JPH04199751A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- 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
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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
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
- 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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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*′
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2335086A JPH04199751A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2335086A JPH04199751A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 太陽電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04199751A true JPH04199751A (ja) | 1992-07-20 |
Family
ID=18284615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2335086A Pending JPH04199751A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 太陽電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04199751A (ja) |
Cited By (2)
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 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2335086A patent/JPH04199751A/ja active Pending
Cited By (2)
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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