JPH07263730A - 薄膜シリコン型太陽電池 - Google Patents
薄膜シリコン型太陽電池Info
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- JPH07263730A JPH07263730A JP6050452A JP5045294A JPH07263730A JP H07263730 A JPH07263730 A JP H07263730A JP 6050452 A JP6050452 A JP 6050452A JP 5045294 A JP5045294 A JP 5045294A JP H07263730 A JPH07263730 A JP H07263730A
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- thin film
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- solar cell
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- barrier layer
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- 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
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
-
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電変換効率の改善が図れた薄膜シリコン型
太陽電池を提供する。 【構成】 この太陽電池は、支持基板１上に裏面電極２
と、ｐ-型多結晶シリコン層４と、この多結晶シリコン
層４とｐｎ接合を形成するｎ+非晶質シリコン層５と、
櫛歯状表面電極７を備え、裏面電極２と多結晶シリコン
層４との間にｐ+多結晶シリコンから成る障壁層３が設
けられていることを特徴とする。この太陽電池によれ
ば、上記障壁層３が少数キャリア（エレクトロン）のみ
に対するポテンシャルバリアとして機能することから、
多結晶シリコン層４中で発生した少数キャリアが障壁層
３の作用を受けて加速されこれにより少数キャリアを表
面電極７から効果的に収集でき、かつ、上記障壁層３は
多数キャリア（ホール）に対して低抵抗のオーム性電極
となるため、これ等の相乗効果によりその光電変換効率
の改善が図れる。
太陽電池を提供する。 【構成】 この太陽電池は、支持基板１上に裏面電極２
と、ｐ-型多結晶シリコン層４と、この多結晶シリコン
層４とｐｎ接合を形成するｎ+非晶質シリコン層５と、
櫛歯状表面電極７を備え、裏面電極２と多結晶シリコン
層４との間にｐ+多結晶シリコンから成る障壁層３が設
けられていることを特徴とする。この太陽電池によれ
ば、上記障壁層３が少数キャリア（エレクトロン）のみ
に対するポテンシャルバリアとして機能することから、
多結晶シリコン層４中で発生した少数キャリアが障壁層
３の作用を受けて加速されこれにより少数キャリアを表
面電極７から効果的に収集でき、かつ、上記障壁層３は
多数キャリア（ホール）に対して低抵抗のオーム性電極
となるため、これ等の相乗効果によりその光電変換効率
の改善が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜シリコン層と裏面
電極とを備える薄膜シリコン型太陽電池に係り、特に、
光電変換効率の改善が図れる薄膜シリコン型太陽電池に
関するものである。
電極とを備える薄膜シリコン型太陽電池に係り、特に、
光電変換効率の改善が図れる薄膜シリコン型太陽電池に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の薄膜シリコン型太陽電池として
は、例えば、図４〜図５に示すようにｐ型多結晶シリコ
ン層ａと、この多結晶シリコン層ａの光入射側面に設け
られ多結晶シリコン層ａとの間でｐｎ接合を形成するｎ
+非晶質シリコン層ｂと、このｎ+非晶質シリコン層ｂ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ｃと、この反射防止層ｃ上に設けられた櫛歯状表
面電極ｄと、上記多結晶シリコン層ａの光入射側とは反
対面に一様に設けられた裏面電極ｅと、これ等多層膜を
支持する支持基板ｆとでその主要部が構成され、光入射
に伴って多結晶シリコン層ａ中で発生したエレクトロン
とホールをそれぞれ上記電極ｄ、ｅから電流として取出
す構造のものが知られている。
は、例えば、図４〜図５に示すようにｐ型多結晶シリコ
ン層ａと、この多結晶シリコン層ａの光入射側面に設け
られ多結晶シリコン層ａとの間でｐｎ接合を形成するｎ
+非晶質シリコン層ｂと、このｎ+非晶質シリコン層ｂ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ｃと、この反射防止層ｃ上に設けられた櫛歯状表
面電極ｄと、上記多結晶シリコン層ａの光入射側とは反
対面に一様に設けられた裏面電極ｅと、これ等多層膜を
支持する支持基板ｆとでその主要部が構成され、光入射
に伴って多結晶シリコン層ａ中で発生したエレクトロン
とホールをそれぞれ上記電極ｄ、ｅから電流として取出
す構造のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この薄膜シ
リコン型太陽電池においては、近年、シリコン材料の少
量化や重量の低減化を図ったり、あるいは、光生成キャ
リア（上記エレクトロンとホール）の多結晶シリコン層
中での再結合に伴う光電変換効率の低下を防止する目的
で多結晶シリコン層等シリコン層の薄膜化が検討されて
いる。
リコン型太陽電池においては、近年、シリコン材料の少
量化や重量の低減化を図ったり、あるいは、光生成キャ
リア（上記エレクトロンとホール）の多結晶シリコン層
中での再結合に伴う光電変換効率の低下を防止する目的
で多結晶シリコン層等シリコン層の薄膜化が検討されて
いる。
【０００４】しかし、光により励起された上記光生成キ
ャリアは多結晶シリコン層等シリコン層中を等方に拡散
することから、上記シリコン層の膜厚を薄く設定する
と、このシリコン層中で発生した少数キャリア（ｐ型多
結晶シリコン層が適用された上記構造の太陽電池におい
てはエレクトロンが少数キャリアとなる）の一部が裏面
電極側へ拡散し易くかつ界面再結合により消滅するた
め、反って光電変換効率の低下を引起こす問題点があっ
た。
ャリアは多結晶シリコン層等シリコン層中を等方に拡散
することから、上記シリコン層の膜厚を薄く設定する
と、このシリコン層中で発生した少数キャリア（ｐ型多
結晶シリコン層が適用された上記構造の太陽電池におい
てはエレクトロンが少数キャリアとなる）の一部が裏面
電極側へ拡散し易くかつ界面再結合により消滅するた
め、反って光電変換効率の低下を引起こす問題点があっ
た。
【０００５】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薄膜シリコン型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薄膜シリコン型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】すなわち、請求項１に係
る発明は、ｎ型又はｐ型の薄膜シリコン層と、この薄膜
シリコン層の光入射側とは反対面に設けられた裏面電極
を備える薄膜シリコン型太陽電池を前提とし、上記薄膜
シリコン層と裏面電極との間に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設けられ
ていることを特徴とする。
る発明は、ｎ型又はｐ型の薄膜シリコン層と、この薄膜
シリコン層の光入射側とは反対面に設けられた裏面電極
を備える薄膜シリコン型太陽電池を前提とし、上記薄膜
シリコン層と裏面電極との間に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設けられ
ていることを特徴とする。
【０００７】そして、請求項１記載の発明に係る薄膜シ
リコン型太陽電池によれば、上記障壁層が少数キャリア
のみに対するポテンシャルバリアとして機能し、シリコ
ン層中で発生した少数キャリアがこの障壁層の作用を受
けて加速される結果、この少数キャリアを表面電極から
効果的に収集できるため、従来の薄膜シリコン型太陽電
池に較べてその光電変換効率の向上を図ることが可能と
なる。
リコン型太陽電池によれば、上記障壁層が少数キャリア
のみに対するポテンシャルバリアとして機能し、シリコ
ン層中で発生した少数キャリアがこの障壁層の作用を受
けて加速される結果、この少数キャリアを表面電極から
効果的に収集できるため、従来の薄膜シリコン型太陽電
池に較べてその光電変換効率の向上を図ることが可能と
なる。
【０００８】このような技術的手段において上記障壁層
については、例えばｎ型ドーパントが添加されたｎ+シ
リコン層又はｐ型ドーパントが添加されたｐ+シリコン
層により構成することができる。
については、例えばｎ型ドーパントが添加されたｎ+シ
リコン層又はｐ型ドーパントが添加されたｐ+シリコン
層により構成することができる。
【０００９】そして、上記ｎ型ドーパントとしてはＰ
（リン）、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ（ひ素）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。また、これ等のドーパントはシリコン層の製膜
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シリコン層内に混入させることが
できる。すなわち、上記薄膜シリコン層がｎ型の場合に
はｎ型シリコン層の光入射側とは反対面にｎ+シリコン
層を製膜し、また、薄膜シリコン層がｐ型の場合にはｐ
+シリコン層を製膜することにより障壁層として機能さ
せることが可能となる。
（リン）、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ（ひ素）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。また、これ等のドーパントはシリコン層の製膜
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シリコン層内に混入させることが
できる。すなわち、上記薄膜シリコン層がｎ型の場合に
はｎ型シリコン層の光入射側とは反対面にｎ+シリコン
層を製膜し、また、薄膜シリコン層がｐ型の場合にはｐ
+シリコン層を製膜することにより障壁層として機能さ
せることが可能となる。
【００１０】尚、薄膜シリコン層と裏面電極との間にｎ
+シリコン層又はｐ+シリコン層から成る障壁層を介在さ
せた場合、この障壁層が多数キャリア（薄膜シリコン層
がｎ型の場合にはエレクトロン、ｐ型の場合にはホー
ル）に対して低抵抗のオーム性電極になるため、障壁層
の上記少数キャリアに対するポテンシャルバリア機能と
相乗して光電変換効率を更に向上させることが可能とな
る。
+シリコン層又はｐ+シリコン層から成る障壁層を介在さ
せた場合、この障壁層が多数キャリア（薄膜シリコン層
がｎ型の場合にはエレクトロン、ｐ型の場合にはホー
ル）に対して低抵抗のオーム性電極になるため、障壁層
の上記少数キャリアに対するポテンシャルバリア機能と
相乗して光電変換効率を更に向上させることが可能とな
る。
【００１１】ここで、上記障壁層がｎ+シリコン層又は
ｐ+シリコン層で構成されている薄膜シリコン型太陽電
池は、薄膜シリコン層と障壁層とは共にシリコンにより
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
あり、障壁層内に添加されたドーパントの作用により障
壁層のバンドを相対的に上げ薄膜シリコン層との間のエ
ネルギ差を形成している。このため、障壁層内における
ドーパントの添加量を増大させることにより上記エネル
ギ差を大きく設定することは原理的に可能である。しか
し、上記ｎ+シリコン層又はｐ+シリコン層内へのドーパ
ントの添加量（固溶量）には一定の限界があるため、こ
れに起因してｎ+シリコン層又はｐ+シリコン層から成る
障壁層の上記少数キャリアに対するポテンシャルバリア
機能についても一定の限界がある。
ｐ+シリコン層で構成されている薄膜シリコン型太陽電
池は、薄膜シリコン層と障壁層とは共にシリコンにより
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
あり、障壁層内に添加されたドーパントの作用により障
壁層のバンドを相対的に上げ薄膜シリコン層との間のエ
ネルギ差を形成している。このため、障壁層内における
ドーパントの添加量を増大させることにより上記エネル
ギ差を大きく設定することは原理的に可能である。しか
し、上記ｎ+シリコン層又はｐ+シリコン層内へのドーパ
ントの添加量（固溶量）には一定の限界があるため、こ
れに起因してｎ+シリコン層又はｐ+シリコン層から成る
障壁層の上記少数キャリアに対するポテンシャルバリア
機能についても一定の限界がある。
【００１２】そこで、上記障壁層のポテンシャルバリア
機能を改善する目的でこの障壁層を、例えばｎ型又はｐ
型の薄膜シリコン層と同型でかつシリコンよりバンドギ
ャップの大きい半導体材料にて構成してもよい。
機能を改善する目的でこの障壁層を、例えばｎ型又はｐ
型の薄膜シリコン層と同型でかつシリコンよりバンドギ
ャップの大きい半導体材料にて構成してもよい。
【００１３】そして、この薄膜シリコン型太陽電池にお
いては、同型ヘテロ接合（本発明においては、ｎ型又は
ｐ型の薄膜シリコン層とこの薄膜シリコン層と同型でか
つシリコン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のこと
を意味する）により障壁層が構成されており、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
させて上記薄膜シリコン層と障壁層との間のエネルギ差
を大きく設定できるため、上記少数キャリアの裏面電極
側への拡散を更に抑制することが可能となる。
いては、同型ヘテロ接合（本発明においては、ｎ型又は
ｐ型の薄膜シリコン層とこの薄膜シリコン層と同型でか
つシリコン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のこと
を意味する）により障壁層が構成されており、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
させて上記薄膜シリコン層と障壁層との間のエネルギ差
を大きく設定できるため、上記少数キャリアの裏面電極
側への拡散を更に抑制することが可能となる。
【００１４】この障壁層に適用できる上記半導体材料と
しては、例えば、ＳｉＯx （但し、０．５≦ｘ≦１．
８）、ＳｉＮx （但し、０．５≦ｘ≦１．２）、ＳｉＣ
x （但し、０＜ｘ≦０．９）等が挙げられる。尚、Ｓｉ
Ｏx 、ＳｉＮx 及びＳｉＣx に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。
しては、例えば、ＳｉＯx （但し、０．５≦ｘ≦１．
８）、ＳｉＮx （但し、０．５≦ｘ≦１．２）、ＳｉＣ
x （但し、０＜ｘ≦０．９）等が挙げられる。尚、Ｓｉ
Ｏx 、ＳｉＮx 及びＳｉＣx に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。
【００１５】尚、上記障壁層に適用される半導体材料の
バンド特性によっては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するこ
とにより回避できる。この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、例えば、障壁層を構成する半導体材料に上述
したＳｉＯx 、ＳｉＮx 、ＳｉＣx 等シリコン系材料が
適用されている場合には、上述したｎ型及びｐ型ドーパ
ントがそのまま適用できる。そして、上記薄膜シリコン
層が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、薄膜シリコン層が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。
バンド特性によっては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するこ
とにより回避できる。この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、例えば、障壁層を構成する半導体材料に上述
したＳｉＯx 、ＳｉＮx 、ＳｉＣx 等シリコン系材料が
適用されている場合には、上述したｎ型及びｐ型ドーパ
ントがそのまま適用できる。そして、上記薄膜シリコン
層が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、薄膜シリコン層が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】更に、上記裏面電極を光反射性の導電性材
料にて構成した場合には、薄膜シリコン型太陽電池の光
電変換効率をより一層改善することが可能となる。
料にて構成した場合には、薄膜シリコン型太陽電池の光
電変換効率をより一層改善することが可能となる。
【００１７】すなわち、裏面電極が光反射性の導電性材
料にて構成された薄膜シリコン型太陽電池においては、
薄膜シリコン層内に入射された光が光反射性の裏面電極
において反射され、かつ、この反射光が薄膜シリコン層
表面において再度反射されて薄膜シリコン層内に導か
れ、以下、これ等反射が順次繰返される（すなわち多重
反射される）。そして、多重反射が繰返される度に薄膜
シリコン層内においては光電変換が繰返されるため光電
変換効率を更に改善することが可能となる。
料にて構成された薄膜シリコン型太陽電池においては、
薄膜シリコン層内に入射された光が光反射性の裏面電極
において反射され、かつ、この反射光が薄膜シリコン層
表面において再度反射されて薄膜シリコン層内に導か
れ、以下、これ等反射が順次繰返される（すなわち多重
反射される）。そして、多重反射が繰返される度に薄膜
シリコン層内においては光電変換が繰返されるため光電
変換効率を更に改善することが可能となる。
【００１８】そして、光反射性を有する上記導電性材料
としては、波長３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲で反射
率の高い材料が好ましく、かつ、上記薄膜シリコン層等
の多層膜を製膜する際のプロセス温度の高低によりその
耐熱性の有無が要求される。そして、プロセス温度が低
い場合、上記材料としてはＡｌ、Ａｇ等が例示できる。
また、上記プロセス温度が高い場合には、耐熱性を有す
る高反射性材料で構成することを要し、例えば、Ｚｒ
Ｎ、ＺｒＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣ等の金属化合物が適用でき
る。また、上記金属化合物で裏面電極を構成する場合、
一種類の金属化合物でこれを構成してもよいし複数の金
属化合物でこれを構成してもよい。尚、裏面電極の製膜
方法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、スパッタリング法等の物理的気相
成長法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等
の化学的気相成長法等が挙げられる。
としては、波長３００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲で反射
率の高い材料が好ましく、かつ、上記薄膜シリコン層等
の多層膜を製膜する際のプロセス温度の高低によりその
耐熱性の有無が要求される。そして、プロセス温度が低
い場合、上記材料としてはＡｌ、Ａｇ等が例示できる。
また、上記プロセス温度が高い場合には、耐熱性を有す
る高反射性材料で構成することを要し、例えば、Ｚｒ
Ｎ、ＺｒＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣ等の金属化合物が適用でき
る。また、上記金属化合物で裏面電極を構成する場合、
一種類の金属化合物でこれを構成してもよいし複数の金
属化合物でこれを構成してもよい。尚、裏面電極の製膜
方法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、スパッタリング法等の物理的気相
成長法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等
の化学的気相成長法等が挙げられる。
【００１９】尚、本発明において上記薄膜シリコン層や
裏面電極等多層膜を支持する支持基板としては任意の材
料が適用でき、薄膜シリコン層等の多層膜を製膜する際
のプロセス温度が高い場合にはグラファイト板、炭素−
炭素複合材料（例えば、カーボンファイバーと炭化され
た樹脂成分とでその主要部が構成されたものなど）及び
カーボンファイバー織布等の炭素系基材、タンタル（Ｔ
ａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）及びチ
タン（Ｔｉ）等の耐熱性金属基板、シリコン（Ｓｉ）基
材、炭化シリコン（ＳｉＣ）基材、その他セラミックス
基板等が挙げられ、また、製膜する際のプロセス温度が
低い場合にはガラス、プラスチック等耐熱性を具備しな
い任意の材料が適用できる。
裏面電極等多層膜を支持する支持基板としては任意の材
料が適用でき、薄膜シリコン層等の多層膜を製膜する際
のプロセス温度が高い場合にはグラファイト板、炭素−
炭素複合材料（例えば、カーボンファイバーと炭化され
た樹脂成分とでその主要部が構成されたものなど）及び
カーボンファイバー織布等の炭素系基材、タンタル（Ｔ
ａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）及びチ
タン（Ｔｉ）等の耐熱性金属基板、シリコン（Ｓｉ）基
材、炭化シリコン（ＳｉＣ）基材、その他セラミックス
基板等が挙げられ、また、製膜する際のプロセス温度が
低い場合にはガラス、プラスチック等耐熱性を具備しな
い任意の材料が適用できる。
【００２０】ここで、上記支持基板として炭素系基材や
金属基板等の導電性材料を適用した場合には、この支持
基板により上記裏面電極を構成させる構造にしてもよ
い。
金属基板等の導電性材料を適用した場合には、この支持
基板により上記裏面電極を構成させる構造にしてもよ
い。
【００２１】次に、上記支持基板上に製膜される薄膜シ
リコン層、ｎ+シリコン層、ｐ+シリコン層等のシリコン
層については、これ等を多結晶シリコン層で構成しても
よいし非晶質シリコンで構成してもよく任意である。ま
た、その製膜手段についても従来シリコンの製膜手段と
して広く利用されている方法が適用でき、例えば、蒸着
法、スパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ
法、光ＣＶＤ法、固相成長法、溶融結晶化法、プラズマ
溶射法、及び、液相成長法等の任意の製膜手段が挙げら
れる。
リコン層、ｎ+シリコン層、ｐ+シリコン層等のシリコン
層については、これ等を多結晶シリコン層で構成しても
よいし非晶質シリコンで構成してもよく任意である。ま
た、その製膜手段についても従来シリコンの製膜手段と
して広く利用されている方法が適用でき、例えば、蒸着
法、スパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ
法、光ＣＶＤ法、固相成長法、溶融結晶化法、プラズマ
溶射法、及び、液相成長法等の任意の製膜手段が挙げら
れる。
【００２２】また、本発明は、従来技術において説明し
たｐｎ接合を有する通常の薄膜シリコン型太陽電池に適
用できる他、ｐｉｎ接合を有する太陽電池やＭＩＳ構造
を有する太陽電池等薄膜シリコン層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可能である。
たｐｎ接合を有する通常の薄膜シリコン型太陽電池に適
用できる他、ｐｉｎ接合を有する太陽電池やＭＩＳ構造
を有する太陽電池等薄膜シリコン層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可能である。
【００２３】
【作用】請求項１記載の発明に係る薄膜シリコン型太陽
電池によれば、薄膜シリコン層と裏面電極との間に設け
られた障壁層が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ことから、上記薄膜シリコン層中
で発生した少数キャリアがこの障壁層の作用を受けて加
速され、これにより少数キャリアを表面電極から効果的
に収集できるため、従来の薄膜シリコン型太陽電池に較
べてその光電変換効率の向上を図ることが可能となる。
電池によれば、薄膜シリコン層と裏面電極との間に設け
られた障壁層が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ことから、上記薄膜シリコン層中
で発生した少数キャリアがこの障壁層の作用を受けて加
速され、これにより少数キャリアを表面電極から効果的
に収集できるため、従来の薄膜シリコン型太陽電池に較
べてその光電変換効率の向上を図ることが可能となる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００２５】［実施例１］この実施例に係る薄膜シリコ
ン型太陽電池は、図１に示すように厚さ１ｍｍのカーボ
ンシート（東海カーボン社製 商品名グラッシーカーボ
ン）から成る支持基板１と、この支持基板１表面の全域
に亘り形成されたＺｒＮから成る裏面電極２と、この裏
面電極２上に設けられた膜厚１０μｍのｐ+多結晶シリ
コンから成る障壁層３と、この障壁層３上に設けられた
膜厚５０μｍのｐ-型多結晶シリコン層４と、この多結
晶シリコン層４上に設けられ多結晶シリコン層４との間
でｐｎ接合を形成する膜厚０．１５μｍのｎ+非晶質シ
リコン層５と、このｎ+非晶質シリコン層５上に一様に
設けられたＩＴＯ（酸化インジウム錫）から成る反射防
止層６と、この反射防止層６上に設けられた銀ペースト
から成る櫛歯状表面電極７とでその主要部が構成されて
いる。
ン型太陽電池は、図１に示すように厚さ１ｍｍのカーボ
ンシート（東海カーボン社製 商品名グラッシーカーボ
ン）から成る支持基板１と、この支持基板１表面の全域
に亘り形成されたＺｒＮから成る裏面電極２と、この裏
面電極２上に設けられた膜厚１０μｍのｐ+多結晶シリ
コンから成る障壁層３と、この障壁層３上に設けられた
膜厚５０μｍのｐ-型多結晶シリコン層４と、この多結
晶シリコン層４上に設けられ多結晶シリコン層４との間
でｐｎ接合を形成する膜厚０．１５μｍのｎ+非晶質シ
リコン層５と、このｎ+非晶質シリコン層５上に一様に
設けられたＩＴＯ（酸化インジウム錫）から成る反射防
止層６と、この反射防止層６上に設けられた銀ペースト
から成る櫛歯状表面電極７とでその主要部が構成されて
いる。
【００２６】そして、この薄膜シリコン型太陽電池は以
下に述べるような方法により製造されている。すなわ
ち、上記支持基板１上に反応性スパッタリング法により
ＺｒＮを製膜して裏面電極２を形成し、次いでこの裏面
電極２が形成された支持基板１を熱ＣＶＤ装置内に搬入
し、かつ、下記製膜条件による熱ＣＶＤ法により上記障
壁層３を構成する膜厚１０μｍのｐ+多結晶シリコンと
膜厚５０μｍのｐ-型多結晶シリコン層４を製膜した。
この後、上記支持基板１をプラズマＣＶＤ装置内に搬入
しかつ下記製膜条件によるプラズマＣＶＤ法により膜厚
０．１５μｍのｎ+非晶質シリコン層５を製膜した。
下に述べるような方法により製造されている。すなわ
ち、上記支持基板１上に反応性スパッタリング法により
ＺｒＮを製膜して裏面電極２を形成し、次いでこの裏面
電極２が形成された支持基板１を熱ＣＶＤ装置内に搬入
し、かつ、下記製膜条件による熱ＣＶＤ法により上記障
壁層３を構成する膜厚１０μｍのｐ+多結晶シリコンと
膜厚５０μｍのｐ-型多結晶シリコン層４を製膜した。
この後、上記支持基板１をプラズマＣＶＤ装置内に搬入
しかつ下記製膜条件によるプラズマＣＶＤ法により膜厚
０．１５μｍのｎ+非晶質シリコン層５を製膜した。
【００２７】 （ｐ+多結晶シリコンから成る障壁層の製膜条件） 反応ガスの種類と組成：Ｂ2Ｈ6／ＳｉＨ4＝０．５％ 反応ガスの供給速度：１００ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：１０ Ｔｏｒｒ 支持基板の加熱温度：８００℃ （ｐ-型多結晶シリコン層の製膜条件） 反応ガスの種類と組成：Ｂ2Ｈ6／ＳｉＨ4＝１ｐｐｍ 反応ガスの供給速度：１００ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：１０ Ｔｏｒｒ 支持基板の加熱温度：８００℃ （ｎ+非晶質シリコン層の製膜条件） 反応ガスの種類と組成：ＰＨ3／ＳｉＨ4＝０．５％ 反応ガスの供給速度：３０ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：３００ ｍＴｏｒｒ 放電電力：１０ Ｗ 支持基板の加熱温度：２００℃ 次に、スパッタリング法にて上記ｎ+非晶質シリコン層
５上にＩＴＯを製膜して反射防止層６を形成し、かつ、
この面上に銀ペーストにより櫛歯状表面電極７を形成し
て実施例１に係る薄膜シリコン型太陽電池を製造した。
５上にＩＴＯを製膜して反射防止層６を形成し、かつ、
この面上に銀ペーストにより櫛歯状表面電極７を形成し
て実施例１に係る薄膜シリコン型太陽電池を製造した。
【００２８】そして、実施例１に係る薄膜シリコン型太
陽電池においては、図２に示されたこの太陽電池のエネ
ルギーバンド図から明らかなように障壁層３におけるポ
テンシャルバリア機能により少数キャリア（エレクトロ
ン）の裏面電極２側への拡散が抑制され、かつ、障壁層
３が多数キャリア（ホール）に対して低抵抗のオーム性
電極になると共に、ＺｒＮより成る裏面電極２の多重反
射作用によりその光電変換効率を著しく向上できるもの
であった。
陽電池においては、図２に示されたこの太陽電池のエネ
ルギーバンド図から明らかなように障壁層３におけるポ
テンシャルバリア機能により少数キャリア（エレクトロ
ン）の裏面電極２側への拡散が抑制され、かつ、障壁層
３が多数キャリア（ホール）に対して低抵抗のオーム性
電極になると共に、ＺｒＮより成る裏面電極２の多重反
射作用によりその光電変換効率を著しく向上できるもの
であった。
【００２９】そこで、実際にこの薄膜シリコン型太陽電
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０．４９ボルト、Ｊscは３２．５ｍＡ／ｃｍ2 、
及び、ＦＦは０．６３であり、光電変換効率ηは１０．
０％と良好であった。
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０．４９ボルト、Ｊscは３２．５ｍＡ／ｃｍ2 、
及び、ＦＦは０．６３であり、光電変換効率ηは１０．
０％と良好であった。
【００３０】［実施例２］ｐ+多結晶シリコンで構成さ
れている障壁層３に代えて、下記条件の熱ＣＶＤ法によ
り製膜され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３参照）Ｂ2Ｈ6（ジボラン）ガスが添加さ
れたＳｉＯx （ｘ＝０．５）により障壁層３が構成され
ている点を除き実施例１に係る薄膜シリコン型太陽電池
と略同一である。
れている障壁層３に代えて、下記条件の熱ＣＶＤ法によ
り製膜され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３参照）Ｂ2Ｈ6（ジボラン）ガスが添加さ
れたＳｉＯx （ｘ＝０．５）により障壁層３が構成され
ている点を除き実施例１に係る薄膜シリコン型太陽電池
と略同一である。
【００３１】（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 ＳＣＣＭＮ2Ｏ…５０ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：１０ Ｔｏｒｒ 支持基板の加熱温度：６５０℃ そしてこの太陽電池についも、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０．５５ボルト、Ｊscは２９．
８ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．５４であり、光電変
換効率ηは８．８５％と良好であった。
ｉＨ4＝０．５％）及び、Ｎ2Ｏ 反応ガスの供給速度：Ｂ2Ｈ6が含まれたＳｉＨ4…１０
０ ＳＣＣＭＮ2Ｏ…５０ ＳＣＣＭ 反応ガスの圧力：１０ Ｔｏｒｒ 支持基板の加熱温度：６５０℃ そしてこの太陽電池についも、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０．５５ボルト、Ｊscは２９．
８ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．５４であり、光電変
換効率ηは８．８５％と良好であった。
【００３２】［実施例３］ＳｉＯx で構成されている障
壁層３に代えてＢ2Ｈ6（ジボラン）ガスが添加されたＳ
ｉＣにより障壁層３が構成されている点を除き実施例２
に係る太陽電池と略同一である。
壁層３に代えてＢ2Ｈ6（ジボラン）ガスが添加されたＳ
ｉＣにより障壁層３が構成されている点を除き実施例２
に係る太陽電池と略同一である。
【００３３】尚、プラズマＣＶＤ法による上記障壁層３
の製膜条件は以下の通りである。
の製膜条件は以下の通りである。
【００３４】 反応ガスの種類と組成：ＳｉＨ4、Ｂ2Ｈ6（Ｂ2Ｈ6／Ｓ
ｉＨ4＝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：０．３ Ｔｏｒｒ 放電電力：１０Ｗ 支持基板の加熱温度：２００℃ そしてこの太陽電池についも、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０．５３ボルト、Ｊscは２４．
９ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．５９であり、光電変
換効率ηは７．７９％と良好であった。
ｉＨ4＝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：０．３ Ｔｏｒｒ 放電電力：１０Ｗ 支持基板の加熱温度：２００℃ そしてこの太陽電池についも、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０．５３ボルト、Ｊscは２４．
９ｍＡ／ｃｍ2 、及び、ＦＦは０．５９であり、光電変
換効率ηは７．７９％と良好であった。
【００３５】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、薄膜シリ
コン層と裏面電極との間に設けられた障壁層が少数キャ
リアのみに対するポテンシャルバリアとして機能するこ
とから、上記薄膜シリコン層中で発生した少数キャリア
がこの障壁層の作用を受けて加速され、これにより少数
キャリアを表面電極から効果的に収集できるため、従来
の薄膜シリコン型太陽電池に較べてその光電変換効率を
向上できる効果を有している。
コン層と裏面電極との間に設けられた障壁層が少数キャ
リアのみに対するポテンシャルバリアとして機能するこ
とから、上記薄膜シリコン層中で発生した少数キャリア
がこの障壁層の作用を受けて加速され、これにより少数
キャリアを表面電極から効果的に収集できるため、従来
の薄膜シリコン型太陽電池に較べてその光電変換効率を
向上できる効果を有している。
【図１】実施例１に係る薄膜シリコン型太陽電池の断面
図。
図。
【図２】実施例１に係る薄膜シリコン型太陽電池のエネ
ルギーバンド図。
ルギーバンド図。
【図３】実施例２に係る薄膜シリコン型太陽電池のエネ
ルギーバンド図。
ルギーバンド図。
【図４】従来の薄膜シリコン型太陽電池の斜視図。
【図５】従来の薄膜シリコン型太陽電池の断面図。
１ 支持基板 ２ 裏面電極 ３ 障壁層 ４ ｐ-型多結晶シリコン層 ５ ｎ+非晶質シリコン層 ６ 反射防止層 ７ 櫛歯状表面電極
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ型又はｐ型の薄膜シリコン層と、この薄
膜シリコン層の光入射側とは反対面に設けられた裏面電
極を備える薄膜シリコン型太陽電池において、 上記薄膜シリコン層と裏面電極との間に少数キャリアの
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
設けられていることを特徴とする薄膜シリコン型太陽電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6050452A JPH07263730A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 薄膜シリコン型太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6050452A JPH07263730A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 薄膜シリコン型太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263730A true JPH07263730A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12859261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6050452A Pending JPH07263730A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 薄膜シリコン型太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263730A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110030769A1 (en) * | 2009-08-10 | 2011-02-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Solar cell and method for manufacturing the same |
| WO2013055539A1 (en) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Photovoltaic devices and methods of forming the same |
| CN108550697A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-09-18 | 上海幂方电子科技有限公司 | 柔性有机太阳能电池及其全印刷制备方法 |
-
1994
- 1994-03-22 JP JP6050452A patent/JPH07263730A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110030769A1 (en) * | 2009-08-10 | 2011-02-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Solar cell and method for manufacturing the same |
| WO2013055539A1 (en) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Photovoltaic devices and methods of forming the same |
| CN108550697A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-09-18 | 上海幂方电子科技有限公司 | 柔性有机太阳能电池及其全印刷制备方法 |
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