JPS61218178A - アモルフアスシリコン太陽電池 - Google Patents
アモルフアスシリコン太陽電池Info
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- JPS61218178A JPS61218178A JP60058512A JP5851285A JPS61218178A JP S61218178 A JPS61218178 A JP S61218178A JP 60058512 A JP60058512 A JP 60058512A JP 5851285 A JP5851285 A JP 5851285A JP S61218178 A JPS61218178 A JP S61218178A
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 6
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- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
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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
- H01L31/0236—Special surface textures
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- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
-
- 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】
産業上の利用分野
本発明は、アモルファスシリコンを用いたアモルファス
シリコン太陽電池に関するものであ−る。
シリコン太陽電池に関するものであ−る。
従来の技術
ガラス基板上に表面の透明導電膜とアモルファスシリコ
ンＰ層、１層、Ｎ層及び裏面の透明導電膜、裏面金属電
極を順次積層したアモルファスシリコン太陽電池が知ら
れている。
ンＰ層、１層、Ｎ層及び裏面の透明導電膜、裏面金属電
極を順次積層したアモルファスシリコン太陽電池が知ら
れている。
発明が解決しようとする問題点
モノシランガス（Ｓｉ）Ｉ４）のグロー放電分解くよっ
て得られるアモルファスシリコン膜ハ、光の吸収係数が
特に可視領竣（０，４〜０．７μｍ）で大キく、この領
域の光をアモルファスシリコン膜に入射し次場合ｌＯｐ
風程度の膜厚があれば膜内部に侵入した光の９５９６以
上を吸収できる。
て得られるアモルファスシリコン膜ハ、光の吸収係数が
特に可視領竣（０，４〜０．７μｍ）で大キく、この領
域の光をアモルファスシリコン膜に入射し次場合ｌＯｐ
風程度の膜厚があれば膜内部に侵入した光の９５９６以
上を吸収できる。
これは単結晶シリコンの１００μｍに比べると約１桁大
きく太陽電池への応用を考える上で大きな利点の１つく
なっている。
きく太陽電池への応用を考える上で大きな利点の１つく
なっている。
したがって、アモルファスシリコン太陽電池を形成する
場合、光の有効利用という観点から見れば太陽電池の活
性領域であるアモルファスシリコ７１層の膜厚は１０μ
ｍ以上であることが望ましい。
場合、光の有効利用という観点から見れば太陽電池の活
性領域であるアモルファスシリコ７１層の膜厚は１０μ
ｍ以上であることが望ましい。
しかしながらここまでアモルファスシリコ７１層の膜厚
を厚くすると良好な太陽電池特性が得られない。
を厚くすると良好な太陽電池特性が得られない。
その理由は、アモルファスシリコン膜（Ｉ層〕の膜質を
評価するための重要な指標の１つてあるキャリア（電子
、正孔〕の拡散長が本質的に短かく、あまりアモルファ
スシリコ７１層の膜厚を厚くして太陽電池を構成すると
、光の吸収によって発生したキャリアが表面、あるいは
裏面金属電極に到達できないという事態が生じる之めで
ある。
評価するための重要な指標の１つてあるキャリア（電子
、正孔〕の拡散長が本質的に短かく、あまりアモルファ
スシリコ７１層の膜厚を厚くして太陽電池を構成すると
、光の吸収によって発生したキャリアが表面、あるいは
裏面金属電極に到達できないという事態が生じる之めで
ある。
このため通常アモルファスシリコン太陽電池のアモルフ
ァスシリコンエ層の膜厚は５ 、０００〜１０．０００
ｆ程度に設計されているので、従来のアモルファスシリ
コン太陽電池内部に吸収される可視光領域の光の量は８
０Ｌ４程度になり、十分に入射光を吸収できる膜厚には
なっておらず吸収されなかった光は透過して捨ててしま
っていることになり、光の有効利用という点からは問題
となってい友。
ァスシリコンエ層の膜厚は５ 、０００〜１０．０００
ｆ程度に設計されているので、従来のアモルファスシリ
コン太陽電池内部に吸収される可視光領域の光の量は８
０Ｌ４程度になり、十分に入射光を吸収できる膜厚には
なっておらず吸収されなかった光は透過して捨ててしま
っていることになり、光の有効利用という点からは問題
となってい友。
問題点を解決する之めの手段及び作用
表面の透明導電膜及び裏面の透明導電膜を粗面として、
アモルファスシリコン１層の膜厚がｓ、ｏｏｏ Ｘ以下
でも１０μｍ以上の膜厚と同程度の光の吸収量が得られ
るようにしたものである。
アモルファスシリコン１層の膜厚がｓ、ｏｏｏ Ｘ以下
でも１０μｍ以上の膜厚と同程度の光の吸収量が得られ
るようにしたものである。
実施例
以下、その構造を第１因に基づいて説明する。
ガラス基板１上に、その表面が粗面の透明導電膜２を形
成する。この表面電極となる透明導電膜２は電子ビーム
法で蒸着する。この際、蒸着条件をコントロールするこ
とによって形成される透明導電膜２０表面に粒径５００
〜１．５００Ａ程度の結晶粒が単位千万ミクロン当シ５
０〜６０ケできるようにする。つまり、例えば第２図の
顕微鏡写真に示すような粗面とする。その上にモノシラ
ンガスのグロー放電分解法にニジアモルファスシリコン
Ｐ層３、アモルファスシリコンエ層４、アモルファスシ
リコンＮ層５をそれぞれ１００〜２００ Ａ、 ２．０
００〜５．０ＯＯＡ。
成する。この表面電極となる透明導電膜２は電子ビーム
法で蒸着する。この際、蒸着条件をコントロールするこ
とによって形成される透明導電膜２０表面に粒径５００
〜１．５００Ａ程度の結晶粒が単位千万ミクロン当シ５
０〜６０ケできるようにする。つまり、例えば第２図の
顕微鏡写真に示すような粗面とする。その上にモノシラ
ンガスのグロー放電分解法にニジアモルファスシリコン
Ｐ層３、アモルファスシリコンエ層４、アモルファスシ
リコンＮ層５をそれぞれ１００〜２００ Ａ、 ２．０
００〜５．０ＯＯＡ。
３００〜５００，１８度の膜厚で順次積層する。
次に上記透明導電膜２と同じ表面構造を有する透明導電
膜６を裏面電極として形成しｔ後、アルミニウムか銀の
裏面金属電極７を蒸着してアモルファス太陽電池を構成
する。
膜６を裏面電極として形成しｔ後、アルミニウムか銀の
裏面金属電極７を蒸着してアモルファス太陽電池を構成
する。
このような構造とすると第３図に示すように、そのアモ
ルファスシリコン太陽電池に入射した光は、先ず表面の
透明導電膜２でその形成が凹凸であるが友めに乱反射さ
れる。乱反射されてアモルファスシリコンＰ、Ｉ、Ｎ層
３，４．５ニジ成るアモルファスシリコン膜に侵入しｔ
光は膜内で吸収されキャリアを発生するが、すべてが吸
収されるわけではなく吸収されずに裏面電極となる裏面
の透明導電膜６まで到達するものも一部でてくる。この
傾向は吸収係数の比較的小さい長波長側の光（０，６５
μｍ以上）においてより顕著である。裏面に到達し友光
は、裏面金属電極７と裏面の透明導１Ｍ、膜６界而の凹
凸の友めにま九乱反射されてアモルファスシリコン膜に
戻っていく。この際前述の界面での乱反射は全反射では
なく裏面金属電極７にも一部吸収されている。裏面金属
電極７にアルミニウムか銀を使用すると金属内での吸収
を少なくできほとんど全反射に近くなる。
ルファスシリコン太陽電池に入射した光は、先ず表面の
透明導電膜２でその形成が凹凸であるが友めに乱反射さ
れる。乱反射されてアモルファスシリコンＰ、Ｉ、Ｎ層
３，４．５ニジ成るアモルファスシリコン膜に侵入しｔ
光は膜内で吸収されキャリアを発生するが、すべてが吸
収されるわけではなく吸収されずに裏面電極となる裏面
の透明導電膜６まで到達するものも一部でてくる。この
傾向は吸収係数の比較的小さい長波長側の光（０，６５
μｍ以上）においてより顕著である。裏面に到達し友光
は、裏面金属電極７と裏面の透明導１Ｍ、膜６界而の凹
凸の友めにま九乱反射されてアモルファスシリコン膜に
戻っていく。この際前述の界面での乱反射は全反射では
なく裏面金属電極７にも一部吸収されている。裏面金属
電極７にアルミニウムか銀を使用すると金属内での吸収
を少なくできほとんど全反射に近くなる。
前述の界面での乱反射を経て再びアモルファスシリコン
膜内に戻っていく光は一部吸収されるがやはり吸収され
ずに表面電極となる表面の透明導電膜２まで到達するも
のもでてくる。この光はまた表面の凹凸のために乱反射
されるが、この場合表面の透明導電膜２とアモルファス
シリコン膜界面への入射角が臨界角以上であることが望
ましい。
膜内に戻っていく光は一部吸収されるがやはり吸収され
ずに表面電極となる表面の透明導電膜２まで到達するも
のもでてくる。この光はまた表面の凹凸のために乱反射
されるが、この場合表面の透明導電膜２とアモルファス
シリコン膜界面への入射角が臨界角以上であることが望
ましい。
しかし、このような角度になるように表面凹凸形状をコ
ントロールして形成することは不可能であるが前述のよ
うな表面形状にすることでほぼこれに近いことが実際に
内部でおこっていると考えられる。
ントロールして形成することは不可能であるが前述のよ
うな表面形状にすることでほぼこれに近いことが実際に
内部でおこっていると考えられる。
以上述べたような光の経路金ながめて見ると表面及び裏
面電極となる表面及び裏面の透明導を膜２，６に凹凸が
ない、すなわち滑面の場合に比べると明らかに光の光路
長は長くなっており、本発明の構造を使用することによ
ってアモルファスシリコン膜が薄くても厚い場合と同じ
光の吸収効果を持たせることができる。
面電極となる表面及び裏面の透明導を膜２，６に凹凸が
ない、すなわち滑面の場合に比べると明らかに光の光路
長は長くなっており、本発明の構造を使用することによ
ってアモルファスシリコン膜が薄くても厚い場合と同じ
光の吸収効果を持たせることができる。
第３図は本発明のアモルファスシリコン太陽電池と従来
のものの光照射下（ソーラシミレー／ −ＡＭｌ、 ｌ
ｏｏｍｗ／ｄＪでの電流−電圧出力特性を比較した結果
を示す表面である。これによれば本発明のアモルファス
シリコン太陽電池は従来のものに比べ出力電流か増加し
、出力特性が改善される。ま几−アモルファスシリコン
太陽電池は光照射によって特性の低下が生じるが、この
現象はアモルファスシリコン膜の膜厚が厚くなればなる
ほど顕著になるが、２．０００Ｘ以下ではほとんど特性
の低下は生じない。
のものの光照射下（ソーラシミレー／ −ＡＭｌ、 ｌ
ｏｏｍｗ／ｄＪでの電流−電圧出力特性を比較した結果
を示す表面である。これによれば本発明のアモルファス
シリコン太陽電池は従来のものに比べ出力電流か増加し
、出力特性が改善される。ま几−アモルファスシリコン
太陽電池は光照射によって特性の低下が生じるが、この
現象はアモルファスシリコン膜の膜厚が厚くなればなる
ほど顕著になるが、２．０００Ｘ以下ではほとんど特性
の低下は生じない。
また従来２．００ＯＡの膜厚でアモルファスシリコン太
陽電池を構成すると光照射による特性劣化は少ないが、
光の吸収量が少ない几めに初期効率が患いという欠点が
あり７？：が、本発明のアモルファスシリコン太陽電池
によれば、アモルファスシリコン膜厚が２．０００ Ａ
以下でも初期効率が高くしかも光照射による特性の劣化
が少ないアそルファスシリコン太陽電池となる。
陽電池を構成すると光照射による特性劣化は少ないが、
光の吸収量が少ない几めに初期効率が患いという欠点が
あり７？：が、本発明のアモルファスシリコン太陽電池
によれば、アモルファスシリコン膜厚が２．０００ Ａ
以下でも初期効率が高くしかも光照射による特性の劣化
が少ないアそルファスシリコン太陽電池となる。
発明の効果
表面及び裏面の透明導を膜２，６の表面が粗面であるか
ら、入射光をアモルファスシリコン膜層内部で散乱して
封じ込めできるから、その膜厚が５０００ Ａ以下でも
１０μｍ以上の膜厚と同程度の光の吸収量が得られて太
陽電池の性能が向上する。
ら、入射光をアモルファスシリコン膜層内部で散乱して
封じ込めできるから、その膜厚が５０００ Ａ以下でも
１０μｍ以上の膜厚と同程度の光の吸収量が得られて太
陽電池の性能が向上する。
４囚面の簡単な説明
第１囚は本発明の実施例を示す断面図、第２囚は透明導
電膜の表面顕微鏡写真、第３図は原理説明因、第４丙は
従来のアモルファスシリコン太陽電池と本発明のアモル
ファスシリコン太陽電池との出力特性の比較表内である
。
電膜の表面顕微鏡写真、第３図は原理説明因、第４丙は
従来のアモルファスシリコン太陽電池と本発明のアモル
ファスシリコン太陽電池との出力特性の比較表内である
。
１はガラス基板、２は透明導電膜、３，４゜５はアモル
ファスシリコン膜層、Ｉ＋ｍ、ＮＪＩ、６１−１透明４
’ｔｌｔｙａ、７ＦｉＭｍ金ｍ ’ａ極。
ファスシリコン膜層、Ｉ＋ｍ、ＮＪＩ、６１−１透明４
’ｔｌｔｙａ、７ＦｉＭｍ金ｍ ’ａ極。
Claims (1)
- ガラス基板１上に透明導電膜２、アモルファスシリコン
Ｐ層３、Ｉ層４、Ｎ層５、透明導電膜６及び裏面金属電
極７を積層したものにおいて、前記透明導電膜２、６の
表面を粗面としたことを特徴とするアモルファスシリコ
ン太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058512A JPS61218178A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | アモルフアスシリコン太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058512A JPS61218178A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | アモルフアスシリコン太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61218178A true JPS61218178A (ja) | 1986-09-27 |
Family
ID=13086475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60058512A Pending JPS61218178A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | アモルフアスシリコン太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61218178A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02143569A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-01 | Agency Of Ind Science & Technol | 光電変換素子 |
| WO2010023867A1 (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | 株式会社エバテック | 薄膜太陽電池及びその製造方法、並びに薄膜太陽電池用基板 |
| EP2194583A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-09 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor device and method of producing a semiconductor device |
| WO2010063590A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Applied Materials Inc. | Semiconductor device and method of producing a semiconductor device |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP60058512A patent/JPS61218178A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02143569A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-01 | Agency Of Ind Science & Technol | 光電変換素子 |
| WO2010023867A1 (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | 株式会社エバテック | 薄膜太陽電池及びその製造方法、並びに薄膜太陽電池用基板 |
| EP2194583A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-09 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor device and method of producing a semiconductor device |
| WO2010063590A1 (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-10 | Applied Materials Inc. | Semiconductor device and method of producing a semiconductor device |
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