JPH09283779A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH09283779A JPH09283779A JP8067790A JP6779096A JPH09283779A JP H09283779 A JPH09283779 A JP H09283779A JP 8067790 A JP8067790 A JP 8067790A JP 6779096 A JP6779096 A JP 6779096A JP H09283779 A JPH09283779 A JP H09283779A
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- low resistance
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- semiconductor layer
- layer
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- 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
- Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ポイントコンタクトを有する太陽電池のコンタ
クト面積を制限したまま，すなわちコンタクトにおける
再結合を増加させることなくコンタクト近傍の電流集中
を解消し，直列抵抗を低減する。 【解決手段】受光部を構成する一導電型の第１の半導体
層と，一導電型で第１の半導体層より低抵抗の第２の半
導体層と，第２の半導体層を介して第１の半導体層と電
気的に接続している電極を有する太陽電池において，少
なくとも１つの第２の半導体層を電極と２つ以上のポイ
ントコンタクトで接するように延在させる。 【効果】フィルファクタ，変換効率が向上する。
クト面積を制限したまま，すなわちコンタクトにおける
再結合を増加させることなくコンタクト近傍の電流集中
を解消し，直列抵抗を低減する。 【解決手段】受光部を構成する一導電型の第１の半導体
層と，一導電型で第１の半導体層より低抵抗の第２の半
導体層と，第２の半導体層を介して第１の半導体層と電
気的に接続している電極を有する太陽電池において，少
なくとも１つの第２の半導体層を電極と２つ以上のポイ
ントコンタクトで接するように延在させる。 【効果】フィルファクタ，変換効率が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池の受光部は，受光面側の半導体
層の方が反対面側の半導体層に比べ，光によるキャリヤ
の生成割合が非常に高い。よって，受光面側の半導体層
における再結合割合を低減すると太陽電池の特性は向上
する。そのためにはこの層を高抵抗化して，すなわち不
純物濃度を低濃度化してライフタイムを長くする必要が
ある。しかしこの場合，ＰＮ接合間のポテンシャル差が
小さくなるため，特に動作電圧状態，あるいは開放状態
でキャリヤを分離する作用が低下し，表面再結合割合が
増加する。これに対し，コンタクト以外の表面パッシベ
ーションを改善するとともに，コンタクトと高抵抗化し
た層（以下，高抵抗層という）の間に高抵抗層と同一導
電型でより低抵抗の層（以下，低抵抗層という）を設
け，より大きなポテンシャル障壁を使ってコンタクトの
再結合を低減することが行われてきた。 さらに近年で
は，プログレス・イン・フォトボルタイックス，１９９
４年第２号，２２７−２３０ページに記載されているよ
うに，熱速度程度の再結合速度を持つコンタクト上の再
結合を低減するため，コンタクトの極小化が図られ，そ
の形状はドット状に変更された。これに合わせて低抵抗
層も低ライフタイム領域をできる限り制限すべくドット
状に変更された。
層の方が反対面側の半導体層に比べ，光によるキャリヤ
の生成割合が非常に高い。よって，受光面側の半導体層
における再結合割合を低減すると太陽電池の特性は向上
する。そのためにはこの層を高抵抗化して，すなわち不
純物濃度を低濃度化してライフタイムを長くする必要が
ある。しかしこの場合，ＰＮ接合間のポテンシャル差が
小さくなるため，特に動作電圧状態，あるいは開放状態
でキャリヤを分離する作用が低下し，表面再結合割合が
増加する。これに対し，コンタクト以外の表面パッシベ
ーションを改善するとともに，コンタクトと高抵抗化し
た層（以下，高抵抗層という）の間に高抵抗層と同一導
電型でより低抵抗の層（以下，低抵抗層という）を設
け，より大きなポテンシャル障壁を使ってコンタクトの
再結合を低減することが行われてきた。 さらに近年で
は，プログレス・イン・フォトボルタイックス，１９９
４年第２号，２２７−２３０ページに記載されているよ
うに，熱速度程度の再結合速度を持つコンタクト上の再
結合を低減するため，コンタクトの極小化が図られ，そ
の形状はドット状に変更された。これに合わせて低抵抗
層も低ライフタイム領域をできる限り制限すべくドット
状に変更された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は，高抵
抗層と低抵抗層の接合によるポテンシャル障壁が低抵抗
層の形状，すなわちドット状に制限されるため，キャリ
ヤを分離できる領域が非常に小さい。多数キャリヤはコ
ンタクトに流れ込むのに必ずこの領域を通過しなければ
ならず，従来技術では低抵抗層近傍の高抵抗層で電流集
中が生じ，直列抵抗が増すという欠点があった。直列抵
抗は太陽電池動作時にパワーロスを生じさせ，太陽電池
特性を悪化させる。
抗層と低抵抗層の接合によるポテンシャル障壁が低抵抗
層の形状，すなわちドット状に制限されるため，キャリ
ヤを分離できる領域が非常に小さい。多数キャリヤはコ
ンタクトに流れ込むのに必ずこの領域を通過しなければ
ならず，従来技術では低抵抗層近傍の高抵抗層で電流集
中が生じ，直列抵抗が増すという欠点があった。直列抵
抗は太陽電池動作時にパワーロスを生じさせ，太陽電池
特性を悪化させる。
【０００４】本発明の目的は，ポイントコンタクト面積
を制限したまま，すなわちコンタクトにおける再結合を
増加させることなく電流集中を抑制し，直列抵抗の増加
を防ぐことにある。
を制限したまま，すなわちコンタクトにおける再結合を
増加させることなく電流集中を抑制し，直列抵抗の増加
を防ぐことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は，低抵抗層
（請求項中の第２の半導体層）を介して受光部を構成す
る高抵抗層（請求項中の第１の半導体層）と電気的に接
続している電極を有する太陽電池において，少なくとも
１つの第２の半導体層が電極と２つ以上のポイントコン
タクトで接するように第２の半導体層を延在させること
により達成できる。ここで，低抵抗層をフィンガー電極
直下にライン状に複数本配置するのが好ましい。この配
置は，フィンガー電極直下部はそのフィンガーによって
遮られるため光が入射しないので少数キャリヤが励起さ
れず，少々ライフタイムが短くともこの層における再結
合量は全体に対して少ないので好ましい。
（請求項中の第２の半導体層）を介して受光部を構成す
る高抵抗層（請求項中の第１の半導体層）と電気的に接
続している電極を有する太陽電池において，少なくとも
１つの第２の半導体層が電極と２つ以上のポイントコン
タクトで接するように第２の半導体層を延在させること
により達成できる。ここで，低抵抗層をフィンガー電極
直下にライン状に複数本配置するのが好ましい。この配
置は，フィンガー電極直下部はそのフィンガーによって
遮られるため光が入射しないので少数キャリヤが励起さ
れず，少々ライフタイムが短くともこの層における再結
合量は全体に対して少ないので好ましい。
【０００６】また，低抵抗層の断面積をコンタクトに向
かって連続的，あるいは段階的に大きくしてもよい。こ
れにより，低抵抗層の電流密度をコンタクトからの距離
に関わらずなるべく一定とし，局部的に直列抵抗を増加
させないと同時に低ライフタイム領域を減らすことがで
きる。
かって連続的，あるいは段階的に大きくしてもよい。こ
れにより，低抵抗層の電流密度をコンタクトからの距離
に関わらずなるべく一定とし，局部的に直列抵抗を増加
させないと同時に低ライフタイム領域を減らすことがで
きる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下，本発明の一実施例を説明す
る。
る。
【０００８】実施例１ 本実施例の太陽電池の断面図およびＡ−Ａ’切断平面図
を各々図１（ｂ）および図１（ａ）を示す。Ｐ型結晶シ
リコン基板７に対してＫＯＨを用いたウェットエッチン
グによりテクスチャ面３を形成した後，通常のリンおよ
びボロンによる熱拡散工程によってｎ型低抵抗層１，ｎ
型高抵抗層６，Ｐ型低抵抗層８を形成した。然る後に熱
酸化により酸化膜５を形成し，フィンガー電極４，裏面
電極９を蒸着により形成した。パターンニングはすべて
フォトリソグラフィで行った。
を各々図１（ｂ）および図１（ａ）を示す。Ｐ型結晶シ
リコン基板７に対してＫＯＨを用いたウェットエッチン
グによりテクスチャ面３を形成した後，通常のリンおよ
びボロンによる熱拡散工程によってｎ型低抵抗層１，ｎ
型高抵抗層６，Ｐ型低抵抗層８を形成した。然る後に熱
酸化により酸化膜５を形成し，フィンガー電極４，裏面
電極９を蒸着により形成した。パターンニングはすべて
フォトリソグラフィで行った。
【０００９】本実施例では，ｎ型低抵抗層１を図１
（ａ）に示すようにフィンガー電極４の直下にライン状
に複数本配置した。ポイントコンタクト２は，図中で
は，１つのｎ型低抵抗層１に２個示されている。ポイン
トコンタクト２の寸法は４μｍ□，ｎ型低抵抗層１方向
のポイントコンタクト間のコンタクトピッチは６００μ
ｍ，ｎ型低抵抗層１のポイントコンタクト２の部分の幅
は８μｍである。
（ａ）に示すようにフィンガー電極４の直下にライン状
に複数本配置した。ポイントコンタクト２は，図中で
は，１つのｎ型低抵抗層１に２個示されている。ポイン
トコンタクト２の寸法は４μｍ□，ｎ型低抵抗層１方向
のポイントコンタクト間のコンタクトピッチは６００μ
ｍ，ｎ型低抵抗層１のポイントコンタクト２の部分の幅
は８μｍである。
【００１０】次に，図２，図３を用いて本実施例による
新構造がもたらすメリットのメカニズムを述べる。図２
（ａ），図２（ｂ）は各々，本実施例の電子の動きを矢
印を使って表し，図１（ａ），図１（ｂ）に記入した図
である。図２（ａ）に示すように，光が入射するとキャ
リヤが励起されて電子は上面のｎ型層側に移動する。ｎ
型高抵抗層６に侵入した電子はこの層内を水平方向にｎ
型低抵抗層１に向かって流れる。この場合，ｎ型低抵抗
層１への侵入口が全体として広いため，結果としてｎ型
高抵抗層６とｎ型低抵抗層１との境界において電子濃度
分布が極端に大きくなることはない。ｎ型低抵抗層１に
侵入した電子はポイントコンタクト２に向かって流れる
が，この層の抵抗値が非常に低いため，この層における
パワーロスは小さい。
新構造がもたらすメリットのメカニズムを述べる。図２
（ａ），図２（ｂ）は各々，本実施例の電子の動きを矢
印を使って表し，図１（ａ），図１（ｂ）に記入した図
である。図２（ａ）に示すように，光が入射するとキャ
リヤが励起されて電子は上面のｎ型層側に移動する。ｎ
型高抵抗層６に侵入した電子はこの層内を水平方向にｎ
型低抵抗層１に向かって流れる。この場合，ｎ型低抵抗
層１への侵入口が全体として広いため，結果としてｎ型
高抵抗層６とｎ型低抵抗層１との境界において電子濃度
分布が極端に大きくなることはない。ｎ型低抵抗層１に
侵入した電子はポイントコンタクト２に向かって流れる
が，この層の抵抗値が非常に低いため，この層における
パワーロスは小さい。
【００１１】一方，図３は従来技術に対して同様に平面
図に電子の動きを記入した図である（図中の符号は図
１，図２と同じものを示す）。従来技術では，ｎ型低抵
抗層１がポイント状である為，ｎ型高抵抗層（図示せ
ず）で収集された電子が上面のｎ型低抵抗層１に向かっ
て流れたとき，ｎ型低抵抗層１近傍のｎ型高抵抗層で電
流集中を引き起こす。その結果，従来技術ではｎ型高抵
抗層で大きなパワーロスが生じる。
図に電子の動きを記入した図である（図中の符号は図
１，図２と同じものを示す）。従来技術では，ｎ型低抵
抗層１がポイント状である為，ｎ型高抵抗層（図示せ
ず）で収集された電子が上面のｎ型低抵抗層１に向かっ
て流れたとき，ｎ型低抵抗層１近傍のｎ型高抵抗層で電
流集中を引き起こす。その結果，従来技術ではｎ型高抵
抗層で大きなパワーロスが生じる。
【００１２】本実施例では，本発明と従来技術のパワー
ロスの違いを確認する為，比較例として，ポイントコン
タクトに対してポイント形状のｎ型低抵抗層１を有する
図３の太陽電池を本実施例と同様の工程により作製し
た。これらｎ型低抵抗層１の形状の異なる太陽電池に対
して，表面電極のコンタクトピッチ，およびｎ型高抵抗
層の不純物濃度を変えてパワーロスを調べたところ，図
４に示すような結果を得た。この結果によれば，明らか
に本発明のライン状の低抵抗層を有する太陽電池の方が
パワーロスが少ない。
ロスの違いを確認する為，比較例として，ポイントコン
タクトに対してポイント形状のｎ型低抵抗層１を有する
図３の太陽電池を本実施例と同様の工程により作製し
た。これらｎ型低抵抗層１の形状の異なる太陽電池に対
して，表面電極のコンタクトピッチ，およびｎ型高抵抗
層の不純物濃度を変えてパワーロスを調べたところ，図
４に示すような結果を得た。この結果によれば，明らか
に本発明のライン状の低抵抗層を有する太陽電池の方が
パワーロスが少ない。
【００１３】また，上記両者の分光感度をバイアス光あ
り，無しで比較を行ったところ，図５に示すような結果
を得た。本発明のライン形状低抵抗層の場合は，図５
（ａ）に示すように，バイアス光による分光感度の低下
は見られない。一方，従来技術のポイント形状場合は，
図５（ｂ）に示すように，バイアス光により全波長域で
分光感度が低下している。このことは，本発明の新構造
が電流集中によるパワーロスを防ぐ効果があることを示
している。
り，無しで比較を行ったところ，図５に示すような結果
を得た。本発明のライン形状低抵抗層の場合は，図５
（ａ）に示すように，バイアス光による分光感度の低下
は見られない。一方，従来技術のポイント形状場合は，
図５（ｂ）に示すように，バイアス光により全波長域で
分光感度が低下している。このことは，本発明の新構造
が電流集中によるパワーロスを防ぐ効果があることを示
している。
【００１４】また，本発明の電流電圧特性を測定し，太
陽電池特性を調べたところ，開放電圧０．７００Ｖ，短
絡電流密度４０．５ｍＡ／ｃｍ2，フィルファクタ０．
８３０，変換効率２３．５％であった。
陽電池特性を調べたところ，開放電圧０．７００Ｖ，短
絡電流密度４０．５ｍＡ／ｃｍ2，フィルファクタ０．
８３０，変換効率２３．５％であった。
【００１５】なお，本実施例における太陽電池の材料は
結晶シリコンであるが，多結晶シリコン，アモルファス
シリコン，III-Ｖ族半導体，II-ＶＩ族半導体でも同様
の効果を示す。またこれらを組み合わせたヘテロ接合太
陽電池の場合も，本発明の構造を適用することによって
同様の効果を示す。
結晶シリコンであるが，多結晶シリコン，アモルファス
シリコン，III-Ｖ族半導体，II-ＶＩ族半導体でも同様
の効果を示す。またこれらを組み合わせたヘテロ接合太
陽電池の場合も，本発明の構造を適用することによって
同様の効果を示す。
【００１６】作製プロセスにおいても本実施例では熱拡
散法を用いたが，イオン打ち込み法，ＣＶＤ法，ＭＢＥ
法，蒸着法，スピンオン法など本発明の構造を形成でき
る技術ならいずれでも構わない。
散法を用いたが，イオン打ち込み法，ＣＶＤ法，ＭＢＥ
法，蒸着法，スピンオン法など本発明の構造を形成でき
る技術ならいずれでも構わない。
【００１７】実施例２ 本実施例の太陽電池の平面図を図６（ａ）および図６
（ｂ）に示す。本実施例ではｎ型低抵抗層１の形状を，
図６（ａ）に示すように，２つのポイントコンタクト２
の間の中央部からそれぞれのポイントコンタクト２に向
かって幅が比例的に広がる三角形にした。またこれの変
形として，図６（ｂ）に示すように，三角形を階段状に
形成した。本実施例は，ｎ型低抵抗層１形成のためのフ
ォトリソグラフィのマスクを１層変更する以外，実施例
１と同じプロセスによって作製した。
（ｂ）に示す。本実施例ではｎ型低抵抗層１の形状を，
図６（ａ）に示すように，２つのポイントコンタクト２
の間の中央部からそれぞれのポイントコンタクト２に向
かって幅が比例的に広がる三角形にした。またこれの変
形として，図６（ｂ）に示すように，三角形を階段状に
形成した。本実施例は，ｎ型低抵抗層１形成のためのフ
ォトリソグラフィのマスクを１層変更する以外，実施例
１と同じプロセスによって作製した。
【００１８】本実施例では，実施例１と比較してｎ型低
抵抗層１のパワーロスがちょうど１．５倍に増加する
が，ｎ型低抵抗層１の面積は約半分に減少する。これに
よって直列抵抗は若干増えるが，低ライフタイム領域が
減ったことにより，開放電圧０．７０５Ｖ，短絡電流密
度４０．８ｍＡ／ｃｍ2，フィルファクタ０．８２５，
変換効率２３．７％を示した。
抵抗層１のパワーロスがちょうど１．５倍に増加する
が，ｎ型低抵抗層１の面積は約半分に減少する。これに
よって直列抵抗は若干増えるが，低ライフタイム領域が
減ったことにより，開放電圧０．７０５Ｖ，短絡電流密
度４０．８ｍＡ／ｃｍ2，フィルファクタ０．８２５，
変換効率２３．７％を示した。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば，ポイントコンタクトを
有する太陽電池のコンタクト近傍の電流集中を解消し，
直列抵抗を軽減することが可能である。これにより，フ
ィルファクタおよび変換効率が向上する。
有する太陽電池のコンタクト近傍の電流集中を解消し，
直列抵抗を軽減することが可能である。これにより，フ
ィルファクタおよび変換効率が向上する。
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は各々本発明の実
施例１の太陽電池のＡ−Ａ’切断平面図および断面図で
ある。
施例１の太陽電池のＡ−Ａ’切断平面図および断面図で
ある。
【図２】実施例１の太陽電池の平面図および断面図に電
子の動きを記入した図である。
子の動きを記入した図である。
【図３】従来技術の太陽電池の平面図に電子の動きを記
入した図である。
入した図である。
【図４】本発明と従来技術のパワーロスの比較図であ
る。
る。
【図５】本発明と従来技術のバイアス光の有無をパラメ
ータとした分光感度図である。
ータとした分光感度図である。
【図６】本発明の実施例２の太陽電池の平面図である。
１：ｎ型低抵抗層，２：ポイントコンタクト，３：テク
スチャ面，４：フィンガー電極，５：酸化膜，６：ｎ型
高抵抗層，７：Ｐ型結晶シリコン基板，８：Ｐ型高濃度
層，９裏面電極，１０：電子の動き。
スチャ面，４：フィンガー電極，５：酸化膜，６：ｎ型
高抵抗層，７：Ｐ型結晶シリコン基板，８：Ｐ型高濃度
層，９裏面電極，１０：電子の動き。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村松 信一 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 蕨迫 光紀 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】受光部を構成する一導電型の第１の半導体
層と，上記一導電型で上記第１の半導体層より低抵抗の
第２の半導体層と，上記第２の半導体層を介して上記第
１の半導体層と電気的に接続している電極を有する太陽
電池において，上記電極と２つ以上のポイントコンタク
トで接している少なくとも１つの上記第２の半導体層を
有することを特徴とする太陽電池。 - 【請求項２】上記第２の半導体層はライン状に複数本配
置されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電
池。 - 【請求項３】上記第２の半導体層の断面積は近傍の上記
ポイントコンタクトに向かって連続的もしくは段階的に
大きくなっていることを特徴とする請求項１又は２に記
載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08067790A JP3107287B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08067790A JP3107287B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283779A true JPH09283779A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3107287B2 JP3107287B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=13355110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08067790A Expired - Fee Related JP3107287B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3107287B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002530894A (ja) * | 1998-11-23 | 2002-09-17 | スティックティング・エネルギーオンデルズーク・セントルム・ネーデルランド | 光起電性セル上に金属被覆パターンを製造する方法 |
| JP2003224289A (ja) * | 2002-01-28 | 2003-08-08 | Sharp Corp | 太陽電池、太陽電池の接続方法、及び太陽電池モジュール |
| WO2009118861A1 (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 三菱電機株式会社 | 光起電力装置およびその製造方法 |
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| WO2013031635A1 (ja) | 2011-09-02 | 2013-03-07 | 昭和シェル石油株式会社 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| DE112011101973T5 (de) | 2010-06-11 | 2013-11-21 | Showa Shell Sekiyu K.K. | Dünnfilm-Solarzelle |
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| WO2015087472A1 (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池の製造方法及び該製造方法によって得られた太陽電池 |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
| WO2012161135A1 (ja) | 2011-05-26 | 2012-11-29 | 日立化成工業株式会社 | 半導体基板用パッシベーション膜形成用材料、半導体基板用パッシベーション膜及びその製造方法、並びに太陽電池素子及びその製造方法 |
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