JPH05218480A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH05218480A JPH05218480A JP4017414A JP1741492A JPH05218480A JP H05218480 A JPH05218480 A JP H05218480A JP 4017414 A JP4017414 A JP 4017414A JP 1741492 A JP1741492 A JP 1741492A JP H05218480 A JPH05218480 A JP H05218480A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 透明絶縁性基板の上に、順次、透明性の第１
電極層、ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層、光吸収用半導体
層、第２電極層が積層されていることにより、窓層表面
近傍で生成される電子−正孔対を効率良く光電流として
獲得できるため、高いエネルギー変換効率を有する太陽
電池を得る。 【構成】 ガラス基板等の透明絶縁性基板１１の上に、
ＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第１電極層１２が
形成され、その上に順次ＺｎＳ薄膜１３ａ、Ｚｎx Ｃｄ
Ｓ(1-x) 薄膜１３ｂ、ＣｄＳ薄膜１３ｃが形成される。
次に、光吸収用半導体層１４として、ｐ型のＣｄＴｅ薄
膜又はＣｕＩｎＳｅ2 薄膜が形成され、その上にＡｕや
Ｎｉ等の第２電極層１５が形成される。
電極層、ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層、光吸収用半導体
層、第２電極層が積層されていることにより、窓層表面
近傍で生成される電子−正孔対を効率良く光電流として
獲得できるため、高いエネルギー変換効率を有する太陽
電池を得る。 【構成】 ガラス基板等の透明絶縁性基板１１の上に、
ＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第１電極層１２が
形成され、その上に順次ＺｎＳ薄膜１３ａ、Ｚｎx Ｃｄ
Ｓ(1-x) 薄膜１３ｂ、ＣｄＳ薄膜１３ｃが形成される。
次に、光吸収用半導体層１４として、ｐ型のＣｄＴｅ薄
膜又はＣｕＩｎＳｅ2 薄膜が形成され、その上にＡｕや
Ｎｉ等の第２電極層１５が形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光エネルギーを電気エ
ネルギーに変換する太陽電池に関し、特に電極層と半導
体層の窓層との接合構造を改良することにより、エネル
ギー変換効率の高効率化を図った太陽電池に関する。
ネルギーに変換する太陽電池に関し、特に電極層と半導
体層の窓層との接合構造を改良することにより、エネル
ギー変換効率の高効率化を図った太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、化合物薄膜を用いた太陽電池は、
例えば図３及び図４に示すように、広いバンドギャップ
を有する化合物半導体薄膜と狭いバンドギャップを持つ
化合物半導体薄膜のヘテロ接合で構成されており、前者
は太陽電池の窓層３３、４３として機能すると共に、後
者は太陽電池の吸収層３４、４４として機能する。
例えば図３及び図４に示すように、広いバンドギャップ
を有する化合物半導体薄膜と狭いバンドギャップを持つ
化合物半導体薄膜のヘテロ接合で構成されており、前者
は太陽電池の窓層３３、４３として機能すると共に、後
者は太陽電池の吸収層３４、４４として機能する。
【０００３】このような太陽電池において高いエネルギ
ー変換効率を得るためには、(1) より多くの光電流を得
るための光学的な最適設計を行うこと、(2) 太陽電池を
構成する各層の結晶性、特に吸収層の結晶性が高品質で
あること、(3) 各層の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、等が必要となる。
ー変換効率を得るためには、(1) より多くの光電流を得
るための光学的な最適設計を行うこと、(2) 太陽電池を
構成する各層の結晶性、特に吸収層の結晶性が高品質で
あること、(3) 各層の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、等が必要となる。
【０００４】ヘテロ接合の品質は、その作製方法や膜形
成の順序と関係が深い。例えば、従来のＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ系やＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ2 系の構成において、優れ
たヘテロ接合が得られている。
成の順序と関係が深い。例えば、従来のＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ系やＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ2 系の構成において、優れ
たヘテロ接合が得られている。
【０００５】図３は、従来の太陽電池の一例の断面図で
ある。透明絶縁性基板３１の上に、順次、透明性のＳｎ
Ｏ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等からなる第１電極層３２、広
いバンドギャップを有するＺｎＣｄＳからなる窓層３
３、光吸収用半導体層３４、第２電極層３５が積層され
ており、ＺｎＣｄＳと光吸収用半導体層３４とのヘテロ
接合の試みによって、太陽光の短波長光に対する感度向
上が図られている。
ある。透明絶縁性基板３１の上に、順次、透明性のＳｎ
Ｏ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等からなる第１電極層３２、広
いバンドギャップを有するＺｎＣｄＳからなる窓層３
３、光吸収用半導体層３４、第２電極層３５が積層され
ており、ＺｎＣｄＳと光吸収用半導体層３４とのヘテロ
接合の試みによって、太陽光の短波長光に対する感度向
上が図られている。
【０００６】図４は、従来の太陽電池の他の例の断面図
である。透明絶縁性基板１の上に、順次、透明性のＳｎ
Ｏ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等からなる第１電極層４２、広
いバンドギャップを有するＣｄＳからなる化合物半導体
薄膜４３ａ、ＣｄＳ(1-x) Ｔｅx （但し、０≦ｘ≦１）
からなる傾斜組成層４３ｂ、ＣｄＴｅからなる光吸収用
半導体層４４、第２電極層４５が積層されており、窓層
として機能する化合物半導体薄膜４３ａと吸収層として
機能する光吸収用半導体層４４との間に、徐々に窓層の
組成に近いものから吸収層の組成に近いものに変化させ
た傾斜組成層４３ｂを介在させることにより、より優れ
たヘテロ接合を得ている。
である。透明絶縁性基板１の上に、順次、透明性のＳｎ
Ｏ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等からなる第１電極層４２、広
いバンドギャップを有するＣｄＳからなる化合物半導体
薄膜４３ａ、ＣｄＳ(1-x) Ｔｅx （但し、０≦ｘ≦１）
からなる傾斜組成層４３ｂ、ＣｄＴｅからなる光吸収用
半導体層４４、第２電極層４５が積層されており、窓層
として機能する化合物半導体薄膜４３ａと吸収層として
機能する光吸収用半導体層４４との間に、徐々に窓層の
組成に近いものから吸収層の組成に近いものに変化させ
た傾斜組成層４３ｂを介在させることにより、より優れ
たヘテロ接合を得ている。
【０００７】
【発明が解決すべき課題】従来の化合物薄膜ヘテロ接合
型太陽電池において、共通する課題の１つは、窓層のバ
ンドギャップによってその太陽電池における短波長感度
が殆ど決定されてしまうことである。
型太陽電池において、共通する課題の１つは、窓層のバ
ンドギャップによってその太陽電池における短波長感度
が殆ど決定されてしまうことである。
【０００８】図５は、図３及び図４に示した従来の太陽
電池の窓層のバンドギャップ付近における量子効率のグ
ラフである。グラフ中で破線で示した図３の太陽電池
は、窓層の広バンドギャップ化によって得られる光電流
を増加させることができるが、窓層としてＣｄＳを用い
た場合に比べて、得られる開放端電圧が少し低下する傾
向があり、結果としてエネルギー変換効率が大きく向上
するまでには至っていない。
電池の窓層のバンドギャップ付近における量子効率のグ
ラフである。グラフ中で破線で示した図３の太陽電池
は、窓層の広バンドギャップ化によって得られる光電流
を増加させることができるが、窓層としてＣｄＳを用い
た場合に比べて、得られる開放端電圧が少し低下する傾
向があり、結果としてエネルギー変換効率が大きく向上
するまでには至っていない。
【０００９】また、グラフ中で実線で示した図３の太陽
電池は、開放端電圧が少し増加する傾向があるが、短波
長の感度が窓層として用いたＣｄＳのバンドギャップに
より殆ど決定されているようなスペクトルを示してお
り、結果としてエネルギー変換効率が大きく向上するま
でには至っていない。
電池は、開放端電圧が少し増加する傾向があるが、短波
長の感度が窓層として用いたＣｄＳのバンドギャップに
より殆ど決定されているようなスペクトルを示してお
り、結果としてエネルギー変換効率が大きく向上するま
でには至っていない。
【００１０】このような原因として、図３の太陽電池の
場合は、ＺｎＣｄＳ薄膜と光吸収層半導体で形成された
ヘテロ接合の品質が、ＣｄＳ薄膜と光吸収層半導体との
ヘテロ接合に比べて低下していることが予想される。ま
た、図４の太陽電池の場合は、ＣｄＳ薄膜の表面で生成
される電子−正孔対が、光吸収層内に存在する空乏層ま
で導かれ難いエネルギーバンド構造になっていることが
予想される。
場合は、ＺｎＣｄＳ薄膜と光吸収層半導体で形成された
ヘテロ接合の品質が、ＣｄＳ薄膜と光吸収層半導体との
ヘテロ接合に比べて低下していることが予想される。ま
た、図４の太陽電池の場合は、ＣｄＳ薄膜の表面で生成
される電子−正孔対が、光吸収層内に存在する空乏層ま
で導かれ難いエネルギーバンド構造になっていることが
予想される。
【００１１】以下、図４の太陽電池の場合を更に詳しく
説明する。図４に示した従来の太陽電池のエネルギーバ
ンド構造は、図６に示すようなバンド構造であることが
推測される。即ち、価電子帯の正孔は好適な内部電界に
より円滑な移動が可能であるが、伝導帯の電子について
は、図中のＰ点近傍が極小部を形成しているため、その
部分の電子濃度が高くなって正孔との再結合が促進さ
れ、あまり好ましくないバンド構造となっている。太陽
電池の構造として図４に示したような傾斜組成構造を窓
層と光吸収層の間に介在させる場合、多くの場合に上述
した不都合が生ずる傾向がある。
説明する。図４に示した従来の太陽電池のエネルギーバ
ンド構造は、図６に示すようなバンド構造であることが
推測される。即ち、価電子帯の正孔は好適な内部電界に
より円滑な移動が可能であるが、伝導帯の電子について
は、図中のＰ点近傍が極小部を形成しているため、その
部分の電子濃度が高くなって正孔との再結合が促進さ
れ、あまり好ましくないバンド構造となっている。太陽
電池の構造として図４に示したような傾斜組成構造を窓
層と光吸収層の間に介在させる場合、多くの場合に上述
した不都合が生ずる傾向がある。
【００１２】図７は、太陽電池の各層において励起され
た電子−正孔対生成数の分布を厚さ方向について示した
グラフである。グラフ中、実線Ａは図３の太陽電池であ
り、破線Ｂは図４の太陽電池である。因みに、二点鎖線
Ｃは本発明の太陽電池である。図３及び図４の太陽電池
においては、化合物薄膜の少数キャリアの拡散長は非常
に短いことが予想されるため、光線が入射する表面近
傍、即ちグラフ中Ｓで示した窓層の表面近傍における生
成キャリアは、上述と同様にキャリア対の再結合が促進
され、光電流として殆ど獲得できないことという課題が
あった。
た電子−正孔対生成数の分布を厚さ方向について示した
グラフである。グラフ中、実線Ａは図３の太陽電池であ
り、破線Ｂは図４の太陽電池である。因みに、二点鎖線
Ｃは本発明の太陽電池である。図３及び図４の太陽電池
においては、化合物薄膜の少数キャリアの拡散長は非常
に短いことが予想されるため、光線が入射する表面近
傍、即ちグラフ中Ｓで示した窓層の表面近傍における生
成キャリアは、上述と同様にキャリア対の再結合が促進
され、光電流として殆ど獲得できないことという課題が
あった。
【００１３】本発明は、前記課題を解決するため、従来
の太陽電池では殆ど獲得できなかった窓層の表面近傍に
生じるキャリア対を、効率良く光電流として取り出すこ
とができる太陽電池を提供することを目的とする。
の太陽電池では殆ど獲得できなかった窓層の表面近傍に
生じるキャリア対を、効率良く光電流として取り出すこ
とができる太陽電池を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の太陽電池は、透明絶縁性基板の上に、順
次、透明性の第１電極層、ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成
層、光吸収用半導体層、第２電極層が積層されているこ
とを特徴とする。
め、本発明の太陽電池は、透明絶縁性基板の上に、順
次、透明性の第１電極層、ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成
層、光吸収用半導体層、第２電極層が積層されているこ
とを特徴とする。
【００１５】また、本発明の太陽電池は、絶縁性基板の
上に、順次、第１電極層、光吸収用半導体層、ＣｄＳと
ＺｎＳの傾斜組成層、透明性の第２電極層が積層されて
いることを特徴とする。
上に、順次、第１電極層、光吸収用半導体層、ＣｄＳと
ＺｎＳの傾斜組成層、透明性の第２電極層が積層されて
いることを特徴とする。
【００１６】前記構成において、光吸収用半導体層が、
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で形成されていることが好ま
しい。また、前記構成において、光吸収用半導体層が、
ＣｄＴｅで形成されていることが好ましい。
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で形成されていることが好ま
しい。また、前記構成において、光吸収用半導体層が、
ＣｄＴｅで形成されていることが好ましい。
【００１７】また、前記構成において、光吸収用半導体
層が、カルコパイライト型半導体で形成されていること
が好ましい。また、前記構成において、光吸収用半導体
層が、ＣｕＩｎＳｅ2 で形成されていることが好まし
い。
層が、カルコパイライト型半導体で形成されていること
が好ましい。また、前記構成において、光吸収用半導体
層が、ＣｕＩｎＳｅ2 で形成されていることが好まし
い。
【００１８】
【作用】前記構成によれば、透明絶縁性基板の上に、順
次、透明性の第１電極層、ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成
層、光吸収用半導体層、第２電極層が積層され、太陽電
池の窓層としてＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層で形成され
ていることにより、光吸収用半導体層として優れたＣｄ
ＴｅやＣｕＩｎＳｅ2 等とのヘテロ接合が高品質となる
と共に、窓層の内部にも内部電界が生ずるため、電子−
正孔対が効率良く光電流として取り出される。
次、透明性の第１電極層、ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成
層、光吸収用半導体層、第２電極層が積層され、太陽電
池の窓層としてＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層で形成され
ていることにより、光吸収用半導体層として優れたＣｄ
ＴｅやＣｕＩｎＳｅ2 等とのヘテロ接合が高品質となる
と共に、窓層の内部にも内部電界が生ずるため、電子−
正孔対が効率良く光電流として取り出される。
【００１９】更に詳説すると、図８は本発明に係る太陽
電池のエネルギーバンド構造図である。図８において、
窓層がＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層で形成されているこ
とにより、価電子帯のエネルギー準位に傾斜が生じて、
窓層において生成したキャリア対の正孔が光吸収層の方
に移動し易くなるため、再結合が阻止される。特に、図
７の二点鎖線Ｃに示すように、窓層において形成される
電子−正孔対を傾斜組成層全体に分散させることによ
り、光電流を効率良く取り出すこが可能となる。
電池のエネルギーバンド構造図である。図８において、
窓層がＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層で形成されているこ
とにより、価電子帯のエネルギー準位に傾斜が生じて、
窓層において生成したキャリア対の正孔が光吸収層の方
に移動し易くなるため、再結合が阻止される。特に、図
７の二点鎖線Ｃに示すように、窓層において形成される
電子−正孔対を傾斜組成層全体に分散させることによ
り、光電流を効率良く取り出すこが可能となる。
【００２０】また、ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層は、Ｚ
ｎＳとＣｄＳの電子親和力がほぼ同じであることから、
図６のＰ点に示したような伝導帯の極小部は本質的に生
じにくい。
ｎＳとＣｄＳの電子親和力がほぼ同じであることから、
図６のＰ点に示したような伝導帯の極小部は本質的に生
じにくい。
【００２１】また、前記した別の構成によれば、絶縁性
基板の上に、順次、第１電極層、光吸収用半導体層、Ｃ
ｄＳとＺｎＳの傾斜組成層、透明性の第２電極層が積層
されていることにより、ＣｄＳとＺｎＳの傾斜組成層か
らなる窓層における電子と正孔が前述と同様の現象を示
し、より多くの光電流を取り出すことができる。
基板の上に、順次、第１電極層、光吸収用半導体層、Ｃ
ｄＳとＺｎＳの傾斜組成層、透明性の第２電極層が積層
されていることにより、ＣｄＳとＺｎＳの傾斜組成層か
らなる窓層における電子と正孔が前述と同様の現象を示
し、より多くの光電流を取り出すことができる。
【００２２】また、前記構成において、光吸収用半導体
層がＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で形成されていることに
より、窓層と光吸収層とのヘテロ接合特性が良好となる
ため、より高い開放端電圧を得ることが可能となる。
層がＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で形成されていることに
より、窓層と光吸収層とのヘテロ接合特性が良好となる
ため、より高い開放端電圧を得ることが可能となる。
【００２３】また、前記構成において、光吸収用半導体
層がＣｄＴｅで形成されていることにより、更に優れた
ヘテロ接合が得られるようになるため、更に高い開放端
電圧を得ることが可能となる。
層がＣｄＴｅで形成されていることにより、更に優れた
ヘテロ接合が得られるようになるため、更に高い開放端
電圧を得ることが可能となる。
【００２４】また、前記構成において、光吸収用半導体
層がカルコパイライト型半導体で形成されていることに
より、窓層と光吸収層とのヘテロ接合特性が向上するた
め、開放端電圧を大きくすることが可能となる。
層がカルコパイライト型半導体で形成されていることに
より、窓層と光吸収層とのヘテロ接合特性が向上するた
め、開放端電圧を大きくすることが可能となる。
【００２５】また、前記構成において、光吸収用半導体
層がＣｕＩｎＳｅ2 で形成されていることにより、更に
窓層と光吸収層とのヘテロ接合特性が向上するため、更
に開放端電圧を大きくすることが可能となる。
層がＣｕＩｎＳｅ2 で形成されていることにより、更に
窓層と光吸収層とのヘテロ接合特性が向上するため、更
に開放端電圧を大きくすることが可能となる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。 （実施例１）図１は、本発明の太陽電池の一実施例の断
面図である。ガラス基板等の透明絶縁性基板１１の上
に、熱的プロセスを経てもＺｎＳと激しく反応しない材
料、例えばＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第１電
極層１２がスパッター蒸着法を用いて形成され、その上
にＺｎＳ薄膜１３ａを０．１μｍ程度の膜厚で真空蒸着
法を用いて形成した後、続いてＺｎx ＣｄＳ(1-x) の組
成をｘ＝１からｘ＝０まで徐々にＸの値を変化させたＺ
ｎx ＣｄＳ(1-x) 薄膜１３ｂを０．２μｍ程度の膜厚で
真空蒸着法を用いて形成し、ＣｄＳ薄膜１３ｃを０．０
２μｍ〜０．０５μｍの厚さで真空蒸着法を用いて形成
する。なお、ＺｎＳ薄膜１３ａ、Ｚｎx ＣｄＳ(1-x) 薄
膜１３ｂ、ＣｄＳ薄膜１３ｃが全体として傾斜組成層を
構成して、太陽電池の窓層１３の機能を果たす。
ながら説明する。 （実施例１）図１は、本発明の太陽電池の一実施例の断
面図である。ガラス基板等の透明絶縁性基板１１の上
に、熱的プロセスを経てもＺｎＳと激しく反応しない材
料、例えばＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第１電
極層１２がスパッター蒸着法を用いて形成され、その上
にＺｎＳ薄膜１３ａを０．１μｍ程度の膜厚で真空蒸着
法を用いて形成した後、続いてＺｎx ＣｄＳ(1-x) の組
成をｘ＝１からｘ＝０まで徐々にＸの値を変化させたＺ
ｎx ＣｄＳ(1-x) 薄膜１３ｂを０．２μｍ程度の膜厚で
真空蒸着法を用いて形成し、ＣｄＳ薄膜１３ｃを０．０
２μｍ〜０．０５μｍの厚さで真空蒸着法を用いて形成
する。なお、ＺｎＳ薄膜１３ａ、Ｚｎx ＣｄＳ(1-x) 薄
膜１３ｂ、ＣｄＳ薄膜１３ｃが全体として傾斜組成層を
構成して、太陽電池の窓層１３の機能を果たす。
【００２７】次に、光吸収用半導体層１４として、ｐ型
のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳｅ2薄膜が真空蒸着法を
用いて３μｍ程度の膜厚で形成され、その上にＡｕやＮ
ｉ等の第２電極層１５が電子ビーム蒸着法を用いて形成
され、光吸収用半導体層１４とのオーミック接触を得て
いる。このようにして図８に示したバンド構造を有する
本発明の太陽電池を得ることができる。
のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳｅ2薄膜が真空蒸着法を
用いて３μｍ程度の膜厚で形成され、その上にＡｕやＮ
ｉ等の第２電極層１５が電子ビーム蒸着法を用いて形成
され、光吸収用半導体層１４とのオーミック接触を得て
いる。このようにして図８に示したバンド構造を有する
本発明の太陽電池を得ることができる。
【００２８】（実施例２）図２は、本発明の太陽電池の
他の実施例の断面図である。ガラス基板等の絶縁性基板
２１の上に、Ａｕ、ＮｉやＭｏ等の第１電極層２２が電
子ビーム蒸着法を用いて形成され、その上に光吸収用半
導体層２４として、ｐ型のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳ
ｅ2 薄膜が真空蒸着法を用いて３μｍ程度の膜厚で形成
される。
他の実施例の断面図である。ガラス基板等の絶縁性基板
２１の上に、Ａｕ、ＮｉやＭｏ等の第１電極層２２が電
子ビーム蒸着法を用いて形成され、その上に光吸収用半
導体層２４として、ｐ型のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳ
ｅ2 薄膜が真空蒸着法を用いて３μｍ程度の膜厚で形成
される。
【００２９】次に、ＣｄＳ薄膜２３ｃを０．０２μｍ〜
０．０５μｍの厚さで真空蒸着法を用いて形成し、続い
てＺｎx ＣｄＳ(1-x) の組成をｘ＝０からｘ＝１まで徐
々にＸの値を変化させたＺｎx ＣｄＳ(1-x) 薄膜２３ｂ
を０．２μｍ程度の膜厚で真空蒸着法を用いて形成し、
ＺｎＳ薄膜２３ａを０．１μｍ程度の膜厚で真空蒸着法
を用いて形成する。なお、ＣｄＳ薄膜２３ｃ、Ｚｎx Ｃ
ｄＳ(1-x) 薄膜２３ｂ、ＺｎＳ薄膜２３ａが全体として
傾斜組成層を構成して、太陽電池の窓層２３の機能を果
たす。更にその上に、ＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明
性の第２電極層２５がスパッター蒸着法を用いて形成さ
れる。このようにして図８に示したバンド構造を有する
本発明の太陽電池を得ることができる。
０．０５μｍの厚さで真空蒸着法を用いて形成し、続い
てＺｎx ＣｄＳ(1-x) の組成をｘ＝０からｘ＝１まで徐
々にＸの値を変化させたＺｎx ＣｄＳ(1-x) 薄膜２３ｂ
を０．２μｍ程度の膜厚で真空蒸着法を用いて形成し、
ＺｎＳ薄膜２３ａを０．１μｍ程度の膜厚で真空蒸着法
を用いて形成する。なお、ＣｄＳ薄膜２３ｃ、Ｚｎx Ｃ
ｄＳ(1-x) 薄膜２３ｂ、ＺｎＳ薄膜２３ａが全体として
傾斜組成層を構成して、太陽電池の窓層２３の機能を果
たす。更にその上に、ＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明
性の第２電極層２５がスパッター蒸着法を用いて形成さ
れる。このようにして図８に示したバンド構造を有する
本発明の太陽電池を得ることができる。
【００３０】次に、各実施例で得られた太陽電池の特性
評価について説明する。図９は、太陽電池の電流−電圧
特性（Ｉ−Ｖ特性）のグラフである。グラフ中、Ａは図
３に示した従来の太陽電池、Ｂは図４に示した従来の太
陽電池、Ｃは本発明の太陽電池であり、いずれも光吸収
用半導体層がＣｄＴｅ薄膜で形成されているものであ
る。また、Ｄは図３に示した従来の太陽電池、Ｅは本発
明の太陽電池であり、いずれも光吸収用半導体層がＣｕ
ＩｎＳｅ2 薄膜で形成されているものである。
評価について説明する。図９は、太陽電池の電流−電圧
特性（Ｉ−Ｖ特性）のグラフである。グラフ中、Ａは図
３に示した従来の太陽電池、Ｂは図４に示した従来の太
陽電池、Ｃは本発明の太陽電池であり、いずれも光吸収
用半導体層がＣｄＴｅ薄膜で形成されているものであ
る。また、Ｄは図３に示した従来の太陽電池、Ｅは本発
明の太陽電池であり、いずれも光吸収用半導体層がＣｕ
ＩｎＳｅ2 薄膜で形成されているものである。
【００３１】グラフを見ると、太陽電池の窓層としてＺ
ｎＣｄＳ薄膜を用いた従来のものと比較して、本発明の
ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層の構成のほうが、より大き
い開放端電圧を出力することが理解される。また、窓層
としてＣｄＳ薄膜及びＣｄＳ (1-x) Ｔｅx 傾斜組成層か
らなる積層膜を用いた従来のものと比較して、本発明の
ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層の構成のほうが、より多い
光電流を出力することが理解される。また、エネルギー
変換効率に関して、従来の太陽電池は１０％〜１２％で
あったが、本発明の太陽電池は１４％という高い変換効
率が得られた。
ｎＣｄＳ薄膜を用いた従来のものと比較して、本発明の
ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層の構成のほうが、より大き
い開放端電圧を出力することが理解される。また、窓層
としてＣｄＳ薄膜及びＣｄＳ (1-x) Ｔｅx 傾斜組成層か
らなる積層膜を用いた従来のものと比較して、本発明の
ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層の構成のほうが、より多い
光電流を出力することが理解される。また、エネルギー
変換効率に関して、従来の太陽電池は１０％〜１２％で
あったが、本発明の太陽電池は１４％という高い変換効
率が得られた。
【００３２】なお、以上の各実施例において、窓層が光
入射側からＺｎＳ薄膜、Ｚｎx ＣｄＳ(1-x) 薄膜、Ｃｄ
Ｓ薄膜の構成の場合を説明したが、電子及び正孔が円滑
に移動できる構成であれば、ＺｎＳ薄膜やＣｄＳ薄膜を
省略しても構わず、また、Ｚｎx ＣｄＳ(1-x) 薄膜の組
成比ｘは厚さ方向に対してリニアに変化しなくても構わ
ない。
入射側からＺｎＳ薄膜、Ｚｎx ＣｄＳ(1-x) 薄膜、Ｃｄ
Ｓ薄膜の構成の場合を説明したが、電子及び正孔が円滑
に移動できる構成であれば、ＺｎＳ薄膜やＣｄＳ薄膜を
省略しても構わず、また、Ｚｎx ＣｄＳ(1-x) 薄膜の組
成比ｘは厚さ方向に対してリニアに変化しなくても構わ
ない。
【００３３】
【発明の効果】以上、詳説したように、本発明の太陽電
池は、窓層としてＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層で形成さ
れていることにより、光吸収用半導体層とのヘテロ接合
が高品質となると共に、窓層の内部にも内部電界が生じ
て電子−正孔対が効率良く光電流として取り出されるた
め、高いエネルギー変換効率を有する太陽電池を得るこ
とができる。
池は、窓層としてＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層で形成さ
れていることにより、光吸収用半導体層とのヘテロ接合
が高品質となると共に、窓層の内部にも内部電界が生じ
て電子−正孔対が効率良く光電流として取り出されるた
め、高いエネルギー変換効率を有する太陽電池を得るこ
とができる。
【図１】本発明の太陽電池の一実施例の断面図である。
【図２】本発明の太陽電池の他の実施例の断面図であ
る。
る。
【図３】従来の太陽電池の一例の断面図である。
【図４】従来の太陽電池の他の例の断面図である。
【図５】図３及び図４に示した従来の太陽電池の窓層の
バンドギャップ付近における量子効率のグラフである。
バンドギャップ付近における量子効率のグラフである。
【図６】図４に示した従来の太陽電池のエネルギーバン
ド構造図である。
ド構造図である。
【図７】太陽電池の各層において励起された電子−正孔
対生成数の分布を厚さ方向について示したグラフであ
る。
対生成数の分布を厚さ方向について示したグラフであ
る。
【図８】本発明の太陽電池のエネルギーバンド構造図の
一例である。
一例である。
【図９】太陽電池の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）のグ
ラフである。
ラフである。
１１、３１、４１ 透明絶縁性基板 ２１ 絶縁性基板 １２、２２、３２、４２ 第１電極層 １３、２３、４３ 窓層 １３ａ、２３ａ ＺｎＳ薄膜 １３ｂ、２３ｂ Ｚｎx ＣｄＳ(1-x) 薄膜 １３ｃ、２３ｃ ＣｄＳ薄膜 ３３ ＺｎＣｄＳ薄膜（窓層） ４３ａ ＣｄＳ薄膜 ４３ｂ ＣｄＳ(1-x) Ｔｅx 傾斜組成層 １４、２４、３４、４４ 光吸収用半導体層 １５、２５、３５、４５ 第２電極層
Claims (6)
- 【請求項１】 透明絶縁性基板の上に、順次、透明性の
第１電極層、ＺｎＳとＣｄＳの傾斜組成層、光吸収用半
導体層、第２電極層が積層されている太陽電池。 - 【請求項２】 絶縁性基板の上に、順次、第１電極層、
光吸収用半導体層、ＣｄＳとＺｎＳの傾斜組成層、透明
性の第２電極層が積層されている太陽電池。 - 【請求項３】 光吸収用半導体層が、ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体で形成されている請求項１又は２に記載の太陽
電池。 - 【請求項４】 光吸収用半導体層が、ＣｄＴｅで形成さ
れている請求項３に記載の太陽電池。 - 【請求項５】 光吸収用半導体層が、カルコパイライト
型半導体で形成されている請求項１又は２に記載の太陽
電池。 - 【請求項６】 光吸収用半導体層が、ＣｕＩｎＳｅ2 で
形成されている請求項５に記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4017414A JPH05218480A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4017414A JPH05218480A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218480A true JPH05218480A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11943349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4017414A Pending JPH05218480A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05218480A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090194166A1 (en) * | 2007-11-02 | 2009-08-06 | First Solar, Inc. | Photovoltaic devices including doped semiconductor films |
| DE102009054973A1 (de) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | SULFURCELL Solartechnik GmbH, 12487 | Chalkopyrit-Dünnschicht-Solarzelle mit CdS/(Zn(S,O)-Pufferschicht und dazugehöriges Herstellungsverfahren |
| CN102751345A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-24 | 陕西师范大学 | 碲化镉/硫化镉太阳能电池 |
-
1992
- 1992-02-03 JP JP4017414A patent/JPH05218480A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090194166A1 (en) * | 2007-11-02 | 2009-08-06 | First Solar, Inc. | Photovoltaic devices including doped semiconductor films |
| US9263608B2 (en) * | 2007-11-02 | 2016-02-16 | First Solar, Inc. | Photovoltaic devices including doped semiconductor films |
| US10319873B2 (en) | 2007-11-02 | 2019-06-11 | First Solar, Inc. | Photovoltaic devices including doped semiconductor films |
| US10861994B2 (en) | 2007-11-02 | 2020-12-08 | First Solar, Inc. | Photovoltaic devices including doped semiconductor films |
| US11843070B2 (en) | 2007-11-02 | 2023-12-12 | First Solar, Inc. | Photovoltaic devices including doped semiconductor films |
| DE102009054973A1 (de) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | SULFURCELL Solartechnik GmbH, 12487 | Chalkopyrit-Dünnschicht-Solarzelle mit CdS/(Zn(S,O)-Pufferschicht und dazugehöriges Herstellungsverfahren |
| WO2011072975A2 (de) * | 2009-12-18 | 2011-06-23 | Sulfurcell Solartechnik Gmbh | Chalkopyrit-dünnschicht-solarzelle mit cds/(zn(s,o)-pufferschicht und dazugehöriges herstellungsverfahren |
| WO2011072975A3 (de) * | 2009-12-18 | 2012-06-07 | Sulfurcell Solartechnik Gmbh | Chalkopyrit-dünnschicht-solarzelle mit cds/(zn(s,o)-pufferschicht und dazugehöriges herstellungsverfahren |
| CN102751345A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-24 | 陕西师范大学 | 碲化镉/硫化镉太阳能电池 |
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