JPS6224676A - 光発電素子 - Google Patents
光発電素子Info
- Publication number
- JPS6224676A JPS6224676A JP60164518A JP16451885A JPS6224676A JP S6224676 A JPS6224676 A JP S6224676A JP 60164518 A JP60164518 A JP 60164518A JP 16451885 A JP16451885 A JP 16451885A JP S6224676 A JPS6224676 A JP S6224676A
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- JP
- Japan
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- layers
- layer
- amorphous
- type
- superlattice
- 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
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Classifications
-
- 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
- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は多層構造アモルファス太陽電池の高効率化に
関するものである。
関するものである。
第２図は例えば電子通信学会材料部品研究会予稿（ＣＰ
Ｍ ８２−７５１９８３年１月２５日）に発表され
た多層構造アモルファス太陽電池の構造断面図より考え
られるトンネルｐ／ｎ接合部の概念的なバンド図である
。図において、１は真性のアモルファス層、２は微結晶
化したトンネル部の０層、３は微結晶化したトンネル部
のｐ層、４は真性のアモルファス層であり、このｎ、９
層２，３の厚みは１００〜１５０ 人である。
Ｍ ８２−７５１９８３年１月２５日）に発表され
た多層構造アモルファス太陽電池の構造断面図より考え
られるトンネルｐ／ｎ接合部の概念的なバンド図である
。図において、１は真性のアモルファス層、２は微結晶
化したトンネル部の０層、３は微結晶化したトンネル部
のｐ層、４は真性のアモルファス層であり、このｎ、９
層２，３の厚みは１００〜１５０ 人である。
次に動作について説明する。
真性のアモルファスＮ１中で光により発生したキャリア
のうち電子はｎ形である微結晶化層２へ到達する。また
真性のアモルファス層４中で光により発生したキャリア
のうち正孔はｐ形である微結晶化層３へ到達する。この
トンネル層へ到達した電子と正孔とがｐ、ｎ微結晶化層
３．２界面において再結合することにより電流が流れる
。この時、この電流を制限する要素としては、真性のア
モルファス層とドーピング層との界面再結合が挙げられ
る。真性のアモルファス層と微結晶化したドーピング層
との界面には界面準位が、真性のアモルファス層とアモ
ルファス状態のドーピング層との界面よりも一般に多く
存在し、また再結合速度が大きいことによって太陽電池
特性の低下が見られる。
のうち電子はｎ形である微結晶化層２へ到達する。また
真性のアモルファス層４中で光により発生したキャリア
のうち正孔はｐ形である微結晶化層３へ到達する。この
トンネル層へ到達した電子と正孔とがｐ、ｎ微結晶化層
３．２界面において再結合することにより電流が流れる
。この時、この電流を制限する要素としては、真性のア
モルファス層とドーピング層との界面再結合が挙げられ
る。真性のアモルファス層と微結晶化したドーピング層
との界面には界面準位が、真性のアモルファス層とアモ
ルファス状態のドーピング層との界面よりも一般に多く
存在し、また再結合速度が大きいことによって太陽電池
特性の低下が見られる。
また反対に第３図はドーピング層を全てアモルファス状
態の膜で作成した場合の光発電素子を示し、図中、５は
ｎ形アモルファス層、６はｐ形アモルファス層であるが
、この場合、アモルファス状態のドーピング層において
は光感度が出現し、太陽電池に対し逆起電力を発生させ
、またアモルファス状態の２層６は通常真性のアモルフ
ァス層１及び４よりバンドギャップが狭く、この部分で
の光吸収が大きいため、この層より下側の層への光到達
量が減少することにより、太陽電池特性の低下をもたら
す。
態の膜で作成した場合の光発電素子を示し、図中、５は
ｎ形アモルファス層、６はｐ形アモルファス層であるが
、この場合、アモルファス状態のドーピング層において
は光感度が出現し、太陽電池に対し逆起電力を発生させ
、またアモルファス状態の２層６は通常真性のアモルフ
ァス層１及び４よりバンドギャップが狭く、この部分で
の光吸収が大きいため、この層より下側の層への光到達
量が減少することにより、太陽電池特性の低下をもたら
す。
従来の多層構造アモルファス太陽電池のトンネルｐ／ｎ
接合部を持った光発電素子は以上のように構欅されてい
るので、上述のように真性のアモルファス層とドーピン
グ層との界面再結合の速度が早いこと、及びアモルファ
ス状態のドーピング層より下側の層への光の到達量が減
少することが、光電変換効率向上の阻害要因の１つとな
っていた。
接合部を持った光発電素子は以上のように構欅されてい
るので、上述のように真性のアモルファス層とドーピン
グ層との界面再結合の速度が早いこと、及びアモルファ
ス状態のドーピング層より下側の層への光の到達量が減
少することが、光電変換効率向上の阻害要因の１つとな
っていた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、バンドギャップの広いドーピング層が得られ
るとともに、界面再結合も減少させることができるトン
ネルｐ／ｎ接合部を持った光発電素子を提供することを
目的とする。
たもので、バンドギャップの広いドーピング層が得られ
るとともに、界面再結合も減少させることができるトン
ネルｐ／ｎ接合部を持った光発電素子を提供することを
目的とする。
この発明に係る光発電素子は、ＩＩＩ族あるいはＶ族元
素を添加したドーピング層の少なくとも一部を超格子構
造としたものである。
素を添加したドーピング層の少なくとも一部を超格子構
造としたものである。
この発明においては、ＩＩＩ族あるいはＶ族元素を添加
したドーピング層の少な（とも一部を超格子構造とした
ことにより、バンドギャップが広く、かつギヤツブ内準
位の少ないドーピング層が形成され、光透過率を高く、
かつ界面再結合を少なくできる。
したドーピング層の少な（とも一部を超格子構造とした
ことにより、バンドギャップが広く、かつギヤツブ内準
位の少ないドーピング層が形成され、光透過率を高く、
かつ界面再結合を少なくできる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による光発電素子を示し、図に
おいて、１及び４は真性の、即ち■族元素からなるアモ
ルファス層、２は微結晶化したｎ層、即ちＶ族元素を添
加したドーピング層、２ａは超格子を構成する１００Å
以下の厚みの微結晶化したｎ層、５ａは超格子を構成す
る１００Å以下の厚みのアモルファス層、３は微結晶化
した２層、即ち■族元素を添加したドーピング層、３ａ
は超格子を構成する１００Å以下の厚みの微結晶化した
２層、６ａは超格子を構成する１００Å以下の厚みのア
モルファス層である。
図はこの発明の一実施例による光発電素子を示し、図に
おいて、１及び４は真性の、即ち■族元素からなるアモ
ルファス層、２は微結晶化したｎ層、即ちＶ族元素を添
加したドーピング層、２ａは超格子を構成する１００Å
以下の厚みの微結晶化したｎ層、５ａは超格子を構成す
る１００Å以下の厚みのアモルファス層、３は微結晶化
した２層、即ち■族元素を添加したドーピング層、３ａ
は超格子を構成する１００Å以下の厚みの微結晶化した
２層、６ａは超格子を構成する１００Å以下の厚みのア
モルファス層である。
次に動作について説明する。
真性のアモルファス層１で発生したキャリアのうち電子
はｎ形超格子層５ａ、２ａへ到達する。また真性のアモ
ルファス層４で発生したキャリアのうち正孔はｐ形超格
子層６ａ、３ａへ到達する。ｎ形超格子層へ到達した電
子は伝導帯の凸凹が小さいため、比較的自由にｎ形微結
晶化層２へ到達できる。また真性のアモルファス層１で
発生したキャリアのうち正孔も一部拡散によってｎ形超
格子層２ａ、５ａへ到達する。
はｎ形超格子層５ａ、２ａへ到達する。また真性のアモ
ルファス層４で発生したキャリアのうち正孔はｐ形超格
子層６ａ、３ａへ到達する。ｎ形超格子層へ到達した電
子は伝導帯の凸凹が小さいため、比較的自由にｎ形微結
晶化層２へ到達できる。また真性のアモルファス層１で
発生したキャリアのうち正孔も一部拡散によってｎ形超
格子層２ａ、５ａへ到達する。
通常のｎ形微結晶化層Ｊｆ７）場合問題となる界面再結
合が、この構造の超格子の場合、正孔は超格子を構成す
るｎ形アモルファス層５ａの価電子帯頂上付近に局在し
、電子はもし局在するとしても超格子を構成するｎ形微
結晶化層２ａにあり、空間的にキャリアが分離されてい
るため界面再結合を減少させることができる。この現象
はｐ形層についても同様である。さらに、超格子構造と
することにより、キャリア状態密度の量子化効果が現わ
れ、バンドギャップの増大が起こることは既に数多く発
表されている。
合が、この構造の超格子の場合、正孔は超格子を構成す
るｎ形アモルファス層５ａの価電子帯頂上付近に局在し
、電子はもし局在するとしても超格子を構成するｎ形微
結晶化層２ａにあり、空間的にキャリアが分離されてい
るため界面再結合を減少させることができる。この現象
はｐ形層についても同様である。さらに、超格子構造と
することにより、キャリア状態密度の量子化効果が現わ
れ、バンドギャップの増大が起こることは既に数多く発
表されている。
例えば、ティージェ他“アモルファス半導体超格子のバ
ンドギャップと抵抗”ジャーナル オブ ノンクリスタ
ライン ソリッズ、 ６６ （１９８４） ３４５
（Ｄａｎｄｇａｐ ａｎｄ Ｒｅ５ｉｓｔｉｖｉｔｙ
ｏｆ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ−
ｏｒ ５ｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ ＋ Ｔ、Ｔｉｅｄ
ｊｅ ｅｔ ａｌ ； Ｊｏｕｒｎａｌ 。
ンドギャップと抵抗”ジャーナル オブ ノンクリスタ
ライン ソリッズ、 ６６ （１９８４） ３４５
（Ｄａｎｄｇａｐ ａｎｄ Ｒｅ５ｉｓｔｉｖｉｔｙ
ｏｆ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ−
ｏｒ ５ｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ ＋ Ｔ、Ｔｉｅｄ
ｊｅ ｅｔ ａｌ ； Ｊｏｕｒｎａｌ 。
ｆ Ｎｏｎ −Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ５ｏｌｉｄｓ
、 ６６ （１９８４） ３４５ ）などである。
、 ６６ （１９８４） ３４５ ）などである。
このバンドギャップの増大により、通常のｎ形。
ｐ形、特にｐ形アモルファス層で問題となるバンドギャ
ップの減少による光透過率の低下を防ぐことができる。
ップの減少による光透過率の低下を防ぐことができる。
さらにｎ形、ｐ形超格子層にはさまれた通常の微結晶化
層２．３は超格子層より厚く形成されており、この部分
は、それぞれｎ側から来た電子とｐ側から来た正孔との
再結合を促進する。
層２．３は超格子層より厚く形成されており、この部分
は、それぞれｎ側から来た電子とｐ側から来た正孔との
再結合を促進する。
なお上記実施例では多層構造アモルファス太陽電池のト
ンネルｐ／ｎ接合部のｐ形、ｎ形両方の眉に超格子構造
を用いたが、勿論その内の一方だけ超格子構造としても
、その効果は現われる。
ンネルｐ／ｎ接合部のｐ形、ｎ形両方の眉に超格子構造
を用いたが、勿論その内の一方だけ超格子構造としても
、その効果は現われる。
また、超格子を構成するｎ形微結晶化層、２ ａは水素
・窒素化アモルファスシリコン（ａ−３ｉＮ：Ｈ）を用
いても良く、また超格子を構成するｐ形微結晶化Ｍ３ａ
は水素化アモルファスシリコン・カーボン（ａ−３ｊＣ
：Ｈ）を用いても良い。同様に通常のｎ形・ｐ形微結晶
化層２．３にそれぞれａ−３ｉＮ：Ｈ，ａ−３ｉＣ：Ｈ
を用いても良い。
・窒素化アモルファスシリコン（ａ−３ｉＮ：Ｈ）を用
いても良く、また超格子を構成するｐ形微結晶化Ｍ３ａ
は水素化アモルファスシリコン・カーボン（ａ−３ｊＣ
：Ｈ）を用いても良い。同様に通常のｎ形・ｐ形微結晶
化層２．３にそれぞれａ−３ｉＮ：Ｈ，ａ−３ｉＣ：Ｈ
を用いても良い。
また、上記実施例においては超格子は４層になっている
ものについて説明したが、これは特に４層である必要は
なく、任意の層数でよい。
ものについて説明したが、これは特に４層である必要は
なく、任意の層数でよい。
以上のように、この発明によれば、多層構造アモルファ
ス太陽電池のドーピング層の小なくとも一部に超格子構
造を用いたので、真性のアモルファス層とこのｐ／ｎ層
との界面再結合を減少でき、またバンドギャップの大き
なドーピング層が得られ、良好な特性の多層構造アモル
ファス太陽電池が得られる効果がある。
ス太陽電池のドーピング層の小なくとも一部に超格子構
造を用いたので、真性のアモルファス層とこのｐ／ｎ層
との界面再結合を減少でき、またバンドギャップの大き
なドーピング層が得られ、良好な特性の多層構造アモル
ファス太陽電池が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による光発電素子を示す図
、第２図及び第３図は従来の光発電素子を示す図である
。 ｌ・・・真性アモルファス層、２・・・ｎ形の微結晶化
層、２ａ・・・超格子を構成するｎ形微結晶化層、３・
・・ｐ形の微結晶化層、３ａ・・・超格子を構成するｐ
形微結晶化層、４・・・真性のアモルファス層、５・・
・ｎ形のアモルファス層、５ａ・・・超格子を構成する
ｎ形アモルファス層、６・・・ｐ形のアモルファス層、
６ａ・・・超格子を構成するｐ形のアモルファス層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
、第２図及び第３図は従来の光発電素子を示す図である
。 ｌ・・・真性アモルファス層、２・・・ｎ形の微結晶化
層、２ａ・・・超格子を構成するｎ形微結晶化層、３・
・・ｐ形の微結晶化層、３ａ・・・超格子を構成するｐ
形微結晶化層、４・・・真性のアモルファス層、５・・
・ｎ形のアモルファス層、５ａ・・・超格子を構成する
ｎ形アモルファス層、６・・・ｐ形のアモルファス層、
６ａ・・・超格子を構成するｐ形のアモルファス層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (4)
- （１）IV族元素を主材料とするアモルファス太陽電池に
用いるトンネルｐ／ｎ接合部を持った光発電素子におい
て、III族あるいはＶ族元素を添加したドーピング層の
少なくとも一部を超格子構造としたことを特徴とする光
発電素子。 - （２）２種類のｎ形材料を積層した超格子をｎ／ｉ界面
に接続して設け、２種類のｐ形材料を積層した超格子を
ｐ／ｉ界面に接続して設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の光発電素子。 - （３）上記超格子構造を多層構造アモルファス太陽電池
のトンネルｐ／ｎ接合部に用いたことを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の光発電素子。 - （４）上記超格子の周期は１００Å以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
に記載の光発電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60164518A JPS6224676A (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 光発電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60164518A JPS6224676A (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 光発電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6224676A true JPS6224676A (ja) | 1987-02-02 |
Family
ID=15794684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60164518A Pending JPS6224676A (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 光発電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6224676A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0352015U (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-21 |
-
1985
- 1985-07-24 JP JP60164518A patent/JPS6224676A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0352015U (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-21 |
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