JPS59201470A - 非晶質シリコン太陽電池 - Google Patents
非晶質シリコン太陽電池Info
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- JPS59201470A JPS59201470A JP58062791A JP6279183A JPS59201470A JP S59201470 A JPS59201470 A JP S59201470A JP 58062791 A JP58062791 A JP 58062791A JP 6279183 A JP6279183 A JP 6279183A JP S59201470 A JPS59201470 A JP S59201470A
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- JP
- Japan
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- layer
- light
- transparent conductive
- amorphous silicon
- conductive film
- Prior art date
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- Pending
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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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H10F77/48—Back surface reflectors [BSR]
-
- 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
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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、変換効率が高くかつ光劣化の少ない非晶質シ
リコン太陽電池に関する。
リコン太陽電池に関する。
本発明は、開放端電圧が０．９ｖ程度で短絡電流が１４
．４ ｍＡ／ｃＪ以上、変換効率が７％以上あり、１０
時間後の変換効率の光劣化が５％以下である非晶質シリ
コン太陽電池を提供することにある。
．４ ｍＡ／ｃＪ以上、変換効率が７％以上あり、１０
時間後の変換効率の光劣化が５％以下である非晶質シリ
コン太陽電池を提供することにある。
本発明の太陽電池は、非晶質シリコン半導体層の光入射
側に構成する透明導電膜が平均粒径０．１μｍ以上０．
９μｍ以下の結晶から成り、非晶質シリコン半導体のｉ
層の厚さが０．２μＩｌ＋以上０．４μｍ以下であるこ
とを特徴とする。
側に構成する透明導電膜が平均粒径０．１μｍ以上０．
９μｍ以下の結晶から成り、非晶質シリコン半導体のｉ
層の厚さが０．２μＩｌ＋以上０．４μｍ以下であるこ
とを特徴とする。
非晶質シリコン太陽電池の基本構造は、透明導電膜とこ
の導電膜の下に非晶質シリコンが１層−１層−ｎ層また
はｎ層−１層−２層の順に形成された半導体層と、前記
ｎ層または２層の下に設けられた背面電極とからなる。
の導電膜の下に非晶質シリコンが１層−１層−ｎ層また
はｎ層−１層−２層の順に形成された半導体層と、前記
ｎ層または２層の下に設けられた背面電極とからなる。
従来、この種の太陽電池においては、透明導電膜は酸化
インジウム（Ｉｎ２ｏ、）、酸化スズ（ＳｎＯ２）また
は酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）などの電気伝導性の
良好な金属酸化物を０．０５〜０．２μｍの厚さに析出
させ、光透過率９０％以上の透明性と、シート抵抗３０
−］、００Ω／口の導電性を有する範ＩＪＩで形成され
ていた。
インジウム（Ｉｎ２ｏ、）、酸化スズ（ＳｎＯ２）また
は酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）などの電気伝導性の
良好な金属酸化物を０．０５〜０．２μｍの厚さに析出
させ、光透過率９０％以上の透明性と、シート抵抗３０
−］、００Ω／口の導電性を有する範ＩＪＩで形成され
ていた。
この透明導電膜は、結晶粒径が０．１μｍ以下で表面が
平滑であった。また、非晶質シリコンのＰ厚さに形成さ
れ、活性層であるｉ層を曲線因子が低下しない範囲で厚
くしていた。
平滑であった。また、非晶質シリコンのＰ厚さに形成さ
れ、活性層であるｉ層を曲線因子が低下しない範囲で厚
くしていた。
このような太陽電池に垂直方向から光が入射すると入射
光は活性層であるｉ層を垂直に進行し、通過距離が最短
となるため、特に長波長成分はｉ層での吸収が充分骨わ
れず反射し外部へ放散する。
光は活性層であるｉ層を垂直に進行し、通過距離が最短
となるため、特に長波長成分はｉ層での吸収が充分骨わ
れず反射し外部へ放散する。
そのため長波長の光に対する感度が低下する。長波長の
光を充分吸収できるようｉ層を厚くした場合、ｉ層内の
等価直列抵抗が増大して曲線因子が低下し、変換効率が
悪くなると共に信頼性の面で特に光劣化が大きくなる。
光を充分吸収できるようｉ層を厚くした場合、ｉ層内の
等価直列抵抗が増大して曲線因子が低下し、変換効率が
悪くなると共に信頼性の面で特に光劣化が大きくなる。
即ち、従来の非晶質シリコン太陽電池においては、短絡
電流が１３．５ｍＡ／ｃｎ！、変換効率が７．５％程度
までしか得られず、光劣化も１０％近くあった。
電流が１３．５ｍＡ／ｃｎ！、変換効率が７．５％程度
までしか得られず、光劣化も１０％近くあった。
本発明によれば、透明導電膜は、表面が凹凸状を呈する
。そのため太陽電池に垂直に照射された光は各層で屈折
してｉ層を斜めに進む。このため、１層中の光路が長く
なり、長波長においても吸収され易く、更に背面電極で
反射した光をも透明導電膜の表面の凹凸で再び反射して
半導体層に戻し、吸収する。
。そのため太陽電池に垂直に照射された光は各層で屈折
してｉ層を斜めに進む。このため、１層中の光路が長く
なり、長波長においても吸収され易く、更に背面電極で
反射した光をも透明導電膜の表面の凹凸で再び反射して
半導体層に戻し、吸収する。
これにより、活性半導体ｉ層を、従来より２０〜６０％
薄くしても同等以上の光吸収効果が得られる。ｉ層を薄
くすることにより、曲線因子が改善され、変換効率が上
昇するのみならず、実施例に示す如く、光劣化も抑止で
きる。
薄くしても同等以上の光吸収効果が得られる。ｉ層を薄
くすることにより、曲線因子が改善され、変換効率が上
昇するのみならず、実施例に示す如く、光劣化も抑止で
きる。
以下 実施例に基づいて、本発明の詳細な説明する。
実施例 ｌ
５ｎＣ］＋ ・５％０とＳ ｂ Ｃ］、、をＳｎの重量
に対しｓｂの重量が３％となるよう秤量し、１％の塩酸
水溶液に溶解した。この原料液を、４３０℃に加熱した
ガラス基板上にスプレーして工μ用の厚さのＳｎＯ□膜
を形成した。このＳ ｎ Ｏ２膜は、平均粒径が０．４
μｍで、表面凹凸状を呈し、シート抵抗が約１５Ω／口
であった。
に対しｓｂの重量が３％となるよう秤量し、１％の塩酸
水溶液に溶解した。この原料液を、４３０℃に加熱した
ガラス基板上にスプレーして工μ用の厚さのＳｎＯ□膜
を形成した。このＳ ｎ Ｏ２膜は、平均粒径が０．４
μｍで、表面凹凸状を呈し、シート抵抗が約１５Ω／口
であった。
このＪ ｎ ０２透明導電膜の上に平行平板型グロー放
電法によの非晶質シリコンをＰ層、１層、ｎ層の順に形
成した。２層は、基板温度を３００℃に保ち、Ｓ ＩＨ
＋ に対しＢ、Ｈ，を０．５ Ｖｏ１％、混合したガス
の流量を１５０ｓｅｃｍとして、放電パワー０−１ｗ／
ｃシで約１００ Ａ析出した。次に同様にして、５１％
ガスのみを流入して４００ＯＡの厚さのｉ層を形成し、
更に同様にして、５ｉ１１４に対しＰＨ，を０．８ Ｖ
ｏ１％混合したガスを流入して５００Ａのｎ層を形成し
た。
電法によの非晶質シリコンをＰ層、１層、ｎ層の順に形
成した。２層は、基板温度を３００℃に保ち、Ｓ ＩＨ
＋ に対しＢ、Ｈ，を０．５ Ｖｏ１％、混合したガス
の流量を１５０ｓｅｃｍとして、放電パワー０−１ｗ／
ｃシで約１００ Ａ析出した。次に同様にして、５１％
ガスのみを流入して４００ＯＡの厚さのｉ層を形成し、
更に同様にして、５ｉ１１４に対しＰＨ，を０．８ Ｖ
ｏ１％混合したガスを流入して５００Ａのｎ層を形成し
た。
最後にこれら非晶質シリコン層の」二に抵抗加熱により
Ａ１を２０順Ｘ２ｍｍの大きさに蒸着し、背面電極とし
て太陽電池を作成した。
Ａ１を２０順Ｘ２ｍｍの大きさに蒸着し、背面電極とし
て太陽電池を作成した。
同様にして、非晶質シリコンのｉ層を２０００ Ａ、太
陽電池を作成した。
陽電池を作成した。
ニオしらの太陽電池について短絡電流及び変換効率を測
定した結果、】、層の厚さに対する短絡電流は第１図の
曲線１に、変換効率は第２図のＩＩに示す如くであった
。
定した結果、】、層の厚さに対する短絡電流は第１図の
曲線１に、変換効率は第２図のＩＩに示す如くであった
。
更にこれらの太陽電池に、Ａ Ｍ −１（］ＯＯｍ ｗ
／ ｃＪ ）のソーラーシュミレータ−を用いて１０
時間の照射試験を行った後の変換効率を測定した結果な
第３図の曲線２１に示す。
／ ｃＪ ）のソーラーシュミレータ−を用いて１０
時間の照射試験を行った後の変換効率を測定した結果な
第３図の曲線２１に示す。
比較例
Ｉｎ２０Ｊが９５ｍｏ１％、Ｓ ｎ Ｏ：ｚが５ ｍｏ
１％のブロックを供給源として１０ Ｔｏｒｒの酸素雰
囲気中で２５０℃に加熱したガラス基板上に電子ビーム
蒸着法により１５００ Ａの厚さのＩＴＯ膜を作成し、
更にこの上に実施例１と同様にして５００ＡのＳ ｎ
％膜を析出させて二層構造の透明導電膜を形成した。こ
の透明導電膜は、表面平坦で結晶粒径も０．１μｍより
小さいがシート抵抗は約１５Ω／口であった。この透明
導電膜の上に実施例１と同様にして、非晶質シリコン半
導体層及び背面電極を形成して半導体ｉ層の厚さがそれ
ぞれ ２０００Ａ、 ３０００Ａ、４００ＯＡ、５００
０ Ａ、及び８０００ Ａ の太陽電池を作成した。
１％のブロックを供給源として１０ Ｔｏｒｒの酸素雰
囲気中で２５０℃に加熱したガラス基板上に電子ビーム
蒸着法により１５００ Ａの厚さのＩＴＯ膜を作成し、
更にこの上に実施例１と同様にして５００ＡのＳ ｎ
％膜を析出させて二層構造の透明導電膜を形成した。こ
の透明導電膜は、表面平坦で結晶粒径も０．１μｍより
小さいがシート抵抗は約１５Ω／口であった。この透明
導電膜の上に実施例１と同様にして、非晶質シリコン半
導体層及び背面電極を形成して半導体ｉ層の厚さがそれ
ぞれ ２０００Ａ、 ３０００Ａ、４００ＯＡ、５００
０ Ａ、及び８０００ Ａ の太陽電池を作成した。
これらの太陽電池の短絡電流を第１図の曲線２に、変換
効率を第２図の曲線１２に、更に実施例１と同様な光照
射試験を行った後の変換効率を第３図の曲線２２に示す
。
効率を第２図の曲線１２に、更に実施例１と同様な光照
射試験を行った後の変換効率を第３図の曲線２２に示す
。
以上の如く、透明導電膜の平均結晶粒怪力１０．１μｍ
以下の太陽電池ではｉ層の厚さが０．８μｎ１まで短絡
電流がほぼ直線状に上昇するのし二対し、変換効率は０
．５μｍで飽和し、そのレベルも低％Ｎ。平均結晶粒径
０．４μｍの透明導電膜の太陽電池で１±、短絡電流、
変換効率共にｉ層の厚さが０．４μｍまで急激に上昇し
、以後飽和状態となり、そのレベル１ま前記膜厚０，１
μｍ以下の透明導電膜よりも短絡電流で１０〜２０％、
変換効率で２０〜３０％も太き％１゜光劣化については
、第２図及び第３図より変換効率の変化率を算出すると
、透明導電膜の如何←；かかわらず、ｉ層の厚さが０．
３μｍ以下で約−１％、０．４μｍで約−３，５％、０
．５μｍで約−９％、０．８μｍでは約−１９％と、厚
くなるに従い劣化が激しくなっていた。
以下の太陽電池ではｉ層の厚さが０．８μｎ１まで短絡
電流がほぼ直線状に上昇するのし二対し、変換効率は０
．５μｍで飽和し、そのレベルも低％Ｎ。平均結晶粒径
０．４μｍの透明導電膜の太陽電池で１±、短絡電流、
変換効率共にｉ層の厚さが０．４μｍまで急激に上昇し
、以後飽和状態となり、そのレベル１ま前記膜厚０，１
μｍ以下の透明導電膜よりも短絡電流で１０〜２０％、
変換効率で２０〜３０％も太き％１゜光劣化については
、第２図及び第３図より変換効率の変化率を算出すると
、透明導電膜の如何←；かかわらず、ｉ層の厚さが０．
３μｍ以下で約−１％、０．４μｍで約−３，５％、０
．５μｍで約−９％、０．８μｍでは約−１９％と、厚
くなるに従い劣化が激しくなっていた。
これらの結果から、本発明の非晶質シリコン太陽電池で
は、透明導電膜の表面が凹凸状であること、１層の厚さ
が０．２μｍ以上、０．４μｍ以下であることにより、
従来の非晶質シリコン太陽電池より、大きい短絡電流と
、高い変換効率が得られ、しかも、光劣化が少ないこと
を示す。
は、透明導電膜の表面が凹凸状であること、１層の厚さ
が０．２μｍ以上、０．４μｍ以下であることにより、
従来の非晶質シリコン太陽電池より、大きい短絡電流と
、高い変換効率が得られ、しかも、光劣化が少ないこと
を示す。
実施例 ２
実施例１と同様のＳｎＯ，の原料液を４５０℃に加熱し
たガラス基板上にスプレーして、０．２μＩｎの厚さの
Ｓ ｎ Ｏｘ透明導電膜を形成した。このＳｎＯ□膜は
平均結晶粒径が０．１μｍで、表面が凹凸状を呈してい
た。
たガラス基板上にスプレーして、０．２μＩｎの厚さの
Ｓ ｎ Ｏｘ透明導電膜を形成した。このＳｎＯ□膜は
平均結晶粒径が０．１μｍで、表面が凹凸状を呈してい
た。
同様にして、０．３８μｍ、 ０．５５μｍ、０．８μ
ｍ、０．９５μＩＩ＋及び１．６μｍのＳｎＯ透明導電
膜を形成した。これらの透明導電膜は、それぞれ平均結
晶粒径が、０．２μｍ、０．３μｍ、０．４μｍ、０．
５μｍ、及び０．９ μｍで凹凸状の表面であった。
ｍ、０．９５μＩＩ＋及び１．６μｍのＳｎＯ透明導電
膜を形成した。これらの透明導電膜は、それぞれ平均結
晶粒径が、０．２μｍ、０．３μｍ、０．４μｍ、０．
５μｍ、及び０．９ μｍで凹凸状の表面であった。
これら各透明導電膜の上に実施例１と同様にして、非晶
質シリコン半導体の２層を約１００Ａ、ｉＷを４０００
λ、１層を５０ＯＡの厚さに析出させ、更にＡｌの背面
電極を蒸着させて非晶質シリコン太陽電池を作成した。
質シリコン半導体の２層を約１００Ａ、ｉＷを４０００
λ、１層を５０ＯＡの厚さに析出させ、更にＡｌの背面
電極を蒸着させて非晶質シリコン太陽電池を作成した。
これら透明導電膜の結晶粒径を変えた非晶質シリコン太
陽電池の短絡電流を第４図に示す。また変換効率を第５
図に示す。
陽電池の短絡電流を第４図に示す。また変換効率を第５
図に示す。
この結果から、結晶粒子径が０．１μｍ以上であり、表
面が凹凸状を呈する透明導電膜は、ひとたび入射した光
を、反射により放出することなく、充分に半導体層に吸
収させる効果を有する。故に短絡電流を増加させるもの
である。ちなみに、比較例における表面平坦な透明導電
膜で作成された非晶質シリコン太陽電池と、本発明の非
晶質シリコン太陽電池とを正面（透明電極側）から目視
したとき、前者は暗赤色を呈するに比し、後者は暗黒色
であることから、長波長光線の反射の相違が歴然として
いる。
面が凹凸状を呈する透明導電膜は、ひとたび入射した光
を、反射により放出することなく、充分に半導体層に吸
収させる効果を有する。故に短絡電流を増加させるもの
である。ちなみに、比較例における表面平坦な透明導電
膜で作成された非晶質シリコン太陽電池と、本発明の非
晶質シリコン太陽電池とを正面（透明電極側）から目視
したとき、前者は暗赤色を呈するに比し、後者は暗黒色
であることから、長波長光線の反射の相違が歴然として
いる。
以上、実施例及び比較例で示したように本発明の非晶質
シリコン太陽電池は、従来の非晶質シリコン太陽電池に
比べ短絡電流が約６〜１６％、変換効率が約７〜２５％
増大すると共に、光劣化が１／２以下となる。更にｉＮ
を薄くすることにより、シリコン半導体を形成するため
の原料ガスが約７〜２５％増大でき、形成時間も同様に
短縮されることから、省資源効果も絶大である。
シリコン太陽電池は、従来の非晶質シリコン太陽電池に
比べ短絡電流が約６〜１６％、変換効率が約７〜２５％
増大すると共に、光劣化が１／２以下となる。更にｉＮ
を薄くすることにより、シリコン半導体を形成するため
の原料ガスが約７〜２５％増大でき、形成時間も同様に
短縮されることから、省資源効果も絶大である。
第１図、第２図及び第３図は、本発明の透明導電膜を用
いた太陽電池（＋−、１１，２１）と、従来の透明導電
膜を用いた太陽電池（２、１２，２２）とを、ｊ層の厚
さを変えたときの短絡電流、変換効率及び光劣化後の変
換効率につり）で比較したグラフである・ 第４図及び第５図は、本発明の太陽電池の透明導電膜の
粒子径と短絡電流及び変換効率の１間係を示すグラフで
ある。 特許出願人 太陽誘電株式会社 ｓＲ凸醋晶？Ｉｌチ鏝（ｔｏｎ） Ｓ、の＃ｔＪ晶私多圧ひ濤１ 手続補正書（自発） 昭和５９年 ６月 ５日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第６２７９１号 ２、発明の名称 非晶質シリコン太陽電池 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都台東区上野１丁目２番１２号名称 太陽
誘電株式会社 ４、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。
いた太陽電池（＋−、１１，２１）と、従来の透明導電
膜を用いた太陽電池（２、１２，２２）とを、ｊ層の厚
さを変えたときの短絡電流、変換効率及び光劣化後の変
換効率につり）で比較したグラフである・ 第４図及び第５図は、本発明の太陽電池の透明導電膜の
粒子径と短絡電流及び変換効率の１間係を示すグラフで
ある。 特許出願人 太陽誘電株式会社 ｓＲ凸醋晶？Ｉｌチ鏝（ｔｏｎ） Ｓ、の＃ｔＪ晶私多圧ひ濤１ 手続補正書（自発） 昭和５９年 ６月 ５日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第６２７９１号 ２、発明の名称 非晶質シリコン太陽電池 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都台東区上野１丁目２番１２号名称 太陽
誘電株式会社 ４、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。
Claims (1)
- 非晶質シリコン太陽電池において、非晶質シリコン半導
体層の光入射側に構成する透明導電膜が平均粒径０，１
μｍ以上０．９μｍ以下の結晶粒から成り、非晶質シリ
コン半導体の１層の厚さが０．２μｍ以上０．４μｍ以
下であることを特徴とする太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58062791A JPS59201470A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 非晶質シリコン太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58062791A JPS59201470A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 非晶質シリコン太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59201470A true JPS59201470A (ja) | 1984-11-15 |
Family
ID=13210520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58062791A Pending JPS59201470A (ja) | 1983-04-08 | 1983-04-08 | 非晶質シリコン太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59201470A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222282A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | アモルフアスシリコン太陽電池 |
| KR20000052280A (ko) * | 1999-01-18 | 2000-08-16 | 마스다 노부유키 | 비정질실리콘 태양전지 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5857756A (ja) * | 1981-10-01 | 1983-04-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 非晶質太陽電池 |
-
1983
- 1983-04-08 JP JP58062791A patent/JPS59201470A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5857756A (ja) * | 1981-10-01 | 1983-04-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 非晶質太陽電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222282A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | アモルフアスシリコン太陽電池 |
| KR20000052280A (ko) * | 1999-01-18 | 2000-08-16 | 마스다 노부유키 | 비정질실리콘 태양전지 |
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