JPH04199751A - 太陽電池 - Google Patents

太陽電池

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Publication number
JPH04199751A
JPH04199751A JP2335086A JP33508690A JPH04199751A JP H04199751 A JPH04199751 A JP H04199751A JP 2335086 A JP2335086 A JP 2335086A JP 33508690 A JP33508690 A JP 33508690A JP H04199751 A JPH04199751 A JP H04199751A
Authority
JP
Japan
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solar cell
electrode
semiconductor
semiconductor layer
protective film
Prior art date
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Pending
Application number
JP2335086A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikihiko Nishitani
幹彦 西谷
Masaharu Terauchi
正治 寺内
Takashi Hirao
孝 平尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04199751A publication Critical patent/JPH04199751A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541CuInSe2 material PV cells
    • YGENERAL 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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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/543Solar cells from Group II-VI materials

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本ツヒ明は、エネルギー変換効率の高い太陽電池に開す
るものである。
1、゛を来の技術 従来の化合物薄膜を用いた太陽電池は、第5図及び第6
図に示すように、広いバンドギャップを持つ化合物半導
体薄膜(窓層として機能する)と、狭いバンドギャップ
を持つ化合物薄膜(吸収層として機能する)のへテロ接
合で構成されでいる。
ところで、高いエフ、ルキー変1す!効率を得るため乙
こ一番必要とされる条件は、界面においてキャリアの再
結合のない高品質なヘテロ接合を作ることである。高品
質なヘテロ界面は、その作製方法や膜形成の順序と関係
が深く、CclS/CdTe系においては、第5図むこ
示したような、透光性電極28/窓N38 (C(Is
)/吸収層 4 B(CdT e) /電極58の順に
形成するブチがずくれでいる。このことは、 たとえは
、“1−ニス・1゛つ・リーノ(US [)F月ζRe
p)”(+988)に 掲載されでいる 5′シンーノ
イ+1.1、ノjじミウノ、7−11)イド ソーラー
4:11ス (’l’l+1n−Fi In   (、
admium   ’t’el 1uri、dcSol
ar  Ce1ls) ”の1)30以降(こ述へられ
ている。一方、CdS/C(酉n5e2系においてaJ
、第6図に示したような、電極59/吸収層/]−9(
CuInSe2)/窓WE:39 (CdS) /透光
性電極29の順に形成する方かずくれていると考えられ
ており、この系での高いエネルギー変換効率を実現して
いる太陽電池はずへてこの構成である。
以1−に述べたように、Cd T cやCuInSe2
のl\テロ接合の相手として両古−ともCd Sが一番
適しでいると考えられているか、その理由として、前者
は、接合界面においてCclSと(: d T eとの
固溶体層が格子不整合を緩和するためてあり、後者にお
いては、CdSとCu I nS tルとの格子不整合
がきわめて小さいためである。
発明が解決すべき課題 ところで、Ccl i’ e系薄膜太陽電池のより高効
率化のために従来から用いられている方法として、C(
〕Sをより薄くする(0.I7J、m以F)試みや2.
1、り広いパンドギー1−ツブなもつ半導体、たとえは
、CdZnSや透明導電性酸化膜(S1102、I ′
l” 0、ZnO等)とのへテロ接合構成の試みによ一
ノで、太陽光の短波長光の感度向−にがはかられている
しかし、0q者の場合、CdSとCd ′reとの固溶
体層が界面に形成されるために、それ(゛)の厚さを考
慮する必要が生じ、CdSのjブさをO,171m以下
に制i卸して製造することは非常に困難である。
また、後者の5i(みはCdTeとのへテロ界面時17
1が13目人てj;l: Cd S / Cd T e
に1七ぺ優れたものが1拝られでおらず、結果どして太
陽電池の高効率化が予想されるはとはかられてはいない
本発明は、この様な従来の太陽電池の課題を解決し、よ
り高効率な太陽電池を実現することを目的とずろ。
課題を解決するための1段 本発明は、基板」−ξこ形成された下部電極、第1の半
導体層、第2の1玉導体JF、Q、−1一部電極よりな
り前記1:部電極あるいは上部電極の一方が、櫛形電極
であり、それと接する半導体層(第1の二1′導体層と
吋ひ゛、もう−・方を第2の半導体層と呼ぶ)に透光性
保護膜を設けてなり、前記下部あるいは上部電極のうち
櫛形電極側より光を人的する太陽電池である。
また、本発明は、基板−1−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ろに1部電極とを
倫え、前記低31ネルキ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゛1′導体層の一方に接続形成された中間電
極を有する太陽電池で、前記高エネルギー光用太陽電池
とし゛C櫛形の」−1部電極を持つ太陽電池である。
作用 本発明は、櫛形゛電極と半導体の表面1月結合速度を抑
えるための透光性保護膜を光の入射側に備えた半導体と
、それより大きなバンドギャップを持つ半導体とのへテ
ロ接合によって構成できる。従って、透光性保護膜を通
して直接太陽光を吸収層に取り込めるために、t;C来
の窓層な通して吸収層に太陽光を取り込むヘテロ接合型
太陽電池に比へ短波長の光をより多く取り込める。しか
も、その・\テロ接合が、透光性保護膜を備えた半導体
より大きなバンドギャップを持つ半導体との接合である
場合は、発生できる電圧を充分大きくとることもでき、
エネルギー変換効率の高効率化がはかれる。
さらに、以上に述へた太陽電池を高エネルキー光用の太
陽電池とするタンデム型太陽電池では、太陽光の取りこ
ぼしか少なくより高効率化がはかれる。
実施例 以下、本発明の実施例について図面な参p、p シで説
明する。
第1図は本発明、の太陽電池の一実施例を示している。
すなわち、カラス基板lに形成した下部電極2上に、第
2の半導体層としてCdSi膜:3(n型半導体)を1
 )t m程度の膜厚で形成し、さらにその上に、第1
の半導体としてC(1′re薄膜4(p型半導体)を1
0 )t rnn変度形成、そのCd T e薄膜4の
表面に、櫛形電極5と透光性保護膜6とを形成したもの
である。さらに詳しく述べると、下部電極2としては、
熱的プロセスを経てもCdSと激しく反応しない材4゛
・1、例えは、ITOやSi+02等を用い、櫛形の」
二部電極5には、Au、Ni等を用いてCd T c薄
膜とオーミック接触をとり、透光性保護膜6として、ポ
リイミド系の有機保護膜やシリコンの酸化物あるいは窒
化物等をソフトなプロセスで形成しlて用いる。
ここで用いた透光性保護膜6は、Cd T c薄膜表面
に存在する欠陥や表面準位を極めて減少させる効果があ
り、その結果として半導体表面1′J近に光電こよって
誘起された電子−正孔対の再結合を抑制し、光電流とし
て寄与できるようになる。
第2図には、従来技術のところですてに述へた第5図の
ような従来構成の太陽電池に、CdS薄膜38側から光
を入射した場合の収光率の波長依存性をAで示し、本発
明の構成(第1図)の太陽電池にCdTe薄膜4側(櫛
形電極5側)から光を入射した収光率の波長依存性をB
て示している。依存性AとBとの比較で明かなように、
短波長域における収光率が本発明の構成によって、著し
く向」ニし、結果として太陽光から得られる光電流も従
来にくらべ著しく向」ニした。発生できる電圧について
は、従来構成のものと比へ大差はないが、エネルギー変
換効率においても著しく向」−シた。
さらに、エネルギー変換効率を向上させるだめの他の実
施例を第3図に示している。すなわち、長波長光用の太
陽電池S1と短波長用の太陽電池S2を積層し、中間電
極7を設けてその両者の太陽電池の共通電極とし、電気
的には並列にしかつ、それぞれ独立に電流、電圧を取り
出す構成のタンテxxWν太陽電池である。即ぢ、具体
的には、カラスあるいはセラミック基板17上に下部電
極27としてMoを配置し、その上にCuTnSe28
7/Cd537のへテロ接合を形成して長波長光用の太
陽電池Siとし、その太陽電池S1のCdS薄膜37の
層を共用層として、第1図に示した本発明の太陽電池を
短波長光用S2を構成するためにCdTeあるいはCd
ZnTe1膜47を堆積してCd537とのJ\テロ接
合を形成する。また、櫛形電極57や保護膜67はすて
に述べたとおりに構成する。
中間電極77は、第3図に示したようにCdS薄膜37
を階段状に形成し、その平坦部にI nで設けるか、そ
れぞれの太陽電池の直列抵抗を十分減らずために、第4
図に示したように太陽電池Siと82との開にI i’
 Oの電極を形成した構成のものでもよい。
以上のような構成においては、Si及びS2の太陽電池
に高品質に形成てきるC u I nS e2/ Cd
S系とCdS/CdTe系のへテロ接合が巧みに利用で
き、従来のタンデム型太陽電池より高いエネルギー変換
効率を得ることができる。
なお、上記実施例では、」二部電極の一方が櫛形電極で
あったが、下部電極が櫛形であってもよい。
発明の効果 以」二説明したところから明らかなように、本発明によ
ってエネルギー変換効率が高く低コストな太陽電池の構
成を提供することがてぎる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の太陽電池の1実施例を示す斜視図、第
2図は従来の太陽電池の収光率の波長依存性(Aに示す
)と第1図に示した本発明の構成の収光率の波長依存性
(+3 に示ず)を示すグラフ、第3図は本発明のタン
デム型太陽電池の1実施例を示す斜視図、第4図はその
タンデム型太陽電池の他の実施例を示す斜視図、第5図
および第6図は従来の太陽電池の構成を示す斜視図であ
る。 l・・・法板、2・・・下部電極、3・・・第2の半導
体層、4・・・第1の半導体層、5・・・−L部電極、
6・・・保護膜、7・・・中間電極、8・・・低エネル
ギー光吸収用半導体層、Si・・・低エネルギー光用太
陽電池、S2・・・高エネルギー光用太陽電池。 代理人 弁理士 松 1)正 道 =11− V ― *γ7A+ 第3図 第5図 第4図 第6図 u*′

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)基板上に形成された下部電極と、第1の半導体層
    と、第2の半導体層と、上部電極とを備え、前記下部電
    極あるいは上部電極の一方が、櫛形電極であり、その櫛
    形電極と接する前記第1半導体層に、透光性保護膜を設
    けてなり、前記櫛形電極側より光を入射することを特徴
    とする太陽電池。 (2)第1の半導体層のバンドギャップが前記第2の半
    導体層のバンドギャップにくらべ小さいことを特徴とす
    る請求項1記載の太陽電池。(3)第1の半導体層がC
    dTeよりなり、前記第2の半導体層がCdSよりなる
    ことを特徴とする請求項1記載の太陽電池。 (4)第1の半導体層がCuInSe_2よりなり、前
    記第2の半導体層がCdSよりなることを特徴とする請
    求項1記載の太陽電池。 (5)透光性保護膜がポリイミド系有機薄膜からなるこ
    とを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の太陽電池
    。 (6)透光性保護膜がSi系薄膜からなることを特徴と
    する請求項1、2、3又は4記載の太陽電池。 (7)下部電極と、その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、その高エネルギー光用太陽電池の一方の電極となる
    上部電極とが、基板上に順次形成され、前記低エネルギ
    ー光用太陽電池と前記高エネルギー光用太陽電池の相接
    する半導体層同士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が存在する太陽電
    池であって、前記高エネルギー光用太陽電池として櫛形
    の上部電極を持つことを特徴とする太陽電池。 (8)低エネルギー光用太陽電池はCuInSe_2、
    CuInTe_2あるいはCd_(_1_−_x_)H
    g_xTeのいずれかのうちの一つの上にCdSが形成
    されてなることを特徴とする請求項7記載の太陽電池。 (9)中間電極として透明導電性薄膜が前記低エネルギ
    ー光用太陽電池と高エネルギー光用太陽電池の間に積層
    して構成されたことを特徴とする請求項7又は8記載の
    太陽電池。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0902339A1 (fr) * 1997-09-09 1999-03-17 Asulab S.A. Cadran formé d'une cellule solaire notamment pour pièce d'horlogerie
US6067277A (en) * 1997-09-09 2000-05-23 Asulab S.A. Dial formed of a solar cell in particular for a timepiece

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0902339A1 (fr) * 1997-09-09 1999-03-17 Asulab S.A. Cadran formé d'une cellule solaire notamment pour pièce d'horlogerie
US6067277A (en) * 1997-09-09 2000-05-23 Asulab S.A. Dial formed of a solar cell in particular for a timepiece

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