JPS58137263A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
- Publication number
- JPS58137263A JPS58137263A JP57018225A JP1822582A JPS58137263A JP S58137263 A JPS58137263 A JP S58137263A JP 57018225 A JP57018225 A JP 57018225A JP 1822582 A JP1822582 A JP 1822582A JP S58137263 A JPS58137263 A JP S58137263A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- inp
- impurity concentration
- solar cell
- type inp
- 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.)
- Granted
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
- H10F10/14—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers
- H10F10/144—Photovoltaic cells having only PN homojunction potential barriers comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs,AlGaAs, or InP photovoltaic 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
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
-
- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline 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、光から電気への変換効率の高い太５陽電池に
関するものである。
関するものである。
太陽電池は、光照射によ□って半導体中に”発生した電
子と正孔の対をｐｎ接合によって分離して外部に起電力
として取り出すものである。従来、との稙素子材料とし
てはシリコンＳｉが多く用いられていた。Ｓｉは資源が
豊富であるなどの特長があるものの、禁制帯幅が／、／
ｅＶであり、波長Ｏ，Ｓμｍ（エネルギーにして〜コ
、ｊｅＶ）に極大をもつ太陽光スペクトルを効率よく収
集するためには禁制帯幅が小さい欠点がある。太陽光を
効率よく収集するためには、／、ＩＩ−／、４ ｅＶの
禁制帯幅を有する半導体材料を使用する゛ことが望まし
い。このような材料としてはＧａＡｓ 、 ’ＩｎＰ々
どがある。ＧａＡｓには、発生した電子−正孔対が表面
上書結合し電流に寄与しない欠点があるので、通常はム
ｊＧａＡｓを表面にエピタキシャル成長して用いる。Ｉ
ｎＰについてけ、従来、 ＣｄＳとのへテロ接合を用
い九太陽電池が研−されていた。レーし、ヘテロ接合の
場合には、表面の半導体の禁制帯幅以上のエネルギーの
光を利用できない。たとえり、 ｃａｓにおいては、
鎖側帯幅が太陽光スペクトルの極大付近の２．ｊｅＶに
あり、短波長側で％に光の収集効率の低い欠点があった
。
子と正孔の対をｐｎ接合によって分離して外部に起電力
として取り出すものである。従来、との稙素子材料とし
てはシリコンＳｉが多く用いられていた。Ｓｉは資源が
豊富であるなどの特長があるものの、禁制帯幅が／、／
ｅＶであり、波長Ｏ，Ｓμｍ（エネルギーにして〜コ
、ｊｅＶ）に極大をもつ太陽光スペクトルを効率よく収
集するためには禁制帯幅が小さい欠点がある。太陽光を
効率よく収集するためには、／、ＩＩ−／、４ ｅＶの
禁制帯幅を有する半導体材料を使用する゛ことが望まし
い。このような材料としてはＧａＡｓ 、 ’ＩｎＰ々
どがある。ＧａＡｓには、発生した電子−正孔対が表面
上書結合し電流に寄与しない欠点があるので、通常はム
ｊＧａＡｓを表面にエピタキシャル成長して用いる。Ｉ
ｎＰについてけ、従来、 ＣｄＳとのへテロ接合を用
い九太陽電池が研−されていた。レーし、ヘテロ接合の
場合には、表面の半導体の禁制帯幅以上のエネルギーの
光を利用できない。たとえり、 ｃａｓにおいては、
鎖側帯幅が太陽光スペクトルの極大付近の２．ｊｅＶに
あり、短波長側で％に光の収集効率の低い欠点があった
。
本発明の目的は、これらの欠点を除去するため、ＩｎＰ
のホモ接合を適切に構成して、太陽光を有効に利用でき
る高効率太陽電池を提供することにある。
のホモ接合を適切に構成して、太陽光を有効に利用でき
る高効率太陽電池を提供することにある。
本発明でけ、禁制帯幅が約１．ダｅＶであ？不太陽電池
として適当な材料であるＩｎＰ結晶を用い、その電気的
および光学的性質を十分に勘案して高効率太陽電池を実
現する。
として適当な材料であるＩｎＰ結晶を用い、その電気的
および光学的性質を十分に勘案して高効率太陽電池を実
現する。
すなわち、本発明は、ＩｎＰ基板上に低不純物濃度の第
−導電種の工ｎＰ ＠および高不純物濃度の第二導電個
のｌｎＰ Ｗ ｔエピタキシャル成長により付着させて
ホモ接合を形成した太陽電池において、前記第−導電型
のＩｎＰ層の膜厚をＯ，Ｓμｍ以下とし、および前記第
二導電量のＩｎＰ層を、コｘ ｌｏ １５ｃｖａ−５以
下の不純物濃度で膜厚を１μｍ以上として、キャリヤを
収集できる深さと、光を大部分吸収する深さとを略★等
しくなしたことを特徴とするものである。
−導電種の工ｎＰ ＠および高不純物濃度の第二導電個
のｌｎＰ Ｗ ｔエピタキシャル成長により付着させて
ホモ接合を形成した太陽電池において、前記第−導電型
のＩｎＰ層の膜厚をＯ，Ｓμｍ以下とし、および前記第
二導電量のＩｎＰ層を、コｘ ｌｏ １５ｃｖａ−５以
下の不純物濃度で膜厚を１μｍ以上として、キャリヤを
収集できる深さと、光を大部分吸収する深さとを略★等
しくなしたことを特徴とするものである。
以下、図面により本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明太陽電池の構成の一例を示し、ここでｌ
はＰ １ＩｉＩｎＰ基板であや、この基板ｌ上に、低不
純物濃度のｐ型ＩｎＰ層コおよび高不純物濃度のｎ中型
ＩｎＰＭＩＦＪをこの順序でエピタキシャル成長 −
により付着させ、以てＩｎＰからなるｎ ＋ｐのホモ接
合を形成する。ここで、１層３の膜厚をＯ，５μｍ以下
とし、ｐ層コを、コＸ １０１５Ｃ１ｌ−’以下の不純
物濃度で膜厚を１μｍ以下とすることにより、キャリヤ
を収集できる深さと、光を大部分吸収する深さとを略々
等しくする。更に、ｎ＋層３上に収集型４に４Ｉを配設
し、ｎ＋層３および収集電極ダ全体を反射防止膜ｊで櫨
う。
はＰ １ＩｉＩｎＰ基板であや、この基板ｌ上に、低不
純物濃度のｐ型ＩｎＰ層コおよび高不純物濃度のｎ中型
ＩｎＰＭＩＦＪをこの順序でエピタキシャル成長 −
により付着させ、以てＩｎＰからなるｎ ＋ｐのホモ接
合を形成する。ここで、１層３の膜厚をＯ，５μｍ以下
とし、ｐ層コを、コＸ １０１５Ｃ１ｌ−’以下の不純
物濃度で膜厚を１μｍ以下とすることにより、キャリヤ
を収集できる深さと、光を大部分吸収する深さとを略々
等しくする。更に、ｎ＋層３上に収集型４に４Ｉを配設
し、ｎ＋層３および収集電極ダ全体を反射防止膜ｊで櫨
う。
ここでは、便宜上、ｐ型基板ｌ上に順次にエピタキシャ
ル成長されたｐ層コおよびｎ＋階３の構成について説明
するが、導電型を逆にして、ｎ型基板上にｎ層およびｐ
＋層を形成してもよく、その場合にも以下に述べるのと
同様の結果が得られる。
ル成長されたｐ層コおよびｎ＋階３の構成について説明
するが、導電型を逆にして、ｎ型基板上にｎ層およびｐ
＋層を形成してもよく、その場合にも以下に述べるのと
同様の結果が得られる。
本発明太陽電池のエネルギーバンド図を第２図に示す。
本発明太陽電池においてけ、太陽光の収集効率を大きく
するために、以下のような条件を設ける。
するために、以下のような条件を設ける。
ＩｎＰは直接遷移型の半導体であるため、吸収係数がエ
ネルギーギャップ付近まで大きいので、光を十分に吸収
する膜厚はコ〜３μｍで十分である。
ネルギーギャップ付近まで大きいので、光を十分に吸収
する膜厚はコ〜３μｍで十分である。
ＩｎＰ結晶の特長としては、表面再結合速度が１０”〜
１０’ ｃｍ／ ！ＩｅｌＯと小さいこと、および少数
キャリヤの拡散長が０．３−／ｆｉ飄程度と小さいこと
が挙げられる。
１０’ ｃｍ／ ！ＩｅｌＯと小さいこと、および少数
キャリヤの拡散長が０．３−／ｆｉ飄程度と小さいこと
が挙げられる。
まず、表面Ｏｎ＋層３について述べる。ｎ＋層３は、太
陽電池の直列抵抗を減少させるために７０１６〜１０
Ｃ■ のキャリヤ製置を必要とする。また、ＩｎＰで
は、表面再結合が小さいためｓ ＧａＡｓ太陽電池で用
いられるムｊＧａＡ８のようなヘテロ窓層は不要であり
、短波長側の光まで入射させることができる。
陽電池の直列抵抗を減少させるために７０１６〜１０
Ｃ■ のキャリヤ製置を必要とする。また、ＩｎＰで
は、表面再結合が小さいためｓ ＧａＡｓ太陽電池で用
いられるムｊＧａＡ８のようなヘテロ窓層は不要であり
、短波長側の光まで入射させることができる。
ＩｎＰ ＩＩＣおいては、短波長側では吸収係数が大き
いため、光は表面近傍で吸収されてキャリヤが発生する
。表面再結合によるキャリヤの消失は小さいが、少数キ
ャリヤの拡散長が／Ｊ％さいためｐｎ接合に到達する前
に再結合して電流に寄与しなくなることがある。このよ
うな無効成分を減少する丸めに、１層３の膜厚を薄くす
ることを検討した。
いため、光は表面近傍で吸収されてキャリヤが発生する
。表面再結合によるキャリヤの消失は小さいが、少数キ
ャリヤの拡散長が／Ｊ％さいためｐｎ接合に到達する前
に再結合して電流に寄与しなくなることがある。このよ
うな無効成分を減少する丸めに、１層３の膜厚を薄くす
ることを検討した。
第３図に、ｎ＋層３の厚さを変えた場合の収集効率の波
長依存性を示す。第３図かられかるように、ｎ＋層３の
膜厚を０．２μｒｔｒｌで薄くすると特に短波長側での
収集効率が増加する。しかし、直列抵抗の増加および薄
層作製の■しさをも考慮すると、ｎ＋層３の膜厚として
は０．３μｍ以下程度が実用的である。
長依存性を示す。第３図かられかるように、ｎ＋層３の
膜厚を０．２μｒｔｒｌで薄くすると特に短波長側での
収集効率が増加する。しかし、直列抵抗の増加および薄
層作製の■しさをも考慮すると、ｎ＋層３の膜厚として
は０．３μｍ以下程度が実用的である。
次にｐＨ２について述べる。ｎ＋層３を高キャリヤ濃度
としている丸め、キャリヤ空乏層はほとんどｐ層λ中に
できる。ｐｎホモ接合を用いるときには、ヘテロ接合の
場合に問題となる界面再結合は生じないので、空乏層中
で発生したキャリヤは有効に電流に寄与する。
としている丸め、キャリヤ空乏層はほとんどｐ層λ中に
できる。ｐｎホモ接合を用いるときには、ヘテロ接合の
場合に問題となる界面再結合は生じないので、空乏層中
で発生したキャリヤは有効に電流に寄与する。
ここで、空乏層幅は、不純物濃度を下げると大きくなり
、／Ｑ Ｃ１ｌ＋ では約□Ｊ μ！１１ 、１０
ｃｖｍ では約へ３μｍとなる。光吸収に必要な
ＩｎＰの厚さ、は高々２〜３μｍであるから、ｐｙＩｊ
Ｉ２中における空乏層幅を１μｍ近くにすることにより
、ｎ 層３の厚さおよびｐｊｌｌＪで電界のない領域で
の少数キャリヤ拡散長のＮＩＬを含めて、キャリヤを収
集できる膜厚と光吸収をする膜厚とは、はぼ同じとなる
０ 本発明の一実施例として、公知の液相エピタキシャル法
によ染作製し九ｐ聾基板ｌ上のｐｎホモ接合太陽電池の
収集効率の波長依存性を第参図に示す。ここでは、９層
２の不純物濃度を２．０Ｘ１０１ｓｃ＋＋＋−’、ｎ＋
層３の不純物濃度を／、ＯＸ １１１９ｃｍ−” トＬ
九。第４！図からも明らかなように、本発明によれば、
勉波長側からバンド・ギャップ付近まで平坦な特性が得
られる。この実施例において％ｎｊｌＪが薄いことに起
因して直列抵抗が増加する点を補う丸め、フォトリソグ
ラフィー技術によりｎ層３０表面の収集電＆参を細く密
に配置した。また、太陽電池表面にはＳｉＯを用いた反
射防止＃ｊを設けて反射防止を行なり九。本発明ではｓ
ｐｎ接合を形成する２層およびｎ層層（を九はｎ層お
よびｐ＋層）の不純物濃度、厚さなどをＩｎＰの物質定
数に対応して決めることによ抄、吸収された太−光電を
極めて効率よく光電流に変換することかで亀る。
、／Ｑ Ｃ１ｌ＋ では約□Ｊ μ！１１ 、１０
ｃｖｍ では約へ３μｍとなる。光吸収に必要な
ＩｎＰの厚さ、は高々２〜３μｍであるから、ｐｙＩｊ
Ｉ２中における空乏層幅を１μｍ近くにすることにより
、ｎ 層３の厚さおよびｐｊｌｌＪで電界のない領域で
の少数キャリヤ拡散長のＮＩＬを含めて、キャリヤを収
集できる膜厚と光吸収をする膜厚とは、はぼ同じとなる
０ 本発明の一実施例として、公知の液相エピタキシャル法
によ染作製し九ｐ聾基板ｌ上のｐｎホモ接合太陽電池の
収集効率の波長依存性を第参図に示す。ここでは、９層
２の不純物濃度を２．０Ｘ１０１ｓｃ＋＋＋−’、ｎ＋
層３の不純物濃度を／、ＯＸ １１１９ｃｍ−” トＬ
九。第４！図からも明らかなように、本発明によれば、
勉波長側からバンド・ギャップ付近まで平坦な特性が得
られる。この実施例において％ｎｊｌＪが薄いことに起
因して直列抵抗が増加する点を補う丸め、フォトリソグ
ラフィー技術によりｎ層３０表面の収集電＆参を細く密
に配置した。また、太陽電池表面にはＳｉＯを用いた反
射防止＃ｊを設けて反射防止を行なり九。本発明ではｓ
ｐｎ接合を形成する２層およびｎ層層（を九はｎ層お
よびｐ＋層）の不純物濃度、厚さなどをＩｎＰの物質定
数に対応して決めることによ抄、吸収された太−光電を
極めて効率よく光電流に変換することかで亀る。
以上説明しえように、本発明によれは、ＩｎＰを用いて
、容易に良質の膜を作製できるｐｎホモ接合太陽電池に
おいて高効率化を達成できるため、太陽光を有効に利用
できる。特に、本発明の高効率太陽電池は、設置場所が
極めて限定されている宇宙空間などで使用するのに有効
である。
、容易に良質の膜を作製できるｐｎホモ接合太陽電池に
おいて高効率化を達成できるため、太陽光を有効に利用
できる。特に、本発明の高効率太陽電池は、設置場所が
極めて限定されている宇宙空間などで使用するのに有効
である。
第１図は本発明太陽電池の一例を示す断面図。
第２図は本発明太陽電池のエネルギーバンド図、第３図
はｎ層層の厚さを変えた場合の収集効率の波長依存性を
示す特性曲線図、第参図は本発明太陽電池の一実施例に
おける収集効率の波長依存性を示す特性曲線図である。 ｌ・・・ｐ型ＩｎＰ基板、 コ・・・ｐ型ＩｎＰ層、
３・・・ｎ型ＩｎＰ層、 参・・・収集電極、！・
・・反射防止膜。 特許出願人 日本電信電話公社 第３図 慎長（ｐ ｍ ） 第４図 波長・”（Ａｉｍ） 手続補正音ｃ方式） 昭和３９年３８３日 特許庁長官 島 １）春 璽 殿 １、事件の表示 曽顧ｌｉｔフー１１Ｊｕ号 ２、Ｊｌ＠の鳴称 太−電池 ３、補正をする者 事件との関係 曹鈴出願人 （４ｎ）日本電信電ｌｌＩ会社 ６、補正の対象 ｉｉｍ ２
はｎ層層の厚さを変えた場合の収集効率の波長依存性を
示す特性曲線図、第参図は本発明太陽電池の一実施例に
おける収集効率の波長依存性を示す特性曲線図である。 ｌ・・・ｐ型ＩｎＰ基板、 コ・・・ｐ型ＩｎＰ層、
３・・・ｎ型ＩｎＰ層、 参・・・収集電極、！・
・・反射防止膜。 特許出願人 日本電信電話公社 第３図 慎長（ｐ ｍ ） 第４図 波長・”（Ａｉｍ） 手続補正音ｃ方式） 昭和３９年３８３日 特許庁長官 島 １）春 璽 殿 １、事件の表示 曽顧ｌｉｔフー１１Ｊｕ号 ２、Ｊｌ＠の鳴称 太−電池 ３、補正をする者 事件との関係 曹鈴出願人 （４ｎ）日本電信電ｌｌＩ会社 ６、補正の対象 ｉｉｍ ２
Claims (1)
- ＩｎＰ基板上に低不純物濃度の第一導電型のＩｎＰ層お
よび高不純物濃度の第二導電型のＩｎＰ層をエピタキシ
ャル成長により付着させてホモ接合を形成した太陽電池
において、前記第一導電型のＩｎＰ鳩の展厚をＯ，Ｓμ
ｍ以下とし、および前記第二導電型のＩｎＰ層を、２
”Ｘ ’１０”Ｃｔ＊−’以下の不純物濃ｔで展犀を７
μｍ以上として、キャリヤを収集できる深さと、光を大
部分吸収する深さとを略々等しくなしたことを特徴とす
る太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018225A JPS58137263A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018225A JPS58137263A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58137263A true JPS58137263A (ja) | 1983-08-15 |
| JPS6249754B2 JPS6249754B2 (ja) | 1987-10-21 |
Family
ID=11965702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57018225A Granted JPS58137263A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58137263A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6022381A (ja) * | 1983-07-18 | 1985-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
| JPS6089982A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
| US4591654A (en) * | 1983-07-18 | 1986-05-27 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Solar cells based on indium phosphide |
| JPH01175269A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-11 | Nippon Mining Co Ltd | 太陽電池 |
| JPH01307277A (ja) * | 1988-06-04 | 1989-12-12 | Nippon Mining Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5110783A (ja) * | 1974-07-17 | 1976-01-28 | Hitachi Ltd |
-
1982
- 1982-02-09 JP JP57018225A patent/JPS58137263A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5110783A (ja) * | 1974-07-17 | 1976-01-28 | Hitachi Ltd |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6022381A (ja) * | 1983-07-18 | 1985-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
| US4591654A (en) * | 1983-07-18 | 1986-05-27 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Solar cells based on indium phosphide |
| JPS6089982A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
| JPH01175269A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-11 | Nippon Mining Co Ltd | 太陽電池 |
| JPH01307277A (ja) * | 1988-06-04 | 1989-12-12 | Nippon Mining Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6249754B2 (ja) | 1987-10-21 |
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