JPH0620151B2 - アモルフアス太陽電池 - Google Patents
アモルフアス太陽電池Info
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- JPH0620151B2 JPH0620151B2 JP61290416A JP29041686A JPH0620151B2 JP H0620151 B2 JPH0620151 B2 JP H0620151B2 JP 61290416 A JP61290416 A JP 61290416A JP 29041686 A JP29041686 A JP 29041686A JP H0620151 B2 JPH0620151 B2 JP H0620151B2
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- JP
- Japan
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- type
- film
- layer
- solar cell
- buffer layer
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/17—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
-
- 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
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アモルファス太陽電池に係り、特に大きな開
放電圧を有する高効率化せしめるに好適なアモルファス
太陽電池に関する。
放電圧を有する高効率化せしめるに好適なアモルファス
太陽電池に関する。
従来、p型a−SiC:H膜を用いたpin型セルにお
いて、ヘテロ接合部であるp/i界面にバッファ層を設
けることにより、p/i界面でのキャリア再結合の減
少、およびp層とi層のバンド幅が連続的につながって
障壁が緩和されることにより光電変換効率が向上するこ
とが知られている(第17回太陽エネルギー推進委員会
第11回アモルファス連絡会予稿集、第194〜5頁参
照)。また、p型a−Siとi型p−SiGeによるヘテ
ロ接合を有する太陽電池に関しては、p/i界面にGe
量を厚さ方向に連続的変化させて光学ギャップ(禁制帯
幅)をp層側からi層側へ変化させるようにバッファ層
を設けてバンド幅を連続的につなぎ、障壁を緩和する方
法がある(第46回応用物理学会学術講演会講演予稿
集、2P−ZA−5参照)。なおこの場合の光電変換効
率は2,3%、開放電圧は0.65V程度である。
いて、ヘテロ接合部であるp/i界面にバッファ層を設
けることにより、p/i界面でのキャリア再結合の減
少、およびp層とi層のバンド幅が連続的につながって
障壁が緩和されることにより光電変換効率が向上するこ
とが知られている(第17回太陽エネルギー推進委員会
第11回アモルファス連絡会予稿集、第194〜5頁参
照)。また、p型a−Siとi型p−SiGeによるヘテ
ロ接合を有する太陽電池に関しては、p/i界面にGe
量を厚さ方向に連続的変化させて光学ギャップ(禁制帯
幅)をp層側からi層側へ変化させるようにバッファ層
を設けてバンド幅を連続的につなぎ、障壁を緩和する方
法がある(第46回応用物理学会学術講演会講演予稿
集、2P−ZA−5参照)。なおこの場合の光電変換効
率は2,3%、開放電圧は0.65V程度である。
太陽電池の主光電変換部であるi型a−SiGe膜の光学
的バンドギャップは、1.4〜1.6eV程度である。
この値から、前記の太陽電池の開放電圧は充分に大きい
とは言えず、さらに増大できる可能性を含んでいると考
えられる。
的バンドギャップは、1.4〜1.6eV程度である。
この値から、前記の太陽電池の開放電圧は充分に大きい
とは言えず、さらに増大できる可能性を含んでいると考
えられる。
本発明の目的は、開放電圧が大きく、光電変換効率の高
いアモルファス太陽電池を提供することにある。
いアモルファス太陽電池を提供することにある。
上記の目的は、p型a-SiC/i型a-SiGe/n型μc
(マイクロクリスタル)-Si系アモルファス太陽電池のヘ
テロ接合を形成するp/i界面のバッファ層として、光
学的バンドギャップが等しく電子親和力が異なる複数の
i型a−SiCGe膜をi型a−SiGe膜の方に向か
って電子親和力が大きくなるように配置し、光学的バン
ドギャップの大きさをp型層より小さくi型層よりも大
きくした多層膜バッファ層を用いることにより達成され
る。
(マイクロクリスタル)-Si系アモルファス太陽電池のヘ
テロ接合を形成するp/i界面のバッファ層として、光
学的バンドギャップが等しく電子親和力が異なる複数の
i型a−SiCGe膜をi型a−SiGe膜の方に向か
って電子親和力が大きくなるように配置し、光学的バン
ドギャップの大きさをp型層より小さくi型層よりも大
きくした多層膜バッファ層を用いることにより達成され
る。
バッファ層が、p型a−SiC/i型a−SiGe接合の
バンドの連続性を改善することにより、特に伝導帯側を
連続的につなぐことによりp/i界面の障壁を緩和する
ことができ、かつ界面再結合速度を減少させ、開放電圧
の拡大をもたらす。バッファ層としてi型a−Si薄膜
を用いた場合は、バッファ層の光学的バンドギャップを
p型−SiC膜のバンドギャップより大きくすることは
困難であるが、バッファ層にi型a−SiCGe薄膜を用
いた場合は、その組成を調整することによりp型a−S
iC膜より大きいバンドギャップを有するa−SiCGe
薄膜の作成は容易であり、さらにp型a−SiC膜のバ
ンドギャップよりも小さくすることも可能である。さら
にa−SiCGe膜においては、a−SiCGe膜の組成を
適切に選択することにより、組成が違っても同じ光学的
バンドギャップを有する膜の作成が可能である。このた
め同じバンドギャップを有する膜であっても電子親和力
の異なる膜が形成されるのでp型a−SiC膜からi型
a−SiGe膜の方に向かって電子親和力が漸増するよ
うに複数のi型a−SiCGe膜を配置することによ
り、p/i界面でのキャリアの再結合を減少させる様な
作用が働き開放電圧を大きくし得る。
バンドの連続性を改善することにより、特に伝導帯側を
連続的につなぐことによりp/i界面の障壁を緩和する
ことができ、かつ界面再結合速度を減少させ、開放電圧
の拡大をもたらす。バッファ層としてi型a−Si薄膜
を用いた場合は、バッファ層の光学的バンドギャップを
p型−SiC膜のバンドギャップより大きくすることは
困難であるが、バッファ層にi型a−SiCGe薄膜を用
いた場合は、その組成を調整することによりp型a−S
iC膜より大きいバンドギャップを有するa−SiCGe
薄膜の作成は容易であり、さらにp型a−SiC膜のバ
ンドギャップよりも小さくすることも可能である。さら
にa−SiCGe膜においては、a−SiCGe膜の組成を
適切に選択することにより、組成が違っても同じ光学的
バンドギャップを有する膜の作成が可能である。このた
め同じバンドギャップを有する膜であっても電子親和力
の異なる膜が形成されるのでp型a−SiC膜からi型
a−SiGe膜の方に向かって電子親和力が漸増するよ
うに複数のi型a−SiCGe膜を配置することによ
り、p/i界面でのキャリアの再結合を減少させる様な
作用が働き開放電圧を大きくし得る。
また、複数のi型a−SiCGe膜は光学的バンドギャ
ップが等しいので、バッファ層の電子親和力と光学的バ
ンドギャップとの和もp型a−SiC膜からi型a−S
iGe膜の方に向かっで漸増する。このため、i型a−
SiGe膜からp型a−SiC膜へ向かっての正孔の流
れが良くなる。その結果、太陽電池の電流電圧特性の形
状因子が良くなり、太陽電池の光電変化特性が良くな
る。
ップが等しいので、バッファ層の電子親和力と光学的バ
ンドギャップとの和もp型a−SiC膜からi型a−S
iGe膜の方に向かっで漸増する。このため、i型a−
SiGe膜からp型a−SiC膜へ向かっての正孔の流
れが良くなる。その結果、太陽電池の電流電圧特性の形
状因子が良くなり、太陽電池の光電変化特性が良くな
る。
以下、本発明の実施例を説明する。
比較例1. 第1図を用いて説明する。まずガラス基板11上に透明
導電膜12を周知の方法で、形成した。この上に、Si
H4,CH4,H2ベースB2H6の混合ガスの高周波
プラズマ分解法を用いて膜厚80Åのp型a−SiC膜
13を形成する。その上にバッファ層として膜13より
も光学的バンドギャップの小さい膜厚80Åのi型a−
Si膜14を形成した。該バッファ層は、SiH4およ
びH2の混合ガスから成膜した。さらに、その上に膜厚
5,000Åのi型a−SiGe膜15、膜厚200Åの
n型微結晶Si膜16を順次形成し、最後にAg電極1
7を蒸着して太陽電池を作成した。この太陽電池の開放
電圧は0.71Vと高い値を示し、光電変換効率6.2
%であった。
導電膜12を周知の方法で、形成した。この上に、Si
H4,CH4,H2ベースB2H6の混合ガスの高周波
プラズマ分解法を用いて膜厚80Åのp型a−SiC膜
13を形成する。その上にバッファ層として膜13より
も光学的バンドギャップの小さい膜厚80Åのi型a−
Si膜14を形成した。該バッファ層は、SiH4およ
びH2の混合ガスから成膜した。さらに、その上に膜厚
5,000Åのi型a−SiGe膜15、膜厚200Åの
n型微結晶Si膜16を順次形成し、最後にAg電極1
7を蒸着して太陽電池を作成した。この太陽電池の開放
電圧は0.71Vと高い値を示し、光電変換効率6.2
%であった。
比較例2. 第2図を用いて説明する。
第2図の例はバッファ層24の材料が第1の実施例と異
なるのみで、他はこれと同様である。バッファ層24と
して、膜厚100Åのi型a−SiCGe膜を、Si
H4,CH4,GeH4及びH2の混合ガスの高周波プ
ラズマ分解法により形成した。バッファ層24の光学的
バンドギャップはp型−SiC層13のバンドギャップ
より小さく、i型a−SiGe膜15のバンドギャップよ
り大きい。本太陽電池の開放電圧は0.7Vと高い値を
示し、光電変換効率は6.0%であった。
なるのみで、他はこれと同様である。バッファ層24と
して、膜厚100Åのi型a−SiCGe膜を、Si
H4,CH4,GeH4及びH2の混合ガスの高周波プ
ラズマ分解法により形成した。バッファ層24の光学的
バンドギャップはp型−SiC層13のバンドギャップ
より小さく、i型a−SiGe膜15のバンドギャップよ
り大きい。本太陽電池の開放電圧は0.7Vと高い値を
示し、光電変換効率は6.0%であった。
実施例1. 第3図を用いて説明する。
本実施例では、バッファ層が2層(第1層目44および
第2層目54)で構成されており、バッファ層以外は全
て比較例2と同じ構成である。バッファ層の第1層目4
4(膜厚50Å)と第2層目54(膜厚50Å)は同じ
光学的バンドギャップを有するi型a−SiCGe膜と
し、a−SiCGe膜の組成を調整して、膜の電子親和力
に差を設けて第1層目44よりも第2層目54の方が大
きい電子親和力を有するようにした。バッファ層44及
び54のバンドギャップはp型a−SiC膜のバンドギ
ャップよりも小さい。本太陽電池の開放電圧は0.73
Vと高い値を示し、光電変換効率は6.0%であった。
第2層目54)で構成されており、バッファ層以外は全
て比較例2と同じ構成である。バッファ層の第1層目4
4(膜厚50Å)と第2層目54(膜厚50Å)は同じ
光学的バンドギャップを有するi型a−SiCGe膜と
し、a−SiCGe膜の組成を調整して、膜の電子親和力
に差を設けて第1層目44よりも第2層目54の方が大
きい電子親和力を有するようにした。バッファ層44及
び54のバンドギャップはp型a−SiC膜のバンドギ
ャップよりも小さい。本太陽電池の開放電圧は0.73
Vと高い値を示し、光電変換効率は6.0%であった。
なお、本発明において、n型層はなるべく抵抗の低い周
知の半導体層でよく、その膜厚は200〜500Åであ
る。i型層の組成は、そのバンドギャップが1.3〜
1.7eVになるように選択され、膜厚は3,000〜
7,000Åである。p型層の組成は、そのバンドギャ
ップが1.8〜2.5eVとなるように選択される。バ
ッファ層とp型層の膜厚は、その和が50〜200Åに
なるように選択される。これが厚過ぎるとこの層による
光の吸収が多くなり、変換効率が低下する。
知の半導体層でよく、その膜厚は200〜500Åであ
る。i型層の組成は、そのバンドギャップが1.3〜
1.7eVになるように選択され、膜厚は3,000〜
7,000Åである。p型層の組成は、そのバンドギャ
ップが1.8〜2.5eVとなるように選択される。バ
ッファ層とp型層の膜厚は、その和が50〜200Åに
なるように選択される。これが厚過ぎるとこの層による
光の吸収が多くなり、変換効率が低下する。
バッファ層の組成および膜厚は、p層とi層のバンドを
連続して接続するように選定されることは言うまでもな
い。
連続して接続するように選定されることは言うまでもな
い。
本発明によれば、p型a−SiCとi型a−SiGeのヘ
テロ接合にバッファ層を設けることにより、p/i界面
特性の秀れた、したがって開放電圧が大きく、かつ光電
変換特性の秀れたアモルファス太陽電池を簡便に作製で
きる効果がある。
テロ接合にバッファ層を設けることにより、p/i界面
特性の秀れた、したがって開放電圧が大きく、かつ光電
変換特性の秀れたアモルファス太陽電池を簡便に作製で
きる効果がある。
第1図は、比較例1を説明するための断面図、第2図
は、比較例2を説明するための断面図、第3図は、実施
例1を説明するための断面図である。 11……ガラス基板、12……透明導電膜、13……p
型a−SiC膜、14……バッファ膜,i型a−Si
膜、15……i型a−SiGe膜、16……n型微結晶S
i膜、17……Ag電極、24:34:44:54……
バッファ層i型a−SiCGe膜。
は、比較例2を説明するための断面図、第3図は、実施
例1を説明するための断面図である。 11……ガラス基板、12……透明導電膜、13……p
型a−SiC膜、14……バッファ膜,i型a−Si
膜、15……i型a−SiGe膜、16……n型微結晶S
i膜、17……Ag電極、24:34:44:54……
バッファ層i型a−SiCGe膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 晴夫 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 中村 信夫 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−30181(JP,A) 特開 昭58−10871(JP,A) 特開 昭59−205770(JP,A) 特開 昭59−101880(JP,A) 特開 昭57−160175(JP,A) 特開 昭62−165374(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】p型層がp型a−SiC膜であり、i型層
がi型a−SiGe膜である少なくとも1つのpin接
合構造を有するアモルファス太陽電池において、上記p
型層と上記i型層との間に、上記p型層よりも光学的バ
ンドギャップが小さく、上記i型層よりも光学的バンド
ギャップが大きいバッファ層が形成されており、該バッ
ファ層は光学的バンドギャップが等しく電子親和力が異
なる複数のi型a−SiCGe膜が上記i型a−SiG
e膜の方に向かって電子親和力が大きくなるように配置
された多層膜バッファ層であることを特徴とするアモル
ファス太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61290416A JPH0620151B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | アモルフアス太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61290416A JPH0620151B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | アモルフアス太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63143877A JPS63143877A (ja) | 1988-06-16 |
| JPH0620151B2 true JPH0620151B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=17755742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61290416A Expired - Fee Related JPH0620151B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | アモルフアス太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0620151B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0273673A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-13 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 薄膜太陽電池 |
| EP0749162B1 (en) * | 1995-06-16 | 2003-09-03 | Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw | Vertical MISFET devices, CMOS process integration, RAM applications |
| CN102136517A (zh) * | 2011-02-21 | 2011-07-27 | 芜湖明远新能源科技有限公司 | 一种晶体硅异质结叠层太阳电池及其制作方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57160175A (en) * | 1981-03-28 | 1982-10-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Photoelectric converter |
| JPS5810871A (ja) * | 1981-07-13 | 1983-01-21 | Agency Of Ind Science & Technol | アモルフアス太陽電池 |
| JPS5910880A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-20 | 株式会社日立製作所 | 燃料スペ−サ |
| US4471155A (en) * | 1983-04-15 | 1984-09-11 | Energy Conversion Devices, Inc. | Narrow band gap photovoltaic devices with enhanced open circuit voltage |
| JPS6030181A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非晶質薄膜光起電力素子 |
| JPS62165374A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | アモルフアス光起電力素子 |
-
1986
- 1986-12-08 JP JP61290416A patent/JPH0620151B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63143877A (ja) | 1988-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |