JPS63258078A - 非晶質光電変換装置 - Google Patents

非晶質光電変換装置

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JPS63258078A
JPS63258078A JP62093503A JP9350387A JPS63258078A JP S63258078 A JPS63258078 A JP S63258078A JP 62093503 A JP62093503 A JP 62093503A JP 9350387 A JP9350387 A JP 9350387A JP S63258078 A JPS63258078 A JP S63258078A
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JP
Japan
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type layer
amorphous
photoelectric conversion
type
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP62093503A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Okaniwa
岡庭 一浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS63258078A publication Critical patent/JPS63258078A/ja
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    • 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

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、p型層とn型層の間にi型層を形成したア
モルファス太陽電池などに適用される非晶質光電変換装
置に関する。
〔従来の技術〕
第3図は従来のアモルファス太陽電池(「アモルファス
」講談社、ブルー・パックス、130〜136真に開示
)の−例を示す断面図である。同図に示すように、n型
S電性を有する非晶質膜(以下n型層1と称する)とp
型溝電性を有する非晶質膜(以下P型層2と称する)と
の間にi型溝電性を有する非晶質膜(以下i型層3と称
する)の形成された010層が銀(八g)、アルミニl
ツム(△i)等の裏面Ti lfi 4上に形成される
。更にP型層2上に酸化インジウムスズ(ITo)、M
化スズ(Sn O,、)等の透明電極膜5が形成され、
この上面側の端部に銀、アルミニウム等の集電極6が設
けられる。
このアモルファス太陽電池に第3図の紙面に向かって上
方から(同図の矢符に示す)光が入射すると、その光は
透明4電VA5およびP型層2に−部吸収されるが、は
とんどはi型層3に吸収されて、そのエネルギーにより
光励起キャリヤ(N子および正孔)が発生する。そして
、pin接合によるi型層3内の電界によって電子はr
l!Ji1へ正孔はP型層2へそれぞれ移動し、移動し
た電子は失血電極4に集められるとともに正孔は透明型
8A膜5を経て集電極6に集められて、両電極4゜6間
に起電力が発生する。
第4図は多層構造のアモルファス太陽電池の断面図を示
しており、3個のpin層を備えた多層構造となってい
る点のみが第3図の従来例と相違する。このアモルファ
ス太111ffi池による光起電力の発生メカニズムは
、第3図のアモルファス太陽電池のそれと同様である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上記した従来のアモルファス太llB?!池
は、n型層1およびP型層2が非晶質のため暗導電率が
低く(10−3〜10−68/α)、光起電力が小さい
という欠点がある。この光起電力を大きくする方法とし
てnIX!層1およびP型層2の非晶質中に結晶粒を含
まぜることが考えられる。このにうにすると、n1層1
またはP型層2のフェルミレベルが伝導帯または価電子
帯により近づいて、rrs:u3のフェルミレベルとの
エネルギー差が大きくなり、これによりi型層3内の電
界が強くなってi型層3からn型層1またはP型層2へ
の1ヤリヤの移動がスムーズに行なわれるようになる。
このようなi型層3内の電界の強さは、上記結晶粒の粒
径を大きくするほど増大するが、反面、結晶粒を大きく
づるとi型1t9j3からn型層1またはp型層2ヘキ
ャリャが移動する際に、その界面領域で生じるキャリヤ
の再結合損失が増大するようになる。したがって、単に
結晶粒径を多ぎくするだけでは、充分な光起電力の発生
効率を得ることはできない。
ちなみに、界面領域でのキャリヤ再結合10失を低減す
るために結晶粒径を小さく設定した場合には、今度は、
i型層3の電界が弱くなってやはり充分な光起電力の発
生効率を得ることはできない。
この発明は、上記従来の問題を解決するためになされた
もので、優れた光電変換効率が得られる非晶質光電変換
装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、p型層とn型層の間にi型層を形成した非
晶質光電変換装置であって、上記目的を達成するため、
前記P型層または前記n型層の非晶質中に結晶粒を含ま
せ、かつ結晶粒の粒径を、前記p型層またはn型層の内
部領域で大きく設定するとともに、前記p型層または前
記n型層における前記i型層との界面領域で小さく設定
している。
〔作用〕
この発明の非晶質光電変換装置によれば、p型層または
n71層の内部領域に含まれる結晶粒の粒径を大ぎく設
定しているため、i型層内の電界が強くなり、しかもP
型層またはn型層におけるi型層の界面領域に含まれる
結晶粒の粒径を小さく設定しているため、それらの界面
領域でのキャリアの再結合損失も低く抑えられる。
(実施例〕 第1図はこの発明の一実施例である非晶質光電変換装置
を示寸断面図である。同図に示ずように、銀、アルミニ
ウム等の央而電極4上に不純物として燐を添加したn型
層1が形成される。このn型層1は例えば、グロー放電
法によって、シラン(sz−+>を水素(ト12)で1
0倍以上希釈した反応ガスに燐化水素(PH3)を1%
添加して供給し、放電パワーを10W〜200Wとする
ことにより、粒径が10Å〜50人と小さい結晶粒Sを
含んだn型層下部1aがまず形成される。つぎに、例え
ば上記と同様の反応ガスに燐化水素を1%添加して供給
し、放電パワーを200W〜400Wとすることにより
、粒径が50Å〜500人と大きい結晶粒りを含んだn
型層中間部1bが形成される。このn型層中間部1b上
には、n型層下部1aの場合と同様の方法で、粒径が1
0Å〜50人の結晶粒Sを含んだn型層上部1Cが形成
される。こうして形成されたn型層1上にグロー放電法
によってアモルファスシリコン、アモルファスシリコン
ゲルマニウム等のi型層3が形成される。更に、このi
型層3上に、不純物としてボロンを添加したP型層2が
形成される。このP型層2は、例えば上記n型層1の形
成法と同様にグロー放電法によって行なわれる。すなわ
ち、n型層1の場合と同様の反応ガスにボラン(B2H
6)を1%添加して供給し、放電パワーをIOW〜20
0Wとすることにより、粒径が10Å〜50人の結晶粒
Sを含んだn型層下部2aがまず形成される。次に、放
電パワーを200W〜400Wに調節することにより、
粒径が50Å〜500人の結晶粒りを含むn型層中間部
2bが形成され、更に放電パワーをIOW〜200Wに
調節することにより、粒径が10Å〜50人の結晶粒S
を含んだn型層下部2aが形成される。こうして形成さ
れたp型層2上には、酸化インジウムスズ、酸化スズ等
の透明電極膜5が形成され、更にこの上面側の端部には
銀、アルミニウム等の集電極6が設けられる。
この非晶質光電変換g置によれば、n型層1またはP型
層2の内部領域(n型層中間部1bまたはn型層中間部
2b)に含まれる結晶粒りの粒径を50Å〜500人と
大きく設定したため、n型層1またはP型層2のフェル
ミレベルが伝導帯または111m子帯に近づいてi型層
3のフェルミレベルとのエネルギー差がそれぞれ大きく
なり、i型層3の電界が強くなる。したがって、光の入
射によってi型層3内に発生した光励起キセリャ(電子
と正孔)は、i型層3内の強い電界によってn型層1ま
たはP型層2への速やかに移動し、これにより光起電力
が高められる。しかも、n型層1または1〕を層2と1
型層3との境界では、n型層1またはP型層2における
i型層3との界面領域(n型層上部1cまたはn型層下
部2a)に含まれる結晶粒Sの粒径を10Å〜50人と
小さく設定したために、その界面でのキャリVの再結合
損失が低く抑えられ多くのキャリA7がn型層1または
P型層2へ移動可能となって、この点でも、光起電力が
高められる。
第2図にこの発明の伯の実施例である非晶質光電変換装
置の断面図を示す。この非晶質光電変換装置が上記第1
図の非晶質光電変換装置と相違する点は、上記第1図の
非晶質光電変換装置がpin15iが1個であるのに対
し、この非晶質光電変換装置ではpin層が3個設けら
れている。その他の構成は、上記第1図の非晶質光電変
換装置と同じであるため、同一部分に同一符号を付して
その説明を省略する。
この非晶質光電変換装置では、pin層とpin層の接
続部分、つまりn型層下部1aとn型層下部2aに含ま
れる結晶粒Sの粒径を10Å〜50人と小さくすること
により、それらの接続部において第4図のアモルファス
同士の接続の場合と同様のオーミック特性を得ることが
できる。
なお、上記実施例に33いては、n型層1またはP型層
2における衷面電極4または透明電極膜5との界面領域
に含まれる結晶粒Sの粒径を10Å〜50人と小さく設
定しているが、この領域に含まれる結晶粒の粒径は大き
く設定してもかまわない。また、結晶粒の粒径を2種類
(10Å〜50人のものと50Å〜500人のもの)の
サイズに設定した場合について説明したが、3種類以上
のサイズに設定してもよく、また層の厚み方向に沿って
粒径を連続的に変化させてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明の非晶質光電変換装置によれば
、P型層またはn型層に結晶粒を含まけて、P型層また
はn型層の内部領域に含まれる結晶粒の粒径を大きく設
定するとともに、P型層またはn型層におけるi型層と
の界面領域に含まれる結晶粒の粒径を小さく設定してい
るため、i型層内の電界を強くしながら界面領域での再
結合IQ失を低くおさえて、優れた光電変換効率が1η
られという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である非晶質光電変換装置
を示す断面図、第2図はこの発明の他の実施例である非
晶質光電変換装置を示す断面図、第3図は従来のアモル
ファス太陽電池の断面図、第4図は従来の多層構造をb
つアモルファス太陽電池の断面図である。 図において、1はnt層、1Cはn型層上部、2はp型
層、2aはp型層下部、3は1型層、L。 Sは結晶粒である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人   大  岩  増  雄 第3図 第4図 手続補正書(自発) 、発明の名称 非晶質光電変換装置 、補正をする者 代表者志岐守哉 4、代理人 5、補正の対象 明細書 6、補正の内容 (1)  明細書第7頁第5行のrボラン」を、「ジボ
ラン」に訂正する。 (2)  明細書第9頁第12行ないし第13行の「第
4図・・・オーミック特性」を、「第4図に示すような
アモルファス同士の接続の場合に生じるオーミック特性
に近い特性」に訂正する。 以上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)p型層とn型層の間にi型層を形成した非晶質光
    電変換装置において、 前記P型層または前記n型層の非晶質中に結晶粒を含ま
    せ、かつ結晶粒の粒径を、前記p型層または前記n型層
    の内部領域で大きく設定するとともに、前記p型層また
    は前記n型層における前記i型層との界面領域で小さく
    設定したことを特徴とする非晶質光電変換装置。
  2. (2)前記p型層または前記n型層の内部領域に含まれ
    る結晶粒の粒径を50Å〜500Åとし、前記p型層ま
    たは前記n型層における前記i型層との界面領域に含ま
    れる結晶粒の粒径を10Å〜50Åとした特許請求の範
    囲第1項記載の非晶質光電変換装置。
JP62093503A 1987-04-15 1987-04-15 非晶質光電変換装置 Pending JPS63258078A (ja)

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