JPS6066874A - 薄膜太陽電池素子 - Google Patents
薄膜太陽電池素子Info
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- JPS6066874A JPS6066874A JP58177483A JP17748383A JPS6066874A JP S6066874 A JPS6066874 A JP S6066874A JP 58177483 A JP58177483 A JP 58177483A JP 17748383 A JP17748383 A JP 17748383A JP S6066874 A JPS6066874 A JP S6066874A
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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
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
- H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
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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
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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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】
〈技術分野〉
本発明は薄膜太陽電池素子の構造に関するものである。
〈従来技術〉
太陽電池素子の軽量化は、特に人工衛星搭載用（宇宙用
）のセルにおいて極めて重要な課題である。従来、Ｇａ
Ａｓ系太陽電池は宇宙用太陽電池として １）高効率が期待できること ２）耐放射線性にすぐれていること ３）高温での動作が可能であること などＳｉ太陽電池よりすぐれた特長を有していることか
ら、その開発が進められてきた。
）のセルにおいて極めて重要な課題である。従来、Ｇａ
Ａｓ系太陽電池は宇宙用太陽電池として １）高効率が期待できること ２）耐放射線性にすぐれていること ３）高温での動作が可能であること などＳｉ太陽電池よりすぐれた特長を有していることか
ら、その開発が進められてきた。
現在提案されているＧａＡｓ系太陽電池は、１９７２年
ＩＢＭのＨｏｖｅｌらによって提案されたＧａＡｌＡｓ
／ＧａＡｓヘテロフェース構造を有するものがほとんど
で、基板には厚さ３００μｍ程度のＧａＡｓ単結晶ウェ
ファが用いられていた。しかしＧａＡｓ系太陽電池を用
いると、Ｓｉ太陽電池の約１．５倍の出力を得ることが
期待できるものの、ＧａＡｓの比重がＳｉの比重の２倍
以上あるため単位重量あたりの出力（ｗ／ｇ）の観点か
らＧａＡｓ系太陽電池を評価した場合、必ずしも宇宙用
としてＳｉ太陽電池よりすぶれているとは言い難い。加
えてＧａＡｓはその劈開性のためにＳｉより割れやすく
、Ｓｉセルと同程度に基板厚さを薄くすることで太陽電
池の軽量化を計ることも難しい、という欠点があった。
ＩＢＭのＨｏｖｅｌらによって提案されたＧａＡｌＡｓ
／ＧａＡｓヘテロフェース構造を有するものがほとんど
で、基板には厚さ３００μｍ程度のＧａＡｓ単結晶ウェ
ファが用いられていた。しかしＧａＡｓ系太陽電池を用
いると、Ｓｉ太陽電池の約１．５倍の出力を得ることが
期待できるものの、ＧａＡｓの比重がＳｉの比重の２倍
以上あるため単位重量あたりの出力（ｗ／ｇ）の観点か
らＧａＡｓ系太陽電池を評価した場合、必ずしも宇宙用
としてＳｉ太陽電池よりすぶれているとは言い難い。加
えてＧａＡｓはその劈開性のためにＳｉより割れやすく
、Ｓｉセルと同程度に基板厚さを薄くすることで太陽電
池の軽量化を計ることも難しい、という欠点があった。
ところでＧａＡｓは光の吸収係数か大きく（１．４３ｅ
Ｖ以上のフォトンに対して１０４／ｃｍ以上）数μｍの
厚さがあれば太陽光のエネルギーのほとんどを吸収する
に充分である。また少数キャリアの拡散長は数μｍ程度
であるため、５μｍ程度の粒径を有する多結晶膜を使用
することで粒界の影響をさけることが可能で、理論的に
は単結晶なみに１７．５％程度の効率が得られることが
知られている。このことから太陽電池の低価格化を目標
としたＧａＡｓ薄膜太陽電池の開発が種々の方法で進め
られている。その方法として基板に通常、モリブデン、
タングステン、タンタル、ニオブ等を利用し、ＧａＡｓ
層の形成には、蒸着法、ハロゲン輸送法、有機金属を用
いた気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などを採用する方法が
ある。これら種々の形成法のうち、有機金属を用いた気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によれば用いる基板の結晶性
にかかわらず、基板温度、成長速度等の条件を適切に設
定することでその基板上に多結晶ＧａＡｓ層を形成する
ことが可能である。
Ｖ以上のフォトンに対して１０４／ｃｍ以上）数μｍの
厚さがあれば太陽光のエネルギーのほとんどを吸収する
に充分である。また少数キャリアの拡散長は数μｍ程度
であるため、５μｍ程度の粒径を有する多結晶膜を使用
することで粒界の影響をさけることが可能で、理論的に
は単結晶なみに１７．５％程度の効率が得られることが
知られている。このことから太陽電池の低価格化を目標
としたＧａＡｓ薄膜太陽電池の開発が種々の方法で進め
られている。その方法として基板に通常、モリブデン、
タングステン、タンタル、ニオブ等を利用し、ＧａＡｓ
層の形成には、蒸着法、ハロゲン輸送法、有機金属を用
いた気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などを採用する方法が
ある。これら種々の形成法のうち、有機金属を用いた気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によれば用いる基板の結晶性
にかかわらず、基板温度、成長速度等の条件を適切に設
定することでその基板上に多結晶ＧａＡｓ層を形成する
ことが可能である。
〈発明の目的〉
本発明の目的は上記のような薄膜太陽電池のすぐれた特
長をできる限り保持しつつ、なおかつ現在開発が進めら
れているＳｉ薄膜太陽電池素子なみのｗ／ｇを有するこ
とが可能な薄膜太陽電池素子の構造を提供することにあ
り、あらかじめモリブデン、タングステン、タンタル等
の金属で表面をコートした薄いガラススリップを基板に
用い、この上に薄膜太陽電池を形成することで単位重量
あたりの出方向上を計る。
長をできる限り保持しつつ、なおかつ現在開発が進めら
れているＳｉ薄膜太陽電池素子なみのｗ／ｇを有するこ
とが可能な薄膜太陽電池素子の構造を提供することにあ
り、あらかじめモリブデン、タングステン、タンタル等
の金属で表面をコートした薄いガラススリップを基板に
用い、この上に薄膜太陽電池を形成することで単位重量
あたりの出方向上を計る。
〈実施例〉
第１図〜第４図は本発明の一実施例の各工程を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
第１図は本発明による太陽電池素子を構成するための基
板の断面を示す。薄いガラススリップ１上に予めモリブ
デン、タングステン、タンタル等の導電膜２を、例えば
真空蒸着法等により形成する。電極となる導電膜２が形
成された上記基板１上に、ＭＯＣＶＤ法にて第２図に示
す如くＧａＡｓ系薄膜太陽電池半導体層３が形成させる
。該ＧａＡｓ系半導体層３は次の多層エピタキシャル気
相成長工程によって形成される。即ちまず基板温度９０
０℃にて厚さ約２μｍのＧａＡｓ第１層４１が形成され
る。ここでいったん基板温度を１１００℃程度まで上げ
て約５分程度にＧａＡｓ第１層４１をアニールする。こ
の熱処理において第１層がらのＡｓ離脱を防ぐために多
量のＡｓＨ３を流すことが望ましい。
板の断面を示す。薄いガラススリップ１上に予めモリブ
デン、タングステン、タンタル等の導電膜２を、例えば
真空蒸着法等により形成する。電極となる導電膜２が形
成された上記基板１上に、ＭＯＣＶＤ法にて第２図に示
す如くＧａＡｓ系薄膜太陽電池半導体層３が形成させる
。該ＧａＡｓ系半導体層３は次の多層エピタキシャル気
相成長工程によって形成される。即ちまず基板温度９０
０℃にて厚さ約２μｍのＧａＡｓ第１層４１が形成され
る。ここでいったん基板温度を１１００℃程度まで上げ
て約５分程度にＧａＡｓ第１層４１をアニールする。こ
の熱処理において第１層がらのＡｓ離脱を防ぐために多
量のＡｓＨ３を流すことが望ましい。
次に基板温度９００℃程度にて厚さ約２μｍのＧａＡｓ
第２層４２を形成後、順次所望の層厚のＧａＡｓ系薄膜
太陽電池活性層各層（第２図には一例としてｎ−ＧａＡ
ｓ５、ｐ−ＧａＡｓ６、ｐ−ＧａＡｌＡｓ７以上３層を
示した）を形成する。この薄膜太陽電池活性層各層５，
６，７は基板温度７００〜８００℃にて形成される。上
記ＧａＡｓ第１層４１にアニーリングを施さない場合、
ＧａＡｓ第１層４１上に形成される成長層の粒径は高々
１μｍ程度であるが、アニーリングを施すことによって
５μｍ程度の粒径の成長層を得ることかできる。
第２層４２を形成後、順次所望の層厚のＧａＡｓ系薄膜
太陽電池活性層各層（第２図には一例としてｎ−ＧａＡ
ｓ５、ｐ−ＧａＡｓ６、ｐ−ＧａＡｌＡｓ７以上３層を
示した）を形成する。この薄膜太陽電池活性層各層５，
６，７は基板温度７００〜８００℃にて形成される。上
記ＧａＡｓ第１層４１にアニーリングを施さない場合、
ＧａＡｓ第１層４１上に形成される成長層の粒径は高々
１μｍ程度であるが、アニーリングを施すことによって
５μｍ程度の粒径の成長層を得ることかできる。
次の第３図、第４図は上述の工程によって形成された成
長層を素子化する工程を示すための断面図である。第３
図に示すように成長層の一部を除去して導電膜２上にイ
ンターコネクタ８を接続しＧａＡｓ系半導体層３の表面
にも第４図の如く所望の形状の電極９を形成した後イン
ターコネクタ１０を接続する。
長層を素子化する工程を示すための断面図である。第３
図に示すように成長層の一部を除去して導電膜２上にイ
ンターコネクタ８を接続しＧａＡｓ系半導体層３の表面
にも第４図の如く所望の形状の電極９を形成した後イン
ターコネクタ１０を接続する。
次に第４図に示すようにシリコン樹脂１１等によって上
面に薄いガラススリット１２を接着する。
面に薄いガラススリット１２を接着する。
勿論この場合、インターコネクタ１１をはさみこんでお
いて、予め透明導電膜を塗布したガラススリップ１２を
セル表面に圧着し、周辺をシリコン樹脂で固める等の工
夫も可能である。この上面の薄いガラススリット１２は
放射線遮断用のカバーガラスとして機能する。
いて、予め透明導電膜を塗布したガラススリップ１２を
セル表面に圧着し、周辺をシリコン樹脂で固める等の工
夫も可能である。この上面の薄いガラススリット１２は
放射線遮断用のカバーガラスとして機能する。
第５図、第６図に以下のような工程にて製作された薄膜
太陽電池素子の外観の、それぞれ側面図、上面図を示す
。Ｐ電極９、Ｎ電極２に接続された各々のインターコネ
クタ１０，８の位置を９０°ずつずらすことでアセンブ
リに容易性を持たせることができる。
太陽電池素子の外観の、それぞれ側面図、上面図を示す
。Ｐ電極９、Ｎ電極２に接続された各々のインターコネ
クタ１０，８の位置を９０°ずつずらすことでアセンブ
リに容易性を持たせることができる。
第７図に、上記実施例に示したガラススリップ基板構造
のＧａＡｓ系太陽電池におけるガラススリップ基板の厚
さ、及び従来のＳｉ薄型セル構造をとるＳｉ太陽電池の
Ｓｉ基板厚さと、夫々の衛星寿命終了時（Ｅｎｄ ｏｆ
Ｌｉｆｅ：ＥＯＬ）における単位重量あたりの出力の
関係を示す。実線はガラススリップ基板の厚さとＥＯＬ
における単位重量あたりの出力ｋの関係、破線はＳｉ薄
型セルのＳｉ基板の厚さとＥＯＬにおける単位重量あた
りの出力の関係を示している。尚単位重量あたりの出力
の計算にはガラススリップ上に形成される全成長層の厚
さを１０μｍ、各々の太陽電池の効率を１５％、ＥＯＬ
は１ＭｅＶの電子線１×１０１５／ｃｍ２被爆時と仮定
した。同図から判るように厚さ１５０μｍ以下のガラス
スリップを基板として用いることによって同じ厚さのＳ
ｉ薄型太陽電池より単位重量あたりの出力を高めること
が出来る。
のＧａＡｓ系太陽電池におけるガラススリップ基板の厚
さ、及び従来のＳｉ薄型セル構造をとるＳｉ太陽電池の
Ｓｉ基板厚さと、夫々の衛星寿命終了時（Ｅｎｄ ｏｆ
Ｌｉｆｅ：ＥＯＬ）における単位重量あたりの出力の
関係を示す。実線はガラススリップ基板の厚さとＥＯＬ
における単位重量あたりの出力ｋの関係、破線はＳｉ薄
型セルのＳｉ基板の厚さとＥＯＬにおける単位重量あた
りの出力の関係を示している。尚単位重量あたりの出力
の計算にはガラススリップ上に形成される全成長層の厚
さを１０μｍ、各々の太陽電池の効率を１５％、ＥＯＬ
は１ＭｅＶの電子線１×１０１５／ｃｍ２被爆時と仮定
した。同図から判るように厚さ１５０μｍ以下のガラス
スリップを基板として用いることによって同じ厚さのＳ
ｉ薄型太陽電池より単位重量あたりの出力を高めること
が出来る。
上記実施例は宇宙用にＧａＡｓ系太陽電池を例に説明し
たが本発明は宇宙用に限定されるものではなく、例えば
小型軽量化が要求される民生用太陽電池にも使用でき、
またＧａＡｓ系に限らずＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた太陽電池材料一般に対して適用されうる構造である
ことは言うまでもない。
たが本発明は宇宙用に限定されるものではなく、例えば
小型軽量化が要求される民生用太陽電池にも使用でき、
またＧａＡｓ系に限らずＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた太陽電池材料一般に対して適用されうる構造である
ことは言うまでもない。
〈効果〉
以上本発明によれば、ガラススリップを基板として光電
変換のための能動素子層を薄膜半導体層によって構成す
るため、能動素子層が持つすぐれた特性を損うことなく
、太陽電池素子の軽量化を図ることができ、またガラス
封止されることにより耐環境性の改善を図ることができ
、長期に亘って特性の安定した太陽電池を得ることがで
きる。
変換のための能動素子層を薄膜半導体層によって構成す
るため、能動素子層が持つすぐれた特性を損うことなく
、太陽電池素子の軽量化を図ることができ、またガラス
封止されることにより耐環境性の改善を図ることができ
、長期に亘って特性の安定した太陽電池を得ることがで
きる。
第１図乃至第４図は本発明による一実施例の薄膜太陽電
池素子の製作工程を示す断面図、第５図及び第６図は同
実施例による薄膜太陽電池素子の側面図及び上面図、第
７図は本発明の一実施例であるＧａＡｓ系薄膜太陽電池
と従来のＳｉ薄型太陽電池の各基板厚さとＥＯＬにおけ
る単位重量あたりの出力の関係を示す図である。 １、１２：ガラススリップ ２、９：導電膜３：薄膜半
導体層 ８、１０：インターコネクタ代理人 弁理士
福士 愛彦（他２名）（９）
池素子の製作工程を示す断面図、第５図及び第６図は同
実施例による薄膜太陽電池素子の側面図及び上面図、第
７図は本発明の一実施例であるＧａＡｓ系薄膜太陽電池
と従来のＳｉ薄型太陽電池の各基板厚さとＥＯＬにおけ
る単位重量あたりの出力の関係を示す図である。 １、１２：ガラススリップ ２、９：導電膜３：薄膜半
導体層 ８、１０：インターコネクタ代理人 弁理士
福士 愛彦（他２名）（９）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ガラススリップ間に気相エピタキシャルによる層薄
膜のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を挾持してなる薄膜太
陽電池素子。 ２）前記ガラススリップの少なくとも一方の厚さが１５
０μｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の薄膜太陽電池素子。 ３）前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を挾持する両側の
ガラススリップが共に厚さ１５０μｍ以下であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜太陽電池素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177483A JPS6066874A (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 薄膜太陽電池素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177483A JPS6066874A (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 薄膜太陽電池素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066874A true JPS6066874A (ja) | 1985-04-17 |
Family
ID=16031692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58177483A Pending JPS6066874A (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 薄膜太陽電池素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066874A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1246261A2 (en) * | 2001-03-27 | 2002-10-02 | Nagoya Institute of Technoloy | Space solar cell |
| JP2018531505A (ja) * | 2015-10-20 | 2018-10-25 | アルタ デバイセズ, インコーポレイテッドAlta Devices, Inc. | ストレス耐性が強化された太陽電池におけるフロントメタルコンタクトの形成 |
| JP2020038890A (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 国立大学法人 筑波大学 | 半導体装置とその製造方法および光電変換装置 |
-
1983
- 1983-09-24 JP JP58177483A patent/JPS6066874A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1246261A2 (en) * | 2001-03-27 | 2002-10-02 | Nagoya Institute of Technoloy | Space solar cell |
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