JPS6035581A - 薄膜太陽電池装置 - Google Patents
薄膜太陽電池装置Info
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- JPS6035581A JPS6035581A JP59132584A JP13258484A JPS6035581A JP S6035581 A JPS6035581 A JP S6035581A JP 59132584 A JP59132584 A JP 59132584A JP 13258484 A JP13258484 A JP 13258484A JP S6035581 A JPS6035581 A JP S6035581A
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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
- H01L31/04—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
-
- 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】
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゛乙プロセスコストを低減させるため
、３インチツエハーから、４インチウェハー、さらに、
５インチ、６スンチウエ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３０〜５０＋＋＋ｊ〜／ｅ
ｌ＋１”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２，４００〜４．００１’、
１ 「１１Ａ ７枚、３．８００〜６ 、３００ｍＡ／
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。直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か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。
コン単結晶を用い゛乙プロセスコストを低減させるため
、３インチツエハーから、４インチウェハー、さらに、
５インチ、６スンチウエ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３０〜５０＋＋＋ｊ〜／ｅ
ｌ＋１”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２，４００〜４．００１’、
１ 「１１Ａ ７枚、３．８００〜６ 、３００ｍＡ／
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。直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か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−太陽電池息子の
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。
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、非晶質半導体の製造プロセスの利点
を有効に活用して太陽電池を複数段重ねることにより高
出力電圧の太陽電池装置を得るものである。
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、非晶質半導体の製造プロセスの利点
を有効に活用して太陽電池を複数段重ねることにより高
出力電圧の太陽電池装置を得るものである。
〈実施例〉
太陽電池装置の出力は、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【こ分割し、
電圧を分割数倍し、電）ＡＣ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
がで外る。また一般に、非晶質半導体材料を用いた太陽
電池素子は、素子ＩＮ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構造は、受光面から深いところ
でのキャリアの収集効率を増大させ、太陽電池素子の充
電変換効率向上に寄与する。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トーヒ／グ
をおさえることができる。
受光面から厚み方向に複数の単位太陽電池【こ分割し、
電圧を分割数倍し、電）ＡＣ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
がで外る。また一般に、非晶質半導体材料を用いた太陽
電池素子は、素子ＩＮ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構造は、受光面から深いところ
でのキャリアの収集効率を増大させ、太陽電池素子の充
電変換効率向上に寄与する。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トーヒ／グ
をおさえることができる。
十−＋
１ｉ１１１１こ、Ｐ ／Ｎ ／Ｎ アモルファスシリコ
ン単位太陽電池を３段重Ｊまた場合の具体例を示す。
ン単位太陽電池を３段重Ｊまた場合の具体例を示す。
１は受光面を被うガラス基板（コーニング７０５９）で
、この上に銀糸電極ペースト２をパターン印刷し、５０
０〜８５０°Ｃで焼成する。次にＩ。
、この上に銀糸電極ペースト２をパターン印刷し、５０
０〜８５０°Ｃで焼成する。次にＩ。
Ｔ、Ｏ，（Ｉｎ２０３ＳＩ＋０２）透明導電膜３を基板
温１度２５０〜４５０℃で、電子ビーム蒸着装置により
０．１０〜０．１５μｍ厚蒸着ミー。次に水素がスペー
スにモアシラン（ＳｉＨ４）を１０％添加した混合ガス
（ＳｉＨ４／Ｈ□）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＋−＋ 単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ （第１図４．５゜６）
の成長を（ｊう。この場合、ガス圧は１〜Ｓ Ｌｏｒｒ
戒長速変長速度〜１８０′Ａ／分、基板温度は２５（）
〜３００ ’Ｃで行い、Ｐ 層はＳ ｉ Ｈ、／ Ｉ−
１２ガスにノボラン（Ｂ、）１６／）１２）が又を少量
添加１１、一層１ｆＳ ｉｌ−＋、、／ ｌ−１２ｙ
Ｘｎ−’＋ヲ用Ａ’、Ｎ＋層はＳｉＨ４／Ｈ：ガスにホ
スフィン（１’ｌ−１：ｌ、／ｌ−１２）ガスを少量添
加して成長させる。
温１度２５０〜４５０℃で、電子ビーム蒸着装置により
０．１０〜０．１５μｍ厚蒸着ミー。次に水素がスペー
スにモアシラン（ＳｉＨ４）を１０％添加した混合ガス
（ＳｉＨ４／Ｈ□）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＋−＋ 単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ （第１図４．５゜６）
の成長を（ｊう。この場合、ガス圧は１〜Ｓ Ｌｏｒｒ
戒長速変長速度〜１８０′Ａ／分、基板温度は２５（）
〜３００ ’Ｃで行い、Ｐ 層はＳ ｉ Ｈ、／ Ｉ−
１２ガスにノボラン（Ｂ、）１６／）１２）が又を少量
添加１１、一層１ｆＳ ｉｌ−＋、、／ ｌ−１２ｙ
Ｘｎ−’＋ヲ用Ａ’、Ｎ＋層はＳｉＨ４／Ｈ：ガスにホ
スフィン（１’ｌ−１：ｌ、／ｌ−１２）ガスを少量添
加して成長させる。
１１段の単位太陽電池が形成されたガラス基板１１こつ
いて、入射光の全部式も）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ｌＯのアモルファ
スシリコン単ＩＭ太陽ＨａｌＦｊＰ／Ｎ ／Ｎ〜第２第
２竹単陽電池、及び同様の透明導電膜１１．１２，１３
．１．４のアモルファス＋−＋ シリフン、単位太陽電池ＪｉＰ ／Ｎ ／Ｈの第３段の
単位太陽電池を形成し次に裏面電極１５をニッケルの無
電解メッキ法及び電解メ・ツキ法を併用して形成する。
いて、入射光の全部式も）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ｌＯのアモルファ
スシリコン単ＩＭ太陽ＨａｌＦｊＰ／Ｎ ／Ｎ〜第２第
２竹単陽電池、及び同様の透明導電膜１１．１２，１３
．１．４のアモルファス＋−＋ シリフン、単位太陽電池ＪｉＰ ／Ｎ ／Ｈの第３段の
単位太陽電池を形成し次に裏面電極１５をニッケルの無
電解メッキ法及び電解メ・ツ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電流の計算例から
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、太陽電池
素子の出力型ｉＸ５ ｉの値を決めるので、１ｌ＝ｉ２
”ｉ３の条件の時出力電流１が最大となる。そこで本５
１体例では、第：（し１のアモルファスシリコンの吸収
電流の計算例がら己＝ｉ２＝ｉ３となるように、各１１
を位太陽電池のｊ７みを受光面側からそれぞれ、＋１
、ｆ、ｌ ６３μｍ１１．０．１２７μｍｎ、ｔＬ５６
０μＩＩＩとした。この場合、■１０透明導電膜の透過
率を１ （１，ｆ、１％と仮定したか、現実的にはこの
透過率とキャリア鉱故艮を考慮して、各単位太陽電池の
厚みを決定する必要がある。
第３図のアモルファスシリコンの吸収電流の計算例から
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、太陽電池
素子の出力型ｉＸ５ ｉの値を決めるので、１ｌ＝ｉ２
”ｉ３の条件の時出力電流１が最大となる。そこで本５
１体例では、第：（し１のアモルファスシリコンの吸収
電流の計算例がら己＝ｉ２＝ｉ３となるように、各１１
を位太陽電池のｊ７みを受光面側からそれぞれ、＋１
、ｆ、ｌ ６３μｍ１１．０．１２７μｍｎ、ｔＬ５６
０μＩＩＩとした。この場合、■１０透明導電膜の透過
率を１ （１，ｆ、１％と仮定したか、現実的にはこの
透過率とキャリア鉱故艮を考慮して、各単位太陽電池の
厚みを決定する必要がある。
要は尤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）“１が制御される６十−＋ 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」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。
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）“１が制御される６十−＋ 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」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、目的に応じて本発明により単位太陽
電池の屑構遺、重ね段数を任意に選」ぐことにより、非
晶質半導体６料を用いた太陽電池素子の光電変換効率が
向上し、また高出力電圧か得られその応Ｉｌｌ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、ショットキー接合の金属膜が、実施
例の透明導電膜の働きを、１１５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。
電池の屑構遺、重ね段数を任意に選」ぐことにより、非
晶質半導体６料を用いた太陽電池素子の光電変換効率が
向上し、また高出力電圧か得られその応Ｉｌｌ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、ショットキー接合の金属膜が、実施
例の透明導電膜の働きを、１１５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〉
以上本発明によれば、薄膜太陽電池の製造プロセスにお
ける利点を生がして太陽電池素子を光の入射方向に対し
て複数段に重ねて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入射光に対して利用効率
の高い薄膜太陽電池を得ることができる。
ける利点を生がして太陽電池素子を光の入射方向に対し
て複数段に重ねて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入射光に対して利用効率
の高い薄膜太陽電池を得ることができる。
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、第２図はｆｆＮ図の等何回路、第３図は入
射光をＡ Ｍ ２ ７５ ｍｕ／ ｃａｎ２と仮定した
とき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 ニガラス基板、 ２ニゲリツド電極、３．７．１１
：透明導電膜、 ＋ ４、Ｌｌ ２ ： 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 ６．１０，１４：Ｎ アモルファスシリコン層、１５：
裏面電極、 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 （１０００名）第１
圓 ！・２図
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ｆｆＮ図の等何回路、第３図は入
射光をＡ Ｍ ２ ７５ ｍｕ／ ｃａｎ２と仮定した
とき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 ニガラス基板、 ２ニゲリツド電極、３．７．１１
：透明導電膜、 ＋ ４、Ｌｌ ２ ： 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 ６．１０，１４：Ｎ アモルファスシリコン層、１５：
裏面電極、 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 （１０００名）第１
圓 ！・２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）前面電極と裏面電極間に、複数の非晶質半導体層か
らなる単位薄膜太陽電池を複数個積層して、上記両面電
極間に複数個の単位薄膜太陽電池を直列接続すると共に
、上記両電極の少なくともいずれか一方を透明電極とし
たことを特徴とする薄膜太陽電池装置。 ２）前記各単位薄膜太陽電池の非晶質半導体層子−十 はＰ ／Ｎ ／Ｎ 構造からなるアモルファスシリコン
層であ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132584A JPS6035581A (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 |
|---|---|---|---|
| JP59132584A JPS6035581A (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 |
|---|---|
| JPS6035581A true JPS6035581A (ja) | 1985-02-23 |
Family
ID=15084750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132584A Pending JPS6035581A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 薄膜太陽電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035581A (ja) |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59132584A patent/JPS6035581A/ja active Pending
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