JPS6022381A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPS6022381A JPS6022381A JP58129542A JP12954283A JPS6022381A JP S6022381 A JPS6022381 A JP S6022381A JP 58129542 A JP58129542 A JP 58129542A JP 12954283 A JP12954283 A JP 12954283A JP S6022381 A JPS6022381 A JP S6022381A
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- H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
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- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
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- H10F77/315—Coatings for devices having potential barriers for photovoltaic cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties
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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
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
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- 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】
(技術分野)
本発明は、InP太@電池に関し、特に耐放射線特性に
優れた高効率の太陽電池に関するものである。
優れた高効率の太陽電池に関するものである。
(従来技術)
従来、宇宙用太陽電池として、81太陽電池が使用され
て来た。しかし、宇宙環境においては、各種放射線が存
在し、半導体内に格子欠陥が生成される結果、太陽電池
の出力低下を招くことになる。
て来た。しかし、宇宙環境においては、各種放射線が存
在し、半導体内に格子欠陥が生成される結果、太陽電池
の出力低下を招くことになる。
従来使用されて来た81太陽電池では、材料Stが間接
遷移形のバンド構造を有する半導体であるが故に、放射
線に弱い欠点があった。
遷移形のバンド構造を有する半導体であるが故に、放射
線に弱い欠点があった。
そこで、81太陽電池では、基板層の伝導形および抵抗
率の最適化、更には放射線防護用のカバーガラスの使用
等の対策を講することにより、放射線劣化の低減を図っ
て来たが、宇宙環境における太陽電池の寿命は!程度度
であった。
率の最適化、更には放射線防護用のカバーガラスの使用
等の対策を講することにより、放射線劣化の低減を図っ
て来たが、宇宙環境における太陽電池の寿命は!程度度
であった。
また、直接遷移形バンド構造を有するGaA、B用いた
太陽電池を宇宙用に適用することも検討されている。G
、A、l!電池は81太陽電池に比べて耐放射線特性が
改善されてはいるものの、宇宙環境におけるGaA、を
陽電池の寿命は10年程度と推定され、十分とは言えな
い。さらに、G、A8は表面再結合速度が高く、GaA
act陽電池は表面結合速度の影響を抑制するために窓
層を必要とするなど、複雑な素子措造を形成する必要が
あった。
太陽電池を宇宙用に適用することも検討されている。G
、A、l!電池は81太陽電池に比べて耐放射線特性が
改善されてはいるものの、宇宙環境におけるGaA、を
陽電池の寿命は10年程度と推定され、十分とは言えな
い。さらに、G、A8は表面再結合速度が高く、GaA
act陽電池は表面結合速度の影響を抑制するために窓
層を必要とするなど、複雑な素子措造を形成する必要が
あった。
第1図は、従来のSin+−p接合形太陽電池およびG
、A8ヘテロフェイス桁造G、AJ陽i池の/ MeV
電子線照射による光電変換効率の相対変化の一例を示す
。
、A8ヘテロフェイス桁造G、AJ陽i池の/ MeV
電子線照射による光電変換効率の相対変化の一例を示す
。
宇宙における放射線環境の下で太陽電池を使用する場合
に考慮すべき粒子線としては、粒子線束の大きい/ M
eV 電子線があり、IO生年間換算すると、太陽電池
は10”ctrt−2程度の被曝を受けることになる。
に考慮すべき粒子線としては、粒子線束の大きい/ M
eV 電子線があり、IO生年間換算すると、太陽電池
は10”ctrt−2程度の被曝を受けることになる。
すなわち、上述したような太陽電池を宇宙環境でIO年
間程度使用すると、81太陽電池およびG、A、& 6
電池は各々、効率が半分以下におよび70%程度に低
下Tることになり、従来の81太陽電池やG@A林陽電
池は放射線に弱い欠点があった。
間程度使用すると、81太陽電池およびG、A、& 6
電池は各々、効率が半分以下におよび70%程度に低
下Tることになり、従来の81太陽電池やG@A林陽電
池は放射線に弱い欠点があった。
(目 的)
本発明は、これらの欠点を除去するためになされたもの
で、その目的は、耐放射線特性に優れたInP結晶を用
いて太@電池を構成し、基板層のキャリア濃度および接
合深さの最適化を図ることにより、耐放射線特性に優れ
た高効率の太@電池を提供することにある0 (発明の構成) かかる目的を達成するために、本発明の第7の形態では
、p形InP単結晶基板上にn形InP層を形成し、n
形1nP層の厚さを1μm以下となし、かつp形lnP
層のキャリア濃度を、2 X 10”cm−’以上に定
める。
で、その目的は、耐放射線特性に優れたInP結晶を用
いて太@電池を構成し、基板層のキャリア濃度および接
合深さの最適化を図ることにより、耐放射線特性に優れ
た高効率の太@電池を提供することにある0 (発明の構成) かかる目的を達成するために、本発明の第7の形態では
、p形InP単結晶基板上にn形InP層を形成し、n
形1nP層の厚さを1μm以下となし、かつp形lnP
層のキャリア濃度を、2 X 10”cm−’以上に定
める。
本発明の第一の形態では、p形■nP単結晶基板上にp
形1nPエピタキシャル成長層を形成し、p形InPエ
ピタキシャル成長層上にn形xnpt=を形成し、n形
InP層の厚さを1μm以下となし、かつp形InPM
のキャリア濃度を2×/θ”ff1−’以上に定める。
形1nPエピタキシャル成長層を形成し、p形InPエ
ピタキシャル成長層上にn形xnpt=を形成し、n形
InP層の厚さを1μm以下となし、かつp形InPM
のキャリア濃度を2×/θ”ff1−’以上に定める。
(実 施 例)
以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。なお
、以下に示す実施例は単なる例示に過ぎず、本発明の枠
の中で種々の改良や変形があり得ることは勿論である0 まず1第一図に、本発明の根幹をなすll1P単結晶の
少数キャリア拡散長の/ MeV電子線照射効果をG、
A、!¥1.結晶の結果と比較して示す。太陽電池特性
を支配する物性パラメータとしては少数キャリア拡散長
が重要であり、この実験結果によれば、caAa単結晶
よりもInP単結晶の方が放射線照射による少数キャリ
ア拡散長の低下が少ないことが見い出された。
、以下に示す実施例は単なる例示に過ぎず、本発明の枠
の中で種々の改良や変形があり得ることは勿論である0 まず1第一図に、本発明の根幹をなすll1P単結晶の
少数キャリア拡散長の/ MeV電子線照射効果をG、
A、!¥1.結晶の結果と比較して示す。太陽電池特性
を支配する物性パラメータとしては少数キャリア拡散長
が重要であり、この実験結果によれば、caAa単結晶
よりもInP単結晶の方が放射線照射による少数キャリ
ア拡散長の低下が少ないことが見い出された。
第3図に、本発明の根幹をなす■nP単結晶に1MeV
電子線を照射した場合の少数キャリア拡散長に関する
損傷度のInP単結晶のキャリア濃度依存性を示す。こ
の実験結果によれば、キャリア濃度の高いInP単結晶
において放射線照射による少数キャリア拡散長の低下が
少ないことが見い出された。さらに、放射線照射による
InP単結晶のキャリア濃度低下がやはりInP単結晶
のキャリア濃度の高い場合に抑制されることも見い出さ
れた。
電子線を照射した場合の少数キャリア拡散長に関する
損傷度のInP単結晶のキャリア濃度依存性を示す。こ
の実験結果によれば、キャリア濃度の高いInP単結晶
において放射線照射による少数キャリア拡散長の低下が
少ないことが見い出された。さらに、放射線照射による
InP単結晶のキャリア濃度低下がやはりInP単結晶
のキャリア濃度の高い場合に抑制されることも見い出さ
れた。
すなわち、以上の実験結果から、InP単結晶はQ&A
8単結晶に比べて耐放射線特性に優れていること、およ
び放射線照射に伴なうInP単結晶中の少数キャリア拡
散長およびキャリア濃度の低下の度合が単結晶のキャリ
ア濃度に依存することを確認した。
8単結晶に比べて耐放射線特性に優れていること、およ
び放射線照射に伴なうInP単結晶中の少数キャリア拡
散長およびキャリア濃度の低下の度合が単結晶のキャリ
ア濃度に依存することを確認した。
本発明は、かかる現象を利用してなしたものであり、こ
の現象を利用すれば、G、A、太+(3,電池よりも放
射線に強いInP太陽電池を描戒できることがわかった
。
の現象を利用すれば、G、A、太+(3,電池よりも放
射線に強いInP太陽電池を描戒できることがわかった
。
第参図は、本発明によるInP太陽電池の構成の一例を
示す。ここで、lはp彫工nP単結晶基板であり、この
基板l上にn形InP J’W 2をエピタキシャル成
長法あるいは熱拡散法などで形成する。このn形層λ上
にA1等による櫛形状の収集電極3を配置し、更にn形
層λには収集電極3を覆ってs so2等から成る反射
防止膜ダを被着する。jは基板/の裏面電極である。太
陽光は反射防止膜lの側から入射する0 第5図は、本発明太陽電池の他の構成例を示し、ここで
は、p形InP単結晶基板lの上にp形I。Pエピタキ
シャル成長層tをエピタキシャル成長させ、その層6の
上にn形InP層2をエピタキシャル成長させる。本例
におけるその他の構成は第弘図の例と同様であり、省略
する。
示す。ここで、lはp彫工nP単結晶基板であり、この
基板l上にn形InP J’W 2をエピタキシャル成
長法あるいは熱拡散法などで形成する。このn形層λ上
にA1等による櫛形状の収集電極3を配置し、更にn形
層λには収集電極3を覆ってs so2等から成る反射
防止膜ダを被着する。jは基板/の裏面電極である。太
陽光は反射防止膜lの側から入射する0 第5図は、本発明太陽電池の他の構成例を示し、ここで
は、p形InP単結晶基板lの上にp形I。Pエピタキ
シャル成長層tをエピタキシャル成長させ、その層6の
上にn形InP層2をエピタキシャル成長させる。本例
におけるその他の構成は第弘図の例と同様であり、省略
する。
InPはG、ABに比べて表面再結合速度が低く、太I
Jjj電池構造としてはGaA、太陽電池において必須
であった窓層を必要とせず、第1図あるいは第S図に示
すように、簡単な素子構造で溝底できることがわかる。
Jjj電池構造としてはGaA、太陽電池において必須
であった窓層を必要とせず、第1図あるいは第S図に示
すように、簡単な素子構造で溝底できることがわかる。
これら本発明の実施例において・は、n形1nP層2の
厚み(接合深さxj)はO,l−29mの範囲のものを
検討した。また、p形InPエピタキシャル成長層乙の
厚みは2〜!μmの範囲のものを用いた。
厚み(接合深さxj)はO,l−29mの範囲のものを
検討した。また、p形InPエピタキシャル成長層乙の
厚みは2〜!μmの範囲のものを用いた。
さらに、n形InP層−のキャリア濃度は1〜/θ×l
θ18m’、p彫工nP基板lおよびp形InP層6の
キャリア濃度は4(、tX/θ16〜/ X 10”α
−6の範囲のものを検討した。
θ18m’、p彫工nP基板lおよびp形InP層6の
キャリア濃度は4(、tX/θ16〜/ X 10”α
−6の範囲のものを検討した。
第6図は、本発明に係る接合深さxJがo、7μmでキ
ャリア濃度Poが約10”cWL−’ 、 、2 X/
θ’ff1−’およびjX/θ’%+t’のInP太陽
電池(実線)および従来のへテロフェイスG、As太陽
電池(破線)について、/MoV電千線電封線照射効率
の相対変化を比較して示す。
ャリア濃度Poが約10”cWL−’ 、 、2 X/
θ’ff1−’およびjX/θ’%+t’のInP太陽
電池(実線)および従来のへテロフェイスG、As太陽
電池(破線)について、/MoV電千線電封線照射効率
の相対変化を比較して示す。
第6図かられかるように、本発明に係るInP太陽電池
は、従来のへテロフェイスGa〜太陽電池よりも耐放射
線特性に優れている1゜耐用年数を、効率が照射前の7
I%以上を維持する期間とすれば、InP太陽電池を、
宇宙環境において用いた場合には、耐用年数として70
0年以上を期待できることがわかる。
は、従来のへテロフェイスGa〜太陽電池よりも耐放射
線特性に優れている1゜耐用年数を、効率が照射前の7
I%以上を維持する期間とすれば、InP太陽電池を、
宇宙環境において用いた場合には、耐用年数として70
0年以上を期待できることがわかる。
また、p形InP基板lおよびp形InP層乙のキャリ
ア濃度の増加と共に■nP太陽電池の耐放射線特性が改
善されることも確認された。上記p形InP基板lおよ
びp形InP層乙のキャリア濃度として2×10crL
以上に選べば、耐放射線特性に優れた工nP太陽電池
を槽底できる。
ア濃度の増加と共に■nP太陽電池の耐放射線特性が改
善されることも確認された。上記p形InP基板lおよ
びp形InP層乙のキャリア濃度として2×10crL
以上に選べば、耐放射線特性に優れた工nP太陽電池
を槽底できる。
また、接合深さxJの減少と共に工nP太@電池の耐放
射線特性も向上するので、:tjを/pm以下に選べば
、耐放射線特性に擾れたInP太陽電池を実現できる。
射線特性も向上するので、:tjを/pm以下に選べば
、耐放射線特性に擾れたInP太陽電池を実現できる。
さらに、本発明に係る工nP太@電池では、光電変換効
率/6.j〜〃%程度のものが得られており、高効率で
なおかつ耐放射線特性に優れた太陽電池を提供できる。
率/6.j〜〃%程度のものが得られており、高効率で
なおかつ耐放射線特性に優れた太陽電池を提供できる。
(効 果)
以上説明したように、本発明によれば、太陽電池材料と
してInPを用い、p形基板およびp形層のキャリア濃
度および接合深さの最適化を図ることによって、従来の
太#、電池に比べて、耐放射線特性に優れ、しかも光電
変換効率が高いなどの利点を有する太陽電池を得ること
ができる。
してInPを用い、p形基板およびp形層のキャリア濃
度および接合深さの最適化を図ることによって、従来の
太#、電池に比べて、耐放射線特性に優れ、しかも光電
変換効率が高いなどの利点を有する太陽電池を得ること
ができる。
従って・本発明に係る太陽電池は宇宙用太陽電池として
有用である。
有用である。
m/FAは従来のSln+−μさ合およびヘテロフェイ
スGaA林陽電池の放射聯;)劣化の一例を示す特性曲
線図、第一図は本発明の根幹をなすInP単結晶の放射
線照射効果とG、A、$1結晶との比較を示す特性曲線
図、第3図は本発明の根幹をなすInP単結晶の放射線
照射効果に及ぼすキャリア濃度の影響を示す特性曲線図
、第4I図および第、を図は本発明によるInP太陽電
池の構造の」例を示す断面図、第を図は本発明に係る太
陽電池および従来のGaA3太陽亀池について/ Me
V電子線照射による出方の相対変化を比較して示す特性
曲線図°Cある。 l・・・p彫工nP単結晶基板、 2・・・n形InP層、 3・・・収集電極、 ダ・・・反射防止膜、 !・・・裏面電極、 6・・・p形InPエピタキシャル層。 特許出願人 日本電信電話公社
スGaA林陽電池の放射聯;)劣化の一例を示す特性曲
線図、第一図は本発明の根幹をなすInP単結晶の放射
線照射効果とG、A、$1結晶との比較を示す特性曲線
図、第3図は本発明の根幹をなすInP単結晶の放射線
照射効果に及ぼすキャリア濃度の影響を示す特性曲線図
、第4I図および第、を図は本発明によるInP太陽電
池の構造の」例を示す断面図、第を図は本発明に係る太
陽電池および従来のGaA3太陽亀池について/ Me
V電子線照射による出方の相対変化を比較して示す特性
曲線図°Cある。 l・・・p彫工nP単結晶基板、 2・・・n形InP層、 3・・・収集電極、 ダ・・・反射防止膜、 !・・・裏面電極、 6・・・p形InPエピタキシャル層。 特許出願人 日本電信電話公社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 /)p形InP単結晶基板上にn形InP#を形成し、
該n形InP層の厚さを11m以下となし、かつ前記p
形InP層のキャリア濃度を2×lθ16儒 以上に定
めたことを特徴とする太@電池。 λ)p形ItIP単結晶基板上にp形l1IPエピタキ
シャル成長層な形成し、該p形InPエピタキシャル成
長層上にn彫工。−P J’Jjを形成し、該nB I
nP ffl#の厚さを1μm以下となし、かつ前記p
形1nP層のキャリア濃度をコX 10”am−”以上
に定めたことを特徴とする太陽電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58129542A JPS6022381A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 太陽電池 |
| US06/631,091 US4591654A (en) | 1983-07-18 | 1984-07-16 | Solar cells based on indium phosphide |
| DE3426338A DE3426338A1 (de) | 1983-07-18 | 1984-07-17 | Solarzelle |
| FR8411316A FR2549642B1 (fr) | 1983-07-18 | 1984-07-17 | Cellule solaire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58129542A JPS6022381A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6022381A true JPS6022381A (ja) | 1985-02-04 |
Family
ID=15012092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58129542A Pending JPS6022381A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6022381A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS514986A (ja) * | 1974-07-03 | 1976-01-16 | Hitachi Ltd | |
| JPS51123588A (en) * | 1975-04-22 | 1976-10-28 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacturing method of thin film solar battery |
| JPS53102688A (en) * | 1977-02-16 | 1978-09-07 | Western Electric Co | Element |
| JPS58137263A (ja) * | 1982-02-09 | 1983-08-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
-
1983
- 1983-07-18 JP JP58129542A patent/JPS6022381A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS514986A (ja) * | 1974-07-03 | 1976-01-16 | Hitachi Ltd | |
| JPS51123588A (en) * | 1975-04-22 | 1976-10-28 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacturing method of thin film solar battery |
| JPS53102688A (en) * | 1977-02-16 | 1978-09-07 | Western Electric Co | Element |
| JPS58137263A (ja) * | 1982-02-09 | 1983-08-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 太陽電池 |
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