JPS59138387A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPS59138387A JPS59138387A JP58011470A JP1147083A JPS59138387A JP S59138387 A JPS59138387 A JP S59138387A JP 58011470 A JP58011470 A JP 58011470A JP 1147083 A JP1147083 A JP 1147083A JP S59138387 A JPS59138387 A JP S59138387A
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- JP
- Japan
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 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
- 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
- H01L31/0687—Multiple junction or tandem solar cells
-
- 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
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
-
- 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
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- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV 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】
本発明は、変換効率の高い太陽電池に関するものである
。
。
従来、上部電池層と下部電池層とを積層しだ構成の太陽
電池としては、これら電池層の双方をトンネル接合によ
って結合したものと、基板をｎ（またはｐ）基板とした
ときに下部電池層を基板側からｎ−ｐ（またはｐ−ｎ
）の順序に作製し、上部電池層をｐ−ｎ（ｔたはｎ−ｐ
）の順序に作製し５これら下部および上部電池層の両端
と結合部の３個所から電極を取り出すものとの２種類が
あった。
電池としては、これら電池層の双方をトンネル接合によ
って結合したものと、基板をｎ（またはｐ）基板とした
ときに下部電池層を基板側からｎ−ｐ（またはｐ−ｎ
）の順序に作製し、上部電池層をｐ−ｎ（ｔたはｎ−ｐ
）の順序に作製し５これら下部および上部電池層の両端
と結合部の３個所から電極を取り出すものとの２種類が
あった。
第１のトンネル接合により上部電池層と下部電池層とを
結合する形式の太陽電池では、トンネル接合の形成に困
難があることと、上部電池層と下部電池層で発生するキ
ャリアーの数が同じ時に変換効率が最大となるなどの制
限が加わる。このため計算の上では３０ ％を越える効
率が得られるはずであるのにもかかわらず、現在は高々
〃チ程度の効率しか得られていないっ また、第２の形式の太陽電池では、一応上部電池層と下
部電池層とが独立した個別の太陽電池として構成される
が、両者の結合部において、上部電池層で光励起された
電子と下部電池層で光励起された正孔、あるいは、下部
電池層で光励起された電子と上部電池層で光励起されだ
正孔とが結合してしまう確率が高く、効率の低下を生ず
るという欠点があった。
結合する形式の太陽電池では、トンネル接合の形成に困
難があることと、上部電池層と下部電池層で発生するキ
ャリアーの数が同じ時に変換効率が最大となるなどの制
限が加わる。このため計算の上では３０ ％を越える効
率が得られるはずであるのにもかかわらず、現在は高々
〃チ程度の効率しか得られていないっ また、第２の形式の太陽電池では、一応上部電池層と下
部電池層とが独立した個別の太陽電池として構成される
が、両者の結合部において、上部電池層で光励起された
電子と下部電池層で光励起された正孔、あるいは、下部
電池層で光励起された電子と上部電池層で光励起されだ
正孔とが結合してしまう確率が高く、効率の低下を生ず
るという欠点があった。
そこで１本発明の目的は、上述した欠点を除去して変換
効率の高い太陽電池を提供することにある。
効率の高い太陽電池を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、ｎ層）基板
を用いたときに下部電池層を基板側からｎ争）−ｐ（ｎ
）、上部電池層をｐ（ロ）−ｎ （［］）の順序で構成
する際に、下部および上部電池層の結合部に、上部およ
び下部の両電池層よりバンドギャップの犬きなバリア層
を設け５以て上部電池層と下部電池層との電子や正孔の
授受を皆無とする。
を用いたときに下部電池層を基板側からｎ争）−ｐ（ｎ
）、上部電池層をｐ（ロ）−ｎ （［］）の順序で構成
する際に、下部および上部電池層の結合部に、上部およ
び下部の両電池層よりバンドギャップの犬きなバリア層
を設け５以て上部電池層と下部電池層との電子や正孔の
授受を皆無とする。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明太陽電池の一例の断面図であυ、ここで
、／はｎ形Ｇ ａ Ａ、８基板、コ、３および弘はそれ
ぞれ下部電池層のｎ形Ｇ ａ、Ａ ８層５ ｐ形ＧａＡ
ｓ層およびｐ＋形ＧａＡｓ層であり、基板ｌの側からこ
の順序ｌこ配置する。Ｓは不純物を含まないノ（ンドギ
ャップ２．ＯｅＶを持つＧａｏ５．Ａ７１ｏ４５ＡＳの
ｉ層、乙は上部電池層の、バンドギャップハｔ、ｓ ｅ
Ｖを持つｐ＋形Ｇａｏ、８Ａｌｏ、、Ａｓ層、７および
ｇは、それぞれ、上部電池層のｐ形Ｇａ、８Ａｌｏ、２
Ａｓ層およびｎ形Ｇａｏ、８Ａ７１ｏ、２Ａｓ層であり
、これら層乙、７およびｇを基板ｌの側からこの順序に
配置する。９は上部電池層の上部′＃Ｍ、極、１０は上
部電池層の下部・電極、／／は下部電池層の上部電極お
よび／２は下部電池層の下部電極であり、それぞれ層ｇ
、Ａ、ｌＩおよび／の露出表面に配置する。なお、かか
る配置のために、層６と７およびグとＳは一方の端部を
段違いにしておく。
、／はｎ形Ｇ ａ Ａ、８基板、コ、３および弘はそれ
ぞれ下部電池層のｎ形Ｇ ａ、Ａ ８層５ ｐ形ＧａＡ
ｓ層およびｐ＋形ＧａＡｓ層であり、基板ｌの側からこ
の順序ｌこ配置する。Ｓは不純物を含まないノ（ンドギ
ャップ２．ＯｅＶを持つＧａｏ５．Ａ７１ｏ４５ＡＳの
ｉ層、乙は上部電池層の、バンドギャップハｔ、ｓ ｅ
Ｖを持つｐ＋形Ｇａｏ、８Ａｌｏ、、Ａｓ層、７および
ｇは、それぞれ、上部電池層のｐ形Ｇａ、８Ａｌｏ、２
Ａｓ層およびｎ形Ｇａｏ、８Ａ７１ｏ、２Ａｓ層であり
、これら層乙、７およびｇを基板ｌの側からこの順序に
配置する。９は上部電池層の上部′＃Ｍ、極、１０は上
部電池層の下部・電極、／／は下部電池層の上部電極お
よび／２は下部電池層の下部電極であり、それぞれ層ｇ
、Ａ、ｌＩおよび／の露出表面に配置する。なお、かか
る配置のために、層６と７およびグとＳは一方の端部を
段違いにしておく。
第２図に本発明による太陽電池のエネルギ帯図を示す。
ここで、上部゛電池層で光によって励起された電子は上
部電極を側へ集まり、正孔はｐ＋層６側へ集まる。ｐ＋
層ｔの側に集まっだ正孔はｉ層夕のバリアによってそれ
より奥へは移動できない。上部電池層のｐ＋層乙は上部
電池一層の下部電極として働き５下部電極１０と上部電
極９により上部電池層は一つの太陽電池として構成され
る。
部電極を側へ集まり、正孔はｐ＋層６側へ集まる。ｐ＋
層ｔの側に集まっだ正孔はｉ層夕のバリアによってそれ
より奥へは移動できない。上部電池層のｐ＋層乙は上部
電池一層の下部電極として働き５下部電極１０と上部電
極９により上部電池層は一つの太陽電池として構成され
る。
また、上部電池層を透過した上部電池層のバンドギャッ
プ以下のエネルギーに対応する波長の光の一部は、下部
電池層で吸収される。これによって、下部電池層におい
ても、電子と正孔がそれぞれ励起され、電子はｎ１ｉ）
コ側に、正孔はｐ＋層ダ側に集まる。ｐ＋層ｌへ移動し
た正孔は、ｉ層Ｓによるバリアのため上部電池層へ移動
することはできない。したがって、下部電池層の下部電
極／２と上部電極ｌ／との間に上部電池層とは電気的に
隔離された独立な太陽電池が構成される。
プ以下のエネルギーに対応する波長の光の一部は、下部
電池層で吸収される。これによって、下部電池層におい
ても、電子と正孔がそれぞれ励起され、電子はｎ１ｉ）
コ側に、正孔はｐ＋層ダ側に集まる。ｐ＋層ｌへ移動し
た正孔は、ｉ層Ｓによるバリアのため上部電池層へ移動
することはできない。したがって、下部電池層の下部電
極／２と上部電極ｌ／との間に上部電池層とは電気的に
隔離された独立な太陽電池が構成される。
したがって１本発明による太陽電池は、いわゆるタンデ
ム形の太陽電池を単一の基板上に構成したものと等価で
あり、計算による効率は３７チを越えることになる。
ム形の太陽電池を単一の基板上に構成したものと等価で
あり、計算による効率は３７チを越えることになる。
ここで、ｎ基板を用いた場合に、下部電池層を基板／側
からｎ層、ｐ層およびｐ層層の順序に積層し、１層５を
介してから上部電池層を第１図と下部電池層を逆の導電
型とする）も轟然可能であるが、この場合には、１層５
のバンドキャップはほぼ下部電池層と上部電池層材料の
バンドギャップの和以上なけれは、電子と正孔に対する
有効なバリアとなり得ない。したがって、このような条
件を満足して１層５を形成する材料の選択の自由度は低
い。
からｎ層、ｐ層およびｐ層層の順序に積層し、１層５を
介してから上部電池層を第１図と下部電池層を逆の導電
型とする）も轟然可能であるが、この場合には、１層５
のバンドキャップはほぼ下部電池層と上部電池層材料の
バンドギャップの和以上なけれは、電子と正孔に対する
有効なバリアとなり得ない。したがって、このような条
件を満足して１層５を形成する材料の選択の自由度は低
い。
また、本発明において、第１図における構造で、逆の導
電型、すなわち、ｐとｎおよびｐ層とｎ層を全く逆に入
れｈえた構成であってもよいことは言うまでもない。
電型、すなわち、ｐとｎおよびｐ層とｎ層を全く逆に入
れｈえた構成であってもよいことは言うまでもない。
さらにまた、１層５は、これまで説明して来たように、
電子および正孔に対してバリアとなりさえすればよく、
例えばｐ一層またはｎ一層であってもその効果は十分期
待できる。
電子および正孔に対してバリアとなりさえすればよく、
例えばｐ一層またはｎ一層であってもその効果は十分期
待できる。
以上説明したように１本発明太陽電池は、上部電池層と
下部電池層とを電気的に絶縁した構造であるから、上部
電池層と下部電池層との電気的な結合を考える必要はな
く、従って高い変換効率が得られる。しかもまた５本発
明太陽電池においては、各層の膜厚を薄くする必要もな
いため、作製にあたって、ＭＢＥ法やＭＯＧＶＤ法だけ
でな（’ ＬＰＥ法などを用いても容易に作製可能とな
る利点がある。
下部電池層とを電気的に絶縁した構造であるから、上部
電池層と下部電池層との電気的な結合を考える必要はな
く、従って高い変換効率が得られる。しかもまた５本発
明太陽電池においては、各層の膜厚を薄くする必要もな
いため、作製にあたって、ＭＢＥ法やＭＯＧＶＤ法だけ
でな（’ ＬＰＥ法などを用いても容易に作製可能とな
る利点がある。
第１図は本発明太陽電池の一例を示す断面図、第２図は
第１図示の太陽電池の各部分をエネルギレベルで示すエ
ネルギ帯同である。 ／ ・、 ｆｉ形Ｇａ、Ａｓ基板５ コ・・・ｎ形ＣａＡ ｓ層、 ３・・・ｐ形ＧａＡ ８層、 グ・・・ｐ＋形ＧａＡｓ＃。 ｊ・・−Ｇａ、５５ＡＩＶｏ、４５Ａｓによるｉ層、４
・ｐ＋形Ｇａ、８Ａ１，２ＡＪＪ、？−ｐ形Ｇａ、８
ＡＪｏ、２Ａｓ層。 ｇ −＝ ｎ形Ｇａｏ、８Ａｊｌ。、２Ａｓ層。 ？・・・上部電池層の上部電極、 １０・・上部電池層の下部電極、 ／／・・・下部電池層の上部電極、 ／２ 下部電池層の下部電極。 特許出願人 日本電信電話公社 第１ｒ （−３
第１図示の太陽電池の各部分をエネルギレベルで示すエ
ネルギ帯同である。 ／ ・、 ｆｉ形Ｇａ、Ａｓ基板５ コ・・・ｎ形ＣａＡ ｓ層、 ３・・・ｐ形ＧａＡ ８層、 グ・・・ｐ＋形ＧａＡｓ＃。 ｊ・・−Ｇａ、５５ＡＩＶｏ、４５Ａｓによるｉ層、４
・ｐ＋形Ｇａ、８Ａ１，２ＡＪＪ、？−ｐ形Ｇａ、８
ＡＪｏ、２Ａｓ層。 ｇ −＝ ｎ形Ｇａｏ、８Ａｊｌ。、２Ａｓ層。 ？・・・上部電池層の上部電極、 １０・・上部電池層の下部電極、 ／／・・・下部電池層の上部電極、 ／２ 下部電池層の下部電極。 特許出願人 日本電信電話公社 第１ｒ （−３
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）同一基板上に下部電池層と上部電池層とを積層した
太陽電池において、前記下部電池層と前記上部電池層と
を前記下部電池層および前記上部電池層より大きなバン
ドギャップを持つ層によって結合したことを特徴とする
太陽電池。 ２、特許請求の範囲第１項記載の太陽電池において、前
記基板はｐ層形の半導体であり、前記下部電池層を前記
基板の側から順次に配置したｐ層、ｎ層およびｎ層層で
構成し、前記上部電池層を前記基板の側から順次に配置
したｎ層層、ｎ層およびｐ層で構成したことを特徴とす
る太陽電池。 ６）特許請求の範囲第７項または第２項に記載の太陽電
池において、前記基板はｎ層形の半導体であり、前記下
部電池層を前記基板の側から順次に配置したｎ層、ｐ層
およびｐ十層で構成し、前記上部電池層を前記基板の側
から順次に配置したｐ層層、ｐ層およびｎ層で構成した
ことを特徴とする太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011470A JPS59138387A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011470A JPS59138387A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59138387A true JPS59138387A (ja) | 1984-08-08 |
Family
ID=11778958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58011470A Pending JPS59138387A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59138387A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3615515A1 (de) | 1985-05-08 | 1986-11-13 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | Halbleitereinrichtung zur umwandlung von licht in elektrische energie |
| US7816819B2 (en) | 2004-03-01 | 2010-10-19 | Mitsubishi Materials C.M.I. Corporation | Motor with cover member intergrally formed with a stator and holding a connector pin |
| US7868247B2 (en) | 2001-07-25 | 2011-01-11 | Imperial Innovations Ltd. | Photovoltaic device |
-
1983
- 1983-01-28 JP JP58011470A patent/JPS59138387A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3615515A1 (de) | 1985-05-08 | 1986-11-13 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | Halbleitereinrichtung zur umwandlung von licht in elektrische energie |
| US7868247B2 (en) | 2001-07-25 | 2011-01-11 | Imperial Innovations Ltd. | Photovoltaic device |
| US7816819B2 (en) | 2004-03-01 | 2010-10-19 | Mitsubishi Materials C.M.I. Corporation | Motor with cover member intergrally formed with a stator and holding a connector pin |
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