JPH08139346A - Amorphous solar cell - Google Patents

Amorphous solar cell

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JPH08139346A
JPH08139346A JP6276501A JP27650194A JPH08139346A JP H08139346 A JPH08139346 A JP H08139346A JP 6276501 A JP6276501 A JP 6276501A JP 27650194 A JP27650194 A JP 27650194A JP H08139346 A JPH08139346 A JP H08139346A
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layer
solar cell
band gap
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amorphous solar
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仁 三宮
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Abstract

PURPOSE: To obtain an amorphous solar cell with high open-circuit voltage and high reliability. CONSTITUTION: An amorphous solar cell has a profile that the band gap of an i-layer, a photoelectric conversion layer, gradually decreases from the p-layer side until the minimum value is reached, and then gradually increases towards the n-layer side. One or more low light absorption layers 6 having a band gap above the minimum value is formed in the i-layer in proximity to the p-layer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、非晶質太陽電池に関
し、特に、高効率化された非晶質太陽電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amorphous solar cell, and more particularly to a highly efficient amorphous solar cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述した非晶質太陽電池は、その効率を
向上させるため、従来より様々な試みがなされている。
例えば、アモルファス(非晶質)シリコン(以下、a−
Si:Hと称する。)のみを用いて太陽電池を作製した
場合、バンドギャップが1.75eV程度であるので、
i層(真性半導体層)の膜厚を厚くしても波長800n
m以上の光はほとんど利用できない。このため、ナロー
バンドギャップ材料であるアモルファスシリコンゲルマ
ニウム(以下、a−SiGe:Hと称する。)を用いる
ことにより光の有効利用を図る試みがなされている。こ
のa−SiGe:Hは光吸収が大きいために短絡電流を
大きくすることができるが、ギャップ内準位がa−S
i:Hよりも多いために曲線因子が低下するという欠点
を有しており、効率の向上が困難であった。
2. Description of the Related Art Various attempts have been made in the above-mentioned amorphous solar cell in order to improve its efficiency.
For example, amorphous silicon (hereinafter, a-
It is called Si: H. When a solar cell is manufactured using only), the band gap is about 1.75 eV,
Even if the thickness of the i layer (intrinsic semiconductor layer) is increased, the wavelength is 800 n
Light above m is hardly available. Therefore, attempts have been made to effectively use light by using amorphous silicon germanium (hereinafter referred to as a-SiGe: H), which is a narrow band gap material. Since this a-SiGe: H has a large light absorption, the short-circuit current can be increased, but the level in the gap is a-S.
Since it has more than i: H, it has a drawback that the fill factor is lowered, and it is difficult to improve the efficiency.

【0003】この欠点を克服するために、i層のバンド
ギャップにプロファイルを設ける方法が提案されてお
り、この方法によりa−SiGe:Hを用いた積層型太
陽電池で高効率が得られるようになった。
In order to overcome this drawback, a method of providing a profile in the band gap of the i-layer has been proposed, and this method enables high efficiency to be obtained in a laminated solar cell using a-SiGe: H. became.

【0004】上記i層のバンドギャップにプロファイル
を設ける方法においては、図5に示すように、i層中の
バンドギャップを連続的に変化させ、p層(p型半導体
層)およびn層(n型半導体層)に接する側でバンドギ
ャップが広く、光入射側であるp層寄りにバンドギャッ
プの最小部分を設けたバンドギャップ構造にする。この
ようなバンドギャップ構造は、a−SiGe:H等の材
料の組成比を変化させることにより形成することができ
る。
In the above method of providing a profile in the band gap of the i layer, as shown in FIG. 5, the band gap in the i layer is continuously changed, and the p layer (p-type semiconductor layer) and the n layer (n layer) are formed. (Type semiconductor layer), the band gap is wide on the side in contact with the p-type semiconductor layer, and the minimum band gap is provided near the p-layer on the light incident side. Such a band gap structure can be formed by changing the composition ratio of materials such as a-SiGe: H.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のバンドギャップ
にプロファイルを設けた構造の太陽電池においては、i
層のバンドギャップ最小値部分が光入射側であるp層に
近いほど光劣化を小さくして素子の信頼性を向上させる
ことができる。これは、光の吸収分布がp層近傍で大き
くなるほどホールの収集が改善されるためである。しか
し、このようにp層近傍にバンドギャップ最小値部分を
形成すると、p層近傍のi層のバンドギャップが小さく
なって開放電圧が低下するという問題があった。また、
この方法では、i層のバンドギャップを小さくして光吸
収を大きくしている。しかし、i層のバンドギャップが
1.4eV程度以下になると曲線因子が低下するので、
光吸収量が増加しても効率は向上しない。さらに、開放
電圧を向上させるために2.1eV程度のワイドバンド
ギャップのアモルファスシリコンカーボン(以下a−S
iC:Hと称する)層をp/i界面に設ける方法が知ら
れている。しかし、この方法においては、a−SiC:
H層に良好な膜質のものを得ることができないために、
光劣化後にホール走行を低下させる原因となって光劣化
が大きくなるという問題があった。
In the solar cell having the above-mentioned bandgap profile structure, i
The closer the minimum bandgap of the layer is to the p-layer on the light incident side, the smaller the photodegradation and the higher the reliability of the device. This is because the collection of holes is improved as the light absorption distribution increases near the p-layer. However, when the minimum bandgap portion is formed in the vicinity of the p-layer in this way, there is a problem that the bandgap of the i-layer in the vicinity of the p-layer is reduced and the open circuit voltage is lowered. Also,
In this method, the bandgap of the i layer is reduced to increase the light absorption. However, when the band gap of the i layer is about 1.4 eV or less, the fill factor decreases,
The efficiency does not improve even if the amount of light absorption increases. Furthermore, in order to improve the open circuit voltage, amorphous silicon carbon with a wide band gap of about 2.1 eV (hereinafter referred to as aS
A method is known in which a layer referred to as iC: H) is provided at the p / i interface. However, in this method, a-SiC:
Since it is not possible to obtain a film having good film quality in the H layer,
There has been a problem that the light deterioration becomes large, which causes a decrease in the hole traveling after the light deterioration.

【0006】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたものであり、高効率で開放電圧が
高く、信頼性が高い非晶質太陽電池を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and an object thereof is to provide an amorphous solar cell having high efficiency, high open circuit voltage and high reliability. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の非晶質太陽電池
は、p型半導体層およびn型半導体層の間に形成された
非晶質半導体材料からなるi型半導体層のバンドギャッ
プが、p型半導体層側の端とn型半導体層側の端との間
に最小値を有し、該最小値とp型半導体層側の端との間
ではp型半導体層側の端に近くなる程に大きく、該最小
値とn型半導体層側の端との間ではn型半導体層側の端
に近くなる程に大きくなるプロファイルを有する非晶質
太陽電池であって、該p型半導体層寄りのi型半導体層
中に、該最小値以上のバンドギャップを有する低光吸収
層が1層以上形成され、そのことにより上記目的が達成
される。
In the amorphous solar cell of the present invention, the band gap of the i-type semiconductor layer made of the amorphous semiconductor material formed between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer is It has a minimum value between the end on the p-type semiconductor layer side and the end on the n-type semiconductor layer side, and is close to the end on the p-type semiconductor layer side between the minimum value and the end on the p-type semiconductor layer side. An amorphous solar cell having a profile that becomes larger as it gets closer to the end on the n-type semiconductor layer side between the minimum value and the end on the n-type semiconductor layer side. One or more low light absorption layers having a band gap equal to or larger than the minimum value are formed in the i-type semiconductor layer closer to the i-type semiconductor layer, thereby achieving the above object.

【0008】本発明の非晶質太陽電池において、前記低
光吸収層が形成されているi型半導体層が2層以上積層
形成されている構成とすることができる。
The amorphous solar cell of the present invention may have a structure in which two or more i-type semiconductor layers having the low light absorption layer are laminated.

【0009】[0009]

【作用】本発明においては、i層のバンドギャップの最
小値以上のバンドギャップを有する低光吸収層がp層近
傍のi層中に存在する。非晶質太陽電池の開放電圧は、
p層近傍のi層のバンドギャップに大きく依存するの
で、このような低光吸収層が存在することにより開放電
圧を向上させることができる。
In the present invention, the low light absorption layer having a bandgap equal to or larger than the minimum bandgap of the i layer is present in the i layer near the p layer. The open circuit voltage of an amorphous solar cell is
Since it largely depends on the bandgap of the i layer near the p layer, the presence of such a low light absorption layer can improve the open circuit voltage.

【0010】i層のバンドギャップは、p層側から次第
に小さくなって最小値となり、最小値部分からn層側に
かけて次第に大きくなるプロファイルを有しているの
で、光の吸収効率を高くすることができる。
The band gap of the i layer has a minimum value that gradually decreases from the p layer side and gradually increases from the minimum value portion to the n layer side, so that the light absorption efficiency can be increased. it can.

【0011】このバンドギャップ最小値部分はp層に近
いほど、p層近傍での光の吸収分布が大きくなってホー
ルの収集が改善されるので、光劣化が小さくなるが、p
層近傍のi層のバンドギャップが減少するので開放電圧
が低下する。本発明においては、p層近傍に低光吸収層
が形成されているので、p層近傍のバンドギャップを大
きくしたのと同様に開放電圧が向上できる。よって、p
層近傍にバンドギャップ最小値部分を形成して光劣化を
減少させると共に、光劣化後の効率を向上させることが
できる。
As the band gap minimum value portion is closer to the p-layer, the absorption distribution of light in the vicinity of the p-layer is larger and the collection of holes is improved.
Since the band gap of the i layer near the layer is reduced, the open circuit voltage is reduced. In the present invention, since the low light absorption layer is formed in the vicinity of the p layer, the open circuit voltage can be improved similarly to the case where the band gap in the vicinity of the p layer is increased. Therefore, p
By forming a bandgap minimum value portion in the vicinity of the layer to reduce photodegradation, efficiency after photodegradation can be improved.

【0012】また、本発明においては、光電変換層(i
層)が単層である単層型の非晶質太陽電池に限らず、光
電変換層(i層)をタンデム構造のような積層構造とし
た積層型の非晶質太陽電池にも適用される。
In the present invention, the photoelectric conversion layer (i
The present invention is not limited to a single-layer type amorphous solar cell in which a layer is a single layer, but is also applied to a stacked-type amorphous solar cell in which a photoelectric conversion layer (i layer) has a laminated structure such as a tandem structure. .

【0013】また、低光吸収層として、膜質の良好なa
−Siまたはa−Siに近い膜質のa−SiGeを用い
ると、a−SiCを用いた場合のような光劣化の増大が
生じない。
Further, as the low light absorption layer, a
When a-SiGe having a film quality close to that of -Si or a-Si is used, an increase in photodegradation unlike in the case of using a-SiC does not occur.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】(実施例1)図1に実施例1の非晶質太陽
電池の概略断面図を示し、図2にこの非晶質太陽電池の
i層4のバンドギャップ構造の概略図を示す。この非晶
質太陽電池は、透光性絶縁基板1上に透明導電膜2が形
成されている。この実施例では、基板1として厚さ1m
m程度のガラス基板を用いたが、透光性絶縁基板であれ
ばいずれも用いることができ、高分子フィルムなどを用
いてもよい。透明導電膜2は凹凸形状であるのが望まし
く、材料としてはZnO、SnO2またはITO(In
dium Tin Oxide)等を用いることができ
る。
Example 1 FIG. 1 shows a schematic sectional view of an amorphous solar cell of Example 1, and FIG. 2 shows a schematic view of a bandgap structure of an i layer 4 of this amorphous solar cell. In this amorphous solar cell, a transparent conductive film 2 is formed on a transparent insulating substrate 1. In this embodiment, the substrate 1 has a thickness of 1 m.
Although a glass substrate having a thickness of about m is used, any transparent insulating substrate can be used, and a polymer film or the like may be used. The transparent conductive film 2 preferably has an uneven shape, and the material thereof is ZnO, SnO 2 or ITO (In
aluminum tin oxide) or the like can be used.

【0016】透明導電膜2の上には、a−SiCからな
るp層3、a−SiGeからなるi層4およびa−Si
からなるn層5が順次積層されている。
On the transparent conductive film 2, a p-layer 3 made of a-SiC, an i-layer 4 made of a-SiGe, and a-Si.
The n layer 5 made of is sequentially laminated.

【0017】i層4は、図4に示すようにp層3側から
p層3近傍のバンドギャップの最小値部分まで直線的に
バンドギャップが小さくなり、その最小値部分からn層
5側まで直線的にバンドギャップが大きくなるというプ
ロファイルを有している。i層4の膜厚は250nm以
下、望ましくは150nm以下であり、膜厚が薄いほど
光劣化を小さくできる。バンドギャップの最小値部分
は、p層3から80nm以内、望ましくは20nm以内
であり、p層3に近いほど光劣化を小さくできる。ま
た、バンドギャップ最小値は1.4eV前後であるのが
望ましい。バンドギャップ最小値が小さいほど光吸収量
が増加するが、1.4eVより小さくなると曲線因子の
低下により効率が向上しなくなる。n層5側のバンドギ
ャップとp層3側のバンドギャップは必ずしも同じであ
る必要はない。また、バンドギャップは直線的変化でな
くてもよく、曲線的または段階的に増減してもよい。
As shown in FIG. 4, the i layer 4 linearly decreases in band gap from the p layer 3 side to the minimum value portion of the band gap near the p layer 3, and from the minimum value portion to the n layer 5 side. It has a profile that the band gap increases linearly. The i-layer 4 has a film thickness of 250 nm or less, preferably 150 nm or less, and the thinner the film thickness, the smaller the photodegradation. The minimum part of the band gap is within 80 nm, preferably within 20 nm from the p layer 3, and the closer to the p layer 3, the smaller the photodegradation. Further, it is desirable that the minimum band gap value is around 1.4 eV. The smaller the band gap minimum value is, the more the light absorption amount is increased. The band gap on the n layer 5 side and the band gap on the p layer 3 side do not necessarily have to be the same. Further, the band gap does not have to change linearly, and may increase or decrease in a curve or in steps.

【0018】p層3近傍のi層中には、i層4のバンド
ギャップ最小値よりも大きいバンドギャップを有する低
光吸収層6が形成されている。この低光吸収層6の膜厚
は2〜30nm、望ましくは10nmであり、形成位置
はp層3側から5〜40nm、望ましくはバンドギャッ
プの最小値部分の近傍の10〜20nmの位置に形成す
る。そのバンドギャップは膜質の良好なa−Si:Hに
近いバンドギャップ、即ち1.6〜1.8eVであるの
が望ましい。この低光吸収層6は膜質が良好であり、こ
の層が形成されたことによる光劣化への悪影響は生じな
い。
A low light absorption layer 6 having a band gap larger than the minimum band gap of the i layer 4 is formed in the i layer near the p layer 3. The film thickness of the low light absorption layer 6 is 2 to 30 nm, preferably 10 nm, and the formation position is 5 to 40 nm from the p layer 3 side, preferably 10 to 20 nm near the minimum band gap portion. To do. The band gap is preferably a band gap close to that of a-Si: H having a good film quality, that is, 1.6 to 1.8 eV. The low light absorption layer 6 has a good film quality, and the formation of this layer does not adversely affect the photodegradation.

【0019】n層5の上には裏面電極7が形成されてい
る。裏面電極7は、AgやAl等の反射率の比較的高い
金属であればいずれも用いることができる。また、この
実施例では、簡単のために金属電極のみを形成している
が、裏面での反射光を有効利用するために透明導電膜を
n層5の上に形成し、その上に金属電極を形成してもよ
い。
A back electrode 7 is formed on the n layer 5. The back electrode 7 may be made of any metal having a relatively high reflectance such as Ag or Al. Further, in this embodiment, only the metal electrode is formed for simplification, but a transparent conductive film is formed on the n layer 5 in order to effectively use the reflected light on the back surface, and the metal electrode is formed thereon. May be formed.

【0020】この非晶質太陽電池は、以下のようにして
作製することができる。まず、厚さ1mm程度のガラス
基板1上に、例えば厚み約1μmのZnO、SnO2
たはITOからなる透明導電膜2を形成する。
This amorphous solar cell can be manufactured as follows. First, the transparent conductive film 2 made of, for example, ZnO, SnO 2 or ITO having a thickness of about 1 μm is formed on the glass substrate 1 having a thickness of about 1 mm.

【0021】次に、この透明導電膜2の上に、図3に示
すようなプラズマCVD(Chemical Vapo
ur Deposition)装置を用いてp層3、低
光吸収層6が形成されたi層4、n層5を順次積層す
る。この図4において、12は仕込室、13はp層成膜
用チャンバー、14はi層成膜用チャンバー、15はn
層成膜用チャンバー、16は取り出し室、17は成膜さ
れる基板、18はカソード、19はSiH4ガス貯蔵
室、20はH2ガス貯蔵室、21はGeH4ガス貯蔵室、
22はPH3ガス貯蔵室、23はB25ガス貯蔵室、2
4はCH4ガス貯蔵室、25はRF電源、26は仕切り
弁を示す。成長条件はRFパワー10W、圧力0.35
Torrとし、使用するガスおよびその流量は下記表1
に示すようなものとする。
Next, plasma CVD (Chemical Vapo) as shown in FIG. 3 is formed on the transparent conductive film 2.
The p layer 3, the i layer 4 on which the low light absorption layer 6 is formed, and the n layer 5 are sequentially laminated using a ur deposition device. In FIG. 4, 12 is a charging chamber, 13 is a p-layer film formation chamber, 14 is an i-layer film formation chamber, and 15 is n.
A layer deposition chamber, 16 is a take-out chamber, 17 is a substrate on which a film is to be formed, 18 is a cathode, 19 is a SiH 4 gas storage chamber, 20 is a H 2 gas storage chamber, 21 is a GeH 4 gas storage chamber,
22 is a PH 3 gas storage room, 23 is a B 2 H 5 gas storage room, 2
4 is a CH 4 gas storage chamber, 25 is an RF power source, and 26 is a gate valve. The growth conditions are RF power of 10 W and pressure of 0.35.
Torr, the gas used and its flow rate are shown in Table 1 below.
As shown in.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】まず、基板上に、a−SiCからなるp層
3を厚み15nmに形成し、その上に低光吸収層6が形
成されたa−SiGeからなるi層4を厚み150nm
に形成する。この時、図2のようなバンドギャッププロ
ファイルとなるようにGeH4ガス流量を制御し、p層
3近傍のi層4中に厚み10nmの低抵抗層6を形成す
る。その上に、a−Siからなるn層5を厚み30nm
に形成する。
First, a p-layer 3 made of a-SiC having a thickness of 15 nm is formed on a substrate, and an i-layer 4 made of a-SiGe having a low light absorption layer 6 formed thereon has a thickness of 150 nm.
To form. At this time, the GeH 4 gas flow rate is controlled so that the bandgap profile shown in FIG. 2 is obtained, and the low resistance layer 6 having a thickness of 10 nm is formed in the i layer 4 near the p layer 3. An n-layer 5 made of a-Si having a thickness of 30 nm is formed thereon.
To form.

【0024】その後、AlまたはAgからなる裏面電極
7を厚み数100nm〜1μm程度に形成する。
Thereafter, the back electrode 7 made of Al or Ag is formed to have a thickness of about 100 nm to 1 μm.

【0025】このようにして得られる本実施例の非晶質
太陽電池の特性を下記表2に示す。比較例として、図5
のようなバンドギャッププロファイルを有する従来の非
晶質太陽電池の特性を同時に示す。
The characteristics of the thus obtained amorphous solar cell of this example are shown in Table 2 below. As a comparative example, FIG.
At the same time, the characteristics of the conventional amorphous solar cell having the band gap profile as shown in FIG.

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】ここで、Iscは短絡電流 Vocは開放電圧 F.F.は曲線因子 ηは変換効率 上記表2によれば、本実施例の非晶質太陽電池は従来の
非晶質太陽電池に比べて開放電圧Vocが0.05V向
上している。よって、p層3近傍にi層4のバンドギャ
ップ最小値部分を形成して光劣化を向上させると共に、
低光吸収層6により開放電圧を向上させることができ
る。これは、p層3近傍のi層4中に低光吸収層6が形
成されているため、p層3近傍のi層4のバンドギャッ
プを大きくしたのと同様な効果を得ることができるから
である。
Here, Isc is a short circuit current Voc is an open circuit voltage F. F. The fill factor η is the conversion efficiency. According to Table 2 above, the open-circuit voltage Voc of the amorphous solar cell of this example is improved by 0.05 V as compared with the conventional amorphous solar cell. Therefore, the bandgap minimum value portion of the i layer 4 is formed in the vicinity of the p layer 3 to improve the optical deterioration, and
The low light absorption layer 6 can improve the open circuit voltage. This is because the low light absorption layer 6 is formed in the i layer 4 in the vicinity of the p layer 3, so that the same effect as increasing the band gap of the i layer 4 in the vicinity of the p layer 3 can be obtained. Is.

【0028】また、この実施例の非晶質太陽電池に対し
て、AM1.5、100mW/cm2の光照射を500
時間行い、従来の太陽電池と比較を行ったが、初期値に
対して誤差の範囲内で同等の劣化率を示すことを確認し
た。これは、低光吸収層6の膜質が良好であるため、こ
の程度の膜厚の層を増加させても悪影響が無いためと考
えられる。
The amorphous solar cell of this example was irradiated with light of AM 1.5, 100 mW / cm 2 for 500 times.
It was carried out for a time and compared with a conventional solar cell, but it was confirmed that the deterioration rate was equivalent to the initial value within an error range. It is considered that this is because the low light absorption layer 6 has a good film quality, so that increasing the number of layers having such a thickness has no adverse effect.

【0029】(実施例2)この実施例では、図4に示す
ようなバンドギャップ構造を有するi層を形成し、その
他の構造は実施例1と同様な非晶質太陽電池を作成し
た。
Example 2 In this example, an i-layer having a bandgap structure as shown in FIG. 4 was formed, and an amorphous solar cell similar to that of Example 1 in other structures was prepared.

【0030】i層は、図4に示すようにp層側からp層
近傍のバンドギャップの最小値部分まで直線的にバンド
ギャップが小さくなり、その最小値部分からn層側まで
直線的にバンドギャップが大きくなるというプロファイ
ルを有している。i層の膜厚は200nm以下、望まし
くは150nm以下であり、膜厚が薄いほど光劣化を小
さくできる。バンドギャップの最小値部分は、p層から
80nm以内、望ましくは20nm以内であり、p層に
近いほど光劣化を小さくできる。また、バンドギャップ
最小値は1.4eV前後であるのが望ましい。バンドギ
ャップ最小値が小さいほど光吸収量が増加するが、1.
4eVより小さくなると曲線因子の低下により効率が向
上しなくなる。n層5側のバンドギャップとp層側のバ
ンドギャップは必ずしも同じである必要はない。また、
バンドギャップは直線的変化でなくてもよく、曲線的ま
たは段階的に増減してもよい。
As shown in FIG. 4, in the i layer, the band gap decreases linearly from the p layer side to the minimum band gap portion in the vicinity of the p layer, and the band linearly decreases from the minimum value portion to the n layer side. It has a profile that the gap becomes large. The thickness of the i layer is 200 nm or less, preferably 150 nm or less, and the thinner the thickness, the smaller the photodegradation. The minimum value of the band gap is 80 nm or less, preferably 20 nm or less from the p layer, and the closer to the p layer, the smaller the photodegradation. Further, it is desirable that the minimum band gap value is around 1.4 eV. The smaller the band gap minimum value, the greater the light absorption amount.
If it is less than 4 eV, the fill factor is lowered and the efficiency cannot be improved. The band gap on the n layer 5 side and the band gap on the p layer side do not necessarily have to be the same. Also,
The band gap does not have to change linearly and may increase or decrease in a curve or in steps.

【0031】p層近傍のi層中には、i層のバンドギャ
ップ最小値よりも大きいバンドギャップを有する複数の
低光吸収層6が間隔を開けて形成されている。この低光
吸収層6の膜厚は2〜30nm、望ましくは10nmで
あり、形成位置はp層側から5〜40nm、望ましくは
バンドギャップの最小値部分の近傍に数nmの間隔で数
カ所形成する。そのバンドギャップは膜質の良好なa−
Si:Hに近いバンドギャップ、即ち1.6〜1.8e
Vであるのが望ましい。この低光吸収層6は膜質が良好
であり、この層が形成されたことによる光劣化への悪影
響は生じない。
In the i layer near the p layer, a plurality of low light absorption layers 6 having a band gap larger than the band gap minimum value of the i layer are formed at intervals. The film thickness of the low light absorption layer 6 is 2 to 30 nm, preferably 10 nm, and the formation position is 5 to 40 nm from the p-layer side, and preferably several points are formed at intervals of several nm near the minimum value portion of the band gap. . The band gap is a- with good film quality.
Bandgap close to Si: H, that is, 1.6 to 1.8e
It is preferably V. The low light absorption layer 6 has a good film quality, and the formation of this layer does not adversely affect the photodegradation.

【0032】このようなi層は、実施例1と同様にGe
4ガス流量を制御することにより形成することができ
る。
Such an i layer is formed by Ge as in the first embodiment.
It can be formed by controlling the H 4 gas flow rate.

【0033】本実施例の非晶質太陽電池の特性を上記表
2に示す。
The characteristics of the amorphous solar cell of this example are shown in Table 2 above.

【0034】上記表2によれば、本実施例の非晶質太陽
電池は従来の非晶質太陽電池に比べて開放電圧Vocが
0.05V向上している。よって、p層近傍にi層のバ
ンドギャップ最小値部分を形成して光劣化を向上させる
と共に、低光吸収層により開放電圧を向上させることが
できる。これは、p層近傍のi層中に低光吸収層6が形
成されているため、p層近傍のi層のバンドギャップを
大きくしたのと同様な効果を得ることができるからであ
る。
According to Table 2 above, the open-circuit voltage Voc of the amorphous solar cell of this example is improved by 0.05 V as compared with the conventional amorphous solar cell. Therefore, it is possible to improve the photodegradation by forming the band gap minimum value portion of the i layer near the p layer and improve the open circuit voltage by the low light absorption layer. This is because the low light absorption layer 6 is formed in the i layer near the p layer, and therefore, the same effect as when the band gap of the i layer near the p layer is increased can be obtained.

【0035】また、この実施例の非晶質太陽電池に対し
て、AM1.5、100mW/cm2の光照射を500
時間行い、従来の太陽電池と比較を行ったが、初期値に
対して誤差の範囲内で同等の劣化率を示すことを確認し
た。これは、低光吸収層6の膜質が良好であるため、こ
の程度の膜厚の層を増加させても悪影響が無いためと考
えられる。
Further, the amorphous solar cell of this example was irradiated with light of AM 1.5, 100 mW / cm 2 for 500 times.
It was carried out for a time and compared with a conventional solar cell, but it was confirmed that the deterioration rate was equivalent to the initial value within an error range. It is considered that this is because the low light absorption layer 6 has a good film quality, so that increasing the number of layers having such a thickness has no adverse effect.

【0036】上記実施例では基板の上に透明導電膜、p
層、i層、n層および裏面電極を順に形成した構成とし
ているが、本発明はこれに限らず、基板として不透光性
絶縁基板を用いた場合には、透明導電膜の代わりに金属
電極を形成し、裏面電極の代わりに透明電極を形成し
て、基板側からn層、i層およびp層をこの順に積層し
てもよい。
In the above embodiment, a transparent conductive film, p
The layer, the i layer, the n layer, and the back surface electrode are formed in this order, but the present invention is not limited to this, and when a non-translucent insulating substrate is used as the substrate, the metal electrode is used instead of the transparent conductive film. May be formed, a transparent electrode may be formed instead of the back surface electrode, and the n layer, the i layer, and the p layer may be laminated in this order from the substrate side.

【0037】上記実施例1および2では、光電変換層
(i層)が単層である単層型の非晶質太陽電池を形成し
たが、タンデム構造のように積層構造とし、積層型の非
晶質太陽電池としてもよい。
In Examples 1 and 2 described above, a single-layer type amorphous solar cell having a single photoelectric conversion layer (i layer) was formed. It may be a crystalline solar cell.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、i層のバンドギャップの最小値以上のバンド
ギャップを有する低光吸収層がp層近傍のi層中に形成
されているので、開放電圧を向上することができる。ま
た、バンドギャップ最小値部分をp層に近付けてp層近
傍での光の吸収分布を大きくすることができるので、光
劣化を小さくし、素子の信頼性を向上することができ
る。その場合でも、p層近傍のi層のバンドギャップを
大きくしたのと同様に開放電圧が向上でき、光劣化後の
効率を向上することができる。さらに、低光吸収層とし
て、膜質の良好なa−Siまたはa−Siに近い膜質の
a−SiGeを用いると、a−SiCを用いた場合のよ
うな光劣化の増大が生じない。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a low light absorption layer having a bandgap equal to or larger than the minimum bandgap of the i layer is formed in the i layer near the p layer. Therefore, the open circuit voltage can be improved. Further, since the bandgap minimum value portion can be brought close to the p-layer to increase the light absorption distribution in the vicinity of the p-layer, photodegradation can be reduced and the reliability of the device can be improved. Even in that case, the open circuit voltage can be improved and the efficiency after photodegradation can be improved in the same manner as when the band gap of the i layer near the p layer is increased. Furthermore, when a-Si having a good film quality or a-SiGe having a film quality close to a-Si is used as the low light absorption layer, an increase in photodegradation unlike in the case of using a-SiC does not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の非晶質太陽電池の構造を説明する断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of an amorphous solar cell of Example 1.

【図2】実施例1の非晶質太陽電池のバンドギャップ構
造を説明する概略図である。
2 is a schematic diagram illustrating a bandgap structure of the amorphous solar cell of Example 1. FIG.

【図3】実施例1および2の非晶質太陽電池の製造に用
いられるCVD装置の構造を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing the structure of a CVD apparatus used for manufacturing the amorphous solar cells of Examples 1 and 2.

【図4】実施例1の非晶質太陽電池のバンドギャップ構
造を説明する概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a bandgap structure of the amorphous solar cell of Example 1.

【図5】従来の非晶質太陽電池のバンドギャップ構造を
説明する概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a bandgap structure of a conventional amorphous solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透明絶縁性基板 2 透明導電膜 3 a−SiCからなるp層 4 a−SiGeからなるi層 5 a−Siからなるn層 6 低光吸収層 7 裏面電極 12 仕込室 13 p層成膜用チャンバー 14 i層成膜用チャンバー 15 n層成膜用チャンバー 16 取り出し室 17 成膜される基板 18 カソード 19 SiH4ガス貯蔵室 20 H2ガス貯蔵室 21 GeH4ガス貯蔵室 22 PH3ガス貯蔵室 23 B25ガス貯蔵室 24 CH4ガス貯蔵室 25 RF電源 26 仕切り弁1 transparent insulating substrate 2 transparent conductive film 3 p layer made of a-SiC 4 i layer made of a-SiGe 5 n layer made of a-Si 6 low light absorption layer 7 back electrode 12 charging chamber 13 p layer deposition Chamber 14 i-layer deposition chamber 15 n-layer deposition chamber 16 ejection chamber 17 substrate to be deposited 18 cathode 19 SiH 4 gas storage chamber 20 H 2 gas storage chamber 21 GeH 4 gas storage chamber 22 PH 3 gas storage chamber 23 B 2 H 5 gas storage room 24 CH 4 gas storage room 25 RF power supply 26 Gate valve

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 p型半導体層およびn型半導体層の間に
形成された非晶質半導体材料からなるi型半導体層のバ
ンドギャップが、p型半導体層側の端とn型半導体層側
の端との間に最小値を有し、該最小値とp型半導体層側
の端との間ではp型半導体層側の端に近くなる程に大き
く、該最小値とn型半導体層側の端との間ではn型半導
体層側の端に近くなる程に大きくなるプロファイルを有
する非晶質太陽電池であって、 該p型半導体層寄りのi型半導体層中に、該最小値以上
のバンドギャップを有する低光吸収層が1層以上形成さ
れている非晶質太陽電池。
1. A band gap of an i-type semiconductor layer made of an amorphous semiconductor material formed between a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer has a band gap between an end on the p-type semiconductor layer side and an n-type semiconductor layer side. Has a minimum value between the edge and the end on the p-type semiconductor layer side, and becomes larger as it approaches the edge on the p-type semiconductor layer side. An amorphous solar cell having a profile between the edge and the edge that is closer to the edge on the n-type semiconductor layer side, the amorphous solar cell having a profile larger than the minimum value in the i-type semiconductor layer near the p-type semiconductor layer. An amorphous solar cell in which at least one low light absorption layer having a band gap is formed.
【請求項2】 前記低光吸収層が形成されているi型半
導体層が2層以上積層形成されている請求項1に記載の
非晶質太陽電池。
2. The amorphous solar cell according to claim 1, wherein two or more i-type semiconductor layers on which the low light absorption layer is formed are laminated.
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