JPS63314874A - 太陽電池電源 - Google Patents
太陽電池電源Info
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- JPS63314874A JPS63314874A JP62150635A JP15063587A JPS63314874A JP S63314874 A JPS63314874 A JP S63314874A JP 62150635 A JP62150635 A JP 62150635A JP 15063587 A JP15063587 A JP 15063587A JP S63314874 A JPS63314874 A JP S63314874A
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- amorphous silicon
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- Pending
Links
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- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
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- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 abstract 1
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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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
卒業上の利用分野
本発明は、２次電池を充電する太陽電池電源に関するも
のであり、この電源はワイヤレスリモコン・時計・携帯
ラジオ等の小型電源に主に用いるものである。
のであり、この電源はワイヤレスリモコン・時計・携帯
ラジオ等の小型電源に主に用いるものである。
従来の技術
太陽電池で２次電池を充電する電源は、第２図の従来例
の回路図に示す様に逆流防止ダイオード１を接続する必
要がある。
の回路図に示す様に逆流防止ダイオード１を接続する必
要がある。
太陽電池２に光が当たらない時、すでに充電された２次
電池の電圧によって太陽電池２と定電圧ダイオード４が
順方向にバイアスされて２次電池３が放電してしまうの
を防ぐためである。この場合定電圧ダイオード４は２次
電池３の過充電を防ぐ目的で動作電圧の上限に設定し、
しかもＧ ａ Ｐ等の立ち上がりの急峻なダイオードを
用いるので、逆流防止ダイ°オード１の無い場合、２次
電池３の放電経路となるのはほとんど太陽電池２である
。
電池の電圧によって太陽電池２と定電圧ダイオード４が
順方向にバイアスされて２次電池３が放電してしまうの
を防ぐためである。この場合定電圧ダイオード４は２次
電池３の過充電を防ぐ目的で動作電圧の上限に設定し、
しかもＧ ａ Ｐ等の立ち上がりの急峻なダイオードを
用いるので、逆流防止ダイ°オード１の無い場合、２次
電池３の放電経路となるのはほとんど太陽電池２である
。
発明が解決しようとする問題点
このような従来手法で太陽電池としての出力特性を同一
にする様設計した場合、順方向の暗電流は非晶質シリコ
ン系太陽電池の方が単結晶シリコン太陽電池より１桁〜
２桁以上小さいが、同一条件で成膜しても最小と最大で
約３倍のバラつきが発生する。
にする様設計した場合、順方向の暗電流は非晶質シリコ
ン系太陽電池の方が単結晶シリコン太陽電池より１桁〜
２桁以上小さいが、同一条件で成膜しても最小と最大で
約３倍のバラつきが発生する。
この逆流防止ダイオード１はショットキーダイオードの
ような立ち上がり電圧の小さいものを用いるが、それで
も０．３Ｖ〜０．４ｖの頭バイアスが必要であり、太陽
電池２で２次電池３を充電する場合の電圧ロスとなる。
ような立ち上がり電圧の小さいものを用いるが、それで
も０．３Ｖ〜０．４ｖの頭バイアスが必要であり、太陽
電池２で２次電池３を充電する場合の電圧ロスとなる。
３ｖ系の２次電池をｑ内光で２．４ｖの動作電圧の太陽
電池で光重する場合を考えると、非晶質シリコン系太陽
電池では６セル直列接続で２．４ｖの動作電圧が得られ
るが、実際は逆流防止ダイオードによる電圧ロスのため
７セル直列接続とする必要があり６セル直列に比べ約１
７係大きな面積が必要となるなどの問題点があった。
電池で光重する場合を考えると、非晶質シリコン系太陽
電池では６セル直列接続で２．４ｖの動作電圧が得られ
るが、実際は逆流防止ダイオードによる電圧ロスのため
７セル直列接続とする必要があり６セル直列に比べ約１
７係大きな面積が必要となるなどの問題点があった。
本発明は、非晶質シリコン系太陽電池の順方向暗電流の
大きさとバラツキをさらに小さくして電圧ロスとなる逆
流防止ダイオードを用いない太陽電池電源を提供するこ
とを目的とするものである。
大きさとバラツキをさらに小さくして電圧ロスとなる逆
流防止ダイオードを用いない太陽電池電源を提供するこ
とを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
本発明は、ＰＩＮ接合を有する非晶質シリコン系太陽電
池のＰ層またはＮ層にバンドギャップを大きくする元素
をＳｉ と部分的に置換して存在させることにより、電
子または正孔に対する障壁を大きくして順方向暗電流を
低下させ、逆流防止ダイオードを用いない太陽電池電源
を実現するものである。
池のＰ層またはＮ層にバンドギャップを大きくする元素
をＳｉ と部分的に置換して存在させることにより、電
子または正孔に対する障壁を大きくして順方向暗電流を
低下させ、逆流防止ダイオードを用いない太陽電池電源
を実現するものである。
バンドギャップを大きくする元素としては、ＨｌＣ，Ｎ
等を用いる。非晶質シリコン中にこのような元素を置換
することは、プラズマＣＶＤ法の原料ガスのＳ ＩＨ４
にＨ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｎ２、ＮＨ３等を混合する
だけで容易に実現でき、しかも不純物半導体層であるＰ
層やＮ層の機能をほとんど損なわない。
等を用いる。非晶質シリコン中にこのような元素を置換
することは、プラズマＣＶＤ法の原料ガスのＳ ＩＨ４
にＨ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｎ２、ＮＨ３等を混合する
だけで容易に実現でき、しかも不純物半導体層であるＰ
層やＮ層の機能をほとんど損なわない。
作 用
５ｉ−Ｓｉの結合エネルギーは４２．２ｆ７ ／ｍｏｌ
であるが、５ｔ−ＨＳＳｉ−ＣＳＣ−Ｈ，Ｎ−Ｈの結合
エネルギーはそれぞれ７０．４ ：ｄ／ ｍｏｌ、６９
．３ ’ｃａｌ／ ｍｏｌ 。
であるが、５ｔ−ＨＳＳｉ−ＣＳＣ−Ｈ，Ｎ−Ｈの結合
エネルギーはそれぞれ７０．４ ：ｄ／ ｍｏｌ、６９
．３ ’ｃａｌ／ ｍｏｌ 。
９ｓ 、ａ ：ｄ／ ｍｏｌ、 ９３．４’ａｌ ／ｍ
ｏｌと大きいため、Ｓｉと部分的に置換して結合しだＨ
，Ｃ，Ｎ等の元素が増加すると共有結合に使われる価電
子の束縛が強くなりバンドギャップが増加する。７エル
ミレベルを固定してＰ層またはＮ層のバンドギャップを
増加させるとＰＩＮ接合の順方向暗電流が低下し、室温
では実用上無視できる値にすることができる。その結果
逆流防止ダイオード無しで太陽電池電源として機能する
。
ｏｌと大きいため、Ｓｉと部分的に置換して結合しだＨ
，Ｃ，Ｎ等の元素が増加すると共有結合に使われる価電
子の束縛が強くなりバンドギャップが増加する。７エル
ミレベルを固定してＰ層またはＮ層のバンドギャップを
増加させるとＰＩＮ接合の順方向暗電流が低下し、室温
では実用上無視できる値にすることができる。その結果
逆流防止ダイオード無しで太陽電池電源として機能する
。
実施例
本発明による実施例の回路図を第１図に示す。
２次電池５と定電圧ダイオード６と非晶質シリコン系太
陽電池７を図に示す様に逆流防止ダイオードを用いない
で接続する。非晶質シリコン系太陽電池７はＰ層または
Ｎ層にＳｉと置換してＣやＮやＨを６％〜６０％存在さ
せたものであり、ＰＩＮ接合のＰ層またはＮ層のいずれ
か一方のオーミック電極には光を取り入れるためＩＴＯ
，Ｓｎ○２等の透明電極を用いる。通常５〜１５％の結
合水素をもつ水素化非晶質シリコン薄膜は０．１〜４Ｔ
ｏｒｒ程度のＳ ＩＨ４ガスやＧ ｅ Ｈ４とＳ ｉＨ
４の混合ガス中でＲＦグロー放電やＤＣグロー放電ある
いはＥＣＲプラズマ放電そのほか紫外光の導入などの方
法により１００〜３００°Ｃに加熱した基板上にＳ Ｉ
Ｈ４やＧ ｅ Ｈ４の分解によって生成した励起種が
堆積し形成される。Ｐ層には０．１〜１％のＢ２Ｈ６を
Ｎ層には０．２〜２％のＰＨ３をＳ Ｉ Ｈ４やＧ ｅ
Ｈ４や希釈用Ｈ２と共に反応室に導きアクセプターお
よびドナーを形成する。Ｐ層またはＮ層形成の時にＣＨ
４、Ｃ２Ｈ２等をＳ Ｉ Ｈ４に混合すると５ｉ−Ｃ結
合やＣ−Ｈ結合の増加によりバンドギャップが大きくな
る。
陽電池７を図に示す様に逆流防止ダイオードを用いない
で接続する。非晶質シリコン系太陽電池７はＰ層または
Ｎ層にＳｉと置換してＣやＮやＨを６％〜６０％存在さ
せたものであり、ＰＩＮ接合のＰ層またはＮ層のいずれ
か一方のオーミック電極には光を取り入れるためＩＴＯ
，Ｓｎ○２等の透明電極を用いる。通常５〜１５％の結
合水素をもつ水素化非晶質シリコン薄膜は０．１〜４Ｔ
ｏｒｒ程度のＳ ＩＨ４ガスやＧ ｅ Ｈ４とＳ ｉＨ
４の混合ガス中でＲＦグロー放電やＤＣグロー放電ある
いはＥＣＲプラズマ放電そのほか紫外光の導入などの方
法により１００〜３００°Ｃに加熱した基板上にＳ Ｉ
Ｈ４やＧ ｅ Ｈ４の分解によって生成した励起種が
堆積し形成される。Ｐ層には０．１〜１％のＢ２Ｈ６を
Ｎ層には０．２〜２％のＰＨ３をＳ Ｉ Ｈ４やＧ ｅ
Ｈ４や希釈用Ｈ２と共に反応室に導きアクセプターお
よびドナーを形成する。Ｐ層またはＮ層形成の時にＣＨ
４、Ｃ２Ｈ２等をＳ Ｉ Ｈ４に混合すると５ｉ−Ｃ結
合やＣ−Ｈ結合の増加によりバンドギャップが大きくな
る。
同様にＮ２、ＮＨ３をＳ ｉＨ４に混合すると５ｔ−Ｎ
結合やＮ−Ｈ結合の増加によりバンドギャップが大きく
なる。Ｓ ｚ Ｈ４やＧ ｅ Ｈ４をＨ２で希釈すると
希釈度の大きいほど５ｉ−Ｈ結合やＧｅ−Ｈ結合が増加
し、やはりバンドギャップが大きくなる。
結合やＮ−Ｈ結合の増加によりバンドギャップが大きく
なる。Ｓ ｚ Ｈ４やＧ ｅ Ｈ４をＨ２で希釈すると
希釈度の大きいほど５ｉ−Ｈ結合やＧｅ−Ｈ結合が増加
し、やはりバンドギャップが大きくなる。
第３図のＡは本発明によるガラス基板上の透明電極の上
にＳｉＨ４とＣＨ４の混合ガスを用いて光学バンドギャ
ップ２ｅＶＯＰ層を形成しさらに１層とＮ層その上に、
ｌの裏面電極を蒸着したらセル直列の非晶質シリコン太
陽電池の単位セル面積当りの順方向暗電流特性を示す。
にＳｉＨ４とＣＨ４の混合ガスを用いて光学バンドギャ
ップ２ｅＶＯＰ層を形成しさらに１層とＮ層その上に、
ｌの裏面電極を蒸着したらセル直列の非晶質シリコン太
陽電池の単位セル面積当りの順方向暗電流特性を示す。
比較のため点線ＢでプロットしたＣＨ４を混合しないＰ
層の場合の非晶質シリコン太陽電池に比べ、２．４ｖで
％、３ｖで％に順方向暗電流が低下し、バラつきも壷小
と最大で１．５倍以下に減少する。
層の場合の非晶質シリコン太陽電池に比べ、２．４ｖで
％、３ｖで％に順方向暗電流が低下し、バラつきも壷小
と最大で１．５倍以下に減少する。
本発明による太陽電池電源を用いる電子機器のコンデン
サーの漏れ電流やＩＣのＯＦＦ 電流は１μ八〜０．２
μＡであり、逆流防止ダイオードが無いため光の無い時
非晶質シリコン太陽電池を通して流れる頭方向暗電流は
本発明により無視することができる。
サーの漏れ電流やＩＣのＯＦＦ 電流は１μ八〜０．２
μＡであり、逆流防止ダイオードが無いため光の無い時
非晶質シリコン太陽電池を通して流れる頭方向暗電流は
本発明により無視することができる。
発明の効果
本発明によれば、逆流防止ダイオードによる電圧降下ロ
スが無いため太陽電池の直列構成数を減少することがで
き、逆流防止ダイオードが無いことによる低コスト化も
図れるという効果が得られる。
スが無いため太陽電池の直列構成数を減少することがで
き、逆流防止ダイオードが無いことによる低コスト化も
図れるという効果が得られる。
第１図は本発明による太陽電池電源の回路図、第２図は
従来例による太陽フ池電源の回路図、第３図は本発明に
用いる非晶質シリコン太陽電池の順方向暗電流特性を示
す図である。 ５・・・・・２次電池、６・・・・・・定電圧ダイオー
ド、７・・・・・・非晶質シリコン太陽電池。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名５−
２次電池 ６−−−叉１３７Ｌり゛Ａオード ワーー郭遣１真シリコン丞 第１図 大鵬電ｊ厄 第２図
従来例による太陽フ池電源の回路図、第３図は本発明に
用いる非晶質シリコン太陽電池の順方向暗電流特性を示
す図である。 ５・・・・・２次電池、６・・・・・・定電圧ダイオー
ド、７・・・・・・非晶質シリコン太陽電池。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名５−
２次電池 ６−−−叉１３７Ｌり゛Ａオード ワーー郭遣１真シリコン丞 第１図 大鵬電ｊ厄 第２図
Claims (1)
- ＰＩＮ接合のＰ層またはＮ層の少なくとも一方にバンド
ギャップを大きくする元素をＳｉと部分的に置換して存
在させた非晶質シリコン系太陽電池を、逆流防止ダイオ
ードを用いることなく２次電池と接続したことを特徴と
する太陽電池電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62150635A JPS63314874A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 太陽電池電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62150635A JPS63314874A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 太陽電池電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63314874A true JPS63314874A (ja) | 1988-12-22 |
Family
ID=15501160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62150635A Pending JPS63314874A (ja) | 1987-06-17 | 1987-06-17 | 太陽電池電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63314874A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511397A (en) * | 1979-06-05 | 1980-01-26 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device with continuous connection and its production method |
| JPS5513938A (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Shunpei Yamazaki | Photoelectronic conversion semiconductor device and its manufacturing method |
| JPS6012780A (ja) * | 1983-07-01 | 1985-01-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄電式太陽電池 |
| JPS6248761B2 (ja) * | 1981-05-14 | 1987-10-15 | Tokyo Shibaura Electric Co |
-
1987
- 1987-06-17 JP JP62150635A patent/JPS63314874A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5513938A (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Shunpei Yamazaki | Photoelectronic conversion semiconductor device and its manufacturing method |
| JPS5511397A (en) * | 1979-06-05 | 1980-01-26 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device with continuous connection and its production method |
| JPS6248761B2 (ja) * | 1981-05-14 | 1987-10-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
| JPS6012780A (ja) * | 1983-07-01 | 1985-01-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄電式太陽電池 |
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