JPH0750792B2 - アモルファス太陽電池 - Google Patents

アモルファス太陽電池

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JPH0750792B2 JP60075974A JP7597485A JPH0750792B2 JP H0750792 B2 JPH0750792 B2 JP H0750792B2 JP 60075974 A JP60075974 A JP 60075974A JP 7597485 A JP7597485 A JP 7597485A JP H0750792 B2 JPH0750792 B2 JP H0750792B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高性能のタンデム構造アモルファス太陽電
池の新構造に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電
池は、従来から結晶型半導体、あるいはアモルファス太
陽電池を用いて光を吸収させ、これを半導体内の量子効
果によって電気エネルギーに変換することによって該電
気エネルギーを発生させるものである。そしてこの太陽
電池としては各種のものが考案されているが、太陽電池
の片側の面(光入射面)から光を入射させ、裏面は金属
電極で被覆した一方の電極とされているのが通例であ
る。
近年、低コスト太陽電池として出現したアモルファス太
陽電池も、仮え基板材料をガラス材料としても、裏面に
金属電極を蒸着している。この型の太陽電池は短波長に
した感度がないため、長波長光に感度を持つタンデム構
造セルが考案されている。
第3図は従来のアモルファス太陽電池を示し、基板1上
に、n層(又はp層)2、i層3、p層(又はn層)4
からなるタンデム構造を複数層(2,3,4及び5,6,7及び8,
9,10)積上げて太陽電池を構成している。基板がステン
レス鋼のときには、最後に成長したp層10の上に透明電
極11をつけ、さらにグリッド電極12をつける。ガラス基
板のときは、ガラス板から光が入射するので、最上層は
金属電極で覆ってしまう。
従来のタンデム構造セルは、主に金属基板上で試作され
ているので、この金属基板を用いた第3図の太陽電池の
動作について説明する。
太陽光は上部のTCO(透明電極)11側の面より入射し、
順次第3層,第2層,第1層で短波長側の光から吸収さ
れ、それぞれの層内に電子,正孔対を発生して光電流を
生じさせる。それぞれの層内で吸収される光成分は第4
図に波長に対する感度曲線(スペクトル感度という)を
示すように少しずつ感度領域が波長帯域でずれている。
このように感度領域をずらせた太陽電池を3層積重ねて
いるために、全体として広帯域の波長に対して高感度を
維持でき、高効率の光電変換装置が得られる。ここで高
効率を得るためには、第1,第2,第3の層で発生する光電
流が等しくなければならない。
このタンデム構造セルの欠点として、第1層(最下層)
セルの長波長感度を有する層にはこれまでアモルファス
・シリコン・ゲルマニウムという2元系合金のアモルフ
ァス半導体が用いられていたが、このアモルファス・シ
リコン・ゲルマニウム(以下、a−SiGeと記す)はその
電気的性質がアモルファス・シリコン(以下a−Siと記
す)に比べて劣っており、このことが高効率タンデム構
造セルの実現の妨げとなっていた。
この欠点を除去するために、a−SiGeの膜質を改善する
努力が続けられているが、まだ決め手を欠いており、ま
た、十分な性質を得るに至っていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このタンデム構造セルの高効率化を妨げているものとし
て、a−SiGeの膜質がa−Siの膜質に劣るため光電流の
発生が少なく、従って効率を低下させているという欠点
があった。この欠点をカバーするために、第1層の膜厚
を厚くしたり、基板表面からの反射光の活用を図って第
1層で吸収される光量を増大して光電流を増加させる試
みが採用されている。
しかし、a−SiGeはa−Siに比べて内部電界強度が弱い
ため、厚いi層膜厚を採用すると、発生した電子・正孔
対がそれぞれ接合のn及びpへ到達する前に再結合によ
って消滅してしまう結果となり、高効率を得るに至らな
かった。
本発明は、上記のような高効率化が得られないという問
題点を解消せんとしてなされたもので、その原因を追及
する過程において発見した事実に基づいて、新たな高効
率タンデム構造セル太陽電池を提供しようとするもので
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係るアモルファス太陽電池は、透明材料により
構成された基板と、該基板の一主面に形成されたグリッ
ド状の金属電極と、上記基板の一主面に上記グリッド状
の金属電極を覆うように形成された透明電極と、アモル
ファスシリコン・ゲルマニウムを主成分として上記透明
電極上に形成された最下層の光電変換層と、アモルファ
スシリコンを成分として上記最下層の光電変換層上に形
成され、該最下層の光電変換層とともにタンデム構造を
構成し、かつ本太陽電池の表面側から上記基板側に向か
って順次より長波長の光に感度を持つように光電変換特
性が設定された上層の光電変換層とを備えたものであ
る。
〔作用〕
本発明においては、タンデム構造セルの表面からの光入
射とともに、裏面側からも散乱光が入射できる構造とし
たから、裏面側から入射した光はp/i界面にも到達し,
そこでの高抵抗領域を減少させるため、アモルファスシ
リコン・ゲルマニウムを主成分とする長波長光用セル
(第1層)の長波長光の感度が向上し、高性能セルが実
現される。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図は本発明の一実施例によるアモルファス太陽電池を示
し、図中、第3図と同一符号は同一部分を示す。101は
ガラス基板、16は基板101上にグリッド状に形成された
金属電極、17は該金属電極16を覆って形成された透明電
極である。そして第1層pinセル2,3,4はa−SiGeを主成
分とするセルとなっている。
第2図はa−SiGeからなる第1層の接合によるスペクト
ル感度の測定において同時にバイアス光として、波長45
0nmの青色光(あるいは裏面からの散乱光バイアス)を
照射したときのスペクトル感度の変化を示し、図中の破
線はアモルファスシリコン・ゲルマニウム太陽電池の表
面から青色バイアス光が照射されるか,あるいは裏面か
ら散乱光バイアスが入射された場合のスペクトル感度特
性を表わすものである。また、図中の実線は、アモルフ
ァスシリコン・ゲルマニウム太陽電池に青色バイアス
光,裏面からの散乱光バイアスがない場合のスペクトル
感度特性を表わすものである。この図から青色バイアス
光(あるいは裏面からの散乱光バイアス)によって長波
長側の感度が著しく改善されていることがわかる。これ
は、以下のような理由によると考えられる。
即ち、元々pinセルのバンド構造は、p層からi層にか
けてi層側が低くなるようにバンドが傾斜し、i層に相
当する部分でバンドがフラットになり、i層からn層に
かけてn層側が低くなるようにバンドが傾斜する、とい
う構造を有しており、p/i界面には極めて高抵抗の領域
が存在しており、かつ、シリコンの光吸収係数は波長依
存性を持ち、短波長の光ほどその吸収係数は大きくなっ
ている。青色光は赤色光に比べて短波長であり、上述の
ように短波長の光ほどその吸収係数が大きく、光吸収係
数が大きい程、短い距離で光を吸収できるので、青色光
は太陽電池の表面側でより多く吸収されることになる。
このように、青色光が表面側で吸収されればそこで電子
−正孔性が生成されて、キャリア数が増加し、このよう
に、キャリア数が増加すると、抵抗が下がることとな
り、これにより、太陽電池の表面側でバンドがフラッッ
トになることとなる。
これにより、赤色モノクロ光により発生した正孔がp層
へ到達しやすくなるとともに、その表面側でバンドがフ
ラットになり、その分、n/i界面側にバンドの傾斜がシ
フトし、これにより正孔・電子の電界移動度により電流
が流れやすくなる。
一方、この太陽電池の裏面から散乱光バイアスを照射し
た場合には、散乱光バイアスは通常の太陽光とほぼ同色
であることがこれに比べ長波長成分を多く含むため、こ
の散乱光バイアスは裏面から長い距離にて、すなわち、
より表面側に近いp/i界面で吸収される。このように、
散乱光バイアスが表面側に近いp/i界面で吸収されれば
そこで電子−正孔対が生成されて、キャリア数が増加
し、このキャリア数の増加により、抵抗が下がって高抵
抗領域が減少し、電流が流れやすくなることによって、
a−SiGeセルの感度が向上することになる。
このアモルファス太陽電池は次のようにして製作され
る。即ちガラス基板101上に金属電極16をグリッド状に
形成し、その上に透明電極17を全面に被覆する。その上
に、従来方法と同じ方法でタンデム構造セルを作成す
る。この方法は既述であるから説明を省略する。
ガラス基板101上の金属電極16には、アモルファス・シ
リコン等と反応しにくい金属材料で、光に対する反射率
が高い材料、例えばTi/Ag/Tiなどの複合材料、あるいは
Al/SUS等を用いる。これをグリッド状に形成して、一部
光を透過できる窓を残す。このパターンは比較的粗な構
造でよく、金属部分の面積は全体の面積の50%程度以下
であればよい。
この上に透明電極17に設け、光電流に対する直列抵抗を
小さくする。この厚さは十分厚くてよく、数100nm以上
の光に対して十分な透過率を持てばよい。ただこの透過
率は良ければそれだけ良い。
この構造の要点は、散乱光を透過できるようにすること
である。
次に動作について説明する。
第1図の構造から明らかなように、太陽電池の表面側と
裏面側から光が入射できる構造としたことにより、表面
側は太陽の直射光が入射するが、裏面側は散乱光が入射
する。光のうち長波長光成分は、散乱によって裏面側に
も入り込む確率が極めて大きい。このため、セルの組立
材料として、ガラス101とガラスではさむ構造のモジュ
ールとすることにより、長波長光成分を主とする散乱光
が裏面側から入り込む。この散乱光がタンデム構造セル
の第1層のバイアス光として働き、第4図に示す第1層
のバイアス光と同じようにp/i界面の電気抵抗を低下さ
せる。このために表面側からの入射光に対する長波長光
感度が増大し、このことによって膜質が不十分なa−Si
Geを用いても光電流を十分かせぐことができる。これは
タンデム構造セルの高効率化に役立つ。
なお上記実施例では本発明をpin3層タンデム構造に適用
した例を示したが、本発明はnip3層タンデム構造に適用
してもそのn/i界面の改良に役立ち、同様の効果が期待
できる。また3層タンデム構造に限らず、2層,4層…な
どの構造に対しても同様に用いることができる。またタ
ンデム構造のみならず、波長分割をフィルターミラーに
よって行なう構成の長波長光用セルのみに用いる場合に
も効果があり,この場合表面側のセルに対しても本発明
を適用することによりその効率向上に役立つ。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る太陽電池によれば、透明
材料により構成された基板と、該基板の一主面に形成さ
れたグリッド状の金属電極と、上記基板の一主面にに上
記グリッド状の金属電極を覆うように形成された透明電
極と、アモルファスシリコン・ゲルマニウムを主成分と
して上記透明電極上に形成された最下層の光電変換層
と、アモルファスシリコンを成分として上記最下層の光
電変換層上に形成され、該最下層の光電変換層とともに
タンデム構造を構成し、かつ本太陽電池の表面側から上
記基板側に向かって順次より長波長の光に感度を持つよ
うに光電変換特性が設定された上層の光電変換層とを備
え、散乱光を基板側から最下層セルに入射できる構造と
したので、簡単な構造によりセル効率を著しく向上でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるアモルファス太陽電
池の断面構造を示す図、第2図は本発明の効果を示すス
ペクトル感度図、第3図は従来のアモルファス太陽電池
の断面構造を示す図、第4図は従来のアモルファス太陽
電池のスペクトル感度図である。 図において、101はガラス基板、16は金属電極、17は透
明電極、2はn+a−Si層、3はia−SiGe層、4はpa−Si
層、5はna−Si層、6はia−Si層、7はpa−Si層、8は
na−Si層、9はia−Si層、10はpa−Si層、11は透明電極
(TCO)、12はグリッド電極である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明材料により構成された基板と、 該基板の一主面に形成されたグリッド状の金属電極と、 上記基板の一主面に上記グリッド状の金属電極を覆うよ
    うに形成された透明電極と、 アモルファスシリコン・ゲルマニウムを主成分として上
    記透明電極上に形成された最下層の光電変換層と、 アモルファスシリコンを成分として上記最下層の光電変
    換層上に形成され、該最下層の光電変換層とともにタン
    デム構造を構成し、かつ本太陽電池の表面側から上記基
    板側に向かって順次より長波長の光に感度を持つように
    光電変換特性が設定された上層の光電変換層とを備えた
    ことを特徴とするアモルファス太陽電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56138960A (en) * 1980-03-31 1981-10-29 Sharp Corp Amorphous thin film solar battery
JPS57114290A (en) * 1981-01-07 1982-07-16 Nec Corp Amorphous thin film solar battery
JPS59105379A (ja) * 1982-12-08 1984-06-18 Hitachi Ltd アモルフアスシリコン太陽電池

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