JPS5817681A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPS5817681A JPS5817681A JP56115307A JP11530781A JPS5817681A JP S5817681 A JPS5817681 A JP S5817681A JP 56115307 A JP56115307 A JP 56115307A JP 11530781 A JP11530781 A JP 11530781A JP S5817681 A JPS5817681 A JP S5817681A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 16
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 12
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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
- H01L31/06—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
- H01L31/068—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
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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】
この発明は、基板の表裏２面を電気エネルギー変換面と
して利用することのできる太陽電池に関するものである
。
して利用することのできる太陽電池に関するものである
。
太陽電池は、光を直接に電気に変換できる特徴を持った
トランスジューサであり、太陽光エネルギーが無尽蔵で
あることから、太陽電池を用いた発電は、石油などの化
石エネルギーが枯渇しつつある現在では、有望な発電方
法となってきた。
トランスジューサであり、太陽光エネルギーが無尽蔵で
あることから、太陽電池を用いた発電は、石油などの化
石エネルギーが枯渇しつつある現在では、有望な発電方
法となってきた。
しかし、地上に降り注ぐ太陽エネルギーの密度は約１ｋ
Ｗ／ｍ２と小さく、十分に大きな電力を得るには非常に
多くの太陽電池が必要になる。また、太陽電池の価格も
高く発電コストが高くなるという問題点もあり、従来一
般用電力源として太陽電池を用いるということはコスト
的に不可能であった。
Ｗ／ｍ２と小さく、十分に大きな電力を得るには非常に
多くの太陽電池が必要になる。また、太陽電池の価格も
高く発電コストが高くなるという問題点もあり、従来一
般用電力源として太陽電池を用いるということはコスト
的に不可能であった。
次に、従来用いられてきた太陽電池について図面を用い
て説明する。第１図はその断面斜視図であり、１はｐ形
基板、２はｎ形波散層、３は受光面電極、４は裏面電極
である。この受光面電極３は、くし形あるいは網目状の
形状をしており、光をさえぎる部分を最小にし、かつ電
気抵抗の増大を抑えるよう構成されている。
て説明する。第１図はその断面斜視図であり、１はｐ形
基板、２はｎ形波散層、３は受光面電極、４は裏面電極
である。この受光面電極３は、くし形あるいは網目状の
形状をしており、光をさえぎる部分を最小にし、かつ電
気抵抗の増大を抑えるよう構成されている。
第１図に示された従来の太陽電池の受光面は、ｎ形拡散
層２の側だけであって、もし裏面から光を照射した場合
、光照射表面近傍で生成された電子−正孔対が、ｐａｎ
接合まで再結合せずに到達する確率は小さい。これは、
従来の太陽電池のｐ形基板１の厚さが２５０μｍないし
５００μｍもあり、ｐ形基板中で少数担体である電子の
拡散長が数十μｍ程度であり、かつ裏面での表面再結合
速度も大きいからである。実際、従来の太陽電池の裏面
に光を照射しても、起電力がほとんど発生しないことは
よく知られている。
層２の側だけであって、もし裏面から光を照射した場合
、光照射表面近傍で生成された電子−正孔対が、ｐａｎ
接合まで再結合せずに到達する確率は小さい。これは、
従来の太陽電池のｐ形基板１の厚さが２５０μｍないし
５００μｍもあり、ｐ形基板中で少数担体である電子の
拡散長が数十μｍ程度であり、かつ裏面での表面再結合
速度も大きいからである。実際、従来の太陽電池の裏面
に光を照射しても、起電力がほとんど発生しないことは
よく知られている。
したがって、従来の太陽電池においては受光面を１つし
か持たないため、基板の一方の面に形成された受光面に
照射される光しか電気エネルギーに変換できない。
か持たないため、基板の一方の面に形成された受光面に
照射される光しか電気エネルギーに変換できない。
さらに、太陽電池の基板として用いられているシリコン
は、集積回路装置に用いられている単結晶シリコンと同
程度の品質を有する単結晶シリコンであり高価である。
は、集積回路装置に用いられている単結晶シリコンと同
程度の品質を有する単結晶シリコンであり高価である。
このため、この単結晶シリコンを用いて製作した従来の
太陽電池は高価なものとなる。従って、太陽電池を用い
た発電システムは高価なものとならざるを得なかった。
太陽電池は高価なものとなる。従って、太陽電池を用い
た発電システムは高価なものとならざるを得なかった。
他方、太陽電池を用いた発電システムの価格を下げるた
め、レンズなどで光を集めて太陽電池に照射する方法が
試みられているが、太陽電池表面全体にむらなく光を集
めるのは困難であるとともに、その集光のために要する
コストが高くなり実用的ではなかった。
め、レンズなどで光を集めて太陽電池に照射する方法が
試みられているが、太陽電池表面全体にむらなく光を集
めるのは困難であるとともに、その集光のために要する
コストが高くなり実用的ではなかった。
以上述べてきたことから、受光面を２つ有し、かつその
２つの受光面のいずれから光が照射されても、同程度の
起電力が得られるような太陽電池が出現すれば、一方の
受光面には直接太陽光を照射し、他方の受光面には周囲
の散乱光あるいは鏡により反射させた光を照射するなど
の方法により、２つの受光面で有効に電気エネルギーに
変換することが可能となるので、発電システムを安価に
することができる。
２つの受光面のいずれから光が照射されても、同程度の
起電力が得られるような太陽電池が出現すれば、一方の
受光面には直接太陽光を照射し、他方の受光面には周囲
の散乱光あるいは鏡により反射させた光を照射するなど
の方法により、２つの受光面で有効に電気エネルギーに
変換することが可能となるので、発電システムを安価に
することができる。
また、第１図に示した従来の太陽電池のｎ形拡散層２の
厚さは約１μｍであり、この厚さでは受光面電極３を形
成する時点でｐ−ｎ接合の短絡を発生しやすい。ｎ形拡
散層２の厚さを大きくすることは、ごく表面近傍で電子
正孔対を発生させる短い波長の光に対する応答が小さく
なるため事実上困難である。従って、従来の太陽電池で
は受光面電極３の形成には注意を要し、これが太陽電池
の価格上昇の一因ともなっている。すなわち、受光面電
極をｐ−ｎ接合短絡の危険をともなうことなく容易に形
成できる構造の太陽電池の出現が望まれていた。
厚さは約１μｍであり、この厚さでは受光面電極３を形
成する時点でｐ−ｎ接合の短絡を発生しやすい。ｎ形拡
散層２の厚さを大きくすることは、ごく表面近傍で電子
正孔対を発生させる短い波長の光に対する応答が小さく
なるため事実上困難である。従って、従来の太陽電池で
は受光面電極３の形成には注意を要し、これが太陽電池
の価格上昇の一因ともなっている。すなわち、受光面電
極をｐ−ｎ接合短絡の危険をともなうことなく容易に形
成できる構造の太陽電池の出現が望まれていた。
この発明の目的は、表裏２面の受光面を有し、そのいず
れの受光面に光が照射されても有効に電気エネルギーに
変換し得ると共に、ｐ−ｎ接合の短絡を起させることな
く容易に受光面電極を形成し得る太陽電池を提供するこ
とである。
れの受光面に光が照射されても有効に電気エネルギーに
変換し得ると共に、ｐ−ｎ接合の短絡を起させることな
く容易に受光面電極を形成し得る太陽電池を提供するこ
とである。
次に、この発明に係る太陽電池を実施例に基づいて説明
する。第２図は、この発明に係る太陽電池の一実施例を
示すための断面図であって、１１はｎ形基板、１２は♂
形拡散層、１３はｐ形拡散層、１４はｐ＋形拡散層、１
５は裏面電極、１θは表面電極である。このような構造
は、次のような工程により容易に形成することができる
。厚さが１５０声ないし２００μｍで、比抵抗的１０Ω
・ｃｍのｎ形基板１１に、ホウ素を１５０ｋｅＶで２×
１０１３／ｃｍ２注入する。
する。第２図は、この発明に係る太陽電池の一実施例を
示すための断面図であって、１１はｎ形基板、１２は♂
形拡散層、１３はｐ形拡散層、１４はｐ＋形拡散層、１
５は裏面電極、１θは表面電極である。このような構造
は、次のような工程により容易に形成することができる
。厚さが１５０声ないし２００μｍで、比抵抗的１０Ω
・ｃｍのｎ形基板１１に、ホウ素を１５０ｋｅＶで２×
１０１３／ｃｍ２注入する。
この後、熱処理を行い１０μｍないし５０μｍのｐ形拡
散層１３を形成する。次にｐ形拡散層１３の表面にホウ
素をドープした酸化膜を形成し、ｎ形基板１１の表面に
燐をドープした酸化膜を形成し熱処理を行い、それぞれ
ｎ形拡散層１２とｐ形拡散層１４を形成する。最後に両
表面に電極を形成して完成する。ｐ形拡散層１３はエピ
タキシャル成長によっても、イオン注入以外の拡散方法
を用いてもよく、またｎ形拡散層１２とｐ形拡散層１４
はイオン注入によって形成しても、あるいはその他の方
法によって形成してもよい。
散層１３を形成する。次にｐ形拡散層１３の表面にホウ
素をドープした酸化膜を形成し、ｎ形基板１１の表面に
燐をドープした酸化膜を形成し熱処理を行い、それぞれ
ｎ形拡散層１２とｐ形拡散層１４を形成する。最後に両
表面に電極を形成して完成する。ｐ形拡散層１３はエピ
タキシャル成長によっても、イオン注入以外の拡散方法
を用いてもよく、またｎ形拡散層１２とｐ形拡散層１４
はイオン注入によって形成しても、あるいはその他の方
法によって形成してもよい。
第２図に示されたこの発明に係る太陽電池の特徴を述べ
ると、第１にｐ−ｎ接合が一受光面から離れた位置にあ
り、これは他方の受光面にｐ−ｎ接合が近くなることを
示し、第２に２つの受光面に同一導電形の不純物濃度の
異る層があり、これがｐ−ｎ接合に準じた働きをすると
いうことである。
ると、第１にｐ−ｎ接合が一受光面から離れた位置にあ
り、これは他方の受光面にｐ−ｎ接合が近くなることを
示し、第２に２つの受光面に同一導電形の不純物濃度の
異る層があり、これがｐ−ｎ接合に準じた働きをすると
いうことである。
第１の特徴により、裏面から照射された光によって生成
された電子−正孔対を、従来の太陽電池より効率よく収
集でき、第２の特徴により、下記の（１）式で示される
ポテンシャル差が不純物高濃度領域と不純物低濃度領域
との界面に発生し、これが表面再結合に向う電子−正孔
対の拡散を抑制する。
された電子−正孔対を、従来の太陽電池より効率よく収
集でき、第２の特徴により、下記の（１）式で示される
ポテンシャル差が不純物高濃度領域と不純物低濃度領域
との界面に発生し、これが表面再結合に向う電子−正孔
対の拡散を抑制する。
だし、Ｋはホルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の
電荷、Ｎｈは不純物高濃度領域の不純物上述の関係を第
３図のエネルギーバンド図に基づいて説明する。図にお
いて付されている１１ないし１４の参照番号は、第２図
において示された各部分に対応するものであり、また、
２１はフエルミ準位、２２．２３は入射光により生成さ
れた電子−正孔対、２５．２６は不純物濃度差により生
じたポテンシャル差である。
電荷、Ｎｈは不純物高濃度領域の不純物上述の関係を第
３図のエネルギーバンド図に基づいて説明する。図にお
いて付されている１１ないし１４の参照番号は、第２図
において示された各部分に対応するものであり、また、
２１はフエルミ準位、２２．２３は入射光により生成さ
れた電子−正孔対、２５．２６は不純物濃度差により生
じたポテンシャル差である。
ｐ＋形拡散層１４とｐ形拡散層１３との界面に来た電子
−正孔対２２のうち、電子はポテンシャル差２５のため
ｐ＋形拡散層１４への移動が抑えられ、正孔はｐ拡散層
１４への移動が促される。即ち、１形拡散層１４とｐ形
拡散層１３との界面は、Ｐ−ｎ接合に準じた働きをする
。ｎ形拡散層１２とｎ形基板１１との界面も、そこに発
生するポテンシャル差２６により電子−正孔対２３に対
しｐ−ｎ接合に準した働きをする。
−正孔対２２のうち、電子はポテンシャル差２５のため
ｐ＋形拡散層１４への移動が抑えられ、正孔はｐ拡散層
１４への移動が促される。即ち、１形拡散層１４とｐ形
拡散層１３との界面は、Ｐ−ｎ接合に準じた働きをする
。ｎ形拡散層１２とｎ形基板１１との界面も、そこに発
生するポテンシャル差２６により電子−正孔対２３に対
しｐ−ｎ接合に準した働きをする。
以上説明したように、この発明の太陽電池においては、
不純物高濃度領域と不純物低濃度領域の界面が受光面近
傍に存在し、しかも２つの受光面近傍に同時に存在する
ため、２つの受光面のうちいずれから照射された光に対
しても効率的に電気を発生することができる。さらに、
受光面近傍に不純物高濃度領域と不純物低濃度領域の界
面を形成することによりｐ−ｎ接合を表面から深い位置
にすることができる。これは前述したように、不純物高
濃度領域と不純物低濃度領域の界面がｐ−ｎ接合に準じ
た働きをするため、表面付近で光により生成された電子
−正孔対を効率よく収集できるからである。ｐ−ｎ接合
を表面から深い位置に形成できれば、電極形成によるｐ
−ｎ接合の短絡の危険性はなくなり、これによって、電
極形成が容易になるという効果がある。
不純物高濃度領域と不純物低濃度領域の界面が受光面近
傍に存在し、しかも２つの受光面近傍に同時に存在する
ため、２つの受光面のうちいずれから照射された光に対
しても効率的に電気を発生することができる。さらに、
受光面近傍に不純物高濃度領域と不純物低濃度領域の界
面を形成することによりｐ−ｎ接合を表面から深い位置
にすることができる。これは前述したように、不純物高
濃度領域と不純物低濃度領域の界面がｐ−ｎ接合に準じ
た働きをするため、表面付近で光により生成された電子
−正孔対を効率よく収集できるからである。ｐ−ｎ接合
を表面から深い位置に形成できれば、電極形成によるｐ
−ｎ接合の短絡の危険性はなくなり、これによって、電
極形成が容易になるという効果がある。
次に、この発明に係る太陽電池を用いて、２つの受光面
を利用する太陽発電システムについてその構成を簡単に
説明する。
を利用する太陽発電システムについてその構成を簡単に
説明する。
第４図は、この発明に係る太陽電池を用いた発電システ
ムの一例であって、図中３１はこの発明に係る太陽電池
、３２は反射鏡、３３は入射光、３４は反射光である。
ムの一例であって、図中３１はこの発明に係る太陽電池
、３２は反射鏡、３３は入射光、３４は反射光である。
入射光３３は、一部直接に太陽電池３１に入射し、残り
は反射鏡３２によって反射され、反射光３４となって太
陽電池３１の裏面より入射する。
は反射鏡３２によって反射され、反射光３４となって太
陽電池３１の裏面より入射する。
つまり、この発明に係る太陽電池３１は、従来と同一サ
イズの太陽電池と比較して２倍の面積で光を電気に変換
することができる。反射鏡３２は、一般の太陽電池に比
べて低価格であり、平面鏡であるためむらなく太陽電池
３１の裏面に光を照射できる。従って、第４図に示した
構成は、従来の太陽電池を２つ使用して発電する場合に
比べて発電コストを引下げることが可能となる。
イズの太陽電池と比較して２倍の面積で光を電気に変換
することができる。反射鏡３２は、一般の太陽電池に比
べて低価格であり、平面鏡であるためむらなく太陽電池
３１の裏面に光を照射できる。従って、第４図に示した
構成は、従来の太陽電池を２つ使用して発電する場合に
比べて発電コストを引下げることが可能となる。
以上説明したように、この発明に基づく太陽電池におい
ては、電極構造を複雑化することなく、基板の表裏２面
を光−電気エネルギー変換面として使用することができ
るので、高価なシリコン単結晶基板を有効に利用でき、
したがって太陽発電のコストを引き下げられるという効
果がある。
ては、電極構造を複雑化することなく、基板の表裏２面
を光−電気エネルギー変換面として使用することができ
るので、高価なシリコン単結晶基板を有効に利用でき、
したがって太陽発電のコストを引き下げられるという効
果がある。
第１図は、従来の太陽電池の断面斜視図、第２図は、こ
の発明に係る太陽電池の一実施例を示すための断面図、
第３図は、不純物高濃度領域と不を説明するためのエネ
ルギー順位図、第４図は、この発明に係る太陽電池を用
いた発電システムの一実施例を示す図１１・・・ｎ形不
純物濃度基板、１２・・・ｎ形不純物高濃度拡散層、１
３・・・ｐ形不純物低濃度拡散層、１４・・・ｐ＋形不
純物高濃度拡散層。
の発明に係る太陽電池の一実施例を示すための断面図、
第３図は、不純物高濃度領域と不を説明するためのエネ
ルギー順位図、第４図は、この発明に係る太陽電池を用
いた発電システムの一実施例を示す図１１・・・ｎ形不
純物濃度基板、１２・・・ｎ形不純物高濃度拡散層、１
３・・・ｐ形不純物低濃度拡散層、１４・・・ｐ＋形不
純物高濃度拡散層。
Claims (1)
- ｐ形溝電性を有する不純物高濃度の第１の領域と、ｐ形
溝電性を有する不純物低濃度の第２の領域と、ｎ形溝電
性を有する不純物高濃度の第３の領域と、ｎ形溝電性を
有する不純物低濃度の第４の領域とからなり、前記第２
の領域と前記第４の領域が隣接してｐ−ｎ接合を形成し
、前記第１の領域が前記第２の領域の表面に形成され、
前記第３の領域が前記第４の領域の表面に形成されてい
ることを特徴とする太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56115307A JPS5817681A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56115307A JPS5817681A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5817681A true JPS5817681A (ja) | 1983-02-01 |
| JPH02867B2 JPH02867B2 (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=14659384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56115307A Granted JPS5817681A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5817681A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008047567A1 (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-24 | Kyocera Corporation | Solar cell device and method for manufacturing the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5582472A (en) * | 1978-12-13 | 1980-06-21 | Ibm | Silicone solar energy converter |
-
1981
- 1981-07-24 JP JP56115307A patent/JPS5817681A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5582472A (en) * | 1978-12-13 | 1980-06-21 | Ibm | Silicone solar energy converter |
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| JPWO2008047567A1 (ja) * | 2006-09-27 | 2010-02-25 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子とその製造方法 |
| JP5047186B2 (ja) * | 2006-09-27 | 2012-10-10 | 京セラ株式会社 | 太陽電池素子とその製造方法 |
| US8975172B2 (en) | 2006-09-27 | 2015-03-10 | Kyocera Corporation | Solar cell element and method for manufacturing solar cell element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02867B2 (ja) | 1990-01-09 |
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