JPS62247574A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
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- JPS62247574A JPS62247574A JP61090563A JP9056386A JPS62247574A JP S62247574 A JPS62247574 A JP S62247574A JP 61090563 A JP61090563 A JP 61090563A JP 9056386 A JP9056386 A JP 9056386A JP S62247574 A JPS62247574 A JP S62247574A
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Links
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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】
け〕 産業上の利用分野
本発明は光照射を受（すると起電力を発生する元起゛１
力装虚に関する。
力装虚に関する。
（噂従来の技術
ガラス等の透光性基板上に受光面を種属、牛導体元活性
層を含む半導体膜及び背面型＃ｉ−をこの順序で積層せ
しめた光起電力装置は例えば特公昭５３−３７７１８号
公報や米国特許第４．２８１ 。
層を含む半導体膜及び背面型＃ｉ−をこの順序で積層せ
しめた光起電力装置は例えば特公昭５３−３７７１８号
公報や米国特許第４．２８１ 。
２０８ 号Ｉ！Ａ細書に開示さｎた如（既に知らｎてい
る。通常上記受光面電極膜として電子ビーム蒸着法、真
窒蒸看法、スパッタ法、ＣＶＤ法、スプレー法等に工つ
て形成さｎる醸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ＩＩｉ化
ス、（（５ｎｏｘ）等に代表ｇｎる透光性導電酸化物（
以下ＴＣＯと称丁ンの単層或いは積層構造が用いら詐る
。
る。通常上記受光面電極膜として電子ビーム蒸着法、真
窒蒸看法、スパッタ法、ＣＶＤ法、スプレー法等に工つ
て形成さｎる醸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ＩＩｉ化
ス、（（５ｎｏｘ）等に代表ｇｎる透光性導電酸化物（
以下ＴＣＯと称丁ンの単層或いは積層構造が用いら詐る
。
然し乍ら、斯るＴＣＯから受光面電極膜を形成すると、
このＴＣＯの光屈折率は約２．０前倣であるのに対し、
それと接する半導体膜の光屈折率は上記２．０より大き
く例えばアモルファスシリコン、アモルファスシリコン
カーバイト、アモルファスシリコンゲルマニウム等のア
モルファスシリコン朱子導体にありては約４．０前後で
あるために、支持基板側から入射した元は上記屈折率の
差に基づき受光面電極膜と半導体膜との界面に於いて反
射し、光゛成変換動作する半導体膜に入射する元１を減
少せしめる原因となりてぃた。
このＴＣＯの光屈折率は約２．０前倣であるのに対し、
それと接する半導体膜の光屈折率は上記２．０より大き
く例えばアモルファスシリコン、アモルファスシリコン
カーバイト、アモルファスシリコンゲルマニウム等のア
モルファスシリコン朱子導体にありては約４．０前後で
あるために、支持基板側から入射した元は上記屈折率の
差に基づき受光面電極膜と半導体膜との界面に於いて反
射し、光゛成変換動作する半導体膜に入射する元１を減
少せしめる原因となりてぃた。
詔和６０年春季応用物理学会予槁集第４３９頁２９ｐ−
Ｕ一方４に開示さ九た先行技術は、受光面電極膜と半導
体膜との界面に於Ｃする反射特性が。
Ｕ一方４に開示さ九た先行技術は、受光面電極膜と半導
体膜との界面に於Ｃする反射特性が。
界面形状ＶＣ著しく影響される点に鑑み受光面電極膜の
半導体膜側界面を凹凸状となし半導体膜に入射する光量
の増大を図ることを提案している◎また。同僚にＴＣＯ
膜の表面を凹凸状とする試みが例えば特開昭５９一方２
３２７９号公報、特開昭５９一方６１８８２号公報、特
開４５９一方５９５７４号公＠、及び特開昭５９−２０
１４７０号公報等に見らｎる如く近年盛んに研究されて
いる。第２図は斯る凹凸状の表面を持つＴＣＯ膜が付さ
ｎた支持基板を持つ元起′シカ装（ｊ！（比較例１］の
反射特性と、平坦な表面を持つＴＣＯ映が付さｎた支持
基板を待つ光起電力装置（比較例２］の反射特注を夫々
測定したものであり、一点鎖朦が凹凸表面のＴＣＯ膜を
持つ比較例１の反射特性で、破線が平坦表面のＴＣＯ膜
を持つ比較例２の反射特性を示している。この第２図か
らも明らかな如く、凹凸表面のＴＣＯ膜ぼ約４００〜８
００ｎｍの略町視５Ｙ：＃域の内、特に約６００ｎｍ以
上の長波長帯域に於ける反射率の低下が見られ。
半導体膜側界面を凹凸状となし半導体膜に入射する光量
の増大を図ることを提案している◎また。同僚にＴＣＯ
膜の表面を凹凸状とする試みが例えば特開昭５９一方２
３２７９号公報、特開昭５９一方６１８８２号公報、特
開４５９一方５９５７４号公＠、及び特開昭５９−２０
１４７０号公報等に見らｎる如く近年盛んに研究されて
いる。第２図は斯る凹凸状の表面を持つＴＣＯ膜が付さ
ｎた支持基板を持つ元起′シカ装（ｊ！（比較例１］の
反射特性と、平坦な表面を持つＴＣＯ映が付さｎた支持
基板を待つ光起電力装置（比較例２］の反射特注を夫々
測定したものであり、一点鎖朦が凹凸表面のＴＣＯ膜を
持つ比較例１の反射特性で、破線が平坦表面のＴＣＯ膜
を持つ比較例２の反射特性を示している。この第２図か
らも明らかな如く、凹凸表面のＴＣＯ膜ぼ約４００〜８
００ｎｍの略町視５Ｙ：＃域の内、特に約６００ｎｍ以
上の長波長帯域に於ける反射率の低下が見られ。
反射特性が改善さｎている◎
然し乍ら、このように凹凸表面を持つＴＣＯ膜が付さｎ
た支持基板を、上記光起電力装置の受光面側に配置し、
上ｆｉ（： Ｔ ＣＯ膜を受光面電極膜として利用する
ことにエリ、反射特性が改善てＡより多くの元を半導体
膜に導くことができる反面、未だ長波長帯域に於いて２
０％近め反射率を呈している。また、凹凸表面と接触す
る半導体膜が１型（Ｘ性或いはノンドープ〕の光活性層
を含むｐ１ｎ接合やその他ｐｉ、ｐｎ ｎ 接合等
の半導体接合を待ち、ｐｆｆｉ層−？ｎ型層の如く王に
光活性層として作用しない膜厚、ｆ１５００Ａ以下の肉
薄な不純物層が上記凹凸表面と直接衝触する形態のｙｔ
、起電力装置にありては、上記肉薄な不純物層の膜厚が
凹凸表面の影響を受（すて不揃いとなり、光活性層で発
生した元キャリアの移助を促進する接合界面での′１界
が不均一となるために光電変換特性の低下を招いていた
〇 し９ 発明が解決しようとする問題点 不発Ｅ！Ａは上ｄｄ長波長帯域に於（する反射率の低下
及びまたは接合界面での電界の不均一を改善し。
た支持基板を、上記光起電力装置の受光面側に配置し、
上ｆｉ（： Ｔ ＣＯ膜を受光面電極膜として利用する
ことにエリ、反射特性が改善てＡより多くの元を半導体
膜に導くことができる反面、未だ長波長帯域に於いて２
０％近め反射率を呈している。また、凹凸表面と接触す
る半導体膜が１型（Ｘ性或いはノンドープ〕の光活性層
を含むｐ１ｎ接合やその他ｐｉ、ｐｎ ｎ 接合等
の半導体接合を待ち、ｐｆｆｉ層−？ｎ型層の如く王に
光活性層として作用しない膜厚、ｆ１５００Ａ以下の肉
薄な不純物層が上記凹凸表面と直接衝触する形態のｙｔ
、起電力装置にありては、上記肉薄な不純物層の膜厚が
凹凸表面の影響を受（すて不揃いとなり、光活性層で発
生した元キャリアの移助を促進する接合界面での′１界
が不均一となるために光電変換特性の低下を招いていた
〇 し９ 発明が解決しようとする問題点 不発Ｅ！Ａは上ｄｄ長波長帯域に於（する反射率の低下
及びまたは接合界面での電界の不均一を改善し。
元′戒変換特性を同上せんとするものである。
に）問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するために、透光性支持基板
の一万の主面に凹凸表面を持つ受光面電極膜を配置し、
該受光面゛１極膜の凹凸表面に反射防止膜を接触せしめ
た後、該反射防止膜上に光活性層を含む半導体膜と、背
面電極膜とを順欠積層したことを％徴とする。
の一万の主面に凹凸表面を持つ受光面電極膜を配置し、
該受光面゛１極膜の凹凸表面に反射防止膜を接触せしめ
た後、該反射防止膜上に光活性層を含む半導体膜と、背
面電極膜とを順欠積層したことを％徴とする。
（ホ）作 用
上述の如く受光面電極膜の凹凸表面と半導体膜との接触
界面に配置さｎた反射防止膜は半導体膜との界面に於Ｃ
する入射光の反射を減少せしめると共に、凹凸表面の急
峻な突起を緩祁する。
界面に配置さｎた反射防止膜は半導体膜との界面に於Ｃ
する入射光の反射を減少せしめると共に、凹凸表面の急
峻な突起を緩祁する。
（へ）実施例
纂１図は本発明光起電力装置の一実施例を示し、（１）
にガラス等の平坦な絶縁表面を備えた透光性の支持基板
、（２）は該支持基板（ＩＪの上記平坦な絶縁表面に設
（すられた凹凸表面（２ｔｅｘ）を持りＩＴＯ−？５ｎ
ｏｚｒｃ代！ｌｎるＴｃ０ｏ単層ｉいは積層構造からな
る受光面電極膜で、該受光面電極膜（２１ハ例えば基板
温［５ＧＯ’ｔｌ：、ｍ素分ＥＥ４Ｘｊ Ｏ−’ Ｔｏ
ｒｒの形成条件に基づりて電子ビームＭ″Ｉ！法により
得らｎた５噂の５ｎＯｘをドープしたＩＴＯからな蕃ハ
約５００〜２０００λの平均粒径を備え、暎厚約１５０
０〜７０００＾ＶｃＷ着さｎた＆％ＨＣｊ７：ＨｚＯ：
Ｆ’ｅＣＪａ−５００ｃｃ：６０００（！： １００Ｆ
のエッチヤントにより液温２５℃の条件に於いて約２０
〜４０分根度エツチング処理を施すことによりて、高低
差約１０００〜５０００Ａ、凸部と凸部との間隔約２０
００〜１００００Ａのほぼ三角錐状の凹凸表面（２ｔｅ
ｘ）が付与されている〇 （３）は上記受光面電極課（２）の凹凸表面（２ｔｅｘ
）と接触する如く被着された反射防止膜、（４）は該反
射防止膜（３）と接触する半導体膜で、上記反射防止膜
（３７ｔ！： 例、ｔばＴｉｘＯｙ、ＴａｚＯａ 、Ｚ
ｎＳ。
にガラス等の平坦な絶縁表面を備えた透光性の支持基板
、（２）は該支持基板（ＩＪの上記平坦な絶縁表面に設
（すられた凹凸表面（２ｔｅｘ）を持りＩＴＯ−？５ｎ
ｏｚｒｃ代！ｌｎるＴｃ０ｏ単層ｉいは積層構造からな
る受光面電極膜で、該受光面電極膜（２１ハ例えば基板
温［５ＧＯ’ｔｌ：、ｍ素分ＥＥ４Ｘｊ Ｏ−’ Ｔｏ
ｒｒの形成条件に基づりて電子ビームＭ″Ｉ！法により
得らｎた５噂の５ｎＯｘをドープしたＩＴＯからな蕃ハ
約５００〜２０００λの平均粒径を備え、暎厚約１５０
０〜７０００＾ＶｃＷ着さｎた＆％ＨＣｊ７：ＨｚＯ：
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のエッチヤントにより液温２５℃の条件に於いて約２０
〜４０分根度エツチング処理を施すことによりて、高低
差約１０００〜５０００Ａ、凸部と凸部との間隔約２０
００〜１００００Ａのほぼ三角錐状の凹凸表面（２ｔｅ
ｘ）が付与されている〇 （３）は上記受光面電極課（２）の凹凸表面（２ｔｅｘ
）と接触する如く被着された反射防止膜、（４）は該反
射防止膜（３）と接触する半導体膜で、上記反射防止膜
（３７ｔ！： 例、ｔばＴｉｘＯｙ、ＴａｚＯａ 、Ｚ
ｎＳ。
ＮｄｘＯｙ等の元部折率が上記受光面電極膜（２）を構
成するＴＣＯの約２０前後より大きく後方の半導体膜（
４）より小さい透光性の絶縁材料から構成されている。
成するＴＣＯの約２０前後より大きく後方の半導体膜（
４）より小さい透光性の絶縁材料から構成されている。
促りて、上記反射防止膜（３）は透光性の絶縁材料から
構成さｎているためにその膜厚が大きくなると、半導体
膜（４）中の光活性層に於Ｃする光電変換により発生し
た光キャリアの受光面電極膜（２）への移動を阻害する
ので、その膜厚は元キャリアがトンネル現象を利用して
移動することのできる例えば約１０００Ａ以下が好まし
−０特に反射防止膜（３）の膜厚をｔ１元元部折率”
ｎ＆波長をλとλ したとき、を−−の関係を満足するＬ５に膜厚 ｎ ｔを設足丁ｎばＲ長λに対して最小の反射率となる。例
えば反射防止膜（４）の元部折率ｎを５としたとき波長
７２０ｎｍに対するＲ通換厚ｔにｔ、７２０ｎｍ／１２
−６０ｎ１２−６０ｎとなる。即ち、反射防止膜（４）
の元部折率ｎを約６とすれば、長波長帯域（約６００〜
８００ｎｍ）に於（する最小反射率となる膜厚は約５０
０〜６７０λということＶＣ７２：る。
構成さｎているためにその膜厚が大きくなると、半導体
膜（４）中の光活性層に於Ｃする光電変換により発生し
た光キャリアの受光面電極膜（２）への移動を阻害する
ので、その膜厚は元キャリアがトンネル現象を利用して
移動することのできる例えば約１０００Ａ以下が好まし
−０特に反射防止膜（３）の膜厚をｔ１元元部折率”
ｎ＆波長をλとλ したとき、を−−の関係を満足するＬ５に膜厚 ｎ ｔを設足丁ｎばＲ長λに対して最小の反射率となる。例
えば反射防止膜（４）の元部折率ｎを５としたとき波長
７２０ｎｍに対するＲ通換厚ｔにｔ、７２０ｎｍ／１２
−６０ｎ１２−６０ｎとなる。即ち、反射防止膜（４）
の元部折率ｎを約６とすれば、長波長帯域（約６００〜
８００ｎｍ）に於（する最小反射率となる膜厚は約５０
０〜６７０λということＶＣ７２：る。
一万、上記半導体膜（４）の具体的構成は１反射防止膜
（３Ｊと接し窓層として機能すべく光学的禁止帯Ｕが約
Ｌ８〜２．０と広いｐ型アモルファスシリコンカーバイ
ド層と、主に光ｘｉｓ動作する光活性〜として機能する
１型層モルファスシリ；ン層と。
（３Ｊと接し窓層として機能すべく光学的禁止帯Ｕが約
Ｌ８〜２．０と広いｐ型アモルファスシリコンカーバイ
ド層と、主に光ｘｉｓ動作する光活性〜として機能する
１型層モルファスシリ；ン層と。
背面側の不純物層であるｎ型アモルファスシリコン或い
は微結晶シリコン層のｐ１ｎ接合構造からなっている。
は微結晶シリコン層のｐ１ｎ接合構造からなっている。
こｎらアモルファスシリコン系の半導体は前述の７口く
約４．０前後の光屈折″４を備えている。
約４．０前後の光屈折″４を備えている。
（５Ｊは上記半導体膜（４ンのｎ型層とオーミック接触
する背面電極膜で、ＴＣＯ層とＡｇ、 Ａ］等の高反射
率金属海との槓層傅：ａ、或いは高反射率金属層を少な
くとも含む構造となっている。
する背面電極膜で、ＴＣＯ層とＡｇ、 Ａ］等の高反射
率金属海との槓層傅：ａ、或いは高反射率金属層を少な
くとも含む構造となっている。
第２図は上述の如（受光面電極膜（２）の凹凸表面（２
ｔｅＸ）と半導体膜（４）との間にそｎらの中間の光朋
折率を待つ反射防止膜（３）を配挿した本発明光起電力
装置ｔ（実施例］の反射特性と１本発明尤起゛４刀装電
刀・ら反射防止膜（３ンだけを取り除き他に同一仕様の
光起電力装置（比較例１）の反射特性と、更には受光面
電極膜（２）として凹凸表面（２ｔｅりと反射防止膜（
３１を持たない他ぼ同一仕様の元起電力装ｍｃ比較例２
）の反射特注と、を測定したものである。斯る反射特注
の測定かＰ）明らかな如く本発明を実踊せる光起電力Ｖ
＆電にありτは約４００〜ａｏｏｎｍの略町視元帯域の
全域に亘って１０％以下の反射率を呈し、比較例１．２
に：較べ反射特注の改善が図らｎていることを確認でき
るＯ 尚、斯る測定に際しては反射防止膜（３）として光屈折
率２．５〜２．７％平均膜厚約５００人のＴｉＯ２が用
いらｎた。
ｔｅＸ）と半導体膜（４）との間にそｎらの中間の光朋
折率を待つ反射防止膜（３）を配挿した本発明光起電力
装置ｔ（実施例］の反射特性と１本発明尤起゛４刀装電
刀・ら反射防止膜（３ンだけを取り除き他に同一仕様の
光起電力装置（比較例１）の反射特性と、更には受光面
電極膜（２）として凹凸表面（２ｔｅりと反射防止膜（
３１を持たない他ぼ同一仕様の元起電力装ｍｃ比較例２
）の反射特注と、を測定したものである。斯る反射特注
の測定かＰ）明らかな如く本発明を実踊せる光起電力Ｖ
＆電にありτは約４００〜ａｏｏｎｍの略町視元帯域の
全域に亘って１０％以下の反射率を呈し、比較例１．２
に：較べ反射特注の改善が図らｎていることを確認でき
るＯ 尚、斯る測定に際しては反射防止膜（３）として光屈折
率２．５〜２．７％平均膜厚約５００人のＴｉＯ２が用
いらｎた。
一万、斯る光起電力装置に対し、赤通良下の太陽元スペ
クトルＣＡＭ一方）を照射するソーラシュミレータを利
用して、１００ｍＷ／−の照射頻度に於（する開放電圧
Ｖｏ ｃ、短絡電流Ｚａｃ、フィルファクタＦＦ、光電
変換効率ηの光゛１変換特性を測定し、比較例２の各数
値を１としたとさ。
クトルＣＡＭ一方）を照射するソーラシュミレータを利
用して、１００ｍＷ／−の照射頻度に於（する開放電圧
Ｖｏ ｃ、短絡電流Ｚａｃ、フィルファクタＦＦ、光電
変換効率ηの光゛１変換特性を測定し、比較例２の各数
値を１としたとさ。
下表の結果を得た。
更に上記実施例にあっては比戦例ＩＫ於ける製造歩留ま
りが５０〜６０＄でありたのに対し、８０〜９０％と大
幅な同上が見らｎた。
りが５０〜６０＄でありたのに対し、８０〜９０％と大
幅な同上が見らｎた。
（ト〕発明のカ来
不発明ｆｔ、起磁力装置は以上の説明から明らかな如く
、受光ｌｌｌ１ｌｔ億膜の凹凸表面と半導体膜との接触
界面に配挿さｎた反射防止膜が一＋−導体換との界ｌｆ
［１ｌＣＴｋ番する入射光の反射を減少せしめると共に
。
、受光ｌｌｌ１ｌｔ億膜の凹凸表面と半導体膜との接触
界面に配挿さｎた反射防止膜が一＋−導体換との界ｌｆ
［１ｌＣＴｋ番する入射光の反射を減少せしめると共に
。
凹凸表圓の急峻な突起を緩和するので、量波長帯域に於
ける反射率をより一層低下せしめることができ、吏１ｃ
は接合界面での電界の不均一の改善が図ｎ、光′亀変換
効率を同上せしめることがでさる。
ける反射率をより一層低下せしめることができ、吏１ｃ
は接合界面での電界の不均一の改善が図ｎ、光′亀変換
効率を同上せしめることがでさる。
嶌１幽に本発明光起電力装置の一実施例を示す断面図、
第２図は上ｄＣ本発明実施例と従来構造の比較例１．２
の反射率を示す反射特性図、である・（１）・・・透光
性支持基板、（２）・・・受光面１！極、（２ｔｅｘ）
・・・凹凸表面、 （３Ｊ−・・半導体膜。
第２図は上ｄＣ本発明実施例と従来構造の比較例１．２
の反射率を示す反射特性図、である・（１）・・・透光
性支持基板、（２）・・・受光面１！極、（２ｔｅｘ）
・・・凹凸表面、 （３Ｊ−・・半導体膜。
Claims (3)
- （１）透光性支持基板の一方の主面に凹凸表面を持つ受
光面電極膜を配置し、該受光面電極膜の凹凸表面に反射
防止膜を接触せしめた後、該反射防止膜上に光活性層を
含む半導体膜と、背面電極膜とを順次積層したことを特
徴とする光起電力装置。 - （２）上記反射防止膜の光屈折率は上記受光面電極膜の
光屈折率より大きく、上記半導体膜の光屈折率より小さ
いことを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の光起電
力装置。 - （３）上記反射防止膜の膜厚は約１０００Å以下である
ことを特徴とした特許請求の範囲第１項若しくは第２項
記載の光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61090563A JPS62247574A (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61090563A JPS62247574A (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62247574A true JPS62247574A (ja) | 1987-10-28 |
Family
ID=14001891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61090563A Pending JPS62247574A (ja) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62247574A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1986
- 1986-04-18 JP JP61090563A patent/JPS62247574A/ja active Pending
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