JPS5912030B2 - 半導体光電変換装置 - Google Patents
半導体光電変換装置Info
- Publication number
- JPS5912030B2 JPS5912030B2 JP51045072A JP4507276A JPS5912030B2 JP S5912030 B2 JPS5912030 B2 JP S5912030B2 JP 51045072 A JP51045072 A JP 51045072A JP 4507276 A JP4507276 A JP 4507276A JP S5912030 B2 JPS5912030 B2 JP S5912030B2
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- Japan
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- semiconductor layer
- semiconductor
- junction
- photoelectric conversion
- silicon
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- Expired
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Classifications
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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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は単位面積あたりの光電変換効率の向上をはかつ
た半導体光電変換装置に関するものである。
た半導体光電変換装置に関するものである。
従来、半導体光電変換装置としては、特に太陽電池とし
てシリコンＰＮ接合型素子が一般に用い 。
てシリコンＰＮ接合型素子が一般に用い 。
られているが、シリコンＰＮ接合素子だけでは、高い出
力のものを得ようとすると素子の数、すなわち受光面積
を拡大しなければならないため、太陽電池装置としても
大型になる。そのため高効率、高電圧を得ることを目的
としてシリコンＰＮ接合素子を直列接続した素子が提案
されているが、実５ 際の製法が困難なため、まだ実用
化にいたつていない。また現在のシリコンＰＮ接合素子
の光電変換効率は１０〜１１％程度であれ大幅な向上は
望めない状況であり、一素子あた力の開放電圧も０．５
〜０．６Ｖ（入射エネルギー１００ｍＶＶ／ｃｗｌ２）
１０であり化学電池（１．５Ｖ）に比して低く高電圧を
得るには広い面積が必要である。本発明の目的はＰＮ接
合光電変換領域上にｐｆＮ＋のトンネル接合を作方、さ
らにその上に透明導電被膜と半導体のヘテロ接合を形成
してＰＮ１５接合とヘテロ接合を直列接続して、従来の
ものに比べて高い光電変換効率と開放電圧を得ることに
より）面積効率の良好な半導体光電変換装置を得ようと
したものである。
力のものを得ようとすると素子の数、すなわち受光面積
を拡大しなければならないため、太陽電池装置としても
大型になる。そのため高効率、高電圧を得ることを目的
としてシリコンＰＮ接合素子を直列接続した素子が提案
されているが、実５ 際の製法が困難なため、まだ実用
化にいたつていない。また現在のシリコンＰＮ接合素子
の光電変換効率は１０〜１１％程度であれ大幅な向上は
望めない状況であり、一素子あた力の開放電圧も０．５
〜０．６Ｖ（入射エネルギー１００ｍＶＶ／ｃｗｌ２）
１０であり化学電池（１．５Ｖ）に比して低く高電圧を
得るには広い面積が必要である。本発明の目的はＰＮ接
合光電変換領域上にｐｆＮ＋のトンネル接合を作方、さ
らにその上に透明導電被膜と半導体のヘテロ接合を形成
してＰＮ１５接合とヘテロ接合を直列接続して、従来の
ものに比べて高い光電変換効率と開放電圧を得ることに
より）面積効率の良好な半導体光電変換装置を得ようと
したものである。
以下実施例１、２に従つて本発明を説明する。
■０ 実施例 １第１図において、６はたとえばＮ型シ
リコン、比抵抗８〜１０Ω一訓、厚さ２００μｍの半導
体層で、５はＮ型シリコン半導体層６の一主面に拡散等
の方法によつて厚さ０．１μｍ）表面不純物濃度フ５１
０２°ｃＴｎ−３のｐ＋半導体層である。
リコン、比抵抗８〜１０Ω一訓、厚さ２００μｍの半導
体層で、５はＮ型シリコン半導体層６の一主面に拡散等
の方法によつて厚さ０．１μｍ）表面不純物濃度フ５１
０２°ｃＴｎ−３のｐ＋半導体層である。
さらにｐ＋半導体層５上に拡散等の方法により厚さ０．
１μｍ）表面不純物濃度１０２０Ｃ７ｒＬ−３の゛一半
導体層４を形成しＰＮ接合及びトンネル接合を得る。次
にＮ＋半導体層４上にエピタキシャル法等によつて厚み
’１００．３μ、表面不純物濃度１０１６（ＩＶ７ｌ−
３のＮ型半導体層を形成し、その上にたとえば透明導電
性被膜として酸化錫被膜を酸化性雰囲気中で０．２μ形
成することにより）透明導電性被膜とシリコン半導体層
のヘテロ接合を得る。なお１及びＴは酸化錫ヲ５ 層２
、Ｎ型シリコン半導体層６のそれぞれのオーミック金属
電極で、８及び９はそれらの電極端子である。、Ａハ ここで透明導電性被膜を用いたのは以下の理由からであ
る。
１μｍ）表面不純物濃度１０２０Ｃ７ｒＬ−３の゛一半
導体層４を形成しＰＮ接合及びトンネル接合を得る。次
にＮ＋半導体層４上にエピタキシャル法等によつて厚み
’１００．３μ、表面不純物濃度１０１６（ＩＶ７ｌ−
３のＮ型半導体層を形成し、その上にたとえば透明導電
性被膜として酸化錫被膜を酸化性雰囲気中で０．２μ形
成することにより）透明導電性被膜とシリコン半導体層
のヘテロ接合を得る。なお１及びＴは酸化錫ヲ５ 層２
、Ｎ型シリコン半導体層６のそれぞれのオーミック金属
電極で、８及び９はそれらの電極端子である。、Ａハ ここで透明導電性被膜を用いたのは以下の理由からであ
る。
素子を直列に接続した場合、出力電流は各々の素子の最
小の電流がとＤ出される。すなわち本実施例の場合であ
れば、出力電流は下部の素子（すなわちＰ＋Ｎ接合部分
）の出力電流で決定されてしまう。だから上部素子（Ｓ
ｎＯ２−Ｓｉヘテロ接合）の厚みを増すに従つて、可視
光の透過率は減少し出力はおちる。そのため当然、上部
素子の可視光に対する透過率をあげる必要がある。一般
にシリコン系太陽電池では可視光域に主として感度を示
すことが知られている。透明導電性被膜としてのＳｎＯ
２，ｎ２Ｏ３はともに厚さ０．２μｍでは可視光透過率
が９５％であり１同等膜厚でシリコンの場合では平均し
て８５％程度であ択シリコンのＰＮ接合をトンネル接合
でつなぐよりもＰＮ接合−トンネル接合一透明導電性被
膜と半導体のヘテロ接合の構成の方がより多くの出力電
流を得る上で有利であるからである。実施例１で得られ
た装置の出力特性を従来の素子（シリコンＰＮ接合素子
、酸化錫とシリコンのヘテロ接合素子）のそれとを比較
したのが第２図である。
小の電流がとＤ出される。すなわち本実施例の場合であ
れば、出力電流は下部の素子（すなわちＰ＋Ｎ接合部分
）の出力電流で決定されてしまう。だから上部素子（Ｓ
ｎＯ２−Ｓｉヘテロ接合）の厚みを増すに従つて、可視
光の透過率は減少し出力はおちる。そのため当然、上部
素子の可視光に対する透過率をあげる必要がある。一般
にシリコン系太陽電池では可視光域に主として感度を示
すことが知られている。透明導電性被膜としてのＳｎＯ
２，ｎ２Ｏ３はともに厚さ０．２μｍでは可視光透過率
が９５％であり１同等膜厚でシリコンの場合では平均し
て８５％程度であ択シリコンのＰＮ接合をトンネル接合
でつなぐよりもＰＮ接合−トンネル接合一透明導電性被
膜と半導体のヘテロ接合の構成の方がより多くの出力電
流を得る上で有利であるからである。実施例１で得られ
た装置の出力特性を従来の素子（シリコンＰＮ接合素子
、酸化錫とシリコンのヘテロ接合素子）のそれとを比較
したのが第２図である。
測定条件はＡＭｌ（入射エネルギー１００ｒｒＶｃｍ２
）、２５℃である。１１は従来のシリコンＰＮ接合素子
、１０は酸化錫とシリコンのへゼロ接合素子、１２は本
実施例の装置の出力特性を示す。
）、２５℃である。１１は従来のシリコンＰＮ接合素子
、１０は酸化錫とシリコンのへゼロ接合素子、１２は本
実施例の装置の出力特性を示す。
第２図の如く本実施例装置では開放電圧１．０Ｖ１変換
効率１５．０％を示し、従来のシリコン素子１０〜１１
％に比して高い効率、開放電圧を示す。以上のようにこ
の装置を使うことによつて従来よりも約４０％受光面積
を縮小できる。実施例 ２第１図において、６はたとえ
ばＰ型シリコン半導体層、厚さ２００μｍ１比抵抗７〜
１０Ωに、実施例１と同様にしてトンネル接合Ｐ＋Ｎ＋
を形成することによりＰＮ接合を得、さらにその上にエ
ピタキシヤル法等によりＳＰ型シリコン半導体層３を０
．２μｍ形成し、その後透明導電性被膜として酸化イン
ジウム２をスパツタリングによつて、０．２μｍの厚さ
にその表面に蒸着し、その後Ｎ２雰囲気中、３００℃で
１時間熱処理を行なうことによつて酸化インジウムとＰ
型シリコンのヘテロ接合を得る。
効率１５．０％を示し、従来のシリコン素子１０〜１１
％に比して高い効率、開放電圧を示す。以上のようにこ
の装置を使うことによつて従来よりも約４０％受光面積
を縮小できる。実施例 ２第１図において、６はたとえ
ばＰ型シリコン半導体層、厚さ２００μｍ１比抵抗７〜
１０Ωに、実施例１と同様にしてトンネル接合Ｐ＋Ｎ＋
を形成することによりＰＮ接合を得、さらにその上にエ
ピタキシヤル法等によりＳＰ型シリコン半導体層３を０
．２μｍ形成し、その後透明導電性被膜として酸化イン
ジウム２をスパツタリングによつて、０．２μｍの厚さ
にその表面に蒸着し、その後Ｎ２雰囲気中、３００℃で
１時間熱処理を行なうことによつて酸化インジウムとＰ
型シリコンのヘテロ接合を得る。
１及び７は金属電極であり１８，９はそれぞれの電極端
子である。
子である。
このようにして得た装置の出力特性を、酸化インジウム
とシリコンのヘテロ接合１３、通常のＰＮ接合の素子１
１のそれと比較したのが第３図である。測定条件は実施
例１と同様である。本実施例では開放電圧０．８５Ｖ１
変換効率１４．９％のものが得られ、実施例１と同様受
光面積の縮小が可能である。以上のように透明導電被膜
とシリコンヘテロ接合とシリコンＰＮ接合をトンネル接
合によつて直列接続することにより１従来のものに比べ
て約４０（ｆ）の受光面積の節約ができる。
とシリコンのヘテロ接合１３、通常のＰＮ接合の素子１
１のそれと比較したのが第３図である。測定条件は実施
例１と同様である。本実施例では開放電圧０．８５Ｖ１
変換効率１４．９％のものが得られ、実施例１と同様受
光面積の縮小が可能である。以上のように透明導電被膜
とシリコンヘテロ接合とシリコンＰＮ接合をトンネル接
合によつて直列接続することにより１従来のものに比べ
て約４０（ｆ）の受光面積の節約ができる。
第１図は本発明の一実施例に訃ける半導体光電変換装置
を示す断面図、第２図、第３図はそれぞれ出力特性の一
例を示す図である。 １，７・・・・・・金属電極、２・・・・・・透明導電
性被膜、３・・・・・・Ｎ型又はＰ型半導体層、４・・
・・・・Ｎ＋型又はｐ＋型半導体層、５・・・・・・Ｐ
＋型又はＮ＋型半導体層、６・・・・・・Ｎ型又はＰ型
半導体層、８，９・・・・・・電極端子。
を示す断面図、第２図、第３図はそれぞれ出力特性の一
例を示す図である。 １，７・・・・・・金属電極、２・・・・・・透明導電
性被膜、３・・・・・・Ｎ型又はＰ型半導体層、４・・
・・・・Ｎ＋型又はｐ＋型半導体層、５・・・・・・Ｐ
＋型又はＮ＋型半導体層、６・・・・・・Ｎ型又はＰ型
半導体層、８，９・・・・・・電極端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一方の導電型半導体基板上に形成され前記基板とＰ
Ｎホモ接合をなす反対導電型の第１の半導体層と、前記
第１の半導体層上に形成された一方の導電型の第２の半
導体層と、前記第２の半導体層上に形成され前記第２の
半導体よりも低濃度の一方の導電型の第３の半導体層と
、前記第３の半導体層上に形成され前記第３の半導体層
とヘテロ接合をなす透明導電性被膜とを有し、前記透明
導電性被膜と基板間に電圧を印加し、順方向の前記ＰＮ
接合、前記第２と第３の半導体層にて形成された逆方向
トンネル接合、前記ヘテロ接合を直列に接続したことを
特徴とする半導体光電変換装置。 ２ 前記透明導電性被膜として酸化錫又は酸化インジウ
ムを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の半導体光電変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51045072A JPS5912030B2 (ja) | 1976-04-20 | 1976-04-20 | 半導体光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51045072A JPS5912030B2 (ja) | 1976-04-20 | 1976-04-20 | 半導体光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52128091A JPS52128091A (en) | 1977-10-27 |
| JPS5912030B2 true JPS5912030B2 (ja) | 1984-03-19 |
Family
ID=12709128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51045072A Expired JPS5912030B2 (ja) | 1976-04-20 | 1976-04-20 | 半導体光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5912030B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2464564A1 (fr) * | 1979-08-28 | 1981-03-06 | Rca Corp | Batterie solaire au silicium amorphe |
-
1976
- 1976-04-20 JP JP51045072A patent/JPS5912030B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52128091A (en) | 1977-10-27 |
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