JPS62166576A - アモルフアス太陽電池 - Google Patents

アモルフアス太陽電池

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JPS62166576A
JPS62166576A JP61008297A JP829786A JPS62166576A JP S62166576 A JPS62166576 A JP S62166576A JP 61008297 A JP61008297 A JP 61008297A JP 829786 A JP829786 A JP 829786A JP S62166576 A JPS62166576 A JP S62166576A
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JP
Japan
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layer
type amorphous
type
amorphous silicon
solar cell
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Pending
Application number
JP61008297A
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English (en)
Inventor
Kenji Maekawa
前川 謙二
Hideki Nakabayashi
英毅 中林
Toshiaki Nishizawa
西沢 俊明
Shoichi Onda
正一 恩田
Tetsuya Kato
哲也 加藤
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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  • 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】 [産業上の利用分野] 本発明は、ペテロ接合のアモルファス(シリコン)太陽
電池に関し、詳しくは、受光側のアモルファス半導体の
タイプ及び膜厚を最適化し、短絡電流を減少させること
なく開放電圧を向上させ、もって、変換効率を改善した
アモルファス太陽電池に関する。
[従来の技術1 グロー放電を利用したプラズマCVD法もしくは紫外線
による光CVD法によって、透明基板上に、p型アモル
ファス炭化硅素、i型アモルファスシリコン、n型アモ
ルファスシリコンを順次積層し、前記p型アモルファス
炭化硅素側を受光側とする、いわゆるヘテロ接合のアモ
ルファス(シリコン)太陽電池が提供されている。
これは窓材料(光の人I)j側の材料)の半導体として
、従来用いられているn型アモルファスシリコンに代え
て、禁止帯幅が約20v程度と大きなp型アモルファス
炭化硅素を用いることにより、p型苗での吸収による光
エネルギーの損失を低減し、もって、エネルギー変換効
率の改善を企図するものである。
[発明が解決しようとする問題点] 一般にアモルファス太陽′Fi池において、エネルギー
変換効率ηは、 η=Voc−1sc−FF/Pin・(1)V oc 
:開放電圧  1sc:短絡電流FF:曲線因子  p
in:入射エネルギーで与えられる。
したがって、上記(1)式において曲線因子FFが略一
定であるとみなせる場合は、変換効率ηは、開放電圧V
OCと短絡電流1scとの積に比例するものとして扱う
ことができる。
第2図は、上記へテロ接合のアモルファス太陽電池にお
いて、p型アモルファス炭化硅素層の膜厚tを変えた場
合における開放電圧VθC及び短絡電流1 scの変化
を示すグラフである。
図示のように、短絡電流(SCが最大となる膜厚t+(
15nm程度)と、開放電圧VOCが最大となる膜厚t
2(25nm程度)とは、一致しない。換言すれば、従
来のアモルファス太陽電池では、最大変換効率ηを与え
る開放電圧Voc及び短絡電流l FICとしては、そ
れらの最大値を採用しているわけではなく、効率改善の
余地を残している。
本発明は、かかる事情に鑑み案出されたものであり、知
略電流1 scと開放電圧Vocとを、ともに最大値と
なし得るアモルファス太陽電池を提供するものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、ヘテロ接合のアモルファス太陽電池の1型層
であって、p型層との接合部に近い側の部分の禁止帯幅
を、p型層の禁止帯幅と同程度に広げることによって、
上記目的を達成するものである。
即ち本発明は、 1表面に透明電極の形成された透明基板からなる受光層
と、 前記透明電極上に形成され、1.9〜2.0evの光学
的禁止帯幅を有するp型アモルファス半導体居と、 該p型アモルファス半導体層上に形成され、1゜9〜2
.Qevの光学的禁止帯幅を有するi型アモルファス半
導体層と、 該i型アモルファス半導体層上に形成されたi型アモル
ファスシリコン層と、 該i型アモルファスシリコン層上に形成されたn型アモ
ルファスシリコン層と、 該n型アモルファスシリコン層上に形成された背面電極
と、 を有することを特徴とするアモルファス太陽電池である
以下、各構成要件を説明する。
受光層は、太陽電池において、光の入射側に而して配置
される。したがって、良好な透光率を有するとともに、
耐候性、強度等にも優れていることが望ましい。受光層
としては、例えば、透明な板状のガラス基板表面にIT
O等の透明導電膜を形成したものを用いる。なお、必要
に応じ、大気に面する側の表面に、光の干渉効果を利用
した反射防止膜を形成してもよい。
p、i、n各タイプのアモルファス半導体層は、グロー
放電を利用したプラズマCVD法、もしくは紫外線を利
用した光CVD法によって、前記透明電極上に順次形成
する。なお、pまたはnタイプの層を形成するに際して
それぞれドープする不純物としては、従来と同様に、ジ
ボラン(82H6)、フォスフイン(PH3)等を用い
ることができる。
本発明において、p型アモルファス半導体、及び該p型
アモルファス半導体との接合部付近の1型アモルファス
半導体の禁止帯幅は、1.9〜2゜oe■程度とする。
かかるアモルファス半導体としては、例えば、炭化硅素
、窒化硅素がある。
また、p型アモルファス半導体層、及び該p型アモルフ
ァス半導体との接合部付近のi型アモルファス半導体層
の膜厚としては、開放電圧を向上させる見地からは、あ
る程度の厚さが要求される。
しかし、一方、膜厚(特に、p型アモルファス半導体層
の膜厚)をあまり厚くすると、再結合が増大して短絡電
流が減少する。両者の要請より、p型アモルファス半導
体層の膜厚を10〜15nm程度、また、該p型アモル
ファス半導体層との接合部付近のi型アモルファス半導
体層の膜厚を5〜1Qnm程度とする。
i型アモルファスシリコン層、及びn型アモルファスシ
リコン層は、従来と同様でよい。
背面ttiは、n型アモルファスシリコン層上に、金属
等の導電性材料を、蒸着等、公知の方法を用いて形成す
ることができる。
[作用] 本発明のアモルファス太陽電池における光電変換の機構
は、従来提供されているp−t−n接合を利用したアモ
ルファス太陽電池と同様に、1領域におけるドリフト電
流が主体をなし、光キャリフの生成は、主としてi型ア
モルファスシリコン層で行なわれる。
p型アモルファス半導体層、及び該p型アモルファス半
導体層に接合するi型アモルファス半導体層における、
1.9〜2.Qevという大きなバンドギャップは、再
結合を生じ易い該領域での光エネルギーの損失を減じて
、光キヤリア生成の主体たるi領域へより多くのフォト
ンを到達させるとともに、開放電圧の向上に寄与する。
しかし、開放電圧を向上させるためには、前記1.9〜
2.0evという大ぎなバンドギャップを有する層の膜
厚を、ある程度以上の大きさく20011程度)としな
ければならない。
しかるに、p型アモルファス半導体層は、極めて再結合
を生じ易く、もし、p型アモルファス半導体層のみにて
前記必要な膜厚を確保しようとすると、短絡電流の減少
を生じ、変換効率ηの低下をもたらす。
本発明のアモルファス太wA電池では、前記開放電圧の
向上に必要な膜厚を、p型アモルファス半導体層ばかり
でなく、比較的再結合を生じにくいi型アモルファス半
導体層によっても確保しているため、開放電圧の向上と
、短絡電流低下の防止とを、ともに達成している。
なお、アモルファス炭化硅素、アモルファス窒化硅素等
のアモルファス半導体は、アモルファスシリコンと比較
すると局在単位密度が大きく再結合を生じ易いため、前
記1.9〜2.0evのギャップを有するi型アモルフ
ァス半導体の膜厚も第3図(第3図は、i型アモルファ
ス炭化硅素層の膜厚を変えた場合におけるyrI格電流
1 scと、開放電圧Vocとの変化を示すグラフ)に
示すように、1Qnm程度が上限となる。
[実施例] 以下、本発明を具体的な実施例に即して説明する。
第1図は、本実施例のアモルファス太陽電池の断面を模
式的に示す図である。
図示のアモルファス太陽電池は、透明なガラス基板1と
、該ガラス基板1の表面に順次形成され−た透明電極2
、p型アモルファス炭化硅素層3、i型アモルファス炭
化硅素層4、i型アモルファスシリコン層5、n型アモ
ルファスシリコン116、及び背面電極7から成る。
透明電極2は、ITO(インディラム・ティン・オキサ
イド)を用いて、電子ビーム蒸着法によって厚さ0.2
μ程度に形成した。
各アモルファス半導体層3.4.5.6は、グロー放電
を利用したプラズマCVD法によって、p型アモルファ
ス炭化硅素層3を15nm、光導電率σphが10−6
Ω−Icm−1以上のi型アモルファス炭化硅素層4を
10nm、  i型ア[シフ1スシリコ2層5を5QQ
nm、n型アモルファスシリコ2層6を4Qnmの膜厚
にそれぞれ形成した。なお、成膜条件を表に示す。また
、プラズマCVD装置は、充分に不活性ガス置換を行な
った後、1XIO””Torr程度の真空とした。
背面電極7は、アルミニウムを電子ビーム蒸着によって
、0.5〜10μの厚さに形成した。
上記実施例によるアモルファス太陽電池の開放電圧vO
Cハ0188v、 ′Fri格電流密度1scは15゜
5mA/cm、また、変換効率ηは、8.2%であった
これに対し、比較のために製造した従来のアモルファス
太陽電池(上記実施例において、i型アモルファス炭化
硅素層を形成しなかったアモルファス太陽電池)の開放
電圧VocG、t0.82V、短絡電流密度1scは1
5.3mA/cm、変換効率77 ハ、7.5%であっ
た。
また、上記実施例において、i型アモルファス炭化硅素
層に代えて、光導電率σphが10−6Ω−+ Cm−
1以上のi型アモルファス窒化硅素層を10nm形成し
たアモルファス太陽電池を製造し、その開放電圧y o
cv−1短絡型流密度r sc、及び変換効率ηをそれ
ぞれ測定したところ、上記実施例と同様な結果を得た。
[効果] 以上、詳述したように本発明は、ペテロ接合のアモルフ
ァス太陽電池のi型層であって、p型層との接合部に近
い部分に、該p型層と同程度の禁止帯幅を有する1型ア
モルファス半導体層を介在させることによって、短絡電
流を減少させることなく開放電圧を向上させ、もって、
変換効率を改善したアモルファス太陽電池である。
実施例に述べたところからも明らかなように、本発明の
太陽電池では、いわゆるワイドギャップ窓効果による高
い開放電圧を(qるために必要とされる膜厚を、p型ア
モルファス半導体層と、p−1接合部に形成したi型ア
モルファス半導体層とによって確保している。
また、該i型アモルファス半導体層を形成したことによ
って、p型アモルファス半導体層を比較的薄くできるた
め、該p型アモルファス半導体層でのキャリア再結合を
低減でき、短絡電流の減少を防止できる。
したがって、本発明のアモルファス太11nffi池に
よると、高い変換効率を達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本実fII!i例のアモルファス太陽電池の
断面を模式的に示す図である。第2図(、t、上δ己へ
テロ接合のアモルファス太陽電池において、p型アモル
ファス炭化硅素層の膜厚tを変えた場合における開放電
圧vOC及び短絡電流I SOの変化を示すグラフであ
る。第3図は、I型アモルファス炭化硅素層の膜厚を変
えた場合における知略電流ISCと、開放電圧VOCと
の変化を示すグラフである。 1・・rガラス基板+  2・・・透明電極3・・・p
型アモルファス炭化硅素層 4・・・i型アモルファス炭化硅素層 5・・・i型アモルファスシリコン層 6・・・n型アモルファスシリコン層 7・・・背面電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1表面に透明電極の形成された透明基板からなる
    受光層と、 前記透明電極上に形成され、1.9〜2.0evの光学
    的禁止帯幅を有するp型アモルファス半導体図と、 該p型アモルファス半導体図上に形成され、1.9〜2
    .0evの光学的禁止帯幅を有するi型アモルファス半
    導体層と、 該i型アモルファス半導体層上に形成されたi型アモル
    ファスシリコン層と、 該i型アモルファスシリコン層上に形成されたn型アモ
    ルファスシリコン層と、 該n型アモルファスシリコン層上に形成された背面電極
    と、 を有することを特徴とするアモルフアス太陽電池。
  2. (2)前記特許請求の範囲第1項において、前記p型ア
    モルファス半導体、及び前記i型アモルファス半導体は
    、アモルファス炭化硅素またはアモルファス窒化硅素で
    あるアモルファス太陽電池。
  3. (3)前記特許請求の範囲第1項において、前記i型ア
    モルファス半導体層の膜厚は、5〜10nmであるアモ
    ルファス太陽電池。
JP61008297A 1986-01-18 1986-01-18 アモルフアス太陽電池 Pending JPS62166576A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011011301A2 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Applied Materials, Inc. A mixed silicon phase film for high efficiency thin film silicon solar cells

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011011301A2 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Applied Materials, Inc. A mixed silicon phase film for high efficiency thin film silicon solar cells
WO2011011301A3 (en) * 2009-07-23 2011-05-05 Applied Materials, Inc. A mixed silicon phase film for high efficiency thin film silicon solar cells

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