JPS59181581A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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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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JP58053849A
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正俊 右高
Juichi Shimada
嶋田 寿一
Sunao Matsubara
松原 直
Nobuo Nakamura
信夫 中村
Haruo Ito
晴夫 伊藤
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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
    • H01L31/075Semiconductor 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
    • YGENERAL 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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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/547Monocrystalline 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。

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。
〔従来技術〕
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。
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。
〔発明の目的〕
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。
〔発明の概要〕
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。
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
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。
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。
〔発明の実施例〕
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。
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。
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。
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。
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 。
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。
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。
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。
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。
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
しかし実施例2の素子では8.8q6まで低下した。
〔発明の効果〕
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

  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。
JP58053849A 1983-03-31 1983-03-31 光電変換装置 Granted JPS59181581A (ja)

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JPH0354478B2 JPH0354478B2 (ja) 1991-08-20

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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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

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JPH0354478B2 (ja) 1991-08-20

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