JPS6293983A - 光起電力装置 - Google Patents

光起電力装置

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JPS6293983A
JPS6293983A JP60233970A JP23397085A JPS6293983A JP S6293983 A JPS6293983 A JP S6293983A JP 60233970 A JP60233970 A JP 60233970A JP 23397085 A JP23397085 A JP 23397085A JP S6293983 A JPS6293983 A JP S6293983A
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JP
Japan
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layer
type layer
concentration
type
backside electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP60233970A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoo Yanagiura
聡生 柳浦
Takeshi Yamamoto
武志 山本
Takashi Shibuya
澁谷 尚
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPS6293983A publication Critical patent/JPS6293983A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/075Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PIN type
    • 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
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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〕 この発明は、pin型の太陽電池等の光起電力装置に関
する。
〔従来の技術〕
一般(こ、光起電力装置である太陽電池を溝成する半導
体材料には、光電変換効率が高く、安価であるという利
点から、アモルファスシリコンが主として用いられてい
る。
ところが、アモルファスシリコンを用いることにより、
変換効率の高い太陽電池を安価に形成できる反面、アモ
ルファスシリコン太陽電池が信頼性にやや欠けるという
問題も残されており、その要因トして、アモルファスシ
リコンの光劣化の機構の解明および防止対策が不十分で
あることが挙げられており、従来光劣化の改善の手法と
して、pin層のうち、i層への窒素〔N〕、酸素〔0
〕、ボロン(B) 、 IIン〔P〕などの不純物の混
入を防ぐことや、逆に1層にB、0.Nなどの不純物を
ドープすることなどが行なわれているが、前者の場合、
量産性に欠け、後者の場合、太陽電池の初期特性に悪i
響を及ぼすなどの不都合があり、いずれも最良の手法と
は言えない。
一方、近年アモルファスシリコンの光劣化の機構の研究
も進み、たとえば昭和60年春季第32回応用物理学関
係連合講演予稿集頁435のl−29p−U−1アモル
ファスシリコン太iimの劣化5yt−n層の影響−」
に記載されているように、pin構造のアモルファスシ
リコン太陽電池の場合、n層材料およびn層不純物であ
るリン〔P〕濃度により劣化が大きく異なり、n層のP
濃度の低い方が光劣化が少なく、またアモルファスシリ
コンより微結晶シリコンをn層として用いた方が光劣化
が少な1くこれはn層からの1層中へのPの拡散、もし
くはオートドーピングやn、i、頂の界面準位が関係す
ることが報告されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで、n層のP濃度をできるtごけ低くして1層への
Pの拡散を抑えることも考えられるが、n層のP濃度を
低くすると、n層の電気抵抗が増大して導電率が低下し
、太陽電池の初期特性の低下を招くという問題点がある
したがって、この発明は、光起電力装置の光劣化および
初期特性の低下を抑制することを技術的課題とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
透光性絶縁基板上に、透明導電膜、p層。
i層、n層および裏面電極を順次積層して形成した光起
電力装置において、前記n層の不純物濃度が前記i層1
側で最も低く、前記裏面電極側で最も高いことを特徴と
する光起電力装置である。
〔作用〕
そしてこの発明では、n層の不純物濃度が1.図画で最
も低く、n層からi層への不純物の混入が抑制され、i
層の膜質低下が抑えられて光劣化が大幅に抑制されると
ともに、n層の不純物濃度が裏面電極側で最も高く、n
層と裏面電極との接触部の電気抵抗が小さくなってオー
ミック接触となる。
〔実施例〕
つぎに、この発明を、太陽電池に適用した場合の実施例
を示す図面とともに詳細(こ説明する。
まず、1実施例を示した第1図ないし第4図について説
明する。
第1図において、(1)は透光性絶縁基板としてのガラ
ス基板、(2)は基板(1)上に形成された酸化錫[,
5nOz:] 、 ITO(Indium Tin 0
xide )等からなる透明導電膜、(3)〜(5)は
導電膜(2)上に順次積層されたアモルファスシリコン
からなるpm、i層鑓、n層、(6)はn層(5)上に
形成されたAl−Ti等からなる裏面電極である。
このとき、n層(5)を形成する際、たとえば不純1物
トしてのPをドープするために、ホスフィン〔PH3〕
を反応室内に導入し、nAの膜成長に連れてPH3の濃
度を増大させ、第2図に示すように、1層6(5)のi
層(4)との界面を厚さ0とし、裏面電極との界面を厚
さをd^としたときに、n@t51のP濃度がi層(4
)側で最も低く、n層(5)の厚さが増す(こ連れて順
次P濃度が増大し、裏面電極(6)側で最も高くなるよ
うにし、n層(5)をP濃度に勾配を有するいわゆるグ
レーデッド構造にしている。なお、n層(5)の厚さd
は4o^≦d≦800^ζこ設定されているものとする
そして、このようにグレーデッド構造のn/1lil[
5)からなる太陽電池とグレーデッド構造でない不純物
濃度が均一なn層からなる従来の太陽電池との光劣化と
比較するために、一定照度の模擬太陽光を照射したとき
の光電変換効率η(%)全測定した結果第3図に示すよ
うになり、同図中の。印の各測定点を結んだ曲線で示す
従来の太陽電池に比べ、口部の各測定点を結んだ曲線で
示すグレーデッド構造のn層(5)からなる第1図の太
陽電池の方が、模擬太陽光の照射を開始してから後の光
電変換効率ηの低下の度合が小さく、第1図の太陽電池
の光劣化率が従来に比べ約20%改善された。
また、グレーデッド構造のn層(5)のPa度の最適値
を求めるために、第4図(a)に示すように、n層(5
)のi層(4)との界面のP濃度をNA(イ3)、裏面
電極(6)との界面のP濃度をN B (c+’)と表
わし、n層(5)の厚さdを400内とし、NBをそれ
ぞれ1×1♂0−9゜1×1♂’i) 、 I X l
♂2J3)とした状態でNAを変化させたときの100
 (m W/ci)の模擬太陽光を100時間照射した
後の光電変換効率η(+)を測定した結果、同図(1〕
)に示すようになり、同図(b)中において、△印の各
測定点を結ぶ1点鎖線、X印の各測定点を結ぶ破線、○
印の各測定点金納ぶ実線は、それぞれNBが1×1σ0
(1”) 、 I X 1♂’(am3) e I X
 1♂2.、、;;3 )の場合を示し、同図(b)か
ら、5.Q X l O”<qn 3) ”QNA≦5
.OX1♂0(am 3) 、 5.OX 1019=
3)≦NB≦1.OX 1♂2.3 )でかつNA<1
’JBとなるように、n層(5)を形成すればよい。
ここで、n層(5)の厚さa(4は前記したように40
^≦d≦800八に設定されるものとする。
つぎに、他の実施例を示す第5図以下の図面について説
明する。
第5図(こおいて、第1図と同一記号は同一のものを示
し、第1図と異なる点は、n層(7)を第in層(7a
)、第2n層(7b) 、17) 2層構造とし、i層
(4)側の第1n層(7a)の不純物としてのP濃度を
低く。
裏面電極(6)側の第2層(7b)のP濃度を高くし、
n層(7)のP濃度を階段状にした点である。
そして、このように階段状のP濃度分布を有する2層構
造のn層からなる太陽電池と、P濃度が均一でかつ比較
的高い従来の太陽電池およびP濃度が均一でかつ比較的
低い太陽電池との光劣化を比較するために、前記した第
3図の場合と同様に、一定照度の模擬太陽光を照射した
ときの充電変換効率η(%)全測定した結果、第6図に
示すようになり、同図中のO印の各測定点を結んだ曲線
で示すP濃度が均一でかつ比較的高い従来の太陽電池に
比べ、0印の各測定点を結んだ曲線で示す第5図の太陽
rπ池の方が、模擬太陽光の照射を開始してから後の光
電変換効率ηの低下の度合が小さく、しかもX印の各測
定点金納んだ曲線で示す不純物濃度が均一でかつ比較的
低い従来の太陽で池よりも、光照射開始直後の初期特性
および所定時間経過後の特性ともに優れ、第1図の場合
と同様に、第5図の太陽電池の光劣化率が従来に比べ約
209・改善された。
また、階段状のP濃度分布のn層(7)の第1 nji
’1J(7a) 、第2n層(7b)それぞれのP濃度
の最適値を求めるために、第7図(a)(こ示すように
、第1n層(7a)のP濃度をNt(、y)、第2 n
 層(7b) 、7) P濃度金N2−)と表わし、第
1.第2n層(7a)、(7b) tD厚さdl、dz
をともに200 (A)とし、N2全それぞれ1×10
20J3) 、 I X l♂1グ3)、1×1♂2i
3)とした状態でNiを変化させたときの100100
(σ)の模擬太陽光全100時間照射した後の光電変換
効率η(%)を測定した結果、同図(b)に示すよう(
こなり、同図(b)中において、Δ印の各測定点を結ぶ
1点鎖線、X印の各測定点を結ぶ破線、O印の各測定点
を結ぶ実線は、それぞれN2がl X l(1”(m 
3) 、 l x l♂1GJ”) 、 I X 1♂
2−3)の場合を示し、同図(1))から、5.OX 
10% 3)≦N1≦5、OX1♂0(cm ′3) 
、 5. Ox 10”Ip 3)≦N2≦1.OX1
♂2−3)テカツN1〈N2となるように、第1.第2
n層(7a)。
(7b)を形成すればよい。
ここで、第1.第2n層(7a)、(7b) +7)厚
さds 、dzハソレぞれ、40 (4≦at ≦40
0^、 40 (N≦dz3400(Nに設定されるも
のとする。
したがって、第1図に示すグレーデッド構造のn、習f
5]からなる太陽電池、および第5図に示す階段状のP
濃度を有する2層構造のn層(7)からなる太陽電池の
いずれの場合も、n層+5+ 、 (71のP濃度がi
層(4)側で最も低いため、n層+u y (71から
im(4)への不純物であるPの混入が抑制されてi層
(4)の膜質低下が抑えられ、太陽電池の光劣化を大幅
に抑制することができるとともに、9層+51 、 (
7)のP濃度が裏面電極(6)側で最も高いため、n層
(5)。
(7)と裏面電極1G)との接触部のフ気抵抗が小さく
なってオーミック接触となり、良好な初期特性を得るこ
とができる。
ft オ、第5図の第1.第2 n m (7a)、(
7b) t、それぞれ不純物濃度の低いアモルファスシ
リコン等のアモルファス半導体および不純物濃度の高い
微結晶シリコン等の微結晶半導体(こより形成してもよ
く、この場合、微結晶半導体の第2n層(71))の形
成時fこ受けるi層のダメージが大幅に緩和され、従来
に比べ太陽電池の初期特性、光劣化率ともに改善される
また、前記両実施例では、太陽電池(こ適用した場合に
ついて説明したが、太陽電池以外の発起力装置lど適用
できるのは勿論である。
さらに、多重pin構造のいわゆるタンデム型の太陽電
池等lこ適用してもよいのは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明の光起電力装置によると、1層
+51 、 +71の不純物濃度をi層(4)側で最も
低く、裏面電極(6)側で最も高くしたため、装置の光
劣化および初期特性の低下を抑制することができ、特性
の優れた光起電力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】 図面はこの発明の光起電力装置の実施例を示し、第1図
ないし第4図は1実施例を示し、第1図は断面図、第2
図はn層の厚さとP [IIン〕濃度との関係図、第3
図は光照射時間と光電変換効率との関係図、第4図(a
) 、 (b)はそれぞれn層のP濃度分布の模式図お
よびn層の1層界面のP濃度と光電変換効率との関係図
、第5図ないし第7図は他の実施例を示し、第5図は断
面図、第6図は光照射時間と光電変換効率との関係図、
第7図(a) 、 (b)はそれぞれ第1n層のpH度
と光電変換効率との関係図である。 (1)  ガラス基板、(2)・透明導電膜、+31・
p層、(1)・・i層、f5i 、 (7)・・・n層
、(6)・・裏面電極、(7a) 。 (7b)・第1.第2n層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透光性絶縁基板上に、透明導電膜、p層、層、n
    層および裏面電極を順次積層して形成した光起電力装置
    において、前記n層の不純物濃度が前記i層側で最も低
    く、前記裏面電極側で最も高いことを特徴とする光起電
    力装置。
JP60233970A 1985-10-19 1985-10-19 光起電力装置 Pending JPS6293983A (ja)

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