JPS6035582A - 薄膜太陽電池装置 - Google Patents
薄膜太陽電池装置Info
- Publication number
- JPS6035582A JPS6035582A JP59132587A JP13258784A JPS6035582A JP S6035582 A JPS6035582 A JP S6035582A JP 59132587 A JP59132587 A JP 59132587A JP 13258784 A JP13258784 A JP 13258784A JP S6035582 A JPS6035582 A JP S6035582A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- thin film
- solar battery
- film solar
- unit
- 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
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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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV 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】
く技術分野〉
本発明は薄膜太陽電池において高出力を導出することが
できる太陽電池に関するものである。
できる太陽電池に関するものである。
〈従来技術〉
電力用太陽電池の低コスト化の一つの方法として、シリ
コン単結晶を用いて、プロセスコストを低減させるため
、３インチウェハーか呟４インナウェハー、さら１こ、
５インチ、６インチ゛ンエハーへと大面積ウェハーを用
いる方法か進みつつある。この場合、シリコン太陽電池
素ｐの最適動作電圧は０．４〜０．５ｖと一定であり、
最適動作電流は、単位面積当り３０−５０ｍＡ／ｃｍ’
であるので４インチウェハーや５インチウェハーでは、
１枚当りそれぞれ２＋４００−４＋０００ｍＡＺ枚、３
．８００−６，３００ｍＡ／枚と極めて大きな電流とな
り、素子の直列抵抗を相当小さくしないと直列抵抗によ
る電力損失は無視できなくなる。直列抵抗を小さくしよ
うとすれば、現実的には電極面積の受光面積に対する割
合が増大することとな１）、太陽電池素子の実効的な充
電変換効率の減少となる。この解決法の一つの方法とし
て、受光面から複数のリード線を取１）出し、太陽電池
素子間の相互接続を行）ことが考えられるが、これは接
続配線コストの増大につながる。またセンサ用太陽電池
においては、単一太陽電池素子の動作電圧が一定である
ため、任意な出力電圧を得るためには複数個の太陽電池
素子を１に列接続する必要がある。
コン単結晶を用いて、プロセスコストを低減させるため
、３インチウェハーか呟４インナウェハー、さら１こ、
５インチ、６インチ゛ンエハーへと大面積ウェハーを用
いる方法か進みつつある。この場合、シリコン太陽電池
素ｐの最適動作電圧は０．４〜０．５ｖと一定であり、
最適動作電流は、単位面積当り３０−５０ｍＡ／ｃｍ’
であるので４インチウェハーや５インチウェハーでは、
１枚当りそれぞれ２＋４００−４＋０００ｍＡＺ枚、３
．８００−６，３００ｍＡ／枚と極めて大きな電流とな
り、素子の直列抵抗を相当小さくしないと直列抵抗によ
る電力損失は無視できなくなる。直列抵抗を小さくしよ
うとすれば、現実的には電極面積の受光面積に対する割
合が増大することとな１）、太陽電池素子の実効的な充
電変換効率の減少となる。この解決法の一つの方法とし
て、受光面から複数のリード線を取１）出し、太陽電池
素子間の相互接続を行）ことが考えられるが、これは接
続配線コストの増大につながる。またセンサ用太陽電池
においては、単一太陽電池素子の動作電圧が一定である
ため、任意な出力電圧を得るためには複数個の太陽電池
素子を１に列接続する必要がある。
〈発明の目的〉
本発明は、」二記従来装置における接続配線コスト増大
の問題及び所望出力電圧を得る接続関係の問題点に鑑み
てなされたもので、金属板を支持体として簡単な構造で
非晶質太陽電池を多層に積層して高出力化を図った薄膜
太陽電池装置を提供する。
の問題及び所望出力電圧を得る接続関係の問題点に鑑み
てなされたもので、金属板を支持体として簡単な構造で
非晶質太陽電池を多層に積層して高出力化を図った薄膜
太陽電池装置を提供する。
〈実施例〉
太陽電池装置の出力は、出力＝電圧×電流の関係から、
受光面から厚み方向に複数の単位太陽電池に分割し、電
圧を分割数倍し、電流を相対的に薪割数分の−に減少さ
せることにより、直列抵抗損失を減少させることがでト
る。また一般に、非晶質半導体相ＩＩを用いた太陽電池
素子は、素子厚の増大に対し、収集効率が極めて悪くな
つくキャリアのＪｄ、改良が短い）出力電流が制限され
る。これに対し、厚みｈ向に複数の単位太陽電池に９古
１１するという実施例の構造は、受光面から深いところ
でのキャリアの収集効率を増大させ、太陽電池素子の光
電変換効率向上に寄与する。センサー用太陽電北におい
ては、分割数を適当に進上゛ことにより、任ムの出力電
圧を１個の太陽電池素子から得ることができる。更に非
晶質半導体の特徴て゛ある低温プロセスは、透明導電膜
と半導１本あるいは半導体間の薄膜成長時のオートドー
ヒングをおさえることができる。
受光面から厚み方向に複数の単位太陽電池に分割し、電
圧を分割数倍し、電流を相対的に薪割数分の−に減少さ
せることにより、直列抵抗損失を減少させることがでト
る。また一般に、非晶質半導体相ＩＩを用いた太陽電池
素子は、素子厚の増大に対し、収集効率が極めて悪くな
つくキャリアのＪｄ、改良が短い）出力電流が制限され
る。これに対し、厚みｈ向に複数の単位太陽電池に９古
１１するという実施例の構造は、受光面から深いところ
でのキャリアの収集効率を増大させ、太陽電池素子の光
電変換効率向上に寄与する。センサー用太陽電北におい
ては、分割数を適当に進上゛ことにより、任ムの出力電
圧を１個の太陽電池素子から得ることができる。更に非
晶質半導体の特徴て゛ある低温プロセスは、透明導電膜
と半導１本あるいは半導体間の薄膜成長時のオートドー
ヒングをおさえることができる。
十−士
第１図に、Ｐ ／Ｎ ／Ｎ アモルファスシリコン単位
太陽電池を３段重ねた場合の具体例を示す。
太陽電池を３段重ねた場合の具体例を示す。
１は受光面を被うガラス基板（フーニング７０５９）で
、この上に銀糸電極ペースト２をパターン印刷し、５０
０〜８５０℃で焼成する。次に１゜”ｌ’、ｏ、（１１
１２０，−３Ｉ＋０２）透明導電膜３を基板温度２５０
〜４５０℃で、電子ビーム蒸着装置によ１１０．１０〜
０．１５μ耐７蒸着する。次に水素がスペースにモノシ
ラン（Ｓｉｎ−）を１０％添加した混合ガス（ＳｉＨ，
／Ｈ２）を原料とし、ダイオード型のグロー放電装置に
よりアモルファスシリコン＋−＋ 単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ （第１図４ 、５ 。
、この上に銀糸電極ペースト２をパターン印刷し、５０
０〜８５０℃で焼成する。次に１゜”ｌ’、ｏ、（１１
１２０，−３Ｉ＋０２）透明導電膜３を基板温度２５０
〜４５０℃で、電子ビーム蒸着装置によ１１０．１０〜
０．１５μ耐７蒸着する。次に水素がスペースにモノシ
ラン（Ｓｉｎ−）を１０％添加した混合ガス（ＳｉＨ，
／Ｈ２）を原料とし、ダイオード型のグロー放電装置に
よりアモルファスシリコン＋−＋ 単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ （第１図４ 、５ 。
６）の成長を行う。この場合、ガス圧は１〜５ ｔｏｒ
ｒ、成長速度は６０〜１８１１ Ａ／分、基板温度は＋ ２５（）〜３００℃で行い、Ｐ 層はＳ ｉ Ｈ、／
Ｈ２ガスにノボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）ガスを少量添加
し、Ｎ一層はＳｉＨ，／Ｈ２ｆｆスのみを用・・、Ｎ＋
層はＳ ｉ Ｈ４／ Ｈ２Ｎスにホスフィン（ＰＩＬ／
ｌｌ２）ガスを少量添加して成長させる。
ｒ、成長速度は６０〜１８１１ Ａ／分、基板温度は＋ ２５（）〜３００℃で行い、Ｐ 層はＳ ｉ Ｈ、／
Ｈ２ガスにノボラン（Ｂ２Ｈ６／Ｈ２）ガスを少量添加
し、Ｎ一層はＳｉＨ，／Ｈ２ｆｆスのみを用・・、Ｎ＋
層はＳ ｉ Ｈ４／ Ｈ２Ｎスにホスフィン（ＰＩＬ／
ｌｌ２）ガスを少量添加して成長させる。
第１段の単位太陽電池が形成されたガラス基板１につい
て、入射光の全部或いは一部を透過させる特性をもつ透
明導電膜７を介して、８，９及び１０のアモルファスシ
リコン単位太陽電池層Ｐ＋−＋ ／Ｎ ／Ｎ の第２段車位太陽電池、及び同様の透明導
電膜１１．１２，１３．１４のアモルファス十−＋ シリコン単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ の第３段の単
１ｑ太陽電池を形成し、次に裏面電極１５をニッケルの
無電解メッキ法及び電解メッキ法を併用して形成する。
て、入射光の全部或いは一部を透過させる特性をもつ透
明導電膜７を介して、８，９及び１０のアモルファスシ
リコン単位太陽電池層Ｐ＋−＋ ／Ｎ ／Ｎ の第２段車位太陽電池、及び同様の透明導
電膜１１．１２，１３．１４のアモルファス十−＋ シリコン単位太陽電池層Ｐ ／Ｎ ／Ｎ の第３段の単
１ｑ太陽電池を形成し、次に裏面電極１５をニッケルの
無電解メッキ法及び電解メッキ法を併用して形成する。
上記の各単位太陽電池の厚みは、第２図の等価回路及び
第３図のアモルファスシリコンの吸収電流の計算例から
次のように決定しｔこ。つまり、第２図の各単位太陽電
池の光電流ｉ１．ｉ２．ｉ３のうち最小の値が、太陽電
池素ｒ−の出力電流１の値を決めるので、ｉｌ’＝ｉ２
＝ｉ３の条１′１の時出力電流ｉが最大となる。そこで
本具体例では、第３図のアモルファスシリコンの吸収電
流の５４１例から１１”１２＝ｉ３となるように、各単
位太陽電池のＪ７みを受光面側からそれぞれ、０．（１
６３μｍ、（）、１２７μｍ１．０．５６０μｍとした
。この場合、ＩＴＯ透明導電膜の透過率を１００％と仮
定したが、現実的にはこの透過率とキャリア拡散長を考
慮して、各単位太陽電池の厚みを決定する必要がある。
第３図のアモルファスシリコンの吸収電流の計算例から
次のように決定しｔこ。つまり、第２図の各単位太陽電
池の光電流ｉ１．ｉ２．ｉ３のうち最小の値が、太陽電
池素ｒ−の出力電流１の値を決めるので、ｉｌ’＝ｉ２
＝ｉ３の条１′１の時出力電流ｉが最大となる。そこで
本具体例では、第３図のアモルファスシリコンの吸収電
流の５４１例から１１”１２＝ｉ３となるように、各単
位太陽電池のＪ７みを受光面側からそれぞれ、０．（１
６３μｍ、（）、１２７μｍ１．０．５６０μｍとした
。この場合、ＩＴＯ透明導電膜の透過率を１００％と仮
定したが、現実的にはこの透過率とキャリア拡散長を考
慮して、各単位太陽電池の厚みを決定する必要がある。
要は光の入射方向ｔこ対して多段に重ねられたＮ膜太陽
電池において、重ねられた各単位太陽電池から得られる
光出力電流がほぼ等しくなるように、太陽電池層を成長
させる過程で層厚が制御される。
電池において、重ねられた各単位太陽電池から得られる
光出力電流がほぼ等しくなるように、太陽電池層を成長
させる過程で層厚が制御される。
十−＋
以」二、Ｐ／Ｎ／Ｎ アモルファスシリコン単位太陽電
池を３段重ねた場合の具体例を述べたが、第１図の裏面
型１ｆｉ１５にステンレス板等を用い、裏面側から本兵
体例とは逆に順次、各層を形成してガラス基板を重ねて
もよいことは、容易に類推できる。
池を３段重ねた場合の具体例を述べたが、第１図の裏面
型１ｆｉ１５にステンレス板等を用い、裏面側から本兵
体例とは逆に順次、各層を形成してガラス基板を重ねて
もよいことは、容易に類推できる。
またこれらの他に、目的に応して本発明により単位太陽
電池の層構造、重ね段数を任意に選ぶことにより、非晶
質半導体材料を用いた太陽電池素子の光電変換効率が向
上し、また高出力電圧が得られその応用範囲が飛躍的に
広がる。単位太陽電池構造をシタントキー接合太陽電池
とした場合、シシットキー接合の金属膜が、実施例の透
明導電膜の働きを兼ねる、即ち透明導電膜を省略できる
ことは容易に類推できる。
電池の層構造、重ね段数を任意に選ぶことにより、非晶
質半導体材料を用いた太陽電池素子の光電変換効率が向
上し、また高出力電圧が得られその応用範囲が飛躍的に
広がる。単位太陽電池構造をシタントキー接合太陽電池
とした場合、シシットキー接合の金属膜が、実施例の透
明導電膜の働きを兼ねる、即ち透明導電膜を省略できる
ことは容易に類推できる。
〈効 果〉
以上本発明によれば、薄膜太陽電池の製造プロセスにお
ける利、１話を生かして太陽電池素子を光の入射方向に
対して複数段に重ねて構成することにより、簡単な構成
で高出力を収り出すことができ金属板を一方の電極とし
てするため金属板に直ちに薄膜半導体層を積層して薄膜
太陽電池を作製することができ、簡単な構造で複数の太
陽電池か直列接続された高出力太陽電池を４６る。
ける利、１話を生かして太陽電池素子を光の入射方向に
対して複数段に重ねて構成することにより、簡単な構成
で高出力を収り出すことができ金属板を一方の電極とし
てするため金属板に直ちに薄膜半導体層を積層して薄膜
太陽電池を作製することができ、簡単な構造で複数の太
陽電池か直列接続された高出力太陽電池を４６る。
＋−＋
第１図は、本発明による、Ｐ ／Ｎ ／Ｎ アモルファ
スシリコン単位太陽電池を３段重ねた場合の太陽電池素
子の断面図、第２図は第１図の等価回路、第３図は入射
光をＡ ＩＶｉ ２ ７ ”、） ＋ｎｕ＋／ ａｍ”
と仮定したときのアモルファスシリコンの素子厚と吸収
電流の関係を示す図である。 １ ニガラス基板、 ２ニゲリント電極、３．７．１１
：透明導電膜、 ＋ ４．８．１２ ： Ｐ アモルファスシリコン層、５．
９，１３ ： Ｎ アモルファスシリコン層、＋ ６．１０．１４ ：Ｎ アモルファスシリコン層、１５
：裏面電極、 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 （他２名）＄ｌＬ！
Ｉ ｓＪ屡鷹−Ｊ 第３ 図
スシリコン単位太陽電池を３段重ねた場合の太陽電池素
子の断面図、第２図は第１図の等価回路、第３図は入射
光をＡ ＩＶｉ ２ ７ ”、） ＋ｎｕ＋／ ａｍ”
と仮定したときのアモルファスシリコンの素子厚と吸収
電流の関係を示す図である。 １ ニガラス基板、 ２ニゲリント電極、３．７．１１
：透明導電膜、 ＋ ４．８．１２ ： Ｐ アモルファスシリコン層、５．
９，１３ ： Ｎ アモルファスシリコン層、＋ ６．１０．１４ ：Ｎ アモルファスシリコン層、１５
：裏面電極、 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 （他２名）＄ｌＬ！
Ｉ ｓＪ屡鷹−Ｊ 第３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）電極となる金属板と、該金属板上に非晶質或いは結
晶質の薄膜半導体層からなる単位薄膜太陽電池を２個以
上積層してなり、最上層非晶質半導体に形成された透明
電極と上記金属板との間に２個以上の単位薄膜太陽電池
が直列接続されてなる薄膜太陽電池装置。 十−＋ ２）前記非晶質半導体層は１） ／Ｎ ／Ｎ 構造から
なるアモルファス９９３フ層からなることを特徴とする
請求の範囲第１項記載の４）莫太陽電池装置。 ３）前記金属板はステンレス板であることを特徴とする
請求の範囲第１項記載の薄膜太陽電池装置。 ４）前記非晶質半導体層は、金属板側からＮ＋−十 ／Ｎ ／Ｐ の順に積層されたアモルファスシリコン層
からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の薄膜
太陽電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132587A JPS6035582A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 薄膜太陽電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132587A JPS6035582A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 薄膜太陽電池装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1861279A Division JPS55111180A (en) | 1979-02-19 | 1979-02-19 | Thin-film solar battery of high output voltage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6035582A true JPS6035582A (ja) | 1985-02-23 |
Family
ID=15084823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132587A Pending JPS6035582A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 薄膜太陽電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035582A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101807627A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-08-18 | 日强光伏科技有限公司 | 一种硅基太阳能电池正面栅电极的制备方法 |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59132587A patent/JPS6035582A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101807627A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-08-18 | 日强光伏科技有限公司 | 一种硅基太阳能电池正面栅电极的制备方法 |
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