JPH05175529A - アモルファスシリコン太陽電池 - Google Patents
アモルファスシリコン太陽電池Info
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- JPH05175529A JPH05175529A JP3344262A JP34426291A JPH05175529A JP H05175529 A JPH05175529 A JP H05175529A JP 3344262 A JP3344262 A JP 3344262A JP 34426291 A JP34426291 A JP 34426291A JP H05175529 A JPH05175529 A JP H05175529A
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- Japan
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- solar cell
- layer
- amorphous silicon
- glow discharge
- discharge treatment
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 透明電極層としてＳｎＯ2またはＺｎＯの透
過率を維持しながらａ−Ｓｉ層との接触特性を良くして
太陽電池の性能を向上させる。 【構成】 ＳｎＯ2，ＺｎＯからなる透明電極層２を被
着した絶縁性透明基板１上にｐｉｎ接合を有するアモル
ファスシリコン層３１〜３３及び裏面電極層４を形成し
た太陽電池であって、前記透明電極層はｐ層の形成前
に、炭酸ガスを含むガス中でグロー放電にて処理し、極
薄いアモルファス酸化シリコン層を含んで構成されてい
る。これにより太陽電池の諸特性が改善され、性能を向
上させる。
過率を維持しながらａ−Ｓｉ層との接触特性を良くして
太陽電池の性能を向上させる。 【構成】 ＳｎＯ2，ＺｎＯからなる透明電極層２を被
着した絶縁性透明基板１上にｐｉｎ接合を有するアモル
ファスシリコン層３１〜３３及び裏面電極層４を形成し
た太陽電池であって、前記透明電極層はｐ層の形成前
に、炭酸ガスを含むガス中でグロー放電にて処理し、極
薄いアモルファス酸化シリコン層を含んで構成されてい
る。これにより太陽電池の諸特性が改善され、性能を向
上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池や光センサ等
に用いられるアモルファスシリコン太陽電池に関する。
に用いられるアモルファスシリコン太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、絶縁性基板上１に透明電極層
２、アモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」と記
す）層３及び裏面電極層としての金属電極層４を積層し
てなる単位太陽電池の基本構造を示している。
２、アモルファスシリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」と記
す）層３及び裏面電極層としての金属電極層４を積層し
てなる単位太陽電池の基本構造を示している。
【０００３】この種の太陽電池素子は、先ずガラス基板
１上に酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の透
明導電膜からなる透明電極層２を熱ＣＶＤ法で約4500〜
20000Å程度の厚さに一面に形成する。次に、例えばＳ
ｎ０2透明電極の場合には、水素ガス中のグロー放電で
ＳｎＯ2の表面を処理する。その後、ａ−Ｓｉ層３、透
明電極層２側から、例えばｐ型アモルファスシリコンカ
ーバイド（以下「ｐ型ａ−ＳｉＣ」と記す）層３１を約
100Å、真性型ａ−Ｓｉ層３２を0.1〜0.4μｍおよびｎ
型ａ−Ｓｉ層３３を約300Åの厚さにシランガスのグロ
ー放電分解で成長させる。なお、ｐ型にはほう素、炭素
を添加し、ｎ型には燐を添加する。その後、スパッタ法
あるいは蒸着法等で裏面電極を形成する。
１上に酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の透
明導電膜からなる透明電極層２を熱ＣＶＤ法で約4500〜
20000Å程度の厚さに一面に形成する。次に、例えばＳ
ｎ０2透明電極の場合には、水素ガス中のグロー放電で
ＳｎＯ2の表面を処理する。その後、ａ−Ｓｉ層３、透
明電極層２側から、例えばｐ型アモルファスシリコンカ
ーバイド（以下「ｐ型ａ−ＳｉＣ」と記す）層３１を約
100Å、真性型ａ−Ｓｉ層３２を0.1〜0.4μｍおよびｎ
型ａ−Ｓｉ層３３を約300Åの厚さにシランガスのグロ
ー放電分解で成長させる。なお、ｐ型にはほう素、炭素
を添加し、ｎ型には燐を添加する。その後、スパッタ法
あるいは蒸着法等で裏面電極を形成する。
【０００４】ａ−Ｓｉ太陽電池の性能を向上させる一つ
の手段として、ｐ型ａ−ＳｉＣを堆積する前に、水素グ
ロー放電処理を行う方法が知られている。水素グロー放
電処理によってｐ層との接触特性が良くなり、太陽電池
の変換効率が改善される。
の手段として、ｐ型ａ−ＳｉＣを堆積する前に、水素グ
ロー放電処理を行う方法が知られている。水素グロー放
電処理によってｐ層との接触特性が良くなり、太陽電池
の変換効率が改善される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＳｎＯ2の場
合には、水素グロー放電処理による処理時間が長くなる
と、ＳｎＯ2がＳｎに還元される為、ＳｎＯ2の透過率を
低下させる。したがって、ａ−Ｓｉ層での吸収される光
量が低くなり、太陽電池の性能に影響を与える。またＺ
ｎＯの場合には、水素グロー放電処理によるＺｎＯとｐ
層との接触特性を改善することができず、太陽電池の性
能を上げることが難しいという問題があった。本発明の
目的は、透明電極層としてＳｎＯ2またはＺｎＯとｐ層
との接触特性を良くし、高性能なａ−Ｓｉ太陽電池を提
供することにある。
合には、水素グロー放電処理による処理時間が長くなる
と、ＳｎＯ2がＳｎに還元される為、ＳｎＯ2の透過率を
低下させる。したがって、ａ−Ｓｉ層での吸収される光
量が低くなり、太陽電池の性能に影響を与える。またＺ
ｎＯの場合には、水素グロー放電処理によるＺｎＯとｐ
層との接触特性を改善することができず、太陽電池の性
能を上げることが難しいという問題があった。本発明の
目的は、透明電極層としてＳｎＯ2またはＺｎＯとｐ層
との接触特性を良くし、高性能なａ−Ｓｉ太陽電池を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は透明電極層を被着した絶縁性透明基板上に
ｐｉｎ接合を有するアモルファスシリコン層及び裏面電
極層が形成されて成るアモルファスシリコン太陽電池に
おいて、前記透明電極層とｐ層の間に、炭酸ガスを含む
ガス中でグロー放電によって形成されたアモルファス酸
化シリコン層を有するものである。
め、本発明は透明電極層を被着した絶縁性透明基板上に
ｐｉｎ接合を有するアモルファスシリコン層及び裏面電
極層が形成されて成るアモルファスシリコン太陽電池に
おいて、前記透明電極層とｐ層の間に、炭酸ガスを含む
ガス中でグロー放電によって形成されたアモルファス酸
化シリコン層を有するものである。
【０００７】
【作用】透明電極とｐ層との界面に存在する極薄いアモ
ルファスシリコン酸化シリコン層によって透明電極とｐ
層とのキャリア再結合が促進され、透明電極とｐ層との
接触抵抗が低くなり、太陽電池の性能が向上される。
ルファスシリコン酸化シリコン層によって透明電極とｐ
層とのキャリア再結合が促進され、透明電極とｐ層との
接触抵抗が低くなり、太陽電池の性能が向上される。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を説明する。本発明のアモル
ファスシリコン太陽電池は、以下に述べる方法によって
製造される。ガラス基板１の上に、透明電極層２として
厚さ4500Å程度のＳｎＯ2を熱ＣＶＤ法で形成する。次
いで、炭酸ガス（ＣＯ2）によるグロー放電処理（以下
「ＣＯ2グロー放電処理」という）を行って極薄いアモ
ルファス酸化シリコン（ａ−ＳｉＯ）層を形成する。ａ
−ＳｉＯの厚さは、単結晶を例にすると約３０Å以下で
ある。ここでＣＯ2グロー放電処理とは、ＣＯ2を含む低
圧の雰囲気において高周波で駆動されるグロー放電を指
す。このときの処理条件の一例を表１に示す。
ファスシリコン太陽電池は、以下に述べる方法によって
製造される。ガラス基板１の上に、透明電極層２として
厚さ4500Å程度のＳｎＯ2を熱ＣＶＤ法で形成する。次
いで、炭酸ガス（ＣＯ2）によるグロー放電処理（以下
「ＣＯ2グロー放電処理」という）を行って極薄いアモ
ルファス酸化シリコン（ａ−ＳｉＯ）層を形成する。ａ
−ＳｉＯの厚さは、単結晶を例にすると約３０Å以下で
ある。ここでＣＯ2グロー放電処理とは、ＣＯ2を含む低
圧の雰囲気において高周波で駆動されるグロー放電を指
す。このときの処理条件の一例を表１に示す。
【０００９】 表１ 温度 ２００ ℃ 圧力 ０．５ Ｔｏｒｒ パワー密度 約２５ ｍＷ／ｃｍ2 ＣＯ2流量 ３０ ｓｃｃｍ
【００１０】ＣＯ2によるグロー放電処理後に、その真
空状態を維持したままでプラズマＣＶＤ法を用いてｐｉ
ｎ接合を有するａ−Ｓｉ膜３を約0.12μｍの厚さに形成
する。そして、蒸着法により裏面電極としてアルミニウ
ムを約500Åの厚さに形成する。ＣＯ2によるグロー放電
処理時間を変えて太陽電池の性能に及ぼす影響について
調べた。図２はＣ０2グロー放電処理時間による太陽電
池の諸特性を示している。図において、（ａ）は曲線因
子、（ｂ）は開放電圧および（ｃ）は効率を示す。
空状態を維持したままでプラズマＣＶＤ法を用いてｐｉ
ｎ接合を有するａ−Ｓｉ膜３を約0.12μｍの厚さに形成
する。そして、蒸着法により裏面電極としてアルミニウ
ムを約500Åの厚さに形成する。ＣＯ2によるグロー放電
処理時間を変えて太陽電池の性能に及ぼす影響について
調べた。図２はＣ０2グロー放電処理時間による太陽電
池の諸特性を示している。図において、（ａ）は曲線因
子、（ｂ）は開放電圧および（ｃ）は効率を示す。
【００１１】このようにＣ０2グロー放電処理を施すこ
とにより、Ｈ2グロー放電処理に比べて太陽電池の諸特
性が改善されることが判る。同様に、処理時間を２４０
秒で固定し、パワー条件として約２５，５０，７５ｍＷ
／ｃｍ2で特性への影響を調べたが、特性の変化が見ら
れなかった。表２は、従来のＨ2グロー放電で表面処理
を行った太陽電池との比較を示す。ここで従来のＨ2グ
ロー放電処理条件は、次の通りである。
とにより、Ｈ2グロー放電処理に比べて太陽電池の諸特
性が改善されることが判る。同様に、処理時間を２４０
秒で固定し、パワー条件として約２５，５０，７５ｍＷ
／ｃｍ2で特性への影響を調べたが、特性の変化が見ら
れなかった。表２は、従来のＨ2グロー放電で表面処理
を行った太陽電池との比較を示す。ここで従来のＨ2グ
ロー放電処理条件は、次の通りである。
【００１２】 温度 ２００ 0Ｃ 圧力 ０.５ Ｔｏｒｒ 高周波パワー密度 ４２ ｍＷ／ｃｍ2 Ｈ2流量 ３００ ｓｃｃｍ 放電時間 ３６ 秒
【００１３】 表２ 太陽電池の種類 効率 開放電圧 短絡電流 曲線因子 ［％］ [Ｖ] ［mA/cm2］ 従来型 ４.７ ０.９２ ７.６２ ０.６７ 本発明 ５.５ ０.９３ ８.２０ ０.７２
【００１４】表２から判るように、本発明の太陽電池の
性能はすべて改善され、特に短絡電流及び曲線因子の改
善が著しい。図３は、本発明と従来例との各波長領域に
おける収集効率特性を示している。この図から判るよう
に、本発明のＣＯ2グロー放電処理を行った太陽電池で
は従来例よりも高い収集効率が得られる。これはＣＯ2
グロー放電処理によるＳｎＯ2の透過率の低下がないか
らである。次にＺｎＯ基板を用いた場合のａ−Ｓｉ太陽
電池について説明する。ガラス基板１の上に、透明電極
層２として厚さ20000Å程度のＺｎＯを熱ＣＶＤ法で形
成する。次いで、上記実施例１と同じ条件にてＣＯ2グ
ロー放電処理を行った後に、その真空状態を維持したま
までプラズマＣＶＤ法を用いてｐｉｎ接合を有するａ−
Ｓｉ膜３を約0.4μｍの厚さに形成する。そして、蒸着
法により裏面電極として銀を約3700Åの厚さに形成す
る。
性能はすべて改善され、特に短絡電流及び曲線因子の改
善が著しい。図３は、本発明と従来例との各波長領域に
おける収集効率特性を示している。この図から判るよう
に、本発明のＣＯ2グロー放電処理を行った太陽電池で
は従来例よりも高い収集効率が得られる。これはＣＯ2
グロー放電処理によるＳｎＯ2の透過率の低下がないか
らである。次にＺｎＯ基板を用いた場合のａ−Ｓｉ太陽
電池について説明する。ガラス基板１の上に、透明電極
層２として厚さ20000Å程度のＺｎＯを熱ＣＶＤ法で形
成する。次いで、上記実施例１と同じ条件にてＣＯ2グ
ロー放電処理を行った後に、その真空状態を維持したま
までプラズマＣＶＤ法を用いてｐｉｎ接合を有するａ−
Ｓｉ膜３を約0.4μｍの厚さに形成する。そして、蒸着
法により裏面電極として銀を約3700Åの厚さに形成す
る。
【００１５】ＣＯ2によるグロー放電処理時間を変えて
太陽電池の性能に及ぼす影響について調べた。図４はＣ
０2グロー放電処理時間による太陽電池の諸特性を示し
ている。図において、（ａ）は曲線因子、（ｂ）は変換
効率を示す。本実施例によれば、実施例１のＳｎ０2の
場合と同様にＣＯ2のグロー放電処理時間が長い程、曲
線因子および効率が良くなることが判る。上記実施例で
は、透明電極層の表面処理にＣＯ2のみを使用したが、
ＣＯ2と不活性ガス、例えばアルゴン、窒素またはヘリ
ウムとの混合物も有効である。また他のグロー放電駆動
法としては、直流によるものも利用できる。
太陽電池の性能に及ぼす影響について調べた。図４はＣ
０2グロー放電処理時間による太陽電池の諸特性を示し
ている。図において、（ａ）は曲線因子、（ｂ）は変換
効率を示す。本実施例によれば、実施例１のＳｎ０2の
場合と同様にＣＯ2のグロー放電処理時間が長い程、曲
線因子および効率が良くなることが判る。上記実施例で
は、透明電極層の表面処理にＣＯ2のみを使用したが、
ＣＯ2と不活性ガス、例えばアルゴン、窒素またはヘリ
ウムとの混合物も有効である。また他のグロー放電駆動
法としては、直流によるものも利用できる。
【００１６】
【発明の効果】上記の通り、本発明によれば、ａ−Ｓｉ
型太陽電池を形成する前に、ＣＯ2によるグロー放電処
理を行ったので、ＳｎＯ2およびＺｎＯの透過率を維持
しながらかつａ−Ｓｉとの接触特性が改善され、太陽電
池の性能を向上させることが可能になった。
型太陽電池を形成する前に、ＣＯ2によるグロー放電処
理を行ったので、ＳｎＯ2およびＺｎＯの透過率を維持
しながらかつａ−Ｓｉとの接触特性が改善され、太陽電
池の性能を向上させることが可能になった。
【図１】 ａ−Ｓｉ型太陽電池の基本構造図である。
【図２】 Ｃ０2グロー放電処理時間による太陽電池
（ＳｎＯ2基板）の諸特性を示し、（ａ）は太陽電池の
曲線因子に及ぼすＣＯ2のグロー放電処理時間の影響を
示す特性図、（ｂ）は太陽電池の開放電圧に及ぼすＣＯ
2のグロー放電処理時間の影響を示す特性図、（ｃ）は
太陽電池の変換効率に及ぼすＣＯ2のグロー放電処理時
間の影響を示す特性図である。
（ＳｎＯ2基板）の諸特性を示し、（ａ）は太陽電池の
曲線因子に及ぼすＣＯ2のグロー放電処理時間の影響を
示す特性図、（ｂ）は太陽電池の開放電圧に及ぼすＣＯ
2のグロー放電処理時間の影響を示す特性図、（ｃ）は
太陽電池の変換効率に及ぼすＣＯ2のグロー放電処理時
間の影響を示す特性図である。
【図３】 本発明と従来例との各波長領域における収集
効率を示す特性図である。
効率を示す特性図である。
【図４】 Ｃ０2グロー放電処理時間による太陽電池
（ＺｎＯ基板）の諸特性を示し、（ａ）は太陽電池の曲
線因子に及ぼすＣＯ2のグロー放電処理時間の影響を示
す特性図、（ｂ）は太陽電池の変換効率に及ぼすＣＯ2
のグロー放電処理時間の影響を示す特性図である。
（ＺｎＯ基板）の諸特性を示し、（ａ）は太陽電池の曲
線因子に及ぼすＣＯ2のグロー放電処理時間の影響を示
す特性図、（ｂ）は太陽電池の変換効率に及ぼすＣＯ2
のグロー放電処理時間の影響を示す特性図である。
１ ガラス基板、２ 透明電極層、３ ａ−Ｓｉ層、３
１ ｐ型ａ−Ｓｉ層、３２ ｉ型ａ−Ｓｉ層、３３ ｎ
型ａ−Ｓｉ層、４ 裏面金属電極
１ ｐ型ａ−Ｓｉ層、３２ ｉ型ａ−Ｓｉ層、３３ ｎ
型ａ−Ｓｉ層、４ 裏面金属電極
Claims (2)
- 【請求項１】 透明電極層を被着した絶縁性透明基板上
にｐｉｎ接合を有するアモルファスシリコン層及び裏面
電極層が形成されて成るアモルファスシリコン太陽電池
において、前記透明電極層とｐ層の間に、炭酸ガスを含
むガス中でグロー放電によって形成されたアモルファス
酸化シリコン層を有することを特徴とするアモルファス
シリコン太陽電池。 - 【請求項２】 前記ガスが炭酸ガスと不活性ガスとの混
合物である請求項１記載のアモルファスシリコン太陽電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3344262A JPH05175529A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | アモルファスシリコン太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3344262A JPH05175529A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | アモルファスシリコン太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175529A true JPH05175529A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=18367882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3344262A Pending JPH05175529A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | アモルファスシリコン太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05175529A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4410220A1 (de) * | 1994-03-24 | 1995-09-28 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Dünnschicht-Solarzelle |
| WO2009094578A3 (en) * | 2008-01-24 | 2009-10-15 | Applied Materials, Inc. | Improved hit solar cell structure |
| DE112009003628T5 (de) | 2008-12-11 | 2012-06-06 | National University Corporation Tohoku University | Photoelektrisches Umwandlungselement und Solarzelle |
| WO2016031315A1 (ja) | 2014-08-27 | 2016-03-03 | 株式会社Moresco | 太陽光発電モジュール |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3344262A patent/JPH05175529A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4410220A1 (de) * | 1994-03-24 | 1995-09-28 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Dünnschicht-Solarzelle |
| DE4410220B4 (de) * | 1994-03-24 | 2005-02-17 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Dünnschicht-Solarzelle |
| WO2009094578A3 (en) * | 2008-01-24 | 2009-10-15 | Applied Materials, Inc. | Improved hit solar cell structure |
| DE112009003628T5 (de) | 2008-12-11 | 2012-06-06 | National University Corporation Tohoku University | Photoelektrisches Umwandlungselement und Solarzelle |
| US9231130B2 (en) | 2008-12-11 | 2016-01-05 | National University Corporation Tohoku University | Photoelectric conversion element and solar cell |
| WO2016031315A1 (ja) | 2014-08-27 | 2016-03-03 | 株式会社Moresco | 太陽光発電モジュール |
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