JPH05218479A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH05218479A JPH05218479A JP4017413A JP1741392A JPH05218479A JP H05218479 A JPH05218479 A JP H05218479A JP 4017413 A JP4017413 A JP 4017413A JP 1741392 A JP1741392 A JP 1741392A JP H05218479 A JPH05218479 A JP H05218479A
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- solar cell
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- semiconductor layer
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 透明絶縁性基板の上に、順次、透明性の第１
電極層、ＺｎＳ薄膜、ＣｄＳ薄膜、光吸収用半導体層、
第２電極層が積層されていることにより、窓層表面近傍
で生成される電子−正孔対を効率良く光電流として獲得
できるため、高いエネルギー変換効率を有する太陽電池
を得る。 【構成】 ガラス基板等の透明絶縁性基板１１の上に、
ＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第１電極層１２が
形成され、その上にＺｎＳ薄膜１３ａが０．２μｍ程度
の膜厚で形成され、続いてＣｄＳ薄膜１３ｂが０．２μ
ｍ程度の膜厚で形成される。次に、光吸収用半導体層１
４として、ｐ型のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳｅ2 薄膜
が３μｍ程度の膜厚で形成され、その上にＡｕやＮｉ等
の第２電極層１５が形成される。
電極層、ＺｎＳ薄膜、ＣｄＳ薄膜、光吸収用半導体層、
第２電極層が積層されていることにより、窓層表面近傍
で生成される電子−正孔対を効率良く光電流として獲得
できるため、高いエネルギー変換効率を有する太陽電池
を得る。 【構成】 ガラス基板等の透明絶縁性基板１１の上に、
ＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第１電極層１２が
形成され、その上にＺｎＳ薄膜１３ａが０．２μｍ程度
の膜厚で形成され、続いてＣｄＳ薄膜１３ｂが０．２μ
ｍ程度の膜厚で形成される。次に、光吸収用半導体層１
４として、ｐ型のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳｅ2 薄膜
が３μｍ程度の膜厚で形成され、その上にＡｕやＮｉ等
の第２電極層１５が形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光エネルギーを電気エ
ネルギーに変換する太陽電池に関し、特に電極層と半導
体層の窓層との接合構造を改良することにより、エネル
ギー変換効率の高効率化を図った太陽電池に関する。
ネルギーに変換する太陽電池に関し、特に電極層と半導
体層の窓層との接合構造を改良することにより、エネル
ギー変換効率の高効率化を図った太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、化合物薄膜を用いた太陽電池は、
例えば図３及び図４に示すように、広いバンドギャップ
を有する化合物半導体薄膜と狭いバンドギャップを持つ
化合物半導体薄膜のヘテロ接合で構成されており、前者
は太陽電池の窓層３３、４３として機能すると共に、後
者は太陽電池の吸収層３４、４４として機能する。
例えば図３及び図４に示すように、広いバンドギャップ
を有する化合物半導体薄膜と狭いバンドギャップを持つ
化合物半導体薄膜のヘテロ接合で構成されており、前者
は太陽電池の窓層３３、４３として機能すると共に、後
者は太陽電池の吸収層３４、４４として機能する。
【０００３】このような太陽電池において高いエネルギ
ー変換効率を得るためには、(1) より多くの光電流を得
るための光学的な最適設計を行うこと、(2) 太陽電池を
構成する各層の結晶性、特に吸収層の結晶性が高品質で
あること、(3) 各層の界面においてキャリアの再結合の
ない高品質なヘテロ接合を作ること、等が必要となる。
ー変換効率を得るためには、(1) より多くの光電流を得
るための光学的な最適設計を行うこと、(2) 太陽電池を
構成する各層の結晶性、特に吸収層の結晶性が高品質で
あること、(3) 各層の界面においてキャリアの再結合の
ない高品質なヘテロ接合を作ること、等が必要となる。
【０００４】ヘテロ接合の品質は、その作製方法や膜形
成の順序と関係が深い。例えば、従来のＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ系やＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ2 系の構成において、優れ
たヘテロ接合が得られている。
成の順序と関係が深い。例えば、従来のＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ系やＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ2 系の構成において、優れ
たヘテロ接合が得られている。
【０００５】図３は、従来の太陽電池の一例の断面図で
ある。透明絶縁性基板３１の上に、順次、透明性のＳｎ
Ｏ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等からなる第１電極層３２、広
いバンドギャップを有するＺｎＣｄＳからなる窓層３
３、光吸収用半導体層３４、第２電極層３５が積層され
ており、ＺｎＣｄＳと光吸収用半導体層とのヘテロ接合
の試みによって、太陽光の短波長光に対する感度向上が
図られている。
ある。透明絶縁性基板３１の上に、順次、透明性のＳｎ
Ｏ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等からなる第１電極層３２、広
いバンドギャップを有するＺｎＣｄＳからなる窓層３
３、光吸収用半導体層３４、第２電極層３５が積層され
ており、ＺｎＣｄＳと光吸収用半導体層とのヘテロ接合
の試みによって、太陽光の短波長光に対する感度向上が
図られている。
【０００６】図４は、従来の太陽電池の他の例の断面図
である。透明絶縁性基板１の上に、順次、透明性のＳｎ
Ｏ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等からなる第１電極層４２、広
いバンドギャップを有するＣｄＳからなる化合物半導体
薄膜４３ａ、ＣｄＳ(1-x) Ｔｅx （但し、０≦ｘ≦１）
からなる傾斜組成層４３ｂ、ＣｄＴｅからなる光吸収用
半導体層４４、第２電極層４５が積層されており、窓層
として機能する化合物半導体薄膜４３ａと吸収層として
機能する光吸収用半導体層４４との間に、徐々に窓層の
組成に近いものから吸収層の組成に近いものに変化させ
た傾斜組成層４３ｂを介在させることにより、より優れ
たヘテロ接合を得ている。
である。透明絶縁性基板１の上に、順次、透明性のＳｎ
Ｏ2 、ＩＴＯ又はＺｎＯ等からなる第１電極層４２、広
いバンドギャップを有するＣｄＳからなる化合物半導体
薄膜４３ａ、ＣｄＳ(1-x) Ｔｅx （但し、０≦ｘ≦１）
からなる傾斜組成層４３ｂ、ＣｄＴｅからなる光吸収用
半導体層４４、第２電極層４５が積層されており、窓層
として機能する化合物半導体薄膜４３ａと吸収層として
機能する光吸収用半導体層４４との間に、徐々に窓層の
組成に近いものから吸収層の組成に近いものに変化させ
た傾斜組成層４３ｂを介在させることにより、より優れ
たヘテロ接合を得ている。
【０００７】
【発明が解決すべき課題】従来の化合物薄膜ヘテロ接合
型太陽電池において、共通する課題の１つは、窓層のバ
ンドギャップによってその太陽電池における短波長感度
が殆ど決定されてしまうことである。
型太陽電池において、共通する課題の１つは、窓層のバ
ンドギャップによってその太陽電池における短波長感度
が殆ど決定されてしまうことである。
【０００８】図５は、図３及び図４に示した従来の太陽
電池の窓層のバンドギャップ付近における量子効率のグ
ラフである。グラフ中で破線で示した図３の太陽電池
は、窓層の広バンドギャップ化によって得られる光電流
を増加させることができるが、窓層としてＣｄＳを用い
た場合に比べて、得られる開放端電圧が少し低下する傾
向があり、結果としてエネルギー変換効率が大きく向上
するまでには至っていない。
電池の窓層のバンドギャップ付近における量子効率のグ
ラフである。グラフ中で破線で示した図３の太陽電池
は、窓層の広バンドギャップ化によって得られる光電流
を増加させることができるが、窓層としてＣｄＳを用い
た場合に比べて、得られる開放端電圧が少し低下する傾
向があり、結果としてエネルギー変換効率が大きく向上
するまでには至っていない。
【０００９】また、グラフ中で実線で示した図３の太陽
電池は、開放端電圧が少し増加する傾向があるが、短波
長の感度が窓層として用いたＣｄＳのバンドギャップに
より殆ど決定されているようなスペクトルを示してお
り、結果としてエネルギー変換効率が大きく向上するま
でには至っていない。
電池は、開放端電圧が少し増加する傾向があるが、短波
長の感度が窓層として用いたＣｄＳのバンドギャップに
より殆ど決定されているようなスペクトルを示してお
り、結果としてエネルギー変換効率が大きく向上するま
でには至っていない。
【００１０】このような原因として、図３の太陽電池の
場合は、ＺｎＣｄＳ薄膜と光吸収層半導体で形成された
ヘテロ接合の品質が、ＣｄＳ薄膜と光吸収層半導体との
ヘテロ接合に比べて低下していることが予想される。ま
た、図４の太陽電池の場合は、ＣｄＳ薄膜の表面で生成
される電子−正孔対が、光吸収層内に存在する空乏層ま
で導かれ難いエネルギーバンド構造になっていることが
予想される。
場合は、ＺｎＣｄＳ薄膜と光吸収層半導体で形成された
ヘテロ接合の品質が、ＣｄＳ薄膜と光吸収層半導体との
ヘテロ接合に比べて低下していることが予想される。ま
た、図４の太陽電池の場合は、ＣｄＳ薄膜の表面で生成
される電子−正孔対が、光吸収層内に存在する空乏層ま
で導かれ難いエネルギーバンド構造になっていることが
予想される。
【００１１】以下、図４の太陽電池の場合を更に詳しく
説明する。図４に示した従来の太陽電池のエネルギーバ
ンド構造は、図６に示すようなバンド構造であることが
推測される。即ち、価電子帯の正孔は好適な内部電界に
より円滑な移動が可能であるが、伝導帯の電子について
は、図中のＰ点近傍が極小部を形成しているため、その
部分の電子濃度が高くなって正孔との再結合が促進さ
れ、あまり好ましくないバンド構造となっている。太陽
電池の構造として図４に示したような傾斜組成構造を窓
層と光吸収層の間に介在させる場合、多くの場合に上述
した不都合が生ずる傾向がある。
説明する。図４に示した従来の太陽電池のエネルギーバ
ンド構造は、図６に示すようなバンド構造であることが
推測される。即ち、価電子帯の正孔は好適な内部電界に
より円滑な移動が可能であるが、伝導帯の電子について
は、図中のＰ点近傍が極小部を形成しているため、その
部分の電子濃度が高くなって正孔との再結合が促進さ
れ、あまり好ましくないバンド構造となっている。太陽
電池の構造として図４に示したような傾斜組成構造を窓
層と光吸収層の間に介在させる場合、多くの場合に上述
した不都合が生ずる傾向がある。
【００１２】図７は、太陽電池の各層において励起され
た電子−正孔対生成数の分布を厚さ方向について示した
グラフである。グラフ中、実線Ａは図３の太陽電池であ
り、破線Ｂは図４の太陽電池である。因みに、二点鎖線
Ｃは本発明の太陽電池である。図３及び図４の太陽電池
においては、化合物薄膜の少数キャリアの拡散長は非常
に短いことが予想されるため、光線が入射する表面近
傍、即ちグラフ中Ｓで示した窓層の表面近傍における生
成キャリアは、上述と同様にキャリア対の再結合が促進
され、光電流として殆ど獲得できないことという課題が
あった。
た電子−正孔対生成数の分布を厚さ方向について示した
グラフである。グラフ中、実線Ａは図３の太陽電池であ
り、破線Ｂは図４の太陽電池である。因みに、二点鎖線
Ｃは本発明の太陽電池である。図３及び図４の太陽電池
においては、化合物薄膜の少数キャリアの拡散長は非常
に短いことが予想されるため、光線が入射する表面近
傍、即ちグラフ中Ｓで示した窓層の表面近傍における生
成キャリアは、上述と同様にキャリア対の再結合が促進
され、光電流として殆ど獲得できないことという課題が
あった。
【００１３】本発明は、前記課題を解決するため、従来
の太陽電池では殆ど獲得できなかった窓層の表面近傍に
生じるキャリア対を、効率良く光電流として取り出すこ
とができる太陽電池を提供することを目的とする。
の太陽電池では殆ど獲得できなかった窓層の表面近傍に
生じるキャリア対を、効率良く光電流として取り出すこ
とができる太陽電池を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の太陽電池は、透明絶縁性基板の上に、順
次、透明性の第１電極層、ＺｎＳ薄膜、ＣｄＳ薄膜、光
吸収用半導体層、第２電極層が積層されていることを特
徴とする。
め、本発明の太陽電池は、透明絶縁性基板の上に、順
次、透明性の第１電極層、ＺｎＳ薄膜、ＣｄＳ薄膜、光
吸収用半導体層、第２電極層が積層されていることを特
徴とする。
【００１５】また、本発明の太陽電池は、絶縁性基板の
上に、順次、第１電極層、光吸収用半導体層、ＣｄＳ薄
膜、ＺｎＳ薄膜、透明性の第２電極層が積層されている
ことを特徴とする。
上に、順次、第１電極層、光吸収用半導体層、ＣｄＳ薄
膜、ＺｎＳ薄膜、透明性の第２電極層が積層されている
ことを特徴とする。
【００１６】前記構成において、ＺｎＳ薄膜の電極側
に、ｎ型ドーパントが導入されていることが好ましい。
また、前記構成において、光吸収用半導体層が、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体で形成されていることが好ましい。
に、ｎ型ドーパントが導入されていることが好ましい。
また、前記構成において、光吸収用半導体層が、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体で形成されていることが好ましい。
【００１７】また、前記構成において、光吸収用半導体
層が、ＣｄＴｅで形成されていることが好ましい。ま
た、前記構成において、光吸収用半導体層が、カルコパ
イライト型半導体で形成されていることが好ましい。
層が、ＣｄＴｅで形成されていることが好ましい。ま
た、前記構成において、光吸収用半導体層が、カルコパ
イライト型半導体で形成されていることが好ましい。
【００１８】また、前記構成において、光吸収用半導体
層が、ＣｕＩｎＳｅ2 で形成されていることが好まし
い。
層が、ＣｕＩｎＳｅ2 で形成されていることが好まし
い。
【００１９】
【作用】前記構成によれば、透明絶縁性基板の上に、順
次、透明性の第１電極層、ＺｎＳ薄膜、ＣｄＳ薄膜、光
吸収用半導体層、第２電極層が積層され、太陽電池の窓
層としてＺｎＳ薄膜及びＣｄＳ薄膜からなる積層膜で形
成されていることにより、光吸収用半導体層として優れ
たＣｄＴｅやＣｕＩｎＳｅ2 等とのヘテロ接合が高品質
となると共に、窓層の内部にも内部電界が生ずるため、
電子−正孔対が効率良く光電流として取り出される。
次、透明性の第１電極層、ＺｎＳ薄膜、ＣｄＳ薄膜、光
吸収用半導体層、第２電極層が積層され、太陽電池の窓
層としてＺｎＳ薄膜及びＣｄＳ薄膜からなる積層膜で形
成されていることにより、光吸収用半導体層として優れ
たＣｄＴｅやＣｕＩｎＳｅ2 等とのヘテロ接合が高品質
となると共に、窓層の内部にも内部電界が生ずるため、
電子−正孔対が効率良く光電流として取り出される。
【００２０】更に詳説すると、図８及び図９は本発明に
係る太陽電池のエネルギーバンド構造図である。図８に
おいて、窓層がＺｎＳ薄膜及びＣｄＳ薄膜からなる積層
膜で形成されていることにより、価電子帯のエネルギー
準位に傾斜が生じて、窓層において生成したキャリア対
の正孔が光吸収層の方に移動し易くなるため、再結合が
阻止される。特に、図７の二点鎖線Ｃの領域Ｔに示すよ
うに、ＺｎＳ薄膜とＣｄＳ薄膜の界面近傍では、比較的
多くの電子−正孔対が生成されるため、この電子−正孔
対が効率良く取り出されることになる。
係る太陽電池のエネルギーバンド構造図である。図８に
おいて、窓層がＺｎＳ薄膜及びＣｄＳ薄膜からなる積層
膜で形成されていることにより、価電子帯のエネルギー
準位に傾斜が生じて、窓層において生成したキャリア対
の正孔が光吸収層の方に移動し易くなるため、再結合が
阻止される。特に、図７の二点鎖線Ｃの領域Ｔに示すよ
うに、ＺｎＳ薄膜とＣｄＳ薄膜の界面近傍では、比較的
多くの電子−正孔対が生成されるため、この電子−正孔
対が効率良く取り出されることになる。
【００２１】また、ＺｎＳ薄膜及びＣｄＳ薄膜からなる
積層膜は、ＺｎＳとＣｄＳの電子親和力がほぼ同じであ
ることから、図６のＰ点に示したような伝導帯の極小部
は本質的に生じにくい。更に、ＺｎＳ薄膜の電極側、即
ちＣｄＳ薄膜界面の反対側の近傍のみに、ｎ型ドーパン
トを導入することにより、図９に示すように窓層の伝導
帯及び価電子帯に傾斜が生じて、電子がＺｎＳ薄膜の電
極側により移動し易くなり、正孔は光吸収層の方により
移動し易くなるため、より多くの光電流を取り出すこと
ができる。
積層膜は、ＺｎＳとＣｄＳの電子親和力がほぼ同じであ
ることから、図６のＰ点に示したような伝導帯の極小部
は本質的に生じにくい。更に、ＺｎＳ薄膜の電極側、即
ちＣｄＳ薄膜界面の反対側の近傍のみに、ｎ型ドーパン
トを導入することにより、図９に示すように窓層の伝導
帯及び価電子帯に傾斜が生じて、電子がＺｎＳ薄膜の電
極側により移動し易くなり、正孔は光吸収層の方により
移動し易くなるため、より多くの光電流を取り出すこと
ができる。
【００２２】また、前記した別の構成によれば、絶縁性
基板の上に、順次、第１電極層、光吸収用半導体層、Ｃ
ｄＳ薄膜、ＺｎＳ薄膜、透明性の第２電極層が積層され
ていることにより、ＣｄＳ薄膜及びＺｎＳ薄膜からなる
窓層における電子と正孔が前述と同様の現象を示し、よ
り多くの光電流を取り出すことができる。更に、透明性
の第２電極層としてインジウム・スズ酸化物（以下、
「ＩＴＯ」と略す）を用いて、熱拡散処理を施すと、Ｉ
ＴＯの中のＩｎがｎ型ドーパントとしてＺｎＳ薄膜の電
極側に拡散するため、ｎ型ドーパントの導入が容易に行
える。
基板の上に、順次、第１電極層、光吸収用半導体層、Ｃ
ｄＳ薄膜、ＺｎＳ薄膜、透明性の第２電極層が積層され
ていることにより、ＣｄＳ薄膜及びＺｎＳ薄膜からなる
窓層における電子と正孔が前述と同様の現象を示し、よ
り多くの光電流を取り出すことができる。更に、透明性
の第２電極層としてインジウム・スズ酸化物（以下、
「ＩＴＯ」と略す）を用いて、熱拡散処理を施すと、Ｉ
ＴＯの中のＩｎがｎ型ドーパントとしてＺｎＳ薄膜の電
極側に拡散するため、ｎ型ドーパントの導入が容易に行
える。
【００２３】また、前記構成において、光吸収用半導体
層がＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で形成されていることに
より、窓層と光吸収層とのヘテロ接合特性が良好となる
ため、より高い開放端電圧を得ることが可能となる。
層がＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で形成されていることに
より、窓層と光吸収層とのヘテロ接合特性が良好となる
ため、より高い開放端電圧を得ることが可能となる。
【００２４】また、前記構成において、光吸収用半導体
層がＣｄＴｅで形成されていることにより、更に優れた
ヘテロ接合が得られるようになるため、更に高い開放端
電圧を得ることが可能となる。
層がＣｄＴｅで形成されていることにより、更に優れた
ヘテロ接合が得られるようになるため、更に高い開放端
電圧を得ることが可能となる。
【００２５】また、前記構成において、光吸収用半導体
層がカルコパイライト型半導体で形成されていることに
より、窓層と光吸収層のヘテロ接合特性が向上するた
め、開放端電圧を大きくすることが可能となる。
層がカルコパイライト型半導体で形成されていることに
より、窓層と光吸収層のヘテロ接合特性が向上するた
め、開放端電圧を大きくすることが可能となる。
【００２６】また、前記構成において、光吸収用半導体
層がＣｕＩｎＳｅ2 で形成されていることにより、更に
窓層と光吸収層のヘテロ接合特性が向上するため、更に
開放端電圧を大きくすることが可能となる。
層がＣｕＩｎＳｅ2 で形成されていることにより、更に
窓層と光吸収層のヘテロ接合特性が向上するため、更に
開放端電圧を大きくすることが可能となる。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。 （実施例１）図１は、本発明の太陽電池の一実施例の断
面図である。ガラス基板等の透明絶縁性基板１１の上
に、熱的プロセスを経てもＺｎＳと激しく反応しない材
料、例えばＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第１電
極層１２がスパッター蒸着法を用いて形成され、その上
にＺｎＳ薄膜１３ａが真空蒸着法を用いて０．２μｍ程
度の膜厚で形成され、続いてＣｄＳ薄膜１３ｂが真空蒸
着法を用いて０．２μｍ程度の膜厚で形成され、ＺｎＳ
薄膜１３ａ及びＣｄＳ薄膜１３ｂからなる積層膜が太陽
電池の窓層１３として機能する。
ながら説明する。 （実施例１）図１は、本発明の太陽電池の一実施例の断
面図である。ガラス基板等の透明絶縁性基板１１の上
に、熱的プロセスを経てもＺｎＳと激しく反応しない材
料、例えばＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第１電
極層１２がスパッター蒸着法を用いて形成され、その上
にＺｎＳ薄膜１３ａが真空蒸着法を用いて０．２μｍ程
度の膜厚で形成され、続いてＣｄＳ薄膜１３ｂが真空蒸
着法を用いて０．２μｍ程度の膜厚で形成され、ＺｎＳ
薄膜１３ａ及びＣｄＳ薄膜１３ｂからなる積層膜が太陽
電池の窓層１３として機能する。
【００２８】次に、光吸収用半導体層１４として、ｐ型
のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳｅ2薄膜が真空蒸着法を
用いて３μｍ程度の膜厚で形成され、その上にＡｕやＮ
ｉ等の第２電極層１５が電子ビーム蒸着法を用いて形成
され、光吸収用半導体層１４とのオーミック接触を得て
いる。このようにして図８に示したバンド構造を有する
本発明の太陽電池を得ることができる。
のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳｅ2薄膜が真空蒸着法を
用いて３μｍ程度の膜厚で形成され、その上にＡｕやＮ
ｉ等の第２電極層１５が電子ビーム蒸着法を用いて形成
され、光吸収用半導体層１４とのオーミック接触を得て
いる。このようにして図８に示したバンド構造を有する
本発明の太陽電池を得ることができる。
【００２９】（実施例２）図２は、本発明の太陽電池の
他の実施例の断面図である。ガラス基板等の絶縁性基板
２１の上に、ＡｕやＮｉ等の第１電極層２２が電子ビー
ム蒸着法を用いて形成され、その上に光吸収用半導体層
２４として、ｐ型のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳｅ2 薄
膜が真空蒸着法を用いて３μｍ程度の膜厚で形成され
る。
他の実施例の断面図である。ガラス基板等の絶縁性基板
２１の上に、ＡｕやＮｉ等の第１電極層２２が電子ビー
ム蒸着法を用いて形成され、その上に光吸収用半導体層
２４として、ｐ型のＣｄＴｅ薄膜又はＣｕＩｎＳｅ2 薄
膜が真空蒸着法を用いて３μｍ程度の膜厚で形成され
る。
【００３０】次に、ＣｄＳ薄膜２３ｂが真空蒸着法を用
いて０．２μｍ程度の膜厚で形成され、続いてＺｎＳ薄
膜２３ａが真空蒸着法を用いて０．２μｍ程度の膜厚で
形成され、ＺｎＳ薄膜２３ａ及びＣｄＳ薄膜２３ｂから
なる積層膜が太陽電池の窓層２３として機能する。更に
その上に、ＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第２電
極層２５がスパッター蒸着法を用いて形成される。この
ようにして図８に示したバンド構造を有する本発明の太
陽電池を得ることができる。
いて０．２μｍ程度の膜厚で形成され、続いてＺｎＳ薄
膜２３ａが真空蒸着法を用いて０．２μｍ程度の膜厚で
形成され、ＺｎＳ薄膜２３ａ及びＣｄＳ薄膜２３ｂから
なる積層膜が太陽電池の窓層２３として機能する。更に
その上に、ＩＴＯやＳｎＯ2 等からなる透明性の第２電
極層２５がスパッター蒸着法を用いて形成される。この
ようにして図８に示したバンド構造を有する本発明の太
陽電池を得ることができる。
【００３１】（実施例３）前述した実施例１において、
透明性の第１電極層２としてＩＴＯを用いて、その上に
ＺｎＳ薄膜を０．２μｍ程度の膜厚で形成した後、５５
０℃〜６５０℃の温度で熱処理を施し、以後、実施例１
で説明した手順で、ＣｄＳ薄膜１３ｂ、光吸収用半導体
層１４、第２電極層１５の各層を形成する。
透明性の第１電極層２としてＩＴＯを用いて、その上に
ＺｎＳ薄膜を０．２μｍ程度の膜厚で形成した後、５５
０℃〜６５０℃の温度で熱処理を施し、以後、実施例１
で説明した手順で、ＣｄＳ薄膜１３ｂ、光吸収用半導体
層１４、第２電極層１５の各層を形成する。
【００３２】このような熱処理により、ＺｎＳ薄膜の電
極側に、ＩＴＯ中のＩｎがｎ型ドーパントとして熱拡散
するため、図９に示したバンド構造を有する本発明の太
陽電池を得ることができる。
極側に、ＩＴＯ中のＩｎがｎ型ドーパントとして熱拡散
するため、図９に示したバンド構造を有する本発明の太
陽電池を得ることができる。
【００３３】次に、各実施例で得られた太陽電池の特性
評価について説明する。図１０は、太陽電池の電流−電
圧特性（Ｉ−Ｖ特性）のグラフである。グラフ中、Ａは
図３に示した従来の太陽電池、Ｂは図４に示した従来の
太陽電池、Ｃは本発明の太陽電池であり、いずれも光吸
収用半導体層がＣｄＴｅ薄膜で形成されているものであ
る。また、Ｄは図３に示した従来の太陽電池、Ｅは本発
明の太陽電池であり、いずれも光吸収用半導体層がＣｕ
ＩｎＳｅ2 薄膜で形成されているものである。
評価について説明する。図１０は、太陽電池の電流−電
圧特性（Ｉ−Ｖ特性）のグラフである。グラフ中、Ａは
図３に示した従来の太陽電池、Ｂは図４に示した従来の
太陽電池、Ｃは本発明の太陽電池であり、いずれも光吸
収用半導体層がＣｄＴｅ薄膜で形成されているものであ
る。また、Ｄは図３に示した従来の太陽電池、Ｅは本発
明の太陽電池であり、いずれも光吸収用半導体層がＣｕ
ＩｎＳｅ2 薄膜で形成されているものである。
【００３４】グラフを見ると、太陽電池の窓層としてＺ
ｎＣｄＳ薄膜を用いた従来のものと比較して、本発明の
ＺｎＳ／ＣｄＳ積層膜の構成のほうが、より大きい開放
端電圧を出力することが理解される。また、窓層として
ＣｄＳ薄膜及びＣｄＳ(1-x)Ｔｅx 傾斜組成層からなる
積層膜を用いた従来のものと比較して、本発明のＺｎＳ
／ＣｄＳ積層膜の構成のほうが、より多い光電流を出力
することが理解される。また、エネルギー変換効率に関
して、従来の太陽電池は１０％〜１２％であったが、本
発明の太陽電池は１４％という高い変換効率が得られ
た。
ｎＣｄＳ薄膜を用いた従来のものと比較して、本発明の
ＺｎＳ／ＣｄＳ積層膜の構成のほうが、より大きい開放
端電圧を出力することが理解される。また、窓層として
ＣｄＳ薄膜及びＣｄＳ(1-x)Ｔｅx 傾斜組成層からなる
積層膜を用いた従来のものと比較して、本発明のＺｎＳ
／ＣｄＳ積層膜の構成のほうが、より多い光電流を出力
することが理解される。また、エネルギー変換効率に関
して、従来の太陽電池は１０％〜１２％であったが、本
発明の太陽電池は１４％という高い変換効率が得られ
た。
【００３５】
【発明の効果】以上、詳説したように、本発明の太陽電
池は、窓層としてＺｎＳ薄膜及びＣｄＳ薄膜からなる積
層膜で形成されていることにより、光吸収用半導体層と
のヘテロ接合が高品質となると共に、窓層の内部にも内
部電界が生じて電子−正孔対が効率良く光電流として取
り出されるため、高いエネルギー変換効率を有する太陽
電池を得ることができる。
池は、窓層としてＺｎＳ薄膜及びＣｄＳ薄膜からなる積
層膜で形成されていることにより、光吸収用半導体層と
のヘテロ接合が高品質となると共に、窓層の内部にも内
部電界が生じて電子−正孔対が効率良く光電流として取
り出されるため、高いエネルギー変換効率を有する太陽
電池を得ることができる。
【図１】本発明の太陽電池の一実施例の断面図である。
【図２】本発明の太陽電池の他の実施例の断面図であ
る。
る。
【図３】従来の太陽電池の一例の断面図である。
【図４】従来の太陽電池の他の例の断面図である。
【図５】図３及び図４に示した従来の太陽電池の窓層の
バンドギャップ付近における量子効率のグラフである。
バンドギャップ付近における量子効率のグラフである。
【図６】図４に示した従来の太陽電池のエネルギーバン
ド構造図である。
ド構造図である。
【図７】太陽電池の各層において励起された電子−正孔
対生成数の分布を厚さ方向について示したグラフであ
る。
対生成数の分布を厚さ方向について示したグラフであ
る。
【図８】本発明の太陽電池のエネルギーバンド構造図の
一例である。
一例である。
【図９】本発明の太陽電池のエネルギーバンド構造図の
他の例である。
他の例である。
【図１０】太陽電池の電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の
グラフである。
グラフである。
１１、３１、４１ 透明絶縁性基板 ２１ 絶縁性基板 １２、２２、３２、４２ 第１電極層 １３、２３、４３ 窓層 １３ａ、２３ａ ＺｎＳ薄膜 １３ｂ、２３ｂ ＣｄＳ薄膜 ３３ ＺｎＣｄＳ薄膜（窓層） ４３ａ ＣｄＳ薄膜 ４３ｂ ＣｄＳ(1-x) Ｔｅx 傾斜組成層 １４、２４、３４、４４ 光吸収用半導体層 １５、２５、３５、４５ 第２電極層
Claims (7)
- 【請求項１】 透明絶縁性基板の上に、順次、透明性の
第１電極層、ＺｎＳ薄膜、ＣｄＳ薄膜、光吸収用半導体
層、第２電極層が積層されている太陽電池。 - 【請求項２】 絶縁性基板の上に、順次、第１電極層、
光吸収用半導体層、ＣｄＳ薄膜、ＺｎＳ薄膜、透明性の
第２電極層が積層されている太陽電池。 - 【請求項３】 ＺｎＳ薄膜の電極側に、ｎ型ドーパント
が導入されている請求項１又は２に記載の太陽電池。 - 【請求項４】 光吸収用半導体層が、ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体で形成されている請求項１又は２に記載の太陽
電池。 - 【請求項５】 光吸収用半導体層が、ＣｄＴｅで形成さ
れている請求項４に記載の太陽電池。 - 【請求項６】 光吸収用半導体層が、カルコパイライト
型半導体で形成されている請求項１又は２に記載の太陽
電池。 - 【請求項７】 光吸収用半導体層が、ＣｕＩｎＳｅ2 で
形成されている請求項６に記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04017413A JP3130993B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04017413A JP3130993B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218479A true JPH05218479A (ja) | 1993-08-27 |
| JP3130993B2 JP3130993B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=11943325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04017413A Expired - Fee Related JP3130993B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3130993B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1981089A2 (en) | 2002-10-04 | 2008-10-15 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Transparent electrode film based on indium oxide with titanium and tungsten admixtures and manufacturing method thereof |
| WO2009110092A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 昭和シェル石油株式会社 | Ｃｉｓ系太陽電池の積層構造、及び集積構造 |
| JP2012028650A (ja) * | 2010-07-26 | 2012-02-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | 光電素子及びその製造方法 |
| CN102751345A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-24 | 陕西师范大学 | 碲化镉/硫化镉太阳能电池 |
| JPWO2011052646A1 (ja) * | 2009-10-28 | 2013-03-21 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置、光電変換モジュール、および光電変換装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-02-03 JP JP04017413A patent/JP3130993B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1981089A2 (en) | 2002-10-04 | 2008-10-15 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Transparent electrode film based on indium oxide with titanium and tungsten admixtures and manufacturing method thereof |
| US7507357B2 (en) | 2002-10-04 | 2009-03-24 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Transparent oxide electrode film and manufacturing method thereof, transparent electroconductive base material, solar cell and photo detection element |
| US7575698B2 (en) | 2002-10-04 | 2009-08-18 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | TI and W containing transparent oxide electrode film |
| WO2009110092A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 昭和シェル石油株式会社 | Ｃｉｓ系太陽電池の積層構造、及び集積構造 |
| JPWO2011052646A1 (ja) * | 2009-10-28 | 2013-03-21 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置、光電変換モジュール、および光電変換装置の製造方法 |
| JP2012028650A (ja) * | 2010-07-26 | 2012-02-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | 光電素子及びその製造方法 |
| CN102751345A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-24 | 陕西师范大学 | 碲化镉/硫化镉太阳能电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3130993B2 (ja) | 2001-01-31 |
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