JPH0273672A - 薄膜光電変換素子 - Google Patents
薄膜光電変換素子Info
- Publication number
- JPH0273672A JPH0273672A JP63225310A JP22531088A JPH0273672A JP H0273672 A JPH0273672 A JP H0273672A JP 63225310 A JP63225310 A JP 63225310A JP 22531088 A JP22531088 A JP 22531088A JP H0273672 A JPH0273672 A JP H0273672A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- zno
- thickness
- electrode
- doped
- 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.)
- Pending
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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
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、非晶質シリコン等の非晶質半導体やＣｕ１ｎ
Ｓｅｚ、 ＧａＡｓ等の半導体からなる薄膜に光電変換
層を形成した薄膜光電変換素子に関する。
Ｓｅｚ、 ＧａＡｓ等の半導体からなる薄膜に光電変換
層を形成した薄膜光電変換素子に関する。
薄膜光電変換素子として最もよく知られているのは非晶
質シリコン（以下ａ−５ｉ：Ｈと記す）を用いた太ｌＩ
！電池である。第２図はそのような太陽電池を示し、透
光性基板１上に第一！極として働く透明導電膜２を熱Ｃ
ＶＤ等の手法で形成し、これを基体としてその上にｐ形
ａ Ｓｉ：Ｃ：Ｈ膜３．ドープしないａ−５ｉ：Ｈ膜
４およびｎ形ａ−５ｉ：１１膜５を順次プラズマＣＶＤ
等の手法により積層し、さらにその上部には、金属から
なる第二電極（裏面反射電極）６を蒸着やスパッタリン
グ等の手法により形成したものである。この光電変換素
子に基板１を透過して入射する光７によって生ずる光電
流は、第一電極層２の端部に備えられる端子２１と第二
電極６から取出される。
質シリコン（以下ａ−５ｉ：Ｈと記す）を用いた太ｌＩ
！電池である。第２図はそのような太陽電池を示し、透
光性基板１上に第一！極として働く透明導電膜２を熱Ｃ
ＶＤ等の手法で形成し、これを基体としてその上にｐ形
ａ Ｓｉ：Ｃ：Ｈ膜３．ドープしないａ−５ｉ：Ｈ膜
４およびｎ形ａ−５ｉ：１１膜５を順次プラズマＣＶＤ
等の手法により積層し、さらにその上部には、金属から
なる第二電極（裏面反射電極）６を蒸着やスパッタリン
グ等の手法により形成したものである。この光電変換素
子に基板１を透過して入射する光７によって生ずる光電
流は、第一電極層２の端部に備えられる端子２１と第二
電極６から取出される。
ところが、このような薄膜光電素子においては、第二電
極６を形成する銀などの金属と、ｐ−１−ｎ接合を形成
するａ−ＳＬＵＲ層４との間の反射率が十分に高くない
ため、ａ−５ｔ：８層４を透過した光を第二電極６で反
射させａ −Ｓｉ：Ｈ層に再入射させて光電変換に利用
することが十分にできないという問題があった０反射率
が高くない原因としては、金属電極との界面に珪化物の
膜が生じ、これが光を吸収するためと考えられる。
極６を形成する銀などの金属と、ｐ−１−ｎ接合を形成
するａ−ＳＬＵＲ層４との間の反射率が十分に高くない
ため、ａ−５ｔ：８層４を透過した光を第二電極６で反
射させａ −Ｓｉ：Ｈ層に再入射させて光電変換に利用
することが十分にできないという問題があった０反射率
が高くない原因としては、金属電極との界面に珪化物の
膜が生じ、これが光を吸収するためと考えられる。
本発明の課題は、上記の問題にかんがみ、半導体ｙＩ膜
と裏面反射電極との界面を十分高くしてより高い短絡光
電流を得る薄膜光電変換素子を提供することにある。
と裏面反射電極との界面を十分高くしてより高い短絡光
電流を得る薄膜光電変換素子を提供することにある。
上記の課題の解決のために、本発明は、光電変換層を形
成する半導体１膜への光入射側に透光性の第一電極、そ
れと対向する側に不透光性の第二電極を備える薄膜光電
変換素子において、半導体薄膜と第二電極の間に厚さ１
２００人未満の酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜が介在するものと
する。
成する半導体１膜への光入射側に透光性の第一電極、そ
れと対向する側に不透光性の第二電極を備える薄膜光電
変換素子において、半導体薄膜と第二電極の間に厚さ１
２００人未満の酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜が介在するものと
する。
ＺｎＯは透明であり、半導体と異なる屈折率を有する。
このようなＺｎＯの膜が金属電極と半導体膜の界面に存
在すると珪化物の膜が生ぜず、また半導体および金属と
の屈折率の関係により半導体膜と金属の界面で高い反射
率が得られる。かつ、ＺｎＯは金属酸化物の中で１−程
度の波長の光の吸収係数が小さい値を示すので、長波長
側の光の反射光がＩＴＯなどの他の透明膜を介在させた
場合に比して多くなり、光電変換素子の特性がさらに向
上する。
在すると珪化物の膜が生ぜず、また半導体および金属と
の屈折率の関係により半導体膜と金属の界面で高い反射
率が得られる。かつ、ＺｎＯは金属酸化物の中で１−程
度の波長の光の吸収係数が小さい値を示すので、長波長
側の光の反射光がＩＴＯなどの他の透明膜を介在させた
場合に比して多くなり、光電変換素子の特性がさらに向
上する。
以下、第２図と共通の部分に同一の符号を付した図面を
引用して本発明の実施例について説明する。第１図に示
す一実施例においては、ガラスなどの透光性基板上に第
一電極として、５ｎＯｔ、Ｚｒ＋Ｏなどの透明導電膜を
熱ＣＶＤ法等で成膜し、その上部にほう素（Ｂ）をドー
プしたｐ形ａ−５ｉＣ：Ｈ膜３゜ノンドープのａ−Ｓｉ
：Ｈ膜４およびりん（Ｐ）をドープしたｎ形ａ−Ｓｉｌ
ｌ（膜５を順次プラズマＣＶＤなどの方法により積層し
、その上部にＺｎ０ＩＩ！Ｊ８を１２００人未満１好ま
しくは３００〜９００人の厚さに形成し、さらにその上
部に第二電極を形成するＡｇ層６を積層したものである
。第３図は、この実施例のＺｎＯ膜８の厚さによる効果
の変化を示し、グラフで横軸にＺｎＯ膜の厚さをとり、
横軸に短絡電流密度Ｊｓｃおよび変換効率ηをとってい
る。ＪｓｃのＺｎＯ膜厚依存性を示す線１１．ηのＺｎ
Ｏ膜厚依存性を示す線１２の双方ともＺｎＯ膜の介在に
よる反射率の向上で７００人程鹿の厚さまでは上昇する
が以降はＺｎＯ膜内の多重干渉等の影響が出て下降し、
１２００Å以上ではＺｎＯ”ｆＪのないときより悪くな
る。
引用して本発明の実施例について説明する。第１図に示
す一実施例においては、ガラスなどの透光性基板上に第
一電極として、５ｎＯｔ、Ｚｒ＋Ｏなどの透明導電膜を
熱ＣＶＤ法等で成膜し、その上部にほう素（Ｂ）をドー
プしたｐ形ａ−５ｉＣ：Ｈ膜３゜ノンドープのａ−Ｓｉ
：Ｈ膜４およびりん（Ｐ）をドープしたｎ形ａ−Ｓｉｌ
ｌ（膜５を順次プラズマＣＶＤなどの方法により積層し
、その上部にＺｎ０ＩＩ！Ｊ８を１２００人未満１好ま
しくは３００〜９００人の厚さに形成し、さらにその上
部に第二電極を形成するＡｇ層６を積層したものである
。第３図は、この実施例のＺｎＯ膜８の厚さによる効果
の変化を示し、グラフで横軸にＺｎＯ膜の厚さをとり、
横軸に短絡電流密度Ｊｓｃおよび変換効率ηをとってい
る。ＪｓｃのＺｎＯ膜厚依存性を示す線１１．ηのＺｎ
Ｏ膜厚依存性を示す線１２の双方ともＺｎＯ膜の介在に
よる反射率の向上で７００人程鹿の厚さまでは上昇する
が以降はＺｎＯ膜内の多重干渉等の影響が出て下降し、
１２００Å以上ではＺｎＯ”ｆＪのないときより悪くな
る。
特にＺｎＯの膜厚が３００〜９００ 人で電流の増加量
が０．５ｍＡ／ｃ！１１以上となり最も好ましい効果を
示した。
が０．５ｍＡ／ｃ！１１以上となり最も好ましい効果を
示した。
第４図はこの発明の別の実施例を示すもので、透光性基
板１上に透明導′ｇ１膜２を成膜し、その上部に順次ｐ
形ａ−５ｉＣ：Ｈ層３１．ノンドープａ −５ｉ：Ｈ［
４１，ｎ形ａ −Ｓｔ：）ＩＮ５１． Ｉ）形ａ−５ｉ
Ｃ：Ｈ層３２ノンドープａ −５ｉＧｅ：ＨＩＭ ９お
よびｎ形ａ −３ｔ：ＨＪｉ５２をプラズマＣＶＤなど
の手法により積層、その上部に蒸着、スパッタリング、
スプレー１エレクトロレスデイポジテンなどの手法でＺ
ｎ０Ｍ８を１２００人未満の厚さに形成、さらにその上
にＡｇ［からなる第二１ｔｆｆｉ６を設けたものである
。この実施例ではｉｆｆにａ−５ｉＧｅ：Ｈを用いたボ
トムセルを前記の実施例のセルの上に積層したタンデム
構造をとったものである。このボトムセルはａ−３ｉＧ
ａ：Ｈにより長波長側の光を利用するものであり、Ｚｎ
０ＩＩ！Ｊ８で吸収されないで反射された長波長側の光
の再入射により光電変換特性がより向上する。第５図は
、そのようなＺｎＯ膜８の介在による効果を第３図と同
様なグラフで示したもので、単一セルの場合に比し、線
１３で示すＪｓｃも線１４で示すηも高い値となってい
るが、ＺｎＯ膜厚に対する依存性はほぼ同じで１２００
Å以上の厚さでは効果がない。
板１上に透明導′ｇ１膜２を成膜し、その上部に順次ｐ
形ａ−５ｉＣ：Ｈ層３１．ノンドープａ −５ｉ：Ｈ［
４１，ｎ形ａ −Ｓｔ：）ＩＮ５１． Ｉ）形ａ−５ｉ
Ｃ：Ｈ層３２ノンドープａ −５ｉＧｅ：ＨＩＭ ９お
よびｎ形ａ −３ｔ：ＨＪｉ５２をプラズマＣＶＤなど
の手法により積層、その上部に蒸着、スパッタリング、
スプレー１エレクトロレスデイポジテンなどの手法でＺ
ｎ０Ｍ８を１２００人未満の厚さに形成、さらにその上
にＡｇ［からなる第二１ｔｆｆｉ６を設けたものである
。この実施例ではｉｆｆにａ−５ｉＧｅ：Ｈを用いたボ
トムセルを前記の実施例のセルの上に積層したタンデム
構造をとったものである。このボトムセルはａ−３ｉＧ
ａ：Ｈにより長波長側の光を利用するものであり、Ｚｎ
０ＩＩ！Ｊ８で吸収されないで反射された長波長側の光
の再入射により光電変換特性がより向上する。第５図は
、そのようなＺｎＯ膜８の介在による効果を第３図と同
様なグラフで示したもので、単一セルの場合に比し、線
１３で示すＪｓｃも線１４で示すηも高い値となってい
るが、ＺｎＯ膜厚に対する依存性はほぼ同じで１２００
Å以上の厚さでは効果がない。
以上の実施例では、非晶質シリコン系の半導体薄膜を用
いた光電変換素子について記したが、ＣｄＴｅ、ＧａＡ
ｓ、 ＴｎＰ、Ｃｕ１ｎＳｅｚなどの半導体薄膜を用い
た素子にも同様に適用できる。
いた光電変換素子について記したが、ＣｄＴｅ、ＧａＡ
ｓ、 ＴｎＰ、Ｃｕ１ｎＳｅｚなどの半導体薄膜を用い
た素子にも同様に適用できる。
本発明によれば、光電変換層を形成する半導体薄膜と不
透光性裏面電極の間に１２００Å以下のＺｎＯ膜を介在
させることにより、裏面電極との界面に生ずる光吸収性
珪化物の生成を防止すると共に、裏面電極による反射率
を向上させ、その結果短絡１ｉ流、変換効率が増加し、
また長波長光も有効に利用できるといった効果が得られ
た。
透光性裏面電極の間に１２００Å以下のＺｎＯ膜を介在
させることにより、裏面電極との界面に生ずる光吸収性
珪化物の生成を防止すると共に、裏面電極による反射率
を向上させ、その結果短絡１ｉ流、変換効率が増加し、
また長波長光も有効に利用できるといった効果が得られ
た。
第１図は本発明の一実施例の薄膜光電変換素子の断面図
、第２図は従来の薄膜充電変換素子の断面図、第３図は
第１図の構造の素子の特性のＺｎＯ膜厚依存性を示す線
図、第４図は本発明の別の実施例の素子の断面図、第５
図は第４図の構造の素子の特性のＺｎＯ膜厚依存性を示
す線図である。 １：ｉ！ｉ光性基板、２：ｉｌｌ明導電膜第−電極、３
゜３１．３２ ： Ｉ）形ａ−３ＩＣ：Ｈ膜、４：ノン
ドーブａ−５ｉ：Ｈ膜、５．５１，５２ ： ｎ形ａ−
Ｓｉ：Ｈ膜、６：へｇ層第二電極、７：光、８：ＺｎＯ
膜、９：ノンドープａＳｉＧｅ：Ｈ膜。 ＺｎＯ縛、厚（入） 第３ 図 ４７范 菓１図 μｍ７ ２図
、第２図は従来の薄膜充電変換素子の断面図、第３図は
第１図の構造の素子の特性のＺｎＯ膜厚依存性を示す線
図、第４図は本発明の別の実施例の素子の断面図、第５
図は第４図の構造の素子の特性のＺｎＯ膜厚依存性を示
す線図である。 １：ｉ！ｉ光性基板、２：ｉｌｌ明導電膜第−電極、３
゜３１．３２ ： Ｉ）形ａ−３ＩＣ：Ｈ膜、４：ノン
ドーブａ−５ｉ：Ｈ膜、５．５１，５２ ： ｎ形ａ−
Ｓｉ：Ｈ膜、６：へｇ層第二電極、７：光、８：ＺｎＯ
膜、９：ノンドープａＳｉＧｅ：Ｈ膜。 ＺｎＯ縛、厚（入） 第３ 図 ４７范 菓１図 μｍ７ ２図
Claims (1)
- １）光電変換層を形成する半導体薄膜への光入射側に透
光性の第一電極、その電極と対向する側に不透光性の第
二電極を備えるものにおいて、半導体薄膜と第二電極の
間に厚さ１２００Å未満の酸化亜鉛膜が介在することを
特徴とする薄膜光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225310A JPH0273672A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 薄膜光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63225310A JPH0273672A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 薄膜光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0273672A true JPH0273672A (ja) | 1990-03-13 |
Family
ID=16827347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63225310A Pending JPH0273672A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | 薄膜光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0273672A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996011500A1 (fr) | 1994-10-06 | 1996-04-18 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Pile solaire a couches minces |
| JP2000261025A (ja) * | 1999-03-12 | 2000-09-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | 受光素子 |
| US9260779B2 (en) | 2009-05-21 | 2016-02-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-transmitting conductive film, display device, electronic device, and manufacturing method of light-transmitting conductive film |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58170075A (ja) * | 1982-03-18 | 1983-10-06 | エナ−ジ−・コンバ−ション・デバイセス・インコ−ポレ−テッド | 背面リフレクタを備えた光起電力デバイス |
| JPS61212070A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 非晶質を含む薄膜半導体系太陽電池 |
-
1988
- 1988-09-08 JP JP63225310A patent/JPH0273672A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58170075A (ja) * | 1982-03-18 | 1983-10-06 | エナ−ジ−・コンバ−ション・デバイセス・インコ−ポレ−テッド | 背面リフレクタを備えた光起電力デバイス |
| JPS61212070A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 非晶質を含む薄膜半導体系太陽電池 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996011500A1 (fr) | 1994-10-06 | 1996-04-18 | Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Pile solaire a couches minces |
| EP0734075A4 (en) * | 1994-10-06 | 1998-10-28 | Kanegafuchi Chemical Ind | Thin film solar cell |
| JP2000261025A (ja) * | 1999-03-12 | 2000-09-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | 受光素子 |
| US9260779B2 (en) | 2009-05-21 | 2016-02-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-transmitting conductive film, display device, electronic device, and manufacturing method of light-transmitting conductive film |
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