JPH07321357A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPH07321357A JPH07321357A JP6115177A JP11517794A JPH07321357A JP H07321357 A JPH07321357 A JP H07321357A JP 6115177 A JP6115177 A JP 6115177A JP 11517794 A JP11517794 A JP 11517794A JP H07321357 A JPH07321357 A JP H07321357A
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- hemispherical
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入射した光を有効に利用することにより変換
効率が向上され、しかも安価にかつ容易に製造すること
ができる光起電力装置を提供することである。 【構成】 金属基板１上にｎ+ 型多結晶シリコン層２お
よび絶縁層３が積層され、絶縁層３にｎ+ 型多結晶シリ
コン層２が露出する種部分４が分散形成されている。種
部分４から気相成長により半球状のｎ型多結晶ＧａＡｓ
層５が形成され、ｎ型多結晶ＧａＡｓ層５上にｐ型多結
晶ＧａＡｓ層６および透明導電膜７が積層されている。
効率が向上され、しかも安価にかつ容易に製造すること
ができる光起電力装置を提供することである。 【構成】 金属基板１上にｎ+ 型多結晶シリコン層２お
よび絶縁層３が積層され、絶縁層３にｎ+ 型多結晶シリ
コン層２が露出する種部分４が分散形成されている。種
部分４から気相成長により半球状のｎ型多結晶ＧａＡｓ
層５が形成され、ｎ型多結晶ＧａＡｓ層５上にｐ型多結
晶ＧａＡｓ層６および透明導電膜７が積層されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光起電力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光起電力装置の変換効率を向上させるた
めには、発電層に入射した光を有効に利用して光の吸収
を増加させることが重要である。例えば、R. Hezel and
L. Hu, Technical Digest of the International PVSE
C-5, Kyoto, Japan, 1990, pp.701-704 には、単結晶シ
リコン基板に結晶方位を利用したエッチングで凹凸を設
け、その凹凸で入射光を効果的に散乱させることにより
発電層内での光路長を長くし、光の吸収を増加させる手
法が提案されている。また、ガラス等からなる低コスト
の基板に機械的な加工等で凹凸を設けることも試みられ
ている。
めには、発電層に入射した光を有効に利用して光の吸収
を増加させることが重要である。例えば、R. Hezel and
L. Hu, Technical Digest of the International PVSE
C-5, Kyoto, Japan, 1990, pp.701-704 には、単結晶シ
リコン基板に結晶方位を利用したエッチングで凹凸を設
け、その凹凸で入射光を効果的に散乱させることにより
発電層内での光路長を長くし、光の吸収を増加させる手
法が提案されている。また、ガラス等からなる低コスト
の基板に機械的な加工等で凹凸を設けることも試みられ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
シリコン基板に結晶方位を利用したエッチングで凹凸を
設ける方法では、単結晶シリコン基板が高価であるた
め、光起電力装置のコストが高くなるという問題があ
る。
シリコン基板に結晶方位を利用したエッチングで凹凸を
設ける方法では、単結晶シリコン基板が高価であるた
め、光起電力装置のコストが高くなるという問題があ
る。
【０００４】また、ガラス等からなる低コストの基板に
機械的な加工等で凹凸を設ける方法は、手間がかかる
上、加工された基板にバリ等の突起ができ、光起電力装
置の性能低下を招くという問題がある。
機械的な加工等で凹凸を設ける方法は、手間がかかる
上、加工された基板にバリ等の突起ができ、光起電力装
置の性能低下を招くという問題がある。
【０００５】このように、従来の試みではコストおよび
性能の点で問題が多く、入射した光を有効に利用した光
起電力装置が実現されていないのが現状である。
性能の点で問題が多く、入射した光を有効に利用した光
起電力装置が実現されていないのが現状である。
【０００６】それゆえに、本発明の目的は、入射した光
を有効に利用することにより変換効率が向上され、しか
も安価にかつ容易に製造することができる光起電力装置
を提供することである。
を有効に利用することにより変換効率が向上され、しか
も安価にかつ容易に製造することができる光起電力装置
を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光起電力装
置は、基板上に分散配置された種から気相成長により形
成された半球状の層を含むものである。
置は、基板上に分散配置された種から気相成長により形
成された半球状の層を含むものである。
【０００８】基板上に複数の種が分散配置され、複数の
種から気相成長により複数の半球状の発電層が形成され
てもよい。
種から気相成長により複数の半球状の発電層が形成され
てもよい。
【０００９】基板上に複数の発電層が分散配置され、複
数の発電層を種として気相成長により複数の半球状の集
光層が形成されてもよい。
数の発電層を種として気相成長により複数の半球状の集
光層が形成されてもよい。
【００１０】
【作用】本発明に係る光起電力装置においては、基板上
に分散配置された種から気相成長により形成された半球
状の層が、光の散乱または集光を効果的に行うことにな
る。
に分散配置された種から気相成長により形成された半球
状の層が、光の散乱または集光を効果的に行うことにな
る。
【００１１】この半球状の層は、機械的な加工等を用い
ることなく、気相成長により形成されるので、機械加工
された基板で問題となるバリ等の突起が発生せず、光起
電力装置の性能低下を招くことはない。また、安価な基
板上に形成することができるので、製造コストが安くな
る。
ることなく、気相成長により形成されるので、機械加工
された基板で問題となるバリ等の突起が発生せず、光起
電力装置の性能低下を招くことはない。また、安価な基
板上に形成することができるので、製造コストが安くな
る。
【００１２】種の間隔、半球状の層の半径、種および半
球状の層の屈折率等を制御することにより、光の散乱ま
たは集光を効果的に行うことが可能になる。
球状の層の屈折率等を制御することにより、光の散乱ま
たは集光を効果的に行うことが可能になる。
【００１３】半球状の層が発電層である場合には、入射
光が半球状の表面により発電層内に散乱され、発電層内
での光路長が長くなる。その結果、発電層での光の吸収
が増加し、光電変換効率が向上する。
光が半球状の表面により発電層内に散乱され、発電層内
での光路長が長くなる。その結果、発電層での光の吸収
が増加し、光電変換効率が向上する。
【００１４】種が発電層であり、半球状の層が集光層で
ある場合には、入射光が半球状の集光層により発電層に
集光される。その結果、発電層での光の吸収が増加し、
光電変換効率が向上する。
ある場合には、入射光が半球状の集光層により発電層に
集光される。その結果、発電層での光の吸収が増加し、
光電変換効率が向上する。
【００１５】
（１）実施例１ 図１は本発明の実施例１における光起電力装置の断面図
である。
である。
【００１６】図１において、電極を兼ねる金属基板１上
にｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２および絶縁層３が積層されてい
る。絶縁層３には、ｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２が露出する複
数の種部分４が分散形成されている。絶縁層３上には、
主発電層となる半球状のｎ型多結晶ＧａＡｓ層５、ｐ型
多結晶ＧａＡｓ層６および電極を兼ねる透明導電膜７が
形成されている。図１の光起電力装置では、光が透明導
電膜７の側（矢印８の方向）から入射する。
にｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２および絶縁層３が積層されてい
る。絶縁層３には、ｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２が露出する複
数の種部分４が分散形成されている。絶縁層３上には、
主発電層となる半球状のｎ型多結晶ＧａＡｓ層５、ｐ型
多結晶ＧａＡｓ層６および電極を兼ねる透明導電膜７が
形成されている。図１の光起電力装置では、光が透明導
電膜７の側（矢印８の方向）から入射する。
【００１７】次に、図１の光起電力装置の製造方法を説
明する。ステンレス、アルミニウム等からなる金属基板
１上に大面積化が容易なｎ+ 型非晶質Ｓｉを固相成長さ
せてｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２を形成する。ｎ+ 型多結晶Ｓ
ｉ層２上に、例えばプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2
からなる絶縁層３を形成し、エッチングにより一部の絶
縁層３を除去してｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２の表面が露出す
るように複数の種部分４を形成する。
明する。ステンレス、アルミニウム等からなる金属基板
１上に大面積化が容易なｎ+ 型非晶質Ｓｉを固相成長さ
せてｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２を形成する。ｎ+ 型多結晶Ｓ
ｉ層２上に、例えばプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2
からなる絶縁層３を形成し、エッチングにより一部の絶
縁層３を除去してｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２の表面が露出す
るように複数の種部分４を形成する。
【００１８】金属基板１の表面に垂直な方向から見た種
部分４の形状は、一方向に長い直線状であってもよく、
あるいは島状に孤立した形状であってもよい。
部分４の形状は、一方向に長い直線状であってもよく、
あるいは島状に孤立した形状であってもよい。
【００１９】隣接した種部分４間の距離Ｘは、０．５μ
ｍ以上５００μｍ以下が好ましい。距離Ｘが０．５μｍ
未満になると、半球状のｎ型多結晶ＧａＡｓ層５が接近
しすぎて表面が平坦になるので、光の散乱が不十分とな
り、距離Ｘが５００μｍを越えると、半球状のｎ型多結
晶ＧａＡｓ層５が離散するので、キャリアの収集が困難
になるからである。本実施例１では、距離Ｘを１０μｍ
とした。
ｍ以上５００μｍ以下が好ましい。距離Ｘが０．５μｍ
未満になると、半球状のｎ型多結晶ＧａＡｓ層５が接近
しすぎて表面が平坦になるので、光の散乱が不十分とな
り、距離Ｘが５００μｍを越えると、半球状のｎ型多結
晶ＧａＡｓ層５が離散するので、キャリアの収集が困難
になるからである。本実施例１では、距離Ｘを１０μｍ
とした。
【００２０】また、種部分４の幅Ｙ（縦横の長さが異な
る場合は短い方の長さ）は距離Ｘの１／１０程度が好ま
しい。幅Ｙが距離Ｘに比べて小さすぎると、ｐｎ接合の
大きさが小さくなって特性が劣化し、幅Ｙが距離Ｘに比
べて大きすぎると、種としての働きが弱くなるからであ
る。
る場合は短い方の長さ）は距離Ｘの１／１０程度が好ま
しい。幅Ｙが距離Ｘに比べて小さすぎると、ｐｎ接合の
大きさが小さくなって特性が劣化し、幅Ｙが距離Ｘに比
べて大きすぎると、種としての働きが弱くなるからであ
る。
【００２１】次に、絶縁層３上に、ＭＯＣＶＤ法（有機
金属気相成長法）により、主発電層となるｎ型多結晶Ｇ
ａＡｓ層５を形成する。本実施例では、原料ガスとして
トリメチルガリウムＧａ（ＣＨ3 ）3 およびアルシンＡ
ｓＨ3 を用い、ｎ型ドーピングガスとしてシランＳｉＨ
4 を用い、キャリアガスとして水素Ｈ2 を用いて基板温
度８００℃で膜成長を行ったところ、種部分４を中心と
して半球状にｎ型多結晶ＧａＡｓ層５が成長した。
金属気相成長法）により、主発電層となるｎ型多結晶Ｇ
ａＡｓ層５を形成する。本実施例では、原料ガスとして
トリメチルガリウムＧａ（ＣＨ3 ）3 およびアルシンＡ
ｓＨ3 を用い、ｎ型ドーピングガスとしてシランＳｉＨ
4 を用い、キャリアガスとして水素Ｈ2 を用いて基板温
度８００℃で膜成長を行ったところ、種部分４を中心と
して半球状にｎ型多結晶ＧａＡｓ層５が成長した。
【００２２】種部分４の直上で金属基板１に垂直な方向
のｎ型多結晶ＧａＡｓ層５の膜厚をＤとすると、膜厚Ｄ
が約５μｍのときに、図１に示すような半球状の凹凸が
連続した形状となった。
のｎ型多結晶ＧａＡｓ層５の膜厚をＤとすると、膜厚Ｄ
が約５μｍのときに、図１に示すような半球状の凹凸が
連続した形状となった。
【００２３】その後、ｎ型多結晶ＧａＡｓ層５と同様の
ＭＯＣＶＤ法により、シランＳｉＨ 4 の代わりにｐ型ド
ーピングガスとしてジメチルジンクＺｎ（ＣＨ3 ）2 を
用いてｐ型多結晶ＧａＡｓ層５を形成し、さらにスパッ
タリング法によりＺｎＯ等からなる透明導電膜７を形成
する。
ＭＯＣＶＤ法により、シランＳｉＨ 4 の代わりにｐ型ド
ーピングガスとしてジメチルジンクＺｎ（ＣＨ3 ）2 を
用いてｐ型多結晶ＧａＡｓ層５を形成し、さらにスパッ
タリング法によりＺｎＯ等からなる透明導電膜７を形成
する。
【００２４】このようにして作製された実施例１の光起
電力装置の光電変換特性を比較例１とともに表１に示
す。
電力装置の光電変換特性を比較例１とともに表１に示
す。
【００２５】比較例１の光起電力装置は、絶縁層３を形
成しない点を除いて実施例１の光起電力装置と同様の工
程で作製した。比較例１では、種部分４が存在しないた
め、ｎ型多結晶ＧａＡｓ層５は半球状ではなく、ほぼ平
坦状に成長した。
成しない点を除いて実施例１の光起電力装置と同様の工
程で作製した。比較例１では、種部分４が存在しないた
め、ｎ型多結晶ＧａＡｓ層５は半球状ではなく、ほぼ平
坦状に成長した。
【００２６】
【表１】
【００２７】実施例１の光起電力装置では、半球状に成
長したｎ型多結晶ＧａＡｓ層５により透明導電膜７、ｐ
型多結晶ＧａＡｓ層６およびｎ型多結晶ＧａＡｓ層５の
表面が凹凸形状になり、その凹凸形状により入射光の散
乱が起きる。それにより、主発電層となるｎ型多結晶Ｇ
ａＡｓ層５内での光路長が長くなり、光の吸収が増加す
る。その結果、表１から明らかなように、比較例１と比
べて、短絡電流が約２割程度向上し、変換効率も約２割
程度向上した。
長したｎ型多結晶ＧａＡｓ層５により透明導電膜７、ｐ
型多結晶ＧａＡｓ層６およびｎ型多結晶ＧａＡｓ層５の
表面が凹凸形状になり、その凹凸形状により入射光の散
乱が起きる。それにより、主発電層となるｎ型多結晶Ｇ
ａＡｓ層５内での光路長が長くなり、光の吸収が増加す
る。その結果、表１から明らかなように、比較例１と比
べて、短絡電流が約２割程度向上し、変換効率も約２割
程度向上した。
【００２８】実施例１では、ｎ型層およびｐ型層として
それぞれｎ型多結晶ＧａＡｓ層５およびｐ型多結晶Ｇａ
Ａｓ層６を用いたが、それに限定されない。例えば、ｎ
型層およびｐ型層としてその他のＩＩＩ−Ｖ族半導体を
用いてもよく、ＩＩ−ＶＩ族半導体、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ
族半導体またはＩＶ族半導体を用いてもよく、種部分４
からの成長により表面に凹凸構造が形成できるものであ
れば、実施例１と同様の効果が得られる。
それぞれｎ型多結晶ＧａＡｓ層５およびｐ型多結晶Ｇａ
Ａｓ層６を用いたが、それに限定されない。例えば、ｎ
型層およびｐ型層としてその他のＩＩＩ−Ｖ族半導体を
用いてもよく、ＩＩ−ＶＩ族半導体、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ
族半導体またはＩＶ族半導体を用いてもよく、種部分４
からの成長により表面に凹凸構造が形成できるものであ
れば、実施例１と同様の効果が得られる。
【００２９】また、実施例１ではｎ型多結晶ＧａＡｓ層
５の膜厚Ｄを５μｍとしたが、膜厚Ｄは０．５μｍ以上
５００μｍ以下の範囲内であればよい。膜厚Ｄが０．５
μｍ未満になると、光の吸収が不十分となり、膜厚Ｄが
５００μｍを越えると、表面が平坦となって光の散乱が
不十分となるからである。
５の膜厚Ｄを５μｍとしたが、膜厚Ｄは０．５μｍ以上
５００μｍ以下の範囲内であればよい。膜厚Ｄが０．５
μｍ未満になると、光の吸収が不十分となり、膜厚Ｄが
５００μｍを越えると、表面が平坦となって光の散乱が
不十分となるからである。
【００３０】膜厚Ｄの最適値はｎ型層およびｐ型層を形
成する物質によって異なる。例えば、ｎ型層およびｐ型
層をＧａＡｓのような直接遷移型半導体により形成した
場合には、吸収係数が大きいので、膜厚Ｄは５０μｍ以
下がよいが、Ｓｉのような間接遷移型半導体により形成
した場合には、膜厚Ｄは１０μｍ以上が望ましい。
成する物質によって異なる。例えば、ｎ型層およびｐ型
層をＧａＡｓのような直接遷移型半導体により形成した
場合には、吸収係数が大きいので、膜厚Ｄは５０μｍ以
下がよいが、Ｓｉのような間接遷移型半導体により形成
した場合には、膜厚Ｄは１０μｍ以上が望ましい。
【００３１】隣接する種部分４間の距離Ｘは膜厚Ｄと密
接に関係しており、実施例１ではＸ／Ｄ＝２としている
が、Ｘ／Ｄ＝１〜２の範囲内であることが望ましい。Ｘ
／Ｄが１未満であると、半球が接近しすぎて表面が平坦
になるので光の散乱が不十分となり、Ｘ／Ｄが２を越え
ると、半球が離散して絶縁層３が露出するからである。
接に関係しており、実施例１ではＸ／Ｄ＝２としている
が、Ｘ／Ｄ＝１〜２の範囲内であることが望ましい。Ｘ
／Ｄが１未満であると、半球が接近しすぎて表面が平坦
になるので光の散乱が不十分となり、Ｘ／Ｄが２を越え
ると、半球が離散して絶縁層３が露出するからである。
【００３２】種部分４および絶縁層３の材質の組み合わ
せも、実施例１の組み合わせに限られず、種部分４から
選択的に多結晶の成長が起これば、他の材質を用いても
よい。
せも、実施例１の組み合わせに限られず、種部分４から
選択的に多結晶の成長が起これば、他の材質を用いても
よい。
【００３３】実施例１では、ｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２を金
属基板１上の全面に形成しているが、選択的な成長およ
びエッチングを用いてｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２からなる種
部分のみが金属基板１上に存在するようにしてもよい。
また、金属基板１の表面に傷等を形成することにより金
属基板１自体が種部分の作用を行ってもよい。
属基板１上の全面に形成しているが、選択的な成長およ
びエッチングを用いてｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２からなる種
部分のみが金属基板１上に存在するようにしてもよい。
また、金属基板１の表面に傷等を形成することにより金
属基板１自体が種部分の作用を行ってもよい。
【００３４】実施例１では、ｎ型層上にｐ型層を積層し
ているが、逆にｐ型層上にｎ型層を積層してもよい。ま
た、ｐ型層により種部分を形成し、ｎ型層およびｎ+ 型
層を半球状に形成してもよく、また、ｐ型層により種部
分を形成し、ｎ型層を半球状に形成し、ｎ+ 型層を設け
なくてもよい。また、これらの例でｐ型とｎ型とを逆に
した組み合わせも可能である。 （２）実施例２ 図２は本発明の実施例２における光起電力装置の断面図
である。
ているが、逆にｐ型層上にｎ型層を積層してもよい。ま
た、ｐ型層により種部分を形成し、ｎ型層およびｎ+ 型
層を半球状に形成してもよく、また、ｐ型層により種部
分を形成し、ｎ型層を半球状に形成し、ｎ+ 型層を設け
なくてもよい。また、これらの例でｐ型とｎ型とを逆に
した組み合わせも可能である。 （２）実施例２ 図２は本発明の実施例２における光起電力装置の断面図
である。
【００３５】図２において、透明絶縁性基板９上に、電
極１０および種となるｐ型多結晶Ｓｉ層１１が分散配置
されている。ｐ型多結晶Ｓｉ層１１を中心として半球状
のｎ型多結晶Ｓｉ層１２および電極を兼ねた反射層１３
が積層されている。
極１０および種となるｐ型多結晶Ｓｉ層１１が分散配置
されている。ｐ型多結晶Ｓｉ層１１を中心として半球状
のｎ型多結晶Ｓｉ層１２および電極を兼ねた反射層１３
が積層されている。
【００３６】図２の光起電力装置では、図１の光起電力
装置とは逆に、光が透明絶縁性基板９の側（矢印１４の
方向）から入射する。
装置とは逆に、光が透明絶縁性基板９の側（矢印１４の
方向）から入射する。
【００３７】次に、図２の光起電力装置の製造方法を説
明する。
明する。
【００３８】まず、ガラス等からなる透明絶縁性基板９
上に、Ａｌ等の金属またはＺｎＯ等の透明導電膜により
電極１０を形成する。図１のｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２と同
様の方法でｐ型多結晶Ｓｉ層１１を透明絶縁性基板９上
の全面に形成した後、所定の部分をエッチングにより除
去して種を形成する。
上に、Ａｌ等の金属またはＺｎＯ等の透明導電膜により
電極１０を形成する。図１のｎ+ 型多結晶Ｓｉ層２と同
様の方法でｐ型多結晶Ｓｉ層１１を透明絶縁性基板９上
の全面に形成した後、所定の部分をエッチングにより除
去して種を形成する。
【００３９】その後、原料ガスとしてジクロロシランＳ
ｉＨ2 Ｃｌ2 、ドーピングガスとしてホスフィンＰＨ3
を用い、熱ＣＶＤ法によりｎ型多結晶Ｓｉ層１２を成長
させる。本実施例２では、ｎ型多結晶Ｓｉ層１２の膜厚
Ｄを５０μｍとし、種間の距離Ｘを１００μｍとした。
また、反射層１３としてＡｌを用いた。
ｉＨ2 Ｃｌ2 、ドーピングガスとしてホスフィンＰＨ3
を用い、熱ＣＶＤ法によりｎ型多結晶Ｓｉ層１２を成長
させる。本実施例２では、ｎ型多結晶Ｓｉ層１２の膜厚
Ｄを５０μｍとし、種間の距離Ｘを１００μｍとした。
また、反射層１３としてＡｌを用いた。
【００４０】このようにして作製された実施例２の光起
電力装置の光電変換特性を比較例２とともに表２に示
す。
電力装置の光電変換特性を比較例２とともに表２に示
す。
【００４１】比較例２の光起電力装置は、ｐ型多結晶Ｓ
ｉ層１１が透明絶縁性基板９上の全面に形成されている
点を除いて、実施例２と同様の工程で作製した。しか
し、比較例２ではｐ型多結晶Ｓｉ層１１が種とならない
ため、ｎ型多結晶Ｓｉ層１２は半球状ではなく、ほぼ平
坦に成長した。
ｉ層１１が透明絶縁性基板９上の全面に形成されている
点を除いて、実施例２と同様の工程で作製した。しか
し、比較例２ではｐ型多結晶Ｓｉ層１１が種とならない
ため、ｎ型多結晶Ｓｉ層１２は半球状ではなく、ほぼ平
坦に成長した。
【００４２】
【表２】
【００４３】実施例２の光起電力装置では、透明絶縁性
基板９の側から入射した光が反射層１３の裏面側の凹凸
形状により効果的に散乱されるので、主発電層となるｎ
型多結晶Ｓｉ層１２内での光路長が長くなり、光の吸収
が増加する。その結果、表２から明らかなように、短絡
電流および変換効率が約３割程度向上した。
基板９の側から入射した光が反射層１３の裏面側の凹凸
形状により効果的に散乱されるので、主発電層となるｎ
型多結晶Ｓｉ層１２内での光路長が長くなり、光の吸収
が増加する。その結果、表２から明らかなように、短絡
電流および変換効率が約３割程度向上した。
【００４４】実施例２においても、各層の材料、種間の
距離Ｘ、種の幅Ｙおよびｎ型多結晶Ｓｉ層１２の膜厚Ｄ
は上記のものに限定されず、実施例１と同様に種々の組
み合わせが可能である。 （３）実施例３ 図３は本発明の実施例３における光起電力装置の断面図
である。
距離Ｘ、種の幅Ｙおよびｎ型多結晶Ｓｉ層１２の膜厚Ｄ
は上記のものに限定されず、実施例１と同様に種々の組
み合わせが可能である。 （３）実施例３ 図３は本発明の実施例３における光起電力装置の断面図
である。
【００４５】図３において、ステンレス等からなる基板
１５上に、光起電力素子１６および種となるＳｉＯ2 層
１７が分散配置され、ＳｉＯ2 層１７を中心としてＳｉ
Ｏ2からなる半球状の集光部１８が形成されている。図
３の光起電力装置では、光は集光部１８の側（矢印１９
の方向）から入射する。
１５上に、光起電力素子１６および種となるＳｉＯ2 層
１７が分散配置され、ＳｉＯ2 層１７を中心としてＳｉ
Ｏ2からなる半球状の集光部１８が形成されている。図
３の光起電力装置では、光は集光部１８の側（矢印１９
の方向）から入射する。
【００４６】光起電力素子１６はＭＯＣＶＤ法により形
成され、例えばＧａＡｓのｐｎ接合からなる。本実施例
３では、光起電力素子１６の幅Ｙを約１０μｍとし、膜
厚も約１０μｍとした。
成され、例えばＧａＡｓのｐｎ接合からなる。本実施例
３では、光起電力素子１６の幅Ｙを約１０μｍとし、膜
厚も約１０μｍとした。
【００４７】光起電力素子１６上に、その光起電力素子
１６とほぼ同じ幅を有するＳｉＯ2層１７をＣＶＤ法に
より形成し、種部分とした。さらに、原料ガスとしてシ
ランＳｉＨ4 および酸素Ｏ2 を用い、キャリアガスとし
て窒素Ｎ2 を用い、常圧ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 からな
る集光部１８を形成した。
１６とほぼ同じ幅を有するＳｉＯ2層１７をＣＶＤ法に
より形成し、種部分とした。さらに、原料ガスとしてシ
ランＳｉＨ4 および酸素Ｏ2 を用い、キャリアガスとし
て窒素Ｎ2 を用い、常圧ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 からな
る集光部１８を形成した。
【００４８】本実施例３では、隣接する種間の距離Ｘを
１００μｍとし、膜厚Ｄが７０μｍとなるようにＳｉＯ
2 層１７を種として集光部１８を形成すると、集光部１
８は図３に示すように半球状になった。
１００μｍとし、膜厚Ｄが７０μｍとなるようにＳｉＯ
2 層１７を種として集光部１８を形成すると、集光部１
８は図３に示すように半球状になった。
【００４９】このようにして作製された実施例３の光起
電力装置の光電変換特性を比較例３とともに表３に示
す。
電力装置の光電変換特性を比較例３とともに表３に示
す。
【００５０】比較例３の光起電力装置は、光起電力素子
１６が基板１５上の全面に形成されている点を除いて実
施例３と同様の工程で形成した。しかし、比較例３では
種部分が存在しないため、ＳｉＯ2 からなる集光部１８
が半球状ではなく、ほぼ平坦に成長した。
１６が基板１５上の全面に形成されている点を除いて実
施例３と同様の工程で形成した。しかし、比較例３では
種部分が存在しないため、ＳｉＯ2 からなる集光部１８
が半球状ではなく、ほぼ平坦に成長した。
【００５１】
【表３】
【００５２】実施例３の光起電力装置では、半球状の集
光部１８の表面が入射光を光起電力素子１６に集光する
レンズとして働く。そのため、光起電力素子１６の発電
層の面積が比較例３に比べて１／１０程度であるにもか
かわらず、表３に示すように比較例３とほとんど同じ短
絡電流および変換効率が得られた。
光部１８の表面が入射光を光起電力素子１６に集光する
レンズとして働く。そのため、光起電力素子１６の発電
層の面積が比較例３に比べて１／１０程度であるにもか
かわらず、表３に示すように比較例３とほとんど同じ短
絡電流および変換効率が得られた。
【００５３】したがって、実施例３によると、光起電力
装置の性能をほとんど低下させることなく、使用する材
料を大幅に減少させることができ、低コスト化が可能に
なる。
装置の性能をほとんど低下させることなく、使用する材
料を大幅に減少させることができ、低コスト化が可能に
なる。
【００５４】なお、半球状の集光部１８により集光され
た光は種部分となるＳｉＯ2 層１７を通して光起電力素
子１６に到達する必要があるが、種部分の幅Ｙが小さす
ぎると、半球状の集光部１８の形状の制御が困難にな
り、種部分の幅Ｙが大きすぎると、光起電力素子１６の
大きさも大きくなるので、コストの低減が図れない。そ
のため、種部分の幅Ｙは、種間の距離Ｘの約１／１０〜
１／２程度の範囲内にあることが好ましい。
た光は種部分となるＳｉＯ2 層１７を通して光起電力素
子１６に到達する必要があるが、種部分の幅Ｙが小さす
ぎると、半球状の集光部１８の形状の制御が困難にな
り、種部分の幅Ｙが大きすぎると、光起電力素子１６の
大きさも大きくなるので、コストの低減が図れない。そ
のため、種部分の幅Ｙは、種間の距離Ｘの約１／１０〜
１／２程度の範囲内にあることが好ましい。
【００５５】実施例３の光起電力装置では、図３に示す
矢印１９の方向から光を入射しているが、基板１５とし
て透光性基板を用い、集光部１８の表面に反射層を設
け、基板１５の側から光を入射してもよい。
矢印１９の方向から光を入射しているが、基板１５とし
て透光性基板を用い、集光部１８の表面に反射層を設
け、基板１５の側から光を入射してもよい。
【００５６】各層を形成する材料も、実施例３の材料に
限定されるものではない。例えば集光部１８の材料とし
ては、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｃ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ2
等の透光性の高い物質であれば、透明絶縁性物質および
透明導電性物質のいずれを用いてもよい。また、光起電
力素子１６をＳｉ等の他の半導体材料により形成しても
よい。
限定されるものではない。例えば集光部１８の材料とし
ては、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｃ、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯ2
等の透光性の高い物質であれば、透明絶縁性物質および
透明導電性物質のいずれを用いてもよい。また、光起電
力素子１６をＳｉ等の他の半導体材料により形成しても
よい。
【００５７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板上に
分散配置された種から気相成長により形成された半球状
の層が入射光を効果的に散乱または集光させるので、発
電層での光の吸収が増加し、光起電力装置の変換効率が
向上する。しかも、機械加工等を用いずに気相成長によ
り半球状の凹凸形状が形成されるので、光起電力装置の
性能低下がなく、製造コストが安価になる。
分散配置された種から気相成長により形成された半球状
の層が入射光を効果的に散乱または集光させるので、発
電層での光の吸収が増加し、光起電力装置の変換効率が
向上する。しかも、機械加工等を用いずに気相成長によ
り半球状の凹凸形状が形成されるので、光起電力装置の
性能低下がなく、製造コストが安価になる。
【図１】本発明の実施例１における光起電力装置の断面
図である。
図である。
【図２】本発明の実施例２における光起電力装置の断面
図である。
図である。
【図３】本発明の実施例３における光起電力装置の断面
図である。
図である。
１ 金属基板 ３ 絶縁層 ４ 種部分 ５ ｎ型多結晶ＧａＡｓ層 ６ ｐ型多結晶ＧａＡｓ層 ７ 透明導電膜 ９ 透明絶縁性基板 １０ 電極 １１ ｐ型多結晶Ｓｉ層 １２ ｎ型多結晶Ｓｉ層 １３ 反射層 １５ 基板 １６ 光起電力素子 １７ ＳｉＯ2 層 １８ 集光部
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に分散配置された種から気相成長
により形成された半球状の層を含むことを特徴とする光
起電力装置。 - 【請求項２】 基板上に複数の種が分散配置され、前記
複数の種から気相成長により複数の半球状の発電層が形
成されたことを特徴とする光起電力装置。 - 【請求項３】 基板上に複数の発電層が分散配置され、
前記複数の発電層を種として気相成長により複数の半球
状の集光層が形成されたことを特徴とする光起電力装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6115177A JPH07321357A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6115177A JPH07321357A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321357A true JPH07321357A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=14656261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6115177A Pending JPH07321357A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07321357A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009147286A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 球形表面を有する太陽電池およびその製造方法 |
| WO2010140371A1 (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、光電変換デバイス、半導体基板の製造方法、および光電変換デバイスの製造方法 |
| WO2010140373A1 (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | 住友化学株式会社 | センサ、半導体基板、および半導体基板の製造方法 |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP6115177A patent/JPH07321357A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009147286A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 球形表面を有する太陽電池およびその製造方法 |
| WO2010140371A1 (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、光電変換デバイス、半導体基板の製造方法、および光電変換デバイスの製造方法 |
| WO2010140373A1 (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | 住友化学株式会社 | センサ、半導体基板、および半導体基板の製造方法 |
| US8835980B2 (en) | 2009-06-05 | 2014-09-16 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Semiconductor wafer, photoelectric conversion device, method of producing semiconductor wafer, and method of producing photoelectric conversion device |
| US8835906B2 (en) | 2009-06-05 | 2014-09-16 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Sensor, semiconductor wafer, and method of producing semiconductor wafer |
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