JPS5996777A - 光起電力素子 - Google Patents
光起電力素子Info
- Publication number
- JPS5996777A JPS5996777A JP57207395A JP20739582A JPS5996777A JP S5996777 A JPS5996777 A JP S5996777A JP 57207395 A JP57207395 A JP 57207395A JP 20739582 A JP20739582 A JP 20739582A JP S5996777 A JPS5996777 A JP S5996777A
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- JP
- Japan
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- photovoltaic element
- photovoltaic device
- photovoltaic
- layer
- crystalline
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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
- H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
- H10F10/19—Photovoltaic cells having multiple potential barriers of different types, e.g. tandem cells having both PN and PIN junctions
-
- 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】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】
（技術分野）
本発明は、光を電気に変換する光起電力素子に関する。
（背景技術）
従来、光起電力素子として結晶シリコン（以下ｃ−５ｉ
と記す）、結晶ガリウムヒ素（以下ｃ −ＧａＡｓと記
す）およびアモルファスシリコン（以下ａ−３ｉと記す
）などが利用されておりこれらを用いた光起電力素子は
公知である。
と記す）、結晶ガリウムヒ素（以下ｃ −ＧａＡｓと記
す）およびアモルファスシリコン（以下ａ−３ｉと記す
）などが利用されておりこれらを用いた光起電力素子は
公知である。
しかるに、上記の光起電力素子のエネルギー・ギャップ
は例えばｃ−５ｉ 、 ｃ−ＧａＡｓ、 ａ−３ｉ各々
１，１１ｅＶ、１．４．３ ｅＶ、１．８ｅｖと材料固
有であるため、光起電力素子として光を利用できる波長
範囲に自ら制約があった。殊に太陽光の如き広い波長範
囲を有する光を有効に電気として・とり出すにはエネル
ギーギャップが固有であることが高変換効率化の太ぎな
妨げとなっていた。
は例えばｃ−５ｉ 、 ｃ−ＧａＡｓ、 ａ−３ｉ各々
１，１１ｅＶ、１．４．３ ｅＶ、１．８ｅｖと材料固
有であるため、光起電力素子として光を利用できる波長
範囲に自ら制約があった。殊に太陽光の如き広い波長範
囲を有する光を有効に電気として・とり出すにはエネル
ギーギャップが固有であることが高変換効率化の太ぎな
妨げとなっていた。
従来の光起電力素子の欠点を明らかにするため従来の光
起電力素子の一例として第１図にａ−５ｉ光起電力素子
の構造図（Ａ）とエネルギー・バンド図（Ｂ）を、また
従来の光起電力素子の他の例として第２図にｃ−５ｉ光
起電力素子の構造図１Ａ）とエネルギー・バンド図（Ｂ
）を示す。ａ −Ｓ ｉ光起電力素子は１層１．１層２
．９層３で構成される。この素子に０層１側から光４が
入射した場合、光４のうち短波長光５は１層２中で吸収
され電気に変換されるが、ａ−５ｉのエネルギー・ギャ
ップよりも小さいエネルギーを有する長波長光６は吸収
されずに透過してしまうためａ−５ｉ光起電力素子のみ
では光４・を有効に利用できない欠点があった。
起電力素子の一例として第１図にａ−５ｉ光起電力素子
の構造図（Ａ）とエネルギー・バンド図（Ｂ）を、また
従来の光起電力素子の他の例として第２図にｃ−５ｉ光
起電力素子の構造図１Ａ）とエネルギー・バンド図（Ｂ
）を示す。ａ −Ｓ ｉ光起電力素子は１層１．１層２
．９層３で構成される。この素子に０層１側から光４が
入射した場合、光４のうち短波長光５は１層２中で吸収
され電気に変換されるが、ａ−５ｉのエネルギー・ギャ
ップよりも小さいエネルギーを有する長波長光６は吸収
されずに透過してしまうためａ−５ｉ光起電力素子のみ
では光４・を有効に利用できない欠点があった。
また、第２図ｎ層７および９層８からなるｃ −５ｉ光
起電力素子では、エネルギー・ギャップが小さいため短
波長光５のみならず長波長光６も吸収され電気に変換さ
れるが、短波長光５のエネルギーはｃ−８ｌのエネルギ
ー・ギャップより太きいため、吸収された短波長光５の
エネルギーの一部は価電子帯下端９へ電子が遷移する際
に熱に変換し損失となるためｃ−５ｌ光起電力素子のみ
では光４を有効に利用できない欠点があった。
起電力素子では、エネルギー・ギャップが小さいため短
波長光５のみならず長波長光６も吸収され電気に変換さ
れるが、短波長光５のエネルギーはｃ−８ｌのエネルギ
ー・ギャップより太きいため、吸収された短波長光５の
エネルギーの一部は価電子帯下端９へ電子が遷移する際
に熱に変換し損失となるためｃ−５ｌ光起電力素子のみ
では光４を有効に利用できない欠点があった。
上述の如く、従来の光起電力素子は、エネルギー・ギャ
ップが固有であるため、入射する光が太陽光の如く種々
の波長を有する場合、光を電気に有効に変換できない欠
点があった。
ップが固有であるため、入射する光が太陽光の如く種々
の波長を有する場合、光を電気に有効に変換できない欠
点があった。
（発明の開示）
本発明は上記の欠点を鑑みなされたもので、本発明の目
的は、光を有効に電気に変換する光起電力素子を提供す
ることにある。
的は、光を有効に電気に変換する光起電力素子を提供す
ることにある。
本発明者は、上記目白（を達成せんと検討を行なった結
果、アモルファス光起電力素子およびアモルファス・シ
リコンよりエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電
力素子を光学的に直列に接続構成することにより、目的
にかなう光起電力素子が得られることを見出した。
果、アモルファス光起電力素子およびアモルファス・シ
リコンよりエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電
力素子を光学的に直列に接続構成することにより、目的
にかなう光起電力素子が得られることを見出した。
以下、本発明の具体的実施例を図を用いて詳細に説明す
る。
る。
本発明による一実施例を第３図に示す。第３図に示した
光起電力素子はａ−５ｉ光起電力素子１０とａ−５ｉよ
りエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電力素子と
して（−３ｉ光起電力素子１１で構成され、さらにａ
−Ｓ ｉ光起電力素子１０は１層１．１層２および９層
３からなり、またｃ−５ｉ光起電力素子１１はｎ層７お
よび９層８からなる。
光起電力素子はａ−５ｉ光起電力素子１０とａ−５ｉよ
りエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電力素子と
して（−３ｉ光起電力素子１１で構成され、さらにａ
−Ｓ ｉ光起電力素子１０は１層１．１層２および９層
３からなり、またｃ−５ｉ光起電力素子１１はｎ層７お
よび９層８からなる。
第３図に示した光起電力素子にａ−３ｉ光起電力素子Ｉ
Ｏ側から光４が入射すると、光４のうち短波長光５はａ
−５ｉ光起電力素子１０内で吸収され電気に変換され
る。このときａ −Ｓ ｉのエネルギー・ギャップは前
述の如＜１．８ｅＶと太きいため第１図において述べた
ように損失なく短波長光５を電気に変換することができ
る。−力先４のうち長波長光６はａ−３ｉ光起電力素子
を透過し、ｃ−５ｉ光起電力素子１１内で吸収され電気
に変換される。
Ｏ側から光４が入射すると、光４のうち短波長光５はａ
−５ｉ光起電力素子１０内で吸収され電気に変換され
る。このときａ −Ｓ ｉのエネルギー・ギャップは前
述の如＜１．８ｅＶと太きいため第１図において述べた
ように損失なく短波長光５を電気に変換することができ
る。−力先４のうち長波長光６はａ−３ｉ光起電力素子
を透過し、ｃ−５ｉ光起電力素子１１内で吸収され電気
に変換される。
ａ−５ｉ光起電力素子１０内で生成−した正孔およびｃ
−５ｉ光起電力素子１１内で生成した電子は各々の光起
電力素子内での内部電界によりａ−５ｉ光起電力素子Ｉ
Ｏとｃ−５ｉ光起電力素子１１との界面に蓮し、前記界
面にて再結合し、ａ−５ｉ光起電力素子１０内で生成し
た電子およびＣ−８ｌ光起電力素子ｌｌ内で生成した正
孔は外部へとり出すことができる。
−５ｉ光起電力素子１１内で生成した電子は各々の光起
電力素子内での内部電界によりａ−５ｉ光起電力素子Ｉ
Ｏとｃ−５ｉ光起電力素子１１との界面に蓮し、前記界
面にて再結合し、ａ−５ｉ光起電力素子１０内で生成し
た電子およびＣ−８ｌ光起電力素子ｌｌ内で生成した正
孔は外部へとり出すことができる。
第１図および第２図に示した従来の光起電力素子にＡ
Ｍ ｌ 、 １００ ｍＷ／ｃｍ”の強度を有する光を
入射したところ、それぞれ光電変換効率は７．２％オ工
ヒ１２．５％であったのに対し、第３図に示した本発明
による光起電力素子に上記の光を入射した・場合、光電
変換効率は１６．４％であった。
Ｍ ｌ 、 １００ ｍＷ／ｃｍ”の強度を有する光を
入射したところ、それぞれ光電変換効率は７．２％オ工
ヒ１２．５％であったのに対し、第３図に示した本発明
による光起電力素子に上記の光を入射した・場合、光電
変換効率は１６．４％であった。
以上は半導体光起電力素子がｃ−５ｉである場合につい
て述べたが、ａ−５ｉよりエネルギー・ギャップの小さ
い半導体光起電力素子であればｃ −５ｉに限らないこ
とは明らかである。
て述べたが、ａ−５ｉよりエネルギー・ギャップの小さ
い半導体光起電力素子であればｃ −５ｉに限らないこ
とは明らかである。
また、本発明の一実施例ではアモルファス光起電力素子
としてａ−５ｉ光起電力素子を取り上げたがａ−５ｉ以
外のアモルファス光起電力素子でも同様の効果を得るこ
とができる。
としてａ−５ｉ光起電力素子を取り上げたがａ−５ｉ以
外のアモルファス光起電力素子でも同様の効果を得るこ
とができる。
さらに、半導体光起電力素子が結晶Ｇｅ（０，６６ｅＶ
）（カッコ内はエネルギー・ギャップを示す）結晶Ｇａ
Ａｓ（１，４３ｅＶ） 、結晶ＧａＳｂ （０，６８ｅ
■）、結晶１ｎＰ（１，２７ｅＶ） 、結晶１ｎＡｓ
（０，３６ｅＶ）、結晶１ｎＳｂ （０，１７ｅＶ）、
結晶ＣｄＴｅ （１，４４ｅＶ） 、結晶ＰｂＴｅ （
０，２９ｅＶ）、結晶Ｃｕ２Ｓ （１，２ｅＶ）などか
らなる結晶半導体光起電力素子であってもよいことは明
白である。また、アモルファス光起電力素子と半導体光
起電力素子との間に、透明膜を設けても同様の効果を得
ることができるのは明らかである。
）（カッコ内はエネルギー・ギャップを示す）結晶Ｇａ
Ａｓ（１，４３ｅＶ） 、結晶ＧａＳｂ （０，６８ｅ
■）、結晶１ｎＰ（１，２７ｅＶ） 、結晶１ｎＡｓ
（０，３６ｅＶ）、結晶１ｎＳｂ （０，１７ｅＶ）、
結晶ＣｄＴｅ （１，４４ｅＶ） 、結晶ＰｂＴｅ （
０，２９ｅＶ）、結晶Ｃｕ２Ｓ （１，２ｅＶ）などか
らなる結晶半導体光起電力素子であってもよいことは明
白である。また、アモルファス光起電力素子と半導体光
起電力素子との間に、透明膜を設けても同様の効果を得
ることができるのは明らかである。
さらに、前記透明膜がＩｎまたは／およびＳｎの酸化物
または金属などの導電性を有してもよい。
または金属などの導電性を有してもよい。
また、前記透明膜が５ｉ０２ 、 ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４
、ＢＮなどの絶縁膜をＩｎまたは／およびＳｎの酸化物
膜で挾持してもよいことは明らである。この場合、アモ
ルファス光起電力素子と半導体光起電力素子を並列に使
用することが可能となるため自由度を広げることができ
る。
、ＢＮなどの絶縁膜をＩｎまたは／およびＳｎの酸化物
膜で挾持してもよいことは明らである。この場合、アモ
ルファス光起電力素子と半導体光起電力素子を並列に使
用することが可能となるため自由度を広げることができ
る。
さらに、アモルファス光起電力素子が、アモルファス・
シリコン光起電力素子およびＳ】とＧｅまたはＳｉとＳ
ｎ 、またはＳｉとＰｂなとのアモルファス・シリコン
合金光起電力素子を光学的かつ電気的に直列Ｖて接続構
成してなるものであっても同様の効果が得られる。
シリコン光起電力素子およびＳ】とＧｅまたはＳｉとＳ
ｎ 、またはＳｉとＰｂなとのアモルファス・シリコン
合金光起電力素子を光学的かつ電気的に直列Ｖて接続構
成してなるものであっても同様の効果が得られる。
また、本発明による一実施例では光入射側からａ−３ｉ
（７）ｎ層、ｉ層およびｐ層さらにｃ −Ｓ ｉのｎ層
お工びｐ層の構成としたが、光入射側からａ−３ｉＱｐ
層、１層およびｎ層さらにｃ−５ｉのｐ層およびｎ層の
構成でも構わないことは言うまでもない０ 以上詳細に説明した如く、本発明により、光を有効に電
気に変換する光起電力素子を得ることができる。
（７）ｎ層、ｉ層およびｐ層さらにｃ −Ｓ ｉのｎ層
お工びｐ層の構成としたが、光入射側からａ−３ｉＱｐ
層、１層およびｎ層さらにｃ−５ｉのｐ層およびｎ層の
構成でも構わないことは言うまでもない０ 以上詳細に説明した如く、本発明により、光を有効に電
気に変換する光起電力素子を得ることができる。
第１図は従来の光起電力素子の構造図（Ａ）およびエネ
ルギー・バンド図（Ｂ）であり、第２図は従来の他の光
起電力素子の構造図（８）およびエネルギー・バンド図
（Ｂ）であり、第３図は本発明による光起電力素子の一
実施例である。 １− ａ −５ｉ光起電力素子ｎ層 ２ ａ−５ｉ光起電力素子１層 ３ ａ−５ｉ光起電力素子ｐ層 ４・・・光 ５・・短波長光 ６・・・長波長光 ７ ・ｃ −Ｓ ｉ光起電力素子ｎ層 ８・ｃ−５ｉ光光起電力素子層 ９ 伝導帯下端 １０− ａ−５ｉ光起電力素子 １１・ ｃ−５ｉ光起電力素子
ルギー・バンド図（Ｂ）であり、第２図は従来の他の光
起電力素子の構造図（８）およびエネルギー・バンド図
（Ｂ）であり、第３図は本発明による光起電力素子の一
実施例である。 １− ａ −５ｉ光起電力素子ｎ層 ２ ａ−５ｉ光起電力素子１層 ３ ａ−５ｉ光起電力素子ｐ層 ４・・・光 ５・・短波長光 ６・・・長波長光 ７ ・ｃ −Ｓ ｉ光起電力素子ｎ層 ８・ｃ−５ｉ光光起電力素子層 ９ 伝導帯下端 １０− ａ−５ｉ光起電力素子 １１・ ｃ−５ｉ光起電力素子
Claims (7)
- （１）アモルファス光起電力素子およびアモルファスシ
リコンよりエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電
力素子を光学的に直列に接続構成したことを特徴とする
光起電力素子。 - （２）前記半導体光起電力素子が結晶Ｓｉ、結晶Ｇｅ。 結晶ＧａＡｓ 、結晶ＧａＳｂ 、結晶１ｎＰ、結晶Ｉ
ｎＡｓ、結晶ＩｎＳｂ 、結晶ＣｄＴｅ 、結晶ＰｂＴ
ｅ 、結晶Ｃｕ２Ｓ から選ばれた結晶半導体光起電
力素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光起電力素子。 - （３）前記アモルファス光起電力素子と、前記半導体光
起電力素子との間に、透明膜を設けることを特徴とする
特許請求の範囲第１項および第２項記載の光起電力素子
。 - （４）前記透明膜がＩｎまたは／およびＳｎの酸化物ま
たは金属などの導電性を有することを特徴とする特許請
求の範囲第３項記載の光起電力素子。 - （５）前記透明膜が、５ｉ０２ 、 ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ
４ 、 ＢＮなどの絶縁膜をＩｎまたメンおよびＳｎの
酸化物膜で挾持してなることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の光起電力素子。 - （６）前記アモルファス光起電力素子が、アモルファス
・シリコン光起電力素子であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項および第５項
記載の光起電力素子。 - （７）前記アモルファス光起電力素子が、アモルファス
・シリコン光起電力素子およびＳｉとＧｅまたはＳｉと
ＳｎまたはＳｉとＰｂなどのアモルファス・シリコン合
金光起電力素子を光学的かつ電気的に直列に接続構成し
てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第１２
項、第３項、第４項および第５項記載の光起電力素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57207395A JPS5996777A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 光起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57207395A JPS5996777A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 光起電力素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5996777A true JPS5996777A (ja) | 1984-06-04 |
Family
ID=16539025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57207395A Pending JPS5996777A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 光起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5996777A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220380A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-28 | Shizuoka Univ | 非晶質シリコンを用いた光電変換装置 |
| JPS63152177A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | Fuji Electric Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| JPS6477181A (en) * | 1987-06-19 | 1989-03-23 | Toa Nenryo Kogyo Kk | Multilayer-structured solar battery |
| JPH01290267A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Fuji Electric Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| US5021100A (en) * | 1989-03-10 | 1991-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Tandem solar cell |
| US9559235B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
-
1982
- 1982-11-25 JP JP57207395A patent/JPS5996777A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220380A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-28 | Shizuoka Univ | 非晶質シリコンを用いた光電変換装置 |
| JPS63152177A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | Fuji Electric Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| JPS6477181A (en) * | 1987-06-19 | 1989-03-23 | Toa Nenryo Kogyo Kk | Multilayer-structured solar battery |
| JPH01290267A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Fuji Electric Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| US5021100A (en) * | 1989-03-10 | 1991-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Tandem solar cell |
| US9559235B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
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