JPS60100484A - 薄膜太陽電池装置 - Google Patents
薄膜太陽電池装置Info
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- JPS60100484A JPS60100484A JP59132586A JP13258684A JPS60100484A JP S60100484 A JPS60100484 A JP S60100484A JP 59132586 A JP59132586 A JP 59132586A JP 13258684 A JP13258684 A JP 13258684A JP S60100484 A JPS60100484 A JP S60100484A
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-
- 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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- 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
- H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
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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
- Y02E10/548—Amorphous 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】
く技術分野〉
本発明は薄膜太陽電池において高出力を導出することが
できる太陽電池に関するものである。
できる太陽電池に関するものである。
〈従来技術〉
電力用太陽電池の低コスト化の一つの方法として、シリ
コン単結晶を用いて、プロセスコストを低減させるため
、３インチウェハーから、４インチウェハー、さらに、
５インチ、６インチウェハーへと大面積ウェハーを用い
る方法が進みつつある。この場合、シリコン太陽電池素
子の最適動作電圧は０．４〜０．５Ｖと一定であり、最
適動作電流は、単位面積当り：（Ｏ−５０１１ＴＡ ／
ｃａｎ２であるので４インチウェハーや５インチウェ
ハーでは、１枚当りそれぞれ２ 、４ を月１−４，０
０（ｈＡ／枚、３．８００〜６ ＋ ３ （’、１ （
，１１ｎΔ／枚と極めて火きな電流となり、素子のｉ（
」列抵抗を相当小さくしないと直列抵抗による電力損失
は無視できなくなる。ＩＵ。
コン単結晶を用いて、プロセスコストを低減させるため
、３インチウェハーから、４インチウェハー、さらに、
５インチ、６インチウェハーへと大面積ウェハーを用い
る方法が進みつつある。この場合、シリコン太陽電池素
子の最適動作電圧は０．４〜０．５Ｖと一定であり、最
適動作電流は、単位面積当り：（Ｏ−５０１１ＴＡ ／
ｃａｎ２であるので４インチウェハーや５インチウェ
ハーでは、１枚当りそれぞれ２ 、４ を月１−４，０
０（ｈＡ／枚、３．８００〜６ ＋ ３ （’、１ （
，１１ｎΔ／枚と極めて火きな電流となり、素子のｉ（
」列抵抗を相当小さくしないと直列抵抗による電力損失
は無視できなくなる。ＩＵ。
列抵抗を小さくしようとすれば、現実的には電極面積の
受光面積にユ・］する割合が増大することとなり、太陽
電池素子の実効的な光電変換効率の減少となる。この解
決法の一つの方法として、受光面から複数のリード線を
取り出し、太陽電池素子間の相互接続を行うことが考え
られるが、これは接続配線コストの増大につながる。ま
たセンサ用太陽電池においては、単一太陽電池素子の動
作電圧が一定であるため、任意な出力電圧を得るために
は複数個の太陽電池素子を直列接続する必要がある。
受光面積にユ・］する割合が増大することとなり、太陽
電池素子の実効的な光電変換効率の減少となる。この解
決法の一つの方法として、受光面から複数のリード線を
取り出し、太陽電池素子間の相互接続を行うことが考え
られるが、これは接続配線コストの増大につながる。ま
たセンサ用太陽電池においては、単一太陽電池素子の動
作電圧が一定であるため、任意な出力電圧を得るために
は複数個の太陽電池素子を直列接続する必要がある。
〈発明の目的〉
本発明は、上記従来装置における接続配線コスト増大の
問題及び所望出力電圧を得る接続関係の問題点に鑑みて
なされたもので、透明基板を支持体として簡単な溝造で
非晶質太陽電池を多層に積層して高出力化を図った薄膜
太陽電池装置を提供するものである。
問題及び所望出力電圧を得る接続関係の問題点に鑑みて
なされたもので、透明基板を支持体として簡単な溝造で
非晶質太陽電池を多層に積層して高出力化を図った薄膜
太陽電池装置を提供するものである。
〈実施例〉
太陽電池装置の出力は、出カニ電圧×電流の関係か呟受
光面から厚み方向に複数の単位太陽電池に分割し、電圧
を分割数倍し、電流を相対的に分割数分の−に減少させ
ることにより、直列抵抗損失を減少させることができる
。また一般に、非晶質半導体材料を用いノこ太陽電池素
子は、素子厚の増大に対し、収集効率が極めて悪くなり
（キャリアの拡散長が短い）出力電流が制限される。
光面から厚み方向に複数の単位太陽電池に分割し、電圧
を分割数倍し、電流を相対的に分割数分の−に減少させ
ることにより、直列抵抗損失を減少させることができる
。また一般に、非晶質半導体材料を用いノこ太陽電池素
子は、素子厚の増大に対し、収集効率が極めて悪くなり
（キャリアの拡散長が短い）出力電流が制限される。
これに対し、厚み方向に複数の単位太陽電池に分割する
という実施例の（Ｉη“造は、受光面から深いところで
のキャリアの収Ｂ５効率を増大させ、太陽電池素子の光
電変換効率向上に寄与する。セン勺−用太陽電池におい
ては、分割数を適当に選五′ことにより、任意の出力電
圧を１個の太陽電池素子から得ることができる。更に非
晶質半導体の特徴である低温プロセスは、透明導電膜と
半導体あるいは半導体間の薄膜成長時のオートドーピン
グをおさえることができる。
という実施例の（Ｉη“造は、受光面から深いところで
のキャリアの収Ｂ５効率を増大させ、太陽電池素子の光
電変換効率向上に寄与する。セン勺−用太陽電池におい
ては、分割数を適当に選五′ことにより、任意の出力電
圧を１個の太陽電池素子から得ることができる。更に非
晶質半導体の特徴である低温プロセスは、透明導電膜と
半導体あるいは半導体間の薄膜成長時のオートドーピン
グをおさえることができる。
十−＋
第１図に、Ｐ／Ｎ／Ｎ アモルファスシリコン単位太陽
電池を３段重ねた場合の具体例を示す。
電池を３段重ねた場合の具体例を示す。
１は受光面を被うガラス」１（板（フーニンク’ ７１
） ５９）で、この上に銀糸電極ベースｌによりグリ。
） ５９）で、この上に銀糸電極ベースｌによりグリ。
ド電極２をパターン印刷し、ＳＯＯ〜８５０ ’Ｃで焼
成する。該グリッド電極２はガラス基板イ上に一定ピッ
チで分布し、次に形成する透明電極の高抵抗性を補って
集電する。次にＩ、Ｔ、Ｏ。
成する。該グリッド電極２はガラス基板イ上に一定ピッ
チで分布し、次に形成する透明電極の高抵抗性を補って
集電する。次にＩ、Ｔ、Ｏ。
（Ｉｎ２０＝−３ｎＯ−）透明導電膜３を基板温度２５
０〜４５０℃で、電子ビーム蒸着装置により０．１００
．１５μｍＷＪ蒸着する。次に水素がスペースｌこモノ
シラン（ＳｉＨ−）を１０％添加した混合ガス（ＳｉＨ
＝／Ｈ２）を原料とし、ダイオード・型のグロー放電装
置によりアモルファスシリコン十−士 単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ （第１図４，５゜６）
の成長を行う。この場合、ガス圧は１〜５ ｔｏｒｒ成
長速度は６０〜１８０Ａ／分、基板温度は＋ ２５０〜３００℃で行い、Ｐ 層はＳｉＨ４／Ｈ＝ガス
にノボラン（Ｂ２Ｈ，／Ｈ２）ガスを少量添加し、Ｎ′
−ＮはＳ・Ｈ＋／Ｈ２ガスのみを用。・、１層はＳ ｉ
Ｈ４／ Ｈ２ガスにホスフィン（ＰＨ，／Ｈ２）ガス
を少量添加してＩ＃、長させる。
０〜４５０℃で、電子ビーム蒸着装置により０．１００
．１５μｍＷＪ蒸着する。次に水素がスペースｌこモノ
シラン（ＳｉＨ−）を１０％添加した混合ガス（ＳｉＨ
＝／Ｈ２）を原料とし、ダイオード・型のグロー放電装
置によりアモルファスシリコン十−士 単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ （第１図４，５゜６）
の成長を行う。この場合、ガス圧は１〜５ ｔｏｒｒ成
長速度は６０〜１８０Ａ／分、基板温度は＋ ２５０〜３００℃で行い、Ｐ 層はＳｉＨ４／Ｈ＝ガス
にノボラン（Ｂ２Ｈ，／Ｈ２）ガスを少量添加し、Ｎ′
−ＮはＳ・Ｈ＋／Ｈ２ガスのみを用。・、１層はＳ ｉ
Ｈ４／ Ｈ２ガスにホスフィン（ＰＨ，／Ｈ２）ガス
を少量添加してＩ＃、長させる。
第１段の単位太陽電池が形成されたガラス基板１につい
て、入射光の全部或いは一部を透過させる特性をもつ透
明導電膜７を介して、８，９及び１０のアモルファスシ
リコン単位太陽電池層１゛１−十 ／Ｎ ／Ｈの第２段ｉｔ位太陽電池、及び同様の透明導
電膜１１．１２，１３．１４のアモルファス十−＋ シリコン単位太陽電池層Ｐ／Ｉ”Ｊ ／Ｎ の第３段の
単位太陽電池を形成し、次に裏面電極】５をニッケルの
無電解メッキ法及び電解メンキ法を併用して形成する。
て、入射光の全部或いは一部を透過させる特性をもつ透
明導電膜７を介して、８，９及び１０のアモルファスシ
リコン単位太陽電池層１゛１−十 ／Ｎ ／Ｈの第２段ｉｔ位太陽電池、及び同様の透明導
電膜１１．１２，１３．１４のアモルファス十−＋ シリコン単位太陽電池層Ｐ／Ｉ”Ｊ ／Ｎ の第３段の
単位太陽電池を形成し、次に裏面電極】５をニッケルの
無電解メッキ法及び電解メンキ法を併用して形成する。
上記の各単位太陽電池の厚みは、第２図の等価回路及び
第３図のアモルファスシリコンの吸収−１１流の計算例
から次のように決定した。つまり、第２図の各単位太陽
電池の光電流ｉ１．ｉ２．ｉ３のうち最小の値が、太陽
ｔ−「池素子の出力電流１の値を決めるので、１ｌ＝ｉ
２＝ｉ３の条件の時出力電流！が最大となる。そこで本
艮体例では、第３図のアモルファスシリコンの吸収電流
の計算例から１１＝ｉ２＝ｉ３となる」、うに、各単位
太陽電池の厚みを受光面側からそれぞれ、０．０６３μ
ロ１．０．１２７μｍ、０．５６（ｌμ１１とした。こ
の場合、ド「Ｏ透明導電膜の透過率を１００％と仮定し
たか、現実的にはこの透過コ（・りとキャリア拡ｒｌｉ
、艮を者ｌど：して、各単位太陽電池の厚みを決定する
必要がある。
第３図のアモルファスシリコンの吸収−１１流の計算例
から次のように決定した。つまり、第２図の各単位太陽
電池の光電流ｉ１．ｉ２．ｉ３のうち最小の値が、太陽
ｔ−「池素子の出力電流１の値を決めるので、１ｌ＝ｉ
２＝ｉ３の条件の時出力電流！が最大となる。そこで本
艮体例では、第３図のアモルファスシリコンの吸収電流
の計算例から１１＝ｉ２＝ｉ３となる」、うに、各単位
太陽電池の厚みを受光面側からそれぞれ、０．０６３μ
ロ１．０．１２７μｍ、０．５６（ｌμ１１とした。こ
の場合、ド「Ｏ透明導電膜の透過率を１００％と仮定し
たか、現実的にはこの透過コ（・りとキャリア拡ｒｌｉ
、艮を者ｌど：して、各単位太陽電池の厚みを決定する
必要がある。
要は光の入射方向に対して多段に重ねられた薄膜太陽電
池において、重ねられた各単位太陽電池から得られる光
出力電流がほぼ等しくなるように、太陽電池層を成長さ
せる過程で層厚が制御される。
池において、重ねられた各単位太陽電池から得られる光
出力電流がほぼ等しくなるように、太陽電池層を成長さ
せる過程で層厚が制御される。
十−士
以上、Ｐ ／Ｎ ／Ｎ アモルファスシリコン単位太陽
電池を３段重ねた場合の具体例を述べたが、第１図の裏
面電極１５にステンレス板等を用い、裏面側から本具体
例とは逆に順次、各層を形成してガラス基板を重ねても
よいことは、容易に類推できる。
電池を３段重ねた場合の具体例を述べたが、第１図の裏
面電極１５にステンレス板等を用い、裏面側から本具体
例とは逆に順次、各層を形成してガラス基板を重ねても
よいことは、容易に類推できる。
またこれらの他に、目的に応して本発明により単位太陽
電池の層構造、重ね段数を任意に選ぶことにより、非晶
質半導体材料を用いた太陽電池素子の光電変換効率が向
上し、また高出力電圧が得られその応用範囲が飛躍的に
広がる。単位太陽電池構造をショットキー接合太陽電池
とした場合、シミ・ントキー接合の金属膜が、実施例の
透明導電膜の働きを兼ねる、即ち透明導電膜を、省略で
きることは容易に類推できる。
電池の層構造、重ね段数を任意に選ぶことにより、非晶
質半導体材料を用いた太陽電池素子の光電変換効率が向
上し、また高出力電圧が得られその応用範囲が飛躍的に
広がる。単位太陽電池構造をショットキー接合太陽電池
とした場合、シミ・ントキー接合の金属膜が、実施例の
透明導電膜の働きを兼ねる、即ち透明導電膜を、省略で
きることは容易に類推できる。
〈効 果〉
以上本発明によれは、薄膜太陽電池の製造プロセスにお
ける利、克を生り化で太陽電池素子を光の入射方向に対
して複数段に重ノコで構成することにより、簡単な構成
で高出力を取り出すことができ且つ透明基板を用いるた
め薄膜太陽電池の支持体と受光面の保護を兼ねることか
でか、簡単な構造でありながら高出力の太陽電池装置を
相ることができる。
ける利、克を生り化で太陽電池素子を光の入射方向に対
して複数段に重ノコで構成することにより、簡単な構成
で高出力を取り出すことができ且つ透明基板を用いるた
め薄膜太陽電池の支持体と受光面の保護を兼ねることか
でか、簡単な構造でありながら高出力の太陽電池装置を
相ることができる。
十−＋
第１図は、本発明による、Ｐ ／Ｎ ／Ｎ アモルファ
スシリコン単位太陽電池を３段重ねた場合の太陽電池素
子の断面図、ｆ５２図は第１−図の等何回路、第３図は
入射光をＡ Ｍ ２ ７５ ＋ｎｕｙ／ ｃａｎ’と仮
定したときの７そルア７スシリコンの素子厚と吸収電流
の関係を示す図である。 ］ ニガラス基板、 ２ ニゲリッド電極、３．７．１
１：透明導電膜、 ４．８，１２ ： １）＋アモルファスシリフン屑、５
．９．１３ ： Ｎ アモルファスシリコン層、＋ ６．１０，１４ ： Ｎ アモルファスシリコン層、１
５ ：裏面電極、
スシリコン単位太陽電池を３段重ねた場合の太陽電池素
子の断面図、ｆ５２図は第１−図の等何回路、第３図は
入射光をＡ Ｍ ２ ７５ ＋ｎｕｙ／ ｃａｎ’と仮
定したときの７そルア７スシリコンの素子厚と吸収電流
の関係を示す図である。 ］ ニガラス基板、 ２ ニゲリッド電極、３．７．１
１：透明導電膜、 ４．８，１２ ： １）＋アモルファスシリフン屑、５
．９．１３ ： Ｎ アモルファスシリコン層、＋ ６．１０，１４ ： Ｎ アモルファスシリコン層、１
５ ：裏面電極、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）透明絶縁基板上に形成された透明電極と、該透明電
極上に順次積層され、且つ非晶質或いは結晶質の薄膜半
導体層より成る２個以上の単位薄膜太陽電池と、該単位
薄膜太陽電池の露出薄膜半導体層に形成された他方の電
極とからなり、透明絶縁基板を受光面として２個以上の
星位Ｎ膜太陽電池を直列接続して出力を取り出すことを
特徴とする薄膜太陽電池装置。 十 −す ２）前記各単位薄膜太陽電池はＰ ／Ｎ ／Ｎ構造のア
モルファスシリコン層からなることを特徴とする請求の
範囲第１項記載の薄膜太陽電池装置。 ３）前記透明絶縁基板をガラスで構成したことを特徴と
する請求の範囲第１項記載の薄膜太陽電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132586A JPS60100484A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 薄膜太陽電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132586A JPS60100484A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 薄膜太陽電池装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1861279A Division JPS55111180A (en) | 1979-02-19 | 1979-02-19 | Thin-film solar battery of high output voltage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100484A true JPS60100484A (ja) | 1985-06-04 |
Family
ID=15084799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132586A Pending JPS60100484A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 薄膜太陽電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60100484A (ja) |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59132586A patent/JPS60100484A/ja active Pending
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