JPS60170981A - 薄膜太陽電池 - Google Patents
薄膜太陽電池Info
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- JPS60170981A JPS60170981A JP59027804A JP2780484A JPS60170981A JP S60170981 A JPS60170981 A JP S60170981A JP 59027804 A JP59027804 A JP 59027804A JP 2780484 A JP2780484 A JP 2780484A JP S60170981 A JPS60170981 A JP S60170981A
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
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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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for 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
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は半導体薄膜からなる光電変換領域の両面に透明
導電膜よりなる透明電極と金属電極とを有し、透明′電
極の一方の側に備えられた集電電極と金属電極とから光
起電力が取り出される薄膜太陽電池に関する。
導電膜よりなる透明電極と金属電極とを有し、透明′電
極の一方の側に備えられた集電電極と金属電極とから光
起電力が取り出される薄膜太陽電池に関する。
ｒ従来技術とその問題点〕
非晶質シリコン（以下ａ−８ｉと記す）の価電子制御が
可能であることが発見されて以来、この材料を用いた電
子素子の開発が進められている。特に太陽電池に関して
は、電卓等の民生機器への適用はすでに実現されている
。しかし、いわゆる発に％の太陽電池への適用は、ａ−
８ｉが単結晶シリコンに比較して、低価格であるにもか
かわらず、その特性が多少劣っているために実用化が困
難な状況である。この理由は幾つかあるが、ａ−８ｉＱ
＋抵抗が高いために、ａ −Ｓ ｉ層の光の入射側の面
に透明電極を形成する必要があることも大きな理由の一
つである。この透明電極は、通常Ｉ Ｔ Ｕ 、 ５ｎ
０２等金属酸化物が用いられるが、その抵抗が無視出来
る程小さくはないために、透明電極での電力損失が一つ
の問題である。
可能であることが発見されて以来、この材料を用いた電
子素子の開発が進められている。特に太陽電池に関して
は、電卓等の民生機器への適用はすでに実現されている
。しかし、いわゆる発に％の太陽電池への適用は、ａ−
８ｉが単結晶シリコンに比較して、低価格であるにもか
かわらず、その特性が多少劣っているために実用化が困
難な状況である。この理由は幾つかあるが、ａ−８ｉＱ
＋抵抗が高いために、ａ −Ｓ ｉ層の光の入射側の面
に透明電極を形成する必要があることも大きな理由の一
つである。この透明電極は、通常Ｉ Ｔ Ｕ 、 ５ｎ
０２等金属酸化物が用いられるが、その抵抗が無視出来
る程小さくはないために、透明電極での電力損失が一つ
の問題である。
第１図はこの電力損失を説明するための薄膜太陽電池の
断面図である。ガラス基板１の上に上述の透明電極２が
形成され、その上の所定の領域をａ −Ｓ ｉ接合層３
が被覆する。ａ −Ｓ ｉ接合層３は、例えば下側から
順にりんを添加したｎ層、無添加のｉ層、はう素を添加
したｐ層からなる。さらに、この上にＡｔ等の金属電極
４が被着し、一方透明電極２の露出面に金属の集電電極
５が形成されている。この薄膜太陽電池にガラス基板１
の側から太陽光７が入射し、ａ−８ｉ層３に達すると電
子−正孔対が発生し、これらが内部電界によって分離さ
れ、金属電極と透明電極に各々移動する。ａ−８ｉ中で
発生する電流は単位面積当り均一であるから、結局集電
々極５の近くで、透明′電極内を横方向に流れる電流６
の密度は図に示す様に非常に大きくなる。一般に抵抗内
の電力損失は１．Ｒで表わされるから、透明電極内の電
流密度が大きい部分での損失は相当大きくなる。透明電
極の厚さを厚くすれば、横方向の抵抗を小さくすること
は可能であるが、反面透明電極の光の透過率が小さくな
るため、発生電流が小さくなる。
断面図である。ガラス基板１の上に上述の透明電極２が
形成され、その上の所定の領域をａ −Ｓ ｉ接合層３
が被覆する。ａ −Ｓ ｉ接合層３は、例えば下側から
順にりんを添加したｎ層、無添加のｉ層、はう素を添加
したｐ層からなる。さらに、この上にＡｔ等の金属電極
４が被着し、一方透明電極２の露出面に金属の集電電極
５が形成されている。この薄膜太陽電池にガラス基板１
の側から太陽光７が入射し、ａ−８ｉ層３に達すると電
子−正孔対が発生し、これらが内部電界によって分離さ
れ、金属電極と透明電極に各々移動する。ａ−８ｉ中で
発生する電流は単位面積当り均一であるから、結局集電
々極５の近くで、透明′電極内を横方向に流れる電流６
の密度は図に示す様に非常に大きくなる。一般に抵抗内
の電力損失は１．Ｒで表わされるから、透明電極内の電
流密度が大きい部分での損失は相当大きくなる。透明電
極の厚さを厚くすれば、横方向の抵抗を小さくすること
は可能であるが、反面透明電極の光の透過率が小さくな
るため、発生電流が小さくなる。
本発明はかかる欠点を除去し、透明電極内における電力
損失の少ない薄膜太陽電池を提供することを目的とする
。
損失の少ない薄膜太陽電池を提供することを目的とする
。
本発明による太陽電池では、半導体薄膜からなる光電変
換領域が透明電極に備えられる集電電極の側に向って次
第に幅が広くなる形状を有することによって上記の目的
が達成される。
換領域が透明電極に備えられる集電電極の側に向って次
第に幅が広くなる形状を有することによって上記の目的
が達成される。
第２図ｔａｌ、 （ｂｌは本発明の効果を具体的かつ定
量的に示すための説明図である。第２図１３１は、透明
電極、ａ −Ｓ ｉ層、金属電極から成る積層構造１］
が平面的には技さｔ１幅Ｗの矩形である従来の太陽電池
であり、第２図１ｂ＋は積層構造１１が平面的には高さ
ｔ、底辺２Ｗの三角形である本発明の一実施例である。
量的に示すための説明図である。第２図１３１は、透明
電極、ａ −Ｓ ｉ層、金属電極から成る積層構造１］
が平面的には技さｔ１幅Ｗの矩形である従来の太陽電池
であり、第２図１ｂ＋は積層構造１１が平面的には高さ
ｔ、底辺２Ｗの三角形である本発明の一実施例である。
ａ−８ｉ層で発生した電流は集電電極５に向って矢印１
２の方向に流れる。今、座標Ｘ点での積層構造の幅をｙ
とすると、微小長さｄｘ中での電力損失ｐ２は、 ｚ Ｐｘ＝Ｉ−Ｒ・□ −・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・＋１１で表４つされる。ここで
、■はこの点を通過する電流、■（は透明゛電極のシー
ト抵抗である。従って全損失ＰはＯからｔまで積分する
ことによって、でめられる。
２の方向に流れる。今、座標Ｘ点での積層構造の幅をｙ
とすると、微小長さｄｘ中での電力損失ｐ２は、 ｚ Ｐｘ＝Ｉ−Ｒ・□ −・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・＋１１で表４つされる。ここで
、■はこの点を通過する電流、■（は透明゛電極のシー
ト抵抗である。従って全損失ＰはＯからｔまで積分する
ことによって、でめられる。
第２図（ａｌの場合は ｙ＝Ｗ（一定）、Ｉ＝ｘ−Ｗ−
Ｊとなるから（２）式を用いて Ｐａ ＝−ｊＷＪ２Ｒ
ｔ３・（３）である。ただしＪはａ −Ｓ ｉ層の単位
面積当りの発生電流である。−力筒２図ｔｂｌの場合は
ｙ−７・２Ｗ。
Ｊとなるから（２）式を用いて Ｐａ ＝−ｊＷＪ２Ｒ
ｔ３・（３）である。ただしＪはａ −Ｓ ｉ層の単位
面積当りの発生電流である。−力筒２図ｔｂｌの場合は
ｙ−７・２Ｗ。
２
■＝７Ｗ−Ｊとなるから
Ｐｂ＝−ＷＪ Ｒ１・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・＋４）である。
・・・・・・・・・・・・・・＋４）である。
（３）式と（４）式を比較すると係数だけ異なっており
、ａ −Ｓ ｉ層の面積が等しい第２図（ａｌ、 （ｂ
ｌを比較して、ｌｂｌの場合の損失は（ａｌの場合の％
、すなわち３７．５％に低減することが判かる。つまり
透明電極に備えられる集電電極５に向ってａ−８ｉ層の
幅が広がる様な形状とすることで電力損失を大幅に小さ
くできることになる。
、ａ −Ｓ ｉ層の面積が等しい第２図（ａｌ、 （ｂ
ｌを比較して、ｌｂｌの場合の損失は（ａｌの場合の％
、すなわち３７．５％に低減することが判かる。つまり
透明電極に備えられる集電電極５に向ってａ−８ｉ層の
幅が広がる様な形状とすることで電力損失を大幅に小さ
くできることになる。
第３図は、第２図（ｂｌに示した本発明の第一の実施例
の斜視図である。、透明電極２に対向する金属電極４を
流れる電流は、幅の狭い部分の方が大きくなるが、金属
の抵抗率は透明導電材料に比較し ′て約４桁小さいの
で、上で議論した電力損失の問題は金属電極では無視で
きる。
の斜視図である。、透明電極２に対向する金属電極４を
流れる電流は、幅の狭い部分の方が大きくなるが、金属
の抵抗率は透明導電材料に比較し ′て約４桁小さいの
で、上で議論した電力損失の問題は金属電極では無視で
きる。
第４図に示された本発明の第二の実施例では、それぞれ
透明電極２１．２２．２３、ａ −Ｓ ｉ接合層３１．
３２゜３３、金属電極４１．４２．４３からなる第３図
と同じ構造の三つの太陽電池菓子８１．８２．８３が共
通ガラス基板１０の上に形成され、直列接続される。す
なわち集電電極５１．５２が隣接素子の金属電極４２．
４３と電気的に接触している。これらの集電電極上金属
電極は、マスクを用いての選択金属蒸着あるいは全面蒸
着後の選択エツチングにより同時に連結して形成すれば
有利であることは言うまでもない。第５図は第４図の実
施例の平面図である。
透明電極２１．２２．２３、ａ −Ｓ ｉ接合層３１．
３２゜３３、金属電極４１．４２．４３からなる第３図
と同じ構造の三つの太陽電池菓子８１．８２．８３が共
通ガラス基板１０の上に形成され、直列接続される。す
なわち集電電極５１．５２が隣接素子の金属電極４２．
４３と電気的に接触している。これらの集電電極上金属
電極は、マスクを用いての選択金属蒸着あるいは全面蒸
着後の選択エツチングにより同時に連結して形成すれば
有利であることは言うまでもない。第５図は第４図の実
施例の平面図である。
第６図は、４＠４、第５図で示した３＠列接続素子の素
子形状を直角三角形とし、逆向きに２組配置したもので
あり、長方形のガラス板１０の上に形成すれば、受光面
積利用率が向上し、より実用的な構成となっている。
子形状を直角三角形とし、逆向きに２組配置したもので
あり、長方形のガラス板１０の上に形成すれば、受光面
積利用率が向上し、より実用的な構成となっている。
第７図は円形の基板１０に１４円の形状を有する太陽電
池素子９１〜９４を４個直列に接続した実施例を示して
いる。いずれの場合も第一の実施例で示した二等辺三角
形の形状の素子の場合と全く同じ効果が得られる。
池素子９１〜９４を４個直列に接続した実施例を示して
いる。いずれの場合も第一の実施例で示した二等辺三角
形の形状の素子の場合と全く同じ効果が得られる。
本発明は、薄膜太陽電池の光電変換領域にその一面に接
して設けられる透明電極の集電電極に向って幅が漸増す
る形状を持たせることによって透明電極内の電流の流れ
を分散させ、そこでの電力損失を大幅に軽減することに
なる。光電変換領域ならびにそれに積層される両面の電
極の形状を、太陽電池の設置場所に応じて上記の条件−
で適宜選定すれば、同一受光面積での太陽電池の出方を
増大させることが可能となり、得られる効果は極めて太
きい。
して設けられる透明電極の集電電極に向って幅が漸増す
る形状を持たせることによって透明電極内の電流の流れ
を分散させ、そこでの電力損失を大幅に軽減することに
なる。光電変換領域ならびにそれに積層される両面の電
極の形状を、太陽電池の設置場所に応じて上記の条件−
で適宜選定すれば、同一受光面積での太陽電池の出方を
増大させることが可能となり、得られる効果は極めて太
きい。
第１図は本発明の対象である薄膜太陽電池の一例の断面
図、第２図は本発明の詳細な説明図で・第２図ｆａｌは
従来例の平面図、第２図ｆｂｌは本発明の一実施例の平
面図、第３図は本発明の一実施例の斜視図、第４図は別
の実施例の斜視図、第５図はその平面図、第６図、第７
１はそれぞれ異なる実施例の平面図である。。 １’、１０・・・ガラス基板、２．２１．２２．２’・
・・透明電極、３、３１．３２．３３− ａ−８ｉ接合
層、４．４１．４２．４３−・・金属電極、５．５１．
５２．５３・・・集電電極、８１．８２．８３．９１．
９２．９３゜９４・・・太陽電池素子。 ｊｒ１図 才２図 才３図 ２４叉
図、第２図は本発明の詳細な説明図で・第２図ｆａｌは
従来例の平面図、第２図ｆｂｌは本発明の一実施例の平
面図、第３図は本発明の一実施例の斜視図、第４図は別
の実施例の斜視図、第５図はその平面図、第６図、第７
１はそれぞれ異なる実施例の平面図である。。 １’、１０・・・ガラス基板、２．２１．２２．２’・
・・透明電極、３、３１．３２．３３− ａ−８ｉ接合
層、４．４１．４２．４３−・・金属電極、５．５１．
５２．５３・・・集電電極、８１．８２．８３．９１．
９２．９３゜９４・・・太陽電池素子。 ｊｒ１図 才２図 才３図 ２４叉
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）半導体薄膜からなる光電変換領域の両面に透明導電
膜よりなる透明電極とを有し、透明電極の一方の側に備
えられた集電電極と金属電極とから光起電力が取り出さ
れるものにおいて、光電変換領域が果ｇ’ｉＩｆ極の側
に向って次第に幅が広くなる形状を有することを特徴と
する薄膜太陽電池。 ２、特許請求の範囲第１項記−載の電池において、光′
成変換領域が両面の透明電極２よび金属成極と共に直角
三角形の形状を有する複数の太陽電池素子が、各２素子
の直角三角形の斜辺を隣接させて共通基板上に配置され
たことを特徴とする薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027804A JPS60170981A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027804A JPS60170981A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60170981A true JPS60170981A (ja) | 1985-09-04 |
Family
ID=12231163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59027804A Pending JPS60170981A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60170981A (ja) |
-
1984
- 1984-02-16 JP JP59027804A patent/JPS60170981A/ja active Pending
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