JPH0434832B2 - - Google Patents
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- JPH0434832B2 JPH0434832B2 JP59187964A JP18796484A JPH0434832B2 JP H0434832 B2 JPH0434832 B2 JP H0434832B2 JP 59187964 A JP59187964 A JP 59187964A JP 18796484 A JP18796484 A JP 18796484A JP H0434832 B2 JPH0434832 B2 JP H0434832B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、第族元素であるセレンを母材料と
して太陽電池に関する。
して太陽電池に関する。
［従来の技術］
従来、セレンを母材料として光電変換素子に
は、セレン光電池がある。このセレン光電池は、
アルミニウム等の基板上に被着形成された結晶化
セレン膜に、酸化カドミウム膜を被着して、アル
ミニウム基板と酸化カドミウム膜とに外部導線対
を設けて構成される。
は、セレン光電池がある。このセレン光電池は、
アルミニウム等の基板上に被着形成された結晶化
セレン膜に、酸化カドミウム膜を被着して、アル
ミニウム基板と酸化カドミウム膜とに外部導線対
を設けて構成される。
セレン光電池は、その分光感度特性が視感度に
近いので、カメラの露出計のセンサ等として、セ
ンサ素子の一翼を担つてきた。
近いので、カメラの露出計のセンサ等として、セ
ンサ素子の一翼を担つてきた。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、セレン光電池は、そのエネルギ変換効
率が低く、また、入射光に対する直線性も劣るこ
と等から、安価で信頼性が高いにも拘らず、自ら
応用分野が限られていた。
率が低く、また、入射光に対する直線性も劣るこ
と等から、安価で信頼性が高いにも拘らず、自ら
応用分野が限られていた。
セレン光電池の交換効率が低くなる原因は、光
電池の母材である結晶化セレン膜の低い導電率に
起因する光電池内部の直列抵抗の増大と、低い開
放端電圧によることは明らかである。
電池の母材である結晶化セレン膜の低い導電率に
起因する光電池内部の直列抵抗の増大と、低い開
放端電圧によることは明らかである。
この直列抵抗を減少させる最も簡単な手段は、
結晶化セレン膜の膜厚を薄くすることである。こ
のセレン結晶の薄膜化は、真空蒸着法等によつて
達成でき、これによつて、光電流の増大が可能で
ある。
結晶化セレン膜の膜厚を薄くすることである。こ
のセレン結晶の薄膜化は、真空蒸着法等によつて
達成でき、これによつて、光電流の増大が可能で
ある。
しかし、従来のセレン光電池の素子構造では、
開放端電圧に限界があり、変換効率の大幅な向上
は望めなかつた。
開放端電圧に限界があり、変換効率の大幅な向上
は望めなかつた。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたも
ので、高い変換効率を有して、センサのみなら
ず、従来のセレン光電池では利用できなかつたエ
ネルギ変換素子としても利用できるセレン太陽電
池を提供することを目的とする。
ので、高い変換効率を有して、センサのみなら
ず、従来のセレン光電池では利用できなかつたエ
ネルギ変換素子としても利用できるセレン太陽電
池を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記問題点を解決するための手段と
して、透光性を有する透明材料の基板と、該基板
上に形成された透明導電層と、該透明導電層上に
形成された絶縁性または半絶縁性薄膜と、該絶縁
性または半絶縁性薄膜上に形成された金属または
半導体薄膜と、該金属または半導体薄膜上に形成
されたセレン結晶膜と、該セレン結晶膜上に形成
された高仕事関数金属層と、上記透明導電層と上
記高仕事関数金属層とにそれぞれ設けられた外部
導線対とを備えて構成されることを特徴とする。
して、透光性を有する透明材料の基板と、該基板
上に形成された透明導電層と、該透明導電層上に
形成された絶縁性または半絶縁性薄膜と、該絶縁
性または半絶縁性薄膜上に形成された金属または
半導体薄膜と、該金属または半導体薄膜上に形成
されたセレン結晶膜と、該セレン結晶膜上に形成
された高仕事関数金属層と、上記透明導電層と上
記高仕事関数金属層とにそれぞれ設けられた外部
導線対とを備えて構成されることを特徴とする。
［作用］
上記構成において、透明材料の基板は、光の入
射を可能とするものである。透明導電層も同様に
光の入射を可能にしつつ、電極として作用する。
射を可能とするものである。透明導電層も同様に
光の入射を可能にしつつ、電極として作用する。
絶縁性または半絶縁性薄膜は、セレン結晶膜と
の間で、開放端電圧を増大させるよう作用する。
の間で、開放端電圧を増大させるよう作用する。
金属または半導体薄膜は、絶縁性または半絶縁
性薄膜上に結晶化セレン膜を安定に形成するため
のもので、この膜厚は極めて薄いものでよい。
性薄膜上に結晶化セレン膜を安定に形成するため
のもので、この膜厚は極めて薄いものでよい。
［実施例］
本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
＜実施例の構成＞
第１図に本発明セレン太陽電池の一実施例の構
造を示す。
造を示す。
本実施例の太陽電池は、透光性を有する透明材
料のガラス基板４上に、高導電率および高透過率
を有する透明導電層２と、絶縁性または半絶縁性
薄膜３と、金属または半導体からなる超薄膜５
と、セレン層１と、オーミツク電極６とを順次被
着形成して構成される。
料のガラス基板４上に、高導電率および高透過率
を有する透明導電層２と、絶縁性または半絶縁性
薄膜３と、金属または半導体からなる超薄膜５
と、セレン層１と、オーミツク電極６とを順次被
着形成して構成される。
上記透明導電層２は、この種の材料として公知
ITO（Indium Tin Oxide）にて構成している。
このITOは、通常ガラス基板４を含めて、「ITO
ガラス基板」として市販されている。
ITO（Indium Tin Oxide）にて構成している。
このITOは、通常ガラス基板４を含めて、「ITO
ガラス基板」として市販されている。
絶縁性または半絶縁性薄膜３は、例えば、この
種の材料としてよく知られているチタン酸化物で
あるTiO2を被着して形成される。この絶縁性ま
たは半絶縁性薄膜３は、真空蒸着法またはスパツ
タリング法により厚さ10乃至500Å程度に被着し
て形成される。代表的な膜厚としては、300Åで
ある。
種の材料としてよく知られているチタン酸化物で
あるTiO2を被着して形成される。この絶縁性ま
たは半絶縁性薄膜３は、真空蒸着法またはスパツ
タリング法により厚さ10乃至500Å程度に被着し
て形成される。代表的な膜厚としては、300Åで
ある。
超薄膜５は、例えば、Teからなり、真空蒸着
法またはスパツタリング法により厚さ20Å程度に
被着される。
法またはスパツタリング法により厚さ20Å程度に
被着される。
セレン層１は、真空蒸着法等により被着される
と共に、160℃乃至200℃の温度で熱処理され、ア
モルフアスから結晶に変換される。このセレン層
１の膜厚は、0.2乃至8μｍであり、代表例として
は、2μｍである。従来のセレン光電池のセレン
層が10μｍであるから、これより薄く形成されて
いる。薄くすることにより、太陽電池の直列抵抗
を減少させている。
と共に、160℃乃至200℃の温度で熱処理され、ア
モルフアスから結晶に変換される。このセレン層
１の膜厚は、0.2乃至8μｍであり、代表例として
は、2μｍである。従来のセレン光電池のセレン
層が10μｍであるから、これより薄く形成されて
いる。薄くすることにより、太陽電池の直列抵抗
を減少させている。
オーミツク電極６は、高仕事関数金属、例え
ば、公知のAuを真空蒸着等の方法により、セレ
ン層１の背面に被着して形成する。また、この電
極６と、上記透明導電層２とには、外部導線７
ａ，７ｂがそれぞれ接続されている。
ば、公知のAuを真空蒸着等の方法により、セレ
ン層１の背面に被着して形成する。また、この電
極６と、上記透明導電層２とには、外部導線７
ａ，７ｂがそれぞれ接続されている。
＜実施例の作用＞
上述したように構成される本実施例の太陽電池
の作用について、第２〜第５図を参照して説明す
る。
の作用について、第２〜第５図を参照して説明す
る。
第２図は、太陽光シユミレータによるAM1.5
の入射光における本実施例のセレン太陽電池の電
流密度(J)−電圧(V)特性を示している。同図から、
開放端電圧、短絡光電流密度および曲線因子（F.
F）は、それぞれ、0.88V、11ｍＡ／cm2、0.53で
あつた。また、変換効率は、金属格子なしで5.0
％であつた。
の入射光における本実施例のセレン太陽電池の電
流密度(J)−電圧(V)特性を示している。同図から、
開放端電圧、短絡光電流密度および曲線因子（F.
F）は、それぞれ、0.88V、11ｍＡ／cm2、0.53で
あつた。また、変換効率は、金属格子なしで5.0
％であつた。
第３図は、蛍光灯（500lux）下における本実施
例の太陽電池の電流密度(J)−電圧(V)特性を示す。
同図から、開放端電圧、短絡光電流密度および曲
線因子（F.F）は、それぞれ、0.6V、47μA／cm2、
0.55であつた。また、変換効率は、13％であつ
た。
例の太陽電池の電流密度(J)−電圧(V)特性を示す。
同図から、開放端電圧、短絡光電流密度および曲
線因子（F.F）は、それぞれ、0.6V、47μA／cm2、
0.55であつた。また、変換効率は、13％であつ
た。
上記AM1.5および蛍光灯下における変換効率
は、従来の光電池に比べて10倍以上、また、絶縁
層または半絶縁層のない太陽電池と比べて２倍程
度改善された。
は、従来の光電池に比べて10倍以上、また、絶縁
層または半絶縁層のない太陽電池と比べて２倍程
度改善された。
上記実施例のように、本発明では、セレンを用
いて、所望の効率の太陽電池を形成することがで
きるが、その効率改善の主要な理由は、セレン層
の厚さに起因する直列抵抗の減少に基く光電流の
増加、および、絶縁層または半絶縁層の導入に起
因する開放端電圧の増加である。
いて、所望の効率の太陽電池を形成することがで
きるが、その効率改善の主要な理由は、セレン層
の厚さに起因する直列抵抗の減少に基く光電流の
増加、および、絶縁層または半絶縁層の導入に起
因する開放端電圧の増加である。
第４図は、この太陽電池の暗時におけるＪ−Ｖ
特性の一例を示す。同図において、白丸は、順方
向特性を示し、黒丸は、逆方向特性を示す。さ
て、順方向において、理想ダイオードからのずれ
を示すｎ値は、0.3乃至0.5V間で約２である。ま
た、暗電流は、５×10-10A／cm2と極めて小さい。
特性の一例を示す。同図において、白丸は、順方
向特性を示し、黒丸は、逆方向特性を示す。さ
て、順方向において、理想ダイオードからのずれ
を示すｎ値は、0.3乃至0.5V間で約２である。ま
た、暗電流は、５×10-10A／cm2と極めて小さい。
第５図は、入射光（タングステンランプ）の照
度の変化に対する短絡光電流密度の関係を示して
いる。短絡光電流が広範な照度域に渡つて、完全
な直線性を示すことから、本発明によるセレン太
陽電池は、光センサとしても使用可能となる。
度の変化に対する短絡光電流密度の関係を示して
いる。短絡光電流が広範な照度域に渡つて、完全
な直線性を示すことから、本発明によるセレン太
陽電池は、光センサとしても使用可能となる。
このように、本発明は、セレン膜、および、絶
縁性または半絶縁性膜の改善によつて、効果は、
AM1.5下で８％、および蛍光灯下で20％近くま
で到達するものと考えられる。また、本発明は、
セレン材料を用いているので、大面積太陽電池
を、通常の真空蒸着装置等によつて、容易かつ安
価に製造できる。
縁性または半絶縁性膜の改善によつて、効果は、
AM1.5下で８％、および蛍光灯下で20％近くま
で到達するものと考えられる。また、本発明は、
セレン材料を用いているので、大面積太陽電池
を、通常の真空蒸着装置等によつて、容易かつ安
価に製造できる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によるセレン太陽電
池は、高い変換効率を有して、センサのみなら
ず、従来のセレン光電池では利用できなかつたエ
ネルギ変換素子としても利用できる効果がある。
池は、高い変換効率を有して、センサのみなら
ず、従来のセレン光電池では利用できなかつたエ
ネルギ変換素子としても利用できる効果がある。
第１図は本発明セレン太陽電池の一実施例を示
す断面図、第２図〜第５図は上記実施例のセレン
太陽電池の特性を示すグラフである。 １……セレン結晶膜、２……透明導電層、３…
…絶縁性または半絶縁性薄膜、４……ガラス基
板、５……超薄膜、６……オーミツク電極、７
ａ，７ｂ……外部導線。
す断面図、第２図〜第５図は上記実施例のセレン
太陽電池の特性を示すグラフである。 １……セレン結晶膜、２……透明導電層、３…
…絶縁性または半絶縁性薄膜、４……ガラス基
板、５……超薄膜、６……オーミツク電極、７
ａ，７ｂ……外部導線。
Claims (1)
- １ 透光性を有する透明材料の基板と、該基板上
に形成された透明導電層と、該透明導電層上に形
成された絶縁性または半絶縁性薄膜と、該絶縁性
または半絶縁性薄膜上に形成された金属または半
導体薄膜と、該金属または半導体薄膜上に形成さ
れたセレン結晶膜と、該セレン結晶膜上に形成さ
れた高仕事関数金属層と、上記透明導電層と上記
高仕事関数金属層とにそれぞれ設けられた外部導
線対とを備えて構成されることを特徴とするセレ
ン太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59187964A JPS6167279A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | セレン太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59187964A JPS6167279A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | セレン太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6167279A JPS6167279A (ja) | 1986-04-07 |
| JPH0434832B2 true JPH0434832B2 (ja) | 1992-06-09 |
Family
ID=16215237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59187964A Granted JPS6167279A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | セレン太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6167279A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5984425B2 (ja) * | 2012-02-28 | 2016-09-06 | 大阪瓦斯株式会社 | 簡便に製造可能な光電変換装置 |
| JP2015225886A (ja) * | 2014-05-26 | 2015-12-14 | 日本放送協会 | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法、積層型固体撮像素子および太陽電池 |
| JP6789082B2 (ja) * | 2016-11-21 | 2020-11-25 | 日本放送協会 | 光電変換膜、光電変換膜の製造方法、光電変換素子 |
| JP6937189B2 (ja) * | 2017-08-21 | 2021-09-22 | 日本放送協会 | 光電変換素子の製造方法 |
-
1984
- 1984-09-10 JP JP59187964A patent/JPS6167279A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6167279A (ja) | 1986-04-07 |
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