JPS60157270A - 薄膜受光素子 - Google Patents

薄膜受光素子

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JPS60157270A
JPS60157270A JP59012897A JP1289784A JPS60157270A JP S60157270 A JPS60157270 A JP S60157270A JP 59012897 A JP59012897 A JP 59012897A JP 1289784 A JP1289784 A JP 1289784A JP S60157270 A JPS60157270 A JP S60157270A
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JP
Japan
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thin film
film light
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JP59012897A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Sato
和彦 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS60157270A publication Critical patent/JPS60157270A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • H01L31/076Multiple junction or tandem 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、アモルファス太陽電池等に使用される多層
構造を有する薄膜受光素子に関するものである。
〔従来技術〕
一般に、アモルファスSi太陽電池では太陽光スペクト
ルの特・定の波長領域の光しか利用できないため、この
欠点を補い高効率化を図る目的で、各々バンドギャップ
の異なる層を積層した多層構造素子が開発されている。
この多層構造素子は、光の入射側から順にバンドギャッ
プの広い材料で構成した薄膜受光層(以下、素子と記す
)を債屓したものであり、これにより、第1図に示すよ
うに太陽光スペクトルSのより広い波長領域を利用する
ことができる。第1図中、A、B、Cはそれぞれ第2図
で示した3層構造素子における各素子のスペクトル感度
を示す。第2図は多層構造素子の一例を示したもので、
図において、1,2.3はそれぞれpin素子であり、
その各バンドギャップEg1.Eg2.Eg3の大小関
係は、Egl>Eg2>Eg3となっている。4は金属
電極、5は上部電極としての透明導電膜、6は下部電極
としてのステンレス基板である。
ごのようなアモルファス太陽電池においては通常、アモ
ルファスSiをベースとして、高バンドギ中ノブ材料と
してa−3i:N:H,a−33:C等が、また低バン
ドギャップ材料としてa −3jGe:H,a−3iS
n:H等が用いられている。そして各々の層で発生する
光電流は、入射光スペクトルNo(λ)・(1−R)と
その素子の収集効率η(λ)の積の積分値、qJNo 
(λ)・(1−R) ・η (λ)dλで与えられる。
第3図にステンレス基板6上に作成されたアモルファス
太陽電池の平面図の一例を示す。通常、ステンレス基板
6上の全面に、若しくは基板6の周囲を残してアモルフ
ァス層10が成膜され、さらにその上にアモルファス層
10の周囲を残してインジウムスズ酸化物(1”FO)
等の透明導電膜(以下、I T Oと記す)5が形成さ
れ、最上部に金属の小電極4が形成されている。
また、第4図にアモルファスSiとアモルファス5iG
eとで構成した2層構造素子の断面図を示している。図
において、第2図、第3図と同一符号は同一のものを示
し、第1層素子1は0層(n”a−Si)Ia、+7−
(i a−3t)lb。
及びp層(p” a−33) I cからなり、第2層
素子2は、0層(n+a−3i) 2a、ilW (i
a−3iGe)2b、及びp層(p+a−3i)2cか
らなっている。また図中破線で示す矢印は光電流の流れ
を示している。゛そしてこの例においては、IrO2の
面積はアモルファス層10の面積より幾分小さくなって
いる。これは上部電極であるIrO2と下部電極である
ステンレス基板6とが電気的に短絡するのを防ぐためで
あるが、アモルファス[10は高抵抗膜であるため、ビ
「05で覆われζいない各層の周縁部分で発生した光電
流は収集されず、従って図に示すようにアモルファス層
のIrO2で覆われた部分のみが光電流発生における有
効面積となる。
第5図に第4図で示した2N構造素子の各素子の電流分
配図を示す。図中、曲線りを積分して得られる面積は、
第1層素子、即ちアモルファスSi素子の層で発生する
光電流値を表し、曲線Eの部分の面積は、アモルファス
St層を透過した光によっζ、第2N素子、即ちアモル
ファス5iGe素子の層で発生ずる光電流値を表わして
いる。
曲線りとEのスペクトルの分離の程度は両者の材料のバ
ンドギャップの違いに依存し、またそれぞれの層で発生
ずる光電流は各層の厚みにも依存するが、この第5図に
示したスペクトルは厚み4000人程度O7モルファス
Si素子と4000人程度O7モルファス5iGe素子
(光学ギヤツブ約1.5eV)とを積層した場合の代表
例である。
ごのような多層構造素子においては、各層で発生ずる光
電流値のうち最小のもので全体の出力電流が制限される
ため、出力電流を有効に取り出すには各素子層での発生
電流値をそろえることが必要である。しかし現状では、
アモルファスSt層で十分光電流を発生すべくその厚み
を4000Å以上とすると、アモルファスSt層を透過
した光によって次の層で発生する光電流は第3図の曲線
Eで示すように小さくなってしまう。これはアモルファ
スSl素子とアモルファス3iQe素子のスペクトル感
度特性の分離の程度が十分ではない、即ちアモルファス
5iGe素子の長波長感度が不十分なためである。
ここで、出力電流を有効に取り出すには、図中の感度曲
線EをE゛ とじて大きな電流値でバランスさせれば良
い訳であり、そこで現在、十分な長波長感度を有する前
述したような低バンドギャップ材料の開発が試みられて
いる。しかるに、例えばアモルファス5iGeにおいて
長波長感度を上げるべく膜中のGe濃度を増してゆくと
、膜質が低下し太陽電池への応用が難しくなる。従って
実際には第1N目のアモルファスSt層の厚みを薄くし
、そこを透過する光の量を増やすことによって第1Nと
第2Nで発生する光電流をそろえる方法が採られている
。つまり曲線りの部分の面積を少し犠牲にして小さくし
、曲線Eの部分の面積とバランスさせているわけである
一方、第6図に示すように3層襦造によりスペクトルを
F、’G、Hと3分割し、1層分の光電流を小さくする
方法も採られている。このような構造においては、一般
的に第1層目の材料としてアモルファスSi (a−3
t :H) 、a−3i :N:Hが、第2層目の材料
としてa−3t:H,Geをわずかに含むa−3iGe
:H等が、又第3層目の材料としてa−3iGe :H
,a−3iSn:H等が用いられている。この場合にも
第1層素子、第2層素子で発生する光電流を十分に得よ
うとした場合には、第3層素子で発生する光電流(Hで
囲まれた部分の′面積)が他に比で小さ9なり、全体の
出力電流を制限してしまうということがしばしば生ずる
〔発明の概要〕
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、多層構造
を有する薄膜受光素子において、所定の隣接する素子の
眉間に透光性導電膜を形成し、該透光性導電膜により、
発生した光電流を収集するようにすることにより、上記
導電膜以降の層の素子の、光電流発生に寄与する実効的
な有効面積を増加することができ、高い効率で光電流を
発生することのできる薄膜受光素子を提供することを目
的としている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第7図は本発明を2層構造を有する薄膜受光素子に適用
した場合の一実施例を示すもので、第4図に示す従来の
ものと異なる点は、第1層素子の1層1cと第2層素子
の0層2aの界面に透明電極7(透光性導電膜)が挿入
されていることである。
挿入する透明電極としてはIT○又は20〜30人の厚
みの金属(Tiなど)が適当である。
このような本実施例の構造により、第2層素子2で発生
した光電流は表面のIrO2で覆われていない部分から
も収集され、第2層素子2の光電流発生に寄与する有効
面積が増加したことになり、第5図で示した感度曲線E
を大きくすることができる。
第8図は、本発明をN層構造素子に適用したものであり
、第n層素子と第(n+1)要素子との界面に導電膜7
を挿入している。この構造では(n+1)番目以後の層
の素子の有効面積が増加されたことになる。
このような再実施例の構造を用いれば、多層構造太陽電
池において高効率化を図る時、特にノくンドギャソブ材
料の長波長領域の感度が不十分である場合にその有効性
を発揮する。
また第9図は、本発明を3層構造素子に適用したもので
あり、この実施例においては、第1層素子1と第2層素
子2との界面、及び第2層素子2と第3層素子3との界
面に、それぞれ面積の異なる透光性導電膜71.72を
形成したものである。
このように、各層間の界面に挿入する導電膜71゜72
の面積を変えることによって、第1層素子1から第3層
素子3での光電流発生に対する実効的な有効面積を自由
に選ぶことができる。
さらに第10図は、本発明による構造をガラス基板素子
に適用した場合の構造例を示したもので、図中11,1
2(4よそれぞれpin素子、13はITO114はガ
ラス基板、15は金属電極、17はpin素子11.1
2間に挿入された導電膜である。
このような実施例によれば、従来、素子の有効面積は図
中工の部分であったものが、導電膜17を挿入すること
により、素子11に対する有効面積はJとなり、素子1
2に対する有効面積はKとなり、それぞれの素子の有効
面積は増加することとなる。
なお、本発明の構造の適用は上記実施例に限るものでは
なく、各種カラ−センサ等の多層構造を有するすべての
薄膜受光素子において特定の層の光電流を増加させたい
時に適用が可能である。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明にかかる多層構造の薄膜受光素子
によれば、所定の隣接する素子の層間に透光性導電膜を
形成し、これにより該導電膜ツ隆の層の素子で発生した
光電流を収集するようにしたので、高い効率で光電流を
発生ずることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は太陽光スペクトルと3層構造太陽電池における
スペクトルの分配を示す図、第2図は3層構造太陽電池
の構成図、第3図は一般的なステンレス基板アモルファ
ス太陽電池の平面図、第4図は従来の2層構造太陽電池
の断面構成図、第5図はその電流分配図、第6図は従来
装置における3N構造の場合の電流分配図、第7図は本
発明を適用した2層構造太陽電池の一実施例を示す断面
構成図、第8図は本発明を適用したN層構造太陽電池の
一実施例を示す断面構成図、第9図は本発明を適用した
3層構造太陽電池の一実施例を示す断面構成図、第10
図は本発明を適用したガラス基板太陽電池の一実施例を
示す断面構成図である。 1.2.3−7p in@子(薄膜受光1ift’) 
、5 ・−・ITO(上部電極)、6・・・ステンレス
基板(下部電極)、7.17,71.72・・・透光性
導電膜。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 早 瀬 憲 − 第1図 うンシのシカシ長(ツーxm) − 第2図 @3図 第4図 第5図 第6図 光f)液長(1m)− 第9図 第10図 手続補正書(自発) 昭和59年8月 8日 特願昭59−12897号 2、発明の名称 薄膜受光素子 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号名 称 
(601)三菱電機株式会社 代表者片由仁八部 4、代理人 住 所 大阪市淀用区宮原4丁目1番45号新大阪八千
代ビル 氏名(8181)弁理士早瀬憲− 5、?ii正の対象 明m書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書第7頁第19〜第20行の1高いリフ率で
光電流を発生ずることのできる」を「高い光電流値を有
し、高効率の」に訂正する。 以 上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11対向する上、下電極間に複数の薄膜受光層を有す
    る薄膜受光素子において、ある薄膜受光層とこれに隣接
    する薄膜受光層との間に上記両電極が重なる領域を含み
    かつそれより大きい領域を有する透光性導電膜が形成さ
    れていることを特徴とする薄膜受光素子。 (2)上記透光性導電膜は、インジウムスズ酸化物であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜受
    光素子。 (3)上記透光性導電膜は、20〜30人の厚みの金属
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄
    膜受光素子。
JP59012897A 1984-01-26 1984-01-26 薄膜受光素子 Pending JPS60157270A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6377166A (ja) * 1986-09-19 1988-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
JPS63128771A (ja) * 1986-11-19 1988-06-01 Sanyo Electric Co Ltd 屋外設置用太陽電池
JPS63157484A (ja) * 1986-12-22 1988-06-30 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 半導体装置
JPS63157482A (ja) * 1986-12-22 1988-06-30 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 半導体装置及びその製法

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