JPS6037788A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
- Publication number
- JPS6037788A JPS6037788A JP58145032A JP14503283A JPS6037788A JP S6037788 A JPS6037788 A JP S6037788A JP 58145032 A JP58145032 A JP 58145032A JP 14503283 A JP14503283 A JP 14503283A JP S6037788 A JPS6037788 A JP S6037788A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- band gap
- film
- electrode
- 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
Links
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
-
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、非単結晶シリコン太陽電池に関するものであ
シ、詳しくは、活性層であるｉ型半導体層のバンドギャ
ップよりも大きいバンドギャップを有するｐ型及びｎ型
半導体層でｉ型半導体層をはさみ、かつ、光入射側電極
の対抗電極として光の反射率の高い電極を用いることを
特徴とする高効率太陽電池に関するものである。
シ、詳しくは、活性層であるｉ型半導体層のバンドギャ
ップよりも大きいバンドギャップを有するｐ型及びｎ型
半導体層でｉ型半導体層をはさみ、かつ、光入射側電極
の対抗電極として光の反射率の高い電極を用いることを
特徴とする高効率太陽電池に関するものである。
従来の非単結晶シリコン太陽電池は、ｐ−１−ｎ構造を
構成する半導体のバンドギャップが、ホモ接合形の場合
、第１図のエネルギーバンド構造図に示すように、Ｅ
ｐ” Ｅ ’ ＝ Ｅ ｎ （ＥＰ 二ｐ型半導体のバ
ンドギャップ＋ Ｅ ｌ ：＋型半導体のバンドギャッ
プ、Ｅｎ：ｎ型半導体のバンドギャップ）でいずれも同
程度である。より高効率化をねらったものとして光の窓
効果、すなわち、光入射側の半導体のバンドギャップを
より太きくしだへテロ接合形太陽電池があり、第２図及
び第３図にそのエネルギーバンド構造図を示す。この場
合のバンドギャップは、光入射側から、第２図では１’
ｒ ｐ＞ Ｆｒ ’ ” ｂ ” ％そして第３図では
Ｅｐ）Ｅｌ〉Ｅｎの順に４８ 成され、光入射側のバン
ドギャップが大きくなっている。第２図のＥｐ、＞Ｅｔ
よＥｎの場合は Ｅ ｐを与えるものとしてｐ型のアモ
ルファスｓｉ、−，［ｃｘ＜Ｅｐ ： １．９−２．Ｏ
ｅｖ）が用いられ、ＥＩ及びＥｎは、いずれもアモルフ
ァスＳ ｉ （Ｅ ｌ ＝Ｅｎ ： １．７−１．８
ｅＶ）である。
構成する半導体のバンドギャップが、ホモ接合形の場合
、第１図のエネルギーバンド構造図に示すように、Ｅ
ｐ” Ｅ ’ ＝ Ｅ ｎ （ＥＰ 二ｐ型半導体のバ
ンドギャップ＋ Ｅ ｌ ：＋型半導体のバンドギャッ
プ、Ｅｎ：ｎ型半導体のバンドギャップ）でいずれも同
程度である。より高効率化をねらったものとして光の窓
効果、すなわち、光入射側の半導体のバンドギャップを
より太きくしだへテロ接合形太陽電池があり、第２図及
び第３図にそのエネルギーバンド構造図を示す。この場
合のバンドギャップは、光入射側から、第２図では１’
ｒ ｐ＞ Ｆｒ ’ ” ｂ ” ％そして第３図では
Ｅｐ）Ｅｌ〉Ｅｎの順に４８ 成され、光入射側のバン
ドギャップが大きくなっている。第２図のＥｐ、＞Ｅｔ
よＥｎの場合は Ｅ ｐを与えるものとしてｐ型のアモ
ルファスｓｉ、−，［ｃｘ＜Ｅｐ ： １．９−２．Ｏ
ｅｖ）が用いられ、ＥＩ及びＥｎは、いずれもアモルフ
ァスＳ ｉ （Ｅ ｌ ＝Ｅｎ ： １．７−１．８
ｅＶ）である。
１シ１と１７でアモルファス５ｉ（Ｅｉ：ｔ７〜１，８
ｅ Ｖ’ ）、Ｅｎとして微結晶５ｉ（Ｅｉ：１．５〜
１、、６ ｅ Ｖ ）が用いられるが、さらに高効率化
することが強く要望されている。
ｅ Ｖ’ ）、Ｅｎとして微結晶５ｉ（Ｅｉ：１．５〜
１、、６ ｅ Ｖ ）が用いられるが、さらに高効率化
することが強く要望されている。
本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、従来の太陽
電池よりも、さらに高効率化の可能な構造を有する太陽
電池を提供するこ−・である、−〔発明の概要〕 上記目的を構成するため、本発明は一＼テロ接合形太陽
電池のバンド構造を第４図に示したようにするものであ
る。
電池よりも、さらに高効率化の可能な構造を有する太陽
電池を提供するこ−・である、−〔発明の概要〕 上記目的を構成するため、本発明は一＼テロ接合形太陽
電池のバンド構造を第４図に示したようにするものであ
る。
本発明にかかる太陽電池には、下記二種類の基本構造が
存在する。
存在する。
ｉ ） Ｅ Ｐ ＞ Ｅ ｎ 、、＞ Ｅ １１１）Ｅ
ｎ〉Ｅｐ＞Ｅｌ すなわち、活性層であるｉ層の半導体を、より大きいバ
ンドギャップを有するｐ層および１１層の１半導体では
さんだ構造のへテロ接合形太陽電池で誼る。このヘテロ
接合形太陽電池構造では、第４図のエネルギーバンド構
造図でわかるように、Ｅｐ及びＥｎがＥｉよりも太きい
ため、ｐ−１接合部及び１−１１接合部でのエネルギー
の勾配が大きくなり、これらの接合部での内部電界効果
が大きくなる。このため、ｐ−ｎ接合部近くで発生した
キャリヤーである電子にとっては、より太き力内部電界
効果と、ｐ層の障壁のため、ｐ−１接合部での再結合や
ｐ層へのトンネル効果などが減少し、ｎ層へ向けて電子
の流れが増大する。ｉ−ｎ接合部によすいても、ｐ−１
接合の場合の電子と正孔を入れ力藪だと同様々効果が生
じる。第４図とは逆のｎ側から光を入射させる逆タイプ
型でも同様々効果がある。
ｎ〉Ｅｐ＞Ｅｌ すなわち、活性層であるｉ層の半導体を、より大きいバ
ンドギャップを有するｐ層および１１層の１半導体では
さんだ構造のへテロ接合形太陽電池で誼る。このヘテロ
接合形太陽電池構造では、第４図のエネルギーバンド構
造図でわかるように、Ｅｐ及びＥｎがＥｉよりも太きい
ため、ｐ−１接合部及び１−１１接合部でのエネルギー
の勾配が大きくなり、これらの接合部での内部電界効果
が大きくなる。このため、ｐ−ｎ接合部近くで発生した
キャリヤーである電子にとっては、より太き力内部電界
効果と、ｐ層の障壁のため、ｐ−１接合部での再結合や
ｐ層へのトンネル効果などが減少し、ｎ層へ向けて電子
の流れが増大する。ｉ−ｎ接合部によすいても、ｐ−１
接合の場合の電子と正孔を入れ力藪だと同様々効果が生
じる。第４図とは逆のｎ側から光を入射させる逆タイプ
型でも同様々効果がある。
第２図、及び第３図に示した従来の太１くり電池では、
１−ｎ接合部における正孔の挙動に対して強力な内部電
界効果が作用するとと々（、ｉ−ｎ接合部で正孔の再結
合や、ｎ層へのｌ・ンネル効果が起こり、効率向」＝の
点から不利である。第１図に示した太陽電池では、さら
に止孔以外に電子についても同様な結果が考えられる。
１−ｎ接合部における正孔の挙動に対して強力な内部電
界効果が作用するとと々（、ｉ−ｎ接合部で正孔の再結
合や、ｎ層へのｌ・ンネル効果が起こり、効率向」＝の
点から不利である。第１図に示した太陽電池では、さら
に止孔以外に電子についても同様な結果が考えられる。
第１図、第２図、及び第３図に示した従来の太陽電池の
場合は、ｉ層を透過した光はｎ層で相当量吸収されてい
た。ｎ層で発生した正孔の寿命が非常に短かいことを考
えると、ｎ層で発生（−たキャリヤーは光電流に寄与し
ンよい。し７がし、本発明の場合は、第４図から明らか
なように、ｉ層を透過した光に対しては、ｎ層はｉ層よ
りもバンドギャップが広いため透明となり、裏面電極で
反射させて、再度ｉ層で光吸収させることができる。こ
の場合、ｉ層で発生したキャリヤーの寿命は、ｎ層での
ギヤリヤーの寿命よりも長い。したがって、本発明によ
れば、上記従来の太陽電池よりもさらに高効率化が可能
となる。
場合は、ｉ層を透過した光はｎ層で相当量吸収されてい
た。ｎ層で発生した正孔の寿命が非常に短かいことを考
えると、ｎ層で発生（−たキャリヤーは光電流に寄与し
ンよい。し７がし、本発明の場合は、第４図から明らか
なように、ｉ層を透過した光に対しては、ｎ層はｉ層よ
りもバンドギャップが広いため透明となり、裏面電極で
反射させて、再度ｉ層で光吸収させることができる。こ
の場合、ｉ層で発生したキャリヤーの寿命は、ｎ層での
ギヤリヤーの寿命よりも長い。したがって、本発明によ
れば、上記従来の太陽電池よりもさらに高効率化が可能
となる。
従来の太陽電池では、裏面電極による光の反射効果を生
かしたとしても、再度ｎＩＦｉを通過した後、ｉ層に入
るため、ｎ層で光吸収した分だけ、本発明間より特性が
低下することになる。
かしたとしても、再度ｎＩＦｉを通過した後、ｉ層に入
るため、ｎ層で光吸収した分だけ、本発明間より特性が
低下することになる。
「ｇと日日１７′１宋鳴イｈイ６１１］第５図に本発明
の一実施例の断面構造を示す。
の一実施例の断面構造を示す。
基板として、５ｎ０２ （２００Ａ、） ／ Ｉ Ｔｏ
（１８００Ａ）の二層構造の透明電極２を設けたガラ
ス基板１を用いた。この基板１の透明電極２上に周知の
ＧＤ法によりバンドギャップ（Ｅｐ） ： ２． Ｏｅ
Ｖを有するＢドープしたｐ型のアモルファスＳ ｉ Ｏ
，７５Ｃ０，２ｓ 膜３を厚さ１３０人形成し、次に、
Ｅｉ：１．８ｅＶを有する微量のＢドープしたｉ型のア
モルファスＳｉ膜４を厚さ５０００人形成した。さらに
、ｎ型のアモルファスＳｊ０．７Ｎ０．３膜５として、
ＰドープしたＥｎ：２．ＯｅＶの膜を形成した。最後に
、５０Ｃの雰囲気で裏面電極として光の反射効果の大き
いＡｇ電極６をＥＢ蒸着法により厚さ２０００人形成し
た。
（１８００Ａ）の二層構造の透明電極２を設けたガラ
ス基板１を用いた。この基板１の透明電極２上に周知の
ＧＤ法によりバンドギャップ（Ｅｐ） ： ２． Ｏｅ
Ｖを有するＢドープしたｐ型のアモルファスＳ ｉ Ｏ
，７５Ｃ０，２ｓ 膜３を厚さ１３０人形成し、次に、
Ｅｉ：１．８ｅＶを有する微量のＢドープしたｉ型のア
モルファスＳｉ膜４を厚さ５０００人形成した。さらに
、ｎ型のアモルファスＳｊ０．７Ｎ０．３膜５として、
ＰドープしたＥｎ：２．ＯｅＶの膜を形成した。最後に
、５０Ｃの雰囲気で裏面電極として光の反射効果の大き
いＡｇ電極６をＥＢ蒸着法により厚さ２０００人形成し
た。
第６図には、比較のために作成した第３図に示Ｂドープ
したｐ型アモルファスＳ Ｉｏ、７５ＣｏｚｓｌｌｌＥ
３を厚さ１３０人形成し、次にＥｌ：１．８ｅＶを有
する微量のＢドープしたｉ型のアモルファスＳ１膜４を
５０００人形成した。そして、Ｐドープしたｎ型の微結
晶Ｓｉ膜７を４００人形成した。最後に裏面電極として
Ａｇ電極６を２０００人形成した。
したｐ型アモルファスＳ Ｉｏ、７５ＣｏｚｓｌｌｌＥ
３を厚さ１３０人形成し、次にＥｌ：１．８ｅＶを有
する微量のＢドープしたｉ型のアモルファスＳ１膜４を
５０００人形成した。そして、Ｐドープしたｎ型の微結
晶Ｓｉ膜７を４００人形成した。最後に裏面電極として
Ａｇ電極６を２０００人形成した。
第７図は、本発明にかかる太陽電池と従来の太陽電池の
電流−電圧特性を比較した結果である。
電流−電圧特性を比較した結果である。
第７図から明らかなように、本発明では、ｉ層より大き
いバンドギャップを有するｎ型のアモルファスＳｉ０．
７Ｎ０．３膜７を用いているため、従来よシも開放電圧
（Ｖｏ ｃ ）が大きくなっている。短絡電流密度（Ｊ
ｓｃ ）も１５．２ ｍｆｉ、、／ｃａと従来の太陽電
池の１４．３ ｍＡ／ｃＪ、Ｊ：りも大きい。これは、
第８図に示した分光感度特性結果から明らかなように、
本発明の方が長波長側の感度が高くなっていることに起
因している。すなわち、本発明では、開放電圧及び短絡
電流密度が向−ヒし、太陽電池特性向上に本発明が有効
であることを示している。
いバンドギャップを有するｎ型のアモルファスＳｉ０．
７Ｎ０．３膜７を用いているため、従来よシも開放電圧
（Ｖｏ ｃ ）が大きくなっている。短絡電流密度（Ｊ
ｓｃ ）も１５．２ ｍｆｉ、、／ｃａと従来の太陽電
池の１４．３ ｍＡ／ｃＪ、Ｊ：りも大きい。これは、
第８図に示した分光感度特性結果から明らかなように、
本発明の方が長波長側の感度が高くなっていることに起
因している。すなわち、本発明では、開放電圧及び短絡
電流密度が向−ヒし、太陽電池特性向上に本発明が有効
であることを示している。
以上、本発明を、光入射側から順に、ガラス基板／透明
電極／ ［） Ｍ Ｓ ！ｏ７ｓｃｏ２５（Ｅ ｐ ：
２．ＯｅＶ）／ｉ型Ｓｉ （Ｅｌ ：１．８ｅＶ）／
ｎ型ＳＩｏ、ｒＮｏ、ａ（Ｅ ｎ ： ２． ＯｅＶ）
／ Ａ ｇ電極の構造の場合について説明した。本実
施例は、バンドギャップの大きさからみると、Ｅｌ ｐ
”” Ｅ ｎ ＞ Ｅ ｌで、ｐ型側が光入射側になっ
ている。ＥｐとＥｎが同じ大きさのバンドギャップを有
するならば、ｎ型側を光入射側としても同様の効果があ
る。ＥｐとＥ ｎに差が存在すれば、大きいバンドギャ
ップを有する方を光入射側とした方が太陽電池特性にと
つ〉で有利である。
電極／ ［） Ｍ Ｓ ！ｏ７ｓｃｏ２５（Ｅ ｐ ：
２．ＯｅＶ）／ｉ型Ｓｉ （Ｅｌ ：１．８ｅＶ）／
ｎ型ＳＩｏ、ｒＮｏ、ａ（Ｅ ｎ ： ２． ＯｅＶ）
／ Ａ ｇ電極の構造の場合について説明した。本実
施例は、バンドギャップの大きさからみると、Ｅｌ ｐ
”” Ｅ ｎ ＞ Ｅ ｌで、ｐ型側が光入射側になっ
ている。ＥｐとＥｎが同じ大きさのバンドギャップを有
するならば、ｎ型側を光入射側としても同様の効果があ
る。ＥｐとＥ ｎに差が存在すれば、大きいバンドギャ
ップを有する方を光入射側とした方が太陽電池特性にと
つ〉で有利である。
第１図乃至第３図は従来の太陽電池のエネルギーバンド
構造図、第４図は本発明にかかる太陽電池のエネルギー
バンド構造を説明するだめの図、第５図および第６図は
、それぞれ本発明および従来の太陽電池の断面構造を示
す図、第７図および第８図は本発明の効果を示す曲線図
である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・アモ
ルファス５ｆｏ７ｓＣｏ２ｓ膜、４−７モル７７ス８１
ＢｔＪ、５・・・アモルファスＳ！ｏ７Ｎｏ３膜、６・
・・Ａｇ電極、７・・・微結晶Ｓ１膜。 特許出願人 工業技術院長 川田裕部 ％Ｉ 図 石 ｚ 図 ４０ ％ ３１ｇ ■４ 図 １５５ｍ 胃−乙 間 第 ７ 図 Ｔ ３ 図 −４「 フだ イち ど４て〃が、）
構造図、第４図は本発明にかかる太陽電池のエネルギー
バンド構造を説明するだめの図、第５図および第６図は
、それぞれ本発明および従来の太陽電池の断面構造を示
す図、第７図および第８図は本発明の効果を示す曲線図
である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・アモ
ルファス５ｆｏ７ｓＣｏ２ｓ膜、４−７モル７７ス８１
ＢｔＪ、５・・・アモルファスＳ！ｏ７Ｎｏ３膜、６・
・・Ａｇ電極、７・・・微結晶Ｓ１膜。 特許出願人 工業技術院長 川田裕部 ％Ｉ 図 石 ｚ 図 ４０ ％ ３１ｇ ■４ 図 １５５ｍ 胃−乙 間 第 ７ 図 Ｔ ３ 図 −４「 フだ イち ど４て〃が、）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｐ形層とｎ形層の間にｉ形層が介在するｐ −１−
ｎ構造を有し、上記ｐ形層およびｎ形層のバンドギャッ
プは、活性層である上記ｉ形層のバンドギャップよりも
大きいことを特徴とする太陽電池。 ２、光入射側に透面電極と高光反射率材料からなる裏面
電極を有している特許請求の範囲第１項記載の太陽電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145032A JPS6037788A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145032A JPS6037788A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037788A true JPS6037788A (ja) | 1985-02-27 |
Family
ID=15375828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145032A Pending JPS6037788A (ja) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037788A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6265478A (ja) * | 1985-09-18 | 1987-03-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5664476A (en) * | 1979-08-30 | 1981-06-01 | Plessey Overseas | Armophous silicon solar battery |
| JPS5853869A (ja) * | 1981-09-26 | 1983-03-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置作製方法 |
| JPS59130483A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-27 | Ricoh Co Ltd | 薄膜太陽電池 |
-
1983
- 1983-08-10 JP JP58145032A patent/JPS6037788A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5664476A (en) * | 1979-08-30 | 1981-06-01 | Plessey Overseas | Armophous silicon solar battery |
| JPS5853869A (ja) * | 1981-09-26 | 1983-03-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置作製方法 |
| JPS59130483A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-27 | Ricoh Co Ltd | 薄膜太陽電池 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6265478A (ja) * | 1985-09-18 | 1987-03-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 光起電力装置 |
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