JPS6035583A - 薄膜太陽電池装置 - Google Patents
薄膜太陽電池装置Info
- Publication number
- JPS6035583A JPS6035583A JP59132588A JP13258884A JPS6035583A JP S6035583 A JPS6035583 A JP S6035583A JP 59132588 A JP59132588 A JP 59132588A JP 13258884 A JP13258884 A JP 13258884A JP S6035583 A JPS6035583 A JP S6035583A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar battery
- solar cell
- transparent conductive
- layers
- 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
でとる太陽電池に関するものである。
でと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フスＦ化の一つの方法として、シリ
フン単結晶を用いて、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インチウェハー、さらに、５
インチ、６インチウェハーへと大面積ウェハーを用いる
方法が進みつつある。この場合、シリコン太陽電池素子
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３０〜５０ｗ＋Ａ／ｃｗ１２
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２．４００〜４．００（ｌＩＩＩＡ／
枚、２ｉ、８００〜ＧＩ３００ｍＡ／枚と極めて大トな
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。１６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り、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り出し、太
陽電池素子間の相互接続を行う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
陽電池素子を直列接続する必要がある。
フン単結晶を用いて、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インチウェハー、さらに、５
インチ、６インチウェハーへと大面積ウェハーを用いる
方法が進みつつある。この場合、シリコン太陽電池素子
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３０〜５０ｗ＋Ａ／ｃｗ１２
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２．４００〜４．００（ｌＩＩＩＡ／
枚、２ｉ、８００〜ＧＩ３００ｍＡ／枚と極めて大トな
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。１６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り、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り出し、太
陽電池素子間の相互接続を行う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
陽電池素子を直列接続する必要がある。
〈発明の目的〉
本発明は、上記従来の太陽電池における高出力化の問題
点に鑑みてなされたもので、複数個の太陽電池を積層し
て直列接続することにより、高出力化を図ると共に、更
に直列接続する太陽電池の特性を選ぶことによって高出
力化の効果を一層確実にした薄膜太陽電池装置を提供す
る。
点に鑑みてなされたもので、複数個の太陽電池を積層し
て直列接続することにより、高出力化を図ると共に、更
に直列接続する太陽電池の特性を選ぶことによって高出
力化の効果を一層確実にし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×電流の関係か伝受
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、電流を相対的に分割数分の−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きる
。また一般に、非晶質半導体材料を用いた太陽電池素子
は、素子ｊ７の増大に対し、収集効率が極めて悪（なり
（キャリアの拡散長が短い）出力電流が制限される。
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、電流を相対的に分割数分の−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きる
。また一般に、非晶質半導体材料を用いた太陽電池素子
は、素子ｊ７の増大に対し、収集効率が極めて悪（なり
（キャリアの拡散長が短い）出力電流が制限される。
これに対し、厚み方向に複数の単位太陽電池に分割する
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。センサー用太陽電池においては、分
割数を適当に選ぶことにより、任意の出力電圧を１個の
太陽電池素子から得ることがでトる。更に非晶質半導体
の特徴である低温プロセスは、透明導電膜と半導体ある
いは半導体間の薄膜成長時のオートドーピングをおさえ
ることができる。
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。センサー用太陽電池においては、分
割数を適当に選ぶことにより、任意の出力電圧を１個の
太陽電池素子から得ることがでトる。更に非晶質半導体
の特徴である低温プロセスは、透明導電膜と半導体ある
いは半導体間の薄膜成長時のオートドーピングをおさえ
ることができる。
十−＋
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段重ねた場合の異本例を示す。
太陽電池を３段重ねた場合の異本例を示す。
１は受光面を被うガラス基板（コーニング７０５９）で
、この上に銀糸電極ペースト２をパターン印刷し、５０
（）〜８５０°Ｃで焼成する。次にＩ。
、この上に銀糸電極ペースト２をパターン印刷し、５０
（）〜８５０°Ｃで焼成する。次にＩ。
Ｔ、Ｏ，（ＩＩ＋２０３ ３１１０２）透明導電膜３を
基板温２５０〜４５０°Ｃで、電子ビーム蒸着装置によ
り０．１０〜０．１５μＩ１１厚蒸着する。次に水素ガ
スペースにモノシラン（Ｓ ｉ ｌ−１、）を１０％添
加した混合ガス（Ｓ １）（４／ Ｈ２）を原料とし１
．ダイオード型のグロー放電装置によりアモルファスシ
リコン十−＋ 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 ｔｏｒｒ成
長速度は６６〜１８０Ａ／分、基板温度は十 ２５０〜３００℃で行い、Ｐ 層はＳｉ！−１４／夏１
２ガスにジボラン（ＢＪ（＠／ｌ１−１２）又を少量添
加し、Ｎ ７ＦｊｌｉＳｉｌ−Ｌ／ＨｚｆｆＸｎＡヲＪ
Ｉｂ’、Ｎ１層はＳｉＨ，／Ｈ２ガスにホスフィン（Ｐ
Ｈ−／ Ｈ２）ガスを少量添加して成長させる。
基板温２５０〜４５０°Ｃで、電子ビーム蒸着装置によ
り０．１０〜０．１５μＩ１１厚蒸着する。次に水素ガ
スペースにモノシラン（Ｓ ｉ ｌ−１、）を１０％添
加した混合ガス（Ｓ １）（４／ Ｈ２）を原料とし１
．ダイオード型のグロー放電装置によりアモルファスシ
リコン十−＋ 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 ｔｏｒｒ成
長速度は６６〜１８０Ａ／分、基板温度は十 ２５０〜３００℃で行い、Ｐ 層はＳｉ！−１４／夏１
２ガスにジボラン（ＢＪ（＠／ｌ１−１２）又を少量添
加し、Ｎ ７ＦｊｌｉＳｉｌ−Ｌ／ＨｚｆｆＸｎＡヲＪ
Ｉｂ’、Ｎ１層はＳｉＨ，／Ｈ２ガスにホスフィン（Ｐ
Ｈ−／ Ｈ２）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 ＋−十 ／Ｎ ／Ｈの第２段車位太陽電池、及び同様の透明導電
膜１１．１．２，１３．１４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
位太陽電池を形成し、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 ＋−十 ／Ｎ ／Ｈの第２段車位太陽電池、及び同様の透明導電
膜１１．１．２，１３．１４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
位太陽電池を形成し、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
ｖＩＪ３図の７モル７７入シリコンの吸収電流の計算例
から次のように決定した。つまり、第２図の各単位太陽
電池の光電流目、ｉ２．ｉ３のうち最小の値が、太陽電
池素子の出力電流ｉの値を決めるので、ｉｌ”ｉ２”ｉ
３の条件の時出力電流ｉが最大となる。そこで本兵体例
では、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１１＝ｉ２＝ｉ３となるように、各単位太陽電池
の厚みを受光面側からそれぞれ、０．（１Ｇ３μｍ０．
０．１２７μｍ、＋３．５ＧＯμｍｏとした。この場合
、Ｉ ｉ’０透明導電膜の透過率を１ （ｌ ｏ％と仮
定したか、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。
ｖＩＪ３図の７モル７７入シリコンの吸収電流の計算例
から次のように決定した。つまり、第２図の各単位太陽
電池の光電流目、ｉ２．ｉ３のうち最小の値が、太陽電
池素子の出力電流ｉの値を決めるので、ｉｌ”ｉ２”ｉ
３の条件の時出力電流ｉが最大となる。そこで本兵体例
では、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１１＝ｉ２＝ｉ３となるように、各単位太陽電池
の厚みを受光面側からそれぞれ、０．（１Ｇ３μｍ０．
０．１２７μｍ、＋３．５ＧＯμｍｏとした。この場合
、Ｉ ｉ’０透明導電膜の透過率を１ （ｌ ｏ％と仮
定したか、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。
要は光の入射方向に対して多段に張ねられた薄膜太陽電
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ｌＡｃ
長させる過程で層厚が制御される。
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ｌＡｃ
長させる過程で層厚が制御される。
＋−＋
以上、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
面電極１５にステンレス板等を用い、裏面側から本共体
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。
電池を３段重ねた場合の具体例を述べたが、第１図の裏
面電極１５にステンレス板等を用い、裏面側から本共体
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。
またこれらの池に、目的に応じ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充電変換効率が向
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ョットキー接合太陽電池
とした場合、ショットキー接合の金属膜が、実施例の透
明導電膜の働トな兼ねる、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充電変換効率が向
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ョットキー接合太陽電池
とした場合、ショットキー接合の金属膜が、実施例の透
明導電膜の働トな兼ねる、即ち透明導電膜を省略できる
ことは容易に類推できる。
く効 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
ける利点を生が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゛ζ構成することにより、簡単な構成で
高出力を取り出すことかでき且つ積層される単位薄膜太
陽電池は予め出力電流がほぼ一定になるよう１こ選はれ
ているため、効率的に高出力を導出し得る太陽電池を得
ることがでトる。
ける利点を生が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゛ζ構成することにより、簡単な構成で
高出力を取り出すことかでき且つ積層される単位薄膜太
陽電池は予め出力電流がほぼ一定になるよう１こ選はれ
ているため、効率的に高出力を導出し得る太陽電池を得
ることがでトる。
＋−十
＠１図は、本発明ｌこよる、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図の等何回路、第３図は入
射光をＡ Ｍ ２ ７５ ｍｕ／ ｃｍ”と仮定したと
外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 ：〃う又基板、 ２ ；グリ、ド電極、３．７．１
１：透明導電膜、 ＋ ４．８，１２：Ｆ’ 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 （１１！！２名）第
１
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図の等何回路、第３図は入
射光をＡ Ｍ ２ ７５ ｍｕ／ ｃｍ”と仮定したと
外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 ：〃う又基板、 ２ ；グリ、ド電極、３．７．１
１：透明導電膜、 ＋ ４．８，１２：Ｆ’ 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 （１１！！２名）第
１
Claims (1)
- １）一方の電極と他方の電極間に、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な″シ個以上
積層し、上記各単位薄膜太陽電池は出力電流をほぼ等し
く形成してなることを特徴とする薄膜太陽電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59132588A JPS6035583A (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 |
|---|---|---|---|
| JP59132588A JPS6035583A (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 |
|---|---|
| JPS6035583A true JPS6035583A (ja) | 1985-02-23 |
Family
ID=15084848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59132588A Pending JPS6035583A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 薄膜太陽電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035583A (ja) |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59132588A patent/JPS6035583A/ja active Pending
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