JPS58137263A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPS58137263A JPS58137263A JP57018225A JP1822582A JPS58137263A JP S58137263 A JPS58137263 A JP S58137263A JP 57018225 A JP57018225 A JP 57018225A JP 1822582 A JP1822582 A JP 1822582A JP S58137263 A JPS58137263 A JP S58137263A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
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- H01L31/0693—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells the devices including, apart from doping material or other impurities, only AIIIBV compounds, e.g. GaAs or InP solar cells
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
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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、光から電気への変換効率の高い太５陽電池に
関するものである。
関するものである。
太陽電池は、光照射によ□って半導体中に”発生した電
子と正孔の対をｐｎ接合によって分離して外部に起電力
として取り出すものである。従来、との稙素子材料とし
てはシリコンＳｉが多く用いられていた。Ｓｉは資源が
豊富であるなどの特長があるものの、禁制帯幅が／、／
ｅＶであり、波長Ｏ，Ｓμｍ（エネルギーにして〜コ
、ｊｅＶ）に極大をもつ太陽光スペクトルを効率よく収
集するためには禁制帯幅が小さい欠点がある。太陽光を
効率よく収集するためには、／、ＩＩ−／、４ ｅＶの
禁制帯幅を有する半導体材料を使用する゛ことが望まし
い。このような材料としてはＧａＡｓ 、 ’ＩｎＰ々
どがある。ＧａＡｓには、発生した電子−正孔対が表面
上書結合し電流に寄与しない欠点があるので、通常はム
ｊＧａＡｓを表面にエピタキシャル成長して用いる。Ｉ
ｎＰについてけ、従来、 ＣｄＳとのへテロ接合を用
い九太陽電池が研−されていた。レーし、ヘテロ接合の
場合には、表面の半導体の禁制帯幅以上のエネルギーの
光を利用できない。たとえり、 ｃａｓにおいては、
鎖側帯幅が太陽光スペクトルの極大付近の２．ｊｅＶに
あり、短波長側で％に光の収集効率の低い欠点があった
。
子と正孔の対をｐｎ接合によって分離して外部に起電力
として取り出すものである。従来、との稙素子材料とし
てはシリコンＳｉが多く用いられていた。Ｓｉは資源が
豊富であるなどの特長があるものの、禁制帯幅が／、／
ｅＶであり、波長Ｏ，Ｓμｍ（エネルギーにして〜コ
、ｊｅＶ）に極大をもつ太陽光スペクトルを効率よく収
集するためには禁制帯幅が小さい欠点がある。太陽光を
効率よく収集するためには、／、ＩＩ−／、４ ｅＶの
禁制帯幅を有する半導体材料を使用する゛ことが望まし
い。このような材料としてはＧａＡｓ 、 ’ＩｎＰ々
どがある。ＧａＡｓには、発生した電子−正孔対が表面
上書結合し電流に寄与しない欠点があるので、通常はム
ｊＧａＡｓを表面にエピタキシャル成長して用いる。Ｉ
ｎＰについてけ、従来、 ＣｄＳとのへテロ接合を用
い九太陽電池が研−されていた。レーし、ヘテロ接合の
場合には、表面の半導体の禁制帯幅以上のエネルギーの
光を利用できない。たとえり、 ｃａｓにおいては、
鎖側帯幅が太陽光スペクトルの極大付近の２．ｊｅＶに
あり、短波長側で％に光の収集効率の低い欠点があった
。
本発明の目的は、これらの欠点を除去するため、ＩｎＰ
のホモ接合を適切に構成して、太陽光を有効に利用でき
る高効率太陽電池を提供することにある。
のホモ接合を適切に構成して、太陽光を有効に利用でき
る高効率太陽電池を提供することにある。
本発明でけ、禁制帯幅が約１．ダｅＶであ？不太陽電池
として適当な材料であるＩｎＰ結晶を用い、その電気的
および光学的性質を十分に勘案して高効率太陽電池を実
現する。
として適当な材料であるＩｎＰ結晶を用い、その電気的
および光学的性質を十分に勘案して高効率太陽電池を実
現する。
すなわち、本発明は、ＩｎＰ基板上に低不純物濃度の第
−導電種の工ｎＰ ＠および高不純物濃度の第二導電個
のｌｎＰ Ｗ ｔエピタキシャル成長により付着させて
ホモ接合を形成した太陽電池において、前記第−導電型
のＩｎＰ層の膜厚をＯ，Ｓμｍ以下とし、および前記第
二導電量のＩｎＰ層を、コｘ ｌｏ １５ｃｖａ−５以
下の不純物濃度で膜厚を１μｍ以上として、キャリヤを
収集できる深さと、光を大部分吸収する深さとを略★等
しくなしたことを特徴とするものである。
−導電種の工ｎＰ ＠および高不純物濃度の第二導電個
のｌｎＰ Ｗ ｔエピタキシャル成長により付着させて
ホモ接合を形成した太陽電池において、前記第−導電型
のＩｎＰ層の膜厚をＯ，Ｓμｍ以下とし、および前記第
二導電量のＩｎＰ層を、コｘ ｌｏ １５ｃｖａ−５以
下の不純物濃度で膜厚を１μｍ以上として、キャリヤを
収集できる深さと、光を大部分吸収する深さとを略★等
しくなしたことを特徴とするものである。
以下、図面により本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明太陽電池の構成の一例を示し、ここでｌ
はＰ １ＩｉＩｎＰ基板であや、この基板ｌ上に、低不
純物濃度のｐ型ＩｎＰ層コおよび高不純物濃度のｎ中型
ＩｎＰＭＩＦＪをこの順序でエピタキシャル成長 −
により付着させ、以てＩｎＰからなるｎ ＋ｐのホモ接
合を形成する。ここで、１層３の膜厚をＯ，５μｍ以下
とし、ｐ層コを、コＸ １０１５Ｃ１ｌ−’以下の不純
物濃度で膜厚を１μｍ以下とすることにより、キャリヤ
を収集できる深さと、光を大部分吸収する深さとを略々
等しくする。更に、ｎ＋層３上に収集型４に４Ｉを配設
し、ｎ＋層３および収集電極ダ全体を反射防止膜ｊで櫨
う。
はＰ １ＩｉＩｎＰ基板であや、この基板ｌ上に、低不
純物濃度のｐ型ＩｎＰ層コおよび高不純物濃度のｎ中型
ＩｎＰＭＩＦＪをこの順序でエピタキシャル成長 −
により付着させ、以てＩｎＰからなるｎ ＋ｐのホモ接
合を形成する。ここで、１層３の膜厚をＯ，５μｍ以下
とし、ｐ層コを、コＸ １０１５Ｃ１ｌ−’以下の不純
物濃度で膜厚を１μｍ以下とすることにより、キャリヤ
を収集できる深さと、光を大部分吸収する深さとを略々
等しくする。更に、ｎ＋層３上に収集型４に４Ｉを配設
し、ｎ＋層３および収集電極ダ全体を反射防止膜ｊで櫨
う。
ここでは、便宜上、ｐ型基板ｌ上に順次にエピタキシャ
ル成長されたｐ層コおよびｎ＋階３の構成について説明
するが、導電型を逆にして、ｎ型基板上にｎ層およびｐ
＋層を形成してもよく、その場合にも以下に述べるのと
同様の結果が得られる。
ル成長されたｐ層コおよびｎ＋階３の構成について説明
するが、導電型を逆にして、ｎ型基板上にｎ層およびｐ
＋層を形成してもよく、その場合にも以下に述べるのと
同様の結果が得られる。
本発明太陽電池のエネルギーバンド図を第２図に示す。
本発明太陽電池においてけ、太陽光の収集効率を大きく
するために、以下のような条件を設ける。
するために、以下のような条件を設ける。
ＩｎＰは直接遷移型の半導体であるため、吸収係数がエ
ネルギーギャップ付近まで大きいので、光を十分に吸収
する膜厚はコ〜３μｍで十分である。
ネルギーギャップ付近まで大きいので、光を十分に吸収
する膜厚はコ〜３μｍで十分である。
ＩｎＰ結晶の特長としては、表面再結合速度が１０”〜
１０’ ｃｍ／ ！ＩｅｌＯと小さいこと、および少数
キャリヤの拡散長が０．３−／ｆｉ飄程度と小さいこと
が挙げられる。
１０’ ｃｍ／ ！ＩｅｌＯと小さいこと、および少数
キャリヤの拡散長が０．３−／ｆｉ飄程度と小さいこと
が挙げられる。
まず、表面Ｏｎ＋層３について述べる。ｎ＋層３は、太
陽電池の直列抵抗を減少させるために７０１６〜１０
Ｃ■ のキャリヤ製置を必要とする。また、ＩｎＰで
は、表面再結合が小さいためｓ ＧａＡｓ太陽電池で用
いられるムｊＧａＡ８のようなヘテロ窓層は不要であり
、短波長側の光まで入射させることができる。
陽電池の直列抵抗を減少させるために７０１６〜１０
Ｃ■ のキャリヤ製置を必要とする。また、ＩｎＰで
は、表面再結合が小さいためｓ ＧａＡｓ太陽電池で用
いられるムｊＧａＡ８のようなヘテロ窓層は不要であり
、短波長側の光まで入射させることができる。
ＩｎＰ ＩＩＣおいては、短波長側では吸収係数が大き
いため、光は表面近傍で吸収されてキャリヤが発生する
。表面再結合によるキャリヤの消失は小さいが、少数キ
ャリヤの拡散長が／Ｊ％さいためｐｎ接合に到達する前
に再結合して電流に寄与しなくなることがある。このよ
うな無効成分を減少する丸めに、１層３の膜厚を薄くす
ることを検討した。
いため、光は表面近傍で吸収されてキャリヤが発生する
。表面再結合によるキャリヤの消失は小さいが、少数キ
ャリヤの拡散長が／Ｊ％さいためｐｎ接合に到達する前
に再結合して電流に寄与しなくなることがある。このよ
うな無効成分を減少する丸めに、１層３の膜厚を薄くす
ることを検討した。
第３図に、ｎ＋層３の厚さを変えた場合の収集効率の波
長依存性を示す。第３図かられかるように、ｎ＋層３の
膜厚を０．２μｒｔｒｌで薄くすると特に短波長側での
収集効率が増加する。しかし、直列抵抗の増加および薄
層作製の■しさをも考慮すると、ｎ＋層３の膜厚として
は０．３μｍ以下程度が実用的である。
長依存性を示す。第３図かられかるように、ｎ＋層３の
膜厚を０．２μｒｔｒｌで薄くすると特に短波長側での
収集効率が増加する。しかし、直列抵抗の増加および薄
層作製の■しさをも考慮すると、ｎ＋層３の膜厚として
は０．３μｍ以下程度が実用的である。
次にｐＨ２について述べる。ｎ＋層３を高キャリヤ濃度
としている丸め、キャリヤ空乏層はほとんどｐ層λ中に
できる。ｐｎホモ接合を用いるときには、ヘテロ接合の
場合に問題となる界面再結合は生じないので、空乏層中
で発生したキャリヤは有効に電流に寄与する。
としている丸め、キャリヤ空乏層はほとんどｐ層λ中に
できる。ｐｎホモ接合を用いるときには、ヘテロ接合の
場合に問題となる界面再結合は生じないので、空乏層中
で発生したキャリヤは有効に電流に寄与する。
ここで、空乏層幅は、不純物濃度を下げると大きくなり
、／Ｑ Ｃ１ｌ＋ では約□Ｊ μ！１１ 、１０
ｃｖｍ では約へ３μｍとなる。光吸収に必要な
ＩｎＰの厚さ、は高々２〜３μｍであるから、ｐｙＩｊ
Ｉ２中における空乏層幅を１μｍ近くにすることにより
、ｎ 層３の厚さおよびｐｊｌｌＪで電界のない領域で
の少数キャリヤ拡散長のＮＩＬを含めて、キャリヤを収
集できる膜厚と光吸収をする膜厚とは、はぼ同じとなる
０ 本発明の一実施例として、公知の液相エピタキシャル法
によ染作製し九ｐ聾基板ｌ上のｐｎホモ接合太陽電池の
収集効率の波長依存性を第参図に示す。ここでは、９層
２の不純物濃度を２．０Ｘ１０１ｓｃ＋＋＋−’、ｎ＋
層３の不純物濃度を／、ＯＸ １１１９ｃｍ−” トＬ
九。第４！図からも明らかなように、本発明によれば、
勉波長側からバンド・ギャップ付近まで平坦な特性が得
られる。この実施例において％ｎｊｌＪが薄いことに起
因して直列抵抗が増加する点を補う丸め、フォトリソグ
ラフィー技術によりｎ層３０表面の収集電＆参を細く密
に配置した。また、太陽電池表面にはＳｉＯを用いた反
射防止＃ｊを設けて反射防止を行なり九。本発明ではｓ
ｐｎ接合を形成する２層およびｎ層層（を九はｎ層お
よびｐ＋層）の不純物濃度、厚さなどをＩｎＰの物質定
数に対応して決めることによ抄、吸収された太−光電を
極めて効率よく光電流に変換することかで亀る。
、／Ｑ Ｃ１ｌ＋ では約□Ｊ μ！１１ 、１０
ｃｖｍ では約へ３μｍとなる。光吸収に必要な
ＩｎＰの厚さ、は高々２〜３μｍであるから、ｐｙＩｊ
Ｉ２中における空乏層幅を１μｍ近くにすることにより
、ｎ 層３の厚さおよびｐｊｌｌＪで電界のない領域で
の少数キャリヤ拡散長のＮＩＬを含めて、キャリヤを収
集できる膜厚と光吸収をする膜厚とは、はぼ同じとなる
０ 本発明の一実施例として、公知の液相エピタキシャル法
によ染作製し九ｐ聾基板ｌ上のｐｎホモ接合太陽電池の
収集効率の波長依存性を第参図に示す。ここでは、９層
２の不純物濃度を２．０Ｘ１０１ｓｃ＋＋＋−’、ｎ＋
層３の不純物濃度を／、ＯＸ １１１９ｃｍ−” トＬ
九。第４！図からも明らかなように、本発明によれば、
勉波長側からバンド・ギャップ付近まで平坦な特性が得
られる。この実施例において％ｎｊｌＪが薄いことに起
因して直列抵抗が増加する点を補う丸め、フォトリソグ
ラフィー技術によりｎ層３０表面の収集電＆参を細く密
に配置した。また、太陽電池表面にはＳｉＯを用いた反
射防止＃ｊを設けて反射防止を行なり九。本発明ではｓ
ｐｎ接合を形成する２層およびｎ層層（を九はｎ層お
よびｐ＋層）の不純物濃度、厚さなどをＩｎＰの物質定
数に対応して決めることによ抄、吸収された太−光電を
極めて効率よく光電流に変換することかで亀る。
以上説明しえように、本発明によれは、ＩｎＰを用いて
、容易に良質の膜を作製できるｐｎホモ接合太陽電池に
おいて高効率化を達成できるため、太陽光を有効に利用
できる。特に、本発明の高効率太陽電池は、設置場所が
極めて限定されている宇宙空間などで使用するのに有効
である。
、容易に良質の膜を作製できるｐｎホモ接合太陽電池に
おいて高効率化を達成できるため、太陽光を有効に利用
できる。特に、本発明の高効率太陽電池は、設置場所が
極めて限定されている宇宙空間などで使用するのに有効
である。
第１図は本発明太陽電池の一例を示す断面図。
第２図は本発明太陽電池のエネルギーバンド図、第３図
はｎ層層の厚さを変えた場合の収集効率の波長依存性を
示す特性曲線図、第参図は本発明太陽電池の一実施例に
おける収集効率の波長依存性を示す特性曲線図である。 ｌ・・・ｐ型ＩｎＰ基板、 コ・・・ｐ型ＩｎＰ層、
３・・・ｎ型ＩｎＰ層、 参・・・収集電極、！・
・・反射防止膜。 特許出願人 日本電信電話公社 第３図 慎長（ｐ ｍ ） 第４図 波長・”（Ａｉｍ） 手続補正音ｃ方式） 昭和３９年３８３日 特許庁長官 島 １）春 璽 殿 １、事件の表示 曽顧ｌｉｔフー１１Ｊｕ号 ２、Ｊｌ＠の鳴称 太−電池 ３、補正をする者 事件との関係 曹鈴出願人 （４ｎ）日本電信電ｌｌＩ会社 ６、補正の対象 ｉｉｍ ２
はｎ層層の厚さを変えた場合の収集効率の波長依存性を
示す特性曲線図、第参図は本発明太陽電池の一実施例に
おける収集効率の波長依存性を示す特性曲線図である。 ｌ・・・ｐ型ＩｎＰ基板、 コ・・・ｐ型ＩｎＰ層、
３・・・ｎ型ＩｎＰ層、 参・・・収集電極、！・
・・反射防止膜。 特許出願人 日本電信電話公社 第３図 慎長（ｐ ｍ ） 第４図 波長・”（Ａｉｍ） 手続補正音ｃ方式） 昭和３９年３８３日 特許庁長官 島 １）春 璽 殿 １、事件の表示 曽顧ｌｉｔフー１１Ｊｕ号 ２、Ｊｌ＠の鳴称 太−電池 ３、補正をする者 事件との関係 曹鈴出願人 （４ｎ）日本電信電ｌｌＩ会社 ６、補正の対象 ｉｉｍ ２
Claims (1)
- ＩｎＰ基板上に低不純物濃度の第一導電型のＩｎＰ層お
よび高不純物濃度の第二導電型のＩｎＰ層をエピタキシ
ャル成長により付着させてホモ接合を形成した太陽電池
において、前記第一導電型のＩｎＰ鳩の展厚をＯ，Ｓμ
ｍ以下とし、および前記第二導電型のＩｎＰ層を、２
”Ｘ ’１０”Ｃｔ＊−’以下の不純物濃ｔで展犀を７
μｍ以上として、キャリヤを収集できる深さと、光を大
部分吸収する深さとを略々等しくなしたことを特徴とす
る太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018225A JPS58137263A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018225A JPS58137263A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58137263A true JPS58137263A (ja) | 1983-08-15 |
| JPS6249754B2 JPS6249754B2 (ja) | 1987-10-21 |
Family
ID=11965702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57018225A Granted JPS58137263A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58137263A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6022381A (ja) * | 1983-07-18 | 1985-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
| JPS6089982A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
| US4591654A (en) * | 1983-07-18 | 1986-05-27 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Solar cells based on indium phosphide |
| JPH01175269A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-11 | Nippon Mining Co Ltd | 太陽電池 |
| JPH01307277A (ja) * | 1988-06-04 | 1989-12-12 | Nippon Mining Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5110783A (ja) * | 1974-07-17 | 1976-01-28 | Hitachi Ltd |
-
1982
- 1982-02-09 JP JP57018225A patent/JPS58137263A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5110783A (ja) * | 1974-07-17 | 1976-01-28 | Hitachi Ltd |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6022381A (ja) * | 1983-07-18 | 1985-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
| US4591654A (en) * | 1983-07-18 | 1986-05-27 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Solar cells based on indium phosphide |
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| JPH01307277A (ja) * | 1988-06-04 | 1989-12-12 | Nippon Mining Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6249754B2 (ja) | 1987-10-21 |
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