JPS6144476A - 半導体光電変換装置 - Google Patents
半導体光電変換装置Info
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- JPS6144476A JPS6144476A JP59166863A JP16686384A JPS6144476A JP S6144476 A JPS6144476 A JP S6144476A JP 59166863 A JP59166863 A JP 59166863A JP 16686384 A JP16686384 A JP 16686384A JP S6144476 A JPS6144476 A JP S6144476A
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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
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は透明電極、半導体層および背WJ電極などから
構成され、透明電極側から半導体層1こ入射した光を半
導体層内トこ奢いて風気に変換する半導体光電変換装置
に関し、その光電変換の効率を高めるために半導体内の
光路長が大きくなるように装置の構造を改良することに
係る。
構成され、透明電極側から半導体層1こ入射した光を半
導体層内トこ奢いて風気に変換する半導体光電変換装置
に関し、その光電変換の効率を高めるために半導体内の
光路長が大きくなるように装置の構造を改良することに
係る。
第3図に示すような平面多層積1B構造の半導体光電変
換装faE(以後光電変換装入と略す)に入射する光は
ガラス透明基板1、ITO透明電極3を透過し、アモル
ファスケイ素炭素合金4、アモルファスケイ素5.6な
どの半導体層で、できるだけ多くの光が吸収されて電気
に変換され、その光電変換効率が大きいことが強(望ま
れている。この変換効率を大にする方法として半導体M
1こ入射した光の光路長を大にして吸収される量を高め
る方法がある。
換装faE(以後光電変換装入と略す)に入射する光は
ガラス透明基板1、ITO透明電極3を透過し、アモル
ファスケイ素炭素合金4、アモルファスケイ素5.6な
どの半導体層で、できるだけ多くの光が吸収されて電気
に変換され、その光電変換効率が大きいことが強(望ま
れている。この変換効率を大にする方法として半導体M
1こ入射した光の光路長を大にして吸収される量を高め
る方法がある。
光路長を長くするには半導体層の厚みを大にする方法が
最も簡単であるが、しかしこの方法では半導体膜内にお
ける電界が不均一になり、光電変換によって発生した電
荷を有効に半導体層外の電気回路へ取り出すことが困難
になるので、光電変換効率が低下し有効な方法ではない
。また半導体層の厚みを大にすることはコストアップに
なる欠点がある。
最も簡単であるが、しかしこの方法では半導体膜内にお
ける電界が不均一になり、光電変換によって発生した電
荷を有効に半導体層外の電気回路へ取り出すことが困難
になるので、光電変換効率が低下し有効な方法ではない
。また半導体層の厚みを大にすることはコストアップに
なる欠点がある。
半導体層を光が斜めに透過すれば半導体層中の光路長は
大になる。かかる観点よりして、従来の光電変換装置に
おける表面が平滑な透明基板に種々な角度から光を照射
して該装置内における光路を調べてみたところ、半導体
層の屈折率が3〜4.5.6における面に対しほぼ困直
に横断することになる。
大になる。かかる観点よりして、従来の光電変換装置に
おける表面が平滑な透明基板に種々な角度から光を照射
して該装置内における光路を調べてみたところ、半導体
層の屈折率が3〜4.5.6における面に対しほぼ困直
に横断することになる。
これを改良するために、第4図に示すように1明基板1
の外部表面に凸凹を設は透明基板へ光を斜めに入射させ
ようとする試み、窓よび第30回応用物理学会講演予f
Ai果P348〜349(昭和58年4月)に示された
ように漣明電極側に凹凸を設けた第5図に示す構造によ
って、透明%!極3へ光を斜めに入射させようとする試
みが行われた。しかし前者の場合は、透明基板1と透明
電極3と半導体層4,5.6の各接触界面が平滑である
ので透過する光10は固体面をほぼ重直に透過すること
になるので、半導体層へ光が斜めに入射することは期待
できない。後者の透明電極1に粗面を形成する場合では
、透明型ra膜は粗大粒子を粒界を形成させながら積み
上げる方法と、まず平滑な透明導wLWAの下地を形成
し、この上に粗大粒子を蒸着させる方法などがあるが、
いずれにおいても透明電i膜と半導体膜間の電気導電率
および透明電極の透明度などの向上に対し逆行すること
になり、半導体中へ光を斜めに入射させる効果を充分に
引きだせない。
の外部表面に凸凹を設は透明基板へ光を斜めに入射させ
ようとする試み、窓よび第30回応用物理学会講演予f
Ai果P348〜349(昭和58年4月)に示された
ように漣明電極側に凹凸を設けた第5図に示す構造によ
って、透明%!極3へ光を斜めに入射させようとする試
みが行われた。しかし前者の場合は、透明基板1と透明
電極3と半導体層4,5.6の各接触界面が平滑である
ので透過する光10は固体面をほぼ重直に透過すること
になるので、半導体層へ光が斜めに入射することは期待
できない。後者の透明電極1に粗面を形成する場合では
、透明型ra膜は粗大粒子を粒界を形成させながら積み
上げる方法と、まず平滑な透明導wLWAの下地を形成
し、この上に粗大粒子を蒸着させる方法などがあるが、
いずれにおいても透明電i膜と半導体膜間の電気導電率
および透明電極の透明度などの向上に対し逆行すること
になり、半導体中へ光を斜めに入射させる効果を充分に
引きだせない。
本発明は前述の欠点を解消しようとするもので体膜の限
られた膜厚内で光吸収効率の大巾な向上を計ろうとする
ものである。
られた膜厚内で光吸収効率の大巾な向上を計ろうとする
ものである。
本発明は半導体光電変換装置において透明基板の上に、
透明電極、半導体層、背面12極の順序で。
透明電極、半導体層、背面12極の順序で。
蒸着債層し組立る方式の場合、第1図に示すように透明
基板1の上にS i O!など透明な物′R2を凹凸形
状に蒸着する。この上に透明電極3例えばITO,5n
u1などを透明基板2の凹凸形状がそのまま残るように
蒸着する。さらにこの上にp型半導体層4、例えばアモ
ルファス炭素ケイ素合金層が残るように蒸着し、つぎに
i型半導体層5、例えばアモルファスケイ素を蒸着する
。n型半導体Tabには必ずしも凹凸形状が残ることは
必要でないが残っていても特に支障はない。該i型半導
体5の上にn型半導体6、つぎにアルミニウム背面電極
7を蒸着する。
基板1の上にS i O!など透明な物′R2を凹凸形
状に蒸着する。この上に透明電極3例えばITO,5n
u1などを透明基板2の凹凸形状がそのまま残るように
蒸着する。さらにこの上にp型半導体層4、例えばアモ
ルファス炭素ケイ素合金層が残るように蒸着し、つぎに
i型半導体層5、例えばアモルファスケイ素を蒸着する
。n型半導体Tabには必ずしも凹凸形状が残ることは
必要でないが残っていても特に支障はない。該i型半導
体5の上にn型半導体6、つぎにアルミニウム背面電極
7を蒸着する。
このようにして作製した光電変換装置の透明基板面に重
直な方向の断面は第1図のようであり、透明ffi!i
、3と半導体fi4,5.6との境界の凹凸はその形状
がランダムな波状的曲線であり、少なくとも該凸部は頂
上部が腕曲状で傾斜面が直線状であり、傾斜角度はおよ
そ35度〜55度である。
直な方向の断面は第1図のようであり、透明ffi!i
、3と半導体fi4,5.6との境界の凹凸はその形状
がランダムな波状的曲線であり、少なくとも該凸部は頂
上部が腕曲状で傾斜面が直線状であり、傾斜角度はおよ
そ35度〜55度である。
このようにすると半導体層中の光の光路が長くなる。
本発明の実施例で述べる光が入射する側の透光性基板と
は、透明ガラスあるいは透明プラスチックである。背面
電極基板は金属板であり、通常アルミニウム、銀、銅、
ステンレススチール板などを使用する。
は、透明ガラスあるいは透明プラスチックである。背面
電極基板は金属板であり、通常アルミニウム、銀、銅、
ステンレススチール板などを使用する。
本発明に用いる半導体膜層とは、アモルファスシリコン
層を含む通常知られている半導体材料からなる層である
。
層を含む通常知られている半導体材料からなる層である
。
以下に述べる実施例におけるpinm造はpff成膜時
にはSiH,ガスにB*Hsガスを混合し、i層成膜時
には、SiH<ガスのみを用い% J成膜時にはPH1
ガスをSiH4ガスに混合してプラズマCVD法で形成
する。
にはSiH,ガスにB*Hsガスを混合し、i層成膜時
には、SiH<ガスのみを用い% J成膜時にはPH1
ガスをSiH4ガスに混合してプラズマCVD法で形成
する。
〔実施例1〕
表面の平滑なガラス基板の上に凹凸の高さが平と微細斜
面とのなす角度が35〜55度になるような条件に温度
および蒸着スピードを設定して5iO1をスパッター法
で蒸着する。このようにして形成した凹凸面上に透明1
!極ITO,前記半導体膜層、アルミニウム電極の順に
蒸着積層する。
面とのなす角度が35〜55度になるような条件に温度
および蒸着スピードを設定して5iO1をスパッター法
で蒸着する。このようにして形成した凹凸面上に透明1
!極ITO,前記半導体膜層、アルミニウム電極の順に
蒸着積層する。
pin構造の蒸着半導体膜全体の厚みは7000Aであ
る。透明電極およびアルミニウム電極の蒸着はEB蒸着
法によって行った。
る。透明電極およびアルミニウム電極の蒸着はEB蒸着
法によって行った。
〔実施例2〕
実施例1で使用したガラス基板上に酸素ガス雰囲気中で
TiO□をターゲットにEB蒸着法によってTi O!
蒸着膜を形成する。さらにこの上に透明電極ITOK4
を蒸着積層する。以後実施例1と同様に半導体層、背面
f’!極を蒸着形成する。
TiO□をターゲットにEB蒸着法によってTi O!
蒸着膜を形成する。さらにこの上に透明電極ITOK4
を蒸着積層する。以後実施例1と同様に半導体層、背面
f’!極を蒸着形成する。
実施例1および2で作製した半導体薄膜光電変換装置の
断面を第1図に示す。第1図の1はガラス基板、2は本
発明にもとず(Sin、層、あるいはTi 01層であ
る。3は透明電極、4,5.6は半導体膜層、7はアル
ミニウム電極である。
断面を第1図に示す。第1図の1はガラス基板、2は本
発明にもとず(Sin、層、あるいはTi 01層であ
る。3は透明電極、4,5.6は半導体膜層、7はアル
ミニウム電極である。
実施例3
凹凸の背面電極を形成するために第2図に示すように、
ステンレス鋼板9上に4μm厚のポリイミド膜層8を設
け、その表面を酸素プラズマで処凹凸を形成する。つぎ
に背面fai7としてステンレス層をスパッタ蒸着する
。さらに半導体膜層4゜5.6、透明電極3の順に積層
する。その他の形成条件は実施例1と同様である。
ステンレス鋼板9上に4μm厚のポリイミド膜層8を設
け、その表面を酸素プラズマで処凹凸を形成する。つぎ
に背面fai7としてステンレス層をスパッタ蒸着する
。さらに半導体膜層4゜5.6、透明電極3の順に積層
する。その他の形成条件は実施例1と同様である。
以上本発明の実施例にもとずいた半導体薄膜光電変換装
置にAMI光を照射して得られた光電変換効率を従来例
に比較して表1に示す。
置にAMI光を照射して得られた光電変換効率を従来例
に比較して表1に示す。
表1
明らかに本実施例の光電変換効率は従来例よりも高い。
この効果は第1図および第2図に示すように、透明電極
とP+ t5を主とする半導体層の一体凹凸構造の光
電変換装置であるがために透明基板1から入射した光1
0は必然的に半導体層の厚み方向に対し斜めに侵入する
ことになり、とくにi型半導体層の光路長が極めて長(
なるために通過できずに吸収されて光電変換に寄与する
光の割合が向上したことによるものである。
とP+ t5を主とする半導体層の一体凹凸構造の光
電変換装置であるがために透明基板1から入射した光1
0は必然的に半導体層の厚み方向に対し斜めに侵入する
ことになり、とくにi型半導体層の光路長が極めて長(
なるために通過できずに吸収されて光電変換に寄与する
光の割合が向上したことによるものである。
第1図は本発明にもとす〈実施例1および2の半導体光
電変換装置に関する斜視断面図である。 篤2図は本発明にもとす〈実施例3の半導体光電変換装
置に関する斜視断面図である。第3図、第4図および第
5図は半導体光電変換装置の従来例である。
電変換装置に関する斜視断面図である。 篤2図は本発明にもとす〈実施例3の半導体光電変換装
置に関する斜視断面図である。第3図、第4図および第
5図は半導体光電変換装置の従来例である。
Claims (3)
- (1)少なくとも透明電極膜、半導体膜層、および背面
電極をこの順に蒸着積層して構成した、光エネルギーを
電気エネルギーに変換する半導体光電変換装置において
、該透明電極膜は膜面に垂直方向の断面の少なくとも頂
上部が椀曲状のランダム波状的な曲線である凹凸形状の
膜であると共に、該透明電極膜と半導体膜層とが凹凸面
的に接合していることを特徴とする半導体光電変換装置
。 - (2)透明基板の少なくとも片面に凹凸形状を形成する
と共に該凹凸面の上に透明電極膜、半導体膜層、および
背面電極の順に蒸着積層する方法で製造されることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体光電変換装
置。 - (3)背面電極の少なくとも片面に凹凸を形成すると共
に該凹凸面上に半導体膜層および透明電極をこの順に蒸
着積層する方法によつて製造されることを特徴とする、
特許請求の範囲第1項記載の半導体光電変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59166863A JPS6144476A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 半導体光電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59166863A JPS6144476A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 半導体光電変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6144476A true JPS6144476A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15839035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59166863A Pending JPS6144476A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 半導体光電変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6144476A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01106472A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池 |
JPH01140676A (ja) * | 1987-11-26 | 1989-06-01 | Nippon Denso Co Ltd | 半透光性太陽電池 |
JPH01225373A (ja) * | 1988-03-04 | 1989-09-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 太陽電池用基板 |
JPH0357952U (ja) * | 1989-10-09 | 1991-06-05 | ||
JPH04367281A (ja) * | 1991-06-14 | 1992-12-18 | Sharp Corp | 光起電力装置 |
WO2005027229A1 (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Asahi Glass Company, Limited | 透明導電膜付き基体およびその製造方法 |
WO2010029751A1 (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | 株式会社アルバック | 太陽電池及び太陽電池の製造方法 |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP59166863A patent/JPS6144476A/ja active Pending
Cited By (9)
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JPWO2010029751A1 (ja) * | 2008-09-12 | 2012-02-02 | 株式会社アルバック | 太陽電池及び太陽電池の製造方法 |
TWI397186B (zh) * | 2008-09-12 | 2013-05-21 | Ulvac Inc | 太陽電池及太陽電池之製造方法 |
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