JPH0586677B2 - - Google Patents
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- JPH0586677B2 JPH0586677B2 JP58157975A JP15797583A JPH0586677B2 JP H0586677 B2 JPH0586677 B2 JP H0586677B2 JP 58157975 A JP58157975 A JP 58157975A JP 15797583 A JP15797583 A JP 15797583A JP H0586677 B2 JPH0586677 B2 JP H0586677B2
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- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
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- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L31/075—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
-
- 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
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
〔発明の属する技術分野〕
本発明は金属基板上にｎ層を基板側としたｐ−
ｉ−ｎ構造を有する半導体薄膜、例えばシランの
グロ−放電分解によつて形成された非晶質シリコ
ン膜を有する薄膜太陽電池に関する。 〔従来技術とその問題点〕 太陽電池は太陽光或は電灯光を電気エネルギー
に変換するものとして最近とみに注目されている
が、光電変換活性領域を形成するための半導体層
としては、単結晶シリコン、多結晶シリコンのほ
かに非晶質シリコン（以下ａ−Siと配す）が利用
されている。第１図にａ−Si膜を用いた太陽電池
の構造の例を示す。第１図においてステンレス鋼
基板１の上に先ずシラン（SiH4）にフオスフイ
ン（PH3）を添加したガスをグロ−放電法により
分解してａ−Si膜のｎ層２を堆積させ、次いで
SiH4のみの分解によりｉ層３を、さらにシボラ
ン（B2H6）を添加することによりｐ層４を全体
のａ−Si膜厚が1μmになる程度に堆積させたもの
である。ｐ層４上には蒸着などによつて、例えば
ITO（インジウムすず酸化物）からなる透明導電
膜５が被着され、その上に格子状の集電金属電極
６が設けられている。この太陽電池に透明導電膜
５を通して光７が入射すると光起電力を生じ、光
起電力は基板１と電極６から取り出される。透明
導電膜５は反射防止膜を兼ねるもので、ITOに限
らずSnO2からなつてもよくあるいは光を透過で
きる程度の厚さの金属薄膜と反射防止膜（SiO，
SiO2，Si3N4，Ti2O3など）とを重ねた構造でも
差支えない。 〔発明の目的〕 本発明はこのようなｐ−ｉ−ｎ構造をもつ薄膜
太陽電池の変換効率をさらに向上させることを目
的とする。 〔発明の要点〕 上記の目的を達成するために、本発明によれ
ば、金属基板上にｎ層を基板側にしたｐ−ｉ−ｎ
構造を有する半導体薄膜を有し、ｐ層側からの光
の入射により光起電力を生じるものにおいて、ｉ
層の膜厚がほぼ0.6μmであると共に、該ｉ層のｐ
層に近い側がほう素を２ないし３×1017原子数／
cm3添加した層からなり、該層が前記ｉ層の全厚み
の約1/6〜2/6を占めるものとする。 〔発明の実施例〕 本発明による薄膜太陽電池は、例えば第２図の
ような構造を有し、図から明らかなように第１図
に示したｉ層３のｐ層４に近い側にｐ層４中の
族元素（ほう素）添加量に比して低いほう素添加
量を有するｉ層８が形成されている。このような
構造を有する太陽電池として、ステンレス鋼基板
１の上にPH3／SiH4＝10-2の比でPH3ガスを
SiH4ガスに混入してグロ−放電法によりｎ層２
を堆積し、次いでSiH4のみのｉ層３とB2H6／
SiH4のガス比を10-6としたｉ層８を、ｉ層全体
の膜厚のなかでｉ層３とｉ層８の膜厚をいろいろ
変化させて成長させ、さらにこの上にB2H6／
SiH4＝10-2の比のガスからｐ層４を積層して太
陽電池を製作した。なおこの場合ｉ層８の中に取
り込まれるほう素の量は約１×1017原子数／cm3で
ある。各太陽電池のAM−１（100mV／cm3）の光
照射下での特性を測定した結果を第１表に示す。
ｉ−ｎ構造を有する半導体薄膜、例えばシランの
グロ−放電分解によつて形成された非晶質シリコ
ン膜を有する薄膜太陽電池に関する。 〔従来技術とその問題点〕 太陽電池は太陽光或は電灯光を電気エネルギー
に変換するものとして最近とみに注目されている
が、光電変換活性領域を形成するための半導体層
としては、単結晶シリコン、多結晶シリコンのほ
かに非晶質シリコン（以下ａ−Siと配す）が利用
されている。第１図にａ−Si膜を用いた太陽電池
の構造の例を示す。第１図においてステンレス鋼
基板１の上に先ずシラン（SiH4）にフオスフイ
ン（PH3）を添加したガスをグロ−放電法により
分解してａ−Si膜のｎ層２を堆積させ、次いで
SiH4のみの分解によりｉ層３を、さらにシボラ
ン（B2H6）を添加することによりｐ層４を全体
のａ−Si膜厚が1μmになる程度に堆積させたもの
である。ｐ層４上には蒸着などによつて、例えば
ITO（インジウムすず酸化物）からなる透明導電
膜５が被着され、その上に格子状の集電金属電極
６が設けられている。この太陽電池に透明導電膜
５を通して光７が入射すると光起電力を生じ、光
起電力は基板１と電極６から取り出される。透明
導電膜５は反射防止膜を兼ねるもので、ITOに限
らずSnO2からなつてもよくあるいは光を透過で
きる程度の厚さの金属薄膜と反射防止膜（SiO，
SiO2，Si3N4，Ti2O3など）とを重ねた構造でも
差支えない。 〔発明の目的〕 本発明はこのようなｐ−ｉ−ｎ構造をもつ薄膜
太陽電池の変換効率をさらに向上させることを目
的とする。 〔発明の要点〕 上記の目的を達成するために、本発明によれ
ば、金属基板上にｎ層を基板側にしたｐ−ｉ−ｎ
構造を有する半導体薄膜を有し、ｐ層側からの光
の入射により光起電力を生じるものにおいて、ｉ
層の膜厚がほぼ0.6μmであると共に、該ｉ層のｐ
層に近い側がほう素を２ないし３×1017原子数／
cm3添加した層からなり、該層が前記ｉ層の全厚み
の約1/6〜2/6を占めるものとする。 〔発明の実施例〕 本発明による薄膜太陽電池は、例えば第２図の
ような構造を有し、図から明らかなように第１図
に示したｉ層３のｐ層４に近い側にｐ層４中の
族元素（ほう素）添加量に比して低いほう素添加
量を有するｉ層８が形成されている。このような
構造を有する太陽電池として、ステンレス鋼基板
１の上にPH3／SiH4＝10-2の比でPH3ガスを
SiH4ガスに混入してグロ−放電法によりｎ層２
を堆積し、次いでSiH4のみのｉ層３とB2H6／
SiH4のガス比を10-6としたｉ層８を、ｉ層全体
の膜厚のなかでｉ層３とｉ層８の膜厚をいろいろ
変化させて成長させ、さらにこの上にB2H6／
SiH4＝10-2の比のガスからｐ層４を積層して太
陽電池を製作した。なおこの場合ｉ層８の中に取
り込まれるほう素の量は約１×1017原子数／cm3で
ある。各太陽電池のAM−１（100mV／cm3）の光
照射下での特性を測定した結果を第１表に示す。
【表】
第１表から明らかなように、B2H6／SiH4のガ
ス比が10-6の時ｉ層膜中のほう素を添加する領域
には最適値がありｉ層全体膜厚に対しSiH4のみ
のｉ層３が30％、B2H6／SiH4の比が10-6で形成
したｉ層８が70％のとき太陽電池特性はすぐれた
特性を有し、変換効率に著しい向上を示した。 第３図にB2H6／SiH4の比を0.5ppm〜5ppmの
範囲で変化させた場合において、ｉ層内のほう素
を添加しない層３の割合によつて効率が変化する
様子を示す。B2H6／SiH4の比が２，３，5ppm
の場合には第２表に示すような最適点が存在する
ことがわかつた。なおB2H6／SiH4の比が５×
10-6より大きくなつた場合は、開放電圧、形状因
子がｉ層８を設けない場合より低くなり、本発明
の効果は得られなかつた。
ス比が10-6の時ｉ層膜中のほう素を添加する領域
には最適値がありｉ層全体膜厚に対しSiH4のみ
のｉ層３が30％、B2H6／SiH4の比が10-6で形成
したｉ層８が70％のとき太陽電池特性はすぐれた
特性を有し、変換効率に著しい向上を示した。 第３図にB2H6／SiH4の比を0.5ppm〜5ppmの
範囲で変化させた場合において、ｉ層内のほう素
を添加しない層３の割合によつて効率が変化する
様子を示す。B2H6／SiH4の比が２，３，5ppm
の場合には第２表に示すような最適点が存在する
ことがわかつた。なおB2H6／SiH4の比が５×
10-6より大きくなつた場合は、開放電圧、形状因
子がｉ層８を設けない場合より低くなり、本発明
の効果は得られなかつた。
以上に述べたように、本発明は上記の構成を採
用した結果、ｉ層内の電界分布を均一にし、光の
入射により発生したキヤリアの走行中における再
結合の影響を少なくし、短絡光電流の増加と形状
因子の改善をもたらして、最大で７％以上という
高い変換効率を実現可能な薄膜太陽電池を提供す
ることができる。本発明は薄膜太陽電池の製造装
置を特に追加、変更することなく、太陽電池の特
性改善を可能にするのでその効果はすこぶる大き
い。
用した結果、ｉ層内の電界分布を均一にし、光の
入射により発生したキヤリアの走行中における再
結合の影響を少なくし、短絡光電流の増加と形状
因子の改善をもたらして、最大で７％以上という
高い変換効率を実現可能な薄膜太陽電池を提供す
ることができる。本発明は薄膜太陽電池の製造装
置を特に追加、変更することなく、太陽電池の特
性改善を可能にするのでその効果はすこぶる大き
い。
第１図は従来の薄膜太陽電池の断面図、第２図
は本発明の一実施例の断面図、第３図は本発明の
実施例におけるｉ層中のほう素添加の厚さの割合
による効率の変化を示す線図、第４図は本発明の
実施例および従来の太陽電池の形状因子の波長依
存曲線図、第５図ａ，ｂは太陽電池に光が入射し
た場合のキヤリアの振舞いを示す模式図で、ａは
短波長光、ｂは長波長光の場合、第６図ａ〜ｃは
ａに示す太陽電池断面模型の位置に対応して、ｂ
はバンドフロフアイル、ｃは電界分布を示した模
式図である。 １……ステンレス鋼基板、２……ａ−Si−ｎ
層、３……ａ−Si−ｉ層、４……ａ−Si−ｐ層、
５……透明導電膜、８……ほう素添加ａ−Si−ｉ
層。
は本発明の一実施例の断面図、第３図は本発明の
実施例におけるｉ層中のほう素添加の厚さの割合
による効率の変化を示す線図、第４図は本発明の
実施例および従来の太陽電池の形状因子の波長依
存曲線図、第５図ａ，ｂは太陽電池に光が入射し
た場合のキヤリアの振舞いを示す模式図で、ａは
短波長光、ｂは長波長光の場合、第６図ａ〜ｃは
ａに示す太陽電池断面模型の位置に対応して、ｂ
はバンドフロフアイル、ｃは電界分布を示した模
式図である。 １……ステンレス鋼基板、２……ａ−Si−ｎ
層、３……ａ−Si−ｉ層、４……ａ−Si−ｐ層、
５……透明導電膜、８……ほう素添加ａ−Si−ｉ
層。
Claims (1)
- １ 金属基板上にｎ層を基板側にしたｐ−ｉ−ｎ
構造を有する半導体薄膜を有し、ｐ層側からの光
の入射により光起電力を生じるものにおいて、ｉ
層の膜厚がほぼ0.6μmであると共に、該ｉ層のｐ
層に近い側がほう素を２ないし３×1017原子数／
cm3添加した層からなり、該層が前記ｉ層の全厚み
の約1/6〜2/6を占めることを特徴とする薄膜太陽
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157975A JPS6050972A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157975A JPS6050972A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 薄膜太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050972A JPS6050972A (ja) | 1985-03-22 |
| JPH0586677B2 true JPH0586677B2 (ja) | 1993-12-13 |
Family
ID=15661513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157975A Granted JPS6050972A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6050972A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4692558A (en) * | 1983-05-11 | 1987-09-08 | Chronar Corporation | Counteraction of semiconductor impurity effects |
| CA1321660C (en) * | 1985-11-05 | 1993-08-24 | Hideo Yamagishi | Amorphous-containing semiconductor device with high resistivity interlayer or with highly doped interlayer |
| JPH0799777B2 (ja) * | 1986-03-27 | 1995-10-25 | 住友電気工業株式会社 | 非晶質半導体素子 |
| JPH0232569A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | アモルファス太陽電池 |
| JP5219538B2 (ja) * | 2008-02-12 | 2013-06-26 | 大成建設株式会社 | 太陽光発電薄膜を基材に直接形成した太陽電池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS564287A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-17 | Rca Corp | Amorphous silicon solar battery |
| JPS56150876A (en) * | 1980-04-24 | 1981-11-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Photovoltaic device |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP58157975A patent/JPS6050972A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS564287A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-17 | Rca Corp | Amorphous silicon solar battery |
| JPS56150876A (en) * | 1980-04-24 | 1981-11-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Photovoltaic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6050972A (ja) | 1985-03-22 |
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