JPS6046078A - 光起電力素子及びその製造方法 - Google Patents

光起電力素子及びその製造方法

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JPS6046078A
JPS6046078A JP58154446A JP15444683A JPS6046078A JP S6046078 A JPS6046078 A JP S6046078A JP 58154446 A JP58154446 A JP 58154446A JP 15444683 A JP15444683 A JP 15444683A JP S6046078 A JPS6046078 A JP S6046078A
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JP
Japan
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semiconductor layer
type semiconductor
type
gas
incident light
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Pending
Application number
JP58154446A
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English (en)
Inventor
Takahiro Aoyama
青山 隆浩
Masahiko Nozawa
野澤 正彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
Osaka Transformer Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6046078A publication Critical patent/JPS6046078A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/17Photovoltaic cells having only PIN junction potential barriers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、N型半導体層を複数層積層して、入射光の放
射エネルギーを広範囲の波長にわたる入射光から吸収す
るようにした光起電力素子に関し、特に光電変換効率を
より高めて高出力を得るための光起電力素子及びその製
造方法に関するものである。
最近、太陽電池の如き光起電力素子は光電変換効率を高
めるために、第1図に示したようにP型。
■型、N型の各半導体層P、I、Nを繰返し基板1上に
積層して多層構造とし、最外層には透明導電膜2及び電
極3を設けて、入射光の放射エネルギーを入射光の広範
囲の波長にわたり吸収するようにした素子が提案されて
いる。ところで、従来のこの種の光起電力素子は、P型
、N型、N型の各半導体層からなる下部層AのN型半導
体層N上に、P型、■型、N型の各半導体層からなる中
間部層BのP型半導体層Pが積層されている部分、及び
P型、■型、N型の各半導体層からなる中間部層BのN
型土導体層Nに、P型、N型、N型の各半導体層からな
る上部層CのP型土導体層Pが積層されている部分には
夫々接合層Jが存在し素子内部で電力損失が生じている
。また、この種の光起電力素子の従来の製造方法によれ
は、入射光の放射エネルギーを短波長から長波長にわた
る広い波長範囲で略一定量を吸収することができず、光
電変換効率の高い光起電力素子が得られながった。
本発明は前記の問題に鑑み、N型半導体層とP型半導体
層との間に、短波長の入射光の放射エネルギーを吸収す
るN型半導体層、中波長の入射光の放射エネルギーを吸
収するN型半導体層、長波長の入射光の放射エネルギー
を吸収するN型半導体層を挾みこむことにより光電変換
効率を高め、またN型半導体層の形成過程では、形成さ
れる半導体層の厚さに関連して半導体層を形成させる混
合ガスの濃度比を平均的に増加又は減少させて広い波長
範囲の入射光の放射エネルギーを吸収させることにより
光電変換効率を一段と高め得る光起電力素子及びその製
造方法を提案するものである。
以下、図示の実施例を参照して本発明の詳細な説明する
第2図は本発明の光起電力素子(太陽電池)の描成図で
あって、10はステンレススチールからなる基板、Pは
基板10の表面に積層して形成したP型半導体層である
。このP型土導体層Pの表面には長波長の入射光の放射
エネルギーを吸収するN型半導体層I3が形成されてお
り、このN型半導体層13の表面には中波長の入射光の
放射エネルギーを吸収するN型半導体層I2が形成され
ている。またN型半導体層I2の表面には短波長の入射
光の放射エネルギーを吸収するN型半導体層11を形成
しており、更にこのN型半導体層1.の表面にはN型土
導体層Nが形成されている。更にまた、N型土導体層N
の表面には透明導電膜11が形成されている。12は透
明導電膜11に電気的に接続した電極であって、これら
により光起電力素子が構成されて □いる。
前述した機能を有するN型半導体層N、I型半導体層4
 ’+ 、’2 、’s 及U P ’M 半導体B 
P ハ、CVD (ChcnucalVapor De
position)グロー放電法により形成することが
できる。以下にその光起電力素子の製造方法を説明する
先ず、基板10を図示しない真空容器内の対向する放電
電極の間に配置し、真空容器内にシランガス(Sin(
、)とジボランガス(B2 H6)との混合ガスを供給
して前記放電電極に高周波電圧を印加して混合ガスをグ
ロー放電させる。このグロー放電により基板10上にP
型土導体層Pを形成させる。続いて今まで供給していた
混合ガスを排出し、新らたにシランガス(S r H4
)とゲルマンガス(GeH4)、又はシランガス(Si
H4)とスタナーガス(S nH4)との混合ガスを供
給してグロー放電させて、P型この場合、混合ガスとし
てシランガス(SiI(4)トゲルマンガス(GeH4
)とを用いる場合には、横軸を混合ガス濃度比、縦軸を
半導体層の厚さで示した第3図(a)の如くN型半導体
層I3を形成する過程で、半導体層の厚さが7.0OO
A に達するまで、シランガス(SiH4)に対するゲ
ルマンガス(Gcl−14)の濃度比を95%から0%
まで平均的に直線I!、の如く減少させてN型半導体層
I3を形成させる。このように混合ガスの濃度比を変化
させて形成したN型半導体層I3は、長波長の入射光と
、長波長に隣接した中波長一部を含む波長範囲の入射光
の散剤エネルギーを良好に吸収させることができる。
このN型半導体層■3を形成させた後、N型半導体層I
3を形成するために供給していた混合ガスを排出して、
シランガス(SiH4)の単独ガスを供給して、このガ
スをグロー放電させることによりN型半導体層の表面に
中波長の入射光の放射エネルギーを良く吸収するN型半
導体層I2を形成させる。
その後、今まで供給していた混合ガスを排出した後、シ
ランガス(SiI(4)にメタンガス(CH4)、又は
シランガス(S iH< )にアンモニアガス(Nl−
13)を加えた混合ガスを供給してこれをグロー放電さ
せ、N型半導体層I2の表面に短波長の入射光の放射エ
ネルギーを良く吸収するI型半導体層■1を形成させる
。この場合、混合ガスとしてシランガス(Si”’<)
トメタンガス(CI−14)とを用いる場合には、横軸
を混合ガス濃度比、縦軸を半導体の厚さて示した第3図
(blの如く■型半導体層■1を形成する過程で、半導
体層の厚さが700人に達するまで、シランカス(Si
l−I4)に対するメタンガス(CI−I、)の濃度比
を0%から75%まで平均的に直線12に示す如く増加
させて■型半導体層■1を形成させる。このように混合
ガスの濃度比を増加させて形成したI型半導体層■3は
、短波長の入射光と短波長に隣接した中波長の一部を含
む波長範囲の入射光の放射エネルギーを良好に吸収させ
ることができる。更にこのl型半導体層11を形成させ
た後、今まで供給していた混合ガスを排出して、シラン
ガス(SiII4)とメタンガス(C1(4)とホスフ
ィンガス(1’1−I3)とを加えた混合ガスを供給し
てグロー放電させ、l型半導体層11の表面にN型半導
体層Nを形成させる。最後にこれらの半導体層が積層さ
れた基板10を真空容器から取り出して図示しない別の
電子ビーム蒸着装置に収容し、そして電子ビームにより
インジュームと錫との混合物を、基板10J二に積層し
た最外側のN型半導体層Nの表面に蒸着させて透明電極
11を形成させる。その後に適宜手段で電極12を設け
て本発明に係る光起電力素子を得る。
このように構成された光起電力素子は、透明導電膜11
側から太陽光線等の光を入射させることにに到達する。
この光線の通過時にI型半導体層■1は短波長と短波長
に隣接した中波長の一部を含む波長範囲の入射光の放射
エネルギーを最も良く吸収し、l型半導体層12は中波
長の入射光の放射エネルギーを最も良く吸収する。また
l型半導体層13は長波長と長波長に隣接した中波長の
一部を含む波長範囲の入射光の放射エネルギーを最も良
く吸収する。そのため第4図に示すように、■型半導体
農工□と12とて得られる放射エネルギー吸収量 1性
曲線IAとIBにより形成される谷部V、の減衰特性は
、前記混合ガスの濃度比を変化させたことにより放射エ
ネルギーの吸収量が高められて、谷部■1は点線て示す
曲線Xの如くレベルアップされる。
またI型半導体層I2と工。とで得られる放射エネルギ
ーの吸収特性曲線113とIGとにより形成される谷部
■2の減衰特性は、前記混合ガスの濃度比を変化させた
ことにより放射エネルギーの吸収量か高められて谷部■
2は点線で示す曲線Yの如くレベルアップされる。それ
故、入射光は短波長の範囲から長波長の範囲にわたり第
5図に示すような略一定した放射エネルギー吸収特性と
なる。従って、入射光から多量の放射エネルギーを無駄
な(吸収して光電変換効率の高い光起電力素子か得られ
る。
また、本発明の光起電力素子は、P型半導体層PとN型
半導体層Nとの接合部Jが存在しないので、それらの半
導体層の接合部による素子内部での電力損失は生じない
。また入射光は積層された■型半導体層■I+I2.■
3により、入射光の短波長から長波長にわたる広い波長
範囲を略一定した放射エネルギー量を得て光電変換効率
を一段と上昇させることができる。
なお本実施例では基板10にステンレススチールを用い
たが、第6図に示すようにガラス板Gを使用することも
できる。ガラス板Gを基板10とした場合には積層した
I型半導体層I、 、 I2. I3の光入射側にガラ
ス板G、透明導電膜11及びP型半導体層Pを形成して
光入射側と反対側にN型半導体層N及び金属(電極)M
を設けれはよい。一方、混合ガスの濃度比は直線状で増
加又は減少させても良く、あるいは階段状で増加又は減
少させてもよい。更には直線状又は階段状で増加又は減
少させる途中で一時的に停滞する状態があってもよく、
これらのような平均的増加又は減少の場合はいずれも同
様の効果を得ることができる。
以上詳述したように、本発明の光起電力素子には、P型
半導体層とN型半導体層の接合部か存在しないので、そ
の接合部による素子内部での電力損失は生じない。また
■型半導体層は、夫々か異なる波長の入射光の放射エネ
ルギーを吸収する複数のI型半導体層が積層されたもの
からなっているので、短波長から長波長にわたる広い波
長範囲の入射光の放射エネルギーを略一定して吸収する
ことができ、光電変換効率が高い高出力の光起電力素子
を提供できる。また本発明の光起電力素子の製造方法に
よれば、I型半導体層を形成する過程で、形成される半
導体層の厚さに追随して混合ガスの濃度比を平均的に増
加又は減少させることにより、放射エネルギーの吸収量
を大幅に増加させることができ、製造設備に大きな変更
を加えず、且つ簡単なガス量の操作により達成が可能と
なり、経済的に光起電力素子の光電変換効率を向上させ
ることができる等、産業上の利益は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光起電力素子の断面構造図、第2図は本
発明に係る光起電力素子の断面構造図、第3図はI型半
導体層形成時の半導体層厚さと混合ガスの濃度比の関係
を示す特性図、第4図は本発明の光起電力素子の各I型
半導体層の放射エネルギー吸収特性曲線図、第5図はI
型半導体層の放射エネルギー総合吸収特性図、第6図は
本発明に係る光起電力素子の他の実施例を示した断面構
造図である。 10・・・基板(ステンレス反チール)11・・・透明
導電膜 12・・・電極 P・・・P型半導体層 i、
・・・短波長の入射光の放射エネルギーを吸収するIy
!1半容体層、■2・・中波長の入射光の放射エネルギ
ーを吸収する■型半導体層 ■、・・・長波長の入射光の放射エネルギーを吸収する
■型半導体層 N・・・N型半導体層 J・・・P型半導体層とN型半導体層との接合部代理人
 弁理士 中 井 宏 第2図 第1図 第8図 第8図 六佑倣1皮カー〆り!x噌OO シラン力λ令メタ)吠C入 第4図 一抵長N杭り液長 上疫長− 1(

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、N型又はP型層の第1の半導体層上に異なる波長の
    光を吸収する複数のN型半導体層を順次に積層し、さら
    に積層した最終N型半導体層上に、前記第1の半導体層
    と異なるP型又はN型層の第2の半導体層を積層した光
    起電力素子。 2、 プラズマCVD法により形成されて、N型半導体
    層とP型半導体層との間に夫々が異なる波長の光を吸収
    する複数のN型半導体層を積層させてなる光起電力素子
    の製造方法において、前記N型半導体層は該半導体層を
    形成する過程で、シランガスとゲルマンガスとを用いる
    場合は形成される半導体層の厚さが700OA までゲ
    ルマンガスの濃度比を95%から0%まで平均的に減少
    させ、またシランガスとメタンガスとからなる混合ガス
    を用いる場合は、形成される半導体層の厚さが70o久
    まてメタンガスの濃度比を0%から75%まで平均的に
    増加させる光起電力素子の製造方法。
JP58154446A 1983-08-23 1983-08-23 光起電力素子及びその製造方法 Pending JPS6046078A (ja)

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0195770U (ja) * 1987-12-17 1989-06-26

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