JPH05145095A - 光起電力素子 - Google Patents

光起電力素子

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JPH05145095A
JPH05145095A JP3330137A JP33013791A JPH05145095A JP H05145095 A JPH05145095 A JP H05145095A JP 3330137 A JP3330137 A JP 3330137A JP 33013791 A JP33013791 A JP 33013791A JP H05145095 A JPH05145095 A JP H05145095A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
type
back electrode
electrode
photovoltaic element
Prior art date
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Pending
Application number
JP3330137A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichi Sano
景一 佐野
Hiroshi Iwata
浩志 岩多
Shigeru Noguchi
繁 能口
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH05145095A publication Critical patent/JPH05145095A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 裏面電極の反射率を増加させ、光電変換部内
における光吸収率を高めて変換効率の向上を図る。 【構成】 金属性の裏面電極2とpin型の非晶質半導
体からなる光電変換部7との間に、厚さ10〜100 Åの絶
縁層3を挿入している。裏面電極2と光電変換部7との
間の電気的接続は、トンネル電流または絶縁破壊によっ
て実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光エネルギを電気エネ
ルギに直接変換する光起電力素子に関し、特に裏面電極
の光反射率を高める光起電力素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】非晶質半導体または多結晶半導体からな
る光電変換部を用いた光起電力素子の開発が進められて
いる。このような光起電力素子の構造として、2種類の
ものがある。1つの構造はガラス等の透光性基板を用い
るものであり、このような基板上に透光性電極,光電変
換部,裏面電極をこの順に積層している。以後、基板側
を光入射側とするこのような構造の光起電力素子を順タ
イプの光起電力素子と称する。もう1つの構造はステン
レス等の非透光性基板を用いるものであり、このような
基板上に裏面電極,光電変換部,透光性電極をこの順に
積層している。以後、基板と反対側を光入射側とするこ
のような構造の光起電力素子を逆タイプの光起電力素子
と称する。
【0003】順タイプの光起電力素子の場合、裏面電極
における光反射率を大きくするために、裏面電極として
銀を用いたり、ITO/銀の積層構造(特公昭60-41878
号公報)を用いたりしている。また、逆タイプの光起電
力素子の場合、絶縁層を設けたステンレス基板上に銀,
チタン等の金属を蒸着して裏面電極を形成するか、また
は、ステンレス基板をそのまま裏面電極として使用する
例もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】非晶質半導体または多
結晶半導体からなる光電変換部上に金属からなる裏面電
極を形成する場合(順タイプの光起電力素子)と、金属
からなる裏面電極上に非晶質半導体または多結晶半導体
からなる光電変換部を形成する場合(逆タイプの光起電
力素子)とのいずれの場合においても、屈折率の連続性
または金属の合金化のために、裏面電極は金属本来の反
射率を保つことができず、裏面まで達した光が裏面電極
によって吸収されて、変換効率が低いという問題があ
る。
【0005】また、特公昭60-41878号公報に開示された
ITO/銀の積層構造を採用した場合、光感度が800 n
m程度以下である非晶質シリコンを光活性層として用い
たときには効果がある。ところが、非晶質シリコンゲル
マニウムまたは多結晶シリコンを光活性層として用いた
ときには、透光性電極は長波長光に対して吸収率が高い
ので、変換効率は低いという問題がある。
【0006】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、裏面電極として用いる金属と非晶質半導体また
は多結晶半導体とが直接に接触しないように、両者の間
に光透過率が高い絶縁層を薄く挿入することにより、裏
面電極での光反射率を増加させ、光活性層での光吸収を
増加させて、変換効率を向上できる光起電力素子を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光起電力素
子は、金属性の裏面電極と、非晶質半導体または多結晶
半導体からなる光電変換部と、透光性電極との積層体を
有する光起電力素子において、前記裏面電極と前記光電
変換部との間に、厚さ10〜100 Åの絶縁層を挿入してい
ることを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の光起電力素子では、光電変換部(非晶
質半導体または多結晶半導体)と裏面電極(金属)との
間に絶縁層が挿入されているので、裏面電極での反射率
が損なわれない。また、挿入する絶縁層の厚さは10〜10
0Åと薄いので、トンネル効果により、光電変換部と裏
面電極との電気的接続は損なわれない。この結果、光電
変換部内における光吸収率が高くなって、変換効率は向
上する。
【0009】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて説明する。 (第1実施例)図1は、本発明の第1実施例である逆タ
イプの光起電力素子の構造を示す模式的断面図である。
図において1はガラスまたはセラミックからなる基板を
示す。基板1上には、銅(Cu)からなる裏面電極2
と、酸化シリコン(SiO2 )からなる絶縁層3と、p
型(またはn型)のa−Si:Hのドーピング層4,i
型のa−Si:Hの光活性層5及びドーピング層4とは
逆の導電型であるn型(またはp型)のa−Si1-x
x :Hのドーピング層6からなる光電変換部7と、酸化
錫(SnO2 )からなる透光性電極8と、エチレン酢酸
ビニル(EVA:ethlene-vinyl acetate)樹脂からなる
透光性保護膜9とが、この順に積層形成されている。絶
縁層3の膜厚は10〜100 Åであり、特に30Å程度が望ま
しい。
【0010】なお、裏面電極2は銀(Ag)であっても
よく、透光性電極8は酸化インジウム錫(ITO:In
2 3 /SnO2)であってもよい。ドーピング層4は
μc−Si:Hであってもよく、また、光活性層5はa
−Si1-x Gex :Hであってもよく、ドーピング層6
はa−Si1-x x :H,μc−Si:Hであってもよ
い。更に、絶縁層3としては、上記例以外に窒化ケイ素
(Si3 4 )または酸化アルミニウム(Al2 3
を使用してもよく、透光性保護膜9としては、上記例以
外に酸化ケイ素,窒化ケイ素でもよく、またEVA,酸
化ケイ素及び窒化ケイ素の組み合わせを使用してもよ
い。 (第2実施例)図2は、本発明の第2実施例である順タ
イプの光起電力素子の構造を示す模式的断面図である。
図において11はガラスからなる透光性の基板を示す。基
板11上には、酸化錫からなる透光性電極12と、p型(ま
たはn型)のa−Si1-x x :Hのドーピング層13,
i型のa−Si:Hの光活性層14及びドーピング層13と
は逆の導電型であるn型(またはp型)のa−Si:H
のドーピング層15からなる光電変換部16と、酸化シリコ
ンからなる絶縁層17と、銅からなる裏面電極18とがこの
順に積層形成されている。絶縁層17の膜厚は10〜100 Å
であり、特に30Å程度が望ましい。
【0011】なお、透光性電極12は酸化インジウム錫で
あってもよく、裏面電極18は銀であってもよい。ドーピ
ング層13はa−Si1-x x :H,μc−Si:Hであ
ってもよく、また、光活性層14はa−Si1-x Gex
Hであってもよく、更にドーピング層15はμc−Si:
Hであってもよい。絶縁層17としては、上記例以外に窒
化ケイ素または酸化アルミニウムを使用してもよい。
【0012】また、上記各実施例では光電変換部7,16
としてpin型(またはnip型)の非晶質半導体薄膜
を用いたが、これに限定されない。導電型はpn型また
はnp型でもよく、多結晶半導体薄膜でもよい。更に、
透光性電極8,12の代わりにくし型の金属電極を用いて
もよい。次に、裏面電極2と光電変換部7との間、裏面
電極18と光電変換部16との間に挿入した絶縁層3,17の
膜厚を10〜100 Åに限定した理由について説明する。こ
れらの絶縁層の厚さが10Å未満であると、本発明の特徴
である裏面電極の反射率向上が達成されない。これらの
絶縁層の厚さが10〜30Åであると、何もすることなくト
ンネル効果により、裏面電極と光電変換部(一方のドー
ピング層)との間にトンネル電流が流れて両者の電気的
接続は十分である。これらの絶縁層の厚さが30〜100 Å
であると、このままの状態では両者の電気的接続は不十
分であり、光起電力素子として良好に動作しない。この
場合には、光起電力素子の順方向に電圧を印加して絶縁
層の一部を破壊することにより、絶縁破壊された部分に
電流が集中して、両者の良好な電気的接続が得られる。
これらの絶縁層の厚さが100Åを超えると、絶縁破壊だ
けでは両者の電気的接続は不十分である。
【0013】図3は、本発明例(裏面電極と光電変換部
との間に絶縁層を挿入した例)と従来例(裏面電極と光
電変換部との間に絶縁層を挿入しない例)とにおける光
感度特性を示すグラフである。図において、横軸は光の
波長(nm)を、縦軸は感度(任意単位)を示し、実線
aが本発明例を、破線bが従来例を表している。図3か
らも理解されるように、本発明例では従来例に比べて、
特に長波長側における感度特性の向上が見られる。
【0014】
【発明の効果】以上のように、本発明の光起電力素子で
は、裏面電極と光電変換部との間に膜厚10〜100 Åの絶
縁層を挿入したので、裏面電極と光電変換部との電気的
接続特性を損なうことなく、裏面電極の反射率を増加す
ることができ、この結果、光電変換部内の光吸収率を高
めて変換効率の向上を図ることができる等、本発明は優
れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光起電力素子の第1実施例の構造を示
す模式的断面図である。
【図2】本発明の光起電力素子の第2実施例の構造を示
す模式的断面図である。
【図3】本発明例と従来例とにおける光感度特性を示す
グラフである。
【符号の説明】
1,11 基板 2,18 裏面電極 3,17 絶縁層 7,16 光電変換部 8,12 透光性電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属性の裏面電極と、非晶質半導体また
    は多結晶半導体からなる光電変換部と、透光性電極との
    積層体を有する光起電力素子において、前記裏面電極と
    前記光電変換部との間に、厚さ10〜100 Åの絶縁層を挿
    入していることを特徴とする光起電力素子。
JP3330137A 1991-11-18 1991-11-18 光起電力素子 Pending JPH05145095A (ja)

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JP3330137A JPH05145095A (ja) 1991-11-18 1991-11-18 光起電力素子

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