JPS63318167A - 電力用非晶質太陽電池装置 - Google Patents

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〉 本発明は、太陽光などの光エネルギーを電気エネルギー
に変換する電力用非晶質太陽電池装置の改良に関するも
のである。

〈従来の技術〉 一般に、太陽エネルギーを有効に利用する方式の１つと
して、光電変換素子を用いた太陽″上池が実用化されて
いる。Ｓｉの単結晶基板を用いたＴ力用単結晶太陽電池
は、Ｓｉの原料を多量に使用し、単結晶を製造する際に
も、がな９多くの電気エネルギーを消費するため、コス
ト的にも高師であることは良く知られている。

一方最近では、安価で、大面積で、−３量に製作が可能
な非晶質太陽電池の研究が盛んになり、電力用としての
実用化が検討されている。

従来からの電力用非晶質太陽電池の基本構造としては、
第４図に示す様な、基板６上に電極５、ｎ型ドープ層４
，１層ａ、ｐ型ドープ磨ｌ、透明電極１．を順次形成し
てなるシングル構造が主流になっている。この様なンン
グル溝造のものを平面的に配列して用いるため、構成的
にも単純であり、効率的にも、薄膜状で実用上さしつが
えない程度に特性が改善されている。しかも製造的にも
、ｐ　　ｉ　　ｎ居が同一装置内で連続的に形成され、
各層の膜厚制御も容易で、比較的最適化が円滑に行える
長所を有している。

しかしながら、非晶質太陽電池の光電変換効率や光劣化
などの特性面から鑑みると、非晶質太陽電池層内のｉ層
の膜厚が上記特性に大きな影響を与えることが知られて
いる。従って、最適な光電変換効率を有し、光劣化の少
ない非晶質太陽電池を作製するためにはｉ層の膜厚が限
定される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 非ｊ１陽電池層のｉ層は、光電変換効率を高めるために
、比較的膜厚が厚め（〜６０００Ａ以上）に構成されて
いる。しかるに、ｉ層は直接太陽光などの入射光を受け
る場合に、光劣化の大きな原−因の源になっていて、ｉ
層の膜厚が厚い程、光劣化量も大きく、出力の低下を来
たすことが知られている。

従って非晶質太陽′上池は電力用としての寿命が短かく
１．実用的な性能が阻害され、十分応用化がなされてい
ないのが実情である。

本発明は、上記の様な点に鑑みて創案されたもので、上
述のシングル構造を用いる非晶質太陽電池の欠点である
光劣化や光電変換効率の問題を解重発明に係る電力用非
晶質太陽電池装置は、透明基板の両側に非晶質の太陽電
池層を設けた構造からなる非晶質太陽電池と、その非晶
質太陽電池を挾むように設けた１対の反射板を具備し、
反射板により、反射された光エネルギーは、直接もしく
は、非晶質太陽電池層の前に設けられた拡散板を通して
、非晶質太陽電池層の両面より入射する様に構成してい
る。

く作　用〉 本発明の非晶質太陽電池は、光エネルギーの入射方向と
平行に設置され、反射板により反射された元エネルギー
は、非晶質太陽電池層の両面より入射すると共に、一旦
非晶質太陽電池内を通り抜けた入射光が更に反対側の反
射板で反射され、再入射するので、平面状においた従来
の非晶質太陽電池よりは多量の入射光エネルギーを受け
たことになるため、実効的な光電変換効率を高めている
。

又、非晶質太陽’：［池層内のｉ層の膜厚を薄く（３５
００Ａ以下）することによって、光劣化を余り生じさせ
ず、単一的に見た場合、本発明の非晶質太陽電池は、ｉ
層を２層有していると見積ることが出来、実効的な光電
変換効率を下げずにしかも光劣化を抑制している。

〈実施例〉 以下、図面を参照にして、本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の実施例としての
電力用非晶質太陽電池装置の基本構造を図式的に示した
断面図である。

第１図では、透明基板（ガラス基板）６を中心として、
下部透明電極５，７、その上に非晶質太陽電池層のｎ型
ドープ層４，８．１層３，９、ｎ型ドープ層２，１０及
び上部透明電極１，１１゜更に前記非晶質太陽°上池を
挾する様に反射板１２が設置されている。第２図は非晶
質太陽電池層の前に拡散板（ガラス基板に銀とＩＴＯを
積層したもの）１３．１４を付与したものである。

次に非晶質太陽電池層の形成方法について詳細に述べる
。

まず、ガラス基板６の両面に下部透明ＦＬ極５゜７の７
　Ｔ　Ｏ（１ｎ２０３　＋　５ＨＱ２　）　　を電子ビ
ーム蒸着もしくはスパッタリング法によって、所定の膜
厚。

透過率に形成させる。

次に光電変換素子として非晶質太陽電池層のａ−５ｉ：
ＨをプラズマＣＶＤ装置内で両面に作製する。

第１層目のｎ層として、水素希釈のモノシランガス（Ｓ
　１Ｈ４）もしくはジシランガス（ＳｉｚＨｓ）に不純
物剤としてジポラン（８２Ｈ６）を添加させた混合ガス
を用いてｎ型ドープ層４，８を形成する。

更に、１層３，９は不純物を添加させないで、連続して
水素希釈のモノシランガス（ＳｉＨ４）もしくはジシラ
ンガス（ＳｉｚＨｓ）ｅ用いて、膜厚が３５００Ａ以内
に積層させる。この１層３，９の膜厚は第５図に示すよ
うに、少なくとも薄い方（Ｅｄｉ＝３５００Ａ　）ｆｒ
”Ｎい（Ｆｄｉ＝６００ＯＡ）ものより光劣化が少ない
ことが確められている。

又その上に、ｎ型ドープ層２．ｉｏを、水素希釈のモノ
シランガス（ＳｉＨ４）もしくはジシラン（ＳｉｚＨｓ
）に不純物剤としてフォスフインガス（ｐＨ：＋）（ｉ
７添加して形成させる。

最終的には、非晶質太陽電池層に加熱処理を施して安定
化を図った後、その上に電子ビームもしくはスパッタリ
ング法により上部透明電極ｌ、１１の夏ＴＯを形成させ
て電力用の非晶質太陽電池が得られる。

上記非晶質太陽電池を挾する様に１対の反射板Ｉ２を設
置させ、元エネルギーを入射させると、反射板１２によ
って反射された入射光は非晶質太陽電池層に当り、更に
一部非晶質太陽電池層を通過した長波長成分の入射光は
反対側の反射板によって反射して再度非晶質太陽′電池
層に入射する様な構造になっている。

第２図では非晶質太陽電池層の両前に拡散板１３．１４
（ガラス基板に銀とＩＴＯを蒸着とスパッタ法で形成し
たもの）をはり合わせることによって入射光を効率よく
非晶質太陽’＋ｈ池に入射させ、光エネルギーを有効に
活用することが出来る。

第３図は非晶質太陽電池１５と反’Ｎ版１２を最適に設
置させ構成断面図である。非晶質太陽電池１５は入射光
と平行に設けられ、しかも１対の反射板１２の中心に設
置されている。非晶質太陽−■池１５と反射板１２の開
口角は角＜ＡＢＣと角くＢＣＤは同じ角度に配置され、
集光率が最大になる様に開口角と反射板１２の長さは相
関性をもって設定されている。

〈発明の効果〉 以上の様に本発明の電力用非晶質太陽電池装置は、各ｐ
−１−ｎ層の内１層の膜厚を薄く作製することにより、
従来の構成のものよりは光劣化を少なくすることが出来
、又、入射光を１対の反射板で集光させ、かつ非晶質太
陽電池層を通過した光を再び反射板で反射させて効率的
に利用するため、光電変換効率を実効的に高めることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明の一実施例
としての電力用非晶質太陽電池装置の基本構造を示す断
面図、第４図は、従来のシングル構造の非晶質太陽電池
の構造を示す断面図である。 第５図は非晶質太陽電池層のｐ−１−ｎ層の内、ｉ層の
膜厚が異なる場合の光劣化特性を示したものである。 ｌ、目・・・上部透明電極、　　６・・・透明基板、２
．１０・・・ｐ型ドープ層、　　１２・・・！対の反射
板、３．９・・・ｉ層、　　　　　　１３．１４・・・
拡散板４．８・・・ｎ型ドープ層、　　Ｉ５・・・非晶
質太陽電池５．７・・・下部透明電極。 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明基板と、 該透明基板の両面にそれぞれ設けられた非晶質太陽電池
   層と、 上記透明基板の両面に設けられた該非晶質太陽電池層に
   光を入射するように、上記基板を挾んで設けられた１対
   の反射板と、 を備えてなることを特徴とする電力用非晶質太陽電池装
   置。 ２、前記非晶質太陽電池層は、ｐ−ｉ−ｎ構造を有し、
   該ｉ層の膜厚が３５００Å以下とすることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電力用非晶質太陽電池装置
   。