JPH04336472A - 太陽電池とその製造方法 - Google Patents
太陽電池とその製造方法Info
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- JPH04336472A JPH04336472A JP3107808A JP10780891A JPH04336472A JP H04336472 A JPH04336472 A JP H04336472A JP 3107808 A JP3107808 A JP 3107808A JP 10780891 A JP10780891 A JP 10780891A JP H04336472 A JPH04336472 A JP H04336472A
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- Pending
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＩ−ＶＩ族半導体の焼
成膜を光透過窓層とする太陽電池の構成とその製造方法
に関するものである。
成膜を光透過窓層とする太陽電池の構成とその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近い将来、エネルギー供給が次第に困難
になることが予想され、太陽電池の高効率化、低コスト
化と共に安定性の向上が大きな課題になってきた。なか
でも、大面積化が容易な薄膜系太陽電池は大幅な低コス
ト化が可能なのでそのエネルギー変換効率の向上と安定
性の向上が強く望まれている。この薄膜系太陽電池には
化合物半導体（ＩＩ−ＶＩ族やＩ−ＩＩＩ−ＶＩ２族）
薄膜を用いたものが広く開発されつつある。化合物半導
体薄膜を用いた太陽電池の構成は、バンドギャップが広
くて光を透過する窓層としてのｎ型のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層とバンドギャップが狭くて光を吸収する吸収
層としてのｐ型のＩＩ−ＶＩ族あるいはＩ−ＩＩＩ−Ｖ
Ｉ２化合物半導体層を積層したヘテロ接合などが用いら
れる。構成としては例えばガラス基板上に順次Ｍｏ金属
層、ｐ型ＣｕＩｎＳｅ２層、ｎ型ＣｄＳ層、透明導電層
であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）層
を積層した構成がある。あるいはガラス基板上に順次ス
クリーン印刷と焼成によるｎ型ＣｄＳ層、ｐ型ＣｄＴｅ
層、金属電極層を積層した構成もある。何れにしてもｐ
型半導体層はＣｕ、Ａｇなどを主成分とするか（ＣｕＩ
ｎＳｅ２など）、これらを不純物アクセプターとして含
有する（ＣｄＴｅ：Ｃｕなど）。ところがＣｕ、Ａｇな
どの金属元素はＣｄＳ、ＣｄＳｅはじめｎ型ＩＩ−ＶＩ
族半導体との親和性に優れるためこの中に拡散移動し易
く、ｐｎ接合特性を損ねると共に半導体層を高抵抗にし
、結局太陽電池の安定性を損なう主原因となる。
になることが予想され、太陽電池の高効率化、低コスト
化と共に安定性の向上が大きな課題になってきた。なか
でも、大面積化が容易な薄膜系太陽電池は大幅な低コス
ト化が可能なのでそのエネルギー変換効率の向上と安定
性の向上が強く望まれている。この薄膜系太陽電池には
化合物半導体（ＩＩ−ＶＩ族やＩ−ＩＩＩ−ＶＩ２族）
薄膜を用いたものが広く開発されつつある。化合物半導
体薄膜を用いた太陽電池の構成は、バンドギャップが広
くて光を透過する窓層としてのｎ型のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層とバンドギャップが狭くて光を吸収する吸収
層としてのｐ型のＩＩ−ＶＩ族あるいはＩ−ＩＩＩ−Ｖ
Ｉ２化合物半導体層を積層したヘテロ接合などが用いら
れる。構成としては例えばガラス基板上に順次Ｍｏ金属
層、ｐ型ＣｕＩｎＳｅ２層、ｎ型ＣｄＳ層、透明導電層
であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）層
を積層した構成がある。あるいはガラス基板上に順次ス
クリーン印刷と焼成によるｎ型ＣｄＳ層、ｐ型ＣｄＴｅ
層、金属電極層を積層した構成もある。何れにしてもｐ
型半導体層はＣｕ、Ａｇなどを主成分とするか（ＣｕＩ
ｎＳｅ２など）、これらを不純物アクセプターとして含
有する（ＣｄＴｅ：Ｃｕなど）。ところがＣｕ、Ａｇな
どの金属元素はＣｄＳ、ＣｄＳｅはじめｎ型ＩＩ−ＶＩ
族半導体との親和性に優れるためこの中に拡散移動し易
く、ｐｎ接合特性を損ねると共に半導体層を高抵抗にし
、結局太陽電池の安定性を損なう主原因となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この様に、ｐ型半導体
の主成分あるいはアクセプター不純物としてＣｕ、Ａｇ
などの金属元素を含有する太陽電池では、相接するＩＩ
−ＶＩ族化合物で成るｎ型半導体層中にこれら金属元素
が拡散し特性を劣化させる主原因となるのでこれら金属
元素のｎ型半導体層への拡散を防ぐことが安定性の向上
にとって重要な課題である。
の主成分あるいはアクセプター不純物としてＣｕ、Ａｇ
などの金属元素を含有する太陽電池では、相接するＩＩ
−ＶＩ族化合物で成るｎ型半導体層中にこれら金属元素
が拡散し特性を劣化させる主原因となるのでこれら金属
元素のｎ型半導体層への拡散を防ぐことが安定性の向上
にとって重要な課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】透光性基板上に順次形成
されたｎ型半導体の焼成窓層、その上のｐ型半導体の焼
成光吸収層および窓層用電極と、前記光吸収層の上の電
極層とを備えた積層構成の太陽電池において、前記ｎ型
半導体の焼成窓層がＩＩ−ＶＩ族半導体を主体とし、少
なくとも前記ｐ型半導体の焼成光吸収層との界面近傍に
ＩＶ族元素を添加分散する。
されたｎ型半導体の焼成窓層、その上のｐ型半導体の焼
成光吸収層および窓層用電極と、前記光吸収層の上の電
極層とを備えた積層構成の太陽電池において、前記ｎ型
半導体の焼成窓層がＩＩ−ＶＩ族半導体を主体とし、少
なくとも前記ｐ型半導体の焼成光吸収層との界面近傍に
ＩＶ族元素を添加分散する。
【０００５】
【作用】本発明によれば、ｐ型半導体層に接するｎ型半
導体層中に配置されたＩＶ族元素によりｐ型半導体層中
の金属元素のｎ型半導体層中への拡散が妨げられ、しか
もＩＶ族元素であるから電気的特性に対する障害もなく
、高効率化を妨げずして著しく安定性を高めることがで
きる。
導体層中に配置されたＩＶ族元素によりｐ型半導体層中
の金属元素のｎ型半導体層中への拡散が妨げられ、しか
もＩＶ族元素であるから電気的特性に対する障害もなく
、高効率化を妨げずして著しく安定性を高めることがで
きる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【０００７】本発明の太陽電池は図１に示す様に、基板
１上に順次積層した例えばＣｄあるいはＺｎのカルコゲ
ナイドを主体とするｎ型ＩＩ−ＶＩ化合物半導体の焼成
窓層２、その上のＣｕやＡｇなどの不純物を含有するＣ
ｄＴｅなどのＩＩ−ＶＩ族化合物あるいはＣｕやＡｇな
どを主成分とするＣｕＩｎＳｅ２などのＩ−ＩＩＩ−Ｖ
Ｉ２族化合物で成るｐ型半導体の焼成光吸収層４および
分離して形成された窓層用電極５、光吸収層用の電極層
６の構成の太陽電池で、ｎ型半導体の少なくとも表面層
３すなわちｐ型半導体との界面近傍の層中にＩＶ族元素
例えばＣ、Ｓｉ、Ｇｅなどを添加分散した構成とする。 ＩＶ族元素のｎ型半導体中での添加濃度は深さ方向で違
っていて良く界面近傍で高くした構成が実現容易であり
、最高濃度の部分で０．０１〜１０モル％であることが
効果的である。ｎ型層の膜厚は５〜２０μｍ、ｐ型層の
膜厚も５〜２０μｍが普通である。この構成の太陽電池
では太陽光照射の下、１００℃近い温度でもｐ型半導体
層の構成要素である金属元素がｎ型半導体層へ拡散しな
いので劣化が極めて小さい。
１上に順次積層した例えばＣｄあるいはＺｎのカルコゲ
ナイドを主体とするｎ型ＩＩ−ＶＩ化合物半導体の焼成
窓層２、その上のＣｕやＡｇなどの不純物を含有するＣ
ｄＴｅなどのＩＩ−ＶＩ族化合物あるいはＣｕやＡｇな
どを主成分とするＣｕＩｎＳｅ２などのＩ−ＩＩＩ−Ｖ
Ｉ２族化合物で成るｐ型半導体の焼成光吸収層４および
分離して形成された窓層用電極５、光吸収層用の電極層
６の構成の太陽電池で、ｎ型半導体の少なくとも表面層
３すなわちｐ型半導体との界面近傍の層中にＩＶ族元素
例えばＣ、Ｓｉ、Ｇｅなどを添加分散した構成とする。 ＩＶ族元素のｎ型半導体中での添加濃度は深さ方向で違
っていて良く界面近傍で高くした構成が実現容易であり
、最高濃度の部分で０．０１〜１０モル％であることが
効果的である。ｎ型層の膜厚は５〜２０μｍ、ｐ型層の
膜厚も５〜２０μｍが普通である。この構成の太陽電池
では太陽光照射の下、１００℃近い温度でもｐ型半導体
層の構成要素である金属元素がｎ型半導体層へ拡散しな
いので劣化が極めて小さい。
【０００８】次ぎに具体例を示す。ガラス基板上に１０
μｍ厚のｎ型ＣｄＳ焼結体層、この膜の表面層にＣを母
体ＣｄＳに対してピーク濃度約１％、ピーク位置が深さ
約５０ｎｍである様に２０ｋｅＶでイオン注入法によっ
て添加分散し、その上に１０μｍ厚のＣｄＴｅ：Ｃｕ層
とＣｄＳ層用Ｉｎ−Ａｇ電極を分離して形成し、さらに
ＣｄＴｅ：Ｃｕ層の上に電極層を積層した太陽電池では
ＡＭ１．５の太陽光照射下１１％の変換効率を有し、１
年後でも１０％以上の効率を有するが、Ｃを添加してな
い通常の構成では１年後の効率は９％以下に減ずる。Ｉ
Ｖ族元素の添加はプラズマＣＶＤ法などによっても良い
。
μｍ厚のｎ型ＣｄＳ焼結体層、この膜の表面層にＣを母
体ＣｄＳに対してピーク濃度約１％、ピーク位置が深さ
約５０ｎｍである様に２０ｋｅＶでイオン注入法によっ
て添加分散し、その上に１０μｍ厚のＣｄＴｅ：Ｃｕ層
とＣｄＳ層用Ｉｎ−Ａｇ電極を分離して形成し、さらに
ＣｄＴｅ：Ｃｕ層の上に電極層を積層した太陽電池では
ＡＭ１．５の太陽光照射下１１％の変換効率を有し、１
年後でも１０％以上の効率を有するが、Ｃを添加してな
い通常の構成では１年後の効率は９％以下に減ずる。Ｉ
Ｖ族元素の添加はプラズマＣＶＤ法などによっても良い
。
【０００９】
【発明の効果】本発明により、安定性の非常に高い太陽
電池を実現することが可能となる。この太陽電池はスク
リーン印刷と焼成によって形成できるので安価であり、
大幅な実用化促進もはかれる。
電池を実現することが可能となる。この太陽電池はスク
リーン印刷と焼成によって形成できるので安価であり、
大幅な実用化促進もはかれる。
【図１】本発明の太陽電池の構成断面図である。
１ 基板
２ ｎ型半導体の焼成窓層
３ ＩＶ族元素添加層
４ ｐ型半導体の焼成光吸収層
５ 窓層用電極
６ 光吸収層用電極層
Claims (5)
- 【請求項１】 透光性基板上に順次形成されたｎ型半
導体の焼成窓層、その上のｐ型半導体の焼成光吸収層お
よび窓層用電極と、前記光吸収層の上の電極層とを備え
た積層構成の太陽電池において、前記ｎ型半導体の窓層
がＩＩ−ＶＩ族半導体を主体とし、少なくとも前記ｐ型
半導体の焼成光吸収層との界面近傍にＩＶ族元素を添加
分散したことを特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】 ＩＶ族元素がＣ、ＳｉあるいはＧｅか
らなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。 - 【請求項３】 ｎ型半導体中のＶＩ族元素の添加濃度
がピーク濃度の位置で０．０１〜１０モル％であること
を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池。 - 【請求項４】 透光性基板上に、ｎ型のＩＩ−ＶＩ族
半導体の焼成窓層を形成し、前記窓層の少なくとも表面
近傍にＩＶ族元素を添加分散し、その上にｐ型半導体の
焼成光吸収層および前記窓層用の電極を分離して形成し
、前記光吸収層の上に電極層を形成することを特徴とす
る太陽電池の製造方法。 - 【請求項５】 ＩＶ族元素の添加方法がイオン注入法
あるいはプラズマＣＶＤ法であることを特徴とする請求
項４に記載の太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3107808A JPH04336472A (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 太陽電池とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3107808A JPH04336472A (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 太陽電池とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04336472A true JPH04336472A (ja) | 1992-11-24 |
Family
ID=14468563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3107808A Pending JPH04336472A (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 太陽電池とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04336472A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6153895A (en) * | 1997-01-24 | 2000-11-28 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | p-type semiconductor, method for manufacturing the p-type semiconductor, semiconductor device, photovoltaic element, and method for manufacturing semiconductor device |
-
1991
- 1991-05-14 JP JP3107808A patent/JPH04336472A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6153895A (en) * | 1997-01-24 | 2000-11-28 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | p-type semiconductor, method for manufacturing the p-type semiconductor, semiconductor device, photovoltaic element, and method for manufacturing semiconductor device |
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