JPS6135569A - 光起電力装置 - Google Patents

光起電力装置

Info

Publication number
JPS6135569A
JPS6135569A JP59155240A JP15524084A JPS6135569A JP S6135569 A JPS6135569 A JP S6135569A JP 59155240 A JP59155240 A JP 59155240A JP 15524084 A JP15524084 A JP 15524084A JP S6135569 A JPS6135569 A JP S6135569A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photovoltaic
photovoltaic element
amorphous silicon
photovoltaic device
group
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.)
Pending
Application number
JP59155240A
Other languages
English (en)
Inventor
Juichi Shimada
嶋田 寿一
Tadashi Saito
忠 斉藤
Haruo Ito
晴夫 伊藤
Shinichi Muramatsu
信一 村松
Sunao Matsubara
松原 直
Nobuo Nakamura
信夫 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59155240A priority Critical patent/JPS6135569A/ja
Publication of JPS6135569A publication Critical patent/JPS6135569A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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
    • H01L31/078Semiconductor 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 including different types of potential barriers provided for in two or more of groups H01L31/062 - H01L31/075
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/543Solar cells from Group II-VI materials

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は光起電力装置に係り、特に高効率の太陽光発電
に好適な光起電力装置に関する。
〔発明の背景〕
従来の太陽光発電用の光起電力装置の例としては結晶シ
リコンやGaAs等の■族、m−v族材料を用いたもの
がある(Uda et、nl、”All 5creen
Printed CdS/CdTo 5olar Ce
1l”(Proc、of 16thIEEE! Pho
’to−Voltaic 5pecialist Co
nf、、 1982゜P801〜804)参照)、これ
らは光電変換効率も10〜20%と高く、優れた特性を
持っているが、単結晶や多結晶のインゴットからウェハ
ー状に切断、加工して用いるための製造コストが高く、
低価格化に限界があると考えられている。これらの欠点
を改良するため例えは溶融シリコンから直接シリコン結
晶板を引・上げる方法も研究されているが、不純物の混
入等で上述の様な高効率の光起電力装置は出来ていない
他の従来の例としてアモルファスシリコンを用い光起電
力装置がある(Uda et、al、”I(ighPe
rformance  Tandem  type  
Amorphous  5olarCells″(Pr
oc、of  16th  IUIEE Photov
oltaicSpecialist Conf、、 1
982.PL331〜1337) $照)。
通常ガラス基板の上に透明電極としてSnow(酸化ス
ズ)を被着し、その上にモノシランのグロー放電分解に
より、アモルファスシリコンを堆積させる。この場合p
−1−n構造とするため−に、p層形成時にはモノシラ
ンにジボラン衣少量混合し、形成する。またn5形成時
にはフォスフインを少量混合し、形成する。その後電極
としてアルミを真空蒸着法で堆積し、光起電力装置が完
成する。
光電変換の主体となるi形層のアモルファスシリコンは
その光学ギャップが1,75eV程度で、これを用いた
上記光起電力装置の分光感度は第1図の(1)の例の様
になる。この様な構成の光起電力装置で光電変換効率9
%が得られている。第1図の(4)に示されている太陽
光のスペクトル強度分布を見て明らかな通り、アモルフ
ァスシリコン光起電力装置では650mより長波長の太
陽光成分はほとんど利用されていない、この利用されて
いない部分を活用するために、第2図のごとき構造の光
起電力装置が利用されている。すなわち、1のガラス基
板上にSnO,の透明電極2を被着し、その上に2段の
p−1−n形溝造を積層する(23,24.25および
26,27.28が各々p −i −n構造に対応)、
この、場合23,24゜25のアモルファス系から成る
第1の光起電力素子は先述のアモルファスシリコンを用
いたものと同様である。26.27.28のアモルファ
ス系から成る第2の光起電力素子は7のi形層としてア
モルファスシリコン、ゲルマニウムを用いており、その
光学ギャップが1.48eVと狭い、そのため第1図の
(2)に示すごとく長波長側にも感度を持つ、この面光
起電力素子を第2図のごとく構成すると光が有効に利用
され、光電変換効率は10.5%に向上すること、が判
明している。しかし、第2図の27のアモルファスシリ
コンよりゲルマニウムの光電特性がアモルファスシリコ
ンより劣るため、第2図の構成としてもせいぜい1〜2
%の効率向上としか得られていない、そのため長波長感
度のある良値の光起電力素子開発が重要となる。最近こ
の長波□長に感度のある光起電力素子に結晶シリコンの
p−n接合光起電力素子を用いる方式が提案され、その
上にアモルファスシリコンp −i −n形光起電力素
子を構成することにより光電変換効率12.5%が得ら
れている。しかしこの場合結晶シリコンのp−n接合光
起電力素子のコスト低減が先述して特に限界があるとい
う問題があった。この部分を低価格化が可能で、かつ特
性良好な長波長に感度のある素子とするとこが必要不可
欠であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、現在まで実現されてぃなかった低価格
化が可能で、特性良好な長波長に感度のある素子を提供
し、従来のアモルファス光起電力素子と組合すことによ
り高効率で低価格化が可能な光起電力装置を実現するこ
とにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するためには以下の要件を備えているこ
とが必要となる。低価格化が可能であるためには薄膜化
(100μm程度以下)が可能であることが不可欠とな
る。またJル板材料として安価なガラスや金属が用い得
るためには形成温度は700℃以下であることが必要で
ある。また積層するアモルファス光起電力素子の形成温
度が250m程度である。この装置が室温近、傍で使用
されることが多いことを考慮すると形成温度が250℃
以下では信頼性に問題が出る。結局、250℃以上、7
00℃以下で形成出来る必要がある。この様な温度範囲
で形成出来、かつ良好な特性の得られる材料としてII
−VI族化合物半導体やこれらの混合材料が適している
ことを見出した。
特にアモルファスシリコンの光学ギャップと比較すると
これより長波長で感度を有効に得るためにはCIII 
T C、Ca S e 、 Hg S a + Hg 
T eを少なくとも含む材料で、あることが好適である
。特にCd、Teはそれぞれ金属の形で適当なペースト
剤中に混合し、印刷焼成する方法や、同時真空蒸着等に
より薄膜多結晶Cd T a t36形成することが出
来、そのバンドギャップ41.44 e Vと長波長光
起電力素子用として適している。
〔発明の実施例〕
以下1本発明を実施例により詳細に説明する。
[実施例1コ アモルファスシリコンの光学ギャップ1.75θV程度
と比較すると、これ半り長波長で感度を有効に得るため
にはCd T e 、 C−d、s e t−Hg5a
Hg r aを少なくとも一種含む材斗であることが好
適である。特にCdTaはそれぞれの元素を金属の形に
適当なペースト中に混合し、基板に塗布、焼成する方法
や、両全展の同時真空蒸着法等により薄膜多−結晶Cd
Teを形成することが出来る。
またCd↑eのバンドギャップは1.44θVと好適で
ある。第3図は本実施例の光起電力装置の一例の断面図
を示す、[A]は二種の光起電力素子を積層して形成し
たもの、[B]は基板1のガラスの各面に各々の光起電
力素子を形成したものである。
Cd54.CdTa3.およびカーボン2で構成される
長波長に感度のある光起電力素子にその主要部であるC
dS、C,dTeの形成に各々ペーストを用いたスクリ
ーン印刷法を用いた。印刷後。
550〜700℃でN2雰囲気中で焼成し、n−p接合
を得て光起電力素子とした。
5の透明電極、6,7.8の各々p、i、n形のアモル
ファスシリコン、9の透明電極が構成される。このp−
1−n形のアモルファスシリコン光起電力素子はいずれ
も400℃以下の温度で形成されるので、前もって形成
しであるCdS。
CdTeによる長波長光起電力素子特性に何ら悪影響を
与えなかった。この様にして形成したアモルファス光起
電力素子の分光感度は第1図(1)と同じであり、Cd
5−CdTe光起電力素子のそれは第1図(3)のごと
くであった。入射する太陽光13の内700μmより短
波長の光はアモルファス光起電力素子によって吸2収さ
れ、電気に変換される。吸収されずに透過した700n
mより長波長の光はCd5−CdTe光起電力素子で吸
収され、電気に変換される。その結果本構成の光起電力
装置全体の光電変換効率は12.8% と極めて高いこ
とが判明した。
もちろんいずれも薄膜を用い、安価な工程により形成出
来るので、低価格化の可能性の高いことは明らかである
第3図の[A]の構成では、この様な横進を−の基板上
に配置し、直列に接続することにより。
高電圧にすることが出来、配線が容易となる特徴をもつ
、また[B]の構成では、各々の基板面に形成された光
起電力素子の接続を直列、並列等自由に出来るので、′
@流整合や電圧整合が容易である特徴をもつ。
この様にアモルファスシリコン系光起電力素子と■−■
族またはi−m−VI、族系の光起電力素子光電変換材
料のバンドギャップをその人討光分布を考慮して選定す
ることにより総合的に光電変換効率を格段に向上させる
ことが出来ることが明らかとなった。またアモルファス
シリコン系材料の形成温度は250’C程度であり、I
I −VI族またはI −III−■、族系材料の形成
温度は通常400〜700℃程度であるので、まずII
−VI族または1−m−W、族系光起電力素子を形成し
、しかる後アモルファスシリコン系光起電力素子を形成
する方法を取れば、一方の素子の形成過程で他方の素子
の劣化等が起ることも無く、極めて容易に光起電力装置
を製造することが出来る特徴を持つ。
本例では自然太陽光を例としたのでアモルファスシリコ
ン光起電力素子とCd T Q光起電力素子の組合せに
より良好な結果が得られたが他の光源。
例えば通常のタングステン電幻光等ではより長波長の光
成分が多いので■−■族またはI −III −VI。
族系光起電力素子としては長波長で感度の高い材料で構
成する必要がある。そのためにはCd Hg T eや
CdHgSe等の混晶系材料が適している。この様に光
源の光強度分布の波長依存性によさて適当な材料を選定
出来る点でH−■族系光起電力素子は優れている。・当
然この様な光感度の波長依存性の異なるII−VI族ま
たはl−m−■2族系光起電力素子を組合せて高効率化
を図ることが考えられる。しかしこの場合の難点は面光
起電力素子の形成温度が近く、一方の素子の形成時に他
方の素子を劣化させる欠点や、積層して形成する場合画
素子間の良好なオーミック接触を得る事が困難という問
題があった。これらの点で本発明のアモルファスシリコ
ン系とII−VI族またはI −III−VI、族系光
起電力素子の組合せは極めて優れたものと言える。
実施例では両系素子を1ケずつ組合せた場合について−
述べたが、それぞれまたはい−ずれかを2素子以上で構
成しても同様な効果が得られることは明らかである。し
かしこの場合は形成順序について他の素子を劣化させな
い様にすることが必要であることは言うまでもない。
[実施例2コ 本発明の他の一つの例を第4図に示す、[A]は最も簡
単化された植成で、3のp形Cd T eと7のi形ア
モルフアンシリコン、8のn形アモルフアンシリコンで
p −i −n形の光起電力素子を構成し、太陽光に対
し、短波長成分は主として7のアモルファスシリコンで
、長波長成分は主として3のCd T eで光電変換を
行う構成となっており、光電変換効率11%が得られた
また[B]の構成では3のp形CdToと8のn形アモ
ルフアンシリコンでp−n形、6のp形、7のi形、8
のn形アモルフアンシリコンでP−i−n形の光起電力
素子を構成し、両者が直列に接続された形になっており
、光電変換効率11.5%が得られた。
〔発明の効果〕
本発明によれば極めて安価に製造できる薄膜材料を組合
せることにより極めて光電変換効率の高い光起電力装置
を構成出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は種々の光起電力素子の分光感度および太陽光の
スペクトル強度分布を示す図、第2図は従来のアモルフ
ァスシリコン系光起電力素子を用いた多層形光起電力装
置の断面図、第3図は本発明による光起電力装置の例を
示す断面図、第4図は本発明による光起電力装置の他の
例を示す断面図である。 1・・・基板、22,9.5・・・透明電極、23・・
・p形アモルフアンシリコンカーバイド、24.7・・
・i形アモルフアンシリコン、25,8.28・・・n
形アモルフアンシリコン、27・・・i形アモルフアン
シリコンゲルマニウム、6.26・・・P形アモルフア
ンシリコン、29・・・アルミニウム電f1.210゜
211.10,11.12・・・リード線、2・・・カ
ーボン電極、3 ・= p Kt Cd T e、4−
 n形CdS。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水素、フッ素、窒素、炭素、酸素、ゲルマニウム、
    スズ、鉛の内の少なくとも一つの元素を成分として含む
    アモルファスシリコン、微結晶シリコン材料を主たる構
    成要素とする光起電力素子とII−VI族または I −III−
    VI_2族のアモルファス、微結晶、多結晶材料を主たる
    構成要素とする光起電力素子を入射光が直列的に通過ま
    たは吸収される様に配置することを特徴とする光起電力
    装置。 2、水素、フッ素、窒素、炭素、酸素、ゲルマニウム、
    スズ、鉛の内の少なくとも一つの元素を成分として含む
    アモルファスシリコン、微結晶シリコン材料と、II−V
    I族または I −III−VI_2族のアモルファス、微結晶
    、多結晶材料を主たる構成要素とする光起電力素子を少
    なくとも1つ含む光起電力装置。
JP59155240A 1984-07-27 1984-07-27 光起電力装置 Pending JPS6135569A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59155240A JPS6135569A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 光起電力装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59155240A JPS6135569A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 光起電力装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6135569A true JPS6135569A (ja) 1986-02-20

Family

ID=15601598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59155240A Pending JPS6135569A (ja) 1984-07-27 1984-07-27 光起電力装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6135569A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009259926A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池
DE102009022342A1 (de) * 2009-05-13 2010-11-18 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Dünnschichtsolarzellen-Schichtaufbau und Herstellung
WO2012099816A3 (en) * 2011-01-19 2012-12-27 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Photovoltaic devices and methods of forming the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009259926A (ja) * 2008-04-15 2009-11-05 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池
DE102009022342A1 (de) * 2009-05-13 2010-11-18 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Dünnschichtsolarzellen-Schichtaufbau und Herstellung
WO2012099816A3 (en) * 2011-01-19 2012-12-27 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Photovoltaic devices and methods of forming the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4496788A (en) Photovoltaic device
US4094704A (en) Dual electrically insulated solar cells
US5045482A (en) Method of making a tandem PIN semiconductor photoelectric conversion device
JP2589462B2 (ja) 光電装置
JPS6249672A (ja) アモルフアス光起電力素子
AU604774B2 (en) Improved photovoltaic heterojunction structures
US20070169808A1 (en) Solar cell
JPH0370183A (ja) 光起電力素子
US4781765A (en) Photovoltaic device
JP2989923B2 (ja) 太陽電池素子
US4704624A (en) Semiconductor photoelectric conversion device with partly crystallized intrinsic layer
JPH07122762A (ja) 薄膜光起電力装置
JPH11150282A (ja) 光起電力素子及びその製造方法
JPS6334632B2 (ja)
JPH04282871A (ja) 薄膜太陽電池
Mizrah et al. Indium—Tin—Oxide—Silicon heterojunction photovoltaic devices
JPS6135569A (ja) 光起電力装置
JPH1012903A (ja) 光電変換装置
JPH07283430A (ja) 太陽電池の製造方法
JP2896793B2 (ja) 光起電力装置の製造方法
JPS59161081A (ja) 薄膜太陽電池
Moustakas et al. Photovoltaic properties of reactively sputtered a-SiHx films
JPS636882A (ja) タンデム構成の光電池装置
JPH09181343A (ja) 光電変換装置
JP2713799B2 (ja) 薄膜太陽電池