JPS61280681A - 光起電力装置 - Google Patents
光起電力装置Info
- Publication number
- JPS61280681A JPS61280681A JP60102982A JP10298285A JPS61280681A JP S61280681 A JPS61280681 A JP S61280681A JP 60102982 A JP60102982 A JP 60102982A JP 10298285 A JP10298285 A JP 10298285A JP S61280681 A JPS61280681 A JP S61280681A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- light
- bias voltage
- semiconductor film
- generating element
- 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.)
- Granted
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-
- 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
- H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
- H10F19/50—Integrated devices comprising at least one photovoltaic cell and other types of semiconductor or solid-state components
-
- 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
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】
０２ 産業上の利用分野
本発明は光照射により光起電力を発生する光起電力装置
に関し、太陽光発電等に利用される。
に関し、太陽光発電等に利用される。
（財）従来の技術
この種光起電力装置の典型例として、光入射面を形成す
るガラス基板の一方の主面に順次受光面側の第１電極、
ｐｉｎ接合接合型非晶質体１体膜背面側の第２電極を積
層したものが存在し、例えば特開昭５７−９５６７７号
公報にあっては、上記ｐｊ−ｎ接合型非晶質半導体膜と
して、ンリコ／化合物ガスのプラズマ分解により得られ
る非晶質シリコン（ａ−８１）を用いること、更には光
入射側のｐ型層として非晶質シリコンカーバイド（ａ−
ｓｌＸｏｔ−Ｘ）ｅ用いることを提案している。即ち、
従来のｐｉｎホモ接合を形成する非晶質シリコンのｐ型
層に代って非晶質シリコンカーバイドを用いることによ
ってｐｉｎへテロ接合を構成し、斯るｐ型層に於ける光
吸収損失ケ減少させる所謂窓効果を得１発電に寄与する
１型（真性）麺或いは実質的な１型（ノンドープ）層へ
の光照射量を増大させ光電変換効率の上昇を図っている
。
るガラス基板の一方の主面に順次受光面側の第１電極、
ｐｉｎ接合接合型非晶質体１体膜背面側の第２電極を積
層したものが存在し、例えば特開昭５７−９５６７７号
公報にあっては、上記ｐｊ−ｎ接合型非晶質半導体膜と
して、ンリコ／化合物ガスのプラズマ分解により得られ
る非晶質シリコン（ａ−８１）を用いること、更には光
入射側のｐ型層として非晶質シリコンカーバイド（ａ−
ｓｌＸｏｔ−Ｘ）ｅ用いることを提案している。即ち、
従来のｐｉｎホモ接合を形成する非晶質シリコンのｐ型
層に代って非晶質シリコンカーバイドを用いることによ
ってｐｉｎへテロ接合を構成し、斯るｐ型層に於ける光
吸収損失ケ減少させる所謂窓効果を得１発電に寄与する
１型（真性）麺或いは実質的な１型（ノンドープ）層へ
の光照射量を増大させ光電変換効率の上昇を図っている
。
この様に非晶質シリコンカーバイドをｐ型層に用いるこ
とにより、斯るｐ型層に於ける光吸収は非晶質シリコン
に比して減少するものの、未だ非晶質シリコンカーバイ
ドのｐ型層であっても光吸収が行なわれていると云うの
が実状である。
とにより、斯るｐ型層に於ける光吸収は非晶質シリコン
に比して減少するものの、未だ非晶質シリコンカーバイ
ドのｐ型層であっても光吸収が行なわれていると云うの
が実状である。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
本発明は光電変換に寄与する光キャリアを発生する非晶
質半導体膜に可及的多くの入射光を招くことにより光電
変換特性を上昇せんとするものである。
質半導体膜に可及的多くの入射光を招くことにより光電
変換特性を上昇せんとするものである。
に）問題点を解決するための手段
本発明光起電力装置は上記目的を達成すべく光照射によ
シ光電変換に寄与する光キャリアを発生する非晶質半導
体膜と、該半導体膜を挾んで受光面側と背面側匡設けら
れた出力導出用の第１・第２電極と、上記受光面側の第
１の電極上に設けられ上記非晶質半導体膜と部分的に直
接液する透光性絶縁膜と、該絶縁膜上に配置された第３
電極からなり外部に光電変換出力を導出する発電素子と
。
シ光電変換に寄与する光キャリアを発生する非晶質半導
体膜と、該半導体膜を挾んで受光面側と背面側匡設けら
れた出力導出用の第１・第２電極と、上記受光面側の第
１の電極上に設けられ上記非晶質半導体膜と部分的に直
接液する透光性絶縁膜と、該絶縁膜上に配置された第３
電極からなり外部に光電変換出力を導出する発電素子と
。
該発電素子の＠！ｌ電極と背面側の！２電極との間に印
加するバイアス電圧を発生するバイアス電圧発生素子と
、を同一の支持基板に配置すると共に。
加するバイアス電圧を発生するバイアス電圧発生素子と
、を同一の支持基板に配置すると共に。
上記発電素子からの光電変換出力をバイアス電圧発生素
子にて発生したバイアス電圧を印加した状態で上記第１
電極と第２電極から導出する構成にある。
子にて発生したバイアス電圧を印加した状態で上記第１
電極と第２電極から導出する構成にある。
（ホ）作 用
圧発生素子からバイアス電圧を印加することによって、
受光面側の非晶質半導体膜に不純物層を設けなくても上
記非晶質半導体膜と透光性絶縁膜との界面側は、従来の
不純物層と同じく電界を発生すべく作用する。
受光面側の非晶質半導体膜に不純物層を設けなくても上
記非晶質半導体膜と透光性絶縁膜との界面側は、従来の
不純物層と同じく電界を発生すべく作用する。
（へ）実施例
第１図は本発明光起電力装置の一実施例を示す平面図、
第２図ｅ） 〜（０）は第１図Ａ−Ｘ線−ａ−ｄ線断面
図であって、（１）はガラス等の透光性且つ絶縁性の支
持基板、（２）は該支持基板（１）の一方の主面側に設
けられ光電変換に寄与する光キャリアを発生する発電層
（２１）を受光面側に配し北岸晶質半導体膜、（３）は
該非晶質半導体膜（２）の受光面側に離間してストライ
プ的に設けられた電極指（３ａ）（３１１）・・・を共
通の導体（００）により連結した所謂グリッド状の出力
導出用第１電極、（４）は該第１電極（３）と上記非晶
質半導体膜（２）を挾んで対向する出力導出用第２’Ｆ
ｌｌ極で、この第２電極（４）と全面的に接触する上記
非晶質半導体膜部分は第２１を極（４）とオーミック接
触すべくｎ型或いはｐ型のドーパントがドープされた不
純物層（２ｄ）となっている。
第２図ｅ） 〜（０）は第１図Ａ−Ｘ線−ａ−ｄ線断面
図であって、（１）はガラス等の透光性且つ絶縁性の支
持基板、（２）は該支持基板（１）の一方の主面側に設
けられ光電変換に寄与する光キャリアを発生する発電層
（２１）を受光面側に配し北岸晶質半導体膜、（３）は
該非晶質半導体膜（２）の受光面側に離間してストライ
プ的に設けられた電極指（３ａ）（３１１）・・・を共
通の導体（００）により連結した所謂グリッド状の出力
導出用第１電極、（４）は該第１電極（３）と上記非晶
質半導体膜（２）を挾んで対向する出力導出用第２’Ｆ
ｌｌ極で、この第２電極（４）と全面的に接触する上記
非晶質半導体膜部分は第２１を極（４）とオーミック接
触すべくｎ型或いはｐ型のドーパントがドープされた不
純物層（２ｄ）となっている。
（５）は上記グリッド状の第１電極（３）と該第１電極
（３）から露出した非晶質半導体膜（２）と直接液する
二酸化シリコン８１０２．窒化シリコン１３１１Ｎ４等
の透光性絶縁膜、（６）は該透光性絶縁膜（５）の受光
面側と支持基板（１）の一方の主面側との間に設けられ
た酸化インジクムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（Ｓｎ０２
）等の透光性導電酸化物（Ｔｏｏ）からなる第３を極で
、受光面側から見て斯る第３電極（６）、透光性絶縁膜
（５）、第１電極（３）、非晶質半導体膜（２］及び第
２電極（４）から外部に光電変換出力を導出する発電素
子（ｐｖ）が構成されている。
（３）から露出した非晶質半導体膜（２）と直接液する
二酸化シリコン８１０２．窒化シリコン１３１１Ｎ４等
の透光性絶縁膜、（６）は該透光性絶縁膜（５）の受光
面側と支持基板（１）の一方の主面側との間に設けられ
た酸化インジクムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（Ｓｎ０２
）等の透光性導電酸化物（Ｔｏｏ）からなる第３を極で
、受光面側から見て斯る第３電極（６）、透光性絶縁膜
（５）、第１電極（３）、非晶質半導体膜（２］及び第
２電極（４）から外部に光電変換出力を導出する発電素
子（ｐｖ）が構成されている。
（ＥＶ）は上記発電素子（ＰＶ）の第３［極（６）及び
背面側の第２電極（４）の間に印加されるバイアス電圧
を発生するバイアス電圧発生素子で、該発生素子（Ｂｖ
）の上記発電素子（ｐｖ）の受光面積より揺かに小さい
受光面積を持つ反面、高い起電圧を発生すべくこの実施
例にあって発電素子（ｐｖ）と同じ非晶質半導体からな
る３個の光電変換領域（７ａ）（７ｂ）（７Ｃ）が電気
的に直列接続されている。斯る複数の光電変換領域（７
Ｂ）（７１））（７０）を電気的に直列接続した形態の
光起電力素子については本願出願人に斯る特公昭５８−
２１８２７号公報に詳しい。
背面側の第２電極（４）の間に印加されるバイアス電圧
を発生するバイアス電圧発生素子で、該発生素子（Ｂｖ
）の上記発電素子（ｐｖ）の受光面積より揺かに小さい
受光面積を持つ反面、高い起電圧を発生すべくこの実施
例にあって発電素子（ｐｖ）と同じ非晶質半導体からな
る３個の光電変換領域（７ａ）（７ｂ）（７Ｃ）が電気
的に直列接続されている。斯る複数の光電変換領域（７
Ｂ）（７１））（７０）を電気的に直列接続した形態の
光起電力素子については本願出願人に斯る特公昭５８−
２１８２７号公報に詳しい。
而して１発電素子（ｐｖ）に於ける光電変換出力は上記
バイアス電圧発生素子（Ｂｙ）にて発生し九高起電圧の
バイアス電圧が発電素子（ｐｖ）の第３１１ｉ極（６）
及び背面側の第２電極（４）間に印加された状態に於い
て第１電極（３）及び第２電極（４）から取り出される
。より具体的には上記非晶質半導体膜（２）の背面側に
設けられた不純物層（２ｄ）がｎ型の場合、上記非晶質
半導体膜（２）と透光性絶縁膜（５）との界面に疑似的
にｐ型の不純物層を設は電子及び正孔の光キャリアの移
動を促進する電界を発生すべく、上記＄５電極（６）側
に負のバイナス電圧が印加されている。また上記不純物
層（２ｄ）がｐ型の場合には、第３電極（６）側の電位
を正にすべぐバイアス電圧が印加される。
バイアス電圧発生素子（Ｂｙ）にて発生し九高起電圧の
バイアス電圧が発電素子（ｐｖ）の第３１１ｉ極（６）
及び背面側の第２電極（４）間に印加された状態に於い
て第１電極（３）及び第２電極（４）から取り出される
。より具体的には上記非晶質半導体膜（２）の背面側に
設けられた不純物層（２ｄ）がｎ型の場合、上記非晶質
半導体膜（２）と透光性絶縁膜（５）との界面に疑似的
にｐ型の不純物層を設は電子及び正孔の光キャリアの移
動を促進する電界を発生すべく、上記＄５電極（６）側
に負のバイナス電圧が印加されている。また上記不純物
層（２ｄ）がｐ型の場合には、第３電極（６）側の電位
を正にすべぐバイアス電圧が印加される。
第３図は本発明光起電力装置に於ける開放電圧ｙｏｏ及
び短絡電流ｘ８Ｃと上記バイアス電圧との関係を示す特
性図であり、１３４図は波長に対する収集効率の変化を
示す特性図であって、実線は本発明光起電力装置の収集
効率を示し、ｉた破線は前記ｐ型層として非晶質シリコ
ンカーバイドを用いた従来装置の収集効率である。上記
第３図及び第４因の特性は下記の仕様に基づいている。
び短絡電流ｘ８Ｃと上記バイアス電圧との関係を示す特
性図であり、１３４図は波長に対する収集効率の変化を
示す特性図であって、実線は本発明光起電力装置の収集
効率を示し、ｉた破線は前記ｐ型層として非晶質シリコ
ンカーバイドを用いた従来装置の収集効率である。上記
第３図及び第４因の特性は下記の仕様に基づいている。
以下余白
尚、第１電極（３）が非晶質半導体膜（２）上に占める
割合は従来のグリッド状電極と同じく５〜１０チに設定
されている。また、上記非晶質半導体膜（２）は′！Ｊ
Ｉ１１電極（３）側、即ち受光面側は光照射によシ光電
変換に寄与する光キャリアを発生する真性（１型）或い
は実質的に真性（ノンドープ）な発電層（２１）を主体
とし、第゛２電極（３）とオーミック接触すべく膜厚３
００〜５００Ａの不純物層（２（Ｌ）を備えている。
割合は従来のグリッド状電極と同じく５〜１０チに設定
されている。また、上記非晶質半導体膜（２）は′！Ｊ
Ｉ１１電極（３）側、即ち受光面側は光照射によシ光電
変換に寄与する光キャリアを発生する真性（１型）或い
は実質的に真性（ノンドープ）な発電層（２１）を主体
とし、第゛２電極（３）とオーミック接触すべく膜厚３
００〜５００Ａの不純物層（２（Ｌ）を備えている。
この様に受光面側の！Ｊ３電極（６）と背面側の＄２電
極（４）に発電素子（ｐｖ）と同一基板（１）上に配置
されたバイアス電圧発生素子（Ｂｖ）からバイアス電圧
を印加すると、非晶質半導体膜（２）の受光面側に従来
のｐ型層、或いはｎ型層の如く不純物層を配置していな
いにも拘らず、上記非晶質半導体膜（２）中に光キャリ
アの移動を促進する電界が発生する。この電界の強さは
バイアス電圧に当然のこと乍ら依存する結果、斯るバイ
アス電圧の上昇に伴なって光キャリアの集電率も増大す
るので本実施例の如く発電素子（ｐｖ）より高起電圧を
発生する直列接続形態が最適である。しかも斯るバイア
ス電圧は電界を発生するためだけのものであ少消費電力
は極めて少なく、また同一基板（１）上に設けられたバ
イアス電圧発生素子（ＢＹ）からバイアス電圧を印加す
る構造であってもこの発生素子（ＢＶ）の起電圧は面積
に依存することなくほぼ直列接続段数の整数倍であるの
で小さな面積で充分である。
極（４）に発電素子（ｐｖ）と同一基板（１）上に配置
されたバイアス電圧発生素子（Ｂｖ）からバイアス電圧
を印加すると、非晶質半導体膜（２）の受光面側に従来
のｐ型層、或いはｎ型層の如く不純物層を配置していな
いにも拘らず、上記非晶質半導体膜（２）中に光キャリ
アの移動を促進する電界が発生する。この電界の強さは
バイアス電圧に当然のこと乍ら依存する結果、斯るバイ
アス電圧の上昇に伴なって光キャリアの集電率も増大す
るので本実施例の如く発電素子（ｐｖ）より高起電圧を
発生する直列接続形態が最適である。しかも斯るバイア
ス電圧は電界を発生するためだけのものであ少消費電力
は極めて少なく、また同一基板（１）上に設けられたバ
イアス電圧発生素子（ＢＹ）からバイアス電圧を印加す
る構造であってもこの発生素子（ＢＶ）の起電圧は面積
に依存することなくほぼ直列接続段数の整数倍であるの
で小さな面積で充分である。
更に受光面側に不純物層が存在しないので、従来装置に
於いてこの不純物層で吸収されていた短波長側の光が第
１図及び第２図の如く発電層（２１）ｋ直接到達するこ
とになる。
於いてこの不純物層で吸収されていた短波長側の光が第
１図及び第２図の如く発電層（２１）ｋ直接到達するこ
とになる。
尚、上記実施例にあっては発電素子（ｐｖ）が単一構成
の光起電力装置について詳述したが、第５図及び第６図
（ＩＬ）〜（０）の如く発電素子（ｐｖｌ）（ＰＶ２）
（ＰＶＡ）を米国特許第４２８１２０８号のように電気
的に直列接続した形態の光起電力装置についても適用可
能であることは自明である。
の光起電力装置について詳述したが、第５図及び第６図
（ＩＬ）〜（０）の如く発電素子（ｐｖｌ）（ＰＶ２）
（ＰＶＡ）を米国特許第４２８１２０８号のように電気
的に直列接続した形態の光起電力装置についても適用可
能であることは自明である。
（ト） 発明の効果
本発明光起電力装置は以上の説明から明らかな如く発電
素子の受光面側の１８３電極と背面側の第２電極との間
に同一支持基板上に形成されたバイアス電圧発生素子か
らバイアス電圧を印加することによって、受光面側の非
晶質半導体膜に不純物Ｓを設けなくても上記非晶質半導
体膜と透光性絶縁膜との界面側は、従来の不純物層と同
じく電界を発生すべく作用するので、不純物層が存在し
ないにも拘らず光電変換動作に支障を与えることなく、
光電変換に寄与する真性（１型）ＩＩ或いは実質的な真
性（ノンドープ）＠に入射光を招くことができ、上記不
純物層によシ吸収されていた短波長側に対する収集効率
が改善され、光電変換特性を上昇せしめることができる
。
素子の受光面側の１８３電極と背面側の第２電極との間
に同一支持基板上に形成されたバイアス電圧発生素子か
らバイアス電圧を印加することによって、受光面側の非
晶質半導体膜に不純物Ｓを設けなくても上記非晶質半導
体膜と透光性絶縁膜との界面側は、従来の不純物層と同
じく電界を発生すべく作用するので、不純物層が存在し
ないにも拘らず光電変換動作に支障を与えることなく、
光電変換に寄与する真性（１型）ＩＩ或いは実質的な真
性（ノンドープ）＠に入射光を招くことができ、上記不
純物層によシ吸収されていた短波長側に対する収集効率
が改善され、光電変換特性を上昇せしめることができる
。
第１図は本発明光起電力装置の一実施例を光入射方向と
逆方向から臨んだ平面図、第２図（ａ）は第１図のＡ−
Ａ線断面図％ｆｉ２図ω）は′１Ｆ１１図のＢ−第３図
は本発明光起電力装置に於ける開放電圧ＶＱＣ及び短絡
電流工１３０とバイアス電圧との関係を示す特性図、第
４図は波長に対する収集効率の変化を示す特性図、ｓＳ
図は本発明の他の実施例を光入射方向と逆方向から臨ん
だ平面図、第６図（ａ）は第５図のＡ−Ａ線断面図、第
６図−）は第５図０Ｂ−Ｂ線断面図、第６図（Ｑ）は第
５図のＣ−Ｏ線断面図、を夫々示している。 （１）・・・支持基板、（２）・・・非晶質半導体膜、
（３）・・・第１電極、（４）・・・第２電極、（５）
・・・透光性絶縁膜、（６）・・・第３電極、（ｐｖ）
・・・発電素子、 （Ｂ Ｙ、）−・・バイアス電圧発
生素子。
逆方向から臨んだ平面図、第２図（ａ）は第１図のＡ−
Ａ線断面図％ｆｉ２図ω）は′１Ｆ１１図のＢ−第３図
は本発明光起電力装置に於ける開放電圧ＶＱＣ及び短絡
電流工１３０とバイアス電圧との関係を示す特性図、第
４図は波長に対する収集効率の変化を示す特性図、ｓＳ
図は本発明の他の実施例を光入射方向と逆方向から臨ん
だ平面図、第６図（ａ）は第５図のＡ−Ａ線断面図、第
６図−）は第５図０Ｂ−Ｂ線断面図、第６図（Ｑ）は第
５図のＣ−Ｏ線断面図、を夫々示している。 （１）・・・支持基板、（２）・・・非晶質半導体膜、
（３）・・・第１電極、（４）・・・第２電極、（５）
・・・透光性絶縁膜、（６）・・・第３電極、（ｐｖ）
・・・発電素子、 （Ｂ Ｙ、）−・・バイアス電圧発
生素子。
Claims (1)
- （１）光照射により光電変換に寄与する光キャリアを発
生する非晶質半導体膜と、該半導体膜を挾んで受光面側
と背面側に設けられた出力導出用の第１、第２電極と、
上記受光面側の第１の電極上に設けられ上記非晶質半導
体膜と部分的に直接接する透光性絶縁膜と、該絶縁膜上
に配置された第３電極と、からなり外部に光電変換出力
を導出する発電素子と、 該発電素子の第３電極と背面側の第２電極との間に印加
するバイアス電圧を発生するバイアス電圧発生素子と、 を同一の支持基板に配置すると共に、上記発電素子から
の光電変換出力をバイアス電圧発生素子にて発生したバ
イアス電圧を印加した状態で上記第１電極と第２電極か
ら導出することを特徴とした光起電力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60102982A JPS61280681A (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | 光起電力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60102982A JPS61280681A (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | 光起電力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61280681A true JPS61280681A (ja) | 1986-12-11 |
| JPH0573070B2 JPH0573070B2 (ja) | 1993-10-13 |
Family
ID=14341925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60102982A Granted JPS61280681A (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | 光起電力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61280681A (ja) |
-
1985
- 1985-05-15 JP JP60102982A patent/JPS61280681A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0573070B2 (ja) | 1993-10-13 |
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