JPH06169097A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH06169097A JPH06169097A JP43A JP34317992A JPH06169097A JP H06169097 A JPH06169097 A JP H06169097A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34317992 A JP34317992 A JP 34317992A JP H06169097 A JPH06169097 A JP H06169097A
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- JP
- Japan
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- solar cell
- silicon semiconductor
- type
- substrate
- porous
- Prior art date
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- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 簡単な方法で製造できる、高エネルギー変換
効率の太陽電池を提供する。 【構成】 シリコン半導体の受光側表面から一定深さま
で多孔質層とした太陽電池。
効率の太陽電池を提供する。 【構成】 シリコン半導体の受光側表面から一定深さま
で多孔質層とした太陽電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン半導体よりな
る太陽電池の改良に関するものである。
る太陽電池の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】人類が利用しているエネルギー源は従来
主として石炭、石油等の化石燃料であるが、これらは近
い将来枯渇のおそれがあるほか、地球温暖化など環境関
係に重大な問題があるため、太陽エネルギーを直接電気
エネルギーに変換する太陽光発電特に太陽電池による発
電が注目され、中でも半導体材料を用いる太陽電池はそ
の有効な手段として、これまでも各国で材料とその製造
方法について精力的な開発が進められている。
主として石炭、石油等の化石燃料であるが、これらは近
い将来枯渇のおそれがあるほか、地球温暖化など環境関
係に重大な問題があるため、太陽エネルギーを直接電気
エネルギーに変換する太陽光発電特に太陽電池による発
電が注目され、中でも半導体材料を用いる太陽電池はそ
の有効な手段として、これまでも各国で材料とその製造
方法について精力的な開発が進められている。
【０００３】従来の太陽電池には、例えばｐ型のシリコ
ン半導体基板に、ｎ型不純物を拡散または注入して、ｐ
ｎ接合面を形成した接合型のものが多い。図３はこれを
示すもので、３価の元素例えばボロンを含むｐ型シリコ
ン半導体よりなる基板１の表面から、５価の元素例えば
リンを拡散すると、基板表面から一定深さまでｎ型層２
が形成され、ｐｎ接合面３を生じる。そこで受光層とな
るｎ型層表面に表面電極４、基板の裏面に裏面電極５を
設け、受光層の表面に太陽光を照射すると、裏面電極５
より表面電極４に向かう起電力が発生する。
ン半導体基板に、ｎ型不純物を拡散または注入して、ｐ
ｎ接合面を形成した接合型のものが多い。図３はこれを
示すもので、３価の元素例えばボロンを含むｐ型シリコ
ン半導体よりなる基板１の表面から、５価の元素例えば
リンを拡散すると、基板表面から一定深さまでｎ型層２
が形成され、ｐｎ接合面３を生じる。そこで受光層とな
るｎ型層表面に表面電極４、基板の裏面に裏面電極５を
設け、受光層の表面に太陽光を照射すると、裏面電極５
より表面電極４に向かう起電力が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる構
成の太陽電池の、太陽エネルギーを電気エネルギーに変
換する効率は理論的には約３０％であるが、現在得られ
る太陽電池ではこれにまだ達していない。
成の太陽電池の、太陽エネルギーを電気エネルギーに変
換する効率は理論的には約３０％であるが、現在得られ
る太陽電池ではこれにまだ達していない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来に比べエ
ネルギー変換効率が高く、かつ製造コストも低い新しい
高効率の太陽電池を提供するもので、これはシリコン半
導体の受光側表面から一定深さまで多孔質層であること
を特徴とする太陽電池である。
ネルギー変換効率が高く、かつ製造コストも低い新しい
高効率の太陽電池を提供するもので、これはシリコン半
導体の受光側表面から一定深さまで多孔質層であること
を特徴とする太陽電池である。
【０００６】本発明の高効率の太陽電池の基本構造は、
シリコン半導体の受光側表面から一定深さに達する微細
孔を多数分散形成したもので、かかる微細孔を形成する
には、例えばｐ型シリコン単結晶基板１を陽極、Ｐｔを
陰極としてＨＦ水溶液中で１０〜８０ｍＡ／ｃｍ2 の電
流密度で電解反応を起こさせることにより、図１（ａ）
に示すように、表面に分散して開口した多数の微細孔６
を有する多孔質層７を形成することができる。
シリコン半導体の受光側表面から一定深さに達する微細
孔を多数分散形成したもので、かかる微細孔を形成する
には、例えばｐ型シリコン単結晶基板１を陽極、Ｐｔを
陰極としてＨＦ水溶液中で１０〜８０ｍＡ／ｃｍ2 の電
流密度で電解反応を起こさせることにより、図１（ａ）
に示すように、表面に分散して開口した多数の微細孔６
を有する多孔質層７を形成することができる。
【０００７】このようにして基板１の表面に多孔質層７
を形成した後、ｎ型不純物例えばリンを拡散させてｐｎ
接合面３を形成し、さらに表面及び裏面の電極を設ける
ことによってｐｎ接合型の太陽電池とすることができ
る。この場合拡散条件を選択することによってｐｎ接合
面３を図１（ａ）あるいは（ｂ）に示すように形成する
ことができ、特に図１（ｂ）の場合にはｐｎ接合面３の
面積が増加し、変換効率を増大させることができる。ま
た微細孔６の形成は、半導体基板１に逆導電型のシリコ
ン半導体層を拡散しｐｎ接合面を形成させた後でもよ
く、これは基板がｐ型かｎ型かによって選択すればよ
い。
を形成した後、ｎ型不純物例えばリンを拡散させてｐｎ
接合面３を形成し、さらに表面及び裏面の電極を設ける
ことによってｐｎ接合型の太陽電池とすることができ
る。この場合拡散条件を選択することによってｐｎ接合
面３を図１（ａ）あるいは（ｂ）に示すように形成する
ことができ、特に図１（ｂ）の場合にはｐｎ接合面３の
面積が増加し、変換効率を増大させることができる。ま
た微細孔６の形成は、半導体基板１に逆導電型のシリコ
ン半導体層を拡散しｐｎ接合面を形成させた後でもよ
く、これは基板がｐ型かｎ型かによって選択すればよ
い。
【０００８】両電極４、５の形成は微細孔６の形成の前
でも後でもよい。例えば、半導体基板１に逆導電性の不
純物元素を拡散してｐｎ接合面３をつくり、表面電極４
を設ける予定位置に絶縁性被膜を形成し、裏面電極５を
形成した後、受光側表面を多孔質化し、ついで絶縁性被
膜を除去して表面電極４を形成することもできる。
でも後でもよい。例えば、半導体基板１に逆導電性の不
純物元素を拡散してｐｎ接合面３をつくり、表面電極４
を設ける予定位置に絶縁性被膜を形成し、裏面電極５を
形成した後、受光側表面を多孔質化し、ついで絶縁性被
膜を除去して表面電極４を形成することもできる。
【０００９】このほか多孔質の受光層表面に、例えばＰ
ｔのような金属の半透明の極く薄い膜を形成してショッ
トキー型の太陽電池、さらには受光層とＰｔ薄膜の間に
ＳｉＯ2 等の絶縁性薄膜を挟んだＭＩＳ型の太陽電池と
することも可能である。
ｔのような金属の半透明の極く薄い膜を形成してショッ
トキー型の太陽電池、さらには受光層とＰｔ薄膜の間に
ＳｉＯ2 等の絶縁性薄膜を挟んだＭＩＳ型の太陽電池と
することも可能である。
【００１０】基板１はｐ型またはｎ型の結晶質シリコン
半導体で、抵抗率は０．０１〜５０Ωｃｍが好ましい。
多孔質層７の深さは０．１〜５００μｍが太陽光線の吸
収効率からみて適当である。また微細孔６の径は平均１
０〜１０００Å、間隔は平均１ｎｍ〜１００μｍである
のが望ましく、これらは半導体基板の特性に応じ適宜電
解条件を選択することによって制御することができる。
半導体で、抵抗率は０．０１〜５０Ωｃｍが好ましい。
多孔質層７の深さは０．１〜５００μｍが太陽光線の吸
収効率からみて適当である。また微細孔６の径は平均１
０〜１０００Å、間隔は平均１ｎｍ〜１００μｍである
のが望ましく、これらは半導体基板の特性に応じ適宜電
解条件を選択することによって制御することができる。
【００１１】
【作用】多孔質シリコンの光の波長に対する光導電特性
は、図２（ａ）に示すように、太陽光線のうち短波長側
の最もエネルギー密度の高い領域にピークを示す。した
がってシリコン半導体の受光側表面から一定深さまで多
孔質層とした本発明の高効率の太陽電池では、図２
（ｂ）に示すように、結晶シリコンの光電流の分光特性
Ａに対し、多孔質シリコン層の収光特性Ｂが加えられ
て、短波長側の収光特性が改善された本発明の高効率の
太陽電池の収光特性Ｃが得られる。さらに図１（ａ）お
よび（ｂ）に示すように、多孔質層７では光の多重反射
による吸収率の増加があるので、一層変換効率の向上を
図ることができる。
は、図２（ａ）に示すように、太陽光線のうち短波長側
の最もエネルギー密度の高い領域にピークを示す。した
がってシリコン半導体の受光側表面から一定深さまで多
孔質層とした本発明の高効率の太陽電池では、図２
（ｂ）に示すように、結晶シリコンの光電流の分光特性
Ａに対し、多孔質シリコン層の収光特性Ｂが加えられ
て、短波長側の収光特性が改善された本発明の高効率の
太陽電池の収光特性Ｃが得られる。さらに図１（ａ）お
よび（ｂ）に示すように、多孔質層７では光の多重反射
による吸収率の増加があるので、一層変換効率の向上を
図ることができる。
【００１２】
（実施例１）抵抗率５Ωｃｍ、厚さ２５０μｍのｐ型
（１１１）ＣＺシリコン単結晶基板を、１辺の長さ２０
ｍｍの正方形にカットし、一方の表面に、アルミニウム
ペーストを塗布焼成してアルミニウム電極を形成する。
これにＰｔ電極を対向させて、４８％ＨＦ水溶液中で２
０ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で陽極化成し、基板の他方の
表面に厚さ５０μｍの多孔質層を形成した。この多孔質
層を有する基板にＰＯＣｌ3 の気相拡散法によってｎ+
層を形成させた後、多孔質層の表面および裏面のアルミ
ニウム電極面にＡｇペーストを印刷焼成して銀電極を形
成し、本発明の太陽電池を製作した。これをＡＭ１．
５、１００ｍＷ／ｃｍ2 、２８℃の条件で、変換効率を
測定したところ１５．２％であった。
（１１１）ＣＺシリコン単結晶基板を、１辺の長さ２０
ｍｍの正方形にカットし、一方の表面に、アルミニウム
ペーストを塗布焼成してアルミニウム電極を形成する。
これにＰｔ電極を対向させて、４８％ＨＦ水溶液中で２
０ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で陽極化成し、基板の他方の
表面に厚さ５０μｍの多孔質層を形成した。この多孔質
層を有する基板にＰＯＣｌ3 の気相拡散法によってｎ+
層を形成させた後、多孔質層の表面および裏面のアルミ
ニウム電極面にＡｇペーストを印刷焼成して銀電極を形
成し、本発明の太陽電池を製作した。これをＡＭ１．
５、１００ｍＷ／ｃｍ2 、２８℃の条件で、変換効率を
測定したところ１５．２％であった。
【００１３】（実施例２）抵抗率５Ωｃｍ、厚さ２５０
μｍのｐ型（１１１）ＣＺシリコン単結晶基板を１辺の
長さ２０ｍｍの正方形にカットし、一方の表面にアルミ
ニウムペーストを塗布焼成してアルミニウム電極を形成
する。これにＰｔ電極を対向させて、４８％ＨＦ水溶液
中で２０ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で陽極化成し、基板の
他方の表面に厚さ２５μｍの多孔質層を形成した。この
多孔質層の表面に５０Åの半透明Ｐｔ薄膜をスパッタ成
膜し、ついで基板の表面および裏面にＡｇペーストを印
刷のうえ焼成して表面電極と裏面電極とした。ついで受
光層の表面に酸化チタンの無反射被覆をスピン法で形成
し、ショットキー型太陽電池セルを製作した。この太陽
電池セルをＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2 、２８℃の
条件で、変換効率を測定したところ１２．３％であつ
た。
μｍのｐ型（１１１）ＣＺシリコン単結晶基板を１辺の
長さ２０ｍｍの正方形にカットし、一方の表面にアルミ
ニウムペーストを塗布焼成してアルミニウム電極を形成
する。これにＰｔ電極を対向させて、４８％ＨＦ水溶液
中で２０ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で陽極化成し、基板の
他方の表面に厚さ２５μｍの多孔質層を形成した。この
多孔質層の表面に５０Åの半透明Ｐｔ薄膜をスパッタ成
膜し、ついで基板の表面および裏面にＡｇペーストを印
刷のうえ焼成して表面電極と裏面電極とした。ついで受
光層の表面に酸化チタンの無反射被覆をスピン法で形成
し、ショットキー型太陽電池セルを製作した。この太陽
電池セルをＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2 、２８℃の
条件で、変換効率を測定したところ１２．３％であつ
た。
【００１４】
【発明の効果】本発明の高効率の太陽電池は、極めて簡
単な方法で製造することができ、かつ高いエネルギー変
換効率を有するもので、産業上きわめて有用なものであ
る。
単な方法で製造することができ、かつ高いエネルギー変
換効率を有するもので、産業上きわめて有用なものであ
る。
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明の高効率の太陽電池の
特徴を模式的に示す縦断面図である。
特徴を模式的に示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は多孔質シリコンの光導電率特性図、
（ｂ）では、Ａは結晶シリコンの、Ｂは多孔質シリコン
のおよびＣは本発明の高効率の太陽電池の収光特性図で
ある。
（ｂ）では、Ａは結晶シリコンの、Ｂは多孔質シリコン
のおよびＣは本発明の高効率の太陽電池の収光特性図で
ある。
【図３】従来の太陽電池の構造を模式的に示す縦断面図
である。
である。
１…基板 ２…ｎ型層 ３…ｐｎ接合面 ４…表面電極 ５…裏面電極 ６…微細孔 ７…多孔質層
フロントページの続き (72)発明者 山田 透 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番１号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内 (72)発明者 平沢 照彦 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番１号 信越化学工業株式会社コーポレートリサ ーチセンター内
Claims (7)
- 【請求項１】シリコン半導体の受光側表面から一定深さ
まで多孔質層であることを特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】シリコン半導体が結晶質である請求項１に
記載の太陽電池。 - 【請求項３】シリコン半導体が非晶質である請求項１に
記載の太陽電池。 - 【請求項４】シリコン半導体を基板状に形成し、その表
面層を多孔質とした請求項１、２、３に記載の太陽電
池。 - 【請求項５】シリコン半導体が０．０１〜５０Ωｃｍの
平均抵抗率をもつｐまたはｎ型である請求項４に記載の
太陽電池。 - 【請求項６】一定深さが平均０．１〜５００μｍである
請求項１〜５に記載の太陽電池。 - 【請求項７】多孔質シリコン半導体の微細孔の径が平均
１０〜１０００Å、間隔が平均１ｎｍ〜１００μｍであ
る請求項１〜６に記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06169097A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06169097A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06169097A true JPH06169097A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=18359526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Pending JPH06169097A (ja) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06169097A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1843398A2 (en) * | 2006-04-05 | 2007-10-10 | Samsung SDI Co., Ltd. | Solar cell and its method of manufacture |
| JP2010056525A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 太陽電池及びその製造方法 |
| WO2012102280A1 (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-02 | 株式会社Sumco | 太陽電池用ウェーハおよびその製造方法 |
| JP2012156331A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Sumco Corp | 太陽電池用ウェーハの製造方法、太陽電池セルの製造方法、および太陽電池モジュールの製造方法 |
| JP2013012705A (ja) * | 2011-06-01 | 2013-01-17 | Sumco Corp | 太陽電池用ウェーハ、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール |
| JP2014512673A (ja) * | 2011-03-08 | 2014-05-22 | アライアンス フォー サステイナブル エナジー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 向上された青色感度を有する効率的なブラックシリコン光起電装置 |
| US8883543B2 (en) | 2011-05-17 | 2014-11-11 | Sumco Corporation | Method of producing wafer for solar cell, method of producing solar cell, and method of producing solar cell module |
-
1992
- 1992-11-30 JP JP43A patent/JPH06169097A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1843398A2 (en) * | 2006-04-05 | 2007-10-10 | Samsung SDI Co., Ltd. | Solar cell and its method of manufacture |
| EP1843398A3 (en) * | 2006-04-05 | 2011-03-23 | Samsung SDI Co., Ltd. | Solar cell and its method of manufacture |
| US8227881B2 (en) | 2006-04-05 | 2012-07-24 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Solar cell and its method of manufacture |
| JP2010056525A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 太陽電池及びその製造方法 |
| CN103493214A (zh) * | 2011-01-26 | 2014-01-01 | 胜高股份有限公司 | 太阳能电池用晶片及其制备方法 |
| JP2012156331A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Sumco Corp | 太陽電池用ウェーハの製造方法、太陽電池セルの製造方法、および太陽電池モジュールの製造方法 |
| DE112012000576T5 (de) | 2011-01-26 | 2013-11-28 | Sumco Corp. | Wafer für Solarzellen und Verfahren zu dessen Herstellung |
| WO2012102280A1 (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-02 | 株式会社Sumco | 太陽電池用ウェーハおよびその製造方法 |
| KR101528864B1 (ko) * | 2011-01-26 | 2015-06-15 | 가부시키가이샤 사무코 | 태양전지용 웨이퍼 및 그 제조 방법 |
| TWI494971B (zh) * | 2011-01-26 | 2015-08-01 | Sumco Corp | 太陽電池用晶圓及其製造方法 |
| US9276153B2 (en) | 2011-01-26 | 2016-03-01 | Sumco Corporation | Solar cell wafer and method of producing the same |
| DE112012000576B4 (de) | 2011-01-26 | 2023-06-07 | Sumco Corp. | Verfahren zur Herstellung eines Wafers für Solarzellen, einer Solarzelle, und eines Solarzellenmoduls |
| JP2014512673A (ja) * | 2011-03-08 | 2014-05-22 | アライアンス フォー サステイナブル エナジー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 向上された青色感度を有する効率的なブラックシリコン光起電装置 |
| US11251318B2 (en) | 2011-03-08 | 2022-02-15 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Efficient black silicon photovoltaic devices with enhanced blue response |
| US8883543B2 (en) | 2011-05-17 | 2014-11-11 | Sumco Corporation | Method of producing wafer for solar cell, method of producing solar cell, and method of producing solar cell module |
| JP2013012705A (ja) * | 2011-06-01 | 2013-01-17 | Sumco Corp | 太陽電池用ウェーハ、太陽電池セルおよび太陽電池モジュール |
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