる
。
て形成された２種類のバンドギャップの吸収層を持つセ
ルを同一伝導型層同士が接するように重ねて積層しかつ
、その同一伝導型層に中間電極を設（す、上部電極及び
下部電極とあわせて３端子の構成である。その結果 中
間電極が積層されている２個のセルの共通電極として作
用Ｌ ２端子構成のタンデムセルに比べ電流バランス等
の制約のない設計、製造の自由度があり、結果として最
適設計により変換効率を、より向上させることができる
。
また 本発明の構成の製造方法によれば はぼ２端子タ
ンデムセルと同様な連続した半導体薄膜の形成プロセス
と電極形成プロセスで製造でき、製造プロセスが簡単で
低コスト化がはかれる。
ンデムセルと同様な連続した半導体薄膜の形成プロセス
と電極形成プロセスで製造でき、製造プロセスが簡単で
低コスト化がはかれる。
実施例
本発明の一実施例を以下に示す。第１図（ａ）には本発
明の太陽電池の構成を示している。すなわ板基板に形成
した下部電極上へ 低エネルギー光用セルＳｌ、高エネ
ルギー光用セルＳ２を積層し透明な上部電極及び中間電
極を設けたタンデム構造である。詳しく Ｌ エネル
ギーギャップが１ｅＶ程度の半導体薄膜を吸収層に用ｕ
％ ホモ接合、あるいはヘテロ接合によってｐｎ接合
部を形成してなる低エネルギー光用セルＳ１、エネルギ
ーギャップが１．４〜２．３ｅＶの半導体薄膜を吸収層
に用１．Ｘ、ヘテロ接合によるｐｎｎ接合部あるいはシ
ョットキー接合部を形成してなる高エネルギー光用セル
Ｓ２を積層した構成であム さらに詳しく（よ ガラス
基板１上Ｇ５Ｍｏを０．５μｍ程度の厚さで形成した下
部電極上＆へ 下から順にバンドギャップか１．０４ｅ
ＶであるＣｕ１ｎＳｅｅ薄膜をｎタイ１部３μｍ、ｐタ
イ１部０．１μｍ程度の膜厚で堆積して、ｐｎ接合を形
成Ｌ 低エネルギー光用セルＳ１とし バンドギャップ
が１．４４ｅＶであるｐタイプＣｄＴｅ薄膜を５μｍ、
ｎタイプＺｎＣｄ５薄１１１を０．１μｍを順次堆積し
て、ヘテロ接合を形成し高エネルギー光用セルＳ２とし
中間電極としてＡｕＯ，３μｍ程度 透明上部電極と
してｒＴＯを０．２μの程度形成した構成であム第１図
（ｂ）には本発明の第１図（ａ）の構成におけるＳｌ、
Ｓ２及びセル全体としての収光率の波長依存性を示して
いる。また 本発明のにおける太陽電池のエネルギー取
り出しの方法を示す等価回路を第２図（ｂ）に示してい
も 第２図（ｂ）におけＡ、 Ｂ、 Ｃはそれぞれ第１
図（ａ）の構成における中間電機 下部電極 上部電極
に対応している。負荷抵抗ＲＬＩ、ＲＬ２は第２図（ａ
）に示したそれぞれのセルＳ１、Ｓ２の太陽光入射時に
おけるＶ−Ｉ特性の最大出力を与える動作点Ｐ１、Ｐ２
によって与えられム したがって、本発明の構成によれ
ばＳｌ、 Ｓ２を独立に最大変換効率を与える動作点で
機能させることができかつ、電極も３端子ですへ 結果
として変換効率が２５％をこえる太陽電池となる。
明の太陽電池の構成を示している。すなわ板基板に形成
した下部電極上へ 低エネルギー光用セルＳｌ、高エネ
ルギー光用セルＳ２を積層し透明な上部電極及び中間電
極を設けたタンデム構造である。詳しく Ｌ エネル
ギーギャップが１ｅＶ程度の半導体薄膜を吸収層に用ｕ
％ ホモ接合、あるいはヘテロ接合によってｐｎ接合
部を形成してなる低エネルギー光用セルＳ１、エネルギ
ーギャップが１．４〜２．３ｅＶの半導体薄膜を吸収層
に用１．Ｘ、ヘテロ接合によるｐｎｎ接合部あるいはシ
ョットキー接合部を形成してなる高エネルギー光用セル
Ｓ２を積層した構成であム さらに詳しく（よ ガラス
基板１上Ｇ５Ｍｏを０．５μｍ程度の厚さで形成した下
部電極上＆へ 下から順にバンドギャップか１．０４ｅ
ＶであるＣｕ１ｎＳｅｅ薄膜をｎタイ１部３μｍ、ｐタ
イ１部０．１μｍ程度の膜厚で堆積して、ｐｎ接合を形
成Ｌ 低エネルギー光用セルＳ１とし バンドギャップ
が１．４４ｅＶであるｐタイプＣｄＴｅ薄膜を５μｍ、
ｎタイプＺｎＣｄ５薄１１１を０．１μｍを順次堆積し
て、ヘテロ接合を形成し高エネルギー光用セルＳ２とし
中間電極としてＡｕＯ，３μｍ程度 透明上部電極と
してｒＴＯを０．２μの程度形成した構成であム第１図
（ｂ）には本発明の第１図（ａ）の構成におけるＳｌ、
Ｓ２及びセル全体としての収光率の波長依存性を示して
いる。また 本発明のにおける太陽電池のエネルギー取
り出しの方法を示す等価回路を第２図（ｂ）に示してい
も 第２図（ｂ）におけＡ、 Ｂ、 Ｃはそれぞれ第１
図（ａ）の構成における中間電機 下部電極 上部電極
に対応している。負荷抵抗ＲＬＩ、ＲＬ２は第２図（ａ
）に示したそれぞれのセルＳ１、Ｓ２の太陽光入射時に
おけるＶ−Ｉ特性の最大出力を与える動作点Ｐ１、Ｐ２
によって与えられム したがって、本発明の構成によれ
ばＳｌ、 Ｓ２を独立に最大変換効率を与える動作点で
機能させることができかつ、電極も３端子ですへ 結果
として変換効率が２５％をこえる太陽電池となる。
同様に低エネルギー光用セルＳ１が下から順にｎタイプ
半導体つづいてｎタイプ半導体を用（＼高エネルギー光
用セルＳ２が下から順にｎタイプ半導体つづいてｎタイ
プ半導体の構点 たとえばＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴ
ｅ２、ＨｇＣｄＴｅのｐｎ接合等とｎ Ｃｄ５ｅｚ−
ｘ＋Ｔｅｘ／ｐ ＺｎＴ ｅ ＊ Ｓ ｅ ｔ＋−＊
）の積層した構恋 あるいはショットキータイプのセル
を高エネルギー光用セルＳ２として用いた構成等でも本
発明の構成を実現できる。また 基板も絶縁基板たとえ
ばガラス基板等に限るものでなく、ステンレス等の導伝
性のものでもよい。
半導体つづいてｎタイプ半導体を用（＼高エネルギー光
用セルＳ２が下から順にｎタイプ半導体つづいてｎタイ
プ半導体の構点 たとえばＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴ
ｅ２、ＨｇＣｄＴｅのｐｎ接合等とｎ Ｃｄ５ｅｚ−
ｘ＋Ｔｅｘ／ｐ ＺｎＴ ｅ ＊ Ｓ ｅ ｔ＋−＊
）の積層した構恋 あるいはショットキータイプのセル
を高エネルギー光用セルＳ２として用いた構成等でも本
発明の構成を実現できる。また 基板も絶縁基板たとえ
ばガラス基板等に限るものでなく、ステンレス等の導伝
性のものでもよい。
第３図に１よ 本発明の構成を実現する製造方法を示し
ていも すなわちガラス基板上に下部電極を形成したも
のを蒸着装置中にある基板ホルダーにメタルマスクとと
もに取り付け、第１層目のセルを真下に設けた蒸発源に
１を用いて形成Ｌ っづいて第２層目のセルを適当な角
度を設けた蒸発源に２を用いて形成すると第２図に示し
た様な断面形状を持つ太陽電池セル２つを積層すること
ができる。これ（飄 第２層目のセル形成を斜めから蒸
発源を供給して第２図（ｂ）のＡに示した中間電極用の
領域が真空蒸着内で真空を一度も破らずに形成できる。
ていも すなわちガラス基板上に下部電極を形成したも
のを蒸着装置中にある基板ホルダーにメタルマスクとと
もに取り付け、第１層目のセルを真下に設けた蒸発源に
１を用いて形成Ｌ っづいて第２層目のセルを適当な角
度を設けた蒸発源に２を用いて形成すると第２図に示し
た様な断面形状を持つ太陽電池セル２つを積層すること
ができる。これ（飄 第２層目のセル形成を斜めから蒸
発源を供給して第２図（ｂ）のＡに示した中間電極用の
領域が真空蒸着内で真空を一度も破らずに形成できる。
そののちに 中間電極及び上部電極を形成し 本発明の
構成である第１図（ａ）のようなタンデムタイプ太陽電
池を得ることができも発明の効果 本発明によれは 変換効率の高く低コストな大軍１図（
ａ）及び（ｂ）は各々、本発明の一実施例における太陽
電池の構成を示す断面図及びその収光率の波長依存性を
示すグラフ、第２図（ａ）及び（ｂ）は各々、本発明の
一実施例における太陽電池の太陽光照射時の電圧−電流
特性を示すグラフ及び出力取り出しの等価回路医 第３
図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例における太陽電
池の製造方法を示す断面概略医 第４図（ａ）及び（ｂ
）は各々、従来例の２端子タンデム構造の太陽電池の断
面図とその収光率の波長依存性を示すグラフ、第５図（
ａ）及び（ｂ）は各々、従来例の４端子タンデム構造の
太陽電池の断面図とその収光率の波長依存性を示すグラ
フである。
構成である第１図（ａ）のようなタンデムタイプ太陽電
池を得ることができも発明の効果 本発明によれは 変換効率の高く低コストな大軍１図（
ａ）及び（ｂ）は各々、本発明の一実施例における太陽
電池の構成を示す断面図及びその収光率の波長依存性を
示すグラフ、第２図（ａ）及び（ｂ）は各々、本発明の
一実施例における太陽電池の太陽光照射時の電圧−電流
特性を示すグラフ及び出力取り出しの等価回路医 第３
図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例における太陽電
池の製造方法を示す断面概略医 第４図（ａ）及び（ｂ
）は各々、従来例の２端子タンデム構造の太陽電池の断
面図とその収光率の波長依存性を示すグラフ、第５図（
ａ）及び（ｂ）は各々、従来例の４端子タンデム構造の
太陽電池の断面図とその収光率の波長依存性を示すグラ
フである。
Claims (8)
- （１）基板上に順次形成した、下部電極と、前記下部電
極を一方の電極とする低エネルギー光用太陽電池と、高
エネルギー光用太陽電池と、前記高エネルギー光用太陽
電池の一方の電極となる上部電極とを備え、前記低エネ
ルギー光用太陽電池と高エネルギー光用太陽電池の相接
する半導体層が同一の伝導型であり、それらの半導体層
の一方に接続形成された中間電極を有することを特徴と
する太陽電池。 - （２）高エネルギー光用太陽電池が透明導電層と半導体
層とのショットキー型太陽電池であることを特徴とする
請求項１記載の太陽電池。 - （３）高エネルギー光用太陽電池がヘテロ接合によるｐ
ｎ接合型太陽電池であることを特徴とする請求項１記載
の太陽電池。 - （４）高エネルギー光用太陽電池が、ｐ型ＣｄＴｅ、ｐ
型ＺｎＴｅあるいはそれらの固溶体とｎ型ＣｄＳ、Ｚｎ
Ｓ、ＺｎＳｅあるいはそれらの固溶体とのヘテロ接合よ
りなることを特徴とする請求項１または３記載の太陽電
池。 - （５）高エネルギー光用太陽電池が、ｎ型ＣｄＴｅ、Ｃ
ｄＳｅ、あるいはそれらの固溶体とｐ型ＺｎＳｅ、Ｚｎ
Ｔｅあるいはそれらの固溶体とのヘテロ接合よりなるこ
とを特徴とする請求項１または３記載の太陽電池。 - （６）低エネルギー光用太陽電池がホモ接合あるいはヘ
テロ接合のいずれかによるｐｎ接合を用いて構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。 - （７）低エネルギー光用太陽電池が、ＣｕＩｎＳｅ＿２
、ＣｕＩｎＴｅ＿２、あるいはＨｇＣｄＴｅのｐｎ接合
で構成されていることを特徴とする請求項１または６記
載の太陽電池。 - （８）基板上に下部電極を設ける工程と、真空蒸着装置
中に前記下部電極が形成されている基板を適当な厚みを
持つメタルマスクとともに装着した後、第１の太陽電池
セルを基板直下の複数個の蒸着源を用いて形成する工程
と、第２の太陽電池セルを基板に対し適当な角度を設け
て配置した複数個の蒸発源を用いて形成する工程と、中
間電極を形成する工程と、上部電極を形成する工程とを
備えた太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063155A JPH03263880A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 太陽電池及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2063155A JPH03263880A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 太陽電池及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03263880A true JPH03263880A (ja) | 1991-11-25 |
Family
ID=13221061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2063155A Pending JPH03263880A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 太陽電池及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03263880A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007142079A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Sharp Corp | 化合物単結晶太陽電池および化合物単結晶太陽電池の製造方法 |
| JP5389253B2 (ja) * | 2010-03-05 | 2014-01-15 | 株式会社東芝 | 化合物薄膜太陽電池とその製造方法 |
| JP2014519718A (ja) * | 2011-06-16 | 2014-08-14 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | ソーラー光起電システムのためのブースター被膜 |
| US8884153B2 (en) | 2006-06-23 | 2014-11-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element and interconnector-equipped photoelectric conversion element |
| WO2021220925A1 (ja) * | 2020-04-27 | 2021-11-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 太陽電池 |
-
1990
- 1990-03-14 JP JP2063155A patent/JPH03263880A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007142079A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Sharp Corp | 化合物単結晶太陽電池および化合物単結晶太陽電池の製造方法 |
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| WO2021220925A1 (ja) * | 2020-04-27 | 2021-11-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 太陽電池 |
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