JPS58137264A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS58137264A JPS58137264A JP57019051A JP1905182A JPS58137264A JP S58137264 A JPS58137264 A JP S58137264A JP 57019051 A JP57019051 A JP 57019051A JP 1905182 A JP1905182 A JP 1905182A JP S58137264 A JPS58137264 A JP S58137264A
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Classifications
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- H01L31/03921—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including only elements of Group IV of the Periodic Table
-
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- 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
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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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-
- 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
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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】
本発明は光電変換装置の構造に関する。太陽電池、光セ
ンサのような光電変換装置は光エネルギーを１気エネル
ギーに変換してその出力を電源として使用するか、セン
シングに利用するものである。
ンサのような光電変換装置は光エネルギーを１気エネル
ギーに変換してその出力を電源として使用するか、セン
シングに利用するものである。
従来結晶型半導体が半導体材料として用いられていたが
近年非晶質半導体（ａ−８ｉ：Ｈ，ａ−８ｉ：Ｆ：Ｈ，
ａ−８ｉ：Ｃ：Ｈ，ａ−８ｉ：Ｇｅ：Ｈ’など）が上記
半導体材料として使えることが明らかになり。
近年非晶質半導体（ａ−８ｉ：Ｈ，ａ−８ｉ：Ｆ：Ｈ，
ａ−８ｉ：Ｃ：Ｈ，ａ−８ｉ：Ｇｅ：Ｈ’など）が上記
半導体材料として使えることが明らかになり。
上記光電変換装置を安価に製造できることが判つて１１
次。
次。
これら非晶質半導体を用いた光電変換装置の−いた従来
の太陽電池の構造の一例を示す。ガラス基板１上に分割
して形成したＩＴＯ（８ｎを添加したＩｎ５Ｏｎ）透明
電極２１〜２３上Ｋ ｐｉｎ構造の非晶質シリコン１ａ
−８ｉ）膜ｌＯが形成されている。
の太陽電池の構造の一例を示す。ガラス基板１上に分割
して形成したＩＴＯ（８ｎを添加したＩｎ５Ｏｎ）透明
電極２１〜２３上Ｋ ｐｉｎ構造の非晶質シリコン１ａ
−８ｉ）膜ｌＯが形成されている。
ａ−８ｉ膜１０上に夫々のＩＴＯ透明電極に対応するよ
うに分割され次金属電極１１１〜１１３ が形成される
と共に、その一部が次段の光電変換領域における透明電
極と接触し１個々の光電変換領域が直列接続するよう構
成さ糺ている。
うに分割され次金属電極１１１〜１１３ が形成される
と共に、その一部が次段の光電変換領域における透明電
極と接触し１個々の光電変換領域が直列接続するよう構
成さ糺ている。
この装置では、電池内部での損失を減らし、外部回路に
できるだけ多くのマ流取り出せるよう。
できるだけ多くのマ流取り出せるよう。
金属電極と透明電極（例えば１１１と２２）とを。
夫々の一辺を完全に重ね合せる形で接続されているので
ある。このようにすれば電流が比較的シート抵抗の高い
透明電極内を横方向に流れるパスを最短にすることがで
き、従って透明電極内での箪カロスを最小にすることが
できる。
ある。このようにすれば電流が比較的シート抵抗の高い
透明電極内を横方向に流れるパスを最短にすることがで
き、従って透明電極内での箪カロスを最小にすることが
できる。
第２図は室内燈など低照度の下での使用を目的とした構
造である。この場合発生電流が小さいので透明電極内で
の電力ロスは問題にならず、光電変換領域間の接続は、
ａ−８ｉ領域の外側に延長した金属電極部１１１１．１
１１２と透明電極部１０２２．１０２３のみにより成さ
れ、部分１０２１上の金属パッド３０に一方の外部リー
ドそして部分１１１３に他方のリード（いずれも図示せ
ず）が取９付けられる。第２図の構造の方が、第１図の
ものよシ１面積効率を高くし易いので、内部電力ロスを
考慮しなくてよい室内燈用太陽電池として適している。
造である。この場合発生電流が小さいので透明電極内で
の電力ロスは問題にならず、光電変換領域間の接続は、
ａ−８ｉ領域の外側に延長した金属電極部１１１１．１
１１２と透明電極部１０２２．１０２３のみにより成さ
れ、部分１０２１上の金属パッド３０に一方の外部リー
ドそして部分１１１３に他方のリード（いずれも図示せ
ず）が取９付けられる。第２図の構造の方が、第１図の
ものよシ１面積効率を高くし易いので、内部電力ロスを
考慮しなくてよい室内燈用太陽電池として適している。
上述のａ−８４太陽電池は、ＩＴＯ／ガラス基板上Ｋｐ
−ｉ−ｎ構造のａ−８ｉ層をプラダ−ｖｃＶＤａＫより
形成する工ｓＫよ）製造されている。プラズマＣＶＤ
の材料ガスＦｉｌｏｏ％あるいはＨ＠ 、 Ｈｅ 。
−ｉ−ｎ構造のａ−８ｉ層をプラダ−ｖｃＶＤａＫより
形成する工ｓＫよ）製造されている。プラズマＣＶＤ
の材料ガスＦｉｌｏｏ％あるいはＨ＠ 、 Ｈｅ 。
Ｎｅ、Ａｒなどで希釈したシラン（８ｉＨ４） ある
いはジシラン（Ｓｉ、Ｈ・）あるいは弗化シラン（Ｓｉ
Ｆ４）を母ガスとし、ｐ形層に対してはＢ、Ｈ，などｍ
族元ｌＡを含んだガスを添加しｎ形層形成の場合はＰＨ
，などＶ族元素ガスを添加する。
いはジシラン（Ｓｉ、Ｈ・）あるいは弗化シラン（Ｓｉ
Ｆ４）を母ガスとし、ｐ形層に対してはＢ、Ｈ，などｍ
族元ｌＡを含んだガスを添加しｎ形層形成の場合はＰＨ
，などＶ族元素ガスを添加する。
以上述べ次従来のａ−８ｉ太陽電池の欠点は、ＩＴＯよ
り成る透明電極がａ−８４を成長させる際プラズマにさ
らされることにより、特性劣化を起したり。
り成る透明電極がａ−８４を成長させる際プラズマにさ
らされることにより、特性劣化を起したり。
あるいはＩＴＯ中の成分（Ｉｎなど］がａ−８ｉ中に侵
入したりして、太陽電池の出力特性を低下させることに
ある。前者、即ちプラズマにさらされることによりＩＴ
Ｏのシート抵抗が増加する原因は。
入したりして、太陽電池の出力特性を低下させることに
ある。前者、即ちプラズマにさらされることによりＩＴ
Ｏのシート抵抗が増加する原因は。
ＩＴＯ内にインジウムとスズの合金が析出するためであ
ることが確かめられている。また後者のインジウムがａ
−８ｉ中に混入することも既に明らかになっている。こ
れらの現象は、ａ−８ｉを成長させる際の基板温度を下
げれば抑制される。
ることが確かめられている。また後者のインジウムがａ
−８ｉ中に混入することも既に明らかになっている。こ
れらの現象は、ａ−８ｉを成長させる際の基板温度を下
げれば抑制される。
そのため、従来ＩＴＯ／ガラス基板上Ｋａ−８ｉを成長
させる際、その基板温度を２００℃以上にすることがで
きなかつ友１２００℃以上にすると太陽電池の性能が低
下する）。一方、ステンレス板などの金属基板を用いた
ａ−８ｉ太陽電池の出力性能の基板温度依存性を調べる
と、２５０℃程度が最適な基板温度であることがわかっ
た。すなわち２００℃以下の＠度はａ−８ｉの成長温度
として最適の領域からはずれ比ものであり、前述のＩＴ
Ｏの問題点のためこのような不満足な温度条件でａ−８
ｉを成長せざるを得なかったわけである。また２００℃
以下の温度でａ−８ｉを成長し几場合でも前述のＩＴＯ
の問題点は完全に解消する訳ではなく、より耐プラズマ
性のある透明電極を用いれば低温成長条件においてもａ
−８ｉ太陽電池の性能を改善することができる。
させる際、その基板温度を２００℃以上にすることがで
きなかつ友１２００℃以上にすると太陽電池の性能が低
下する）。一方、ステンレス板などの金属基板を用いた
ａ−８ｉ太陽電池の出力性能の基板温度依存性を調べる
と、２５０℃程度が最適な基板温度であることがわかっ
た。すなわち２００℃以下の＠度はａ−８ｉの成長温度
として最適の領域からはずれ比ものであり、前述のＩＴ
Ｏの問題点のためこのような不満足な温度条件でａ−８
ｉを成長せざるを得なかったわけである。また２００℃
以下の温度でａ−８ｉを成長し几場合でも前述のＩＴＯ
の問題点は完全に解消する訳ではなく、より耐プラズマ
性のある透明電極を用いれば低温成長条件においてもａ
−８ｉ太陽電池の性能を改善することができる。
本発明は上述の欠点を除去して、性能の改善され几光電
変換装置を提供するための透明電、極構造に関する。
変換装置を提供するための透明電、極構造に関する。
本発明者等は、酸化スズ＋８ｎＯｔ）が工１゛０にくら
べてａ−８４″を成長させる際のプラズマに対する耐性
が大きくまたインジウムを含まないためａ−８Ｉ に対
する汚染効果も小さいことを見出した。
べてａ−８４″を成長させる際のプラズマに対する耐性
が大きくまたインジウムを含まないためａ−８Ｉ に対
する汚染効果も小さいことを見出した。
その友め酸化スズを透明型、極に用いれば、その上にａ
−８ｉ１に成長させる際の基板温度を蝦適条件の２５０
℃にすることができる。例えば数−の面積ａ−８ｉ太陽
電池の場合、ＩＴＯを透明電極として。
−８ｉ１に成長させる際の基板温度を蝦適条件の２５０
℃にすることができる。例えば数−の面積ａ−８ｉ太陽
電池の場合、ＩＴＯを透明電極として。
１９０℃の基板温度で作製したものに対して、酸化スズ
を透明電極として２５０℃で作製し次電池の変換効率は
約３〇−改善され友。しかしながら、電池面積が１−以
上になると、その優位性はくずれそくる。その理由は、
同一膜厚における酸化スズのシート抵抗がＩＴＯにくら
べ５〜１０倍大きいためであり、［池面績が大きくなる
に従い発生電流値が増加するので、透明電極内でのパワ
ーロスが増し、変換効率が低下することによる。
を透明電極として２５０℃で作製し次電池の変換効率は
約３〇−改善され友。しかしながら、電池面積が１−以
上になると、その優位性はくずれそくる。その理由は、
同一膜厚における酸化スズのシート抵抗がＩＴＯにくら
べ５〜１０倍大きいためであり、［池面績が大きくなる
に従い発生電流値が増加するので、透明電極内でのパワ
ーロスが増し、変換効率が低下することによる。
透明電極は同時に反射防止の役割りも兼ねるので、その
膜厚は１０００λ程度が最適である。酸化スズのシート
抵抗をＩＴＯと同程度にするには、その膜厚ｆ５０００
〜１００００λ圧せねばならず、光に対する透過率の低
下を考えると、その方法は採用不可能である。
膜厚は１０００λ程度が最適である。酸化スズのシート
抵抗をＩＴＯと同程度にするには、その膜厚ｆ５０００
〜１００００λ圧せねばならず、光に対する透過率の低
下を考えると、その方法は採用不可能である。
第３図はこの発明の第１の実施例を示すもので。
透明電極がそれぞれ＠１透明電１に２１〜２３と第２透
明Ｗ極４１〜４３との二層構造より成っている。
明Ｗ極４１〜４３との二層構造より成っている。
第］透明電極はシート抵抗の低い材料、例えばＩＴＯ工
り成シ、約１０００人の厚みを有し、透明電他系の内部
抵抗を下げる目的で形成される。第２透明電極は第１透
明電極をプラズマによるダメージから保繰する目的のも
ので、５ｎｕ１などの耐プラズマ性の高い材料より成り
、この目的のために必要な数１０〜数１００人程度の厚
みを有する。従って第２透明電極のシート抵抗は第１透
明電極の５０〜１０００倍となる。第４図は第２の実施
例で。
り成シ、約１０００人の厚みを有し、透明電他系の内部
抵抗を下げる目的で形成される。第２透明電極は第１透
明電極をプラズマによるダメージから保繰する目的のも
ので、５ｎｕ１などの耐プラズマ性の高い材料より成り
、この目的のために必要な数１０〜数１００人程度の厚
みを有する。従って第２透明電極のシート抵抗は第１透
明電極の５０〜１０００倍となる。第４図は第２の実施
例で。
第２透明ＩＩＩＦ極を分離せず連続膜４０として形成し
た構造である。この場合シート抵抗の高い第２逍明物極
を用いれば第１透明電極間（例えば２１と２２］は実質
的に絶縁されることになり問題無い。
た構造である。この場合シート抵抗の高い第２逍明物極
を用いれば第１透明電極間（例えば２１と２２］は実質
的に絶縁されることになり問題無い。
第５図は、第３の実施例の第２透明電極４０、第１透明
電極２】〜２３．カラス基板１を上面から艶た図であり
、第２透明電極４０が第１透明電極２１〜２３を完全に
カバーした構造であ、る。
電極２】〜２３．カラス基板１を上面から艶た図であり
、第２透明電極４０が第１透明電極２１〜２３を完全に
カバーした構造であ、る。
第４．５図の構造は、更に次の２虞の特長を持つ。
（１）第２電極としてＳｎＯ，を用いた場合、Ｓｎｕｇ
はエツチングＩｃエリバターニングしにくい材料である
が、バターニング工程を必要としない。
はエツチングＩｃエリバターニングしにくい材料である
が、バターニング工程を必要としない。
（２）ガラスの成分、例えばＮａがａ−８ｉ中に浸入す
ることを抑制できる。
ることを抑制できる。
第６図は第４の実施例で、第１透明宵、極２１〜２３の
上、下にＩｔ！２透明電極４４．４５を重ね、３層構造
の透明電極としている。この構造をとることに工す前記
（２）の効果をより完全にすることができる。
上、下にＩｔ！２透明電極４４．４５を重ね、３層構造
の透明電極としている。この構造をとることに工す前記
（２）の効果をより完全にすることができる。
以上、第１図の構造を基本として本発明の適用例を示し
てきたが、勿論第２図の構造を基本として、 ｌＷ１様
の透明電極構造を応用しても全く同じ効果が得られる。
てきたが、勿論第２図の構造を基本として、 ｌＷ１様
の透明電極構造を応用しても全く同じ効果が得られる。
更に、第１〜２肉のように光重変換領域を直列接続した
ものでなく、基板上に単一の光１１に換領域を有する太
陽電池、光センサにおいても、効果的であることは言う
までもない。
ものでなく、基板上に単一の光１１に換領域を有する太
陽電池、光センサにおいても、効果的であることは言う
までもない。
本発明の効果を確認するため、第１図の従来構造及び第
３図の本発明構造の非晶質太＠電池を試作し友。いずれ
も基板温［１２００℃及び２５０℃でａ−８ｉ 膜を
形成し友。
３図の本発明構造の非晶質太＠電池を試作し友。いずれ
も基板温［１２００℃及び２５０℃でａ−８ｉ 膜を
形成し友。
第１因の太陽電池の透明電極は８００人のＩＴＯ膜より
成り、第３図の太陽電池の透明電極はＢｏｏλＱＩＴＯ
より成る第一透明電極と１００λの酸化スズの第２透明
電極とを積層した構造として、透明電極上に１００人の
ｐ形層、５０００人のノンドープ層（重層）、５００に
のｎ形層よりなるａ−８ｉ膜をプラズマＣＶＤ 法で形
成し最後に１μｍのＡｊ電極と真空蒸着法で形成した。
成り、第３図の太陽電池の透明電極はＢｏｏλＱＩＴＯ
より成る第一透明電極と１００λの酸化スズの第２透明
電極とを積層した構造として、透明電極上に１００人の
ｐ形層、５０００人のノンドープ層（重層）、５００に
のｎ形層よりなるａ−８ｉ膜をプラズマＣＶＤ 法で形
成し最後に１μｍのＡｊ電極と真空蒸着法で形成した。
２種類の太陽電池に白色螢光燈２００ルックスの光を照
射したときの出力特性を第７図に示す。
射したときの出力特性を第７図に示す。
基板温度２００℃でａ−８ｉを成長させた電池特性を比
較すると、短絡電流、開放電圧共本発明による第３図の
構造の太陽電池の特性（第７図の曲線Ａ）の方が従来構
造の特性（曲線Ｂ）より優れている。
較すると、短絡電流、開放電圧共本発明による第３図の
構造の太陽電池の特性（第７図の曲線Ａ）の方が従来構
造の特性（曲線Ｂ）より優れている。
さらに基板温度２５０℃にてａ−８ｉ膜を形成した本発
明による太陽電池の特性Ｃ曲線Ｃ）は、短絡電流が基板
温１ｍ２００℃で形成したものに対してさらに約１１−
改善され１本発明の効果が証明された。
明による太陽電池の特性Ｃ曲線Ｃ）は、短絡電流が基板
温１ｍ２００℃で形成したものに対してさらに約１１−
改善され１本発明の効果が証明された。
一方２５０℃で１−８ゑを成長した従来構造の太陽電池
の特性（曲ＭＩＤ）は極めて劣悪なものであることが再
確認された。
の特性（曲ＭＩＤ）は極めて劣悪なものであることが再
確認された。
第１図および第２図社それぞれ分知の装置の斜視図およ
び平面図、第３図、第４凶および第６図線本発明のそれ
ぞれ異なる実施例を示す斜視図。 第５図はさらに他の実施例を説明するための平面図であ
る。ＴＡ７ｒｌＪは時■咀１ｋ １−ｖ−ある。 】・・・透明絶縁基板＊ １０ ＝・ａ Ｓ ｉ膜、
２１〜２３・・・第１透明電極、４０〜４５・・・第２
透明電極、１１１〜１１３・・・金属電極。 ｉ′ｌ 口 ′″ｔ’２ 図 ｔ′３ 図 才４ 図 才、５ ロ ｒ′６ 目
び平面図、第３図、第４凶および第６図線本発明のそれ
ぞれ異なる実施例を示す斜視図。 第５図はさらに他の実施例を説明するための平面図であ
る。ＴＡ７ｒｌＪは時■咀１ｋ １−ｖ−ある。 】・・・透明絶縁基板＊ １０ ＝・ａ Ｓ ｉ膜、
２１〜２３・・・第１透明電極、４０〜４５・・・第２
透明電極、１１１〜１１３・・・金属電極。 ｉ′ｌ 口 ′″ｔ’２ 図 ｔ′３ 図 才４ 図 才、５ ロ ｒ′６ 目
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 透明絶縁基板上に透明電極を介して非晶質半導体膜を形
成してなる装置において、前記透明電極は少なくと４二
層の積層構造をなし、非晶質半導体膜に接する層は耐プ
ラズマ性の材料からカリ。 これに隣接する層は低いシート抵抗を示すことを特徴と
する光電変換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP57019051A JPS58137264A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 光電変換装置 |
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