JPS61244076A - 太陽光電池 - Google Patents
太陽光電池Info
- Publication number
- JPS61244076A JPS61244076A JP60086188A JP8618885A JPS61244076A JP S61244076 A JPS61244076 A JP S61244076A JP 60086188 A JP60086188 A JP 60086188A JP 8618885 A JP8618885 A JP 8618885A JP S61244076 A JPS61244076 A JP S61244076A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- fine particles
- light
- metal fine
- schottky barrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 6
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 5
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 5
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000005492 condensed matter physics Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- H01L31/07—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 Schottky type
-
- 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
- H01L31/0248—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
- H01L31/0352—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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—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 shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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】
本発明は、従来のＰＮ接合等による光起電力効果とは異
なる動作原理に基く構造の太陽光電池に関するものであ
る。
なる動作原理に基く構造の太陽光電池に関するものであ
る。
金属は通常可視光を大部分反射して、殆んど吸収しない
、しかしながら、金属も微粒子となり、その代表直径が
光の波長より小さくなれば、金属微粒子内の伝導電子は
光波といわゆるプラズマ振動を誘起して、可視光領域の
光波エネルギーを共鳴的に吸収するようになる。なお、
プラズマ振動は縦波であるため、バルクの金属では光波
を直接吸収することは無い。
、しかしながら、金属も微粒子となり、その代表直径が
光の波長より小さくなれば、金属微粒子内の伝導電子は
光波といわゆるプラズマ振動を誘起して、可視光領域の
光波エネルギーを共鳴的に吸収するようになる。なお、
プラズマ振動は縦波であるため、バルクの金属では光波
を直接吸収することは無い。
さて、金属微粒子（以下１代表直径が光の波長より小さ
いものを指す）が単に雑然と自然のままで集合している
だけでは、このようにして折角吸収された光波エネルギ
ーは熱エネルギーの姿となって無駄に散逸してしまうだ
けである。
いものを指す）が単に雑然と自然のままで集合している
だけでは、このようにして折角吸収された光波エネルギ
ーは熱エネルギーの姿となって無駄に散逸してしまうだ
けである。
本発明の要旨は、この吸収された光波エネルギ−を有用
な電気エネルギーに゛効率よく変換することにある。即
ち、金属微粒子を一粒子ずつ隔絶・独立させて、その金
属とショットキー障壁を発現する半導体の内部に実質的
に埋め込んだ構造で。
な電気エネルギーに゛効率よく変換することにある。即
ち、金属微粒子を一粒子ずつ隔絶・独立させて、その金
属とショットキー障壁を発現する半導体の内部に実質的
に埋め込んだ構造で。
当該金属微粒子−半導体の接合を形成させることにある
。
。
まず、第１図および第２図にその構造の一例を示した。
即ち、金属微粒子１を半導体２にショットキー障壁接合
させてそれぞれ一粒ずつ独立させて埋め込み、これらの
金属微粒子１を陽電ｔｉ］！３に接続する。二の陽電極
３と前記半導体２との間には絶縁層４が挿入されている
。また、他面には透明な陰電極５が設けられ、その表面
は反射防止膜６で覆われている。この反射防止膜６側か
ら照射光が照射されている。なお、絶縁層４とＰ！ＩＩ
電極３とを透明材料で形成するとこの陽電極３側から光
照射してもよい、このような構造の接合においては、金
属微粒子１内の伝導電子が双極子遷移する形で光エネル
ギーが吸収されるために、吸収されたエネルギーは電子
的励起状態（いわゆる熱い電子）に移ることになる。熱
い電子の内、ショットキー障壁の高さ以上のエネルギー
を有するものが。
させてそれぞれ一粒ずつ独立させて埋め込み、これらの
金属微粒子１を陽電ｔｉ］！３に接続する。二の陽電極
３と前記半導体２との間には絶縁層４が挿入されている
。また、他面には透明な陰電極５が設けられ、その表面
は反射防止膜６で覆われている。この反射防止膜６側か
ら照射光が照射されている。なお、絶縁層４とＰ！ＩＩ
電極３とを透明材料で形成するとこの陽電極３側から光
照射してもよい、このような構造の接合においては、金
属微粒子１内の伝導電子が双極子遷移する形で光エネル
ギーが吸収されるために、吸収されたエネルギーは電子
的励起状態（いわゆる熱い電子）に移ることになる。熱
い電子の内、ショットキー障壁の高さ以上のエネルギー
を有するものが。
それを乗り越えて半導体２側に流入して、ここに金属微
粒子ｌと半導体２との間番：起電力が発生する。このｒ
ｈ１極に各々オーミック・コンタクト性でかつ光照射側
には光透明性の電極５を取付けて電流を系外に取り出す
ようにすれば、光電池を構成することが出来ろ。
粒子ｌと半導体２との間番：起電力が発生する。このｒ
ｈ１極に各々オーミック・コンタクト性でかつ光照射側
には光透明性の電極５を取付けて電流を系外に取り出す
ようにすれば、光電池を構成することが出来ろ。
更に、金属微粒子ｌを実質的に半導体２の内部に埋め込
んだ構造としたことによって、金属微粒子ｌ内部で全て
の方向に運動している熱い電子は。
んだ構造としたことによって、金属微粒子ｌ内部で全て
の方向に運動している熱い電子は。
殆んど散乱されることなく、ショットキー障壁を乗り越
えて半導体２側に効率よく移動するようになる。なお１
便宜上、Ｎ型半導体２との接合の場合について説明した
がそれに限るものではない。
えて半導体２側に効率よく移動するようになる。なお１
便宜上、Ｎ型半導体２との接合の場合について説明した
がそれに限るものではない。
Ｎ型半導体２との接合の場合、ショットキー障壁は、Ｎ
型半導体２側でバンド間遷移によって発生した電子に対
して一種の逆流防止弁として働くのは無論のこと、金属
微粒子１側でフェルミ準位（ＥＰ ）附近からの遷移に
よって発生した熱い電子に対しても障壁であると同時に
逆流防止弁の役割を演する。この場合、第３図に示すよ
うに金属微粒子１側は陽極に、Ｎ型半導体２側は陰極と
なる。
型半導体２側でバンド間遷移によって発生した電子に対
して一種の逆流防止弁として働くのは無論のこと、金属
微粒子１側でフェルミ準位（ＥＰ ）附近からの遷移に
よって発生した熱い電子に対しても障壁であると同時に
逆流防止弁の役割を演する。この場合、第３図に示すよ
うに金属微粒子１側は陽極に、Ｎ型半導体２側は陰極と
なる。
他方、Ｐ型半導体との接合の場合、ショットキー障壁は
、Ｐ型半導体側でバンド間遷移によって発生した正孔に
対して逆止弁の働きをするばかりではなく、金属微粒子
側においてフェルミ準位（Ｅｐ ）よりショットキー障
壁値（φＢ）以上低下したエネルギー準位から遷移して
ＥＰまで上昇した電子の残跡に発生した正電荷（φ８以
上のエネルギーを有している）だけが乗り越えてＰ型半
導体側に達し得ろ関門となっている。
、Ｐ型半導体側でバンド間遷移によって発生した正孔に
対して逆止弁の働きをするばかりではなく、金属微粒子
側においてフェルミ準位（Ｅｐ ）よりショットキー障
壁値（φＢ）以上低下したエネルギー準位から遷移して
ＥＰまで上昇した電子の残跡に発生した正電荷（φ８以
上のエネルギーを有している）だけが乗り越えてＰ型半
導体側に達し得ろ関門となっている。
なお１本発明をより効果的にならしむる方法の１つとし
て、金属微粒子−半導体接合の間に酸化物膜等のトンネ
ル注入可能な掻く薄い絶縁層４を挿入したいわゆるＭＩ
Ｓ型のショットキー接合を用いることによって、開放電
圧は大幅に改善され得る。これは、ダイオード暗電流を
支配する多数キャリア（Ｎ型のとき電子）が殆んど抑制
された上で、少数キャリア（Ｎ型のとき正孔）のトンネ
ル注入が行なわれろためである。
て、金属微粒子−半導体接合の間に酸化物膜等のトンネ
ル注入可能な掻く薄い絶縁層４を挿入したいわゆるＭＩ
Ｓ型のショットキー接合を用いることによって、開放電
圧は大幅に改善され得る。これは、ダイオード暗電流を
支配する多数キャリア（Ｎ型のとき電子）が殆んど抑制
された上で、少数キャリア（Ｎ型のとき正孔）のトンネ
ル注入が行なわれろためである。
以下の説明において１便宜上Ｎ型半導体との接合を前提
として記述するが、Ｐ型半導体との接合においても原理
的に同様である。
として記述するが、Ｐ型半導体との接合においても原理
的に同様である。
本発明による接合においては、ショットキー障壁（φＢ
と記す）は半導体２自身の禁制帯幅（Ｅｇと記す）より
通常小さな値である。短波長側の光波（ｈν＞Ｅ ｇ）
は半導体２側でバンド間遷移によって吸収されろ。それ
に加えて、残りの光波（φｅ＜ｈν＜Ｅｇ）が金属微粒
子ｌに吸収され、熱い電子となってショットキー障壁を
乗り越えろため、光電変換率はその分だけ大幅に向上す
ることになる。第３図のエネルギー準位図に、これらを
モデル的に示した。
と記す）は半導体２自身の禁制帯幅（Ｅｇと記す）より
通常小さな値である。短波長側の光波（ｈν＞Ｅ ｇ）
は半導体２側でバンド間遷移によって吸収されろ。それ
に加えて、残りの光波（φｅ＜ｈν＜Ｅｇ）が金属微粒
子ｌに吸収され、熱い電子となってショットキー障壁を
乗り越えろため、光電変換率はその分だけ大幅に向上す
ることになる。第３図のエネルギー準位図に、これらを
モデル的に示した。
なお、半導体２側での光吸収は、エネルギー・バンド屈
曲部（空乏ＰＭ）におけろものが有効であるから、半導
体２の厚さは空乏層の幅の程度が望ましい。
曲部（空乏ＰＭ）におけろものが有効であるから、半導
体２の厚さは空乏層の幅の程度が望ましい。
通常のショットキー障壁型光電池においても、Ｅｇ以下
の光波による金属薄膜からの半導体２側への光電子放出
は認められるが、その量は僅少であって殆んど光起電力
および変換効率に寄与しない。つまり、ショットキー障
壁を形成する以外は、単に光を透過させ、かつ発生した
光電流を収集する役割を演するに過ぎない、明らかに、
本発明とは、動作原理および効果の異なるものである。
の光波による金属薄膜からの半導体２側への光電子放出
は認められるが、その量は僅少であって殆んど光起電力
および変換効率に寄与しない。つまり、ショットキー障
壁を形成する以外は、単に光を透過させ、かつ発生した
光電流を収集する役割を演するに過ぎない、明らかに、
本発明とは、動作原理および効果の異なるものである。
本発明に含まれろ金属微粒子ｌとは、単に通常の金属の
微粒子に限定されるものではなく、その動作原理から明
らかなように、広義に半導体（特にドープしたもの）お
よび何等かの微粒状物体上に金属ないし当該半導体を付
着せしめた光波長以下の代表直径を有する微粒体をも、
広く意味するものである。但し、半導体とショットキー
障壁接合ないしＰＮ接合を発現する金属ないし半導体で
あることはいうまでもない。
微粒子に限定されるものではなく、その動作原理から明
らかなように、広義に半導体（特にドープしたもの）お
よび何等かの微粒状物体上に金属ないし当該半導体を付
着せしめた光波長以下の代表直径を有する微粒体をも、
広く意味するものである。但し、半導体とショットキー
障壁接合ないしＰＮ接合を発現する金属ないし半導体で
あることはいうまでもない。
以下１例を挙げて本発明の詳細な説明する。
実施例１
金の微粒子とＮ型シリコン半導体との接合による光電池
。
。
本例は、効率向上の面から必ずしも適切ではないが、金
属微粒子１による光波のプラズマ共鳴吸収を定量的に説
明するために挙げた。プラズマ共鳴吸収による吸収係数
γ（ａｍ−’）は、Ｍｉｅの理論から誘導できる（Ａ、
Ｋａｗａｂａｔａ、 Ｒ，Ｋｕｂｏ；Ｊ、Ｐｈｙｓ
、Ｓｏｃ、ＪＡＰＡＮ？ ２１．１７６５頁（１９６６
）参照・・・（文献１）〕。
属微粒子１による光波のプラズマ共鳴吸収を定量的に説
明するために挙げた。プラズマ共鳴吸収による吸収係数
γ（ａｍ−’）は、Ｍｉｅの理論から誘導できる（Ａ、
Ｋａｗａｂａｔａ、 Ｒ，Ｋｕｂｏ；Ｊ、Ｐｈｙｓ
、Ｓｏｃ、ＪＡＰＡＮ？ ２１．１７６５頁（１９６６
）参照・・・（文献１）〕。
（複素誘電率表示）
ここに、
ε１；金属微粒子を取り囲む物質（本例の場合は半導体
）の比誘電率、 λ ７光の波長、 Ｃ；光速度、 ν ；光の振動数（＝Ｃ／λ） である。
）の比誘電率、 λ ７光の波長、 Ｃ；光速度、 ν ；光の振動数（＝Ｃ／λ） である。
一般に、比誘電率、光学物性及び電気物性の間には次の
関係がある〔物性物理学講座９巻、光学的問題（弁室出
版）、１〜６頁（第１章）（１９５８）参照・・・（文
献２）〕。
関係がある〔物性物理学講座９巻、光学的問題（弁室出
版）、１〜６頁（第１章）（１９５８）参照・・・（文
献２）〕。
（６）；ｖ。＝ （ｅ”Ｎ／ｚｍ） ”（７）；２σ０
シτ＝シｏ２ ここに、 ｎ ；光の屈折率、 ｋ ；消衰係数、 ν。；プラズマ振動数、 ヤτ；緩和振動数、 σ。；直流電気伝導率、 ｅ ；電子の電荷量、 ｍ ；電子の質量。
シτ＝シｏ２ ここに、 ｎ ；光の屈折率、 ｋ ；消衰係数、 ν。；プラズマ振動数、 ヤτ；緩和振動数、 σ。；直流電気伝導率、 ｅ ；電子の電荷量、 ｍ ；電子の質量。
Ｎ ；金属中の自由（伝導）電子の密度である。
さて、金属微粒子１は、各光波長に応じて光エネルギー
を吸収するが、式（１）から判る如く２εｍ＋ε１＝０
となる波長（λＲ）において共鳴吸収する（プラズマ共
鳴吸収）、その様子をε１゜ε２及びε■の実測値を用
いて計算した（Ｒ，Ｈ。
を吸収するが、式（１）から判る如く２εｍ＋ε１＝０
となる波長（λＲ）において共鳴吸収する（プラズマ共
鳴吸収）、その様子をε１゜ε２及びε■の実測値を用
いて計算した（Ｒ，Ｈ。
Ｄｏｒｅｍｕｓ ；Ｊ、 Ｃｈｅｍ、 Ｐｈｙｓ＋ ２
３８９頁（１９６４）参照・・・（文献３）〕。
３８９頁（１９６４）参照・・・（文献３）〕。
Ｅｌ（２）＝ −５８，３８（λ” −０，２） −１
，５、ｓ、 （ｍ ＝ （２，５０（λ” −１，０）
＋ ２．０ ） ・λ、εｍ（シリコン半導体）士１
１．７゜ Ｅｇ（シリコン半導体）＝１．１１ｅＶ、φ８冶−シリ
コン半導体） ＝ ０．８１ｅＶ、λ（μｍ） ０．４
５ ０．５０ ０．６０ ０．７０ｙ（ａｍ−１
） ０ ７．９Ｘ１０’ ５．７Ｘ１０’ ６．
５ｘｌＯ’λ（μ＋ｍ） ０．７６ ０．８０ １
，００ １．２０？（ｃｓ−’）４．２Ｘ１０’ １
．６Ｘ１０’ ７．３Ｘ１０’ ２．７Ｘ１０’洪鳴波
釣 光電池に占める金属微粒子１の有効体積割合が例えば２
０％の場合では、光の吸収率γは１０４（ａｌ −’
）以上であって１通常の半導体の光吸収率の１０４〜１
０’（ｃｍ−１）に匹敵する値である。
，５、ｓ、 （ｍ ＝ （２，５０（λ” −１，０）
＋ ２．０ ） ・λ、εｍ（シリコン半導体）士１
１．７゜ Ｅｇ（シリコン半導体）＝１．１１ｅＶ、φ８冶−シリ
コン半導体） ＝ ０．８１ｅＶ、λ（μｍ） ０．４
５ ０．５０ ０．６０ ０．７０ｙ（ａｍ−１
） ０ ７．９Ｘ１０’ ５．７Ｘ１０’ ６．
５ｘｌＯ’λ（μ＋ｍ） ０．７６ ０．８０ １
，００ １．２０？（ｃｓ−’）４．２Ｘ１０’ １
．６Ｘ１０’ ７．３Ｘ１０’ ２．７Ｘ１０’洪鳴波
釣 光電池に占める金属微粒子１の有効体積割合が例えば２
０％の場合では、光の吸収率γは１０４（ａｌ −’
）以上であって１通常の半導体の光吸収率の１０４〜１
０’（ｃｍ−１）に匹敵する値である。
シリコン半導体と比較して、λ＝０．６μｍ以上の長波
長側において、金属微粒子１は極めて大きな吸収率を有
している。
長側において、金属微粒子１は極めて大きな吸収率を有
している。
従って、電圧は通常のショットキー型光電池とほぼ同程
度であるが、電流が増大し、その結果変換効率は相当の
向上が望める。
度であるが、電流が増大し、その結果変換効率は相当の
向上が望める。
なお、金属微粒子１の大きさが増大して光の波長に近づ
くほど、プラズマ振動の放射減衰（散乱光）の増加によ
る光吸収率の低下のため（文献１参照）金属微粒子１の
代表直径は（１／４）λＲ以下が望ましい。概ね、０．
１〜０．０１μｍ程度である。
くほど、プラズマ振動の放射減衰（散乱光）の増加によ
る光吸収率の低下のため（文献１参照）金属微粒子１の
代表直径は（１／４）λＲ以下が望ましい。概ね、０．
１〜０．０１μｍ程度である。
実施例２
金の微粒子とＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）との接合に
よる光電池。
よる光電池。
実施例１において、以下の如く置き換えて同様に算出し
た。
た。
ε＠ （ＺｎＳｅ）＝ ８．１、
Ｅｇ （ＺｎＳｅ）＝ ２．５８ｅＶ、φＢ （Ａｕ
−Ｎ型Ｚｎ５ｅ） ＝ １．３６ｅＶ、λ（μｍ）
０．４５ ０，５０ ０，６０ ０．６７
Ｙ（ｃｍ−１）０ １．ｌＸ１０’ １．６
Ｘ１０’ ４．６ｘｌＯ’洪鳴波釦 λ（μｍ） ０．７０ ０，８０ １．００γ（ａ
ａ−１） ３．６Ｘ１０’ １．３ｘｌＯ’ ２．６ｘ
ｌＯ’実施例１と比較して、光吸収曲線は全体に約０．
１μｍはど短波長側に移動しているが、吸収率そのもの
には余り変化がない。
−Ｎ型Ｚｎ５ｅ） ＝ １．３６ｅＶ、λ（μｍ）
０．４５ ０，５０ ０，６０ ０．６７
Ｙ（ｃｍ−１）０ １．ｌＸ１０’ １．６
Ｘ１０’ ４．６ｘｌＯ’洪鳴波釦 λ（μｍ） ０．７０ ０，８０ １．００γ（ａ
ａ−１） ３．６Ｘ１０’ １．３ｘｌＯ’ ２．６ｘ
ｌＯ’実施例１と比較して、光吸収曲線は全体に約０．
１μｍはど短波長側に移動しているが、吸収率そのもの
には余り変化がない。
Ｚｎ５ｅによる０、４８μｍまでの短波長側の吸収に引
続いて、０．９μｍまでの光波が吸収されて効率向上に
寄与する。そのため、ＧａＡｓ（Ｅｇ＝１．４３ｅＶ）
並みの変換効率となり得る。
続いて、０．９μｍまでの光波が吸収されて効率向上に
寄与する。そのため、ＧａＡｓ（Ｅｇ＝１．４３ｅＶ）
並みの変換効率となり得る。
実施例３
銅の微粒子とＮ型硫化亜鉛（ＺｎＳ）との接合による光
電池。
電池。
ντ（至）＝ ０．５９１Ｘ１０”、
ν。（＠ ＝ ２．６３Ｘ１０１ｓ、を（文献２参照
）、実施例１の式（３）および（４）に代入して、ｉｌ
およびε２を算出した。また、ｃｍ （ＺｎＳ） ＝
８．３、 Ｅｇ （ＺｎＳ） ＝ ３．６ｅＶ、 φＢ （Ｃｕ −Ｎ型Ｚｎ５ｅ） ＝ １．７５ａＶ、
これらを用いて実施例１と同様に算出した。
）、実施例１の式（３）および（４）に代入して、ｉｌ
およびε２を算出した。また、ｃｍ （ＺｎＳ） ＝
８．３、 Ｅｇ （ＺｎＳ） ＝ ３．６ｅＶ、 φＢ （Ｃｕ −Ｎ型Ｚｎ５ｅ） ＝ １．７５ａＶ、
これらを用いて実施例１と同様に算出した。
λ（μｍ） ０．４０ ０．４８ ０．５０ ０
．６０ｙ（ａｍ−’）１．２Ｘ１０’ １．９ｘｌＯ
’ １．９ｘｌＯ” ７．３Ｘ１０’洪鳴波及 λ（μｍ） ０．７０ ０，８０ １．００γ（備
−’） ２．５ｘｌＯ’ １．３ｘｌＯ’ ５．８ｘｌ
Ｏ’吸収極大（共鳴波長）が短波長に片寄っているのが
特徴である。
．６０ｙ（ａｍ−’）１．２Ｘ１０’ １．９ｘｌＯ
’ １．９ｘｌＯ” ７．３Ｘ１０’洪鳴波及 λ（μｍ） ０．７０ ０，８０ １．００γ（備
−’） ２．５ｘｌＯ’ １．３ｘｌＯ’ ５．８ｘｌ
Ｏ’吸収極大（共鳴波長）が短波長に片寄っているのが
特徴である。
以上の各実施例において、非常に重要な特長は、通常の
Ｃｕ−Ｚｎ５（Ｎ型）ショットキー型接合においてはＥ
ｇ （ＺｎＳ）が過大のために光起電力は発生しないが
、他方本発明による金属微粒子１とのショットキー型接
合においては相当の効率で光起電力を発生し得ることで
ある。
Ｃｕ−Ｚｎ５（Ｎ型）ショットキー型接合においてはＥ
ｇ （ＺｎＳ）が過大のために光起電力は発生しないが
、他方本発明による金属微粒子１とのショットキー型接
合においては相当の効率で光起電力を発生し得ることで
ある。
本発明は、上述のように構成したので、極めて効率の高
い状態で光起電力を得ることができるものである。
い状態で光起電力を得ることができるものである。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は縦断側
面図、第２図は水平断面図、第３図は金属微粒子−Ｎ型
半導体ショットキー障壁接合のエネルギー準位図である
。 １・・・金属微粒子（微粒子）、２・・・半導体、４・
・・絶縁層 出 願 人 根 塚 信 健手続補正
書（帥 昭和６０年 ６月２４日 １、事件の表示 特願昭６０−８６１８８号 ２、発明の名称 太陽光電池 住所 山ロ県徳山市大字下上６９４番地の１７４、代
理 人 〒１０７ な し ６、補正の対象 明細書 特願昭６０−８６１８８号補正書 この出願に関し、明細書中の記載を下記のよう・−補正
する。 記 １、第４頁第６行目の「電極５」を「電極３及び電極５
」に補正する。 ２、第５頁第１６行目の「極く薄い絶縁層４を」「極く
薄い絶縁層を」に補正する。 、第７頁第５行目の「かつ発生した光電流をＪを「かつ
、バンド間遷移によって発生した光電流を」に補正する
。
面図、第２図は水平断面図、第３図は金属微粒子−Ｎ型
半導体ショットキー障壁接合のエネルギー準位図である
。 １・・・金属微粒子（微粒子）、２・・・半導体、４・
・・絶縁層 出 願 人 根 塚 信 健手続補正
書（帥 昭和６０年 ６月２４日 １、事件の表示 特願昭６０−８６１８８号 ２、発明の名称 太陽光電池 住所 山ロ県徳山市大字下上６９４番地の１７４、代
理 人 〒１０７ な し ６、補正の対象 明細書 特願昭６０−８６１８８号補正書 この出願に関し、明細書中の記載を下記のよう・−補正
する。 記 １、第４頁第６行目の「電極５」を「電極３及び電極５
」に補正する。 ２、第５頁第１６行目の「極く薄い絶縁層４を」「極く
薄い絶縁層を」に補正する。 、第７頁第５行目の「かつ発生した光電流をＪを「かつ
、バンド間遷移によって発生した光電流を」に補正する
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光の波長より小さい代表直径を有する一粒ずつ独立
した微粒子を、その微粒子とショットキー障壁を発現す
る半導体の内部に実質的に埋め込んで、当該微粒子−半
導体接合を形成したことを特徴とする太陽光電池。 ２、微粒子を金属微粒子としたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の太陽光電池。 ３、微粒子をドープした半導体としたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の太陽光電池。 ４、微粒子表面に金属またはドープした半導体を付着さ
せたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太陽
光電池。 ５、光の波長より小さい代表直径を有する一粒ずつ独立
した微粒子を、その微粒子とショットキー障壁を発現す
る半導体の内部に実質的に埋め込んで非常に薄い絶縁層
を挿入した当該微粒子−半導体接合を形成したことを特
徴とする太陽光電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60086188A JPS61244076A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 太陽光電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60086188A JPS61244076A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 太陽光電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61244076A true JPS61244076A (ja) | 1986-10-30 |
| JPH0550869B2 JPH0550869B2 (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=13879791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60086188A Granted JPS61244076A (ja) | 1985-04-22 | 1985-04-22 | 太陽光電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61244076A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03173481A (ja) * | 1989-12-01 | 1991-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池及びその製造方法 |
| DE10347401A1 (de) * | 2003-10-09 | 2005-05-19 | Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh | Photovoltaische Solarzelle mit metallischen Nanoemittern und Verfahren zur Herstellung |
| JP2009195001A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Stanley Electric Co Ltd | 光電変換装置 |
| JP2009195000A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Stanley Electric Co Ltd | 光電変換装置 |
| WO2011004446A1 (ja) * | 2009-07-06 | 2011-01-13 | トヨタ自動車株式会社 | 光電変換素子 |
| US7893347B2 (en) | 2003-10-09 | 2011-02-22 | Helmholtz-Zentrum Berlin Fuer Materialien Und Energie Gmbh | Photovoltaic solar cell |
| JPWO2019069585A1 (ja) * | 2017-10-04 | 2020-09-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 光デバイス、光電変換装置、および燃料生成装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6447879B1 (en) | 1996-09-17 | 2002-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic Device and method of manufacturing the same |
-
1985
- 1985-04-22 JP JP60086188A patent/JPS61244076A/ja active Granted
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03173481A (ja) * | 1989-12-01 | 1991-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽電池及びその製造方法 |
| DE10347401A1 (de) * | 2003-10-09 | 2005-05-19 | Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh | Photovoltaische Solarzelle mit metallischen Nanoemittern und Verfahren zur Herstellung |
| DE10347401B4 (de) * | 2003-10-09 | 2010-04-29 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Photovoltaische Solarzelle mit metallischen Nanoemittern und Verfahren zur Herstellung |
| US7893347B2 (en) | 2003-10-09 | 2011-02-22 | Helmholtz-Zentrum Berlin Fuer Materialien Und Energie Gmbh | Photovoltaic solar cell |
| JP2009195001A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Stanley Electric Co Ltd | 光電変換装置 |
| JP2009195000A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Stanley Electric Co Ltd | 光電変換装置 |
| WO2011004446A1 (ja) * | 2009-07-06 | 2011-01-13 | トヨタ自動車株式会社 | 光電変換素子 |
| JPWO2019069585A1 (ja) * | 2017-10-04 | 2020-09-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 光デバイス、光電変換装置、および燃料生成装置 |
| US11652185B2 (en) | 2017-10-04 | 2023-05-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical device, photoelectric conversion apparatus, and fuel production apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0550869B2 (ja) | 1993-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Luque et al. | The intermediate band solar cell: progress toward the realization of an attractive concept | |
| Loferski | Recent research on photovoltaic solar energy converters | |
| Al Fattah et al. | Sensing of ultraviolet light: a transition from conventional to self-powered photodetector | |
| US20200328366A1 (en) | High absorption, photo induced resonance energy transfer electromagnetic energy collector | |
| KR101111215B1 (ko) | 전자기 방사 변환기 및 배터리 | |
| US20100258164A1 (en) | Photovoltaic force device | |
| TW200952189A (en) | Porous silicon quantum dot photodetector | |
| US20100071751A1 (en) | Photo-induced metal-insulator-transition material complex for solar cell, solar cell and solar cell module comprising the same | |
| JPS61244076A (ja) | 太陽光電池 | |
| TW200926422A (en) | Nature-light energy cell and its transparent light-transferring layer | |
| Piotrowski et al. | Stacked multijunction photodetectors of long-wavelength radiation | |
| US20190312167A1 (en) | Photovoltaic Cells | |
| US4021833A (en) | Infrared photodiode | |
| TWM514112U (zh) | 光伏電池 | |
| KR101193161B1 (ko) | 태양전지용 광-유기 ｍｉｔ 물질 복합체, 그 ｍｉｔ 물질 복합체를 포함한 태양전지 및 태양전지모듈 | |
| RU2728247C1 (ru) | Устройство фотовольтаики | |
| US20110297226A1 (en) | Photovoltaic cell and its transparent light conversion powder | |
| TWI612679B (zh) | 光伏電池和產生電力的方法 | |
| Mohamed | Thin film CdS/CdTe and CdS/PbS photovoltaic solar cells | |
| JP6616114B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| Das et al. | Thermal impact on LED based solar PV cell | |
| JPH10125940A (ja) | 光電変換素子 | |
| AU2020357567A1 (en) | Improvements in direct semiconductor solar devices | |
| Baranov et al. | New type of photoelectric converter based on an n-CdO/a-C/p-Si heterostructure | |
| Makhnii et al. | Photoelectric properties of anisotype heterojunctions based on wide‐gap II‐VI compounds |