JPH11135818A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH11135818A JPH11135818A JP9299168A JP29916897A JPH11135818A JP H11135818 A JPH11135818 A JP H11135818A JP 9299168 A JP9299168 A JP 9299168A JP 29916897 A JP29916897 A JP 29916897A JP H11135818 A JPH11135818 A JP H11135818A
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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
- Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来からの層形成プロセスを使用して、太陽
電池の性能を向上させるようにする。 【解決手段】 １はガラス基板、２は透明導電膜、３は
ｐ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ
層）、４は水素化微結晶シリコンからなる微結晶バッフ
ァ層、５は真性水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：
Ｈ−ｉ層）、６はｎ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−
Ｓｉ：Ｈ−ｎ層）、７は後方反射電極をそれぞれ示して
いる。この太陽電池においては、微結晶バッファ層４
が、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層３とμｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層５
との間に設けられている。
電池の性能を向上させるようにする。 【解決手段】 １はガラス基板、２は透明導電膜、３は
ｐ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ
層）、４は水素化微結晶シリコンからなる微結晶バッフ
ァ層、５は真性水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：
Ｈ−ｉ層）、６はｎ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−
Ｓｉ：Ｈ−ｎ層）、７は後方反射電極をそれぞれ示して
いる。この太陽電池においては、微結晶バッファ層４
が、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層３とμｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層５
との間に設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光エネルギーを電
気エネルギーに変換する太陽電池に関し、より具体的に
はｐ型微結晶シリコン層と真性微結晶シリコン層との間
に微結晶シリコンからなる微結晶バッファ層を設けた、
単一接合または多重接合型の太陽電池に関する。
気エネルギーに変換する太陽電池に関し、より具体的に
はｐ型微結晶シリコン層と真性微結晶シリコン層との間
に微結晶シリコンからなる微結晶バッファ層を設けた、
単一接合または多重接合型の太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、プラズマＣＶＤによって形成
された水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）から構
成される太陽電池は、光劣化に対する安定性の点で、ア
モルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる薄膜を備える
太陽電池よりも優れていることが分かっている。そし
て、μｃ−Ｓｉ：Ｈからなる太陽電池に、ｐ型微結晶層
（μｃ−ｐ層）および真性微結晶層（μｃ−ｉ層）を用
いると、それぞれがａ−Ｓｉ層からなる場合に対して以
下の２つの利点がある。
された水素化微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ：Ｈ）から構
成される太陽電池は、光劣化に対する安定性の点で、ア
モルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる薄膜を備える
太陽電池よりも優れていることが分かっている。そし
て、μｃ−Ｓｉ：Ｈからなる太陽電池に、ｐ型微結晶層
（μｃ−ｐ層）および真性微結晶層（μｃ−ｉ層）を用
いると、それぞれがａ−Ｓｉ層からなる場合に対して以
下の２つの利点がある。
【０００３】まず第一には、μｃ−ｐ層のより大きなオ
プティカルバンドギャップと、より優れた電気特性とか
ら、より多くの光をｉ層まで通過させてキャリアを発生
させ、光により発生したキャリアをより効率的に取り出
すことができることである。第二には、光によるμｃ−
ｉ層の質低下が無いことである。
プティカルバンドギャップと、より優れた電気特性とか
ら、より多くの光をｉ層まで通過させてキャリアを発生
させ、光により発生したキャリアをより効率的に取り出
すことができることである。第二には、光によるμｃ−
ｉ層の質低下が無いことである。
【０００４】図５は、従来の太陽電池の一例を示す断面
図である（特開平６−８５２９３）。
図である（特開平６−８５２９３）。
【０００５】ＳｎＯ2またはＺｎＯ等の透明導電膜（Ｔ
ＣＯ）１２が被覆されたガラス基板１１の上に、ｐ型水
素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層）１３、
真性水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層）
１４およびｎ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：
Ｈ−ｎ層）１５が順にプラズマＣＶＤにより形成されて
いる。更に、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｎ層１５の上に後方反射
電極１６が設けられている。
ＣＯ）１２が被覆されたガラス基板１１の上に、ｐ型水
素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層）１３、
真性水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層）
１４およびｎ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：
Ｈ−ｎ層）１５が順にプラズマＣＶＤにより形成されて
いる。更に、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｎ層１５の上に後方反射
電極１６が設けられている。
【０００６】ところで、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層１３およ
びμｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層１４の連続的な形成においてμ
ｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層１３を先に堆積させるのは、移動度
が低いホールを効果的に取り出せるようにするためであ
る。従って、最終的な構造は、均質なμｃ−Ｓｉ：Ｈか
らなるｐｉｎデバイスと呼ぶことができる。
びμｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層１４の連続的な形成においてμ
ｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層１３を先に堆積させるのは、移動度
が低いホールを効果的に取り出せるようにするためであ
る。従って、最終的な構造は、均質なμｃ−Ｓｉ：Ｈか
らなるｐｉｎデバイスと呼ぶことができる。
【０００７】そのような構造の太陽電池は、単独で単一
接合型太陽電池として用いたり、多重接合型太陽電池に
組み込んで用いることができる。後者の場合、たとえば
タンデムセル構造の下部セルとして用いると、より大き
なバンドギャップの上部セルを通過する、より長い波長
の光子をより効率的に集めることができる。
接合型太陽電池として用いたり、多重接合型太陽電池に
組み込んで用いることができる。後者の場合、たとえば
タンデムセル構造の下部セルとして用いると、より大き
なバンドギャップの上部セルを通過する、より長い波長
の光子をより効率的に集めることができる。
【０００８】一般にプラズマＣＶＤによるμｃ−Ｓｉの
成長は、通常、総ガス流量の１５％未満のシリコン含有
ガスを用い、１３．５６ＭＨｚから１００ＭＨｚを上回
る周波数範囲の電力を与えて高水素希釈度の条件下で行
われる。与える電力、ガス流量、基板温度、堆積圧力等
の堆積パラメータは、デバイス構造に組み込むための膜
の最良の電気特性および光学特性を最適にするために選
択される。注目すべき重要な点は、素子構造を構成する
個々の層に最適なプラズマ条件が一般に異なることであ
る。
成長は、通常、総ガス流量の１５％未満のシリコン含有
ガスを用い、１３．５６ＭＨｚから１００ＭＨｚを上回
る周波数範囲の電力を与えて高水素希釈度の条件下で行
われる。与える電力、ガス流量、基板温度、堆積圧力等
の堆積パラメータは、デバイス構造に組み込むための膜
の最良の電気特性および光学特性を最適にするために選
択される。注目すべき重要な点は、素子構造を構成する
個々の層に最適なプラズマ条件が一般に異なることであ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマ中
に存在する化学的活性種は半導体膜の成長表面に影響を
及ぼすことが知られている。その影響としては、成長表
面がエッチングされること、成長表面に欠陥が形成され
ること等が挙げられる。
に存在する化学的活性種は半導体膜の成長表面に影響を
及ぼすことが知られている。その影響としては、成長表
面がエッチングされること、成長表面に欠陥が形成され
ること等が挙げられる。
【００１０】上述した従来のμｃ−Ｓｉ：Ｈからなる太
陽電池では、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層１３上面に直接に、
μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層１４が堆積される。上述のよう
に、個々の層の最適な堆積条件は一般に異なることが分
かっており、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層のプラズマ条件とμ
ｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層の成長面におけるプラズマ条件とは
異なる。
陽電池では、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層１３上面に直接に、
μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層１４が堆積される。上述のよう
に、個々の層の最適な堆積条件は一般に異なることが分
かっており、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層のプラズマ条件とμ
ｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層の成長面におけるプラズマ条件とは
異なる。
【００１１】このプラズマ条件の違いは、さらにｐ層と
ｉ層との界面領域近傍における問題を引き起こす。ｐ／
ｉ界面の質は、ｐ層でホールを効率的に取り出し、ｉ層
の電界を維持し、結果としてのデバイス性能を維持する
ために重要な役割を果たしている。したがって、ｉ層成
長中にｐ／ｉ界面が損傷すると、デバイス性能が全体的
に低下してしまう。
ｉ層との界面領域近傍における問題を引き起こす。ｐ／
ｉ界面の質は、ｐ層でホールを効率的に取り出し、ｉ層
の電界を維持し、結果としてのデバイス性能を維持する
ために重要な役割を果たしている。したがって、ｉ層成
長中にｐ／ｉ界面が損傷すると、デバイス性能が全体的
に低下してしまう。
【００１２】さらに、結晶性や結晶配向等の膜特性は個
々の層で同じではなく、個々の層のプラズマ条件が異な
るため、ｉ層が直接ｐ層の上に堆積されると、ｐ層と同
様の特性を有するｉ層が成長する。このようなｉ層の成
長は、デバイス構造におけるｉ層にとっては望ましくな
く、デバイス性能に悪影響を及ぼすこととなる。
々の層で同じではなく、個々の層のプラズマ条件が異な
るため、ｉ層が直接ｐ層の上に堆積されると、ｐ層と同
様の特性を有するｉ層が成長する。このようなｉ層の成
長は、デバイス構造におけるｉ層にとっては望ましくな
く、デバイス性能に悪影響を及ぼすこととなる。
【００１３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、従来からの層形成プロセ
スを使用しても、性能の向上を図れる構成の太陽電池を
提供することを目的とする。
決すべくなされたものであり、従来からの層形成プロセ
スを使用しても、性能の向上を図れる構成の太陽電池を
提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池は、ｐ
型水素化微結晶シリコン層、真性水素化微結晶シリコン
層およびｎ型水素化微結晶シリコン層をこの順に備えて
なる太陽電池において、該ｐ型水素化微結晶シリコン
層、該真性水素化微結晶シリコン層および該ｎ型水素化
微結晶シリコン層の各々がプラズマＣＶＤにより形成さ
れ、かつ、該ｐ型水素化微結晶シリコン層と該真性水素
化微結晶シリコン層との間に水素化微結晶シリコンから
なる微結晶バッファ層が設けられ、そのことにより上記
目的が達成される。
型水素化微結晶シリコン層、真性水素化微結晶シリコン
層およびｎ型水素化微結晶シリコン層をこの順に備えて
なる太陽電池において、該ｐ型水素化微結晶シリコン
層、該真性水素化微結晶シリコン層および該ｎ型水素化
微結晶シリコン層の各々がプラズマＣＶＤにより形成さ
れ、かつ、該ｐ型水素化微結晶シリコン層と該真性水素
化微結晶シリコン層との間に水素化微結晶シリコンから
なる微結晶バッファ層が設けられ、そのことにより上記
目的が達成される。
【００１５】本発明の太陽電池において、前記微結晶バ
ッファ層は、プラズマＣＶＤによりシリコンおよび水素
を含むガス混合物から形成された、水素を含む微結晶シ
リコン層である構成とすることが好ましい。
ッファ層は、プラズマＣＶＤによりシリコンおよび水素
を含むガス混合物から形成された、水素を含む微結晶シ
リコン層である構成とすることが好ましい。
【００１６】本発明の太陽電池において、前記微結晶バ
ッファ層は、フェルミレベルを制御し、かつ、前記ｐ型
水素化微結晶シリコン層および前記真性水素化微結晶シ
リコン層を接続する界面接合を向上させるべく、形成中
にドーパントガスを添加することにより形成されている
構成とすることができる。
ッファ層は、フェルミレベルを制御し、かつ、前記ｐ型
水素化微結晶シリコン層および前記真性水素化微結晶シ
リコン層を接続する界面接合を向上させるべく、形成中
にドーパントガスを添加することにより形成されている
構成とすることができる。
【００１７】本発明の太陽電池において、前記微結晶バ
ッファ層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さに形成され
ている構成とすることができる。
ッファ層は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さに形成され
ている構成とすることができる。
【００１８】以下に、本発明の作用につき説明する。
【００１９】本発明にあっては、ｐ型水素化微結晶シリ
コン層と真性水素化微結晶シリコン層との間に水素化微
結晶シリコンからなる微結晶バッファ層が設けられてい
るので、ｐ型水素化微結晶シリコン層の上に真性水素化
微結晶シリコン層を堆積する際、真性水素化微結晶シリ
コン層堆積中にｐ型水素化微結晶シリコン層を保護する
ことができ、真性水素化微結晶シリコン層の堆積中のｐ
型水素化微結晶シリコン層／真性水素化微結晶シリコン
層の界面の品質低下を回避することが可能となる。ま
た、微結晶バッファ層がｐ型水素化微結晶シリコン層上
での真性水素化微結晶シリコン層のエピタキシャル成長
の「抑止膜」の役割を果たし、真性水素化微結晶シリコ
ン層を所望の特性を有するように成長させることが可能
となる。更に、個々の層の堆積条件が異なることから生
じる、ｐ型水素化微結晶シリコン層と真性水素化微結晶
シリコン層との間のバンドギャップオフセットを少なく
でき、両層間の電気的接触の向上を図ることが可能とな
る。したがって、これらにより、ｐ型水素化微結晶シリ
コン層と真性水素化微結晶シリコン層との間の界面領域
の全体的な性能を向上させることが可能となる。
コン層と真性水素化微結晶シリコン層との間に水素化微
結晶シリコンからなる微結晶バッファ層が設けられてい
るので、ｐ型水素化微結晶シリコン層の上に真性水素化
微結晶シリコン層を堆積する際、真性水素化微結晶シリ
コン層堆積中にｐ型水素化微結晶シリコン層を保護する
ことができ、真性水素化微結晶シリコン層の堆積中のｐ
型水素化微結晶シリコン層／真性水素化微結晶シリコン
層の界面の品質低下を回避することが可能となる。ま
た、微結晶バッファ層がｐ型水素化微結晶シリコン層上
での真性水素化微結晶シリコン層のエピタキシャル成長
の「抑止膜」の役割を果たし、真性水素化微結晶シリコ
ン層を所望の特性を有するように成長させることが可能
となる。更に、個々の層の堆積条件が異なることから生
じる、ｐ型水素化微結晶シリコン層と真性水素化微結晶
シリコン層との間のバンドギャップオフセットを少なく
でき、両層間の電気的接触の向上を図ることが可能とな
る。したがって、これらにより、ｐ型水素化微結晶シリ
コン層と真性水素化微結晶シリコン層との間の界面領域
の全体的な性能を向上させることが可能となる。
【００２０】また、本発明の各微結晶シリコン層は、プ
ラズマＣＶＤにより形成されるので、従来からの層形成
プロセスを用いることができる。
ラズマＣＶＤにより形成されるので、従来からの層形成
プロセスを用いることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の太陽電池の構成
を概略的に示す断面図である。
を概略的に示す断面図である。
【００２２】この太陽電池において、１はガラス基板、
２は透明導電膜、３はｐ型水素化微結晶シリコン層（μ
ｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層）、４は水素化微結晶シリコンから
なる微結晶バッファ層、５は真性水素化微結晶シリコン
層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層）、６はｎ型水素化微結晶シ
リコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｎ層）、７は後方反射電極
をそれぞれ示している。
２は透明導電膜、３はｐ型水素化微結晶シリコン層（μ
ｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層）、４は水素化微結晶シリコンから
なる微結晶バッファ層、５は真性水素化微結晶シリコン
層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層）、６はｎ型水素化微結晶シ
リコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｎ層）、７は後方反射電極
をそれぞれ示している。
【００２３】この太陽電池においては、図５に示す従来
の微結晶Ｓｉ：Ｈ太陽電池構造では存在しない微結晶バ
ッファ層４を、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層３とμｃ−Ｓｉ：
Ｈ−ｉ層５との間に設けた構成となっている。
の微結晶Ｓｉ：Ｈ太陽電池構造では存在しない微結晶バ
ッファ層４を、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層３とμｃ−Ｓｉ：
Ｈ−ｉ層５との間に設けた構成となっている。
【００２４】上記μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層３、微結晶バッ
ファ層４、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層５およびμｃ−Ｓｉ：
Ｈ−ｎ層６の各々は、プラズマＣＶＤによってシリコ
ン、水素、および各層に適切なドーパントガスを含むソ
ースガスの混合物から形成される。さらに、微結晶バッ
ファ層４の電気特性は、微結晶バッファ層４の堆積中に
適切なドーパントガス、例えば後述するボロンなどをソ
ースガス混合物に添加することによって制御される。そ
のようにして微結晶バッファ層４の電子特性を制御する
ことにより、ｐ層３−ｉ層５間の電気的接触をさらに向
上させることができる。
ファ層４、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層５およびμｃ−Ｓｉ：
Ｈ−ｎ層６の各々は、プラズマＣＶＤによってシリコ
ン、水素、および各層に適切なドーパントガスを含むソ
ースガスの混合物から形成される。さらに、微結晶バッ
ファ層４の電気特性は、微結晶バッファ層４の堆積中に
適切なドーパントガス、例えば後述するボロンなどをソ
ースガス混合物に添加することによって制御される。そ
のようにして微結晶バッファ層４の電子特性を制御する
ことにより、ｐ層３−ｉ層５間の電気的接触をさらに向
上させることができる。
【００２５】本発明において、プラズマＣＶＤ技術を使
用するのは以下の理由による。
用するのは以下の理由による。
【００２６】上述したように、堆積プロセスにおいては
太陽電池を構成する個々の層の最適条件は一般に異なっ
ており、また、化学的活性種がプラズマ中に存在する
と、成長表面でのエッチングや欠陥形成などが起こる。
そのために、ｐ／ｉ界面の質が低下して、それにより太
陽電池の性能に悪影響を及ぼす可能性がある。また、ｐ
層３およびｉ層５の堆積条件が異なるため、個々の層の
特性も異なる。たとえば層の結晶化度のような、そうい
った個々の層の相違点は、ｐ／ｉ界面でのバンドギャッ
プオフセットを引き起こす可能性がある。
太陽電池を構成する個々の層の最適条件は一般に異なっ
ており、また、化学的活性種がプラズマ中に存在する
と、成長表面でのエッチングや欠陥形成などが起こる。
そのために、ｐ／ｉ界面の質が低下して、それにより太
陽電池の性能に悪影響を及ぼす可能性がある。また、ｐ
層３およびｉ層５の堆積条件が異なるため、個々の層の
特性も異なる。たとえば層の結晶化度のような、そうい
った個々の層の相違点は、ｐ／ｉ界面でのバンドギャッ
プオフセットを引き起こす可能性がある。
【００２７】そこで、本発明においては、プラズマＣＶ
Ｄ技術が均質な微結晶太陽電池を堆積させるために用い
る既存の技術と置き換えが可能であり、また、堆積膜の
特性を柔軟に制御できるという理由により、プラズマＣ
ＶＤ技術を使用している。そして、本発明に備わった微
結晶バッファ層４においても、プラズマＣＶＤ技術によ
って形成している。
Ｄ技術が均質な微結晶太陽電池を堆積させるために用い
る既存の技術と置き換えが可能であり、また、堆積膜の
特性を柔軟に制御できるという理由により、プラズマＣ
ＶＤ技術を使用している。そして、本発明に備わった微
結晶バッファ層４においても、プラズマＣＶＤ技術によ
って形成している。
【００２８】本発明の太陽電池に備わった微結晶バッフ
ァ層４の効果は、以下の３つである。
ァ層４の効果は、以下の３つである。
【００２９】第一の効果は、μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層３の
上部に微結晶バッファ層４を堆積させることにより、μ
ｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層５の堆積中にμｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層
３を保護することができる。したがって、ｉ層５堆積中
のｐ／ｉ界面の品質低下を回避することが可能となる。
上部に微結晶バッファ層４を堆積させることにより、μ
ｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層５の堆積中にμｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層
３を保護することができる。したがって、ｉ層５堆積中
のｐ／ｉ界面の品質低下を回避することが可能となる。
【００３０】第二の効果は、微結晶バッファ層４がｐ層
３上でのｉ層５のエピタキシャル成長の「抑止膜」の役
割を果たし、ｉ層５を所望の特性を有するように成長さ
せることが可能となる。
３上でのｉ層５のエピタキシャル成長の「抑止膜」の役
割を果たし、ｉ層５を所望の特性を有するように成長さ
せることが可能となる。
【００３１】第三の効果は、個々の層の堆積条件が異な
ることから生じるｐ層３−ｉ層５間のバンドギャップオ
フセットを少なくでき、両層３、５間の電気的接触の向
上を図ることが可能となる。
ることから生じるｐ層３−ｉ層５間のバンドギャップオ
フセットを少なくでき、両層３、５間の電気的接触の向
上を図ることが可能となる。
【００３２】したがって、これらの３つの効果により、
ｐ／ｉ界面領域の全体的な性能を向上させることが可能
となる。
ｐ／ｉ界面領域の全体的な性能を向上させることが可能
となる。
【００３３】ところで、微結晶バッファ層４にドーピン
グを施すことによってｐ層３−ｉ層５間の電気的接触の
更なる向上を達成できる。その理由は、適切なドーパン
トを微結晶バッファ層４に導入することにより、フェル
ミレベルの制御およびｐ層３−ｉ層５間のバンドギャッ
プオフセットの制御が得られるからである。
グを施すことによってｐ層３−ｉ層５間の電気的接触の
更なる向上を達成できる。その理由は、適切なドーパン
トを微結晶バッファ層４に導入することにより、フェル
ミレベルの制御およびｐ層３−ｉ層５間のバンドギャッ
プオフセットの制御が得られるからである。
【００３４】但し、上述したｐ層３−ｉ層５間の電気的
接触の更なる向上を達成するためには、微結晶バッファ
層４は十分な厚さを有していなければならない。しか
し、厚過ぎると、微結晶バッファ層４によるデバイス性
能の利点が十分に発揮されなくなる。したがって、微結
晶バッファ層４の厚さを最適にしなければならない。
接触の更なる向上を達成するためには、微結晶バッファ
層４は十分な厚さを有していなければならない。しか
し、厚過ぎると、微結晶バッファ層４によるデバイス性
能の利点が十分に発揮されなくなる。したがって、微結
晶バッファ層４の厚さを最適にしなければならない。
【００３５】
【実施例】次に、本発明を、具体的な実施例に基づいて
説明する。
説明する。
【００３６】（実施例１）図２は、図５に示すような従
来の均質な微結晶Ｓｉ：Ｈ太陽電池の出力特性と、図１
に示すようなμｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層３とμｃ−Ｓｉ：Ｈ
−ｉ層５との間に微結晶バッファ層４を含む太陽電池で
ある本発明の出力特性との比較を示している。なお、図
２の横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（Ｉ）である。
来の均質な微結晶Ｓｉ：Ｈ太陽電池の出力特性と、図１
に示すようなμｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ層３とμｃ−Ｓｉ：Ｈ
−ｉ層５との間に微結晶バッファ層４を含む太陽電池で
ある本発明の出力特性との比較を示している。なお、図
２の横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（Ｉ）である。
【００３７】この場合の条件は以下の通りである。微結
晶バッファ層４は厚さ３０オングストロームであり、プ
ラズマＣＶＤによって８１．３６ＭＨｚ、Ｈ2中のＳｉ
Ｈ4のガス組成８％、圧力０．３Ｔｏｒｒ、基板温度１
５０℃という条件下で堆積した。また、微結晶バッファ
層４の堆積電力は１０Ｗとした。この条件下では、微結
晶バッファ層４中の結晶の割合は約５０％である。μｃ
−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層５は、５０Ｗの電力を与え、基板温度
１５０℃、水素に対するシランのガス組成比５％という
条件下で堆積した。この条件下ではｉ層５中の結晶の割
合は７０〜９０％である。
晶バッファ層４は厚さ３０オングストロームであり、プ
ラズマＣＶＤによって８１．３６ＭＨｚ、Ｈ2中のＳｉ
Ｈ4のガス組成８％、圧力０．３Ｔｏｒｒ、基板温度１
５０℃という条件下で堆積した。また、微結晶バッファ
層４の堆積電力は１０Ｗとした。この条件下では、微結
晶バッファ層４中の結晶の割合は約５０％である。μｃ
−Ｓｉ：Ｈ−ｉ層５は、５０Ｗの電力を与え、基板温度
１５０℃、水素に対するシランのガス組成比５％という
条件下で堆積した。この条件下ではｉ層５中の結晶の割
合は７０〜９０％である。
【００３８】図２より理解されるように、同じ作製条件
で微結晶バッファ層４無しの太陽電池と比較すると、本
実施例の微結晶バッファ層４有りの太陽電池では電池性
能の面で著しい向上がみられる。また、開放電圧（Ｖｏ
ｃ）は約４７％向上し、曲線因子（ＦＦ）は約４２％の
向上を示した。また、太陽電池の出力電力（Ｐ）は約８
０％向上した。なお、Ｊｓｃは短絡電流密度を示す。
で微結晶バッファ層４無しの太陽電池と比較すると、本
実施例の微結晶バッファ層４有りの太陽電池では電池性
能の面で著しい向上がみられる。また、開放電圧（Ｖｏ
ｃ）は約４７％向上し、曲線因子（ＦＦ）は約４２％の
向上を示した。また、太陽電池の出力電力（Ｐ）は約８
０％向上した。なお、Ｊｓｃは短絡電流密度を示す。
【００３９】（実施例２）本実施例は、微結晶バッファ
層４にドーピングを施し、ｐ層３−ｉ層５間の電気的接
触を向上させる場合である。
層４にドーピングを施し、ｐ層３−ｉ層５間の電気的接
触を向上させる場合である。
【００４０】微結晶バッファ層４にドーピングを施すこ
とにより、ｐ／ｉ界面のポテンシャルバリアを制御して
太陽電池の性能を更に向上させることが可能となる。
とにより、ｐ／ｉ界面のポテンシャルバリアを制御して
太陽電池の性能を更に向上させることが可能となる。
【００４１】表１には、ｐ層３とｉ層５との間に微結晶
バッファ層４を介在させた太陽電池の電池性能につき、
０．５ｐｐｍのボロンを微結晶バッファ層４にドープし
た太陽電池と、微結晶バッファ層にドープしていない太
陽電池との場合を示している。
バッファ層４を介在させた太陽電池の電池性能につき、
０．５ｐｐｍのボロンを微結晶バッファ層４にドープし
た太陽電池と、微結晶バッファ層にドープしていない太
陽電池との場合を示している。
【００４２】
【表１】
【００４３】この表より理解されるように、ドープされ
た微結晶バッファ層４を有する太陽電池では、ドープさ
れていない微結晶バッファ層を有する太陽電池と比べて
出力電力（Ｐ）が向上しており、１．６８ｍＷから１．
７６ｍＷに増加している。これは、微結晶バッファ層に
ドーピングを施す場合は、ｐ層−ｉ層間の電気的接触が
向上するためである。なお、微結晶バッファ層へのドー
ピングレベルを最適にすることにより、更なる向上が期
待される。
た微結晶バッファ層４を有する太陽電池では、ドープさ
れていない微結晶バッファ層を有する太陽電池と比べて
出力電力（Ｐ）が向上しており、１．６８ｍＷから１．
７６ｍＷに増加している。これは、微結晶バッファ層に
ドーピングを施す場合は、ｐ層−ｉ層間の電気的接触が
向上するためである。なお、微結晶バッファ層へのドー
ピングレベルを最適にすることにより、更なる向上が期
待される。
【００４４】（実施例３）本実施例は、微結晶バッファ
層の厚さにより電池性能を向上させる場合である。
層の厚さにより電池性能を向上させる場合である。
【００４５】図３は、微結晶バッファ層４の厚さを変え
た場合にそれが電池性能に与える影響を示している。微
結晶バッファ層４の堆積条件は、基板温度１５０℃、ガ
ス比率ＳｉＨ4／Ｈ2＝８／１００、圧力０．３Ｔｏｒ
ｒ、電力１０Ｗである。
た場合にそれが電池性能に与える影響を示している。微
結晶バッファ層４の堆積条件は、基板温度１５０℃、ガ
ス比率ＳｉＨ4／Ｈ2＝８／１００、圧力０．３Ｔｏｒ
ｒ、電力１０Ｗである。
【００４６】この図より理解されるように、電池性能は
微結晶バッファ層の厚さに依存しており、最適な厚さは
約３０オングストロームである。
微結晶バッファ層の厚さに依存しており、最適な厚さは
約３０オングストロームである。
【００４７】但し、微結晶バッファ層の膜質が堆積条件
の影響を受け易いため、微結晶バッファ層の最適な厚さ
は、微結晶バッファ層を堆積する際の堆積条件に依存す
る。例えば、所定のシラン対水素ガス流量率で、基板温
度および堆積圧力は一定で、与える電力だけを変えた場
合、得られる膜中の結晶化率はかなり異なる。
の影響を受け易いため、微結晶バッファ層の最適な厚さ
は、微結晶バッファ層を堆積する際の堆積条件に依存す
る。例えば、所定のシラン対水素ガス流量率で、基板温
度および堆積圧力は一定で、与える電力だけを変えた場
合、得られる膜中の結晶化率はかなり異なる。
【００４８】図４は、異なる条件下で堆積された微結晶
バッファ層の最適な厚さを示す図である。図中の堆積条
件Ｉ、II、IIIはそれぞれ、微結晶バッファ層の堆積の
際に与えた電力が１０Ｗ、２５Ｗ、５０Ｗの場合に対応
する。
バッファ層の最適な厚さを示す図である。図中の堆積条
件Ｉ、II、IIIはそれぞれ、微結晶バッファ層の堆積の
際に与えた電力が１０Ｗ、２５Ｗ、５０Ｗの場合に対応
する。
【００４９】この図より理解されるように、微結晶バッ
ファ層が効果を発揮する最小の厚さは１ｎｍである。ま
た、微結晶バッファ層の堆積条件が変わると最適な厚さ
も変わるが、微結晶バッファ層が電池性能を向上させる
最大の厚さは１０ｎｍである。よって、本発明では、微
結晶バッファ層の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とする
のが好ましい。
ファ層が効果を発揮する最小の厚さは１ｎｍである。ま
た、微結晶バッファ層の堆積条件が変わると最適な厚さ
も変わるが、微結晶バッファ層が電池性能を向上させる
最大の厚さは１０ｎｍである。よって、本発明では、微
結晶バッファ層の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とする
のが好ましい。
【００５０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、従来からの層形成プロセスを使用しても、太陽電
池の性能の向上を図ることができる。
には、従来からの層形成プロセスを使用しても、太陽電
池の性能の向上を図ることができる。
【図１】本発明の太陽電池の構造を示す断面図である。
【図２】微結晶バッファ層を有する太陽電池のＩ−Ｖ特
性と微結晶バッファ層の無い太陽電池のＩ−Ｖ特性とを
比較して示す図である。
性と微結晶バッファ層の無い太陽電池のＩ−Ｖ特性とを
比較して示す図である。
【図３】微結晶バッファ層の厚さが太陽電池のパラメー
タに与える影響を示す図である。
タに与える影響を示す図である。
【図４】異なる条件下で堆積された微結晶バッファ層の
最適な厚さを示す図である。
最適な厚さを示す図である。
【図５】従来の太陽電池の構造を示す断面図である。
１ ガラス基板 ２ 透明導電膜 ３ ｐ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｐ
層） ４ 微結晶バッファ層 ５ 真性水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ
層） ６ ｎ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｎ
層） ７ 後方反射電極 １１ ガラス基板 １２ 透明導電膜 １３ ｐ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−
ｐ層） １４ 真性水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−
ｉ層） １５ ｎ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−
ｎ層） １６ 後方反射電極
層） ４ 微結晶バッファ層 ５ 真性水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｉ
層） ６ ｎ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−ｎ
層） ７ 後方反射電極 １１ ガラス基板 １２ 透明導電膜 １３ ｐ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−
ｐ層） １４ 真性水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−
ｉ層） １５ ｎ型水素化微結晶シリコン層（μｃ−Ｓｉ：Ｈ−
ｎ層） １６ 後方反射電極
Claims (4)
- 【請求項１】 ｐ型水素化微結晶シリコン層、真性水素
化微結晶シリコン層およびｎ型水素化微結晶シリコン層
をこの順に備えてなる太陽電池において、該ｐ型水素化
微結晶シリコン層、該真性水素化微結晶シリコン層およ
び該ｎ型水素化微結晶シリコン層の各々がプラズマＣＶ
Ｄにより形成され、かつ、該ｐ型水素化微結晶シリコン
層と該真性水素化微結晶シリコン層との間に水素化微結
晶シリコンからなる微結晶バッファ層が設けられている
太陽電池。 - 【請求項２】 前記微結晶バッファ層は、プラズマＣＶ
Ｄによりシリコンおよび水素を含むガス混合物から形成
された、水素を含む微結晶シリコン層である請求項１に
記載の太陽電池。 - 【請求項３】 前記微結晶バッファ層は、フェルミレベ
ルを制御し、かつ、前記ｐ型水素化微結晶シリコン層お
よび前記真性水素化微結晶シリコン層を接続する界面接
合を向上させるべく、形成中にドーパントガスを添加す
ることにより形成されている請求項２に記載の太陽電
池。 - 【請求項４】 前記微結晶バッファ層は、１ｎｍ以上１
０ｎｍ以下の厚さに形成されている請求項１、２または
３に記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9299168A JPH11135818A (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9299168A JPH11135818A (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135818A true JPH11135818A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17869016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9299168A Withdrawn JPH11135818A (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11135818A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6521826B2 (en) | 1999-11-30 | 2003-02-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin film solar cell and fabrication method therefor |
| JP2005142358A (ja) * | 2003-11-06 | 2005-06-02 | Sharp Corp | 太陽電池 |
| JP2006216624A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 太陽電池及び太陽電池の製造方法 |
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| KR100989615B1 (ko) * | 2009-09-02 | 2010-10-26 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 |
| KR101368905B1 (ko) * | 2007-12-20 | 2014-02-28 | 주성엔지니어링(주) | 박막형 태양전지의 제조방법 |
| KR20180018895A (ko) * | 2016-08-10 | 2018-02-22 | 오씨아이 주식회사 | 양면 수광형 실리콘 태양전지 |
-
1997
- 1997-10-30 JP JP9299168A patent/JPH11135818A/ja not_active Withdrawn
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20180018895A (ko) * | 2016-08-10 | 2018-02-22 | 오씨아이 주식회사 | 양면 수광형 실리콘 태양전지 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050104 |