JPS58115872A - 可撓性光起電力装置 - Google Patents
可撓性光起電力装置Info
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- JPS58115872A JPS58115872A JP56213119A JP21311981A JPS58115872A JP S58115872 A JPS58115872 A JP S58115872A JP 56213119 A JP56213119 A JP 56213119A JP 21311981 A JP21311981 A JP 21311981A JP S58115872 A JPS58115872 A JP S58115872A
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- electrode
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- flexible
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- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光起電力装置に関する。
太陽電池や光検出器のような光起電力装置は太陽光線を
直接電気エネルギーこ変換することができるが、この種
装置の最大の問題として、他の電気エネルギ発生手段と
比較して発電費用が極めて大きいことが言われている。
直接電気エネルギーこ変換することができるが、この種
装置の最大の問題として、他の電気エネルギ発生手段と
比較して発電費用が極めて大きいことが言われている。
その主な原因は、装置の主体を構成する半導体材料の利
用効率が低いこと、更には斯る材料を製造するに要する
エネルギが多いことにある。最近この欠点を解決する可
能性のある技術として、上記半導体材料に非晶質シリコ
ンを使用することが提案された。即ち非晶質シリコンは
シランやフロルシリコンなどのシリコン化合物雰囲気中
でのグロー放電によって安価かつ大量化形成することが
でき、その場合の非晶質シリコン（以下ＧＤ−ａＳｉと
略記する）ては、禁止帯の幅中の平均局在状態密度が１
０〜−３以下と小さく、結晶シリコンと同じ様Ｅｐ＠、
ｍ型の不純物制御が可能となるのである◎ ＧＤ−ａｓｉを用いた典型的な従来の太陽電池は、可視
光を透過するガラス基板上に透明電極を形成し、該透明
電極上にＧＤ−ａｓｌのｐ型層、ＧＤ−ａＳＩのノンド
ープ（不純物無添加）層及びＧＤ−ａＳｌのｎ型層を順
次形成し該ｎｌ１層上に設けられたオーミックコンタク
ト用電極を設けてなるものである。
用効率が低いこと、更には斯る材料を製造するに要する
エネルギが多いことにある。最近この欠点を解決する可
能性のある技術として、上記半導体材料に非晶質シリコ
ンを使用することが提案された。即ち非晶質シリコンは
シランやフロルシリコンなどのシリコン化合物雰囲気中
でのグロー放電によって安価かつ大量化形成することが
でき、その場合の非晶質シリコン（以下ＧＤ−ａＳｉと
略記する）ては、禁止帯の幅中の平均局在状態密度が１
０〜−３以下と小さく、結晶シリコンと同じ様Ｅｐ＠、
ｍ型の不純物制御が可能となるのである◎ ＧＤ−ａｓｉを用いた典型的な従来の太陽電池は、可視
光を透過するガラス基板上に透明電極を形成し、該透明
電極上にＧＤ−ａｓｌのｐ型層、ＧＤ−ａＳＩのノンド
ープ（不純物無添加）層及びＧＤ−ａＳｌのｎ型層を順
次形成し該ｎｌ１層上に設けられたオーミックコンタク
ト用電極を設けてなるものである。
上記太陽電池Ｋｔｄいて、ガラス基板及び透明電極を介
して光がＧＤ−ａＳｌからなるｐ型層、ノンドープ層及
びｎ型層に入ると、主にノンドープ層において自由状態
の電子及び又は正孔が発生し、これらは上記各層の作る
ｐ１ｍ接合電界により引かれて移動した後透明電極やオ
ーミックコンタクト用電極に集められ両電極間に電圧が
発生する。
して光がＧＤ−ａＳｌからなるｐ型層、ノンドープ層及
びｎ型層に入ると、主にノンドープ層において自由状態
の電子及び又は正孔が発生し、これらは上記各層の作る
ｐ１ｍ接合電界により引かれて移動した後透明電極やオ
ーミックコンタクト用電極に集められ両電極間に電圧が
発生する。
ところで、斯る太陽電池にあっては、その光起電圧は約
０．８ｖ程度であるため、より大きな電源電圧を必要と
する機器の電源としては上記太陽電池はそのまへ使用で
きない。
０．８ｖ程度であるため、より大きな電源電圧を必要と
する機器の電源としては上記太陽電池はそのまへ使用で
きない。
この欠点をさらに解決する為に特開昭５５−１０７２７
６号に示されるような同一基板上に発電区域を分離して
形成し、各発電区域を直列に接続する事により電圧を高
める工夫がされているが、この場合でも効率が低い為に
かなりの大面積を必要とし、かつ素子１個当りの電圧が
０Ｊｖｏｌｔｓである為に多段に直列接続する必票があ
った。さら番こガラス等の基板の上に形成する為に可撓
性がなかった。しかしながら最近の電子機器がフレキシ
ブルプリント基板や、フィルム液晶表示板等の開発によ
り可撓性のある太陽電池の開発が望まれてきているｅ 可撓性、耐熱性に富むポリイミド等の樹脂薄膜を素板と
して使用した太陽電池は特開昭５４−１４９４８９に記
載されている。しかるに樹脂薄膜のみを素板として使用
した場合は、デポジシ饋ンによって素板がカールし、又
デポジン１ン１ 中の変形により素板が均
一に加熱されないという欠点があった０本発明者はこれ
らを解決するため鋭意研究努力した結果本発明に到った
ものである。
６号に示されるような同一基板上に発電区域を分離して
形成し、各発電区域を直列に接続する事により電圧を高
める工夫がされているが、この場合でも効率が低い為に
かなりの大面積を必要とし、かつ素子１個当りの電圧が
０Ｊｖｏｌｔｓである為に多段に直列接続する必票があ
った。さら番こガラス等の基板の上に形成する為に可撓
性がなかった。しかしながら最近の電子機器がフレキシ
ブルプリント基板や、フィルム液晶表示板等の開発によ
り可撓性のある太陽電池の開発が望まれてきているｅ 可撓性、耐熱性に富むポリイミド等の樹脂薄膜を素板と
して使用した太陽電池は特開昭５４−１４９４８９に記
載されている。しかるに樹脂薄膜のみを素板として使用
した場合は、デポジシ饋ンによって素板がカールし、又
デポジン１ン１ 中の変形により素板が均
一に加熱されないという欠点があった０本発明者はこれ
らを解決するため鋭意研究努力した結果本発明に到った
ものである。
本発明者等はこれらの欠点を改善し、可撓性で高い開放
電圧と短絡電流を得るために鋭意研究した結果、本発明
に至ったものである。
電圧と短絡電流を得るために鋭意研究した結果、本発明
に至ったものである。
本発明６ご用いる光起電力素子の基本構成は、第１図の
（１） 、 （ｂ）に代表例が示される＠ （相−１ｐ
側から光を照射するタイプで、例えばステンレス箱−絶
縁膜一電極ｎ−１−ｐ−透明電極の構成、（ｂ）はｎ層
から光を照射するタイプで、例えばステンレス箔−絶縁
膜一電極−ｐ−１−ｎ−透明電極の構成である・その他
、ｐ層と透明電極の間に薄い絶縁層をつけたり、薄い金
属層をつけた構造でもよい、要はｐ−１−ｎ接合を基本
とするものであればいかなる構成でもよい。
（１） 、 （ｂ）に代表例が示される＠ （相−１ｐ
側から光を照射するタイプで、例えばステンレス箱−絶
縁膜一電極ｎ−１−ｐ−透明電極の構成、（ｂ）はｎ層
から光を照射するタイプで、例えばステンレス箔−絶縁
膜一電極−ｐ−１−ｎ−透明電極の構成である・その他
、ｐ層と透明電極の間に薄い絶縁層をつけたり、薄い金
属層をつけた構造でもよい、要はｐ−１−ｎ接合を基本
とするものであればいかなる構成でもよい。
シラン若しくはその誘導体、又はフッ化シラン若しくは
その誘導体、又はこれらの混金物のグロー放電分解で得
られる約１０−）以上のキャリヤー寿命で約１ｏｔ？、
、ｉｖ″以下の局在準位密度およびｌｏ−”ａ”／ ｖ
以上の易動度をもつ真性アモルファスシリコン（Ｊ２ｊ
下、１ｌｆａ−８１という）を轟層として、ｐ型と口型
ドープアモルファス半導体で接合したｐｉｔ接合構造に
するわけであるが、好ましくはｐ層又はｎ層の少くとも
一方、すなわち少くとも光を照射する側に、光学的バン
ドギャップが約ＩＪ５ｅＶ以上でありかつ２０℃化おけ
る電気伝導度が約１０ ”（Ω−ＩＱ−１以上であり、
かつｐ−１−ｎ接合した場合の拡散電位Ｖｄが約１．１
ｖｏｌｔｓ以上であるｐ型又はｎ型アモルファス半導体
を用いるのがよい、ｐ層とｎ層の両方ニ用いてもよい・
又本発明のアモルファス半導体を用いないドープ層は、
上記ゑ型ａ−８ｉをｐ型で用いる場合は周期率表■族の
元素でドープし、ｎ型で用いる場合は周期率表■族の元
素でドープすればよい。
その誘導体、又はこれらの混金物のグロー放電分解で得
られる約１０−）以上のキャリヤー寿命で約１ｏｔ？、
、ｉｖ″以下の局在準位密度およびｌｏ−”ａ”／ ｖ
以上の易動度をもつ真性アモルファスシリコン（Ｊ２ｊ
下、１ｌｆａ−８１という）を轟層として、ｐ型と口型
ドープアモルファス半導体で接合したｐｉｔ接合構造に
するわけであるが、好ましくはｐ層又はｎ層の少くとも
一方、すなわち少くとも光を照射する側に、光学的バン
ドギャップが約ＩＪ５ｅＶ以上でありかつ２０℃化おけ
る電気伝導度が約１０ ”（Ω−ＩＱ−１以上であり、
かつｐ−１−ｎ接合した場合の拡散電位Ｖｄが約１．１
ｖｏｌｔｓ以上であるｐ型又はｎ型アモルファス半導体
を用いるのがよい、ｐ層とｎ層の両方ニ用いてもよい・
又本発明のアモルファス半導体を用いないドープ層は、
上記ゑ型ａ−８ｉをｐ型で用いる場合は周期率表■族の
元素でドープし、ｎ型で用いる場合は周期率表■族の元
素でドープすればよい。
可撓性のみを必要とする場合は１層に用いる真性アモル
ファスシリコンをボロンやリンでドープしてｐ−１−ｎ
ホモ接合にしてもよい。
ファスシリコンをボロンやリンでドープしてｐ−１−ｎ
ホモ接合にしてもよい。
本発明のｐ又はｎ層に用いられるアモルファス半導体を
具体例で示すと一般式ａ−８ｉ（ｍ−リ（１ｘ）ａ −
８ｉ （ｓ −ｙ ）Ｎｙ 、 ａ−８ｉ （１−ｘ−
ｙ）’（Ｘ） ％）等で例示されるアモルファスシリコ
ンカーバイト、アモルファスシリコンナイトライド、ア
モルファスシリコンカーボンナイトライド５ｔＯｘ（１
Ｃ″＜０．３ン等がある。これらはシリコンの水素又は
フッ素化合物と炭素又はチッ素の水素又はフッ素化合物
をグロー放電分解して得られる。その詳細は、本出願人
が先に出願した特許出願、すなわち、楓−８ｉ（ｓ−ｘ
）’（ｘ）については特願昭５６−０１２３１３号、ａ
−３ｌ（１−ｙ）Ｎｙについては特願昭５６−０２２６
９０号、ａ−ｓ＋（ｔ−ｘ）’ｔｘ） ”ｔｙ）につい
ては特願昭５６−１１２５７２号に夫々記載している。
具体例で示すと一般式ａ−８ｉ（ｍ−リ（１ｘ）ａ −
８ｉ （ｓ −ｙ ）Ｎｙ 、 ａ−８ｉ （１−ｘ−
ｙ）’（Ｘ） ％）等で例示されるアモルファスシリコ
ンカーバイト、アモルファスシリコンナイトライド、ア
モルファスシリコンカーボンナイトライド５ｔＯｘ（１
Ｃ″＜０．３ン等がある。これらはシリコンの水素又は
フッ素化合物と炭素又はチッ素の水素又はフッ素化合物
をグロー放電分解して得られる。その詳細は、本出願人
が先に出願した特許出願、すなわち、楓−８ｉ（ｓ−ｘ
）’（ｘ）については特願昭５６−０１２３１３号、ａ
−３ｌ（１−ｙ）Ｎｙについては特願昭５６−０２２６
９０号、ａ−ｓ＋（ｔ−ｘ）’ｔｘ） ”ｔｙ）につい
ては特願昭５６−１１２５７２号に夫々記載している。
要は光学的バンドギャップが約１．８５ｅＶ以上であり
かつ２０℃における電気伝導度が約１０ （Ω・ａｌ
）以上であり、かつｐ−１−ｎ接合した場合の拡散電位
Ｖｄが約１．ＩＶＯ１ｔ１以上であるｐ型又はｎｆｉア
モルフ１ス半導体を満すものであればいかなるものであ
ってもよい。
かつ２０℃における電気伝導度が約１０ （Ω・ａｌ
）以上であり、かつｐ−１−ｎ接合した場合の拡散電位
Ｖｄが約１．ＩＶＯ１ｔ１以上であるｐ型又はｎｆｉア
モルフ１ス半導体を満すものであればいかなるものであ
ってもよい。
これらのアモルファス半導体は光学的バンドギャップが
大きくその為に、ｐ−１−ｎ接合光起電力素子の窓材料
として用いると短絡電流ＪＩＣの増加は当然考えられる
が、いずれの場合も非常に大きな開放電圧Ｖｏｃを示す
０本発明の光起電力素子ＧこおいてｊＩ２図に示すバン
ドプロファイルの拡散電位Ｖｄとその素子の開放電圧に
相関のある事を見い出している０本発明の場合Ｖｄは約
１゜１マｏ １ ｔ”ｓ以上であるが、この関係は光照
射する側のアモルファス半導体の種類番こ関係なくほぼ
同一の傾向を示している。この拡散電位は光照射する側
のアモルファス半導体の光学的バンドギャップＥｇ、ｏ
ｐｔからｐ、ｎドープ層の活性化エネルギーの和を差し
引く事によって得られる。
大きくその為に、ｐ−１−ｎ接合光起電力素子の窓材料
として用いると短絡電流ＪＩＣの増加は当然考えられる
が、いずれの場合も非常に大きな開放電圧Ｖｏｃを示す
０本発明の光起電力素子ＧこおいてｊＩ２図に示すバン
ドプロファイルの拡散電位Ｖｄとその素子の開放電圧に
相関のある事を見い出している０本発明の場合Ｖｄは約
１゜１マｏ １ ｔ”ｓ以上であるが、この関係は光照
射する側のアモルファス半導体の種類番こ関係なくほぼ
同一の傾向を示している。この拡散電位は光照射する側
のアモルファス半導体の光学的バンドギャップＥｇ、ｏ
ｐｔからｐ、ｎドープ層の活性化エネルギーの和を差し
引く事によって得られる。
すなわちｊ１！２図に示すようにｎ側の伝導帯のエネル
ギーレベルＫｃｎ、 ｐ側の価電子帯のエネルギーレベ
ルをＥｖｐとして、電気伝導度の温度依存性から活性化
エネルギーΔＥｐとΔＥｎが求められる。ｐ型の場合Δ
Ｅｐ＝Ｅｆ−ＩＣｖｐ、ｎ ？７）場合ΔＫｎ＝ Ｅｃ
ｎ−ＥｆでｅＶｄ＝Ｅｇ、ｏｐｔ−（ΔＨｐ＋Δ］Ｅｎ
）である。
ギーレベルＫｃｎ、 ｐ側の価電子帯のエネルギーレベ
ルをＥｖｐとして、電気伝導度の温度依存性から活性化
エネルギーΔＥｐとΔＥｎが求められる。ｐ型の場合Δ
Ｅｐ＝Ｅｆ−ＩＣｖｐ、ｎ ？７）場合ΔＫｎ＝ Ｅｃ
ｎ−ＥｆでｅＶｄ＝Ｅｇ、ｏｐｔ−（ΔＨｐ＋Δ］Ｅｎ
）である。
ｎ側から光照射する場合も同様番こｎ型アモルファス半
導体の光学的バンドギャップＢｇ、ｏｐｔからｐ、ｎの
フェルミレベルＫｆの差を差し引いて求められる。
導体の光学的バンドギャップＢｇ、ｏｐｔからｐ、ｎの
フェルミレベルＫｆの差を差し引いて求められる。
本発明の場合Ｅｇ、Ｏｐｔが約１ 、８５ｅＶ以上でか
つＶｄが約１．１ｖｏｌｔｓ以上である。このような条
件を満たすアモルファス半導体を用いたヘテロ接合光起
電力素子はＪｓｃとＶｏｃが着しく改善される。
つＶｄが約１．１ｖｏｌｔｓ以上である。このような条
件を満たすアモルファス半導体を用いたヘテロ接合光起
電力素子はＪｓｃとＶｏｃが着しく改善される。
本発明ではさらに室温での電気伝導度が１０ （Ω、
ｔｘ＞−以上としているが、これ以下であるとフィルフ
ァクターＦＦが少さくなり変換効率が実用的でなくなる
からである。
ｔｘ＞−以上としているが、これ以下であるとフィルフ
ァクターＦＦが少さくなり変換効率が実用的でなくなる
からである。
本発明のへテロ接合光電素子については以下化具体的に
説明すると、次の通りである０代表的な構造は透明電極
／ｐ型アモルファス半導体／温型ａ−８ｌ／ｎ型＊−８
ｉ／電極／絶縁膜／金属箔の構造で、透明電極側から光
を照射する。透明電極はＩＴＯやＳへ特にｓｃ４が好ま
しく 、ｐ型ｎ ｎ アモルファス半導体上に直接蒸着して得られる。
説明すると、次の通りである０代表的な構造は透明電極
／ｐ型アモルファス半導体／温型ａ−８ｌ／ｎ型＊−８
ｉ／電極／絶縁膜／金属箔の構造で、透明電極側から光
を照射する。透明電極はＩＴＯやＳへ特にｓｃ４が好ま
しく 、ｐ型ｎ ｎ アモルファス半導体上に直接蒸着して得られる。
又ＩＴＯとｐ型アモルファス半導体の界面に３ｏ〜５ｏ
ｕｌのＳｎＯ，をつけると更に好ましい・光を照射する
側のｐｉｆアモルファス半導体層の厚みは約３０又から
３０礒好ましくは５δからｚｏ６！、１ｌｆａ−５ｉ層
の厚みは本発明の場合限定されないが約２５００〜１０
０００λが用いられる。ｎ型ａ−５４層の厚みは限定さ
れないが約１ｓｏＸ〜ａｏｏＡが用いられる。又このｎ
型ａ７ｓｉの代わりに本発明のｎ型アモルファス半導体
を用いてもよい・この構造で本発明番ご用いるヘテロ接
合光起電力素子と従来のアモルファスシリコンｐ−１−
ｎホモ接合の特性を第３図に示す、この図番こおいて（
耐が本発明の場合で効率！＝７．８２９６．短絡電流Ｊ
ｓｃ＝１３゜７６ｍ〜情、開放電圧Ｖｏｃ＝０．９０３
ｖｏｌｔｓ、ＦＦ＝６２．９％を示す、（ｂ）が従来の
ホモ接合の場合で、効率η＝５ 、７％、Ｊｓｃ＝１１
．０２ ｍＡ／ｄ、ＶＯＣ＝０．８０１ＶＯ１ｔｌｌＦ
Ｆ＝６４．７％である０本発明の効果は短絡電流Ｊｓ（
と開放電圧ｖＯＣに特に顕著な効果がみられる。
ｕｌのＳｎＯ，をつけると更に好ましい・光を照射する
側のｐｉｆアモルファス半導体層の厚みは約３０又から
３０礒好ましくは５δからｚｏ６！、１ｌｆａ−５ｉ層
の厚みは本発明の場合限定されないが約２５００〜１０
０００λが用いられる。ｎ型ａ−５４層の厚みは限定さ
れないが約１ｓｏＸ〜ａｏｏＡが用いられる。又このｎ
型ａ７ｓｉの代わりに本発明のｎ型アモルファス半導体
を用いてもよい・この構造で本発明番ご用いるヘテロ接
合光起電力素子と従来のアモルファスシリコンｐ−１−
ｎホモ接合の特性を第３図に示す、この図番こおいて（
耐が本発明の場合で効率！＝７．８２９６．短絡電流Ｊ
ｓｃ＝１３゜７６ｍ〜情、開放電圧Ｖｏｃ＝０．９０３
ｖｏｌｔｓ、ＦＦ＝６２．９％を示す、（ｂ）が従来の
ホモ接合の場合で、効率η＝５ 、７％、Ｊｓｃ＝１１
．０２ ｍＡ／ｄ、ＶＯＣ＝０．８０１ＶＯ１ｔｌｌＦ
Ｆ＝６４．７％である０本発明の効果は短絡電流Ｊｓ（
と開放電圧ｖＯＣに特に顕著な効果がみられる。
もう１つの代表的な構造は
透明電極／ｎ型アモルファス半導体／ｌ型ａ−・ｉ／ｐ
型ａ−５ｉ／［極／絶縁膜／金属箔の構造で、透明電極
側から光を照射する。光を照射する側のｎ型アモルファ
ス半導体の厚みは約ａｏＸから３００又好ましくは５０
又〜ｚｏｏＸ 、１ｍ ｍ−８ｉ層の厚みは限定されな
いが約ｚｓｏｏ！〜ｔｏｏｏｏ！が通常用いられる。ｐ
ｍｉ−８ｉ層の厚みは限定されないが約ｌｔＯ又〜ａｏ
ｏｉが用いられる。又このｐ製電−８ｉの代わりに本発
明のｐ型アモルファス半導体を用いても良い、透明電極
の素材及び蒸着法については前同様である。
型ａ−５ｉ／［極／絶縁膜／金属箔の構造で、透明電極
側から光を照射する。光を照射する側のｎ型アモルファ
ス半導体の厚みは約ａｏＸから３００又好ましくは５０
又〜ｚｏｏＸ 、１ｍ ｍ−８ｉ層の厚みは限定されな
いが約ｚｓｏｏ！〜ｔｏｏｏｏ！が通常用いられる。ｐ
ｍｉ−８ｉ層の厚みは限定されないが約ｌｔＯ又〜ａｏ
ｏｉが用いられる。又このｐ製電−８ｉの代わりに本発
明のｐ型アモルファス半導体を用いても良い、透明電極
の素材及び蒸着法については前同様である。
基板について説明すると、金属箔ｌはアルミニウム銅、
鉄、ニッケル、ステンレス等の金鵬の箔で厚みは５μｍ
ｘｇ１ｇ好ましくは５０層ｍｘ１ｍのものが用いられる
。絶縁Ｍａ２は電気伝導度が約１０（Ω、傷）以下のも
のであればいかなるものでもよい、具体的にはＳｉｎ、
５ｉＣ４Ａｊρ、アモルファス又は結晶性のＳ ｉ
（１−ｘ）Ｃ（ｘ）、 Ｓ ｉ （１−ｙ ）Ｎｙ ｅ
Ｓｉ（１−Ｘ−Ｆ）Ｃ（Ｘ） Ｎ（ｙ）等又はその水素
ハロゲン化物等が用いられる。シランやフッ化シララン
のグロー放電やスパッターで得られるアモルファスシリ
コン（ｍ−５ｉ）でもよい、特に本発明の大腸電池を螢
光着下で作動させる電池として電子装置に組み込む場合
、ＡＭ−１１００ｍＷ／ｄのような強い光が照射される
と大きな電流が流れる為に保護回路が必要になるが、ａ
−５ｌのように光照射時の電気伝導度の大きなものを本
発明の絶縁膜として用い名と、螢光着下では電気伝導度
が小さいのでリークは少ないが、屋外光のように、強い
光が当ると電気伝導度が大きくなり、光電流がリークし
て保護回路の役割をするので好ましい。
鉄、ニッケル、ステンレス等の金鵬の箔で厚みは５μｍ
ｘｇ１ｇ好ましくは５０層ｍｘ１ｍのものが用いられる
。絶縁Ｍａ２は電気伝導度が約１０（Ω、傷）以下のも
のであればいかなるものでもよい、具体的にはＳｉｎ、
５ｉＣ４Ａｊρ、アモルファス又は結晶性のＳ ｉ
（１−ｘ）Ｃ（ｘ）、 Ｓ ｉ （１−ｙ ）Ｎｙ ｅ
Ｓｉ（１−Ｘ−Ｆ）Ｃ（Ｘ） Ｎ（ｙ）等又はその水素
ハロゲン化物等が用いられる。シランやフッ化シララン
のグロー放電やスパッターで得られるアモルファスシリ
コン（ｍ−５ｉ）でもよい、特に本発明の大腸電池を螢
光着下で作動させる電池として電子装置に組み込む場合
、ＡＭ−１１００ｍＷ／ｄのような強い光が照射される
と大きな電流が流れる為に保護回路が必要になるが、ａ
−５ｌのように光照射時の電気伝導度の大きなものを本
発明の絶縁膜として用い名と、螢光着下では電気伝導度
が小さいのでリークは少ないが、屋外光のように、強い
光が当ると電気伝導度が大きくなり、光電流がリークし
て保護回路の役割をするので好ましい。
これらの絶縁膜はＣＶＤ 、酸化、電子ビーム蒸着、ス
パッタ、グロー放電分解で得られ、その厚みは、金属箔
を絶縁でもればよいので任意であるが、通常１ｏｏｊ又
から２０μｍぐらいが用いられる。
パッタ、グロー放電分解で得られ、その厚みは、金属箔
を絶縁でもればよいので任意であるが、通常１ｏｏｊ又
から２０μｍぐらいが用いられる。
この絶縁膜で金属箔を覆い、その上に下部電極としてＮ
ｌ、Ｍｏ、Ａｊ、ｐｔ等の金属電極や、ＩＴＯ。
ｌ、Ｍｏ、Ａｊ、ｐｔ等の金属電極や、ＩＴＯ。
５ｎ（４等の透明電極を所望のパターンに蒸着する。
第４図は本発明実施例としての光起電力装置を示し、１
１は金属箔、１２は絶縁膜で１３．１４．１５は該絶縁
基板上に膜状に形成された第１．第２第３の発電区域で
ある。
１は金属箔、１２は絶縁膜で１３．１４．１５は該絶縁
基板上に膜状に形成された第１．第２第３の発電区域で
ある。
該発電区域の各々は本発明のモホ接合又はヘテロ接合層
１６と該層を挾んで対向する第１電極１７及び第２電極
１８から構成されている。ホモ接合又はヘテロ接合層１
６は図示していないが例えば第１図（鳳）の構造と同様
に基板側から順次堆積されたｎ型層、ノンドープ層（１
層）及びＰ型層のホモ接合又はヘテロ接合層からなり、
斯るホモ接合又はヘテロ接合層１６は第１〜第３の発電
区域に連続して延びている。
１６と該層を挾んで対向する第１電極１７及び第２電極
１８から構成されている。ホモ接合又はヘテロ接合層１
６は図示していないが例えば第１図（鳳）の構造と同様
に基板側から順次堆積されたｎ型層、ノンドープ層（１
層）及びＰ型層のホモ接合又はヘテロ接合層からなり、
斯るホモ接合又はヘテロ接合層１６は第１〜第３の発電
区域に連続して延びている。
第１電極１７はＰ型層をオー之ツク接触する金属又は酸
化錫、酸化インジウム、ＩＴＯ（Ｉｎｐ、＋ｘＳ！１０
．．！≦０．１）などで構成することができるが、ＩＴ
Ｏの上に５０〜５００ｘの８ｎＯ，をつけたものが特に
好ましい、第２電極１８は透明な酸化錫夏−０、、ＩＴ
Ｏ又は５ｎ０４の上にＩＴＯをうけた電極などで構成さ
れる。
化錫、酸化インジウム、ＩＴＯ（Ｉｎｐ、＋ｘＳ！１０
．．！≦０．１）などで構成することができるが、ＩＴ
Ｏの上に５０〜５００ｘの８ｎＯ，をつけたものが特に
好ましい、第２電極１８は透明な酸化錫夏−０、、ＩＴ
Ｏ又は５ｎ０４の上にＩＴＯをうけた電極などで構成さ
れる。
第１〜第３発電区域１３〜１５の夫々の第１電極１７及
び第２電極１８は基板Ｈ上において夫々の発電区域の外
へ延びる延長部１９及び２０を有し、第１発電区域１３
の第２電極１８の延長′部２０と第２発電区域１４の第
１電極１７の延長部１９と力ζ又第２発電区域１４の第
２電極１８の延長部２０と第３発電区域１５の第１電極
１７の延長部１９とが夫々互いに重畳して電気的に接続
されている。
び第２電極１８は基板Ｈ上において夫々の発電区域の外
へ延びる延長部１９及び２０を有し、第１発電区域１３
の第２電極１８の延長′部２０と第２発電区域１４の第
１電極１７の延長部１９と力ζ又第２発電区域１４の第
２電極１８の延長部２０と第３発電区域１５の第１電極
１７の延長部１９とが夫々互いに重畳して電気的に接続
されている。
又第１発電区域１３の第１電極１７の延長部１９には第
２電極１８と同材料からなる接続部２１が重畳被着され
ている。なお、２１はなくてもよい。
２電極１８と同材料からなる接続部２１が重畳被着され
ている。なお、２１はなくてもよい。
上記装置の製造方法を簡単番こ説明すると、その第１工
程で基板（１１＋１２）上に延長部■を含んだ第１電極
１７の各々が選択エツチング手法又は選択スパッタ又は
蒸着付着手法により形成され、第２工程で第１〜第３発
電区域に連続してホモ又はへテロ接合層１６が形成され
る。
程で基板（１１＋１２）上に延長部■を含んだ第１電極
１７の各々が選択エツチング手法又は選択スパッタ又は
蒸着付着手法により形成され、第２工程で第１〜第３発
電区域に連続してホモ又はへテロ接合層１６が形成され
る。
このとき、該層は上記延長部１９．２０に存在してはな
らないので、基板７上全面に上記ホモ又はヘテロ接合層
を形成した後、選択エツチング手法により不要部を除去
するか、あるいは不要部を覆うマスクを用いることによ
り所望部のみに上記ホモ又はヘテロ接合層が形成される
。続く最終工程番こおいて延長部２０を含む第２電極１
８及び接続部２１が選択スパッタ又は蒸着手法などによ
り形成される。
らないので、基板７上全面に上記ホモ又はヘテロ接合層
を形成した後、選択エツチング手法により不要部を除去
するか、あるいは不要部を覆うマスクを用いることによ
り所望部のみに上記ホモ又はヘテロ接合層が形成される
。続く最終工程番こおいて延長部２０を含む第２電極１
８及び接続部２１が選択スパッタ又は蒸着手法などによ
り形成される。
本実施例装置において、第２電極１８を介して光がホモ
又はヘテロ接合層１６に入ると、第１〜第３発電区域１
３〜１５の夫々において第１図の場合と同様に起電圧が
生じ、各区域の第１．第２電極１７，１８ はその延長
部において交互に接続されているので各区域の起電圧は
直列的に相加され、第１発電区域１３に連なる接続部４
を一極、第３発電区域１５の第２電極１８に連なる延長
部２０を電極として両極の間に上記の如く相加された電
圧が発生する。
又はヘテロ接合層１６に入ると、第１〜第３発電区域１
３〜１５の夫々において第１図の場合と同様に起電圧が
生じ、各区域の第１．第２電極１７，１８ はその延長
部において交互に接続されているので各区域の起電圧は
直列的に相加され、第１発電区域１３に連なる接続部４
を一極、第３発電区域１５の第２電極１８に連なる延長
部２０を電極として両極の間に上記の如く相加された電
圧が発生する。
父上記装置に詔いて、各発電区域の隣接間隔が小さいと
、隣り合う区域の第１電極１７どうし、あるいは第２電
極１８どうしの間で直接電流が流れる現象、即ち漏れ電
流の発生が認められるがホモ又はヘテロ接合層１６の光
照射時の抵抗値が数〜数十ＭΩであることを考慮すると
、上記隣接間隔をｌｐｍ以上に設定することにより、上
記漏れ電流の影響は実質的番こ問題とならない、必要に
よりホモ又はへテロ接合光起電力素子層１６を各発電区
域に分離して形成され、裏面電極と隣接する受光側電極
とを直列に接続してもよい。
、隣り合う区域の第１電極１７どうし、あるいは第２電
極１８どうしの間で直接電流が流れる現象、即ち漏れ電
流の発生が認められるがホモ又はヘテロ接合層１６の光
照射時の抵抗値が数〜数十ＭΩであることを考慮すると
、上記隣接間隔をｌｐｍ以上に設定することにより、上
記漏れ電流の影響は実質的番こ問題とならない、必要に
よりホモ又はへテロ接合光起電力素子層１６を各発電区
域に分離して形成され、裏面電極と隣接する受光側電極
とを直列に接続してもよい。
又実用に供する場合には第２電極側から密着包囲する透
明な高分子絶縁膜又は、Ｓｉへ一−ＳｔＣ。
明な高分子絶縁膜又は、Ｓｉへ一−ＳｔＣ。
ａ−５ｉＮ、ａ−５ＩＣＮ、等の透明な絶縁膜を設けて
保護するのがよい。
保護するのがよい。
以上の説明より明らかな如く、本発明の構造によれば、
ホモ又はヘテロ接合光起電力素子を用い、同一基板上に
て複数の発電区域を直列接続したものであって、可撓性
で小型にしてかつ任憇の起電圧を発生する装置が得られ
、従来のガラス基板と同じ方法で作る事ができるのは金
属箔を絶縁した基板を用いたが故に実現されたものであ
り、その製造に際してもＷＳ１図に示す従来の製造工程
とほとんど変るところなく簡単１ な膜
形成工程のみで製造することができ、量産的にも極めて
優れたものである・
ホモ又はヘテロ接合光起電力素子を用い、同一基板上に
て複数の発電区域を直列接続したものであって、可撓性
で小型にしてかつ任憇の起電圧を発生する装置が得られ
、従来のガラス基板と同じ方法で作る事ができるのは金
属箔を絶縁した基板を用いたが故に実現されたものであ
り、その製造に際してもＷＳ１図に示す従来の製造工程
とほとんど変るところなく簡単１ な膜
形成工程のみで製造することができ、量産的にも極めて
優れたものである・
第１図（１）は２層側から光を照射するタイプの光起電
力素子を示す構造図であって、図中ｌは金属箔、２は絶
縁膜、３は下部電極、４はｎ型アモルファス半導体、５
はＩ型ａ−Ｓｉ、６はＰ型アモルフ１ス半導体（例えば
Ｐ型ａ−５ｉＣＨ）、７は透明電極である。同図（ｂ）
はｎ層側から光を照射するタイプを示す構造図で、７は
透明電極、４はｎ型アモルファス半導体、５はｉ型ａ−
５ｉ、６はＰ型アモルファス半導体、３は下部電極又は
絶縁膜、ｌは金属箔である。第２図は本発明番こ係るヘ
テロＰ−１−ｎ接合光起電力素子のエネルギーバンドプ
ロファイルである。第３図は本発明に用いたヘテロ接合
光起電力素子（Ｊｌ）と従来の鳳−５ｉＦ−１−ｎホモ
接合光起電力素子（ｂ）の届−１（１００ａｉＷ／ｄ
）の電流電圧特性を示す図である。第４図（Ａ）は本発
明実施例装置を示す側面図、同（Ｂ）及び（Ｃ）は夫々
間（Ａ）におけるＢ−Ｂ及びＣ−Ｃ断面図である。 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社 代理人弁理士内田敏彦 ／４！ｂ ２１ 第２図 ｖｎ 第３図 ０．０ ０．２ ０．４ ０．６ ０．８ １．０出
力亀圧（Ｖｏｌｔ） 第４図 １７ １７ １７
力素子を示す構造図であって、図中ｌは金属箔、２は絶
縁膜、３は下部電極、４はｎ型アモルファス半導体、５
はＩ型ａ−Ｓｉ、６はＰ型アモルフ１ス半導体（例えば
Ｐ型ａ−５ｉＣＨ）、７は透明電極である。同図（ｂ）
はｎ層側から光を照射するタイプを示す構造図で、７は
透明電極、４はｎ型アモルファス半導体、５はｉ型ａ−
５ｉ、６はＰ型アモルファス半導体、３は下部電極又は
絶縁膜、ｌは金属箔である。第２図は本発明番こ係るヘ
テロＰ−１−ｎ接合光起電力素子のエネルギーバンドプ
ロファイルである。第３図は本発明に用いたヘテロ接合
光起電力素子（Ｊｌ）と従来の鳳−５ｉＦ−１−ｎホモ
接合光起電力素子（ｂ）の届−１（１００ａｉＷ／ｄ
）の電流電圧特性を示す図である。第４図（Ａ）は本発
明実施例装置を示す側面図、同（Ｂ）及び（Ｃ）は夫々
間（Ａ）におけるＢ−Ｂ及びＣ−Ｃ断面図である。 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社 代理人弁理士内田敏彦 ／４！ｂ ２１ 第２図 ｖｎ 第３図 ０．０ ０．２ ０．４ ０．６ ０．８ １．０出
力亀圧（Ｖｏｌｔ） 第４図 １７ １７ １７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金属箔上に形成した電気絶縁性薄膜基板のうえに、
さらに形成された薄膜の複数の発電区域を有し、該区域
の各々は、アモルファス半導体より形成されるｐ−１−
ｎ接合光起電力素子よりなり、光照射で発生した電子及
び／又は正孔を集める集電手段を含み、上記各区域の集
電手段は一各区域における光起電力が直列関係になるよ
うに互いに電気的に接続されてなることを特徴とする可
撓性光起電力装置。 ２、前記基板上に形成された薄膜の複数の発電区域の各
々は、ｐ又はｎ型の少くとも光照射する側のアモルファ
ス半導体の光学的バンドギャップＥｇ、ｏｐｔが１．８
５ｅＶ以上であり、かつ２０℃における電気伝導度が約
１０″（Ω・ａ）−”以上であり、かつｐ−１−ｎ接金
の拡散電位が約１．１マｏｌｔ−以上であって、１層が
真性アモルファスシリコンであるホモ又はヘテロ接合光
起電力素子と、該素子内に光照射で発生した電子及び／
又は正孔を集める集電手段とを含むことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の可撓性光起電力装置。 ３、前記基板の電気絶縁性薄膜は、約１０”’−’（Ω
−ａｍ）−”以下の電気伝導度を有する薄膜である事を
特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の可撓
性光起電力装置。 ４、前記電気絶縁性薄膜が、８１０．、Ｓ鳴、Ａｔρ、
又はアモルファス若しくは結晶性の５ｌ（１−１） Ｃ
（Ｘ）Ｓｉ（１−ｙ）Ｎ幻、５ｉ（ｔ −ｚ−ｙ）Ｃｘ
Ｎｙ、ａ−８１から選ばれる事を特徴とする特許請求の
範囲第３項に記載の可撓性光起電力装置 ５、前記電気絶縁性薄膜の厚みが約１ｏｏｏＸから２０
ａｎａである事を特徴とする特許請求の範囲第１乃至第
４項に記載の可撓性光起電力装置。 ６、前記光起電力素子の層が上記発電区域の各々に共通
番ζ連っている事を特徴とする特許請求の範厘第１項又
は第８項に記載の可撓性光起電力装置。 ７ ｉｉＪ記光配光起電力素子が前記各発電区域上に
分離して形成され裏面電極と隣接する受光側電極が直列
に接続される事を特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載の可撓性光起電力装置。 ８、前記光照射によって発生した電子及び又は正孔の集
電手段は、少くとも光照射側が透明の電極である事を特
徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第６項又は第
７項に記載の可撓性光起電力装置。 ９ 前記透明電極が、ＩＴＯ若しくはＳｎｏ、又はＩＴ
Ｏ及び該ＩＴＯとへテロ接合光起電力層との界面番こ約
５０〜５ｏｏＸのＳｎｏ、をはさんだものである事を特
徴とする特許請求の範囲第８項に記載の可撓性光起電力
装置。 １０、前記光起電力装置において、電気絶縁性薄膜上の
電極が、Ａｊ、ステンレス、モルブデン、Ｐｔ。 Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉの少なくとも一種以上からなる事を特
徴とする特許請求の範囲第１乃至第９項に記載の可撓性
光起電力装置。 １１、前記各発電区域の集電手段相互間の電気的接続は
上記基板上番こてなされている事を特徴とする特許請求
の範囲第１項、第２項、第６項、第７項又は第１Ｏ項に
記載の可撓性光起電力装置。 １２、前記集電手段の要素である第１電極、ホモ又はヘ
テロ接合光起電力素子の集電手段の他の要素である第２
電極の形成後に該第２電極側から密着包囲する高分子絶
縁膜を設けである事を特徴とする特許請求の範囲第１項
、第２項、第６項、第１第１Ｏ項、又は第１１項記載の
可撓性光起電力装置。 １３、前記可撓性光起電力装置は、主として室内で使用
される携帯可能な小型電子装置の電源であることを特徴
とする特許請求の範囲第１乃至第１２項に記載の可撓性
光起電力装置。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56213119A JPS58115872A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 可撓性光起電力装置 |
| EP82110122A EP0078541B1 (en) | 1981-11-04 | 1982-11-03 | Flexible photovoltaic device |
| EP89111929A EP0341756B2 (en) | 1981-11-04 | 1982-11-03 | Flexible photovoltaic device |
| DE3280455T DE3280455T3 (de) | 1981-11-04 | 1982-11-03 | Biegsame photovoltaische Vorrichtung. |
| DE8282110122T DE3280293D1 (de) | 1981-11-04 | 1982-11-03 | Biegsame photovoltaische einrichtung. |
| US06/439,627 US4612409A (en) | 1981-11-04 | 1982-11-04 | Flexible photovoltaic device |
| US06/835,717 US4773942A (en) | 1981-11-04 | 1986-03-03 | Flexible photovoltaic device |
| US07/202,608 US4875943A (en) | 1981-11-04 | 1988-06-06 | Flexible photovoltaic device |
| US07/652,492 US5127964A (en) | 1981-11-04 | 1991-02-08 | Flexible photovoltaic device |
| JP5232555A JPH06188443A (ja) | 1981-12-28 | 1993-08-10 | 可撓性光起電力装置 |
| US08/192,304 US5419781A (en) | 1981-11-04 | 1994-02-04 | Flexible photovoltaic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56213119A JPS58115872A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 可撓性光起電力装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5232555A Division JPH06188443A (ja) | 1981-12-28 | 1993-08-10 | 可撓性光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58115872A true JPS58115872A (ja) | 1983-07-09 |
Family
ID=16633890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56213119A Pending JPS58115872A (ja) | 1981-11-04 | 1981-12-28 | 可撓性光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58115872A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1981
- 1981-12-28 JP JP56213119A patent/JPS58115872A/ja active Pending
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| US10128393B2 (en) | 2010-07-21 | 2018-11-13 | First Solar, Inc. | Connection assembly protection |
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