JPH0621486A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPH0621486A JPH0621486A JP4175872A JP17587292A JPH0621486A JP H0621486 A JPH0621486 A JP H0621486A JP 4175872 A JP4175872 A JP 4175872A JP 17587292 A JP17587292 A JP 17587292A JP H0621486 A JPH0621486 A JP H0621486A
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- Japan
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- type semiconductor
- light
- layer
- absorbed
- semiconductor layer
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- 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.)
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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
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のものより高効率発電が可能な太陽電池
を提供する。 【構成】 多数の量子細線１１を有する量子細線母材１
をｎ型半導体層３とｐ型半導体層２で挟んだ構造を有す
る太陽電池。
を提供する。 【構成】 多数の量子細線１１を有する量子細線母材１
をｎ型半導体層３とｐ型半導体層２で挟んだ構造を有す
る太陽電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日実用化されている太陽電池の代表例
を示すと、図３のとおりである。図３の太陽電池は、ｉ
型半導体層（光吸収層）９１をｐ型半導体層９２とｎ型
半導体層９３で挟み、ｐ型半導体層９２には透明電極９
４が、ｎ型半導体層９３には金属配線９５がそれぞれ設
けられ、これらがガラス基板９６上に形成されている。
を示すと、図３のとおりである。図３の太陽電池は、ｉ
型半導体層（光吸収層）９１をｐ型半導体層９２とｎ型
半導体層９３で挟み、ｐ型半導体層９２には透明電極９
４が、ｎ型半導体層９３には金属配線９５がそれぞれ設
けられ、これらがガラス基板９６上に形成されている。
【０００３】透明電極膜９４及び金属配線９５は負荷９
７に配線接続される。ｐ型半導体層９２は例えばｐ型ａ
−ＳｉＣX ：Ｈ、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈで形成され、ｉ型半
導体層（光吸収層）９１は例えばａ−ＳｉＣX ：Ｈ、ａ
−Ｓｉ：Ｈ、ａ−Ｇｅ：Ｈで形成され、ｎ型半導体層９
３は例えばｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ、ｎ型ａ−Ｇｅ：Ｈで形成
され、透明電極膜９４は例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ2 で形
成される。
７に配線接続される。ｐ型半導体層９２は例えばｐ型ａ
−ＳｉＣX ：Ｈ、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈで形成され、ｉ型半
導体層（光吸収層）９１は例えばａ−ＳｉＣX ：Ｈ、ａ
−Ｓｉ：Ｈ、ａ−Ｇｅ：Ｈで形成され、ｎ型半導体層９
３は例えばｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ、ｎ型ａ−Ｇｅ：Ｈで形成
され、透明電極膜９４は例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ2 で形
成される。
【０００４】この太陽電池において、ガラス基板側から
例えば太陽光を入射すると、太陽光がｉ型半導体層９１
で吸収され、電子−ホール対が生じる。ｐ型とｎ型半導
体層に挟まれ、バンドの傾いたｉ型半導体層中で、伝導
帯に上がった電子はｎ型半導体層９３に流れ、価電子帯
に生成したホールはｐ型半導体層９２に流れ、負の電価
をもった電子と、正の電価をもったホールが分離される
ため、電圧が発生し電池として働くことになる。
例えば太陽光を入射すると、太陽光がｉ型半導体層９１
で吸収され、電子−ホール対が生じる。ｐ型とｎ型半導
体層に挟まれ、バンドの傾いたｉ型半導体層中で、伝導
帯に上がった電子はｎ型半導体層９３に流れ、価電子帯
に生成したホールはｐ型半導体層９２に流れ、負の電価
をもった電子と、正の電価をもったホールが分離される
ため、電圧が発生し電池として働くことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この太
陽電池の構造では、光吸収層であるｉ型半導体層９１
が、主として、アモルファス材料で形成されているた
め、欠陥を多く有し、生成した電子やホールが捕獲され
たり、三次元構造を有する材料であるため、電子やホー
ルがｎ型、ｐ型半導体層に流れる間に散乱する等の不都
合があり、電子やホールの回収率が極めて低く、発電効
率が上がらない。
陽電池の構造では、光吸収層であるｉ型半導体層９１
が、主として、アモルファス材料で形成されているた
め、欠陥を多く有し、生成した電子やホールが捕獲され
たり、三次元構造を有する材料であるため、電子やホー
ルがｎ型、ｐ型半導体層に流れる間に散乱する等の不都
合があり、電子やホールの回収率が極めて低く、発電効
率が上がらない。
【０００６】そこで本発明は、従来のものより高効率発
電が可能な太陽電池を提供することを目的とする。
電が可能な太陽電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的に従
い、多数の量子細線を有する量子細線母材をｎ型半導体
層とｐ型半導体層で挟んだ構造を有する太陽電池を提供
する。前記量子細線母材中の量子細線は、高効率の発電
が可能となるように、広い波長範囲の光を吸収できる直
径分布（量子細線長さ方向における直径の変化）を有す
るように形成することができる。
い、多数の量子細線を有する量子細線母材をｎ型半導体
層とｐ型半導体層で挟んだ構造を有する太陽電池を提供
する。前記量子細線母材中の量子細線は、高効率の発電
が可能となるように、広い波長範囲の光を吸収できる直
径分布（量子細線長さ方向における直径の変化）を有す
るように形成することができる。
【０００８】量子細線母材としては、太陽電池の大面積
化が可能となるａ−Ｓｉ：Ｈ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、柱状Ｓ
ｉ、ＩＶＤ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＮx 、ａ−ＳｉＣx ：Ｈ、
ａ−Ｇｅ：Ｈ等の多結晶材料、微結晶材料、アモルファ
ス材料等から選択することが考えられる。この母材を陽
極酸化することによって、量子細線を得ることができ
る。陽極酸化時の酸化反応は、量子細線母材上層から進
行するため、量子細線の直径は、通常、上層で細く、下
層で太い構造になるが、陽極酸化条件を制御することに
よって、任意の直径或いは直径分布を有する量子細線を
形成することもできる。
化が可能となるａ−Ｓｉ：Ｈ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、柱状Ｓ
ｉ、ＩＶＤ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＮx 、ａ−ＳｉＣx ：Ｈ、
ａ−Ｇｅ：Ｈ等の多結晶材料、微結晶材料、アモルファ
ス材料等から選択することが考えられる。この母材を陽
極酸化することによって、量子細線を得ることができ
る。陽極酸化時の酸化反応は、量子細線母材上層から進
行するため、量子細線の直径は、通常、上層で細く、下
層で太い構造になるが、陽極酸化条件を制御することに
よって、任意の直径或いは直径分布を有する量子細線を
形成することもできる。
【０００９】ｐ型半導体層としては、例えば、ｐ型−ａ
−ＳｉＣx ：Ｈ、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈが、また、ｎ型半導
体層としては、例えば、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ、ｎ型ａ−Ｇ
ｅ：Ｈが考えられる。
−ＳｉＣx ：Ｈ、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈが、また、ｎ型半導
体層としては、例えば、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ、ｎ型ａ−Ｇ
ｅ：Ｈが考えられる。
【００１０】
【作用】本発明の太陽電池によると、量子細線を有する
量子細線母材が照射される光を吸収し、該母材中に電子
−ホール対が生成する。この電子は、ｐ型とｎ型半導体
層に挟まれ、バンドの傾いた量子細線母材層中で伝導帯
に上がり、ｎ型半導体層に流れ、価電子帯に生成したホ
ールは、ｐ型半導体層に流れ、負の電価をもった電子
と、正の電価をもったホールが分離されるため、電圧が
発生し電池として働く。
量子細線母材が照射される光を吸収し、該母材中に電子
−ホール対が生成する。この電子は、ｐ型とｎ型半導体
層に挟まれ、バンドの傾いた量子細線母材層中で伝導帯
に上がり、ｎ型半導体層に流れ、価電子帯に生成したホ
ールは、ｐ型半導体層に流れ、負の電価をもった電子
と、正の電価をもったホールが分離されるため、電圧が
発生し電池として働く。
【００１１】光吸収により生成された電子やホールは、
量子細線中の一次元量子化準位に上げられるため、他の
二次元方向の散乱を殆ど受けることなくｎ型、ｐ型半導
体層に流れ、回収されるため、回収効率が極めて高く、
高効率発電が可能となっている。
量子細線中の一次元量子化準位に上げられるため、他の
二次元方向の散乱を殆ど受けることなくｎ型、ｐ型半導
体層に流れ、回収されるため、回収効率が極めて高く、
高効率発電が可能となっている。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１、図２を参照し
て説明する。図１は一実施例の一部の断面を示してお
り、図２は量子細線を有する太陽電池のバンド構造を示
している。図１に示す太陽電池は、多数の量子細線１１
を有する量子細線母材層１をｐ型半導体層２とｎ型半導
体層３で挟んだ構造を有している。ｐ型半導体層２には
透明導電膜による電極配線４が施され、ｎ型半導体層３
には金属電極配線が施されている。
て説明する。図１は一実施例の一部の断面を示してお
り、図２は量子細線を有する太陽電池のバンド構造を示
している。図１に示す太陽電池は、多数の量子細線１１
を有する量子細線母材層１をｐ型半導体層２とｎ型半導
体層３で挟んだ構造を有している。ｐ型半導体層２には
透明導電膜による電極配線４が施され、ｎ型半導体層３
には金属電極配線が施されている。
【００１３】これらはフレキシブル性のある基板６上に
順次形成されている。なお、図１中、８は配線や各層を
被覆する保護膜である。ここでは、量子細線母材層１は
ａ−Ｓｉ：Ｈからなり、ｐ型半導体層２はａ−ＳｉＣX
からなり、ｎ型半導体層３はａ−Ｓｉ：Ｈからなってい
る。また、透明電極４はＩＴＯからなり、フレキジフル
基板６はポリイミドシートから形成されている。
順次形成されている。なお、図１中、８は配線や各層を
被覆する保護膜である。ここでは、量子細線母材層１は
ａ−Ｓｉ：Ｈからなり、ｐ型半導体層２はａ−ＳｉＣX
からなり、ｎ型半導体層３はａ−Ｓｉ：Ｈからなってい
る。また、透明電極４はＩＴＯからなり、フレキジフル
基板６はポリイミドシートから形成されている。
【００１４】なお、ｐ型、ｎ型半導体層の配置は図示例
と入れ替わってもよい。母材層１における量子細線１１
は、その直径が太陽光が入射される透明電極４側で小さ
く（細く）、金属電極５側へ向かって次第に大きく（太
く）なるように形成されている。これによって、量子細
線を有する太陽電池のバンド構造が図２に示すようにな
っている。図２においてａは伝導帯側の量子化準位を示
し、ｂは価電子帯側の量子化準位を示している。なお、
図２中、１１ａは量子細線母材のバンド（伝導帯側）、
１２は量子細線形成にあたり陽極酸化された酸化膜部分
のバンド（伝導帯側）である。
と入れ替わってもよい。母材層１における量子細線１１
は、その直径が太陽光が入射される透明電極４側で小さ
く（細く）、金属電極５側へ向かって次第に大きく（太
く）なるように形成されている。これによって、量子細
線を有する太陽電池のバンド構造が図２に示すようにな
っている。図２においてａは伝導帯側の量子化準位を示
し、ｂは価電子帯側の量子化準位を示している。なお、
図２中、１１ａは量子細線母材のバンド（伝導帯側）、
１２は量子細線形成にあたり陽極酸化された酸化膜部分
のバンド（伝導帯側）である。
【００１５】この太陽電池は、その電極４、５が負荷７
に接続され、透明電極４側から光を照射して使用され
る。透明電極４側から例えば太陽光を入射すると、太陽
光が量子細線母材層１で吸収され、電子−ホール対が生
成する。この電子は、ｐ型とｎ型半導体層２、３に挟ま
れ、バンドの傾いた量子細線母材層１中で、伝導帯に上
がり、ｎ型半導体層３に流れ、価電子帯に生成したホー
ルは、ｐ型半導体層３に流れ、負の電価をもった電子
と、正の電価をもったホールが分離されるため、電圧が
発生し電池として働くことになる。
に接続され、透明電極４側から光を照射して使用され
る。透明電極４側から例えば太陽光を入射すると、太陽
光が量子細線母材層１で吸収され、電子−ホール対が生
成する。この電子は、ｐ型とｎ型半導体層２、３に挟ま
れ、バンドの傾いた量子細線母材層１中で、伝導帯に上
がり、ｎ型半導体層３に流れ、価電子帯に生成したホー
ルは、ｐ型半導体層３に流れ、負の電価をもった電子
と、正の電価をもったホールが分離されるため、電圧が
発生し電池として働くことになる。
【００１６】ここで、量子細線母材層１中の量子細線１
１の直径は、太陽光の入射側で細く、金属電極３側で太
くなっているため、細線１１中の一次元量子化準位は、
太陽光の入射側で広く、金属電極３側で狭くなってい
る。従って、量子細線母材層１に入射した光は、広い量
子化準位の領域で、まず、波長の短い光が吸収され、狭
い量子化準位の領域で波長の長い光が吸収される。この
ように、広い波長範囲で光が吸収されるため、太陽光の
発電効率は、飛躍的に向上している。
１の直径は、太陽光の入射側で細く、金属電極３側で太
くなっているため、細線１１中の一次元量子化準位は、
太陽光の入射側で広く、金属電極３側で狭くなってい
る。従って、量子細線母材層１に入射した光は、広い量
子化準位の領域で、まず、波長の短い光が吸収され、狭
い量子化準位の領域で波長の長い光が吸収される。この
ように、広い波長範囲で光が吸収されるため、太陽光の
発電効率は、飛躍的に向上している。
【００１７】また、光吸収により生成された電子やホー
ルは、細線１１中の一次元量子化準位に上げられるた
め、他の二次元方向の散乱を殆ど受けることなくｎ型、
ｐ型半導体層２、３に流れ、回収されるため、回収効率
が極めて高く、高効率発電が可能となっている。また、
量子細線母材にａ−Ｓｉ：Ｈを使用しているので、大面
積化が可能となっている。
ルは、細線１１中の一次元量子化準位に上げられるた
め、他の二次元方向の散乱を殆ど受けることなくｎ型、
ｐ型半導体層２、３に流れ、回収されるため、回収効率
が極めて高く、高効率発電が可能となっている。また、
量子細線母材にａ−Ｓｉ：Ｈを使用しているので、大面
積化が可能となっている。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、従
来のものより高効率発電が可能な太陽電池を提供するこ
とができる。量子細線母材中の量子細線が広い波長範囲
の光を吸収できる直径分布で形成されているときは、そ
れだけ高効率の発電が可能である。
来のものより高効率発電が可能な太陽電池を提供するこ
とができる。量子細線母材中の量子細線が広い波長範囲
の光を吸収できる直径分布で形成されているときは、そ
れだけ高効率の発電が可能である。
【００１９】また、量子細線母材が多結晶材料、微結晶
材料、アモルファス材料からなる群より選択された材料
からなるときは、太陽電池の大面積化が可能である。
材料、アモルファス材料からなる群より選択された材料
からなるときは、太陽電池の大面積化が可能である。
【図１】本発明の一実施例の一部の概略断面図である。
【図２】量子細線を有する太陽電池のバンド構造と量子
細線における量子化準位を示す図である。
細線における量子化準位を示す図である。
【図３】従来例の一部の断面図である。
１ 量子細線母材層 １１ 量子細線 １１ａ、１２ バンド（伝導帯） ａ 伝導帯側の量子化準位 ｂ 価電子帯側の量子化準位 ２ ｐ型半導体層 ３ ｎ型半導体層 ４ 透明電極 ５ 金属電極 ６ 基板 ７ 負荷
Claims (3)
- 【請求項１】 多数の量子細線を有する量子細線母材を
ｎ型半導体層とｐ型半導体層で挟んだ構造を有する太陽
電池。 - 【請求項２】 前記量子細線母材中の量子細線が、広い
波長範囲の光を吸収できる直径分布をもって形成されて
いる請求項１記載の太陽電池。 - 【請求項３】 前記量子細線母材が、多結晶材料、微結
晶材料、アモルファス材料からなる群より選択された材
料からなっている請求項１又は２記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4175872A JP2733529B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4175872A JP2733529B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621486A true JPH0621486A (ja) | 1994-01-28 |
| JP2733529B2 JP2733529B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=16003686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4175872A Expired - Fee Related JP2733529B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733529B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101136882B1 (ko) * | 2011-03-15 | 2012-04-20 | 광주과학기술원 | 질화물 반도체 기반의 태양전지 및 그 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6184073A (ja) * | 1984-10-01 | 1986-04-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
-
1992
- 1992-07-03 JP JP4175872A patent/JP2733529B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6184073A (ja) * | 1984-10-01 | 1986-04-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101136882B1 (ko) * | 2011-03-15 | 2012-04-20 | 광주과학기술원 | 질화물 반도체 기반의 태양전지 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2733529B2 (ja) | 1998-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19971028 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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