JPH04109681A - 縦型ｐｎ接合太陽電池 - Google Patents
縦型ｐｎ接合太陽電池Info
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- JPH04109681A JPH04109681A JP2227186A JP22718690A JPH04109681A JP H04109681 A JPH04109681 A JP H04109681A JP 2227186 A JP2227186 A JP 2227186A JP 22718690 A JP22718690 A JP 22718690A JP H04109681 A JPH04109681 A JP H04109681A
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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
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、Ｓｉ（シリコン）基板上に成長させたＧａ
Ａｓ （ガＩヲウム・ヒ素）を用いた太陽電池に間する
。
Ａｓ （ガＩヲウム・ヒ素）を用いた太陽電池に間する
。
（従来の技術）
従来より、太陽電池として種々の構造のものが提案され
てきでいるが、Ｓｉ基板上（こ成長ざぜたＧａＡｓを用
いた構造の太陽電池が文献： 「テクニカル ダイジェ
スト オブ ザ インターナショナル（Ｔｅｃｈｎｉｃ
ａｌ Ｄｉ９ｅｓｔｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎ
ａｔｉｏｎａｌ）ＰＶＳＥＣ−３，（１９８７）、ｐ、
１９５−１９８」に開示されている。
てきでいるが、Ｓｉ基板上（こ成長ざぜたＧａＡｓを用
いた構造の太陽電池が文献： 「テクニカル ダイジェ
スト オブ ザ インターナショナル（Ｔｅｃｈｎｉｃ
ａｌ Ｄｉ９ｅｓｔｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎ
ａｔｉｏｎａｌ）ＰＶＳＥＣ−３，（１９８７）、ｐ、
１９５−１９８」に開示されている。
この文献開示の従来の太陽電池の構造につき瞥単に説明
する。
する。
第２図に示すように、Ｓｉ基板１０土に、順次に、エピ
タキシャル成長させて得たＮ型ＧａＡｓ層１２、ＧａＡ
ｓ／ＡｆＧａＡｓ超格子量子井戸層１４、Ｎ型ＧａＡｓ
層１６、Ｐ型ＧａＡｓ層１８、Ｐ型ＡＡＧａＡｓ層２０
％具え、このＰ型ＡβＧａＡｓ層２０上に反射防止膜２
２そ設け、この膜２２とＰ型ＡｎＧａＡｓ層２０とを貫
くコンタクトホールにＰ型電極２４を形成し、一方、Ｓ
ｉ基板１０の下面にはＮ型電極２６を形成した構造とな
っている。尚、図中、２８は熱サイクルアニーリング（
ＴＣＡ）処理か行われた領域を示す。
タキシャル成長させて得たＮ型ＧａＡｓ層１２、ＧａＡ
ｓ／ＡｆＧａＡｓ超格子量子井戸層１４、Ｎ型ＧａＡｓ
層１６、Ｐ型ＧａＡｓ層１８、Ｐ型ＡＡＧａＡｓ層２０
％具え、このＰ型ＡβＧａＡｓ層２０上に反射防止膜２
２そ設け、この膜２２とＰ型ＡｎＧａＡｓ層２０とを貫
くコンタクトホールにＰ型電極２４を形成し、一方、Ｓ
ｉ基板１０の下面にはＮ型電極２６を形成した構造とな
っている。尚、図中、２８は熱サイクルアニーリング（
ＴＣＡ）処理か行われた領域を示す。
この構造の太陽電池によれば、第３図に横軸に電圧およ
び縦軸に電流をとって示す電流−電圧特゛ｉ曲線からも
理解出来るように最大光起電力は約０．９１３Ｖであり
、また、変換効率は最大的１６．６％程度であることか
報告されている。
び縦軸に電流をとって示す電流−電圧特゛ｉ曲線からも
理解出来るように最大光起電力は約０．９１３Ｖであり
、また、変換効率は最大的１６．６％程度であることか
報告されている。
（発明か解決しようとする課題）
しかしながら、この従来の太陽電池の構造では、反射防
止膜２２の土面に実質的に垂直な方向、従って電子−正
孔対そ生成するＧａＡｓ層（］６および１８）の膜厚方
向に光か入射する。
止膜２２の土面に実質的に垂直な方向、従って電子−正
孔対そ生成するＧａＡｓ層（］６および１８）の膜厚方
向に光か入射する。
ところか、この従来構造であると、光を吸１１ＮするＧ
ａＡｓ層１６および１８の膜厚か薄いので、光の吸収量
か少なく、このため、光電変換効率も１６％程度と低い
。また、この従来構造であると、単一の太陽電池ユニッ
ト（セル）のＰＮ接合は一つたけであるので、ＰＮ［合
を形成しでいるＧａＡｓのパントキャップ以上の起電力
をとり出すことが出来ないので、最大］Ｖ程度の電圧し
か得ることか出来ない。
ａＡｓ層１６および１８の膜厚か薄いので、光の吸収量
か少なく、このため、光電変換効率も１６％程度と低い
。また、この従来構造であると、単一の太陽電池ユニッ
ト（セル）のＰＮ接合は一つたけであるので、ＰＮ［合
を形成しでいるＧａＡｓのパントキャップ以上の起電力
をとり出すことが出来ないので、最大］Ｖ程度の電圧し
か得ることか出来ない。
この発明は、単一の太陽電池ユニットでは高出力および
高変換効率か得られないという従来の問題点の解決８図
るために成されたものであり、従って、この発明の目的
は、個々の太陽電池ユニットでの変換効率か大きく、し
かも、製画全体として高出力か得られる構造の、縦形Ｐ
Ｎ接合太陽電池を提供することにある。
高変換効率か得られないという従来の問題点の解決８図
るために成されたものであり、従って、この発明の目的
は、個々の太陽電池ユニットでの変換効率か大きく、し
かも、製画全体として高出力か得られる構造の、縦形Ｐ
Ｎ接合太陽電池を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
この目的の達成を図るため、この発明によれば、Ｓｉ基
板上に成長させたＧａＡｓ１ｉＦを以ってＰＮ接合を構
成して成る太陽電池にあいで、複数の太陽電池ユニット
と、これら太陽電池ユニットの直列配列を支持する、締
縛セ支持体とを具え、この太陽電池ユニットは、 Ｓｉ基板と、 このＳｉ基板の上面に順次に成長させたＮ型ＧａＡｓ層
およびＰ型ＧａＡｓ層から成るＰＮ接合形成層と、 このＰ型ＧａＡｓ層上に設けたＰ型電極と、前述したＳ
ｉ基板の下面に設けたＮ型電極とを以って構成し、 前述したＰＮ接合形成層の側面を受光面として成り、 前述した太陽電池ユニットはそれぞれ受光面を上側にし
、かつ、ｗＡ接する太陽電池ユニットのＰおよびＮ型電
極を互いに接合して前記支持体上に直線配列させて成る ことを特徴とする。
板上に成長させたＧａＡｓ１ｉＦを以ってＰＮ接合を構
成して成る太陽電池にあいで、複数の太陽電池ユニット
と、これら太陽電池ユニットの直列配列を支持する、締
縛セ支持体とを具え、この太陽電池ユニットは、 Ｓｉ基板と、 このＳｉ基板の上面に順次に成長させたＮ型ＧａＡｓ層
およびＰ型ＧａＡｓ層から成るＰＮ接合形成層と、 このＰ型ＧａＡｓ層上に設けたＰ型電極と、前述したＳ
ｉ基板の下面に設けたＮ型電極とを以って構成し、 前述したＰＮ接合形成層の側面を受光面として成り、 前述した太陽電池ユニットはそれぞれ受光面を上側にし
、かつ、ｗＡ接する太陽電池ユニットのＰおよびＮ型電
極を互いに接合して前記支持体上に直線配列させて成る ことを特徴とする。
（作用）
この発明の構成によれば、受光面か太陽電池ユニットの
側面となるので、Ｓｉ基板上に成膜したエピタキシャル
層のＰおよびＮ型ＧａＡｓ層の膜厚方向に実質的に直交
する方向、従ってＰＮ接合面と平行な方向から太陽光か
入射する。このＰおよびＮ型ＧａＡｓ層は薄膜であるの
で、このＰＮ接合形成層に入射した光によって生成され
た、実質的に全ての自由電子或いは自由正孔か、再結合
することなく、効率良＜ＰＮ接合に達する。しかも、Ｐ
Ｎ［台面に沿って電子−正孔対生成層であるＧａＡｓ層
か設けられでいるので、受光面から支持体までの、垂直
方向に長い距離にわたって、電子−正孔対の生成か可能
となり、このためスペクトル応答が広い波長領域にわた
る、このような理由により、電流変換効率が高くなる。
側面となるので、Ｓｉ基板上に成膜したエピタキシャル
層のＰおよびＮ型ＧａＡｓ層の膜厚方向に実質的に直交
する方向、従ってＰＮ接合面と平行な方向から太陽光か
入射する。このＰおよびＮ型ＧａＡｓ層は薄膜であるの
で、このＰＮ接合形成層に入射した光によって生成され
た、実質的に全ての自由電子或いは自由正孔か、再結合
することなく、効率良＜ＰＮ接合に達する。しかも、Ｐ
Ｎ［台面に沿って電子−正孔対生成層であるＧａＡｓ層
か設けられでいるので、受光面から支持体までの、垂直
方向に長い距離にわたって、電子−正孔対の生成か可能
となり、このためスペクトル応答が広い波長領域にわた
る、このような理由により、電流変換効率が高くなる。
そして、このような太陽電池ユニットをそれぞれの隣接
するユニット毎にＰおよびＮ型電極を接合して直線的に
配列しであるので、全体としての起電力は、実質的に、
単位ユニットの起電力に、配列したユニットの個数を掛
合わせた値となるから、高電力を取り出すことか出来る
。
するユニット毎にＰおよびＮ型電極を接合して直線的に
配列しであるので、全体としての起電力は、実質的に、
単位ユニットの起電力に、配列したユニットの個数を掛
合わせた値となるから、高電力を取り出すことか出来る
。
（実施例）
以下、図面を参照して、この発明の縦形ＰＮ接合太陽電
池の実施例につき説明する。
池の実施例につき説明する。
尚、図は、この発明か理解出来る程度に、各構成成分の
形状、大きざおよび配′ａ開係を概略的に示しであるに
すぎない。
形状、大きざおよび配′ａ開係を概略的に示しであるに
すぎない。
第１図は、この発明の縦形ＰＮ接合太陽電池の構造の実
施例を示す概略図で、部分的斜視図として示しである。
施例を示す概略図で、部分的斜視図として示しである。
この発明においでは、多数の太陽電池ユニット３０と、
これら太陽電池ユニット３０の直列配列を支持する、絶
縁性支持体３２とを具えている。
これら太陽電池ユニット３０の直列配列を支持する、絶
縁性支持体３２とを具えている。
この太陽電池ユニット３０の最も簡単な構造としては、
Ｓｉ基板３４と、このＳｉ基板３４の上面に順次に成長
させでＰＮ接合４０を形成する、Ｎ型ＧａＡｓ層３６お
よびＰ型ＧａＡｓ層３８がら成るＰＮＷｉ合形成層形成
層４２のＰ型ＧａＡｓ層３８上に設けたＰ型電極（オー
ミック電極）４４と、Ｓｉ基板３４の下面に設けたＮ型
電極（オーミック電極）４６とがらなっている。
Ｓｉ基板３４と、このＳｉ基板３４の上面に順次に成長
させでＰＮ接合４０を形成する、Ｎ型ＧａＡｓ層３６お
よびＰ型ＧａＡｓ層３８がら成るＰＮＷｉ合形成層形成
層４２のＰ型ＧａＡｓ層３８上に設けたＰ型電極（オー
ミック電極）４４と、Ｓｉ基板３４の下面に設けたＮ型
電極（オーミック電極）４６とがらなっている。
そして、それぞれのユニット３０ｔ、Ｓｉ基板３４の上
面従ってＰＮ接合４０の接合面を締縛性支持体３２の上
面と直交する向きにしで、この支持体３２の上面に、電
気的に直列に、しかも、−列に、配列する。そして、こ
の配列は、１ｌｌＩ接する太陽電池ユニット３０のＰお
よびＮ型電極４４および４６を互いに接合しで、形成す
る。このようにすると、各太陽電池３０の、支持体３２
とは反対側の側面が上側となって、この側面か受光面５
０となる。図中、受光面５０にはクロスハツチングを施
して示しである。このような構造の太陽電池をここでは
縦形ＰＮ接合太陽電池と称する。
面従ってＰＮ接合４０の接合面を締縛性支持体３２の上
面と直交する向きにしで、この支持体３２の上面に、電
気的に直列に、しかも、−列に、配列する。そして、こ
の配列は、１ｌｌＩ接する太陽電池ユニット３０のＰお
よびＮ型電極４４および４６を互いに接合しで、形成す
る。このようにすると、各太陽電池３０の、支持体３２
とは反対側の側面が上側となって、この側面か受光面５
０となる。図中、受光面５０にはクロスハツチングを施
して示しである。このような構造の太陽電池をここでは
縦形ＰＮ接合太陽電池と称する。
上述した実施例において、Ｓｉ基板３４上の上面へのＰ
型接合形成層４２の各層３６および３８の形成は、通常
のエピタキシャル成長技術を用いて行えば良い。また、
各電極４４および４６の形成は蒸着技術を用いて行えば
良い。また、各ユニット３０の支持体３２への固定は、
適当な接着剤或いはその他の適当な手段を用いて行えば
良く、この支持体３２としては、絶縁性を有する他、好
ましくは、放熱性の良い材料で形成するのか良い。また
、各ユニット間同志での電極に接合は、何も介在せずに
Ｍ接待っても良いし、或いは、導電性の優れた適当な接
着材料を用いで接合しでも良い。
型接合形成層４２の各層３６および３８の形成は、通常
のエピタキシャル成長技術を用いて行えば良い。また、
各電極４４および４６の形成は蒸着技術を用いて行えば
良い。また、各ユニット３０の支持体３２への固定は、
適当な接着剤或いはその他の適当な手段を用いて行えば
良く、この支持体３２としては、絶縁性を有する他、好
ましくは、放熱性の良い材料で形成するのか良い。また
、各ユニット間同志での電極に接合は、何も介在せずに
Ｍ接待っても良いし、或いは、導電性の優れた適当な接
着材料を用いで接合しでも良い。
このような構造によれば、太陽光が受光面５０に入射す
ると、ＰＮ接合面にそったＰおよびＮ型ＧａＡｓ層３８
および３６中て電子−正孔対が生成される。これら主成
されたＰ型層３８中の自由正孔およびＮ型層３６中の自
由電子は、ＰＮ接合４ｏにより、Ｎ型層３６およびＰ型
層３８へと流れ、そこで結合して電流に変換され、その
結果、ユニット３０の両端のＰおよびＮ電極４４および
４６間に起電力か発生する。
ると、ＰＮ接合面にそったＰおよびＮ型ＧａＡｓ層３８
および３６中て電子−正孔対が生成される。これら主成
されたＰ型層３８中の自由正孔およびＮ型層３６中の自
由電子は、ＰＮ接合４ｏにより、Ｎ型層３６およびＰ型
層３８へと流れ、そこで結合して電流に変換され、その
結果、ユニット３０の両端のＰおよびＮ電極４４および
４６間に起電力か発生する。
これら自由電子および自由正孔は、ＰＮｍ合４０の近く
て発生するので、ＰＮ接合４０に達する前に再結合する
ことなくほとんど全部がＰＮ接合４０に達するものと考
えられる。また、ＰＮ接合面に沿って長い距離にわたり
、太陽光が入射して電子−正孔対を生成することが可能
であるので、太陽光の有する広いスペクトルに応答して
充電変換することか可能となる。従って、光電変換効率
か高まる。
て発生するので、ＰＮ接合４０に達する前に再結合する
ことなくほとんど全部がＰＮ接合４０に達するものと考
えられる。また、ＰＮ接合面に沿って長い距離にわたり
、太陽光が入射して電子−正孔対を生成することが可能
であるので、太陽光の有する広いスペクトルに応答して
充電変換することか可能となる。従って、光電変換効率
か高まる。
各ユニット３０は互いに電気的に直列に接合されでいる
ので、各ユニット３０の起電力は加算される。従って、
太陽電池の出力としては、大起電力として取り出せる。
ので、各ユニット３０の起電力は加算される。従って、
太陽電池の出力としては、大起電力として取り出せる。
各ユニット毎に１Ｖ程度の起電力を生ずるとしても、太
陽電池としては、ユニットの個数倍だけの出力となる。
陽電池としては、ユニットの個数倍だけの出力となる。
この発明は、上述した実施例に限定されるものではなく
、多くの変形および変更を行い得ること明らかである。
、多くの変形および変更を行い得ること明らかである。
例えば、この発明の太陽電池を構成する各太陽電池ユニ
ットは、Ｓｉ基板の上側にＰＮ接合を形成するＰおよび
Ｎ型ＧａＡｓ層か形成されている構造であれば良く、従
って、上述した以外の層を具えた構造であっても良い。
ットは、Ｓｉ基板の上側にＰＮ接合を形成するＰおよび
Ｎ型ＧａＡｓ層か形成されている構造であれば良く、従
って、上述した以外の層を具えた構造であっても良い。
（発明の効果）
上述した説明からも明らかなように、この発明の縦形Ｐ
Ｎ接合太陽電池によれば、従来の、Ｓｉ基板上に成長さ
せたＧａＡｓ層を以ってＰＮ接合を構成しで成る太陽電
池に比べて、電流変換効率か大であり、また、高出力を
得ることか可能である。
Ｎ接合太陽電池によれば、従来の、Ｓｉ基板上に成長さ
せたＧａＡｓ層を以ってＰＮ接合を構成しで成る太陽電
池に比べて、電流変換効率か大であり、また、高出力を
得ることか可能である。
３゜
・・・太陽電池ユニット
・・・絶縛牲支持体、 ３４・・・Ｓｉ基板・Ｎ型Ｇａ
Ａｓ層、３８−Ｐ型ＧａＡｓ層・・・ＰＮ接合、
４２・・・ＰＮ接合形成層・・・Ｐ型電極、 ４
６・・・Ｎ型電極・・・受光面。
Ａｓ層、３８−Ｐ型ＧａＡｓ層・・・ＰＮ接合、
４２・・・ＰＮ接合形成層・・・Ｐ型電極、 ４
６・・・Ｎ型電極・・・受光面。
第１図は、この発明の縦形ＰＮ接合太陽電池の実施例の
説明に供する、部分的概略図、第２図は、従来の太陽電
池の構造の説明（こ供する断面図、 第３図は、第２図に示した太陽電池の電流−電圧特性の
説明図である。
説明に供する、部分的概略図、第２図は、従来の太陽電
池の構造の説明（こ供する断面図、 第３図は、第２図に示した太陽電池の電流−電圧特性の
説明図である。
Claims (1)
- （１）Ｓｉ基板上に成長させたＧａＡｓ層を以ってＰＮ
接合を構成して成る太陽電池において、複数の太陽電池
ユニットと、これら太陽電池ユニットの直列配列を支持
する、絶縁性支持体とを具え、前記太陽電池ユニットは
、 Ｓｉ基板と、 該Ｓｉ基板の上面に順次に成長させたＮ型 ＧａＡｓ層およびＰ型ＧａＡｓ層から成るＰＮ接合形成
層と、 該Ｐ型ＧａＡｓ層上に設けたＰ型電極と、 前記Ｓｉ基板の下面に設けたＮ型電極と を以って構成し、 前記ＰＮ接合形成層の側面を受光面として成り、 前記太陽電池ユニットはそれぞれ受光面を上側にし、か
つ、隣接する太陽電池ユニットのＰおよびＮ型電極を互
いに接合して前記支持体上に直線配列させて成る ことを特徴とする縦型ＰＮ接合太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227186A JPH04109681A (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 縦型ｐｎ接合太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227186A JPH04109681A (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 縦型ｐｎ接合太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04109681A true JPH04109681A (ja) | 1992-04-10 |
Family
ID=16856839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2227186A Pending JPH04109681A (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 縦型ｐｎ接合太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04109681A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013038535A1 (ja) * | 2011-09-14 | 2013-03-21 | トヨタ自動車東日本株式会社 | 光電変換デバイス |
| CN103390660A (zh) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | 上海太阳能工程技术研究中心有限公司 | 晶体硅太阳能电池及其制作方法 |
| CN108400176A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-14 | 张治国 | 垂直多结硅光伏器件的电极引线及集成方法 |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP2227186A patent/JPH04109681A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013038535A1 (ja) * | 2011-09-14 | 2013-03-21 | トヨタ自動車東日本株式会社 | 光電変換デバイス |
| CN103390660A (zh) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | 上海太阳能工程技术研究中心有限公司 | 晶体硅太阳能电池及其制作方法 |
| CN108400176A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-14 | 张治国 | 垂直多结硅光伏器件的电极引线及集成方法 |
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