JPS58116779A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
- Publication number
- JPS58116779A JPS58116779A JP56212940A JP21294081A JPS58116779A JP S58116779 A JPS58116779 A JP S58116779A JP 56212940 A JP56212940 A JP 56212940A JP 21294081 A JP21294081 A JP 21294081A JP S58116779 A JPS58116779 A JP S58116779A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amorphous semiconductor
- power generation
- layer
- layers
- forbidden band
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- H10F10/172—Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers comprising multiple PIN junctions, e.g. tandem cells
-
- 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)
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】
本発明は非晶質半導体を用いた光起電力装置に関し、特
にその電力変換効率の向上を図ったものである。
にその電力変換効率の向上を図ったものである。
第１図は本発明実施例としての薯起電力装置を示し、ｕ
ｌＶｉガラス等の透明な絶＃基板、Ｏυｉｌｔ該基板上
に形成されたインジウム・錫酸化物等からなる透明な第
１電極、１１邊、＋１３）及び（１４）＃′ｉ該電極電
極順次積層された、何れも非晶質半導体からなる第１、
第２及び第６の発′罐層、Ｏ５は第６の発電層（＋４）
上に形成されたアルミニウム等からなる第２電極であろ
う 上記装置において、基板ｕＩ及び第１電極（１１）を介
して光が各発電層に入ると、各層内で自由キャリア（′
ｔｉ１子及び又は正札）が生じ、これらが第１、第２電
極０υ、Ｏ９に集電されることにより起電圧を生じるっ 本発明の特徴として、光入射方向に積層された第１、第
２、第６の発電−０本Ｑ３、Ｉの各光学的禁止帯幅Ｅｏ
ｐけ、第２図に示す如く光入射側より順次小さくなって
いるうより具体的に説明すると、第１〜第５発電局の具
体的構成は下表の通りであるっ 即ち、各発電層において主に発電作用の行なわれるのは
大々のｌ型層であるが上記の如く、光入射側より順次積
層されている第１ＩｔＭ層（１１）、第２Ｉ型層（Ｉ２
）及び第５■型層（１５）の夫々の光学的禁止帯幅Ｅｏ
ｐは２．Ｏｅｖ、１．７５ｅｖ、ｔ３ｅＶと順に小さく
なっているのである。
ｌＶｉガラス等の透明な絶＃基板、Ｏυｉｌｔ該基板上
に形成されたインジウム・錫酸化物等からなる透明な第
１電極、１１邊、＋１３）及び（１４）＃′ｉ該電極電
極順次積層された、何れも非晶質半導体からなる第１、
第２及び第６の発′罐層、Ｏ５は第６の発電層（＋４）
上に形成されたアルミニウム等からなる第２電極であろ
う 上記装置において、基板ｕＩ及び第１電極（１１）を介
して光が各発電層に入ると、各層内で自由キャリア（′
ｔｉ１子及び又は正札）が生じ、これらが第１、第２電
極０υ、Ｏ９に集電されることにより起電圧を生じるっ 本発明の特徴として、光入射方向に積層された第１、第
２、第６の発電−０本Ｑ３、Ｉの各光学的禁止帯幅Ｅｏ
ｐけ、第２図に示す如く光入射側より順次小さくなって
いるうより具体的に説明すると、第１〜第５発電局の具
体的構成は下表の通りであるっ 即ち、各発電層において主に発電作用の行なわれるのは
大々のｌ型層であるが上記の如く、光入射側より順次積
層されている第１ＩｔＭ層（１１）、第２Ｉ型層（Ｉ２
）及び第５■型層（１５）の夫々の光学的禁止帯幅Ｅｏ
ｐは２．Ｏｅｖ、１．７５ｅｖ、ｔ３ｅＶと順に小さく
なっているのである。
半導体発電現象に２いて、発電に寄与する入射光波長、
即ち吸収波長は発電領域の光学的禁止帯幅に依存するっ
第３図は本実施例における第１、第２、第３発電層Ｑ３
．０．０４の夫々の光吸収特性（１２ｍ）、（１５ｍ）
、（１４ｍ）を示している。
即ち吸収波長は発電領域の光学的禁止帯幅に依存するっ
第３図は本実施例における第１、第２、第３発電層Ｑ３
．０．０４の夫々の光吸収特性（１２ｍ）、（１５ｍ）
、（１４ｍ）を示している。
発電素子がもし−りの光学的禁止帯幅しか持っておらず
、祈る素子に太陽光などが入射したとすると、その光学
的禁止帯幅に応じた一部の波長の光しか発電に寄与せず
、それより短い波長の入射光エネルギは素子内で熱とな
って酒飲し、又長い波長の入射光エネルギは素子内で吸
収されることなく牧逸するっ これに対し、本実施例では９！Ｊ５図か−ら明らかな如
く、素子全体として見れば複数の光学的禁止帯幅が存在
し、しかも光入射側から順次それが小さくなる配置であ
るので、入射光エネルギは、その短波長側のものが素子
の比較的浅い領域で有効に発電に寄与する七共に、長波
長側のものが素子の浅い領域で吸収されることなく素子
の比較的深い領域にまで進んでそこで有効に発電に寄与
する結果、素子全体として大きな発電効率が得られる。
、祈る素子に太陽光などが入射したとすると、その光学
的禁止帯幅に応じた一部の波長の光しか発電に寄与せず
、それより短い波長の入射光エネルギは素子内で熱とな
って酒飲し、又長い波長の入射光エネルギは素子内で吸
収されることなく牧逸するっ これに対し、本実施例では９！Ｊ５図か−ら明らかな如
く、素子全体として見れば複数の光学的禁止帯幅が存在
し、しかも光入射側から順次それが小さくなる配置であ
るので、入射光エネルギは、その短波長側のものが素子
の比較的浅い領域で有効に発電に寄与する七共に、長波
長側のものが素子の浅い領域で吸収されることなく素子
の比較的深い領域にまで進んでそこで有効に発電に寄与
する結果、素子全体として大きな発電効率が得られる。
単結晶材料を用いて、本実施例の如き異なる光学的禁止
帯幅の発電層を複数積層しようとすれば、各発電層間の
結晶格子の不整合問題と、更に、隣接する発電層の闇に
、第１図に見られる、第１Ｎｆｆｉ！−（Ｎ１）と第２
Ｐを層（Ｐ２）の間、第２Ｎ型層（Ｎ２）と第３Ｐ型層
（Ｐ５）との闇の如き逆方向の！１１接合が発生するこ
とから、その実現は内錐である。
帯幅の発電層を複数積層しようとすれば、各発電層間の
結晶格子の不整合問題と、更に、隣接する発電層の闇に
、第１図に見られる、第１Ｎｆｆｉ！−（Ｎ１）と第２
Ｐを層（Ｐ２）の間、第２Ｎ型層（Ｎ２）と第３Ｐ型層
（Ｐ５）との闇の如き逆方向の！１１接合が発生するこ
とから、その実現は内錐である。
しかし乍ら、本実施例の様に非晶質半導体材料を用いる
場合、上記の如き結晶格子の不整合は全く生じず、かつ
、非晶質半導体は極めて博い膜厚に形成できるので、上
記の如き逆方向格流接合の発生し得る部分の膜厚を実施
例の様に非常に薄くしてＰくことにより、トンネル電流
が流れてその部分の接合はほとんど実質的な整流接合と
ならないのである。
場合、上記の如き結晶格子の不整合は全く生じず、かつ
、非晶質半導体は極めて博い膜厚に形成できるので、上
記の如き逆方向格流接合の発生し得る部分の膜厚を実施
例の様に非常に薄くしてＰくことにより、トンネル電流
が流れてその部分の接合はほとんど実質的な整流接合と
ならないのである。
上記実施例の製造は、例えば第１電極（１１）まで作成
済みの基板Ｑｌを反応室に入れ、断る反応室に適宜反応
ガスを満してグロー放電を生起せしめることによね行な
われる。各発電層１１３、Ｉ３． （１４の組成は夫々
異なるので、積ｌ１ｍ順に反応ガスが切替えられること
はもちろんであるっ下表に、各層に対する反応ガスの組
成を示す。尚基板ｕＩは全ての層形成時、２５０℃の温
度に保たれる。
済みの基板Ｑｌを反応室に入れ、断る反応室に適宜反応
ガスを満してグロー放電を生起せしめることによね行な
われる。各発電層１１３、Ｉ３． （１４の組成は夫々
異なるので、積ｌ１ｍ順に反応ガスが切替えられること
はもちろんであるっ下表に、各層に対する反応ガスの組
成を示す。尚基板ｕＩは全ての層形成時、２５０℃の温
度に保たれる。
尚、反応ガスにはその他キャリアガスとしてのＨ２ガス
が含まれている。
が含まれている。
又、量産的な方法として、上記各層形成用の個別の反応
室を各層の形成順に近接配列すると共に、これら各反応
室の闇をシャッタにより分離する構成となし、基板ＯＩ
をこれら各室を順次通過させることにより全ての層を流
れ作業的に形成することができる。
室を各層の形成順に近接配列すると共に、これら各反応
室の闇をシャッタにより分離する構成となし、基板ＯＩ
をこれら各室を順次通過させることにより全ての層を流
れ作業的に形成することができる。
他の実施例として、上記第１、第２、第６１型層（Ｉ１
）、（Ｉ２）、（Ｉ５）の夫々の光学的禁止帯幅Ｅｏｐ
を入射光方向く徐々に小さくすることによりこれら各
層内て内部電界を追加的に形成しても良い。断る内部電
界は各■型層内で光照射により発生する自由キャリアの
移動を促進して再結合誦賦を抑制し、効率を更に高める
。
）、（Ｉ２）、（Ｉ５）の夫々の光学的禁止帯幅Ｅｏｐ
を入射光方向く徐々に小さくすることによりこれら各
層内て内部電界を追加的に形成しても良い。断る内部電
界は各■型層内で光照射により発生する自由キャリアの
移動を促進して再結合誦賦を抑制し、効率を更に高める
。
コノ様な第１１型Ｐ４（Ｉ＋）Ｏ形Ｆｓ、ｔ−ｊ：、
上Ｅ第１の実施例における反応ガス組Ｕ ＮＨｓ／Ｓ
ｉ Ｈａ 十ＮＨｓを当初の１０％から始め、襖の成長
に従い最終５％まで徐々に変化させればよく、この場合
Ｅｏ阻２、ＯｅＶからｔ ８ ｅＶまで変化する。第２
１型層（■２）の形成は、上記第１の実施例における基
板温度を当初の１８０℃から始め、膜の成長に従い最終
５００℃にまで徐々に変化させればよく、この場合Ｅｏ
ｐＨｉ、 ８ ｅＶから１．７ ｅＶまで変化する。
上Ｅ第１の実施例における反応ガス組Ｕ ＮＨｓ／Ｓ
ｉ Ｈａ 十ＮＨｓを当初の１０％から始め、襖の成長
に従い最終５％まで徐々に変化させればよく、この場合
Ｅｏ阻２、ＯｅＶからｔ ８ ｅＶまで変化する。第２
１型層（■２）の形成は、上記第１の実施例における基
板温度を当初の１８０℃から始め、膜の成長に従い最終
５００℃にまで徐々に変化させればよく、この場合Ｅｏ
ｐＨｉ、 ８ ｅＶから１．７ ｅＶまで変化する。
第３１ｆｕ層（Ｉｓ）の形成は、上記第１の実施例にお
ける反応ガス組Ｕ ５ｎＣ１４／Ｓ ｉＨｓ ＋ＳｎＣ
１ｍ を当初の１％から始め、膜の成長に従い最終２
０％まで徐々に変化させればよく、この場合Ｅｏｐはｔ
６ｅＶからｔ １ ｅＶまで変化する。尚第５１ｆＭ層
（Ｉｓ）の祈る変更に伴い、第５Ｎ型層（Ｎ５）の形成
のための反応ガス組成は、５ｎＣ１ａ／５ｉＨａ ＋５
ｎＣ１ａ＝２０％、ＰＨｓ／ＳｉＨ４＋ ５ｎＣＬａ＝
１％に変更され、このときＥｏｐはｔ １ ｅＶ と
なる。
ける反応ガス組Ｕ ５ｎＣ１４／Ｓ ｉＨｓ ＋ＳｎＣ
１ｍ を当初の１％から始め、膜の成長に従い最終２
０％まで徐々に変化させればよく、この場合Ｅｏｐはｔ
６ｅＶからｔ １ ｅＶまで変化する。尚第５１ｆＭ層
（Ｉｓ）の祈る変更に伴い、第５Ｎ型層（Ｎ５）の形成
のための反応ガス組成は、５ｎＣ１ａ／５ｉＨａ ＋５
ｎＣ１ａ＝２０％、ＰＨｓ／ＳｉＨ４＋ ５ｎＣＬａ＝
１％に変更され、このときＥｏｐはｔ １ ｅＶ と
なる。
更に他の実施例として、第１、第２、第６発電層ｃｉａ
、ａ飄α荀の各隣接間に存在する逆方向整流接合を完全
になくす丸めに、上記第１の実施例における第１、第２
Ｎ型ｍ（Ｎ＋）、（Ｎ２） ｏＦｓ、長終了付近の領域
（各層の２０％〜５０％の厚み＠域）をＶ型に、又部２
、ｆＨ５Ｐ型層（Ｐ２人（Ｐｓ）の成長開始付近の領域
（各層の２０−５０％の厚み領域）をＰ＋型になしても
よい。
、ａ飄α荀の各隣接間に存在する逆方向整流接合を完全
になくす丸めに、上記第１の実施例における第１、第２
Ｎ型ｍ（Ｎ＋）、（Ｎ２） ｏＦｓ、長終了付近の領域
（各層の２０％〜５０％の厚み＠域）をＶ型に、又部２
、ｆＨ５Ｐ型層（Ｐ２人（Ｐｓ）の成長開始付近の領域
（各層の２０−５０％の厚み領域）をＰ＋型になしても
よい。
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、非晶質
半導体を用いた光起電力装置において、非晶質半導体に
特有な性質を利用して発電層を積層構造となすことによ
り高効率の光起電力装置を実現することができる。
半導体を用いた光起電力装置において、非晶質半導体に
特有な性質を利用して発電層を積層構造となすことによ
り高効率の光起電力装置を実現することができる。
第１図は本発明実施例を示す側面図、第２図はエネルギ
帯構造図、第５図は光吸収特性図であるっＵり、０．０
４・・・発電層。
帯構造図、第５図は光吸収特性図であるっＵり、０．０
４・・・発電層。
Claims (1)
- （１）非晶質半導体からなる複数の発電層を光入射方向
に複数積層すると共に、各発電層の光学的禁止帯幅を光
入射側より順次小さくしたことを特徴とする光起電力装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212940A JPS58116779A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56212940A JPS58116779A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 光起電力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58116779A true JPS58116779A (ja) | 1983-07-12 |
Family
ID=16630807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56212940A Pending JPS58116779A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58116779A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60240168A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
| JPS60240167A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
| JPS60240169A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
| JPS616874A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子 |
| JPS61104678A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | アモルフアス太陽電池 |
| US5039354A (en) * | 1988-11-04 | 1991-08-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Stacked photovoltaic device with antireflection layer |
-
1981
- 1981-12-29 JP JP56212940A patent/JPS58116779A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60240168A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
| JPS60240167A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
| JPS60240169A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置の作製方法 |
| JPS616874A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力素子 |
| JPS61104678A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | アモルフアス太陽電池 |
| US5039354A (en) * | 1988-11-04 | 1991-08-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Stacked photovoltaic device with antireflection layer |
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