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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- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 23
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract 2
- 102100038374 Pinin Human genes 0.000 claims 1
- 101710173952 Pinin Proteins 0.000 claims 1
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Classifications
-
- 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 |
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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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