JPH04167475A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPH04167475A JPH04167475A JP2294023A JP29402390A JPH04167475A JP H04167475 A JPH04167475 A JP H04167475A JP 2294023 A JP2294023 A JP 2294023A JP 29402390 A JP29402390 A JP 29402390A JP H04167475 A JPH04167475 A JP H04167475A
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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
［産業上の利用分野］
この発明は、太陽電池、光センサなどの光起電力装置に
関する。 （従来の技術） 非晶質シリコンなどで代表される薄膜半導体を光電変換
層とする光起電力装置は、その薄膜材料という特徴を活
かして、広く普及するに至っている。 従来、この非晶質シリコン光起電力装置の構造としては
、ガラス基板上に窓材料としての透明電極、光電変換層
としてのｐ層、１層及びｎ層からなる非晶質シリコン層
、及び背面電極を順次積層したものが広く利用されてい
る。この場合、前記ガラス基板を通して入射する光が発
電に寄与することになる。以下、この構造のものを類タ
イプという。 ところで、文献ｒＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ−Ｃｒ
ｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｏｌｉｄｓ １１４（＋９８９）
１８１−１８３Ｊに報告されているように、ｌ型非晶質
シリコンを高温で給酸すると、光劣化後が少なく且つ吸
収係数の増大という利点がある。しかしながら、上述し
た構造の光起電力装置に、高温形成したｌ型非晶質シリ
コンを用いると、開放電圧（Ｖ’ｏｃ）が著しく低下す
る難点があるとも報告されている。 そこで、近年、前記構造に代わるものとして、膜形成面
側からの光入射で発電し得る構造を有した光起電力装置
について詳細な検討がなされている。この構造の光起電
力装置は、基板選択の自由度が大きくなるという利点も
有する。以下、この構造のものを逆タイプという。 （発明が解決しようとする課題） この逆タイプ構造の光起電力装置の特性は類タイプの光
起電力装置と比べて、曲率因子（Ｆ、Ｆ、）が少し悪く
なるという欠点がある。この原因は、ｉ層のｎ ／ ｉ
界面近傍がｎ−になっているからである、このことは収
集効率から明らかになっている。 そして、この傾向は、１型非晶質シリコンを形成する基
板温度が高くなるほど顕著に現われ、高温でｉ型非晶質
シリコンを形成することが出来ないという欠点があった
。 この発明は、上述した従来の欠点を解消するためになさ
れたものにして、高温で１型非晶質シリコンの形成が可
能な光起電力装置を提供することをその課題とする。
関する。 （従来の技術） 非晶質シリコンなどで代表される薄膜半導体を光電変換
層とする光起電力装置は、その薄膜材料という特徴を活
かして、広く普及するに至っている。 従来、この非晶質シリコン光起電力装置の構造としては
、ガラス基板上に窓材料としての透明電極、光電変換層
としてのｐ層、１層及びｎ層からなる非晶質シリコン層
、及び背面電極を順次積層したものが広く利用されてい
る。この場合、前記ガラス基板を通して入射する光が発
電に寄与することになる。以下、この構造のものを類タ
イプという。 ところで、文献ｒＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ−Ｃｒ
ｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｏｌｉｄｓ １１４（＋９８９）
１８１−１８３Ｊに報告されているように、ｌ型非晶質
シリコンを高温で給酸すると、光劣化後が少なく且つ吸
収係数の増大という利点がある。しかしながら、上述し
た構造の光起電力装置に、高温形成したｌ型非晶質シリ
コンを用いると、開放電圧（Ｖ’ｏｃ）が著しく低下す
る難点があるとも報告されている。 そこで、近年、前記構造に代わるものとして、膜形成面
側からの光入射で発電し得る構造を有した光起電力装置
について詳細な検討がなされている。この構造の光起電
力装置は、基板選択の自由度が大きくなるという利点も
有する。以下、この構造のものを逆タイプという。 （発明が解決しようとする課題） この逆タイプ構造の光起電力装置の特性は類タイプの光
起電力装置と比べて、曲率因子（Ｆ、Ｆ、）が少し悪く
なるという欠点がある。この原因は、ｉ層のｎ ／ ｉ
界面近傍がｎ−になっているからである、このことは収
集効率から明らかになっている。 そして、この傾向は、１型非晶質シリコンを形成する基
板温度が高くなるほど顕著に現われ、高温でｉ型非晶質
シリコンを形成することが出来ないという欠点があった
。 この発明は、上述した従来の欠点を解消するためになさ
れたものにして、高温で１型非晶質シリコンの形成が可
能な光起電力装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段）
この発明は、基板上に高反射導電層、拡散防止層、ｎ型
非晶質半導体層、１型非晶質半導体層、ｎ型非晶質半導
体層、及び透ＢＡｔ極をこの順序で重畳形成された積層
体からなる光起電力装置において、前記ｎ型非晶質半導
体層と１型非晶質半導体層との間に微量のボロンが添加
された非晶質半導体層を介在させたことを特徴とする。 更に、前記非晶質半導体層に添加するボロンの濃度を５
Ｘ１０”ｃｍ”以下に制御すれば良い。 （作用］ 微量のボロンが添加された非晶質半導体層を介在させる
事により、ｉ型非晶質半導体層の形成時に１層のｎ／ｉ
界面近傍がｎ−になるのが補償され、ｌ型非晶質半導体
の状態で形成される。 【実施例】 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。 第１図は、この発明の光起電力装置を説明するための素
子構造図である。 ｌはステンレス等の基板、２は基板１上に形成された乱
反射層、３は当該光起電力装置の一方の電極とするため
の高反射導電層、４はＺｎＯ膜、汀０膜などの透光性で
且つ導電性を有する拡散防止層である。 ５はこの拡散防止層４上に形成されたｎ型非晶質シリコ
ン層、６はこのｎ型非晶質シリコン層上に形成されたこ
の発明の特徴であるボロンが微量に添加された非晶質シ
リコン層（以下、ＳＢＬ層と略記する。〕、７はこのＳ
ＢＬ層６上に形成されたｉ型非晶質シリコン層、８はこ
の１型非晶質シリコン層７上に形成されたｐ型非晶質シ
リコン層であり、これら各非晶質シリコン５．６．７．
８により光電変換層が構成される。９は光起電力装置の
他方の電極となる透明電極である。 前述した乱反射層２は、導電膜２ａ、と界面安定化［２
ｂの積層構造からなり、前者２ａは、光電変換側の表面
を凹凸上の形状としたＳｎＯ，膜又はＩＴＯ膜等で、後
者２ｂは、ＺｎＯ膜、チタン膜、モリブデン膜又はＩＴ
Ｏ膜等である。 さて、この発明が特徴とするＳＢＬ層６は、１型非晶質
シリコン層７を形成するときに、ｎ／ｉ界面近傍がｎ−
になるのを補償するものである。このＳＢＬ層６に添加
するボロンの量（濃度）及びそのの膜厚はｎ型非晶質８
９３２層５の燐濃度及びｌ型非晶質シリコン７の形成温
度に依存する。 本発明者等が検討したところ、ＳＢＬ層６に添加するボ
ロンの濃度は、５Ｘ１０”ｃａｒ’以下であり、その最
適量は、ｎ型非晶質８９３２層５の燐濃度の１σ′を越
えることはなく、又ｌσ°倍以下であるとあまり効果を
示さない。 一般に、ｎ型非晶質８９３２層５の燐濃度は、１０’“
〜１０”ｃｎｉ’のオーダにあるので、ボロンの最適濃
度は１０”６〜５×１０”″ｉ°である。 又、ＳＢＬ層６の膜厚の最適値は、ｉ型非晶質シリコン
層７の基板温度が高くなるに従い大きくなり、基板温度
が１５０℃では３０人程度のものが、３５０℃では５０
０人程変種ある。 次に、この発明を実施例に沿って更に詳しく説明する。 ｎ型非晶質８９３２層５のＰＨ，のドーピング量は基板
とのオーミック性で決まり、ＺｎＯを基板１の再表面の
拡散防止層４に用いる場合は、ＰＨ，／ＳｉＨ４の流量
比１％程度が最適である。この時膜中燐濃度は５ ｘ
ｌＯ”ｃｎｊ’である。又、拡散防止層４としてＩＴＯ
を用いた場合は流量比は０．２％が最適である。前述し
たように、ＳＢＬ層６に添加するボロンの濃度は５ ｘ
１ｏ”＝”以下であり、その最適量は非晶質シリコン
層５の燐濃度の１０−′を越えることはない。従って、
この実施例におけるＳＢＬ層６を形成するＢ、 Ｈ，／
ＳｉＨ，の流量比は５〜１０ｐｐｍとした。 第１表に拡散防止層４として、ＺｎＯを用いた場合の、
各非晶質シリコンの形成条件を示す。 （以下、余白） 第１表 第２表は、この発明の実施例とＳＢＬ層６のボロン濃度
を変化させた比較１〜３の形成条件を示す。 第２表に示すように、この発明の実施例とＳＢＬ層６の
ボロン濃度を変化させた比較例１がら３を形成した。尚
、比較例２及び３においてはトータルボロン量（濃度×
膜厚）が実施例と同一に形成した。 第２表 第３表に上述した形成条件で作成したこの発明の実施例
と比較例１がら３の太陽電池特性を測定した結果を、ま
た、第２図に−２ｖバイアス時で規格化した０、７Ｖバ
イアス時の収集効率を示す。 （以下、余白） 第３表 ここで、Ｖｏｅは開放電圧、Ｉｓｃは短絡光電流、Ｆ、
Ｆ、は曲率因子、ηは変換効率である。 第３表より、この発明の実施例はＳＢＬ層６を設けてい
ない比較例１に比してＦ、Ｆ、が向上していることが分
かる。これは長波長側の規格化収集効率が向上したため
であり、ｎ／ｉ界面のｎ゛領域実質的に補償されている
ことが分かる。また、比較例２において、Ｆ、Ｆ、が低
くなっているのは、ＳＢＬ層６の膜厚が必要以上に存在
するために逆に特性が悪くなったものと考えられる。 更に、比較例３においては、Ｂ、 Ｈ，のドーピング量
が多すぎるために、ｐ−の領域がｎ型非晶質８１３２層
５とｌ型非晶質シリコン層７どの間に形成され、この結
果Ｖｏｃ、 ｌ５ｃ１Ｆ、Ｆ、の何れの特性も低下して
いる。 次に、ｌ型非晶質シリコ２層７を形成温度１５０℃、３
５０℃で夫々形成した実施例２及び３と、各々の実施例
に対応して夫々ＳＢＬ層６を設けていない比較例４及び
５を形成し、その太陽電池特性を測定した結果を第４表
に示す。 尚、ＳＢＬＢｅＯ２ロンのドーピング量及び膜厚は最適
な条件のものに設定した。実施例２においてはｌｏｐｐ
ｍ、３０Ａに、実施例３においてはｌ Ｏｐｐｍ５００
人に夫々設定した。又、ＳＢＬＢｅＯ２成温度は夫々１
型非晶質シリコン層７の形成温度と同一である。 （以下、余白） 第４表 第４表から明らかのように、何れの温度の場合にもＳＢ
ＬＢｅＯ２在した効果が現われており、特に高温でｌ型
非晶質シリコンを形成した場合にその効果が顕著である
。 【発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、微量のボロン
が添加された非晶質半導体層を介在させる事により、ｌ
型非晶質半導体層を形成時に１層のｎ／ｉ界面近傍がｎ
−になるのが補償され、１層がｌ型半導体の状態で形成
され、太陽電池特性を向上させることが比来る。
非晶質半導体層、１型非晶質半導体層、ｎ型非晶質半導
体層、及び透ＢＡｔ極をこの順序で重畳形成された積層
体からなる光起電力装置において、前記ｎ型非晶質半導
体層と１型非晶質半導体層との間に微量のボロンが添加
された非晶質半導体層を介在させたことを特徴とする。 更に、前記非晶質半導体層に添加するボロンの濃度を５
Ｘ１０”ｃｍ”以下に制御すれば良い。 （作用］ 微量のボロンが添加された非晶質半導体層を介在させる
事により、ｉ型非晶質半導体層の形成時に１層のｎ／ｉ
界面近傍がｎ−になるのが補償され、ｌ型非晶質半導体
の状態で形成される。 【実施例】 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。 第１図は、この発明の光起電力装置を説明するための素
子構造図である。 ｌはステンレス等の基板、２は基板１上に形成された乱
反射層、３は当該光起電力装置の一方の電極とするため
の高反射導電層、４はＺｎＯ膜、汀０膜などの透光性で
且つ導電性を有する拡散防止層である。 ５はこの拡散防止層４上に形成されたｎ型非晶質シリコ
ン層、６はこのｎ型非晶質シリコン層上に形成されたこ
の発明の特徴であるボロンが微量に添加された非晶質シ
リコン層（以下、ＳＢＬ層と略記する。〕、７はこのＳ
ＢＬ層６上に形成されたｉ型非晶質シリコン層、８はこ
の１型非晶質シリコン層７上に形成されたｐ型非晶質シ
リコン層であり、これら各非晶質シリコン５．６．７．
８により光電変換層が構成される。９は光起電力装置の
他方の電極となる透明電極である。 前述した乱反射層２は、導電膜２ａ、と界面安定化［２
ｂの積層構造からなり、前者２ａは、光電変換側の表面
を凹凸上の形状としたＳｎＯ，膜又はＩＴＯ膜等で、後
者２ｂは、ＺｎＯ膜、チタン膜、モリブデン膜又はＩＴ
Ｏ膜等である。 さて、この発明が特徴とするＳＢＬ層６は、１型非晶質
シリコン層７を形成するときに、ｎ／ｉ界面近傍がｎ−
になるのを補償するものである。このＳＢＬ層６に添加
するボロンの量（濃度）及びそのの膜厚はｎ型非晶質８
９３２層５の燐濃度及びｌ型非晶質シリコン７の形成温
度に依存する。 本発明者等が検討したところ、ＳＢＬ層６に添加するボ
ロンの濃度は、５Ｘ１０”ｃａｒ’以下であり、その最
適量は、ｎ型非晶質８９３２層５の燐濃度の１σ′を越
えることはなく、又ｌσ°倍以下であるとあまり効果を
示さない。 一般に、ｎ型非晶質８９３２層５の燐濃度は、１０’“
〜１０”ｃｎｉ’のオーダにあるので、ボロンの最適濃
度は１０”６〜５×１０”″ｉ°である。 又、ＳＢＬ層６の膜厚の最適値は、ｉ型非晶質シリコン
層７の基板温度が高くなるに従い大きくなり、基板温度
が１５０℃では３０人程度のものが、３５０℃では５０
０人程変種ある。 次に、この発明を実施例に沿って更に詳しく説明する。 ｎ型非晶質８９３２層５のＰＨ，のドーピング量は基板
とのオーミック性で決まり、ＺｎＯを基板１の再表面の
拡散防止層４に用いる場合は、ＰＨ，／ＳｉＨ４の流量
比１％程度が最適である。この時膜中燐濃度は５ ｘ
ｌＯ”ｃｎｊ’である。又、拡散防止層４としてＩＴＯ
を用いた場合は流量比は０．２％が最適である。前述し
たように、ＳＢＬ層６に添加するボロンの濃度は５ ｘ
１ｏ”＝”以下であり、その最適量は非晶質シリコン
層５の燐濃度の１０−′を越えることはない。従って、
この実施例におけるＳＢＬ層６を形成するＢ、 Ｈ，／
ＳｉＨ，の流量比は５〜１０ｐｐｍとした。 第１表に拡散防止層４として、ＺｎＯを用いた場合の、
各非晶質シリコンの形成条件を示す。 （以下、余白） 第１表 第２表は、この発明の実施例とＳＢＬ層６のボロン濃度
を変化させた比較１〜３の形成条件を示す。 第２表に示すように、この発明の実施例とＳＢＬ層６の
ボロン濃度を変化させた比較例１がら３を形成した。尚
、比較例２及び３においてはトータルボロン量（濃度×
膜厚）が実施例と同一に形成した。 第２表 第３表に上述した形成条件で作成したこの発明の実施例
と比較例１がら３の太陽電池特性を測定した結果を、ま
た、第２図に−２ｖバイアス時で規格化した０、７Ｖバ
イアス時の収集効率を示す。 （以下、余白） 第３表 ここで、Ｖｏｅは開放電圧、Ｉｓｃは短絡光電流、Ｆ、
Ｆ、は曲率因子、ηは変換効率である。 第３表より、この発明の実施例はＳＢＬ層６を設けてい
ない比較例１に比してＦ、Ｆ、が向上していることが分
かる。これは長波長側の規格化収集効率が向上したため
であり、ｎ／ｉ界面のｎ゛領域実質的に補償されている
ことが分かる。また、比較例２において、Ｆ、Ｆ、が低
くなっているのは、ＳＢＬ層６の膜厚が必要以上に存在
するために逆に特性が悪くなったものと考えられる。 更に、比較例３においては、Ｂ、 Ｈ，のドーピング量
が多すぎるために、ｐ−の領域がｎ型非晶質８１３２層
５とｌ型非晶質シリコン層７どの間に形成され、この結
果Ｖｏｃ、 ｌ５ｃ１Ｆ、Ｆ、の何れの特性も低下して
いる。 次に、ｌ型非晶質シリコ２層７を形成温度１５０℃、３
５０℃で夫々形成した実施例２及び３と、各々の実施例
に対応して夫々ＳＢＬ層６を設けていない比較例４及び
５を形成し、その太陽電池特性を測定した結果を第４表
に示す。 尚、ＳＢＬＢｅＯ２ロンのドーピング量及び膜厚は最適
な条件のものに設定した。実施例２においてはｌｏｐｐ
ｍ、３０Ａに、実施例３においてはｌ Ｏｐｐｍ５００
人に夫々設定した。又、ＳＢＬＢｅＯ２成温度は夫々１
型非晶質シリコン層７の形成温度と同一である。 （以下、余白） 第４表 第４表から明らかのように、何れの温度の場合にもＳＢ
ＬＢｅＯ２在した効果が現われており、特に高温でｌ型
非晶質シリコンを形成した場合にその効果が顕著である
。 【発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、微量のボロン
が添加された非晶質半導体層を介在させる事により、ｌ
型非晶質半導体層を形成時に１層のｎ／ｉ界面近傍がｎ
−になるのが補償され、１層がｌ型半導体の状態で形成
され、太陽電池特性を向上させることが比来る。
第１図はこの発明の光起電力装置の素子構造断面図、第
２図はこの発明と従来例の収集効率特性図である。 第１図 ■−−−−−−だＥＦ−１゛肪 手続補正書 平成３年 １月１６日 １、事件の表示 平成２年特許願第２９４０２３号 ２、発明の名称 光起電力装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 （１８８）三洋電機株式会社 ４、代理人 住 所（〒５３１）大阪市北区中津１丁目２番２１号６
、補正の内容 （１）明細書第２頁第１４行目の「光劣化後が」とある
のを「光劣化が」と補正する。 （２）同書第３頁第７行目のＥ曲率因子」とあるのを「
曲線因子」と補正する。 （３）同書第６頁第８行目の「１０°°を」とあるのを
「ｌσ″倍を」と補正する。 （４）同書第７頁第９行目の「５〜ＩＯＪとあるのを「
ｌｏ」と補正する。 （以下余白） （５）同書第８頁の第１表を下記の通り補正する。 記 （６）同書第１０頁下から第１３行目の「曲率因子」と
あるのを「曲線因子」と補正する。 以上
２図はこの発明と従来例の収集効率特性図である。 第１図 ■−−−−−−だＥＦ−１゛肪 手続補正書 平成３年 １月１６日 １、事件の表示 平成２年特許願第２９４０２３号 ２、発明の名称 光起電力装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 （１８８）三洋電機株式会社 ４、代理人 住 所（〒５３１）大阪市北区中津１丁目２番２１号６
、補正の内容 （１）明細書第２頁第１４行目の「光劣化後が」とある
のを「光劣化が」と補正する。 （２）同書第３頁第７行目のＥ曲率因子」とあるのを「
曲線因子」と補正する。 （３）同書第６頁第８行目の「１０°°を」とあるのを
「ｌσ″倍を」と補正する。 （４）同書第７頁第９行目の「５〜ＩＯＪとあるのを「
ｌｏ」と補正する。 （以下余白） （５）同書第８頁の第１表を下記の通り補正する。 記 （６）同書第１０頁下から第１３行目の「曲率因子」と
あるのを「曲線因子」と補正する。 以上
Claims (2)
- （１）基板上に高反射導電層、拡散防止層、ｎ型非晶質
半導体層、ｉ型非晶質半導体層、ｐ型非晶質半導体層、
及び透明電極をこの順序で重畳形成された積層体からな
る光起電力装置において、前記ｎ型非晶質半導体層とｉ
型非晶質半導体層との間に微量のボロンが添加された非
晶質半導体層を介在させたことを特徴とする光起電力装
置。 - （２）前記非晶質半導体層に添加するボロンの濃度は５
×１０＾１＾■ｃｍ＾−＾■以下であることを特徴とす
る請求項第１に記載の光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2294023A JPH04167475A (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2294023A JPH04167475A (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04167475A true JPH04167475A (ja) | 1992-06-15 |
Family
ID=17802261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2294023A Pending JPH04167475A (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04167475A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009099217A1 (ja) * | 2008-02-06 | 2009-08-13 | Kyocera Corporation | 太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子 |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP2294023A patent/JPH04167475A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009099217A1 (ja) * | 2008-02-06 | 2009-08-13 | Kyocera Corporation | 太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子 |
| JP5072979B2 (ja) * | 2008-02-06 | 2012-11-14 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子 |
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