JPS5898988A - 太陽光電池 - Google Patents
太陽光電池Info
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- JPS5898988A JPS5898988A JP56198938A JP19893881A JPS5898988A JP S5898988 A JPS5898988 A JP S5898988A JP 56198938 A JP56198938 A JP 56198938A JP 19893881 A JP19893881 A JP 19893881A JP S5898988 A JPS5898988 A JP S5898988A
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- 101710173952 Pinin Proteins 0.000 claims 1
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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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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】
この発明は太陽光電池に関し、エネルギ変換効率の高い
太陽光電池ｔｍ供することを目的とするものである。
太陽光電池ｔｍ供することを目的とするものである。
この発明の８ｇ１の実施例を、ＩＪＩＩ１図囚および■
にそれぞれ示す断面図およびこれに対向させたエネルギ
バンドダイヤグラムにしたがって以下に詳述する。
にそれぞれ示す断面図およびこれに対向させたエネルギ
バンドダイヤグラムにしたがって以下に詳述する。
すなわち、この太陽光電池は、光導電性ｔ−有する半導
体または絶縁体からなる薄膜１の一面に透光性のＷｉｌ
電極２を付設する一方、他面に第２電極３を付設した太
陽光電池であって、前記薄膜ｌにおいて、七〇前配第１
［１ｉｉｉ２を付設した面から第２電１ｉ３ｔ−付設し
九′面に向けて光学的エネルギバンドギャップが傾斜変
化している層を付与するとともに、前記薄膜１の７エル
ミレペ〜４と価電子電工、ジ５（以下ＶＢＥと略称する
）とのエネルギ差が、同じく前起第１ｔ極２を付設した
面から第２電極３を付設し丸面に向けて断滅するように
設定して、薄膜１円の光励起キャリヤに対する加迷電界
を発生させ、エネルギ変換効率を高めるようにしたもの
である。
体または絶縁体からなる薄膜１の一面に透光性のＷｉｌ
電極２を付設する一方、他面に第２電極３を付設した太
陽光電池であって、前記薄膜ｌにおいて、七〇前配第１
［１ｉｉｉ２を付設した面から第２電１ｉ３ｔ−付設し
九′面に向けて光学的エネルギバンドギャップが傾斜変
化している層を付与するとともに、前記薄膜１の７エル
ミレペ〜４と価電子電工、ジ５（以下ＶＢＥと略称する
）とのエネルギ差が、同じく前起第１ｔ極２を付設した
面から第２電極３を付設し丸面に向けて断滅するように
設定して、薄膜１円の光励起キャリヤに対する加迷電界
を発生させ、エネルギ変換効率を高めるようにしたもの
である。
その動作を、１１ｇ１図Ｂ）の光学的エネルギバンドダ
イヤグラムに従って説明する。
イヤグラムに従って説明する。
透光性を有する第１電極２よシ入射した光６によって前
記薄膜１内で励起された電子７とホール８＃′ｉ、それ
ぞれ薄膜ｌの内層の伝導帯エツジ９（以’Ｆ ＣＢＥと
略称する）とＶＢＥ５に沿って第１ｔ［２側および第２
電極３側にそれぞれ分離され、電極２．３間に電位ｖ１
とｖ２の差に相当する電圧を生起させる。
記薄膜１内で励起された電子７とホール８＃′ｉ、それ
ぞれ薄膜ｌの内層の伝導帯エツジ９（以’Ｆ ＣＢＥと
略称する）とＶＢＥ５に沿って第１ｔ［２側および第２
電極３側にそれぞれ分離され、電極２．３間に電位ｖ１
とｖ２の差に相当する電圧を生起させる。
このように構成したため、前記薄膜１円の光学的エネル
ギバンドギャップの光路方向すなわち第１電極２から１
ｇ２電極３へ向かう方向に向けての＃Ａ斜斐化およびフ
ェルミレベル４のＶＢＥ５トのエネルギ差の同じく光路
方向に向けての漸減変化により、光励起キャリヤに対す
る加速電界が得られ、高いエネルギ変換効率を得ること
ができる。
ギバンドギャップの光路方向すなわち第１電極２から１
ｇ２電極３へ向かう方向に向けての＃Ａ斜斐化およびフ
ェルミレベル４のＶＢＥ５トのエネルギ差の同じく光路
方向に向けての漸減変化により、光励起キャリヤに対す
る加速電界が得られ、高いエネルギ変換効率を得ること
ができる。
なお、光起電流はホール電流によって規制されるが、一
般にホー／Ｌ／８の易動度は電子７の易動度に比して小
さいので、前記実施例におけるＶＢＥ５の傾斜は、ＣＢ
Ｅ ９の傾斜より大きく設定することが望ましい。
般にホー／Ｌ／８の易動度は電子７の易動度に比して小
さいので、前記実施例におけるＶＢＥ５の傾斜は、ＣＢ
Ｅ ９の傾斜より大きく設定することが望ましい。
この発明の第２の実施例を、第２崗囚および（８）にそ
れぞれ示す断面図およびこれ、に対応させたエネルギバ
ンドダイヤグラムにし九がって以下に詳述する。
れぞれ示す断面図およびこれ、に対応させたエネルギバ
ンドダイヤグラムにし九がって以下に詳述する。
すなわち、この太陽光電池は、前Ｅ３１１１！ｌｏ寮施
例における薄膜１′の層構造を、Ｉ型半導体層１０と、
このＩ型半導体層ｌＯに接し前記第１電極２が付設され
る一面側に形成し九Ｎ型半導体層１１と、前記Ｎ型半導
体層１１とで前記Ｉ型半導体層１０を挾み前記第２電極
３が付設される他面側に形成したＰ１３１半導体層１２
とからなるＰＩＮ構造としたものであり、Ｎ型半導体層
１１およびＰ型半導体層１２は、それぞれＩ型半導体層
ｌＯに比して光学的エネルギバンドギャップの太きｉ物
質で構成している。
例における薄膜１′の層構造を、Ｉ型半導体層１０と、
このＩ型半導体層ｌＯに接し前記第１電極２が付設され
る一面側に形成し九Ｎ型半導体層１１と、前記Ｎ型半導
体層１１とで前記Ｉ型半導体層１０を挾み前記第２電極
３が付設される他面側に形成したＰ１３１半導体層１２
とからなるＰＩＮ構造としたものであり、Ｎ型半導体層
１１およびＰ型半導体層１２は、それぞれＩ型半導体層
ｌＯに比して光学的エネルギバンドギャップの太きｉ物
質で構成している。
第２図囚において、領域１０１および１０ｂはそれぞれ
、夏型半導体層１０とＰＷ１半導体層１２の遷移領域お
よび■型半導体−１０とＮ型半導体１１１１１の遷移領
域であり、領域１０ｃ 、 ｌｏｄはｌ型半導体１１１
１１０中の空乏層領域である。
、夏型半導体層１０とＰＷ１半導体層１２の遷移領域お
よび■型半導体−１０とＮ型半導体１１１１１の遷移領
域であり、領域１０ｃ 、 ｌｏｄはｌ型半導体１１１
１１０中の空乏層領域である。
第２図（２）のＣＢＥ ９’において、前ε遷移領域１
０ｍ。
０ｍ。
空乏層領域１０ｃシよびＩ１１半導体層ｌＯにそれぞれ
対応する領域’Ｊｉ−１３，１４，１５で示し、ＶＢＥ
５’において、前記９乏層領域１０ｄ 、遷移領域１０
ｂおよび夏型半導体層１０にそれぞれ対応する領域を１
６゜１７．１８で示している。
対応する領域’Ｊｉ−１３，１４，１５で示し、ＶＢＥ
５’において、前記９乏層領域１０ｄ 、遷移領域１０
ｂおよび夏型半導体層１０にそれぞれ対応する領域を１
６゜１７．１８で示している。
このように、前記薄膜１’ｔ−ＰＩＮ構造とするととも
に、Ｐ型半導体層１２およびＮ＠半導体層１１を、Ｉ型
半導体層１０より光学的エネルギバンドギャップの大き
い物質で構成したため、Ｐ型半導体層１２およびＮ型半
導体層１１の光学的エネルギバンドギャップの増大が、
それぞれ電子７およびホーＩｖ８に対する拡散電圧を増
大させることになる。そして、接合理論から矧られるよ
うに、Ｉ型半導体層１０の空乏層領域１０ｃ 、 １０
ｄの電界強度が拡散電圧の平方根に比例することより、
前εの拡散電圧の増大は電子７とホーｌｖ８の加速電界
を増大させることになり、短波長光に対する光励起キャ
リヤの収集効率を改善することができるとともに、空乏
層領域１０ｃ 、 １０ｄの幅の増大により、長波長光
に対する光脇起キャリヤの収集効率をも改善することが
できる。
に、Ｐ型半導体層１２およびＮ＠半導体層１１を、Ｉ型
半導体層１０より光学的エネルギバンドギャップの大き
い物質で構成したため、Ｐ型半導体層１２およびＮ型半
導体層１１の光学的エネルギバンドギャップの増大が、
それぞれ電子７およびホーＩｖ８に対する拡散電圧を増
大させることになる。そして、接合理論から矧られるよ
うに、Ｉ型半導体層１０の空乏層領域１０ｃ 、 １０
ｄの電界強度が拡散電圧の平方根に比例することより、
前εの拡散電圧の増大は電子７とホーｌｖ８の加速電界
を増大させることになり、短波長光に対する光励起キャ
リヤの収集効率を改善することができるとともに、空乏
層領域１０ｃ 、 １０ｄの幅の増大により、長波長光
に対する光脇起キャリヤの収集効率をも改善することが
できる。
この発明の第３の実施例を、第３図囚および■にそれぞ
れ示す断面図およびこれに対応させたエネルギバンドダ
イヤグラムにしたがって以下に詳述する。
れ示す断面図およびこれに対応させたエネルギバンドダ
イヤグラムにしたがって以下に詳述する。
すなわち、この太陽光電池は、前記＠２の実施例におい
て、Ｉ型半導体１１１１０’を、そのフェルミレベル４
′が光学的エネルギバンドギャップの増大につれてＣＢ
Ｅグに近接してＮ型半導体の特性に近づくように設定し
友ものであり、そのほかの構成は前記第２の実施例と同
様である。
て、Ｉ型半導体１１１１０’を、そのフェルミレベル４
′が光学的エネルギバンドギャップの増大につれてＣＢ
Ｅグに近接してＮ型半導体の特性に近づくように設定し
友ものであり、そのほかの構成は前記第２の実施例と同
様である。
このように構成したため、第３（９）（５）に示すよう
にＶＢＥダの傾斜がＣＢＥ ｆの傾斜に比して急峻にな
り、その結果、光励起ホーｔｖＢが光励起電子７よりも
強く加速されて、第２の実施例と同様にホールのドリフ
トレンジを拡大し光励起キャリヤの収巣効亭が改善され
る。
にＶＢＥダの傾斜がＣＢＥ ｆの傾斜に比して急峻にな
り、その結果、光励起ホーｔｖＢが光励起電子７よりも
強く加速されて、第２の実施例と同様にホールのドリフ
トレンジを拡大し光励起キャリヤの収巣効亭が改善され
る。
この発明の第４の実施例を次に説明する。すなわち、こ
の太陽光電池は、前起第１の実施例における薄膜ｌの層
構造を、前記透光性の第１電極２が付設される一面に■
型半導体層、前記＠２電極３が付設される池面にＮＪＩ
！半導体層をそれぞれ形ものである１゜ このように構成した丸め、前記第３０寮施例におけるＰ
ＩＮ構造をシ曹ヴトキ接合で置換した形となり、前記ｌ
！３の実施例と全く同様の動＃１行い、同様に光励起キ
ャリヤの収集効率の改善をはかることができる。
の太陽光電池は、前起第１の実施例における薄膜ｌの層
構造を、前記透光性の第１電極２が付設される一面に■
型半導体層、前記＠２電極３が付設される池面にＮＪＩ
！半導体層をそれぞれ形ものである１゜ このように構成した丸め、前記第３０寮施例におけるＰ
ＩＮ構造をシ曹ヴトキ接合で置換した形となり、前記ｌ
！３の実施例と全く同様の動＃１行い、同様に光励起キ
ャリヤの収集効率の改善をはかることができる。
前記Ｉｇ４の実施例におけるＰＩＮ構造の薄膜の素材と
して、水素化アモＡ／７アスシリコン系材料を用い九具
体例について以下に詳述する。
して、水素化アモＡ／７アスシリコン系材料を用い九具
体例について以下に詳述する。
１ｇ３図（２）におけるＩＥＩ半導体９１０’の形成に
おいて、窒素ドーピング量を領域１０’ｃの右端で０゜
領域１０′ｂの左端で約３０ｇ６とすることにより、光
学的エネ〜ギバンドギャップｔ−領域１０’ｃの左端の
約１．６ｅＶから領域１０’ｄの右端の約２．５ｅＶま
で変化させ、フェルミレベル４′についても領域ｌσＣ
の左端の約０．７ｅＶ（ＣＢＥＣｆＫ対ｆ る値） か
ら、領域ｔｏ＆の右端の約０．４ｅＶまで変化させる。
おいて、窒素ドーピング量を領域１０’ｃの右端で０゜
領域１０′ｂの左端で約３０ｇ６とすることにより、光
学的エネ〜ギバンドギャップｔ−領域１０’ｃの左端の
約１．６ｅＶから領域１０’ｄの右端の約２．５ｅＶま
で変化させ、フェルミレベル４′についても領域ｌσＣ
の左端の約０．７ｅＶ（ＣＢＥＣｆＫ対ｆ る値） か
ら、領域ｔｏ＆の右端の約０．４ｅＶまで変化させる。
領域１０’ｄの右端近傍には、さらに燐を約１〜５％ド
ーピングすることにより、領域１０′ｄの右端近傍のフ
ェルミレベル４’ｆ：０．２ ｅ Ｖに設定する。
ーピングすることにより、領域１０′ｄの右端近傍のフ
ェルミレベル４’ｆ：０．２ ｅ Ｖに設定する。
そのほかの領域の製膜については、水素化アモルファス
シリコン太陽光電池において一般に用いられている製膜
方法によって形成している。
シリコン太陽光電池において一般に用いられている製膜
方法によって形成している。
このようにして得丸太陽光電池では、従来の一般の水素
化アモルファスシリコン太陽光電池に比して、約２倍の
エネルギ変換効率が得られることが確かめられた。
化アモルファスシリコン太陽光電池に比して、約２倍の
エネルギ変換効率が得られることが確かめられた。
以上のように、この発明の太陽光電池は、光導電性薄膜
と、前記光゛導電性薄膜の一面に付設した透光性の第１
電極と、前配光導電性薄膜の他面に付設した第２電極と
を備え、前配光導電性薄膜の前記第１電極付設面側から
前ｇＢ＠２電極付設面側に向けて光学的エネルギバンド
ギャップが変化している層を付与するとともに、前記光
導電性薄膜の７エｆｉ／ ミｌ／ ベルと価電子帯エツ
ジとのエネルギ差を漸減させたものであるため、薄膜内
に光励起キャリヤ（対する加速電界が得られ、高いエネ
ルギ斐換効率を付与することができるという効果を有す
る。
と、前記光゛導電性薄膜の一面に付設した透光性の第１
電極と、前配光導電性薄膜の他面に付設した第２電極と
を備え、前配光導電性薄膜の前記第１電極付設面側から
前ｇＢ＠２電極付設面側に向けて光学的エネルギバンド
ギャップが変化している層を付与するとともに、前記光
導電性薄膜の７エｆｉ／ ミｌ／ ベルと価電子帯エツ
ジとのエネルギ差を漸減させたものであるため、薄膜内
に光励起キャリヤ（対する加速電界が得られ、高いエネ
ルギ斐換効率を付与することができるという効果を有す
る。
第１図＾および（５）はそれぞれこの発明の第１の９８
施例を示す断面図およびこれに対応させたエネルギバン
ドダイヤグラム、第２図囚および（５）はそれぞれこの
発明の第２０寮施例を示す断面図およびこれに対応させ
たエネルギバンドダイヤグラム、第３図囚およびＣａ１
ｌはそれぞれこの発明の第３の実施例を示す断面（２）
およびこれに対応させたエネルギバンドダイヤグラムで
ある。 １ 、１’・・・薄膜、２・・・第１ｔ極、３・・・第
２電極、４．４′・・・フェルミレベル、５．５’、５
’・・・価電子帯エツジ（ＶＢＥ ）、７・・・光励起
電子、８・・・光励起ホーν、９．９’、ｒ・・・伝導
帯エツジ（ＣＢＥ）、ｉｏ。 １０’−Ｉ ｌ￥半導体層、１０ａ 、 １０’ｉ 、
１０ｂ 、 １０’ｂ −遷移領域、１０ｃ 、 １
０’ｃ 、 １０ｄ 、 １０’ｄ −’ｌ乏層領域、
１１ 、１１’−Ｎｌｌ半導体１１．１２ 、１２’−
ＰＭ半導体層
施例を示す断面図およびこれに対応させたエネルギバン
ドダイヤグラム、第２図囚および（５）はそれぞれこの
発明の第２０寮施例を示す断面図およびこれに対応させ
たエネルギバンドダイヤグラム、第３図囚およびＣａ１
ｌはそれぞれこの発明の第３の実施例を示す断面（２）
およびこれに対応させたエネルギバンドダイヤグラムで
ある。 １ 、１’・・・薄膜、２・・・第１ｔ極、３・・・第
２電極、４．４′・・・フェルミレベル、５．５’、５
’・・・価電子帯エツジ（ＶＢＥ ）、７・・・光励起
電子、８・・・光励起ホーν、９．９’、ｒ・・・伝導
帯エツジ（ＣＢＥ）、ｉｏ。 １０’−Ｉ ｌ￥半導体層、１０ａ 、 １０’ｉ 、
１０ｂ 、 １０’ｂ −遷移領域、１０ｃ 、 １
０’ｃ 、 １０ｄ 、 １０’ｄ −’ｌ乏層領域、
１１ 、１１’−Ｎｌｌ半導体１１．１２ 、１２’−
ＰＭ半導体層
Claims (2)
- （１） 光導電性薄膜と、前記光導電性薄膜の一面に
付設した透光性の第１電極と、前記光導電性薄膜の池面
に付設した第２電極とｔ−備え、前記光導電性薄膜の前
記第１電極付設面側から前記第２電極付設面側に向けて
光学的エネルギバンドギャップが変化している層を付与
するとともに、前記光導電性薄膜のフェルミレペμと価
電子帯エツジとのエネルギ差を漸減させた太陽光電池。 - （２） 前記光導電性薄膜は、前記１ｇｌ電極の付設面
ｌ１ｌｔＮ型半導体層としたＰＩＮＩＮ構造る特許請求
の範囲第（１）項記載の太陽光電池。 ０） 前記光導電性薄膜は、前記第１電極の付設面側ｔ
Ｉ型型溝導体層したＩＮ構造であり、かつ前記第１電極
と前起！型半導体層とがＦ、フトキ接合を形成するもの
である特許請求の範囲ｌ１ｇ住）項記載の太陽光電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56198938A JPS5898988A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | 太陽光電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56198938A JPS5898988A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | 太陽光電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5898988A true JPS5898988A (ja) | 1983-06-13 |
Family
ID=16399461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56198938A Pending JPS5898988A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | 太陽光電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5898988A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4542256A (en) * | 1984-04-27 | 1985-09-17 | University Of Delaware | Graded affinity photovoltaic cell |
| US4547621A (en) * | 1984-06-25 | 1985-10-15 | Sovonics Solar Systems | Stable photovoltaic devices and method of producing same |
| JPS6384076A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-14 | Canon Inc | 光起電力素子 |
| US4782376A (en) * | 1983-09-21 | 1988-11-01 | General Electric Company | Photovoltaic device with increased open circuit voltage |
| JPS6471182A (en) * | 1987-08-19 | 1989-03-16 | Energy Conversion Devices Inc | Thin film solar cell containing spatially modulated intrinthic layer |
| US5104455A (en) * | 1990-01-09 | 1992-04-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Amorphous semiconductor solar cell |
| US5279681A (en) * | 1991-02-20 | 1994-01-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device with layer region containing germanium therin |
-
1981
- 1981-12-08 JP JP56198938A patent/JPS5898988A/ja active Pending
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