JPS6035580A - 積層型薄膜太陽電池の製造方法 - Google Patents
積層型薄膜太陽電池の製造方法Info
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- JPS6035580A JPS6035580A JP59132583A JP13258384A JPS6035580A JP S6035580 A JPS6035580 A JP S6035580A JP 59132583 A JP59132583 A JP 59132583A JP 13258384 A JP13258384 A JP 13258384A JP S6035580 A JPS6035580 A JP S6035580A
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Classifications
-
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- 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
- H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
-
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- H01L31/0392—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
- H01L31/03921—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including only elements of Group IV of the Periodic Table
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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
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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の製造方法に関し、高出力を導出
することができる積層型薄膜太陽電池の製造方法に関す
るものである。
することができる積層型薄膜太陽電池の製造方法に関す
るものである。
〈従来技術〉
電力用太陽電池の低コスト化の−っの方法として、シリ
コン単結晶を用いて、プロセスフ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．．１〜（）、５〜と一定であり
、最適動作電流は、単Ｉヶ面積当り３ （１−５０＋ｎ
Ａ ／ ｃｍ”であるので４インチウェハーや５イン
チｉンエハーで１ま、１枚当りそれぞれ２ 、４ Ｉ）
０〜４，０００「１＋Ａ／枚、３ 、８０ （１〜Ｇ
、 ３ （ｌ Ｏ口ｈＡ／枚と極めて大きな電流とな
り、素子の直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。１（１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対
する割合が増大することとなり、太陽電池素子の実効的
な充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
池素子問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すこ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。
コン単結晶を用いて、プロセスフ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．．１〜（）、５〜と一定であり
、最適動作電流は、単Ｉヶ面積当り３ （１−５０＋ｎ
Ａ ／ ｃｍ”であるので４インチウェハーや５イン
チｉンエハーで１ま、１枚当りそれぞれ２ 、４ Ｉ）
０〜４，０００「１＋Ａ／枚、３ 、８０ （１〜Ｇ
、 ３ （ｌ Ｏ口ｈＡ／枚と極めて大きな電流とな
り、素子の直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。１（１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対
する割合が増大することとなり、太陽電池素子の実効的
な充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
池素子問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すこ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、従来装置にＪ５ける高出力化の問題、１．′
Ｊ。
Ｊ。
に鑑みてなされたもので、非晶質半導体の製造プロセス
の利点を利用して多層に積層することによって、集積さ
れた高出力太陽電池を作製し得る製造方法を提供する。
の利点を利用して多層に積層することによって、集積さ
れた高出力太陽電池を作製し得る製造方法を提供する。
〈実施例〉
まず太陽電池装置の高出力化を考えてみると、出力＝電
圧×電流の関係から、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−）、直列抵抗損失
を減少させることがで外る。ますこ一般【こ、非晶質半
導体材料を用いた太陽電池素子は、素子厚の増大に対し
、収集効率が極めて悪くなり（キャリアの拡散長か短い
）出力電流が制限される。これに対し、本災施例のよう
ｔこ厚み方向に複数の単位太陽電池１こ分割すると、受
光面から深いところでのキャリアの収集を増大させて、
光電変換効率の向」−に寄与しすこ太陽電池素子を得る
ことかできる。センサー用太陽電池においては、分割数
を適当に選ぶことにより、任意の出力電圧を１個の太陽
電池素子から１！Ｊ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、半導木間の薄膜成長時の
オートドーピングをおさえることができ、多層積層型半
導体装置の製造にとって非常に好都合である。
圧×電流の関係から、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−）、直列抵抗損失
を減少させることがで外る。ますこ一般【こ、非晶質半
導体材料を用いた太陽電池素子は、素子厚の増大に対し
、収集効率が極めて悪くなり（キャリアの拡散長か短い
）出力電流が制限される。これに対し、本災施例のよう
ｔこ厚み方向に複数の単位太陽電池１こ分割すると、受
光面から深いところでのキャリアの収集を増大させて、
光電変換効率の向」−に寄与しすこ太陽電池素子を得る
ことかできる。センサー用太陽電池においては、分割数
を適当に選ぶことにより、任意の出力電圧を１個の太陽
電池素子から１！Ｊ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、半導木間の薄膜成長時の
オートドーピングをおさえることができ、多層積層型半
導体装置の製造にとって非常に好都合である。
＋−＋
第１図に、］？ ／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。
位太陽電池を３段重ねた場合の具体例を示す。
１は受光面を被う〃う又基板（コーニング７０５９）で
、この」二に銀糸電極べ一又ト２をパターン印刷し、５
００〜８５０’Ｃで焼成する。次にｌ。
、この」二に銀糸電極べ一又ト２をパターン印刷し、５
００〜８５０’Ｃで焼成する。次にｌ。
Ｔ、０．＜ １１１２０３３１１０２）透明導電膜３を
基板塩２５０〜４５０℃で、電子ビーム蒸着装置によ１
）０．１０〜０．Ｘ５μ市厚蒸着する。次に水素ガスペ
ースにモノシラン（ＳｉＨ＝）を１０％添加しｔこ混合
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−＋ 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〜Ｓ ｔｏｒｒ成
長速度は６０〜１８１） Ａ ７分、基板温度は＋ ２５０〜３０１） ’Ｃで行い、Ｐ 層はＳ ｉ ｌ−
１＋ ／ Ｉ−１２ガスにジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）
ｌｆスを少量添加し、Ｎ）はＳ ；Ｈ＜／ ｌ（２＊ス
のみを用ν・、Ｎ＋層は５ｉＨ１／Ｈ２ガスにホスフィ
ン（Ｐｉ−１３／ｌ−１２）ガスを少量添加して成長さ
せる。
基板塩２５０〜４５０℃で、電子ビーム蒸着装置によ１
）０．１０〜０．Ｘ５μ市厚蒸着する。次に水素ガスペ
ースにモノシラン（ＳｉＨ＝）を１０％添加しｔこ混合
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−＋ 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〜Ｓ ｔｏｒｒ成
長速度は６０〜１８１） Ａ ７分、基板温度は＋ ２５０〜３０１） ’Ｃで行い、Ｐ 層はＳ ｉ ｌ−
１＋ ／ Ｉ−１２ガスにジボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）
ｌｆスを少量添加し、Ｎ）はＳ ；Ｈ＜／ ｌ（２＊ス
のみを用ν・、Ｎ＋層は５ｉＨ１／Ｈ２ガスにホスフィ
ン（Ｐｉ−１３／ｌ−１２）ガスを少量添加して成長さ
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、８．９及び１（）のアモルファスシリ＋−＋ フン単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ の第２＃′ｉ単位
太陽電池、及び１２，１３．１４のアモルファス＋−＋ シリコン単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｈの第３段の単位
太陽電池を形成し、人に裏面電極１５をニッケルの無電
解メッキ法及び電解メッキ法を併用して形成する。
て、８．９及び１（）のアモルファスシリ＋−＋ フン単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ の第２＃′ｉ単位
太陽電池、及び１２，１３．１４のアモルファス＋−＋ シリコン単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｈの第３段の単位
太陽電池を形成し、人に裏面電極１５をニッケルの無電
解メッキ法及び電解メッ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７モル７７人シリコンの吸収電流の計算例から
次のよ５に決定しｔこ。つまり、第２図の各単位太陽電
池の光電流口、ｉ２．ｉ３のうち最小の値が、太陽電池
素子の出力電流ｉの値を決めるので、１ｌ＝ｉ２＝ｉ３
の条件の時出力型）ガのが最大となる。そこで本具体例
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となるように、各単位太陽電池
のｊｖみを受光面側からそれぞれ、０．０６３μＩｌ＋
、０、１２７μＩ１１．０．５６０μｍとした。この場
合、ＩＴＯ透明導電膜の透過率を１００％とｌ１ｉｉ定
したか、現実的にはこの透過率とキャリア拡散長を考慮
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７モル７７人シリコンの吸収電流の計算例から
次のよ５に決定しｔこ。つまり、第２図の各単位太陽電
池の光電流口、ｉ２．ｉ３のうち最小の値が、太陽電池
素子の出力電流ｉの値を決めるので、１ｌ＝ｉ２＝ｉ３
の条件の時出力型）ガのが最大となる。そこで本具体例
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となるように、各単位太陽電池
のｊｖみを受光面側からそれぞれ、０．０６３μＩｌ＋
、０、１２７μＩ１１．０．５６０μｍとした。この場
合、ＩＴＯ透明導電膜の透過率を１００％とｌ１ｉｉ定
したか、現実的にはこの透過率とキャリア拡散長を考慮
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。
十−十
以上、Ｐ ／Ｎ ／Ｎ アモルファスシリフン単位太陽
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。
またこれらの池に、目的に応じ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
質半導体祠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か飛躍的に
広がる。単位太陽電池構造をショントキー接合太陽電池
とした場合、ショントキー接合の金属膜か、実施例の透
明導電膜の働きを兼Ｊユる、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
質半導体祠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か飛躍的に
広がる。単位太陽電池構造をショントキー接合太陽電池
とした場合、ショントキー接合の金属膜か、実施例の透
明導電膜の働きを兼Ｊユる、即ち透明導電膜を省略でき
ることは容易に類推できる。
く効 果〉
以」二本発明によれば、高出力電圧を取り出すことがで
きる多層積層型太陽電池を、低温プロセスで作製するこ
とができ、半導体層間のオートドーピングを抑制するこ
とができ、極めて特性の安定した高出力型太陽電池を得
ることができる。
きる多層積層型太陽電池を、低温プロセスで作製するこ
とができ、半導体層間のオートドーピングを抑制するこ
とができ、極めて特性の安定した高出力型太陽電池を得
ることができる。
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、第２図は第１図ので１価回路、第３図は入
射光をＡＭ２ ７Ｓ＋ｎ＋ｕ／ｃ＋ｌｌ”と仮定したと
とのアモルファスシリコンの素子厚と吸収電流の関係を
示す図である。 １ ；力゛ラス基板、 ２ ニゲリット電極、３．７，
１１ ：透明導電膜、 ＋ ４、ｌｉ、Ｉ２：Ｐ アモルファスシリコン層、５．９
．１３ ： Ｎ アモルファスシリコン層、十 ６．１（＋、１４：Ｎ ７モル７アスシリコン層、１５
：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、第２図は第１図ので１価回路、第３図は入
射光をＡＭ２ ７Ｓ＋ｎ＋ｕ／ｃ＋ｌｌ”と仮定したと
とのアモルファスシリコンの素子厚と吸収電流の関係を
示す図である。 １ ；力゛ラス基板、 ２ ニゲリット電極、３．７，
１１ ：透明導電膜、 ＋ ４、ｌｉ、Ｉ２：Ｐ アモルファスシリコン層、５．９
．１３ ： Ｎ アモルファスシリコン層、十 ６．１（＋、１４：Ｎ ７モル７アスシリコン層、１５
：裏面電極、
Claims (1)
- １）第１の電極上に、グロー放電で、第１の導電型不純
物気体を添加した５ｉｌＬ／ｌＩ２混合ガスにより第１
の導電型不純物濃度が高いアモルファスシリフン層を、
ＳｉＨ，／ｌ（２ガスによりアンド−ブトアモルファス
シリコン層を、５ｉｌＬ／Ｈ２ガスに第２の導電型の不
純物気体を添加した混合ガスにより第２の導電型不純物
濃度の高いアモルファスシリコン層を順次積層して単位
薄膜太陽電池を形成し、上記各層の積層を繰返して２個
以上の単位薄膜太陽電池を積層し、最上層アモルファス
シリコン層に電極を形成することを特徴とする積層型薄
膜太陽電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132583A JPS6035580A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 積層型薄膜太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132583A JPS6035580A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 積層型薄膜太陽電池の製造方法 |
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 |
|---|---|
| JPS6035580A true JPS6035580A (ja) | 1985-02-23 |
Family
ID=15084726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132583A Pending JPS6035580A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 積層型薄膜太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035580A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021100A (en) * | 1989-03-10 | 1991-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Tandem solar cell |
| JPH04210151A (ja) * | 1990-11-27 | 1992-07-31 | Shiyunichi Matsuhama | ボールねじ |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59132583A patent/JPS6035580A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021100A (en) * | 1989-03-10 | 1991-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Tandem solar cell |
| JPH04210151A (ja) * | 1990-11-27 | 1992-07-31 | Shiyunichi Matsuhama | ボールねじ |
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