JPS59181581A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPS59181581A JPS59181581A JP58053849A JP5384983A JPS59181581A JP S59181581 A JPS59181581 A JP S59181581A JP 58053849 A JP58053849 A JP 58053849A JP 5384983 A JP5384983 A JP 5384983A JP S59181581 A JPS59181581 A JP S59181581A
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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
- H01L31/075—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 PIN type, e.g. amorphous silicon PIN 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV 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
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- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は光電変換装置に関する。特に太陽光のごとく広
いスペクトラムをもった光を効率よく胤気に変換する太
陽電池に関するものである。
いスペクトラムをもった光を効率よく胤気に変換する太
陽電池に関するものである。
従来の光電変換素子においては尤の入射側の１１形層を
微結晶化させ、太陽光に対する吸収率を下げて光が活性
層である１層に有効に到達するヤ々造が利用されておら
ず、単に低光吸収係数で低１ル抗であるという点が利用
されているにすぎない。他の従来技術として非単結晶（
非単結晶とは単結晶以外の全てを含む概念として使われ
ており、正確な定義では無いが。）を用いた太陽電池が
提案されている。
微結晶化させ、太陽光に対する吸収率を下げて光が活性
層である１層に有効に到達するヤ々造が利用されておら
ず、単に低光吸収係数で低１ル抗であるという点が利用
されているにすぎない。他の従来技術として非単結晶（
非単結晶とは単結晶以外の全てを含む概念として使われ
ており、正確な定義では無いが。）を用いた太陽電池が
提案されている。
しかし、単に非単結晶を用いることによって良好な特性
を持つ光電変換素子を実現し得るとは考えられない。
を持つ光電変換素子を実現し得るとは考えられない。
本発明は光電変換効率の高い光電変換装置を提供しよう
とするものである。
とするものである。
本発明の基本的概念は、光の吸収の行なわれる層内の等
制約なエネルギー間隙を変化させ、広いスペクトラムを
もつ光を効率よく吸収するとともに、吸収によって生ず
るキャリア、特に拡散距離の短かくなりやすい正孔を、
拡散距離が長く、シかも集電々極に近い場所に発生させ
るようにして、光電変換効率を高くすることにある。
制約なエネルギー間隙を変化させ、広いスペクトラムを
もつ光を効率よく吸収するとともに、吸収によって生ず
るキャリア、特に拡散距離の短かくなりやすい正孔を、
拡散距離が長く、シかも集電々極に近い場所に発生させ
るようにして、光電変換効率を高くすることにある。
更にこの混相系を不純物添加によって、該半導体は結晶
相とアモルファス相とを合わせ持つ相を混相系と称する
。
相とアモルファス相とを合わせ持つ相を混相系と称する
。
本発明の基本的構成は次の通りである。
所定の基板上に第１、第２および第３のシリコン層が少
なくとも積層され、少なくとも第１および第３のシリコ
ン層は互いに反対導電型を有し、前記第２のシリコン層
の一部又は全部が混相系アモルファス・シリコン層で構
成される。そして該混相系アモルファス・シリコン層に
は混和度を光の入射側で減少せしめた領域を有せしめる
。この領域は当該層の一部でも良い。
なくとも積層され、少なくとも第１および第３のシリコ
ン層は互いに反対導電型を有し、前記第２のシリコン層
の一部又は全部が混相系アモルファス・シリコン層で構
成される。そして該混相系アモルファス・シリコン層に
は混和度を光の入射側で減少せしめた領域を有せしめる
。この領域は当該層の一部でも良い。
なお、混和度とは混相系材料中の結晶相の体積の割合を
指す。この割合はラマン分光による結晶特有のピークの
高さから推定して十分である。
指す。この割合はラマン分光による結晶特有のピークの
高さから推定して十分である。
前述の混相系アモルファス・シリコン層は通常ｉ層とな
されているが、この場合ｐ形層と接する領域にはボロン
等を導入しｐ形となすのがより好ましい。又連続的に導
電形を変化せしめても良い。
されているが、この場合ｐ形層と接する領域にはボロン
等を導入しｐ形となすのがより好ましい。又連続的に導
電形を変化せしめても良い。
実施例１
第１図は本発明の実施例で、その横断面図を示むシリコ
ン層で約６０００人の厚さとした。本シリコン層が光電
変換の活性層として動作する。本シリコン層４はｐ形シ
リコン層３に接する側では主として微結晶相で出来てお
り、層３がら離れて１６５に近づくにしたがって微結晶
相の割合が減少し、アモルファス相の割合が増加する様
な構造とした。即ち、光の入射側で混和度が減少する。
ン層で約６０００人の厚さとした。本シリコン層が光電
変換の活性層として動作する。本シリコン層４はｐ形シ
リコン層３に接する側では主として微結晶相で出来てお
り、層３がら離れて１６５に近づくにしたがって微結晶
相の割合が減少し、アモルファス相の割合が増加する様
な構造とした。即ち、光の入射側で混和度が減少する。
層５に接する近傍では大部分がアモルファス相となって
いる。５は水素とリンを含むｎ形シリコン層で厚さを９
０人とした。本ｎ形シリコン層５は主として微結晶相で
出来ている。６はインジウム−スズの酸化物層でその厚
さは約７５０人とした。
いる。５は水素とリンを含むｎ形シリコン層で厚さを９
０人とした。本ｎ形シリコン層５は主として微結晶相で
出来ている。６はインジウム−スズの酸化物層でその厚
さは約７５０人とした。
このｊ偕は透明導電層として動作し、入射光を透過させ
てシリコン活性４に導入するとともに、発電出力を取出
す電極として動作する。
てシリコン活性４に導入するとともに、発電出力を取出
す電極として動作する。
本構造をもつ太陽電池を構成するために次に述べる方法
を用いた。鏡面研磨したスデルス基板１を二極グロー放
電分解装置に設置し、基板温度を３５０℃に保持した。
を用いた。鏡面研磨したスデルス基板１を二極グロー放
電分解装置に設置し、基板温度を３５０℃に保持した。
次に装置に水素で１０％高周波電力を放電々極に印加し
、ｐ形のシリコン層３を２００人形成した。次にジボラ
ン（水素で希釈したジボラン）の導入を停止し、排′Ａ
繍を調節して０．２ Ｔｏｒｒとした。次に１３゜５６
ＭＨｚ 。
、ｐ形のシリコン層３を２００人形成した。次にジボラ
ン（水素で希釈したジボラン）の導入を停止し、排′Ａ
繍を調節して０．２ Ｔｏｒｒとした。次に１３゜５６
ＭＨｚ 。
２００Ｗの高周波電力を印加し、膜厚の増加とともに高
周波′電力を減少させ、６０００人のシリコン膜４の形
成終了時点では１５Ｗとした。゛この場合実用的には最
初の１０００人は２００ Ｗ、次の１０００人はｓｏｗ
、次Ｏ’ｌ ＯＯ０人は６０Ｗ、次の１０００人は５０
Ｗ、次０１０００人は４０Ｗ、次の１０００λは１５Ｗ
と階段的に減少させることで良い。次に水素で５００１
）ｐｍに希釈したホスフィン（ＰＨ３） ′ｆｆ、ｌ
Ｏｃｃ／分付加導入し、排気量を調節して０．２Ｔｏｒ
ｒとした。次に１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗの高周波電
力を印加し、ｎ形シリコン層５を厚また光入射側の表面
近傍で吸収される短波長の光によって形成された（ｎ形
側で形成された）正孔は層３のｐ形側壕で走行する必要
があるが、層３のｐ形側近傍では結晶性を多く含むため
走行抵抗が低く、効率良く走行出来る。そのため本方式
の太陽電池は短波長側の光電変換能率の低下がほとんど
無いという特徴をもつ。また太陽電池とじての直列抵抗
も低く、外部への電力取出し能率も良い。これらの％徴
を持つ結果、ＡＭ−１，１００ｍＷ／ｃｍ２の光照射下
での出力特性は開放電圧０．８１Ｖ１短絡電流１６ｍＡ
／ｃｍ２、フィルファクタ０．７０、光電変換効率９．
１％を得た。
周波′電力を減少させ、６０００人のシリコン膜４の形
成終了時点では１５Ｗとした。゛この場合実用的には最
初の１０００人は２００ Ｗ、次の１０００人はｓｏｗ
、次Ｏ’ｌ ＯＯ０人は６０Ｗ、次の１０００人は５０
Ｗ、次０１０００人は４０Ｗ、次の１０００λは１５Ｗ
と階段的に減少させることで良い。次に水素で５００１
）ｐｍに希釈したホスフィン（ＰＨ３） ′ｆｆ、ｌ
Ｏｃｃ／分付加導入し、排気量を調節して０．２Ｔｏｒ
ｒとした。次に１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗの高周波電
力を印加し、ｎ形シリコン層５を厚また光入射側の表面
近傍で吸収される短波長の光によって形成された（ｎ形
側で形成された）正孔は層３のｐ形側壕で走行する必要
があるが、層３のｐ形側近傍では結晶性を多く含むため
走行抵抗が低く、効率良く走行出来る。そのため本方式
の太陽電池は短波長側の光電変換能率の低下がほとんど
無いという特徴をもつ。また太陽電池とじての直列抵抗
も低く、外部への電力取出し能率も良い。これらの％徴
を持つ結果、ＡＭ−１，１００ｍＷ／ｃｍ２の光照射下
での出力特性は開放電圧０．８１Ｖ１短絡電流１６ｍＡ
／ｃｍ２、フィルファクタ０．７０、光電変換効率９．
１％を得た。
なお、アモルファス・シリコン層４のｐ形シリコン層３
に接する領域にボロン等を導入しフェルミ・レベルを制
御するのがより好ましい。
に接する領域にボロン等を導入しフェルミ・レベルを制
御するのがより好ましい。
実施例２
第２図は本発明の第２の実施例で、その横断面図を示す
。実施例１の層１と層３０間に銀薄層２を設けた点が特
徴である。シリコン層等の形成法は実施例１と同様であ
る。２の銀薄ｊ−約５０００人出来る。この様な構造に
した結果開放電圧０．８２■、短絡電流１７．５ ｍ
Ａ ＋ フィルファクタ０．７１、光電変換効率１０．
２チを得た。
。実施例１の層１と層３０間に銀薄層２を設けた点が特
徴である。シリコン層等の形成法は実施例１と同様であ
る。２の銀薄ｊ−約５０００人出来る。この様な構造に
した結果開放電圧０．８２■、短絡電流１７．５ ｍ
Ａ ＋ フィルファクタ０．７１、光電変換効率１０．
２チを得た。
図を示す。実施例２の／１ｉｉ２と層３の間に更にスズ
酸化薄層７を設けた点が特徴である。シリコン；―同様
であるが、シリコンと銀は化学的に反応しやすいため実
施例２では長期的な電池の安定度に問題が出やすかった
。この点、本実施例の構造にすると安定度が向上するこ
とが判明した。
酸化薄層７を設けた点が特徴である。シリコン；―同様
であるが、シリコンと銀は化学的に反応しやすいため実
施例２では長期的な電池の安定度に問題が出やすかった
。この点、本実施例の構造にすると安定度が向上するこ
とが判明した。
この様な、構造にした結果、開放電圧０．８１Ｖ、短絡
電流１７．８ｍＡ、 フィルファクタ０．７０ 、光
電変換効率１０．１係を得た。またＡＭ−ｔ、！００ｍ
Ｗ／ ｃｍ ２の光点Ｅｆｔ下に４０００時間程度断
続的に放置した所泊１ｆ変換効率が９．８チに低下した
。
電流１７．８ｍＡ、 フィルファクタ０．７０ 、光
電変換効率１０．１係を得た。またＡＭ−ｔ、！００ｍ
Ｗ／ ｃｍ ２の光点Ｅｆｔ下に４０００時間程度断
続的に放置した所泊１ｆ変換効率が９．８チに低下した
。
しかし実施例２の素子では８．８ｑ６まで低下した。
本発明によれば太陽光を有効に吸収出来る機能と吸収さ
れた尤によって生成する電子−正孔対を解離させ各々対
向電極に効率よく集収することが出来るので高効率の太
陽電池を構成出来る特徴を有する。また光入射面の反対
側に、６反射率の金属を設置することにより比較的長波
長の光をより有効に吸収出来る特徴を持たせ得る。
れた尤によって生成する電子−正孔対を解離させ各々対
向電極に効率よく集収することが出来るので高効率の太
陽電池を構成出来る特徴を有する。また光入射面の反対
側に、６反射率の金属を設置することにより比較的長波
長の光をより有効に吸収出来る特徴を持たせ得る。
第１図、第２図および第３図は各々本発明の実７・・・
・・スズ酸化物層。 午・５ｄ″ｌ ｌｉｊ ％１４人
・・スズ酸化物層。 午・５ｄ″ｌ ｌｉｊ ％１４人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 所定の基板上に第１、第２および第３のシリコン層
が少なくとも積層され、少なくとも前記第１および第３
のシリコン層は互いに反対導電型を有し、前記第２のシ
リコン層の一部又は全部が混相系アモルファス・シリコ
ン層で構成され、該２、前記第２のシリコン層の一方に
金属反射膜を有することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光電変換装置。 ３、前記第２のシリコン層と前記金属反射膜の間にこれ
ら相互の反応を防止する層を有することを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載の光電変換装置。 ４、前記第２のシリコン層のｐ形層と接する領域がｐ形
となされたことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第
３項のいずれかに記載の光１１１ｃ変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053849A JPS59181581A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58053849A JPS59181581A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59181581A true JPS59181581A (ja) | 1984-10-16 |
| JPH0354478B2 JPH0354478B2 (ja) | 1991-08-20 |
Family
ID=12954210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58053849A Granted JPS59181581A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 光電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59181581A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62132372A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽電池 |
| FR2650916A1 (fr) * | 1989-08-09 | 1991-02-15 | Sanyo Electric Co | Dispositif photovoltaique |
| US6531654B2 (en) | 2000-05-23 | 2003-03-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor thin-film formation process, and amorphous silicon solar-cell device |
| WO2008029716A1 (fr) * | 2006-09-04 | 2008-03-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Procédé de réglage de conditions filmogènes, convertisseur photoélectrique et procédé de fabrication, appareil de fabrication et procédé d'inspection pour celui-ci |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58053849A patent/JPS59181581A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62132372A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽電池 |
| FR2650916A1 (fr) * | 1989-08-09 | 1991-02-15 | Sanyo Electric Co | Dispositif photovoltaique |
| US6531654B2 (en) | 2000-05-23 | 2003-03-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor thin-film formation process, and amorphous silicon solar-cell device |
| WO2008029716A1 (fr) * | 2006-09-04 | 2008-03-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Procédé de réglage de conditions filmogènes, convertisseur photoélectrique et procédé de fabrication, appareil de fabrication et procédé d'inspection pour celui-ci |
| JP2008066343A (ja) * | 2006-09-04 | 2008-03-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 製膜条件設定方法、光電変換装置並びにその製造方法、製造装置及び検査方法 |
| US8633378B2 (en) | 2006-09-04 | 2014-01-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of setting conditions for film deposition, photovoltaic device, and production process, production apparatus and test method for same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0354478B2 (ja) | 1991-08-20 |
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