JPS6074685A - 光起電力装置 - Google Patents
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- JPS6074685A JPS6074685A JP58182734A JP18273483A JPS6074685A JP S6074685 A JPS6074685 A JP S6074685A JP 58182734 A JP58182734 A JP 58182734A JP 18273483 A JP18273483 A JP 18273483A JP S6074685 A JPS6074685 A JP S6074685A
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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
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- 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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- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、アモルファスｓｉ等の非単結晶中導体膜を用
いた光起電力装置に関する。
いた光起電力装置に関する。
シランヤフロルシランなどの化合物ガス、をグロー放電
分解して得られるアモルファス出（ａ−８ｉ）は、禁制
帯中の平均局在準位密度が１０”ｃｍ−３以下と小さく
なるため、ｐ形、ｎ形の不純物制御が可能であることが
近年確認され、それ以来低コストで量産性にすぐれた太
陽電池材料として注目されている。
分解して得られるアモルファス出（ａ−８ｉ）は、禁制
帯中の平均局在準位密度が１０”ｃｍ−３以下と小さく
なるため、ｐ形、ｎ形の不純物制御が可能であることが
近年確認され、それ以来低コストで量産性にすぐれた太
陽電池材料として注目されている。
グロー放電分解によるａ−８ｔ形成法の大きな利点は、
グロー放電雰囲気中に導入されるガスの種類を変えるだ
けで、ｐ形、１形およびｎ形のａ−８１層を任意の順で
容易にかつ連続的に積層できることである。この利点を
利用して、ｐｉｎ構造のａ−８１からなる単位光起電力
セルを複数個積層することで高電圧を得る光起電力装置
を実現することが提案されている（特開昭５５−１２５
６８０号公報参照）。これはまた、ａ−８１層のｐｎ接
合が、再結合電流が非常に大きく、かつ接合の整流性が
悪いことを利用するものでもある。
グロー放電雰囲気中に導入されるガスの種類を変えるだ
けで、ｐ形、１形およびｎ形のａ−８１層を任意の順で
容易にかつ連続的に積層できることである。この利点を
利用して、ｐｉｎ構造のａ−８１からなる単位光起電力
セルを複数個積層することで高電圧を得る光起電力装置
を実現することが提案されている（特開昭５５−１２５
６８０号公報参照）。これはまた、ａ−８１層のｐｎ接
合が、再結合電流が非常に大きく、かつ接合の整流性が
悪いことを利用するものでもある。
３個の単位光起電力セルＣａ−Ｃｏを積層した例を第１
図に示す。１は例えばステンレス基板であシ、この上に
ｎ層２ａ、１層５ａＸｐ層４ａを順次積層形成して単位
光起電力セルＣａが得られる。更に連続的にｎ層２ｂ１
１層ＥｂＸｐ層４ｂを積層して単位光起電力セルＣ６が
得られ、この上にｎ層Ｚｃ、ｉ層３ａ、２層４ｃを積層
して単位起電力セルセルＣｃが得られる。２層４ｃの表
面には透明導電膜からなる透明電極５が形成され、この
透明電極５側から太陽光線６を入射することになる。
図に示す。１は例えばステンレス基板であシ、この上に
ｎ層２ａ、１層５ａＸｐ層４ａを順次積層形成して単位
光起電力セルＣａが得られる。更に連続的にｎ層２ｂ１
１層ＥｂＸｐ層４ｂを積層して単位光起電力セルＣ６が
得られ、この上にｎ層Ｚｃ、ｉ層３ａ、２層４ｃを積層
して単位起電力セルセルＣｃが得られる。２層４ｃの表
面には透明導電膜からなる透明電極５が形成され、この
透明電極５側から太陽光線６を入射することになる。
この構成において、各単位光起電力セルに光が入射する
と、生成された電子−正孔対は内蔵電界によυ分離され
て互いに反対方向に移動し、ｐｎ接合面で再結合して、
その再結合電流が隣接する単位光起電力セル間を流れる
電流を形成することになる。従ってこの光起電力装置の
等価回路は第２図のように表わすことができる。なお、
第１図において１層、９ａ 、３ｂ 、３ａの膜として
の光電変換効率を大きくするためである。
と、生成された電子−正孔対は内蔵電界によυ分離され
て互いに反対方向に移動し、ｐｎ接合面で再結合して、
その再結合電流が隣接する単位光起電力セル間を流れる
電流を形成することになる。従ってこの光起電力装置の
等価回路は第２図のように表わすことができる。なお、
第１図において１層、９ａ 、３ｂ 、３ａの膜として
の光電変換効率を大きくするためである。
このように複数の単位光起電力セルを積層すると、その
開放電圧は直列接続の効果によって各単位光起電力セル
の開放電圧の和となる。従って短絡電流は各単位光起電
力セルが生成する短絡電流のうちの最小値で制限される
ことになるとしても、１個のｐｉｎ構造のみの場合に比
べて特性向上を図った太陽電池が得られる。
開放電圧は直列接続の効果によって各単位光起電力セル
の開放電圧の和となる。従って短絡電流は各単位光起電
力セルが生成する短絡電流のうちの最小値で制限される
ことになるとしても、１個のｐｉｎ構造のみの場合に比
べて特性向上を図った太陽電池が得られる。
ところで、一般に、ｐｎ接合部での再結合過程の支配度
が小さい程、即ち接合の整流特性が良好な程、再結合電
流は小さくなるため短絡電流の損失を招く結果となる。
が小さい程、即ち接合の整流特性が良好な程、再結合電
流は小さくなるため短絡電流の損失を招く結果となる。
第１図の光起電力装置では、単位光起電力セルの接続部
がｐｎ接合となっているため、各単位光起電力セル内で
生成された短絡電流を十分に再結合電流に変換し得てい
ないという欠点がある。
がｐｎ接合となっているため、各単位光起電力セル内で
生成された短絡電流を十分に再結合電流に変換し得てい
ないという欠点がある。
この欠点を補う方法として、単位光起電力セルのｐ層、
ｎ層を高濃度層として再結合電流を増やすことが考えら
れる。しかしこのようにすると、高濃度ｐ層の光学的禁
制帯幅が１．７ｅＶ以下と狭くなシ、ここでの光吸収が
大きくなるため、入射面から遠い単位光起電力セルへの
入射光量が減少し、結果的に短絡電流が減少することに
なる。高濃度ｐ層を例えば５０１以下に薄くしてここで
の光吸収量を小さくすることも考えられるが、そうする
と良好なｐｉｎ接合の形成が難しくなるという問題を生
ずる。
ｎ層を高濃度層として再結合電流を増やすことが考えら
れる。しかしこのようにすると、高濃度ｐ層の光学的禁
制帯幅が１．７ｅＶ以下と狭くなシ、ここでの光吸収が
大きくなるため、入射面から遠い単位光起電力セルへの
入射光量が減少し、結果的に短絡電流が減少することに
なる。高濃度ｐ層を例えば５０１以下に薄くしてここで
の光吸収量を小さくすることも考えられるが、そうする
と良好なｐｉｎ接合の形成が難しくなるという問題を生
ずる。
そこで別の解決法として、単位光起電力セル間に透明で
かつ高い仕事関数をもつ極薄のメタルサーメットあるい
はメタ′ルを介在させることによシ、短絡電流を効率よ
く再結合電流に変換するものが提案されている（ＵＳＰ
４２７２６４１号参照）。この構成の特徴は、メタルサ
ーメットあるいはメタル層を薄くしてトンネル接合層を
形成していることである。トンネル接合層を形成するた
め−には、メタルサーメットの場合で２０〜１５０１．
メタルの場合で２０〜５０ｉという薄膜にすることが必
狭となる。
かつ高い仕事関数をもつ極薄のメタルサーメットあるい
はメタ′ルを介在させることによシ、短絡電流を効率よ
く再結合電流に変換するものが提案されている（ＵＳＰ
４２７２６４１号参照）。この構成の特徴は、メタルサ
ーメットあるいはメタル層を薄くしてトンネル接合層を
形成していることである。トンネル接合層を形成するた
め−には、メタルサーメットの場合で２０〜１５０１．
メタルの場合で２０〜５０ｉという薄膜にすることが必
狭となる。
５−
しかしながらこの構成においても、次のような問題がお
る。まず、トンネル接合を形成し、かつ光透過率を十分
大きくするために、メタルサーメットあるいはメタル層
は前述のように極めて薄いものとしなければならない。
る。まず、トンネル接合を形成し、かつ光透過率を十分
大きくするために、メタルサーメットあるいはメタル層
は前述のように極めて薄いものとしなければならない。
ところがａ−８１層の表面は単結晶Ｓｔウエノ・等と比
べるとはるかに凹凸が大きく、この上にメタルサーメッ
トやメタルを薄く均一に形成することは離しい。例えば
、メタルサーメットやメタルが島状に形成されたシ、ま
た全面に形成されてもピンホールが多数存在する状態と
なる。このような状態では、トンネル接合層は不完全な
ものとなり、特性改善は図られない。またｐ層とｎ層が
直接接触する部分は、不純物の相互拡散が生じる結果、
その部分での再結合電流が小さくなり、変換効率低下の
原因となる。製造技術的にも、極薄のメタルサーメット
やメタル層の膜厚制御は難しく、再現性も乏しい。
べるとはるかに凹凸が大きく、この上にメタルサーメッ
トやメタルを薄く均一に形成することは離しい。例えば
、メタルサーメットやメタルが島状に形成されたシ、ま
た全面に形成されてもピンホールが多数存在する状態と
なる。このような状態では、トンネル接合層は不完全な
ものとなり、特性改善は図られない。またｐ層とｎ層が
直接接触する部分は、不純物の相互拡散が生じる結果、
その部分での再結合電流が小さくなり、変換効率低下の
原因となる。製造技術的にも、極薄のメタルサーメット
やメタル層の膜厚制御は難しく、再現性も乏しい。
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、６−
効果的に変換効率の向上を図った、非単結甚平導体によ
る光起電力装置を提供することを目的とする。
る光起電力装置を提供することを目的とする。
本発明は、ｐｉｎ構造をもつ非単結甚平導体による単位
光起電力セルの各接合部であるｐ層とｎ層の間に、厚さ
２００ｉ以上の透明導電膜を介在させたことを特徴とす
る。
光起電力セルの各接合部であるｐ層とｎ層の間に、厚さ
２００ｉ以上の透明導電膜を介在させたことを特徴とす
る。
本発明によれば、単位光起電力セル間に透明導電膜によ
るオービックコンタクト層を設けることによシ、各単位
光起電力セル間での電流損失が減少して、変換効率の向
上が図られる。しかも透明導電膜は２００ｉ以上の厚さ
とするから、ピンホール等の少ない状態で膜厚の均一性
、再現性もよく、信頼性の高い光起電力装置が得られる
。また、メタルサーメットやメタルを用いる場合と異な
シ、透明導電膜は２００ｉ以上の膜厚としても光透過率
が十分大きいため、高い変換効率を得ることができる。
るオービックコンタクト層を設けることによシ、各単位
光起電力セル間での電流損失が減少して、変換効率の向
上が図られる。しかも透明導電膜は２００ｉ以上の厚さ
とするから、ピンホール等の少ない状態で膜厚の均一性
、再現性もよく、信頼性の高い光起電力装置が得られる
。また、メタルサーメットやメタルを用いる場合と異な
シ、透明導電膜は２００ｉ以上の膜厚としても光透過率
が十分大きいため、高い変換効率を得ることができる。
本発明の一実施例の光起電力装置を第３図に示す。導電
性基板としてステンレス基板１１を用い、この上にシラ
ン（ＳｉＨ４）のグロー放電分解を利用したａ−８１層
による３個の単位光起電力セルＣ−Ｃを形成している。
性基板としてステンレス基板１１を用い、この上にシラ
ン（ＳｉＨ４）のグロー放電分解を利用したａ−８１層
による３個の単位光起電力セルＣ−Ｃを形成している。
各セルのｉ層Ｃ
１３＊、１３ｂ、１３ａはノンドープ層であり、８層１
２ｈ、１２ｂ、１２ａおよび２層１４ａ。
２ｈ、１２ｂ、１２ａおよび２層１４ａ。
１４ｂ、１４ａはそれぞれ反応ガス中にホスフィン（Ｐ
Ｈ，）およびジがラン（Ｂ２Ｈ６）を添加することによ
多形成される。そして本実施例においては、各単位光起
電力セルＣ，〜Ｃａ間のｐ層とｎ層間に透明なオーミッ
クコンタクト層として２ｏｏ１以上の８ ｎＯ２膜１５
＊、１５ｂを介在させている。単位光起電力セルＣＩ！
Ｏｐ層１４ａ表面には、７５０にのＩＴＯ膜による透明
電極１６を形成して、この透明電極１６側を太陽光線１
７０入射面としている。
Ｈ，）およびジがラン（Ｂ２Ｈ６）を添加することによ
多形成される。そして本実施例においては、各単位光起
電力セルＣ，〜Ｃａ間のｐ層とｎ層間に透明なオーミッ
クコンタクト層として２ｏｏ１以上の８ ｎＯ２膜１５
＊、１５ｂを介在させている。単位光起電力セルＣＩ！
Ｏｐ層１４ａ表面には、７５０にのＩＴＯ膜による透明
電極１６を形成して、この透明電極１６側を太陽光線１
７０入射面としている。
なお、各単位光起電力セルの１層１３ａ〜１３ｃの膜は
、各セル内で発生する光電流が等しくなるように、入射
面から遠くなるにつれ厚くなるように設計している。具
体的には、１００〜１００００１の範囲で選択される。
、各セル内で発生する光電流が等しくなるように、入射
面から遠くなるにつれ厚くなるように設計している。具
体的には、１００〜１００００１の範囲で選択される。
またｎ層１２ａ〜１２ｃは５０〜２００ Ｌ ｐ層 １
４ ｈ〜Ｉ ４゜は１００〜１０００λの範囲とする。
４ ｈ〜Ｉ ４゜は１００〜１０００λの範囲とする。
Ｓ ｎＯ２膜１５ａ。
１５ｂはアルゴン＋酸素ガス中で基板を室温〜３００℃
に設定してスノ母ツタリングにより形成する。その膜厚
は、単位光起電力セルの積層数や特性から決定されるが
、２００〜１０００．ｊの範囲で十分高い透過率を有す
る良好なオーミックコンタクト層が得られる。
に設定してスノ母ツタリングにより形成する。その膜厚
は、単位光起電力セルの積層数や特性から決定されるが
、２００〜１０００．ｊの範囲で十分高い透過率を有す
る良好なオーミックコンタクト層が得られる。
この実施例によれば、各単位光起電力セルの接続部に透
明なオーミックコンタクト層を設けることによシ、各単
位光起電力セルで発生する光電流は効率よく再結合電流
に変換され、光電流損失が少なく高い変換効率が得られ
る。またオーミックコンタクト層であるＳ ｎＯ２膜１
５ａ。
明なオーミックコンタクト層を設けることによシ、各単
位光起電力セルで発生する光電流は効率よく再結合電流
に変換され、光電流損失が少なく高い変換効率が得られ
る。またオーミックコンタクト層であるＳ ｎＯ２膜１
５ａ。
１５ｂは２００に以上の厚さとするため、隣接セル間で
ｐ層とｎ層が直接接触するという事態はなく、このこと
も変換効率向上に寄与してい９− Ｓ兎。
ｐ層とｎ層が直接接触するという事態はなく、このこと
も変換効率向上に寄与してい９− Ｓ兎。
なお、実施例では単位光起電力セルが３個の場合を示し
たが、２個でもよいし、４個以上であってもよい。また
単位光起電力セルのｐｉｎ層の積層順序は逆であっても
差支えない。導電性基板としてもステンレスの他、導電
膜を被着した各種の基板、例えばガラス基板、有機フィ
ルム等を用い得る。この場合、基板側を透光性として光
入射面としてもよい。
たが、２個でもよいし、４個以上であってもよい。また
単位光起電力セルのｐｉｎ層の積層順序は逆であっても
差支えない。導電性基板としてもステンレスの他、導電
膜を被着した各種の基板、例えばガラス基板、有機フィ
ルム等を用い得る。この場合、基板側を透光性として光
入射面としてもよい。
また透明なオーミックコンタクト層として、Ｓ ｎｏ
２膜の他、ＩＴＯやＩｎ２Ｏ，あるいはこれらの積層膜
である透明導電膜を用いることができる。
２膜の他、ＩＴＯやＩｎ２Ｏ，あるいはこれらの積層膜
である透明導電膜を用いることができる。
更に実施例では、ａ−８ｉを用いたが、光学的禁止帯幅
が狭く有効に光を吸収できる他のアモルファス手導体、
例えば５ｉＧｅや５ＩＳｎを用いることができる。また
単位光起電力セルのｐ層とｎ層については、アモルファ
ス牛導体でなく、その一方又は両方が微結晶平溝体でも
よい。このように微結晶を用いた場合には、整流性を更
に弱くさせることができ、変換効率向上に有効１０− と々る。
が狭く有効に光を吸収できる他のアモルファス手導体、
例えば５ｉＧｅや５ＩＳｎを用いることができる。また
単位光起電力セルのｐ層とｎ層については、アモルファ
ス牛導体でなく、その一方又は両方が微結晶平溝体でも
よい。このように微結晶を用いた場合には、整流性を更
に弱くさせることができ、変換効率向上に有効１０− と々る。
第１図は従来の光起電力装置の一例を示す図、第２図は
その等価回路図、第３図は本発明の一実施例の光起電力
装置を示す図である。 Ｃａ〜Ｃｏ・・・単位光起電力セル、１１・・・ステン
レス基板、１２ａ〜１２ｃ・・・ｎ形ａ−Ｓｉ層、１３
ａ 〜Ｉ ３ ｃ −１形ａ−８１層、１４１Ｌ〜１
４ｃ”・ｐ形ａ −Ｓｉ層、１５ ａ 、 Ｉ ５ ｂ
・・・ＳｎＯ２膜、１６・・・透明電極、１７・・・
太陽光線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦１１−
その等価回路図、第３図は本発明の一実施例の光起電力
装置を示す図である。 Ｃａ〜Ｃｏ・・・単位光起電力セル、１１・・・ステン
レス基板、１２ａ〜１２ｃ・・・ｎ形ａ−Ｓｉ層、１３
ａ 〜Ｉ ３ ｃ −１形ａ−８１層、１４１Ｌ〜１
４ｃ”・ｐ形ａ −Ｓｉ層、１５ ａ 、 Ｉ ５ ｂ
・・・ＳｎＯ２膜、１６・・・透明電極、１７・・・
太陽光線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦１１−
Claims (3)
- （１） ｐｉｎ構造をもつ非単結晶中導体膜を単位起電
力セルとして、これを同一極性に複数個積層して構成さ
れる光起電力装置において、前記各単位起電力セルの接
続部であるｐ層とｎ層の間に厚さ２００Ｘ以上の透明導
電膜を介在させたことを特徴とする光起電力装置。 - （２）前記各単位起電力セルのｐ、ｉおよびｎ層はアモ
ルファス牛導体からなる特許請求の範囲第１項記載の光
起電力装置。 - （３）前記各単位光起電力セルの１層はアモルファス牛
導体からなり、ｐ層とｎ層の一方または両方が微結高中
導体からなる特許請求の範囲第１項記載の光起電力装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58182734A JPS6074685A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58182734A JPS6074685A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6074685A true JPS6074685A (ja) | 1985-04-26 |
Family
ID=16123500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58182734A Pending JPS6074685A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6074685A (ja) |
Cited By (7)
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-
1983
- 1983-09-30 JP JP58182734A patent/JPS6074685A/ja active Pending
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