JPS6377167A - 積層型光起電力装置 - Google Patents
積層型光起電力装置Info
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- JPS6377167A JPS6377167A JP61223223A JP22322386A JPS6377167A JP S6377167 A JPS6377167 A JP S6377167A JP 61223223 A JP61223223 A JP 61223223A JP 22322386 A JP22322386 A JP 22322386A JP S6377167 A JPS6377167 A JP S6377167A
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- 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
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
-
- 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
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- 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。
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〕
本発明は複数の光起電力素子をその厚み方向に積層して
なる積層型光起電力装置に関する。
なる積層型光起電力装置に関する。
太陽電池等の光起電力素子は、光エネルギーを電気エネ
ルギーに変換する機能を有し、その変換効率を高めるべ
く、複数の光起電力素子をその厚み方向に積層した積層
型光起電力装置がある。これは、ｐｎ若しくはｐｉｎか
らなる光起電力素子１層では利用効果が低いため、これ
を積層形成して効率を向上させようとするものである。
ルギーに変換する機能を有し、その変換効率を高めるべ
く、複数の光起電力素子をその厚み方向に積層した積層
型光起電力装置がある。これは、ｐｎ若しくはｐｉｎか
らなる光起電力素子１層では利用効果が低いため、これ
を積層形成して効率を向上させようとするものである。
斯かる積層型光起電力装置は、より一層効率を高めるべ
く、受光側に近い光起電力素子はどバンドギャップを大
きくした構造としている。つまり、エネルギーレベルの
高い短波長成分の光をバンドギャップの大きいもので吸
収させて電気エネルギーに変換し、またエネルギーレベ
ルの低い長波長成分の光をバンドギャップの小さいもの
で吸収させて電気エネルギーに変換することにより効率
を向上させていた。
く、受光側に近い光起電力素子はどバンドギャップを大
きくした構造としている。つまり、エネルギーレベルの
高い短波長成分の光をバンドギャップの大きいもので吸
収させて電気エネルギーに変換し、またエネルギーレベ
ルの低い長波長成分の光をバンドギャップの小さいもの
で吸収させて電気エネルギーに変換することにより効率
を向上させていた。
しかしながら、上記構造の積層型光起電力装置を使用し
ても受光側のバンドギャップが大きい光起電力素子で短
波長成分の光を十分吸収できず、その光が次の光起電力
素子部分に入射するため、各光起電力素子での光電変換
効率は、十分高いレベルとはなっていなかった。ここに
更なる改善の余地が残されていた。
ても受光側のバンドギャップが大きい光起電力素子で短
波長成分の光を十分吸収できず、その光が次の光起電力
素子部分に入射するため、各光起電力素子での光電変換
効率は、十分高いレベルとはなっていなかった。ここに
更なる改善の余地が残されていた。
本発明は斯かる事情に迄みてなされたものであり、より
光電変換効率の高い積層型光起電力装置を提供すること
を目的とする。
光電変換効率の高い積層型光起電力装置を提供すること
を目的とする。
本発明にあっては、各光起電力素子間又はその一部に、
透光性かつ導電性を有する材料からなり、これに到達し
た光の短波長成分を反射する層を形成する。即ち、本発
明に係る積層型光起電力装置は、複数の光起電力素子を
その厚み方向に積層してなり、受光側の素子で短波長成
分の光を吸収し、その反対側の素子で長波長成分の光を
吸収するように配設した積層型光起電力装置において、
短波長の光を反射し、長波長の光を透過させる導電層を
、前記各光起電力素子間又はその１部として１又は２層
以上形成してあることを特徴とする。
透光性かつ導電性を有する材料からなり、これに到達し
た光の短波長成分を反射する層を形成する。即ち、本発
明に係る積層型光起電力装置は、複数の光起電力素子を
その厚み方向に積層してなり、受光側の素子で短波長成
分の光を吸収し、その反対側の素子で長波長成分の光を
吸収するように配設した積層型光起電力装置において、
短波長の光を反射し、長波長の光を透過させる導電層を
、前記各光起電力素子間又はその１部として１又は２層
以上形成してあることを特徴とする。
本発明にあっては光が導電層に到達すると、これにより
短波長成分の光は反射され、長波長成分の光が透過する
０反射した短波長成分の光はその受光側の光起電力素子
にて吸収されて電気エネルギーに変換され、透過した長
波長成分の光は次の光起電力素子へ入り、ここで吸収さ
れて電気エネルギーに変換されるか、或いは更に次の光
起電力素子が形成されている場合には上述の光の反射、
透過を繰り返す。
短波長成分の光は反射され、長波長成分の光が透過する
０反射した短波長成分の光はその受光側の光起電力素子
にて吸収されて電気エネルギーに変換され、透過した長
波長成分の光は次の光起電力素子へ入り、ここで吸収さ
れて電気エネルギーに変換されるか、或いは更に次の光
起電力素子が形成されている場合には上述の光の反射、
透過を繰り返す。
（実施例〕
以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。
第１図は本発明に係る積層型光起電力装置（以下本発明
品という）の実施例を示す模式的断面図であり、この装
置は光起電力素子１０．２０を２つ備えている０図中１
は透明のガラス層であり、その上に透明電極２．第１の
ｐｉｎ型光起電力素子１０．前記透光導電層たるＩＴＯ
層７．第２のｐｉｎ型光起電力素子２０及び裏面電極６
が順次形成されている。
品という）の実施例を示す模式的断面図であり、この装
置は光起電力素子１０．２０を２つ備えている０図中１
は透明のガラス層であり、その上に透明電極２．第１の
ｐｉｎ型光起電力素子１０．前記透光導電層たるＩＴＯ
層７．第２のｐｉｎ型光起電力素子２０及び裏面電極６
が順次形成されている。
上記第１．第２のｐｉｎ型光起電力素子１０．２０はガ
ラス層ｌ側よりｐ型アモルファスシリコン層３゜１３、
ｉ型アモルファスシリコン層４，１４、ｎ型アモルファ
スシリコン層５，１５が形成されており、充電変換する
。
ラス層ｌ側よりｐ型アモルファスシリコン層３゜１３、
ｉ型アモルファスシリコン層４，１４、ｎ型アモルファ
スシリコン層５，１５が形成されており、充電変換する
。
斯かる本発明品は、次のように作成する。ガラス層１の
上に透明電極２を形成したのち、第１表に示す如く基板
温度を１８０℃、プラズマＣＶＤ装置内の圧力を０．２
Ｔｏｒｒに保持して、装置内の電極に３０Ｗの高周波電
力を給電し、更に装置内へＢ２Ｈ６と５ｉｌ１４とをＢ
２ Ｈ６／ ５ｉｔ−１４＝０．１の比率で供給してｐ
型アモルファスシリコン層３を形成した。
上に透明電極２を形成したのち、第１表に示す如く基板
温度を１８０℃、プラズマＣＶＤ装置内の圧力を０．２
Ｔｏｒｒに保持して、装置内の電極に３０Ｗの高周波電
力を給電し、更に装置内へＢ２Ｈ６と５ｉｌ１４とをＢ
２ Ｈ６／ ５ｉｔ−１４＝０．１の比率で供給してｐ
型アモルファスシリコン層３を形成した。
（以 下 余 白）
第１表
ソノ後、ｉ型、ｎ型アモルファス２９３７層４゜５を第
１表に示すようにして成長させて、第１の光起電力素子
１０を形成した。
１表に示すようにして成長させて、第１の光起電力素子
１０を形成した。
次いで、その上にユバフタ法を用いて１７０層７を第１
表中の条件で形成したのち、膜厚と供給ガス比率とを変
更し、他は第１の光起電力素子ｌＯと同様の条件にて第
２の光起電力素子２０を形成し、更にその上に裏面電極
６を形成した。
表中の条件で形成したのち、膜厚と供給ガス比率とを変
更し、他は第１の光起電力素子ｌＯと同様の条件にて第
２の光起電力素子２０を形成し、更にその上に裏面電極
６を形成した。
このようにして形成された本発明品は、第１の光起電力
素子１０と第２の光起電力素子２０との間に１７０層７
を形成しているので次に記す如き動作をする。
素子１０と第２の光起電力素子２０との間に１７０層７
を形成しているので次に記す如き動作をする。
第２図は屈折率が約３．４の第１．第２の光起電力素子
１０．２０間に屈折率が約１．９の１１０層７が厚み６
００人で形成された本発明品に第１の光起電力素子１０
側から入射した光の挙動の説明図である。
１０．２０間に屈折率が約１．９の１１０層７が厚み６
００人で形成された本発明品に第１の光起電力素子１０
側から入射した光の挙動の説明図である。
ＩＴＯ８７は透光性膜であり、この膜に光が照射される
と干渉を生じて反射し、その反射率が波長により異なる
ことが知られており（「太陽光発電」高橋清、（１、森
北出版）、第２図の場合の光の反射率を計算により求め
ると、第３図（横軸に波長（ｎｓ＋）をとり、縦軸に反
射率Ｒ（％）をとっている）に示す如く波長が短くなる
程、反射率Ｒは大きくなる。このことより、１７０層７
により短波長の光が主に反射されて、その光が第１の光
起電力素子に吸収され、その出力電圧が高くなる。
と干渉を生じて反射し、その反射率が波長により異なる
ことが知られており（「太陽光発電」高橋清、（１、森
北出版）、第２図の場合の光の反射率を計算により求め
ると、第３図（横軸に波長（ｎｓ＋）をとり、縦軸に反
射率Ｒ（％）をとっている）に示す如く波長が短くなる
程、反射率Ｒは大きくなる。このことより、１７０層７
により短波長の光が主に反射されて、その光が第１の光
起電力素子に吸収され、その出力電圧が高くなる。
第４図は本発明の他の実施例を示す模式的断面図を示す
。この実施例は光起電力素子のｎ層又はｐ層を導電層と
して兼ねるものであり、第１の光起電力素子のｎ層成長
の際、プラズマＣＶＤ装置内にＮＨ３とＳｉＨ４とをＮ
Ｊ ／ ＳｉＨ＜ ＝０．１の比率で供給し、屈折率が
２．５、厚みが７００人であるｎ型ＳｉＮ層２５を形成
している。
。この実施例は光起電力素子のｎ層又はｐ層を導電層と
して兼ねるものであり、第１の光起電力素子のｎ層成長
の際、プラズマＣＶＤ装置内にＮＨ３とＳｉＨ４とをＮ
Ｊ ／ ＳｉＨ＜ ＝０．１の比率で供給し、屈折率が
２．５、厚みが７００人であるｎ型ＳｉＮ層２５を形成
している。
この装置による場合でも１層２５に到達した光の短波長
成分は１層２５にて反射されて戻り、第１の光起電力素
子１１にて吸収され、透過した長波長成分は第２の光起
電力素子２０にて吸収され、前同様に光電変換効率を向
上させ得る。この場合には第１図の実施例に示す１７０
層７は不要である。
成分は１層２５にて反射されて戻り、第１の光起電力素
子１１にて吸収され、透過した長波長成分は第２の光起
電力素子２０にて吸収され、前同様に光電変換効率を向
上させ得る。この場合には第１図の実施例に示す１７０
層７は不要である。
また、本発明は、前同様に第２の光起電力素子のｐ層に
第１の光起電力素子のｎ層よりも低屈折率の材料からな
る前記導電層たるＩｒＯｘ層（Ｑ＜ｘく１）を形成して
もよい、この場合も、同様に光電変換効率を向上させ得
、また第１図の実施例に示す１７０層・７は不要である
。
第１の光起電力素子のｎ層よりも低屈折率の材料からな
る前記導電層たるＩｒＯｘ層（Ｑ＜ｘく１）を形成して
もよい、この場合も、同様に光電変換効率を向上させ得
、また第１図の実施例に示す１７０層・７は不要である
。
更に、本発明は第１の光起電力素子のｎｊｉ、第２の光
起電力素子のｐ層に夫々前同様の導電層を形成してもよ
いことは勿論である。
起電力素子のｐ層に夫々前同様の導電層を形成してもよ
いことは勿論である。
前記１７０層、 ｎ−ＳｉＨ層及びＩｒＯｘ層等の導
電層の厚みについては、第１層及び第２ｊｉＷに同質の
アモルファスシリコンを用いる場合には数１００人がエ
ネルギー的に適当であり、第２層にバンドギャップの小
さいアモルファスシリコン・ゲルマニウム或いは単結晶
シリコンを使用する場合は７００〜２０００人がよく、
また第１層にアモルファスシリコンよりもバンドギャッ
プの広い半導体を用いた場合には１００〜６００ 人が
よい。
電層の厚みについては、第１層及び第２ｊｉＷに同質の
アモルファスシリコンを用いる場合には数１００人がエ
ネルギー的に適当であり、第２層にバンドギャップの小
さいアモルファスシリコン・ゲルマニウム或いは単結晶
シリコンを使用する場合は７００〜２０００人がよく、
また第１層にアモルファスシリコンよりもバンドギャッ
プの広い半導体を用いた場合には１００〜６００ 人が
よい。
従って導電膜の厚みは１００〜２０００人が適当である
。
。
なお、上記第１図に示す実施例では導電層として１７０
層を形成しているが、本発明はこれに限らずＳｎＯ４を
主成分とする層を形成してもよい。
層を形成しているが、本発明はこれに限らずＳｎＯ４を
主成分とする層を形成してもよい。
また、本発明は１７０層、 ＳｎＯ４層、 ｎ−５ｉ
Ｎ層及びＩｒＯｘ層は夫々１層に限らず２層以上形成し
てもよい。
Ｎ層及びＩｒＯｘ層は夫々１層に限らず２層以上形成し
てもよい。
更に、本発明は上述の如く２層以上形成する場合には１
１０層、 ＳｎＯ４層、ｎ−３ｉＮ層、 ＩｒＯｘ層
を混成してもよい。
１０層、 ＳｎＯ４層、ｎ−３ｉＮ層、 ＩｒＯｘ層
を混成してもよい。
そして、更に上記説明では光起電力素子をその厚み方向
に２層形成した積層型光起電力装置に本発明を通用して
いるが、本発明はこれに限らず光起電力素子をその厚み
方向に３層以上形成したものにも適用できることは勿論
である。
に２層形成した積層型光起電力装置に本発明を通用して
いるが、本発明はこれに限らず光起電力素子をその厚み
方向に３層以上形成したものにも適用できることは勿論
である。
２つの太陽電池を有する本発明装置へ光を照射して光照
射側の第１層の太陽電池と第２層の太陽電池との波長に
対する光応答特性を調査した。
射側の第１層の太陽電池と第２層の太陽電池との波長に
対する光応答特性を調査した。
第５図は横軸に波長（ｎａｐ）をとり、縦軸に光応答を
とって、その結果（実線）をまとめた図であり、比較の
ために従来装置の結果（破線）を併せて示している。こ
の図より理解される如く、第１層の太陽電池での短波長
光感度が上昇し、第２層の太陽電池へは短波長成分の光
が殆ど入射しない。
とって、その結果（実線）をまとめた図であり、比較の
ために従来装置の結果（破線）を併せて示している。こ
の図より理解される如く、第１層の太陽電池での短波長
光感度が上昇し、第２層の太陽電池へは短波長成分の光
が殆ど入射しない。
このため、光電変換効率を向上でき、従来７．０％であ
ったのを本発明により７．５％に向上できた。
ったのを本発明により７．５％に向上できた。
また、アモルファスシリコンを用いたＭｉ層型光起電力
装置では光照射時間に応じて光電変換効率が低下する現
象があることが知られており、このため本発明装置の光
電変換効率の経時変化を調査した。
装置では光照射時間に応じて光電変換効率が低下する現
象があることが知られており、このため本発明装置の光
電変換効率の経時変化を調査した。
第６図は横軸に光照射時間（時）をとり、縦軸に測定値
を初期値で除して規格化した変換効率をとって、装置に
光強度５００＋ＩＩＷ／ｃｆｆ１２で照射したときの調
査結果（実線）をまとめたグラフであり、比較のために
従来装置の結果（破線）を併せて示している。
を初期値で除して規格化した変換効率をとって、装置に
光強度５００＋ＩＩＷ／ｃｆｆ１２で照射したときの調
査結果（実線）をまとめたグラフであり、比較のために
従来装置の結果（破線）を併せて示している。
この図より理解される如く、従来では光照射時間が例え
ば５時間経過すると変換効率が約０．７％低下していた
が、本発明によりそれを０．４％程度とすることができ
、経時変化を小さくできた。
ば５時間経過すると変換効率が約０．７％低下していた
が、本発明によりそれを０．４％程度とすることができ
、経時変化を小さくできた。
以上詳述した如く本発明は、各光起電力素子間又はその
一部に、短波長の光を反射し、長波長の光を透過する導
電層を形成しであるので、各光起電力素子での光電変換
効率を向上でき、これにより積層型光起電力装置全体で
の出力も高め得る等優れた効果を奏する。
一部に、短波長の光を反射し、長波長の光を透過する導
電層を形成しであるので、各光起電力素子での光電変換
効率を向上でき、これにより積層型光起電力装置全体で
の出力も高め得る等優れた効果を奏する。
第１図は本発明の実施例を示す模式的断面図、第２図は
本発明の詳細な説明図、第３図は本発明品における波長
と反射率との関係を示す図、第４図は本発明の他の実施
例を示す模式的断面図、第５図、第６図は本発明の詳細
な説明図である。 ７・・・ＩＴＯＦ４ １０．１１・・・第１の光起電力
素子２０・・・第２の光起電力素子 ２５・・・ｎ−３
ｉＮ層特 許 出願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 河 野 登 夫 成長（ｎｍ） 不 ３ 図 ３００ ４００ ５００ ６００ ７０
ＯＳＯＯ渓 表（ｎｍ） 笛 ５ 図 ０ １ ２”１４５ 光ＦＮ、射時開 （村） 第 ６ 図
本発明の詳細な説明図、第３図は本発明品における波長
と反射率との関係を示す図、第４図は本発明の他の実施
例を示す模式的断面図、第５図、第６図は本発明の詳細
な説明図である。 ７・・・ＩＴＯＦ４ １０．１１・・・第１の光起電力
素子２０・・・第２の光起電力素子 ２５・・・ｎ−３
ｉＮ層特 許 出願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 河 野 登 夫 成長（ｎｍ） 不 ３ 図 ３００ ４００ ５００ ６００ ７０
ＯＳＯＯ渓 表（ｎｍ） 笛 ５ 図 ０ １ ２”１４５ 光ＦＮ、射時開 （村） 第 ６ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、複数の光起電力素子をその厚み方向に積層してなり
、受光側の素子で短波長成分の光を吸収し、その反対側
の素子で長波長成分の光を吸収するように配設した積層
型光起電力装置において、 短波長の光を反射し、長波長の光を透過さ せる導電層を、前記各光起電力素子間に１又は２層以上
形成してあることを特徴とする積層型光起電力装置。 ２、前記導電層がＩＴＯ又はＳｎＯ＿２を主成分とする
特許請求の範囲第１項記載の積層型光起電力装置。 ３、前記導電層がその受光側の光起電力素子よりも低屈
折率である特許請求の範囲第１項記載の積層型光起電力
装置。 ４、複数の光起電力素子をその厚み方向に積層してなり
、受光側の素子にて短波長成分の光を吸収し、その反対
側の素子にて長波長成分の光を吸収するように形成した
積層型光起電力装置において、 短波長の光を反射し、長波長の光を透過さ せる導電層を、前記各光起電力素子のｎ層又はｐ層とし
て１又は２層以上形成してあることを特徴とする積層型
光起電力装置。 ５、前記ｎ層がＳｉＮである特許請求の範囲第４項記載
の積層型光起電力装置。 ６、前記ｐ層がＩｒＯ＿ｘ（０＜ｘ＜１）である特許請
求の範囲第４項記載の積層型光起電力装置。 ７、前記導電層の全厚みが１００乃至２０００Åである
特許請求の範囲第４項記載の積層型光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61223223A JPS6377167A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 積層型光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61223223A JPS6377167A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 積層型光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6377167A true JPS6377167A (ja) | 1988-04-07 |
Family
ID=16794721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61223223A Pending JPS6377167A (ja) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | 積層型光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6377167A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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