JPH01128476A - 積層型光起電力装置 - Google Patents

積層型光起電力装置

Info

Publication number
JPH01128476A
JPH01128476A JP62286202A JP28620287A JPH01128476A JP H01128476 A JPH01128476 A JP H01128476A JP 62286202 A JP62286202 A JP 62286202A JP 28620287 A JP28620287 A JP 28620287A JP H01128476 A JPH01128476 A JP H01128476A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulator
amorphous
light
photoelectric conversion
crystalline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP62286202A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2669834B2 (ja
Inventor
Masayuki Iwamoto
岩本 正幸
Koji Minami
浩二 南
Kaneo Watanabe
渡邉 金雄
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP62286202A priority Critical patent/JP2669834B2/ja
Publication of JPH01128476A publication Critical patent/JPH01128476A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2669834B2 publication Critical patent/JP2669834B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、太陽電池や光センナ等に利用される積層型光
起電力装置に関する。
(ロ)従来の技術 発電に寄与する光活性層が主として単結晶シリコンや多
結晶シリコンの結晶シリコン(以下C−8iという)か
らなる結晶系光起電力素子と、上記光活性層が主として
アモルファスシリコン(以下a−8iという)のアモル
ファス系光起電力素子とを積層した積層型光起電力装置
は、例えば特開昭59−175170号公報に示されて
いる。
斯る光起電力装置は上述の2つの異なった光起電力素子
を電気的且つ光学的に直列に接続し、短波長光を光学的
バンドギャップの広いアモルファス系で、また長波長光
を光学的バンドギャップの狭い結晶系で吸収することで
、全体として高い光電変換効率を得んとしたものである
。この場合、アモルファス系の素子で発生する光電流と
結晶系の素子で発生する光電流とが等しくする必要があ
るが、実際は、入射光の変化や材料の膜質等により等し
くすることは国電で、結果的に変換効率が低くなるとい
う問題点を有している。これに対し、アモルファス系光
起電力素子と、結晶系光起電力素子とを絶縁体を挾んで
積層し、光学的には直列に接続され、電気的には分離さ
れた4端子構造を用いることが考えられる。
従来、この絶縁体としては545N4や5j02が検討
されてきたが、これらの材料の屈折率は、2.8以下と
a−8i+c−8iの屈折率(五1〜6.7)に比べ、
大幅に小さく、その結果、c−3iで吸収すべき長波長
光が、a−!9iと絶縁体との界面で反射されて、c−
3iに到達する割合が小さくなって、出力特性が低くな
るという新たな問題点が発生する。
(ハ)発明が解決しようとした問題点 本発明は上述の如くアモルファス系光起電力素子と結晶
系光起電力素子を絶縁体を挾んで積層すると、アモルフ
ァス系光起電力素子と絶縁体との界面において後段の結
晶系光起電力素子で吸収すべき長波長光が反射されて出
力特性が低下する点を解決しようとしたものである。
に)問題点を解決するだめの手段 本発明光起電力装置は上記問題点を解決すべく、アモル
ファス系光起電力素子と結晶系光起電力素子との間に配
置される絶縁体を、炭素、窒素の元素の内少なくとも一
方の元素と、酸素とを含んだアモルファスシリコンアロ
イで構成することを%徴とした。
(ホ)作 用 上述の如く絶縁体を、炭素、窒素の元素の内少なくとも
一方の元素と、酸素とを含んだアモルファスシリコンア
ロイで構成することによって、波長的700 nm〜1
l100nの長波長光に対する屈折率が約3.4〜3.
6とa−8i及びc−8:の屈折率に近づきアモルファ
ス系光起電力素子と当該絶縁体との界面における上記長
波長光に対する反射が減少する。
(へ)実施例 第1図は本発明積層型光起電力装置の基本構造を示す模
式的断面図である。光入射が為される受光面側から見て
、ガラス等の透光性且つ絶縁性の基板(1)上に、5n
02、ITO等の透光性4成酸化物(TCO)からなる
受光面電極(2)、p型のアモルファスシリコンカーバ
イ)”(a−sic)層13)、主として可視光領域の
短波長光を吸収し光キャリアを発生する発電に寄与する
光活性層としてのi型(真性)a−8i層(4)、n型
微結晶シリコン(μc−8i)層(5)及び銀、アルミ
ニウム等の金属からなるくし型の第1透過電極(6)を
この順序で配置したアモルファス系光起電力素子(SC
1)が設けられている。斯るアモルファス系光起電力素
子(SC1)自体は周知である。次に本発明の構成的%
酸点である炭素0、窒素Nの元素の内少なくとも一方の
元素と、酸素0とを含んだa−8iアロイからなる膜厚
0.5μm〜1μm程度の絶縁体)7)が形成される。
代表的な製法はa−8iと同じプラズマCVD法であり
、原料ガスとしてSiH4、CH4、NH5,02、H
2等が用いられ。
成膜すべき膜組成に応じて斯る原料ガスの組合せ及び流
量が選択され、a−8i:C:0:H,a−3i :N
:0:H及びa−8i : C:N:0二Hで表わされ
るa−8iアaイが得られる。これらa−8iアロイは
膜組成比にもよるがa−8i?c−3iの屈折率(51
〜3.7)とほぼ等しい6゜4〜3.6の屈折率を備え
る。
斯る絶縁体(7)の−例としてSi:C:O:H=70
:10:2:18のa−8i:C:O:Hは原料ガスと
してS iH4(5SCCM)、CH4(2SCCM)
、02 (0,I S CCM )、H2(100SC
CM)を用い、基板温度250°C%RFパワー40W
1反応圧力0.3Torrの反応条件により得られる。
このようにして得られたa−8iアロイは、光学的バン
ドギャップが概ね2.4 e V以上であるものの直接
光照射を受けると光導電効果により抵抗値の減少を招り
、シかし、光入射側に配置されたアモルファス系光起電
力素子(SCf)が当該アロイの吸収波長域を含む可視
光波長を吸収し光電変換動作することから、到達するの
は吸収動作するに至らない長波長光であり、従って斯る
長波長光の照射を受けても光導電効果を生じることがな
く、良好な長波長光に対して秀光性絶縁体となる。
斯る絶縁体(7)の後段に、前段のアモルファス系光起
電力素子C3C1)で吸収されることなく、しかもアモ
ルファス系光起′シカ素子(SC1)と絶縁体(7)と
の界面で反射することなく到達した波長的700 nm
へ1l100nの長波長光を吸収し光電変換動作する結
晶系光起電力素子(SC2)が光学的に積層される。当
該光起電力素子(SC2)は先ず第1透光電ffi+6
)と対向して同一形状の第2透光工極(8)が設けられ
、次いでp型多結晶シリコンN(9)が例えばS i 
Ha + B 2 H4+ H2を原料ガスとした水銀
増感光CVD法により形成され、そして同じ<5iHa
+PHs+Hzによりn型多結晶シリコン層住ωが積層
される0代表的な元CVD法による成膜条件は、光源と
して成膜面における光エネルギ強度が約50mW7−と
なる紫外光を輻射する低圧水銀灯を用い、基板温度25
0°C1反応圧力Q、3Torr、原料ガスの流量比と
膜厚ば、p型多結晶シリコン層19)が8 iH4(5
SCCM)、B21−)b (0,05SCCM)、B
2(10080CM)で0.5pm、n型多結晶シリコ
ン層[1が8 iH4(5SCCM)、PH5(0゜0
3SCCM)、B2(1008CCM)で20μmであ
る。最後にn型多結晶シリコン層aαの背る背面電極t
inが周知の真空蒸着法、スパッタ法或いは印刷法によ
り形成される。
このようにして、共通の基板(1)上の光入射方向前段
に可射光を吸収して光電変換動作するアモルファス系光
起電力素子C3C1)を配置し、次いで当該光起1を力
素子(SC1)と屈折率がほぼ等しいa−8iアロイの
絶縁体(7)を設け、そして前段のアそルファス系光起
電力素子(SC1)及び絶縁体(7)で吸収することな
く到達した長波長光を吸収して光電変換動作する結晶系
光起電力素子(SC2)が積層されて、光学的には直列
に接続され、電気的には分離されて各素子(SC1)(
SC2)毎に7を極t2H6)、(811113に連な
った出力端子(’IJ1)(T+2)、(T21)(T
22)から個別の光電変換出力が導出される。斯る本発
明実施例の光起電力装置について、太陽光下(AM−t
5.100 mW/aJ )の出力特性が第2図におい
て実線で示されている。この実施例装置において使用さ
れた絶縁体(7)は、波長的700 nmへ1l100
nに対し屈折率が約五4〜3.6のa−i9 ;olo
:Co、1a:003口2 :Ho、18で膜厚約1μ
mであった。一方、比較のために、上記実施例装置のa
 −Si Q、7Q :C0,IQ:00.02:Ho
、18 の絶縁体(7)に代えて19i5N4の絶縁体
を備え、それ以外は同一構成とした比較例装置を作成し
、同じ(AM−t5.100mW/、4の太陽光の下で
出力特性を測定した。その出力特性が第2図において破
線で示されている。第2図の実線(a)と破線<afは
それぞれ、実施例装置および比較例装置におけるアモル
ファス系光起電力素子(SC1)の出力特性を示し、実
線(b)と破線間は、それぞれ、実施例装置および比較
例装置における結晶系光起電力素子(SC2)の出力特
性を示し−ている。アモルファス系光起電力素子(SC
1)については、比較例装置の方が、わずかに電流が大
きいが、結晶系光起電力素子(SC2)については、実
施例装置の方が大幅に電流が大きくなっている。これは
、比較例装置の場合、実施例装置と比べて、アモルファ
ス系光起電力素子(SC1)と絶縁体の界面における長
波長光の反対が大きいため、アモルファス系光起電力素
子(SC1)側で吸収される光の総量が増えるが、a−
3iの長波長光に対する吸収係数が小さいために、その
増加分はわずかであり、発生電流の増加分も少ない。
それに対し、実施例装置の場合は、逆に結晶系光起電力
素子(SC2)側で吸収される光が大幅に増えることか
ら発生電流が大幅に増加する。従って、光起電力装置全
体の出力特性は各光起電力素子(SC1)(SC2)が
個別の出力端子(TN)(TI2)、(T21 ) (
T22 )を備えることから、各光起電力素子(SC1
)(SC2)の総和となる。その結果各党起電力素子(
SC1)(SC2)の構成は同じであっても、本発明の
実施例装置における変換効率は約18.0%となるのに
対し、比較例装置のそれは約15.2%に止まる。即ち
、本発明実施例装置にあっては比較例装置と同じ光起電
力素子(SC1)(SC2)を用いたにも拘らず、その
両者の間に存在する絶縁体(7)の最適化を施すことに
より高い変換効率が得られる。
尚本発明にあっては第1・第2透過電極(6H81を構
成するくし形電極が低抵抗であることが望ましいため、
その材料として高温超電導体の採用も考えられる。また
、各光起電力素子(SC1)(SC2)は凸凹状の断面
形状を有するテクスチュア構造である方が、より高い出
力特性を得られる。
さらに、このテクスチュアの凸凹の平均間隔は、アモル
ファス系光起電力素子(SC1では可視光に対して光損
失が少なくなるように選び、かつ、結晶系光起電力素子
(SC2)では近赤外光に対して光損失が少なくなるよ
うに選べば、さらに特性が高くなる。
(ト)発明の効果 本発明光起電力装置は以上の説明から明らかな如く、ア
モルファス系光起電力素子と絶縁体との界面における長
波長光に対する反射が減少するので、当該長波長光を後
段の結晶系光起電力素子に良好に導くことができ、装置
全体の総合出力特性の改善が図れる。
【図面の簡単な説明】
の光照射下の電流・電圧特性を示す出力特性図である。 は】・・・基板、 (7)・・・絶縁体、 (SCI)
・・・アモルファス系光起電力素子、 (SC2)・・
・結晶系光起電力素子。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発電に寄与する光活性層が主としてアモルファス
    シリコンからなるアモルファス系光起電力素子と、上記
    光活性層が主として結晶シリコンからなる結晶系光起電
    力素子と、を絶縁体を挾んで積層し、光入射側にアモル
    ファス系光起電力素子を配置した積層型光起電力装置に
    おいて、上記絶縁体は炭素、窒素の元素の内少なくとも
    一方の元素と、酸素とを含んだアモルファスシリコンア
    ロイであることを特徴とした積層型光起電力装置。
  2. (2)上記結晶シリコンは多結晶シリコンであることを
    特徴とした特許請求の範囲第1項記載の積層型光起電力
    装置。
  3. (3)上記結晶シリコンは単結晶シリコンであることを
    特徴とした特許請求の範囲第1項記載の積層型光起電力
    装置。
JP62286202A 1987-11-12 1987-11-12 積層型光起電力装置 Expired - Fee Related JP2669834B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62286202A JP2669834B2 (ja) 1987-11-12 1987-11-12 積層型光起電力装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62286202A JP2669834B2 (ja) 1987-11-12 1987-11-12 積層型光起電力装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01128476A true JPH01128476A (ja) 1989-05-22
JP2669834B2 JP2669834B2 (ja) 1997-10-29

Family

ID=17701283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62286202A Expired - Fee Related JP2669834B2 (ja) 1987-11-12 1987-11-12 積層型光起電力装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2669834B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010100947A1 (ja) * 2009-03-05 2010-09-10 株式会社アルバック 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP2012109555A (ja) * 2010-10-29 2012-06-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置
WO2012157428A1 (ja) * 2011-05-13 2012-11-22 三洋電機株式会社 光電変換装置
JP2015029129A (ja) * 2009-12-09 2015-02-12 コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブCommissariat Al’Energie Atomique Et Aux Energiesalternatives 太陽電池、太陽電池のアセンブリ及び太陽電池のマトリックス

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57153478A (en) * 1981-03-19 1982-09-22 Agency Of Ind Science & Technol Photoelectric conversion device
JPS58191479A (ja) * 1982-04-30 1983-11-08 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 光電素子及びこれを用いる光検知方法
JPS59125669A (ja) * 1983-01-07 1984-07-20 Agency Of Ind Science & Technol 太陽電池
JPS611062A (ja) * 1984-06-14 1986-01-07 Toshiba Corp 光起電力装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57153478A (en) * 1981-03-19 1982-09-22 Agency Of Ind Science & Technol Photoelectric conversion device
JPS58191479A (ja) * 1982-04-30 1983-11-08 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 光電素子及びこれを用いる光検知方法
JPS59125669A (ja) * 1983-01-07 1984-07-20 Agency Of Ind Science & Technol 太陽電池
JPS611062A (ja) * 1984-06-14 1986-01-07 Toshiba Corp 光起電力装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010100947A1 (ja) * 2009-03-05 2010-09-10 株式会社アルバック 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JP2015029129A (ja) * 2009-12-09 2015-02-12 コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブCommissariat Al’Energie Atomique Et Aux Energiesalternatives 太陽電池、太陽電池のアセンブリ及び太陽電池のマトリックス
JP2012109555A (ja) * 2010-10-29 2012-06-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 光電変換装置
US9413289B2 (en) 2010-10-29 2016-08-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device
WO2012157428A1 (ja) * 2011-05-13 2012-11-22 三洋電機株式会社 光電変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2669834B2 (ja) 1997-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1724840B1 (en) Photoelectric cell
TWI438904B (zh) 薄膜式太陽能電池及其製造方法
JP4811945B2 (ja) 薄膜光電変換装置
WO2005011002A1 (ja) シリコン系薄膜太陽電池
JP2006319068A (ja) 多接合型シリコン系薄膜光電変換装置、及びその製造方法
CN102270676A (zh) 串联型薄膜太阳能电池及其设计方法
CN101246928A (zh) 薄膜硅太阳能电池的背接触层
CN101237000A (zh) 基于薄膜硅的多结光伏器件的纳米晶硅和非晶锗混合型吸收层
JP4789131B2 (ja) 太陽電池及び太陽電池の製造方法
JPS62209872A (ja) 光電変換素子
JP2006310694A (ja) 集積化多接合薄膜光電変換装置
JPH01128476A (ja) 積層型光起電力装置
I Kabir et al. A review on progress of amorphous and microcrystalline silicon thin-film solar cells
JP2680579B2 (ja) 光起電力装置
US4857115A (en) Photovoltaic device
JPH06338623A (ja) 薄膜太陽電池
CN101246930A (zh) 薄膜太阳能电池的超白反射层
JPH09102623A (ja) 光起電力素子
JP2936269B2 (ja) アモルファス太陽電池
JPH073876B2 (ja) 光起電力装置
JPS61292377A (ja) アモルフアスシリコン太陽電池
JP3143392B2 (ja) 積層型太陽電池
JP2010080672A (ja) 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法
US8846434B2 (en) High efficiency micromorph tandem cells
JPH0521891Y2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees