JPH07249787A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
- Publication number
- JPH07249787A JPH07249787A JP6041109A JP4110994A JPH07249787A JP H07249787 A JPH07249787 A JP H07249787A JP 6041109 A JP6041109 A JP 6041109A JP 4110994 A JP4110994 A JP 4110994A JP H07249787 A JPH07249787 A JP H07249787A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- barrier layer
- type
- solar cell
- silicon substrate
- single crystal
- Prior art date
- 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
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電変換効率の改善が図れた太陽電池を提供
すること。 【構成】 この太陽電池は、ｐ型単結晶シリコン基板１
と、このシリコン基板１の光入射側面に設けられシリコ
ン基板１との間でｐｎ接合を形成するｎ+アモルファス
シリコン層２と、シリコン基板１の反対側面に設けられ
ｐ型でかつシリコンよりそのバンドギャップが大きいＳ
ｉＯx（x=0.5）により形成された障壁層５と、この障壁
層５の背面側に設けられた裏面電極６とでその主要部が
構成される。そして、ＨＬ（High-Low）接合で障壁層を
構成する従来の太陽電池に較べて、この太陽電池におい
ては障壁層に適用する半導体材料の種類に応じてシリコ
ン基板１と障壁層５との間のエネルギ差を大きく設定で
き、裏面電極６側への少数キャリアの拡散を大幅に抑制
できるためその光電変換効率の改善が図れる。
すること。 【構成】 この太陽電池は、ｐ型単結晶シリコン基板１
と、このシリコン基板１の光入射側面に設けられシリコ
ン基板１との間でｐｎ接合を形成するｎ+アモルファス
シリコン層２と、シリコン基板１の反対側面に設けられ
ｐ型でかつシリコンよりそのバンドギャップが大きいＳ
ｉＯx（x=0.5）により形成された障壁層５と、この障壁
層５の背面側に設けられた裏面電極６とでその主要部が
構成される。そして、ＨＬ（High-Low）接合で障壁層を
構成する従来の太陽電池に較べて、この太陽電池におい
ては障壁層に適用する半導体材料の種類に応じてシリコ
ン基板１と障壁層５との間のエネルギ差を大きく設定で
き、裏面電極６側への少数キャリアの拡散を大幅に抑制
できるためその光電変換効率の改善が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少数キャリアのみに対
するポテンシャルバリアとして機能する障壁層が半導体
基板と裏面電極との間に設けられた太陽電池に係り、特
に、光電変換効率の改善が図れる太陽電池の改良に関す
るものである。
するポテンシャルバリアとして機能する障壁層が半導体
基板と裏面電極との間に設けられた太陽電池に係り、特
に、光電変換効率の改善が図れる太陽電池の改良に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の太陽電池としては、例えば、図
３〜４に示すようにｐ型単結晶シリコン基板ａと、この
単結晶シリコン基板ａの光入射側面に設けられ単結晶シ
リコン基板ａとの間でｐｎ接合を形成するｎ+シリコン
層ｂと、このｎ+シリコン層ｂ上に一様に製膜されたＩ
ＴＯ（酸化インジウム錫）の反射防止層ｃと、この反射
防止層ｃ上に設けられた櫛歯状電極ｄと、上記単結晶シ
リコン基板ａの光入射側とは反対面に設けられ単結晶シ
リコン基板ａとの間でＨＬ（High-Low）接合を形成する
ｐ+シリコン層（高濃度のドーピング層）の障壁層ｅ
と、この障壁層ｅの背面側に一様に設けられた裏面電極
ｆとでその主要部が構成され、光入射に伴って発生した
エレクトロンとホールがそれぞれ上記電極ｄ、ｆから電
流（Ｉph）として取出される構造のものが知られてい
る。
３〜４に示すようにｐ型単結晶シリコン基板ａと、この
単結晶シリコン基板ａの光入射側面に設けられ単結晶シ
リコン基板ａとの間でｐｎ接合を形成するｎ+シリコン
層ｂと、このｎ+シリコン層ｂ上に一様に製膜されたＩ
ＴＯ（酸化インジウム錫）の反射防止層ｃと、この反射
防止層ｃ上に設けられた櫛歯状電極ｄと、上記単結晶シ
リコン基板ａの光入射側とは反対面に設けられ単結晶シ
リコン基板ａとの間でＨＬ（High-Low）接合を形成する
ｐ+シリコン層（高濃度のドーピング層）の障壁層ｅ
と、この障壁層ｅの背面側に一様に設けられた裏面電極
ｆとでその主要部が構成され、光入射に伴って発生した
エレクトロンとホールがそれぞれ上記電極ｄ、ｆから電
流（Ｉph）として取出される構造のものが知られてい
る。
【０００３】尚、図５はこの太陽電池の構造をモデル的
に記載した構造概念図（但し、反射防止膜ｃは省略され
ている）であり、また、図６はこの構造を有する太陽電
池のエネルギーバンド図を示している。
に記載した構造概念図（但し、反射防止膜ｃは省略され
ている）であり、また、図６はこの構造を有する太陽電
池のエネルギーバンド図を示している。
【０００４】そして、上記障壁層ｅを具備しない構造の
太陽電池に較べてこの太陽電池においては、ＨＬ接合ｇ
を構成する単結晶シリコン基板ａと障壁層ｅ間に存在す
る内蔵電界が少数キャリア（この場合、エレクトロン）
の裏面電極ｆへの拡散の障壁になるため（原則として光
により励起されたキャリアはシリコン基板中を等方に拡
散する）、単結晶シリコン基板ａの裏面側付近で発生し
た少数キャリアが上記内蔵電界の作用を受けて加速され
る結果、この少数キャリアを表面側の上記電極ｄから効
果的に収集することが可能となり、その光電変換効率の
向上が図れる利点を有するものであるとされていた。
太陽電池に較べてこの太陽電池においては、ＨＬ接合ｇ
を構成する単結晶シリコン基板ａと障壁層ｅ間に存在す
る内蔵電界が少数キャリア（この場合、エレクトロン）
の裏面電極ｆへの拡散の障壁になるため（原則として光
により励起されたキャリアはシリコン基板中を等方に拡
散する）、単結晶シリコン基板ａの裏面側付近で発生し
た少数キャリアが上記内蔵電界の作用を受けて加速され
る結果、この少数キャリアを表面側の上記電極ｄから効
果的に収集することが可能となり、その光電変換効率の
向上が図れる利点を有するものであるとされていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した構
造の太陽電池においては、単結晶シリコン基板ａと上記
障壁層ｅとは共に単結晶シリコンにより構成されている
ことから両者のバンドギャップは同一であるが、単結晶
シリコン基板ａ内に拡散された高濃度のドーパント（こ
の場合、ｐ型ドーパント）が作用して高濃度のドーピン
グ層から成る障壁層ｅのバンドを相対的に上げるため、
この障壁層ｅと単結晶シリコン基板ａとの間において図
６に示すようなエネルギ差（ΔＥ）が形成される。この
ため、上記単結晶シリコン基板ａに対するドーパントの
拡散量を増大させることにより単結晶シリコン基板ａと
障壁層ｅとの間のエネルギ差（ΔＥ）を大きく設定する
ことは原理的に可能である。
造の太陽電池においては、単結晶シリコン基板ａと上記
障壁層ｅとは共に単結晶シリコンにより構成されている
ことから両者のバンドギャップは同一であるが、単結晶
シリコン基板ａ内に拡散された高濃度のドーパント（こ
の場合、ｐ型ドーパント）が作用して高濃度のドーピン
グ層から成る障壁層ｅのバンドを相対的に上げるため、
この障壁層ｅと単結晶シリコン基板ａとの間において図
６に示すようなエネルギ差（ΔＥ）が形成される。この
ため、上記単結晶シリコン基板ａに対するドーパントの
拡散量を増大させることにより単結晶シリコン基板ａと
障壁層ｅとの間のエネルギ差（ΔＥ）を大きく設定する
ことは原理的に可能である。
【０００６】しかし、単結晶シリコン基板ａに対する上
記ドーパントの拡散量（固溶量）には一定の限界がある
ため、単結晶シリコン基板ａと障壁層ｅ間において設定
されるエネルギ差（ΔＥ）の大きさについても限界があ
った。
記ドーパントの拡散量（固溶量）には一定の限界がある
ため、単結晶シリコン基板ａと障壁層ｅ間において設定
されるエネルギ差（ΔＥ）の大きさについても限界があ
った。
【０００７】従って、ＨＬ接合ｇによる上記少数キャリ
アに対する障壁層ｅの機能にはドーパントの拡散量に起
因した一定の限界があるため、単結晶シリコン基板ａの
裏面側付近で発生した少数キャリアの一部が裏面電極ｆ
側に拡散しかつ界面再結合により消滅し易く、太陽電池
の光電変換効率を向上させる上において未だ改善の余地
を有していた。
アに対する障壁層ｅの機能にはドーパントの拡散量に起
因した一定の限界があるため、単結晶シリコン基板ａの
裏面側付近で発生した少数キャリアの一部が裏面電極ｆ
側に拡散しかつ界面再結合により消滅し易く、太陽電池
の光電変換効率を向上させる上において未だ改善の余地
を有していた。
【０００８】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、光電変換効率の
大幅な改善が図れる太陽電池を提供することにある。
れたもので、その課題とするところは、光電変換効率の
大幅な改善が図れる太陽電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、ｎ型又はｐ型半導体基板と、この半導体基板
の光入射側とは反対面に設けられ少数キャリアのみに対
するポテンシャルバリアとして機能する障壁層と、この
障壁層の裏面側に設けられた裏面電極を備える太陽電池
を前提とし、上記障壁層が、ｎ型又はｐ型半導体基板と
同型でかつ半導体基板を構成する材料よりバンドギャッ
プの大きい半導体材料により構成されていることを特徴
とするものである。
る発明は、ｎ型又はｐ型半導体基板と、この半導体基板
の光入射側とは反対面に設けられ少数キャリアのみに対
するポテンシャルバリアとして機能する障壁層と、この
障壁層の裏面側に設けられた裏面電極を備える太陽電池
を前提とし、上記障壁層が、ｎ型又はｐ型半導体基板と
同型でかつ半導体基板を構成する材料よりバンドギャッ
プの大きい半導体材料により構成されていることを特徴
とするものである。
【００１０】そして、この請求項１に係る発明において
は、ｎ型又はｐ型半導体基板に高濃度のドーピング層を
形成しＨＬ接合（同型ホモ接合）により障壁層を構成さ
せる従来の手段に代えて、同型ヘテロ接合（すなわち、
ｎ型又はｐ型半導体基板と、この半導体基板と同型でか
つ半導体基板を構成する材料よりバンドギャップの大き
い半導体材料との接合のことで、少数キャリアは透過で
きないが多数キャリアは自由に透過できるバンド構造を
有する接合）により障壁層を構成させており、障壁層に
適用される半導体材料のバンドギャップの大きさに対応
させて上記半導体基板と障壁層との間のエネルギ差（Δ
Ｅ）を従来より大きく設定できるため、上記少数キャリ
アの裏面電極側への拡散を大幅に抑制することが可能と
なる。
は、ｎ型又はｐ型半導体基板に高濃度のドーピング層を
形成しＨＬ接合（同型ホモ接合）により障壁層を構成さ
せる従来の手段に代えて、同型ヘテロ接合（すなわち、
ｎ型又はｐ型半導体基板と、この半導体基板と同型でか
つ半導体基板を構成する材料よりバンドギャップの大き
い半導体材料との接合のことで、少数キャリアは透過で
きないが多数キャリアは自由に透過できるバンド構造を
有する接合）により障壁層を構成させており、障壁層に
適用される半導体材料のバンドギャップの大きさに対応
させて上記半導体基板と障壁層との間のエネルギ差（Δ
Ｅ）を従来より大きく設定できるため、上記少数キャリ
アの裏面電極側への拡散を大幅に抑制することが可能と
なる。
【００１１】また、請求項１記載の発明に係る太陽電池
においては太陽電池の主要部を構成する半導体基板と障
壁層とを種類の異なる半導体材料にて形成させているた
め、太陽電池を構成する材料設計、プロセス設計の自由
度を増大させることも可能となる。
においては太陽電池の主要部を構成する半導体基板と障
壁層とを種類の異なる半導体材料にて形成させているた
め、太陽電池を構成する材料設計、プロセス設計の自由
度を増大させることも可能となる。
【００１２】この請求項１に係る発明において障壁層に
適用できる半導体材料としては太陽電池の主要部を構成
する半導体基板の種類に応じて適宜選定され、例えば、
上記半導体基板が単結晶シリコンの場合には、μｃ−Ｓ
ｉ（マイクロ・クリスタル・シリコン）、ＳｉＯx （但
し、０．５≦ｘ≦１．８）、ＳｉＮx （但し、０．５≦
ｘ≦１．２）、ＳｉＣx （但し、０＜ｘ≦０．９）等が
挙げられる。また、半導体基板としてＧａＡｓ基板が適
用されている場合には、上記障壁層を構成する半導体材
料としてＧａＰ、ＧａＡｓxＰ1-x（但し、０＜ｘ＜
１）、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（但し、０＜ｘ＜１）等を例示
でき、また、半導体基板としてＩｎＰ基板が適用されて
いる場合には、上記半導体材料としてＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＧａＡｓxＰ1-x（但し、０＜ｘ＜１）、及び、Ａｌ
xＧａ1-xＡｓ（但し、０＜ｘ＜１）等を例示できる。
適用できる半導体材料としては太陽電池の主要部を構成
する半導体基板の種類に応じて適宜選定され、例えば、
上記半導体基板が単結晶シリコンの場合には、μｃ−Ｓ
ｉ（マイクロ・クリスタル・シリコン）、ＳｉＯx （但
し、０．５≦ｘ≦１．８）、ＳｉＮx （但し、０．５≦
ｘ≦１．２）、ＳｉＣx （但し、０＜ｘ≦０．９）等が
挙げられる。また、半導体基板としてＧａＡｓ基板が適
用されている場合には、上記障壁層を構成する半導体材
料としてＧａＰ、ＧａＡｓxＰ1-x（但し、０＜ｘ＜
１）、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（但し、０＜ｘ＜１）等を例示
でき、また、半導体基板としてＩｎＰ基板が適用されて
いる場合には、上記半導体材料としてＧａＡｓ、Ｇａ
Ｐ、ＧａＡｓxＰ1-x（但し、０＜ｘ＜１）、及び、Ａｌ
xＧａ1-xＡｓ（但し、０＜ｘ＜１）等を例示できる。
【００１３】尚、上述したＳｉＯx 、ＳｉＮx 、ＳｉＣ
x 、ＧａＡｓxＰ1-x、及び、ＡｌxＧａ1-xＡｓ等ついて
はその組成に応じてそのバンドギャップの大きさを適宜
調整することが可能である。また、上記障壁層の製膜手
段としてはその材料の種類により任意な方法が適用で
き、例えば、蒸着法、スパッタリング法、ＭＢＥ（分子
線エピタキシ）法等の物理的気相成長法、熱ＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ法等の化学的気相成長法等が挙
げられ、更に、液相エピタキシャル成長（ＬＰＥ）法等
液相成長法の適用も可能である。
x 、ＧａＡｓxＰ1-x、及び、ＡｌxＧａ1-xＡｓ等ついて
はその組成に応じてそのバンドギャップの大きさを適宜
調整することが可能である。また、上記障壁層の製膜手
段としてはその材料の種類により任意な方法が適用で
き、例えば、蒸着法、スパッタリング法、ＭＢＥ（分子
線エピタキシ）法等の物理的気相成長法、熱ＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ法等の化学的気相成長法等が挙
げられ、更に、液相エピタキシャル成長（ＬＰＥ）法等
液相成長法の適用も可能である。
【００１４】ここで、上記障壁層に適用される半導体材
料のバンド特性により多数キャリアに対する障壁層の電
気抵抗が無視できなくなる場合がある。このような場合
には多数キャリアの種類に応じてｎ型またはｐ型ドーパ
ントを障壁層を構成する半導体材料内に添加することに
より回避できる。このようなｎ型又はｐ型ドーパントと
しては適用される半導体材料の種類に応じて適宜材料が
利用できる。例えば、障壁層を構成する半導体材料に上
述したμｃ−Ｓｉ、ＳｉＯx 、ＳｉＮx 、及び、ＳｉＣ
x 等シリコン系材料が適用されている場合、ｎ型ドーパ
ントとしては、Ｐ（リン）、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ
（ヒ素）等があり、ｐ型ドーパントとしては、Ｂ（ボロ
ン）、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ
（アルミニウム）等がある。そして、シリコン系障壁層
の製膜時にＰＨ3（フォスフィン）ガス、ＡｓＨ3（アル
シン）ガス、Ｂ2Ｈ6（ジボラン）ガス、Ｂ（ＣＨ3）
3（トリメチルボロン）ガス等のドーパントガスを作用
させることにより上記障壁層内に添加させることができ
る。
料のバンド特性により多数キャリアに対する障壁層の電
気抵抗が無視できなくなる場合がある。このような場合
には多数キャリアの種類に応じてｎ型またはｐ型ドーパ
ントを障壁層を構成する半導体材料内に添加することに
より回避できる。このようなｎ型又はｐ型ドーパントと
しては適用される半導体材料の種類に応じて適宜材料が
利用できる。例えば、障壁層を構成する半導体材料に上
述したμｃ−Ｓｉ、ＳｉＯx 、ＳｉＮx 、及び、ＳｉＣ
x 等シリコン系材料が適用されている場合、ｎ型ドーパ
ントとしては、Ｐ（リン）、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ
（ヒ素）等があり、ｐ型ドーパントとしては、Ｂ（ボロ
ン）、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ
（アルミニウム）等がある。そして、シリコン系障壁層
の製膜時にＰＨ3（フォスフィン）ガス、ＡｓＨ3（アル
シン）ガス、Ｂ2Ｈ6（ジボラン）ガス、Ｂ（ＣＨ3）
3（トリメチルボロン）ガス等のドーパントガスを作用
させることにより上記障壁層内に添加させることができ
る。
【００１５】そして、太陽電池の主要部を構成する半導
体基板がｎ型の場合、上記障壁層を構成する半導体材料
内にｎ型ドーパントを添加することにより障壁層の多数
キャリア（この場合エレクトロン）に対する電気抵抗を
低減させることが可能となり、また、半導体基板がｐ型
の場合には上記半導体材料内にｐ型ドーパントを添加す
ることにより障壁層の多数キャリア（この場合ホール）
に対する電気抵抗を低減させることが可能となる。
体基板がｎ型の場合、上記障壁層を構成する半導体材料
内にｎ型ドーパントを添加することにより障壁層の多数
キャリア（この場合エレクトロン）に対する電気抵抗を
低減させることが可能となり、また、半導体基板がｐ型
の場合には上記半導体材料内にｐ型ドーパントを添加す
ることにより障壁層の多数キャリア（この場合ホール）
に対する電気抵抗を低減させることが可能となる。
【００１６】尚、この技術的手段は、従来技術において
説明したｐｎ接合を有する通常の太陽電池に適用できる
他、単結晶シリコン基板等半導体基板が組込まれている
各種構造の太陽電池に適用することができる。
説明したｐｎ接合を有する通常の太陽電池に適用できる
他、単結晶シリコン基板等半導体基板が組込まれている
各種構造の太陽電池に適用することができる。
【００１７】
【作用】請求項１に係る発明によれば、同型ヘテロ接合
（ｎ型又はｐ型半導体基板とこの半導体基板と同型でか
つ半導体基板を構成する材料よりバンドギャップの大き
い半導体材料との接合のことで、少数キャリアは透過で
きないが多数キャリアは自由に透過できるバンド構造を
有する接合）により障壁層を構成させており、障壁層に
適用される半導体材料のバンドギャップの大きさに対応
させて上記半導体基板と障壁層との間のエネルギ差を従
来より大きく設定できるため上記少数キャリアの裏面電
極側への拡散を大幅に抑制することが可能となり、か
つ、半導体基板と障壁層とが種類の異なる半導体材料に
て構成されることから太陽電池を構成する材料設計、プ
ロセス設計の自由度を増大させることも可能となる。ま
た、上記障壁層を構成する半導体材料内にｎ型またはｐ
型ドーパントを添加した場合、上記障壁層の多数キャリ
アに対する電気抵抗を低減させることも可能となる。
（ｎ型又はｐ型半導体基板とこの半導体基板と同型でか
つ半導体基板を構成する材料よりバンドギャップの大き
い半導体材料との接合のことで、少数キャリアは透過で
きないが多数キャリアは自由に透過できるバンド構造を
有する接合）により障壁層を構成させており、障壁層に
適用される半導体材料のバンドギャップの大きさに対応
させて上記半導体基板と障壁層との間のエネルギ差を従
来より大きく設定できるため上記少数キャリアの裏面電
極側への拡散を大幅に抑制することが可能となり、か
つ、半導体基板と障壁層とが種類の異なる半導体材料に
て構成されることから太陽電池を構成する材料設計、プ
ロセス設計の自由度を増大させることも可能となる。ま
た、上記障壁層を構成する半導体材料内にｎ型またはｐ
型ドーパントを添加した場合、上記障壁層の多数キャリ
アに対する電気抵抗を低減させることも可能となる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００１９】［実施例１］この実施例に係る太陽電池
は、図１に示すようにｐ型単結晶シリコン基板１と、こ
の単結晶シリコン基板１の光入射側面に設けられ単結晶
シリコン基板１との間でｐｎ接合を形成するｎ+アモル
ファスシリコン層２と、このｎ+アモルファスシリコン
層２上に一様に製膜されたＩＴＯ（酸化インジウム錫）
の反射防止層３と、この反射防止層３上に設けられた銀
ペーストの櫛歯状電極４と、上記単結晶シリコン基板１
の反対側面に設けられｐ型でかつシリコンよりそのバン
ドギャップが大きく（図２参照）Ｂ2Ｈ6（ジボラン）ガ
スが添加されたＳｉＯx （ｘ＝０．５）の障壁層５と、
この障壁層５の背面側に一様に設けられたアルミニウム
の裏面電極６とでその主要部が構成されている。
は、図１に示すようにｐ型単結晶シリコン基板１と、こ
の単結晶シリコン基板１の光入射側面に設けられ単結晶
シリコン基板１との間でｐｎ接合を形成するｎ+アモル
ファスシリコン層２と、このｎ+アモルファスシリコン
層２上に一様に製膜されたＩＴＯ（酸化インジウム錫）
の反射防止層３と、この反射防止層３上に設けられた銀
ペーストの櫛歯状電極４と、上記単結晶シリコン基板１
の反対側面に設けられｐ型でかつシリコンよりそのバン
ドギャップが大きく（図２参照）Ｂ2Ｈ6（ジボラン）ガ
スが添加されたＳｉＯx （ｘ＝０．５）の障壁層５と、
この障壁層５の背面側に一様に設けられたアルミニウム
の裏面電極６とでその主要部が構成されている。
【００２０】そしてこの太陽電池は以下の工程に従って
製造されている。
製造されている。
【００２１】まず、上記ｐ型単結晶シリコン基板１を熱
ＣＶＤ装置内に導入し下記製膜条件で単結晶シリコン基
板１の一面側にＳｉＯx （ｘ＝０．５）の障壁層５を製
膜した後、この単結晶シリコン基板１をプラズマＣＶＤ
装置内に導入しその他方の面に下記製膜条件でｎ+アモ
ルファスシリコン層２を製膜した。
ＣＶＤ装置内に導入し下記製膜条件で単結晶シリコン基
板１の一面側にＳｉＯx （ｘ＝０．５）の障壁層５を製
膜した後、この単結晶シリコン基板１をプラズマＣＶＤ
装置内に導入しその他方の面に下記製膜条件でｎ+アモ
ルファスシリコン層２を製膜した。
【００２２】（障壁層の製膜条件） 反応ガスの種類と組成：ＳｉＨ4、Ｂ2Ｈ6（Ｂ2Ｈ6／Ｓ
ｉＨ4＝０．５％）及び、Ｎ2Ｏ 反応ガスの供給速度：Ｂ2Ｈ6が含まれたＳｉＨ4…１０
０ ＳＣＣＭ Ｎ2Ｏ…５０ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：１０Ｔｏｒｒ ｐ型単結晶シリコン基板の加熱温度：６５０℃ （ｎ+アモルファスシリコン層の製膜条件） 反応ガスの種類と組成：ＰＨ3／ＳｉＨ4＝１％ 反応ガスの供給速度：１００ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：０．３Ｔｏｒｒ 放電電力：１０Ｗ ｐ型単結晶シリコン基板の加熱温度：２００℃ 次に、スパッタリング法にて上記ｎ+アモルファスシリ
コン層２上にＩＴＯを製膜して反射防止層３を形成し、
かつ、この面上に銀ペーストにより櫛歯状電極４を形成
すると共に、上記障壁層５の背面側にスパッタリング法
にてアルミニウムを一様に製膜して裏面電極６を形成し
実施例１に係る太陽電池を製造した。
ｉＨ4＝０．５％）及び、Ｎ2Ｏ 反応ガスの供給速度：Ｂ2Ｈ6が含まれたＳｉＨ4…１０
０ ＳＣＣＭ Ｎ2Ｏ…５０ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：１０Ｔｏｒｒ ｐ型単結晶シリコン基板の加熱温度：６５０℃ （ｎ+アモルファスシリコン層の製膜条件） 反応ガスの種類と組成：ＰＨ3／ＳｉＨ4＝１％ 反応ガスの供給速度：１００ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：０．３Ｔｏｒｒ 放電電力：１０Ｗ ｐ型単結晶シリコン基板の加熱温度：２００℃ 次に、スパッタリング法にて上記ｎ+アモルファスシリ
コン層２上にＩＴＯを製膜して反射防止層３を形成し、
かつ、この面上に銀ペーストにより櫛歯状電極４を形成
すると共に、上記障壁層５の背面側にスパッタリング法
にてアルミニウムを一様に製膜して裏面電極６を形成し
実施例１に係る太陽電池を製造した。
【００２３】そしてこの太陽電池について、ＡＭ１．
５：１００ｍＷ／ｃｍ2 のソーラーシュミレータを用い
て電流−電圧測定を行った結果、Ｖocは０．６２ボル
ト、Ｊscは３９ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．７２で
あり、光電変換効率ηは１７．４１％と良好であった。
５：１００ｍＷ／ｃｍ2 のソーラーシュミレータを用い
て電流−電圧測定を行った結果、Ｖocは０．６２ボル
ト、Ｊscは３９ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．７２で
あり、光電変換効率ηは１７．４１％と良好であった。
【００２４】［実施例２］障壁層をＢ2Ｈ6（ジボラン）
ガスが添加されていないＳｉＯx （ｘ＝０．５）で構成
している点を除き実施例１に係る太陽電池と略同一であ
る。
ガスが添加されていないＳｉＯx （ｘ＝０．５）で構成
している点を除き実施例１に係る太陽電池と略同一であ
る。
【００２５】尚、この障壁層の熱ＣＶＤ装置による製膜
条件は以下の通りである。
条件は以下の通りである。
【００２６】 反応ガスの種類と組成：ＳｉＨ4、及び、Ｎ2Ｏ 反応ガスの供給速度：ＳｉＨ4…１００ ＳＣＣＭ Ｎ2Ｏ…５０ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：１０Ｔｏｒｒ ｐ型単結晶シリコン基板の加熱温度：６５０℃ この太陽電池について、実施例１と同様にＡＭ１．５：
１００ｍＷ／ｃｍ2 のソーラーシュミレータを用いて電
流−電圧測定を行った結果、Ｖocは０．６１５ボルト、
Ｊscは３８．８ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．６９で
あり、光電変換効率ηは１６．４６％と良好であった。
１００ｍＷ／ｃｍ2 のソーラーシュミレータを用いて電
流−電圧測定を行った結果、Ｖocは０．６１５ボルト、
Ｊscは３８．８ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．６９で
あり、光電変換効率ηは１６．４６％と良好であった。
【００２７】［実施例３］ＳｉＯx （ｘ＝０．５）で構
成されている障壁層５に代えてＢ2Ｈ6（ジボラン）ガス
が添加されたＳｉＣにより障壁層５が構成されている点
を除き実施例１に係る太陽電池と略同一である。
成されている障壁層５に代えてＢ2Ｈ6（ジボラン）ガス
が添加されたＳｉＣにより障壁層５が構成されている点
を除き実施例１に係る太陽電池と略同一である。
【００２８】尚、上記障壁層５はプラズマＣＶＤ法にて
製膜されておりその製膜条件は以下の通りである。
製膜されておりその製膜条件は以下の通りである。
【００２９】反応ガスの種類と組成：ＳｉＨ4、Ｂ2Ｈ6
（Ｂ2Ｈ6／ＳｉＨ4＝０．５％）、及び、ＣＨ4 反応ガスの供給速度：Ｂ2Ｈ6が含まれたＳｉＨ4…５０
ＳＣＣＭ、ＣＨ4…１００ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：０．３Ｔｏｒｒ 放電電力：１０Ｗ ｐ型単結晶シリコン基板の加熱温度：２００℃ そしてこの太陽電池について、ＡＭ１．５：１００ｍＷ
／ｃｍ2 のソーラーシュミレータを用いて電流−電圧測
定を行った結果、Ｖocは０．６１ボルト、Ｊscは３８．
５ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．７５であり、光電変
換効率ηは１７．６１％と良好であった。
（Ｂ2Ｈ6／ＳｉＨ4＝０．５％）、及び、ＣＨ4 反応ガスの供給速度：Ｂ2Ｈ6が含まれたＳｉＨ4…５０
ＳＣＣＭ、ＣＨ4…１００ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：０．３Ｔｏｒｒ 放電電力：１０Ｗ ｐ型単結晶シリコン基板の加熱温度：２００℃ そしてこの太陽電池について、ＡＭ１．５：１００ｍＷ
／ｃｍ2 のソーラーシュミレータを用いて電流−電圧測
定を行った結果、Ｖocは０．６１ボルト、Ｊscは３８．
５ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．７５であり、光電変
換効率ηは１７．６１％と良好であった。
【００３０】［実施例４］障壁層をＢ2Ｈ6（ジボラン）
ガスが添加されていないＳｉＣで構成している点を除き
実施例３に係る太陽電池と略同一である。
ガスが添加されていないＳｉＣで構成している点を除き
実施例３に係る太陽電池と略同一である。
【００３１】尚、この障壁層のプラズマＣＶＤ法による
製膜条件は以下の通りである。
製膜条件は以下の通りである。
【００３２】 反応ガスの種類と組成：ＳｉＨ4、及び、ＣＨ4 反応ガスの供給速度：ＳｉＨ4…５０ ＳＣＣＭ、ＣＨ4
…１００ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：０．３Ｔｏｒｒ 放電電力：１０Ｗ ｐ型単結晶シリコン基板の加熱温度：２００℃ この太陽電池について、実施例３と同様にＡＭ１．５：
１００ｍＷ／ｃｍ2 のソーラーシュミレータを用いて電
流−電圧測定を行った結果、Ｖocは０．６０５ボルト、
Ｊscは３８．２ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．７３で
あり、光電変換効率ηは１６．８７％と良好であった。
…１００ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：０．３Ｔｏｒｒ 放電電力：１０Ｗ ｐ型単結晶シリコン基板の加熱温度：２００℃ この太陽電池について、実施例３と同様にＡＭ１．５：
１００ｍＷ／ｃｍ2 のソーラーシュミレータを用いて電
流−電圧測定を行った結果、Ｖocは０．６０５ボルト、
Ｊscは３８．２ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．７３で
あり、光電変換効率ηは１６．８７％と良好であった。
【００３３】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、同型ヘテ
ロ接合により障壁層を構成させていることから半導体基
板と障壁層との間のエネルギ差を従来より大きく設定で
きるため少数キャリアの裏面電極側への拡散を大幅に抑
制することが可能となり、かつ、半導体基板と障壁層と
が種類の異なる半導体材料にて構成されることから太陽
電池を構成する材料設計、プロセス設計の自由度を増大
させることも可能となる。
ロ接合により障壁層を構成させていることから半導体基
板と障壁層との間のエネルギ差を従来より大きく設定で
きるため少数キャリアの裏面電極側への拡散を大幅に抑
制することが可能となり、かつ、半導体基板と障壁層と
が種類の異なる半導体材料にて構成されることから太陽
電池を構成する材料設計、プロセス設計の自由度を増大
させることも可能となる。
【００３４】従って、太陽電池の光電変換効率を従来に
較べて大幅に改善できる効果を有しており、かつ、電変
換効率が改善された太陽電池を簡便に製造できる効果を
有している。
較べて大幅に改善できる効果を有しており、かつ、電変
換効率が改善された太陽電池を簡便に製造できる効果を
有している。
【００３５】また、上記障壁層を構成する半導体材料内
にｎ型またはｐ型ドーパントを添加した場合、上記障壁
層の多数キャリアに対する電気抵抗が低減するため太陽
電池の光電変換効率を更に改善できる効果を有してい
る。
にｎ型またはｐ型ドーパントを添加した場合、上記障壁
層の多数キャリアに対する電気抵抗が低減するため太陽
電池の光電変換効率を更に改善できる効果を有してい
る。
【図１】実施例に係る太陽電池の断面図。
【図２】実施例に係る太陽電池のエネルギーバンド図。
【図３】従来の太陽電池の斜視図。
【図４】従来の太陽電池の断面図。
【図５】従来の太陽電池の構造をモデル的に記載した構
造概念図。
造概念図。
【図６】従来の太陽電池のエネルギーバンド図。
１ ｐ型単結晶シリコン基板 ２ ｎ+アモルファスシリコン層 ５ 障壁層 ６ 裏面電極
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ型又はｐ型半導体基板と、この半導体基
板の光入射側とは反対面に設けられ少数キャリアのみに
対するポテンシャルバリアとして機能する障壁層と、こ
の障壁層の裏面側に設けられた裏面電極を備える太陽電
池において、 上記障壁層が、ｎ型又はｐ型半導体基板と同型でかつ半
導体基板を構成する材料よりバンドギャップの大きい半
導体材料により構成されていることを特徴とする太陽電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6041109A JPH07249787A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6041109A JPH07249787A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249787A true JPH07249787A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12599318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6041109A Pending JPH07249787A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07249787A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7781669B2 (en) | 2005-02-25 | 2010-08-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic cell |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP6041109A patent/JPH07249787A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7781669B2 (en) | 2005-02-25 | 2010-08-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic cell |
| USRE45872E1 (en) | 2005-02-25 | 2016-01-26 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photovoltaic cell |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8872020B2 (en) | Heterojunction solar cell based on epitaxial crystalline-silicon thin film on metallurgical silicon substrate design | |
| US10050166B2 (en) | Silicon heterojunction photovoltaic device with wide band gap emitter | |
| JP5885238B2 (ja) | ヘテロ接合を有する光電子装置 | |
| US8288645B2 (en) | Single heterojunction back contact solar cell | |
| US5342453A (en) | Heterojunction solar cell | |
| JPH07249788A (ja) | 太陽電池 | |
| US20120305059A1 (en) | Photon recycling in an optoelectronic device | |
| JP2008177539A (ja) | 傾斜ハイブリッド非晶質シリコンナノワイヤー太陽電池 | |
| JP6473220B2 (ja) | デルタドーピング層を有する太陽電池 | |
| JP2012099806A (ja) | 光起電性装置の金属接点およびその低温製造プロセス | |
| JP2722761B2 (ja) | ＧａＡｓ系太陽電池 | |
| JP2001028452A (ja) | 光電変換装置 | |
| Takamoto et al. | High efficiency InGaP solar cells for InGaP/GaAs tandem cell application | |
| Ramprabhu et al. | An overview of recent developments in silicon solar cells | |
| Bertness et al. | High-efficiency GaInP/GaAs tandem solar cells for space and terrestrial applications | |
| JPH07249787A (ja) | 太陽電池 | |
| JPH0823114A (ja) | 太陽電池 | |
| JPH0955522A (ja) | トンネルダイオード | |
| Kurita et al. | High-efficiency monolithic InGaP/GaAs tandem solar cells with improved top-cell back-surface-field layers | |
| JPH07263730A (ja) | 薄膜シリコン型太陽電池 | |
| Bertness et al. | High efficiency GaInP/GaAs tandem solar cells | |
| CN211957665U (zh) | 一种基于前面场结构的空间电池外延片 | |
| Ikeda et al. | 17% efficient InGaP/GaAs solar cells by improved minority carrier lifetime | |
| JPS6115598B2 (ja) | ||
| JP2012094628A (ja) | 光電変換素子 |