JPS61251084A - 積層型太陽電池の作成方法 - Google Patents
積層型太陽電池の作成方法Info
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- JPS61251084A JPS61251084A JP60091837A JP9183785A JPS61251084A JP S61251084 A JPS61251084 A JP S61251084A JP 60091837 A JP60091837 A JP 60091837A JP 9183785 A JP9183785 A JP 9183785A JP S61251084 A JPS61251084 A JP S61251084A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/701—Organic molecular electronic devices
-
- H—ELECTRICITY
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/701—Langmuir Blodgett films
-
- H—ELECTRICITY
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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-
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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］
この発明は太ｉｔ池、特に、ｐ −ｉ −ｎ層を累積し
た構造を有する積層型太陽電池の作成方法に関する。
た構造を有する積層型太陽電池の作成方法に関する。
［従来の技術］
従来、省エネルギの観点から様々な太陽電池が開発、実
用化されている。しかし、いずれにおいても、生産コス
ト、エネルギ変換効率等の観点らは未だ多くの改良の余
地が残されており、種々の改良が行なわれている。
用化されている。しかし、いずれにおいても、生産コス
ト、エネルギ変換効率等の観点らは未だ多くの改良の余
地が残されており、種々の改良が行なわれている。
たとえば、アモルファスシリコン（以下、ａ−３ｉと記
す）太陽電池においては、そのエネルギ変換効率を高め
るために、ａ−８ｉ：Ｈで形成されるｐ −ｉ −ｎ構
造を複数個縦方向に順次積層する方法が浜川らによって
提案され、実際に４％のセル変換効率が得られている（
たとえば、浜川ら。
す）太陽電池においては、そのエネルギ変換効率を高め
るために、ａ−８ｉ：Ｈで形成されるｐ −ｉ −ｎ構
造を複数個縦方向に順次積層する方法が浜川らによって
提案され、実際に４％のセル変換効率が得られている（
たとえば、浜川ら。
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔｅｒｓ ３５
．２．１９７９）。
．２．１９７９）。
また、中村ら、 Ｏｔｇｅｓｔ Ｔｅｃｈ、 ｐａｐ
ｅｒｓ ｏｆ３ｒｄ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓ
ｃｉ、 ＆ Ｅｎｄ、 Ｃｏｎｆ。
ｅｒｓ ｏｆ３ｒｄ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓ
ｃｉ、 ＆ Ｅｎｄ、 Ｃｏｎｆ。
ｉｎ Ｊａｐａｎ、１０７．１９８２においては、ａ
−ｓｔ ：Ｈ／ａ−ｓｉａｅ ：Ｈによるｐ −ｉ
−ｎ構造を１１１．２層、３１ｍと積層して太陽電池を
構成した場合、そのセル変換効率はそれぞれ６．８８％
、７．７３％、８．５％と順次高まることが報告されて
いる。
−ｓｔ ：Ｈ／ａ−ｓｉａｅ ：Ｈによるｐ −ｉ
−ｎ構造を１１１．２層、３１ｍと積層して太陽電池を
構成した場合、そのセル変換効率はそれぞれ６．８８％
、７．７３％、８．５％と順次高まることが報告されて
いる。
またさらに、浜川らは、太陽電池を構成する半導体層の
膜厚を薄くしても、そのエネルギ変換効率はわずかじか
減少しないと概算している（たとえば、浜川ら、 Ｐ
ｒｏｅ、 Ｉ ｎｔ、 Ｃｏｎｆ、 Ｐ ｈｏｔｏ
ｖ。
膜厚を薄くしても、そのエネルギ変換効率はわずかじか
減少しないと概算している（たとえば、浜川ら、 Ｐ
ｒｏｅ、 Ｉ ｎｔ、 Ｃｏｎｆ、 Ｐ ｈｏｔｏ
ｖ。
１ｔａｉｃ ３ｏ１ａｒ Ｅｎｅｒｏｙ、 ２２．
１９８０）。
１９８０）。
したがって上述の報告から、薄い太陽電池ユニット、た
とえばｐ −１−ｎ構造を多数重ね合わせて太陽電池を
構成すれば、単位面積あたりのエネルギ変換効率が非常
に高い太陽電池を得ることが可能となる。
とえばｐ −１−ｎ構造を多数重ね合わせて太陽電池を
構成すれば、単位面積あたりのエネルギ変換効率が非常
に高い太陽電池を得ることが可能となる。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、従来用いられている作成方法であるプラ
ズマＣＶＤ （化学的蒸着）法においては、形成される
薄膜の膜厚を数１０００Ａ以下にすることが不可能であ
り、太陽電池を構成する半導体層の膜厚に対する要求条
件から、その積層数は１０程度が限度である。
ズマＣＶＤ （化学的蒸着）法においては、形成される
薄膜の膜厚を数１０００Ａ以下にすることが不可能であ
り、太陽電池を構成する半導体層の膜厚に対する要求条
件から、その積層数は１０程度が限度である。
さらに、従来の製造方法においては、減圧下で半導体物
質を蒸気にした後、化学反応により基板上に半導体物質
を蒸着させるので、蒸気圧、化学反応性等の観点から使
用可能な材料がどうしても限定される。
質を蒸気にした後、化学反応により基板上に半導体物質
を蒸着させるので、蒸気圧、化学反応性等の観点から使
用可能な材料がどうしても限定される。
それゆえ、この発明の目的は、エネルギ変換効率の＾い
、かつ使用する半導体材料の種類が限定されない太陽電
池の製造方法を提供することである。
、かつ使用する半導体材料の種類が限定されない太陽電
池の製造方法を提供することである。
［問題点を解決するための手段」
この発明においては、太陽電池を構成する半導体層をｐ
−１−ｎ構造を累積した構造とし、かつ前記ｐ−１−
ｎ構造の各々を形成する半導体膜をラングミュア−ブロ
ジェット法を用いて形成する。
−１−ｎ構造を累積した構造とし、かつ前記ｐ−１−
ｎ構造の各々を形成する半導体膜をラングミュア−ブロ
ジェット法を用いて形成する。
好ましくは、半導体層を形成する物質は有機物質である
。
。
［作用］
ラングミュア−ブロジェット法を用いているので、減圧
、高圧および高温、低温等の極端な製造条件を必要とせ
ず、温和な条件で半導体層を作成することが可能となり
、従来使用することが困難であった有機物質等を用いる
ことができる。したがって、太陽電池に用いることがで
きる材料の種類が増加する。
、高圧および高温、低温等の極端な製造条件を必要とせ
ず、温和な条件で半導体層を作成することが可能となり
、従来使用することが困難であった有機物質等を用いる
ことができる。したがって、太陽電池に用いることがで
きる材料の種類が増加する。
また、ラングミュア−ブロジェット法を用いているので
、半導体層を構成する半導体膜は単分子膜で形成される
ので、極めて薄い膜厚の構造単位（１個のｐ −１−ｎ
構造）の作成が可能となり、非常に多くの構造単位を累
積することが可能となる。したがって太陽電池のエネル
ギ変換効率を増大することが可能となる。
、半導体層を構成する半導体膜は単分子膜で形成される
ので、極めて薄い膜厚の構造単位（１個のｐ −１−ｎ
構造）の作成が可能となり、非常に多くの構造単位を累
積することが可能となる。したがって太陽電池のエネル
ギ変換効率を増大することが可能となる。
［発明の実施例］
まず、ラングミュア−ブロジェット法は、たとえば合波
理化学辞典 第３版 ｐ、１１８８〜ｐ。
理化学辞典 第３版 ｐ、１１８８〜ｐ。
１１８９などにおいて公知であるが、以下、ラングミュ
ア−ブロジェット法について簡単に説明する。
ア−ブロジェット法について簡単に説明する。
まず、水面の中央に絹糸を置いて水面を２分する。一方
にベンゼン、エーテルなどの適当な溶媒に溶かした試料
を１滴ずつ落していくと溶媒はすぐ蒸発して水面上に単
分子膜が形成される。絹糸が十分張るようになってから
、他方側に表面圧の大きい油（ピストン油と呼ぶ）を落
して圧縮状態に保つ。表面がきれいに研磨された金属板
またはガラス板を試料側に入れて引出すと、水面上の単
分子膜は分子の有極性基を板の上に向けた形Ａで固体表
面に移される。この板を再び水中に押込むと、今度は無
極性基同士が互いにくっついてへの裏向きの形Ｂの躾を
への上に作る。この方法を繰返すことによってＡＢＡＢ
のＹＪＲ８［が形成される。水のｐＨを適当にするとＡ
ＡＡ・・・の形のＺ累ｖａｌｌやＡＢＢ・・・の形のＸ
累積膜を作ることも可能である。この方法は単にプロジ
ェット法とも呼ばれ、固体表面上に累積膜を作る方法と
して一般に広く用いられている。本発明は上述の方法を
用いて太陽電池を作成するものである。
にベンゼン、エーテルなどの適当な溶媒に溶かした試料
を１滴ずつ落していくと溶媒はすぐ蒸発して水面上に単
分子膜が形成される。絹糸が十分張るようになってから
、他方側に表面圧の大きい油（ピストン油と呼ぶ）を落
して圧縮状態に保つ。表面がきれいに研磨された金属板
またはガラス板を試料側に入れて引出すと、水面上の単
分子膜は分子の有極性基を板の上に向けた形Ａで固体表
面に移される。この板を再び水中に押込むと、今度は無
極性基同士が互いにくっついてへの裏向きの形Ｂの躾を
への上に作る。この方法を繰返すことによってＡＢＡＢ
のＹＪＲ８［が形成される。水のｐＨを適当にするとＡ
ＡＡ・・・の形のＺ累ｖａｌｌやＡＢＢ・・・の形のＸ
累積膜を作ることも可能である。この方法は単にプロジ
ェット法とも呼ばれ、固体表面上に累積膜を作る方法と
して一般に広く用いられている。本発明は上述の方法を
用いて太陽電池を作成するものである。
以下、第１図を参照してこの発明の一実施例である８！
ｌｉ層型太１１１′ｉＲ池の作成方法について説明する
。
ｌｉ層型太１１１′ｉＲ池の作成方法について説明する
。
第１図はこの発明の一実施例である積層型太陽電池の概
略構成を示す図である。ｐ型半導体層２はたとえばメロ
シアニンである色素と脂肪族化合物とからなる分子で構
成され、また、ｎ型半導体１１３はたとえばトリフェニ
ールメタンである色素と脂肪族化合物とからなる分子で
構成される。ここで、脂肪族化合物の鎖の長さは２０Ａ
〜３０Ａである物質、たとえばステアリン酸ｃｔ−＋ｓ
（ＣＨ２＞、ｉ−＆Ｇ ＯＯＨ、一般１ｃ ハＣＨ
ｓ （ＣＨ２）。
略構成を示す図である。ｐ型半導体層２はたとえばメロ
シアニンである色素と脂肪族化合物とからなる分子で構
成され、また、ｎ型半導体１１３はたとえばトリフェニ
ールメタンである色素と脂肪族化合物とからなる分子で
構成される。ここで、脂肪族化合物の鎖の長さは２０Ａ
〜３０Ａである物質、たとえばステアリン酸ｃｔ−＋ｓ
（ＣＨ２＞、ｉ−＆Ｇ ＯＯＨ、一般１ｃ ハＣＨ
ｓ （ＣＨ２）。
Ｃ０ＯＨが用いられる。ここで、半導体１１１２．３に
色素と脂肪族化合物とを混合した分子を用いているのは
、色素のみでは単分子膜を構成するのは困難であるから
である。次に作成方法について説明する。まず、クロロ
ホルムなどの蒸発性の高い溶媒にｐ型半導体物質２を溶
かした後、水面上に１滴ずつ落す。溶媒であるたとえば
クロロホルムはすぐに蒸発し、水面上にはｐ型半導体物
質２の単分子膜が形成される。このｐ型半導体物質２の
単分子膜を金属基板１上の表面に形成する。次に、同様
の過程を経てｐ型半導体層２上にｎ型半導体１１３を形
成する。この過程を順次繰返して所望の数だけのｐ −
１−ｎ＠を累積する。最後のｎ型半導体膜上にＩ Ｔｏ
（Ｉ ｎ Ｓｎ Ｑｘｉｄｅ）やネサガラス等の透明
導′Ｆｓ膜４を蒸着して電極を構成する。
色素と脂肪族化合物とを混合した分子を用いているのは
、色素のみでは単分子膜を構成するのは困難であるから
である。次に作成方法について説明する。まず、クロロ
ホルムなどの蒸発性の高い溶媒にｐ型半導体物質２を溶
かした後、水面上に１滴ずつ落す。溶媒であるたとえば
クロロホルムはすぐに蒸発し、水面上にはｐ型半導体物
質２の単分子膜が形成される。このｐ型半導体物質２の
単分子膜を金属基板１上の表面に形成する。次に、同様
の過程を経てｐ型半導体層２上にｎ型半導体１１３を形
成する。この過程を順次繰返して所望の数だけのｐ −
１−ｎ＠を累積する。最後のｎ型半導体膜上にＩ Ｔｏ
（Ｉ ｎ Ｓｎ Ｑｘｉｄｅ）やネサガラス等の透明
導′Ｆｓ膜４を蒸着して電極を構成する。
以上の工程により、積層型太陽電池が作成される。
ここで、ｉ！！５が形成されるのは、脂肪族化合物の良
さが色素の長さより長いので、ｐ型色素とｎ型色素との
間に脂肪族化合物のみの層が形成されて絶縁層となるか
らである。
さが色素の長さより長いので、ｐ型色素とｎ型色素との
間に脂肪族化合物のみの層が形成されて絶縁層となるか
らである。
光をＩＴＯ４に照射することにより、この太陽１！池に
電流が生ずる。
電流が生ずる。
なお、上記実施例においては金属基板上に半導体層を形
成し、その後ＩＴＯ等の透明導電膜を形成するようにし
ている。しかし、ＩＴＯは蒸着した時点では金属光沢を
有して光を透過させないので、光透過性を有するＩＴＯ
とするには数百度（’Ｃ）に加熱しなければならない。
成し、その後ＩＴＯ等の透明導電膜を形成するようにし
ている。しかし、ＩＴＯは蒸着した時点では金属光沢を
有して光を透過させないので、光透過性を有するＩＴＯ
とするには数百度（’Ｃ）に加熱しなければならない。
この場合、半導体層に用いる物質（特に有機材料の場合
）によってはこの加熱処理過程時に分解してしまう恐れ
がある。そこで、このような欠点をなくすために、まず
、ＩＴＯまたはネサガラスを蒸着し、次に加熱して透明
にしたガラス基板上に半導体膜をラングミュア−ブロジ
ェット法を用いて累積して半導体層を形成し、最後に、
電極となる金属膜を蒸着して形成する方法が有効である
。この場合、金属膜の形成は低温で可能であり、金属膜
形成時に半導体層を構成する物質が分解することはない
。
）によってはこの加熱処理過程時に分解してしまう恐れ
がある。そこで、このような欠点をなくすために、まず
、ＩＴＯまたはネサガラスを蒸着し、次に加熱して透明
にしたガラス基板上に半導体膜をラングミュア−ブロジ
ェット法を用いて累積して半導体層を形成し、最後に、
電極となる金属膜を蒸着して形成する方法が有効である
。この場合、金属膜の形成は低温で可能であり、金属膜
形成時に半導体層を構成する物質が分解することはない
。
また、上記実施例においては、有機半導体材料を用いて
いるが、用いる半導体材料としては有機半導体材料に限
定されないことは言うまでもない。
いるが、用いる半導体材料としては有機半導体材料に限
定されないことは言うまでもない。
また、上記実施例においては光透過性の導電膜としてＩ
ＴＯやネサガラスを用いているがこれに限定されず、光
透過性を有するものであればよい。
ＴＯやネサガラスを用いているがこれに限定されず、光
透過性を有するものであればよい。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、ラングミュア−７０
ジエツト法を用いて半導体層を形成して太ｗＡＭ池を作
成している。したがって、減圧、高圧、高温、低温など
のような極端な作成条件を必要とせず、温和な条件下で
半導体層を合成することができるので、有機材料などを
半導体材料として用いることができ、太陽電池に用いる
材料の種類が大幅に増加する。
ジエツト法を用いて半導体層を形成して太ｗＡＭ池を作
成している。したがって、減圧、高圧、高温、低温など
のような極端な作成条件を必要とせず、温和な条件下で
半導体層を合成することができるので、有機材料などを
半導体材料として用いることができ、太陽電池に用いる
材料の種類が大幅に増加する。
また、半導体単分子膜を順次累積して半導体層を形成す
ることができるので、１個のｐ −ｉ −ｎ構造の膜厚
を１００Ａ以下にすることが可能となり、この結果ｐ
−１−ｎ構造を極めて多くした太陽電池を作成するする
ことができるので、エネルギ変換効率を大幅に増大する
ことが可能となる。
ることができるので、１個のｐ −ｉ −ｎ構造の膜厚
を１００Ａ以下にすることが可能となり、この結果ｐ
−１−ｎ構造を極めて多くした太陽電池を作成するする
ことができるので、エネルギ変換効率を大幅に増大する
ことが可能となる。
第１図はこの発明の一実施例である太陽電池の概略構成
を示す図である。 図において、１は金属基板、２はｐ型半導体膜、３はｎ
型半導体膜、４はＩＴＯ１５は高抵抗層。 なお、図中、同符号は同一または相当部を示す。
を示す図である。 図において、１は金属基板、２はｐ型半導体膜、３はｎ
型半導体膜、４はＩＴＯ１５は高抵抗層。 なお、図中、同符号は同一または相当部を示す。
Claims (3)
- （１）金属基板と、前記金属基板上に第１導電型半導体
層、高抵抗層および第２導電型半導体層からなるｐ−ｉ
−ｎ構造を累積してなる半導体層と、前記半導体層上に
形成された光透過性導電膜とから構成される積層型太陽
電池の作成方法であつて、 前記半導体層をラングミュア−ブロジェット法を用いて
作成したことを特徴とする積層型太陽電池の作成方法。 - （２）前記半導体層は有機化合物から形成される、特許
請求の範囲第１項記載の積層型太陽電池の作成方法。 - （３）光透過性および導電性を有する基板と、前記基板
上に第１導電型半導体層、高抵抗層および第２導電型層
からなるｐ−ｉ−ｎ構造を累積してなる半導体層と、前
記半導体層上に形成された金属層とから構成される積層
型太陽電池の作成方法であって、 前記半導体層をラングミュア−ブロジェット法を用いて
作成したことを特徴とする、積層型太陽電池の作成方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60091837A JPS61251084A (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 | 積層型太陽電池の作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60091837A JPS61251084A (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 | 積層型太陽電池の作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61251084A true JPS61251084A (ja) | 1986-11-08 |
Family
ID=14037702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60091837A Pending JPS61251084A (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 | 積層型太陽電池の作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61251084A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4039519A1 (de) * | 1989-12-11 | 1991-06-13 | Canon Kk | Sperrschicht-photoelement mit einer aus einer polysilanverbindung gebildeten organischen halbleiterschicht |
| US6198091B1 (en) * | 1998-08-19 | 2001-03-06 | The Trustees Of Princeton University | Stacked organic photosensitive optoelectronic devices with a mixed electrical configuration |
| US6198092B1 (en) | 1998-08-19 | 2001-03-06 | The Trustees Of Princeton University | Stacked organic photosensitive optoelectronic devices with an electrically parallel configuration |
| US6278055B1 (en) * | 1998-08-19 | 2001-08-21 | The Trustees Of Princeton University | Stacked organic photosensitive optoelectronic devices with an electrically series configuration |
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| JP2004505454A (ja) * | 2000-07-21 | 2004-02-19 | ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ | 光補集アレイ |
| US7026041B2 (en) | 1998-08-19 | 2006-04-11 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive optoelectronic device with an exciton blocking layer |
| JP2011222819A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Mitsubishi Chemicals Corp | 太陽電池 |
-
1985
- 1985-04-27 JP JP60091837A patent/JPS61251084A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4039519A1 (de) * | 1989-12-11 | 1991-06-13 | Canon Kk | Sperrschicht-photoelement mit einer aus einer polysilanverbindung gebildeten organischen halbleiterschicht |
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| US7026041B2 (en) | 1998-08-19 | 2006-04-11 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive optoelectronic device with an exciton blocking layer |
| US7151217B2 (en) | 1998-08-19 | 2006-12-19 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive optoelectronic devices with transparent electrodes |
| US7205585B2 (en) | 1998-08-19 | 2007-04-17 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive optoelectronic device with an exciton blocking layer |
| US8519258B2 (en) | 1998-08-19 | 2013-08-27 | The Trustees Of Princeton University | Organic photosensitive optoelectronic devices with transparent electrodes |
| JP2004505454A (ja) * | 2000-07-21 | 2004-02-19 | ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ | 光補集アレイ |
| JP2011222819A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Mitsubishi Chemicals Corp | 太陽電池 |
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