JPS6197979A - 太陽電池とその製法 - Google Patents
太陽電池とその製法Info
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- JPS6197979A JPS6197979A JP60230883A JP23088385A JPS6197979A JP S6197979 A JPS6197979 A JP S6197979A JP 60230883 A JP60230883 A JP 60230883A JP 23088385 A JP23088385 A JP 23088385A JP S6197979 A JPS6197979 A JP S6197979A
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- type
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- amorphous silicon
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- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/16—Material structures, e.g. crystalline structures, film structures or crystal plane orientations
- H10F77/162—Non-monocrystalline materials, e.g. semiconductor particles embedded in insulating materials
- H10F77/166—Amorphous semiconductors
- H10F77/1662—Amorphous semiconductors including only Group IV materials
- H10F77/1665—Amorphous semiconductors including only Group IV materials including Group IV-IV materials, e.g. SiGe or SiC
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- 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
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- H10F71/10—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material
- H10F71/103—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass the devices comprising amorphous semiconductor material including only Group IV materials
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- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/12—Active materials
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-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、無定形水素添加シリコン（以後これをａ−
８ｉ：Ｈで表わす）から成り、 ｐ型領域とｎ型領域の
間に真性層（ｌ型層）を含む半導体物体によって構成さ
れる漸次変化バンド・ギャップ層を持つ太陽電池とその
製造方法に関するものである。
８ｉ：Ｈで表わす）から成り、 ｐ型領域とｎ型領域の
間に真性層（ｌ型層）を含む半導体物体によって構成さ
れる漸次変化バンド・ギャップ層を持つ太陽電池とその
製造方法に関するものである。
ａ−８ｉ ：Ｈを使用する太陽電池の効率は現在１０
％に達している、しかしそのとき流れる元電流は単位面
積当り１８乃至２０ ｍＡであって、単結晶シリコン太
陽電池のそれ（３０〜３５ｍＡ／ｃｍ２）に比べて低い
。
％に達している、しかしそのとき流れる元電流は単位面
積当り１８乃至２０ ｍＡであって、単結晶シリコン太
陽電池のそれ（３０〜３５ｍＡ／ｃｍ２）に比べて低い
。
良質のｐｉｎ型無型彫定形シリコン太陽電池合非ドープ
シリコン材料のバンド・ギャップは、例えばＨＦグロー
放電による析出条件の下において約１．７ｅＶから１．
８ｅＶの間にある。従って特定の光吸収があり、従って
一定の元電流が流れることが始めから決められている。
シリコン材料のバンド・ギャップは、例えばＨＦグロー
放電による析出条件の下において約１．７ｅＶから１．
８ｅＶの間にある。従って特定の光吸収があり、従って
一定の元電流が流れることが始めから決められている。
光電流増大の問題は、従来窓層と呼ばれる炭素を刊み込
んだｐ型ドープ層を使用するか基板の適当なファイバ組
織化によって部分的に解決されて来た。例えば文献ハイ
ワング著「無定形多結晶半導イ本Ｊ （Ｗ、 Ｈ
ｅｙｗａｎｇ ： ” Ａｍｏｒｐｈｅ ｕｎ
ｄ ｐｏｌｙ −ｋｒｉｓｔａｌｌｉｎｅ Ｈａｌｂ
ｌｅｉｔｅｒ ’ 、 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ −Ｖｅｒ
ｌａｇ １９８４． ｐ６３ ）により、無定形シリコ
ンのｐ型領域に炭素を７１０えることによりＳｉＣに変
えてバンド・ギャップを拡げることが公知である。
んだｐ型ドープ層を使用するか基板の適当なファイバ組
織化によって部分的に解決されて来た。例えば文献ハイ
ワング著「無定形多結晶半導イ本Ｊ （Ｗ、 Ｈ
ｅｙｗａｎｇ ： ” Ａｍｏｒｐｈｅ ｕｎ
ｄ ｐｏｌｙ −ｋｒｉｓｔａｌｌｉｎｅ Ｈａｌｂ
ｌｅｉｔｅｒ ’ 、 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ −Ｖｅｒ
ｌａｇ １９８４． ｐ６３ ）により、無定形シリコ
ンのｐ型領域に炭素を７１０えることによりＳｉＣに変
えてバンド・ギャップを拡げることが公知である。
文献「ジャーナル 才ブ エレクトロケミカルノサイエ
テイ ソリッド ステート サイエンスアンド テクノ
ロジーＪ （Ｊ、 ｇｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓｏ
ｃ。
テイ ソリッド ステート サイエンスアンド テクノ
ロジーＪ （Ｊ、 ｇｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓｏ
ｃ。
５ｏｌｉｄ−３ｔａｔｅ ５ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。
ＤｅＣ，１９８２，ｐｐ２８５０−２８５５）’Ｃより
、水素添加された無定形シリコンにゲルマニウムを糺込
むことにより無定形シリコンのバンド・ギャップを狭め
それ（＝よってセルの赤色感度を改善することも公知で
ある。
、水素添加された無定形シリコンにゲルマニウムを糺込
むことにより無定形シリコンのバンド・ギャップを狭め
それ（＝よってセルの赤色感度を改善することも公知で
ある。
これらの結果を利用して最下の無ドープｌ型層が水素添
刀口無定形シリコン・ゲルマニウム（ａ−８ｉ Ｇ
ｅ ＠Ｈ）から成り、最上ｉ型５層と中０．５５
０．４５− 間ｉ型層はａ −Ｓ ｉ ： Ｈを含む３セル構造の
タンデム太陽電池を組立てたことが文献「ジャーナルオ
プ ノン クリスタリン ソリッドｊ （Ｊｏｕｒ−ｎ
ａｌ ｏｆ Ｎｏｎ −Ｃｒｙｓｔａｌｌ＋ｎｅ ５Ｏ
１ｌｄ、 ５９／６０（１９８３）、ｐｐ、１ｌ−１
１〜１１１４）ｉ二Ｊ己、１戊されている。この場合積
重ねられたｌ型層の厚さとそれらの間にあるｎ型層とｐ
型層のドーピングの巧妙な選定ならびに基板表面の反射
性を高めることにより、良好なスペクトル感度をもって
８６％の効率が達成される。この報告により更に、水素
添加無定形シリコン層に窒素を糾込みａ−８ｉ Ｎ ：
Ｈとすることによりａ−Ｓｉ：Ｈのバンド・ギャップが
拡げられることは公知である。
刀口無定形シリコン・ゲルマニウム（ａ−８ｉ Ｇ
ｅ ＠Ｈ）から成り、最上ｉ型５層と中０．５５
０．４５− 間ｉ型層はａ −Ｓ ｉ ： Ｈを含む３セル構造の
タンデム太陽電池を組立てたことが文献「ジャーナルオ
プ ノン クリスタリン ソリッドｊ （Ｊｏｕｒ−ｎ
ａｌ ｏｆ Ｎｏｎ −Ｃｒｙｓｔａｌｌ＋ｎｅ ５Ｏ
１ｌｄ、 ５９／６０（１９８３）、ｐｐ、１ｌ−１
１〜１１１４）ｉ二Ｊ己、１戊されている。この場合積
重ねられたｌ型層の厚さとそれらの間にあるｎ型層とｐ
型層のドーピングの巧妙な選定ならびに基板表面の反射
性を高めることにより、良好なスペクトル感度をもって
８６％の効率が達成される。この報告により更に、水素
添加無定形シリコン層に窒素を糾込みａ−８ｉ Ｎ ：
Ｈとすることによりａ−Ｓｉ：Ｈのバンド・ギャップが
拡げられることは公知である。
この発明は、光電流が大きく光吸収が最適である太陽電
池を簡単に製造できるようにするという間櫃を解決する
ことを目的とする。
池を簡単に製造できるようにするという間櫃を解決する
ことを目的とする。
本発明はこのため上記の知見を利用するものであって、
ｌ型層４を、水素添加無定形ノリコンのエイ・ルギバン
ド・ギャップを拡げることも狭めることも可能である異
るバンド・ギャップの材料の組合せとすることを提案す
る。ｉ型層の材料組合せを無定形シリコン層に炭素Ｃ又
は窒素Ｎを組込むかゲルマニウムＧｅ又は錫Ｓｎを組込
むことによって構成することもこの発明の枠内にある。
ｌ型層４を、水素添加無定形ノリコンのエイ・ルギバン
ド・ギャップを拡げることも狭めることも可能である異
るバンド・ギャップの材料の組合せとすることを提案す
る。ｉ型層の材料組合せを無定形シリコン層に炭素Ｃ又
は窒素Ｎを組込むかゲルマニウムＧｅ又は錫Ｓｎを組込
むことによって構成することもこの発明の枠内にある。
前述のＳ ｌ ／ Ｓ ｌ ／ Ｓ ｉ Ｇ ｅ型タン
デム太陽電池では順次重ねられた３層の太陽電池が必要
であり。
デム太陽電池では順次重ねられた３層の太陽電池が必要
であり。
それによって６．４１ ｍ 、Ａ ／Ｃｍ’の充電流密
度、ＶＯｅ−２２Ｖ０″Ｉ僕負荷電圧、６０％の占積率
、８６％の効率が達成されるのにスコシて５この発明に
よる装置ではｐｉｎ 型の単一の太陽電池だけで光電’
ＩＣＥ密度２５ｍＡ／ａｍ’、無負荷電圧Ｖ。ｏミ０．
９Ｖ、占積率ＦＦ−７５％および動車】６％が達成され
る。
度、ＶＯｅ−２２Ｖ０″Ｉ僕負荷電圧、６０％の占積率
、８６％の効率が達成されるのにスコシて５この発明に
よる装置ではｐｉｎ 型の単一の太陽電池だけで光電’
ＩＣＥ密度２５ｍＡ／ａｍ’、無負荷電圧Ｖ。ｏミ０．
９Ｖ、占積率ＦＦ−７５％および動車】６％が達成され
る。
このｐｌｎ型太陽電池は、層の厚さの半分までが炭素濃
度が次第に低下するａ −Ｓ ｒ １− ｘＣｕ ：
Ｈのｉ型層とゲルマニウムａ度が上昇するａ−８１１−
ｘＯｅ ｘ ： Ｈのｌ型層を含むものである。
度が次第に低下するａ −Ｓ ｒ １− ｘＣｕ ：
Ｈのｉ型層とゲルマニウムａ度が上昇するａ−８１１−
ｘＯｅ ｘ ： Ｈのｌ型層を含むものである。
この結果は炭素の組込みによってバンド・ギャップＥｇ
が拡げられ、太陽光スペクトルの青色部分における利得
が増大し５他方ｉ型層にゲルマニウムな紹込むことによ
りＥｇが狭められて赤色部分の利得が改善されることに
基くものである。
が拡げられ、太陽光スペクトルの青色部分における利得
が増大し５他方ｉ型層にゲルマニウムな紹込むことによ
りＥｇが狭められて赤色部分の利得が改善されることに
基くものである。
耐劣化性を改善するためにはこの発明による太陽電池の
ｌ型層にｉｎ接合に向って直線状に低下するホウ素ドー
ピング分布を追加する。
ｌ型層にｉｎ接合に向って直線状に低下するホウ素ドー
ピング分布を追加する。
この発明の種々の実施態様とその有利な製造方法は特許
請求の範囲第２頌以下に示されている。
請求の範囲第２頌以下に示されている。
図面についてこの発明を更に詳細に説明する。
第１図、第２図に示すようにこの発明の太陽電池に適し
た材料組合せ例えばバンド・ギャップを異にするａ−８
ｉＣ：Ｈおよびａ−８ｉＧｅ：Ｈは、ｉ型層形成用のガ
ス状水素化合物例えばシラン（ＳｉＨ。
た材料組合せ例えばバンド・ギャップを異にするａ−８
ｉＣ：Ｈおよびａ−８ｉＧｅ：Ｈは、ｉ型層形成用のガ
ス状水素化合物例えばシラン（ＳｉＨ。
）、ゲ／Ｌ１７７ （ＧｅＨ，）およびメタン（ＣＨ４
）を含むガス混合物の組成をＨＰグロー放電反応器内で
の析出中に連続的に変化させることによって得られる。
）を含むガス混合物の組成をＨＰグロー放電反応器内で
の析出中に連続的に変化させることによって得られる。
温度、圧力および析出速度等の析出パラメータはよく知
られているものでｂ’＋。第１図から分るように７ラン
からの無定形ノリコンの析出過程の始めにｐ型ドープ層
ｌの形成後シランにメタン（ＣＨ，）を５０％加え、こ
の濃度を１型層３がその所定厚さの半分、即ちｌ乃至０
５μｍの厚さに・ｊするまでに連続的にＯまで低下させ
る。これによってａ−Ｓｉ：Ｈのバンド・ギャップが約
２．３ｅＶから１．７ｅＶまで徐々に低下する。
られているものでｂ’＋。第１図から分るように７ラン
からの無定形ノリコンの析出過程の始めにｐ型ドープ層
ｌの形成後シランにメタン（ＣＨ，）を５０％加え、こ
の濃度を１型層３がその所定厚さの半分、即ちｌ乃至０
５μｍの厚さに・ｊするまでに連続的にＯまで低下させ
る。これによってａ−Ｓｉ：Ｈのバンド・ギャップが約
２．３ｅＶから１．７ｅＶまで徐々に低下する。
続いてシランにゲルマン（ＧｅＨ，）を連続的に混入さ
せ５ンラン中のゲルマン讃度を４０％としてｌ型層３の
厚さが１μｍとなるまで続ける。これによって第２図に
示すようにＥｇは１７ｅｖから１．３ｅＶまで低下する
。矢印４は丸干ｈｖの入射を表わす。
せ５ンラン中のゲルマン讃度を４０％としてｌ型層３の
厚さが１μｍとなるまで続ける。これによって第２図に
示すようにＥｇは１７ｅｖから１．３ｅＶまで低下する
。矢印４は丸干ｈｖの入射を表わす。
第３図では縦軸に総合効率η。、横軸に光の波長λ（ｎ
ｍ単位）がとられ、曲線ａは測定形シリコンの通常のｐ
ｌｎ型セルのスペクトル感度を示し、曲線すは第１図、
第２図に示したこの発明による太陽電池のスペクトル感
度を示す。これらの曲線の比較からこの発明による太陽
電池の感度曲線が拡がっていることが明らかである。
ｍ単位）がとられ、曲線ａは測定形シリコンの通常のｐ
ｌｎ型セルのスペクトル感度を示し、曲線すは第１図、
第２図に示したこの発明による太陽電池のスペクトル感
度を示す。これらの曲線の比較からこの発明による太陽
電池の感度曲線が拡がっていることが明らかである。
第１図は第２図に示されている太陽電池のｌ型領域にお
けるバンド・ギヤノブの漸次低下を実現するための材Ｉ
４ａ合せの成分組成を示し、第２図はｌ型層内でバンド
・ギャップが徐々に変化する情況を示し、第３図は公知
のｐｌｎ型太陽電池のスペクトル感度曲線ａとこの発明
による太陽電池のスペクトル感度曲線すを示す。
けるバンド・ギヤノブの漸次低下を実現するための材Ｉ
４ａ合せの成分組成を示し、第２図はｌ型層内でバンド
・ギャップが徐々に変化する情況を示し、第３図は公知
のｐｌｎ型太陽電池のスペクトル感度曲線ａとこの発明
による太陽電池のスペクトル感度曲線すを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）水素添加された無定形シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）か
ら成り、ｐ型領域（１）とｎ型領域（２）の間に真性領
域（ｉ型層）（３）を含む半導体物体で構成される漸次
変化バンド・ギャップの太陽電池において、ｉ型層（３
）がバンド・ギャップを異にする材料の組合せから成り
、この組合せが水素添加された無定形シリコンのバンド
・ギャップを拡げることもせばめることもあるものであ
ることを特徴とする太陽電池。 ２）材料組合せが無定形シリコン層（３）に炭素又は窒
素を組み込むかあるいはゲルマニウム又は錫を組み込む
ことによつて構成されることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の太陽電池。 ３）ｉ型層（３）がその厚さの半分までが（ａ−Ｓｉ＿
１＿−＿ｘＣ＿ｘ：Ｈ、ｘ≧０）から成りｐｉ接合部に
おいて５０％Ｃとなり、残りの半分は（ａ−Ｓｉ＿１＿
−＿ｘＧｅ＿ｘ：Ｈ、ｘ≧０）から成り、ｐｉ接合にお
いて４０％Ｇｅとなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項記載の太陽電池。 ４）ｉ型層（３）にｉｎ接合に向つて直線的に低下する
ドーピング分布が付加されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項乃至第３項の１つに記載の太陽電池。 ５）炭素又は窒素の組込みとゲルマニウム又は錫の組込
みがそれらのガス状化合物特に水素化合物の形で行われ
、この化合物がｉ型層（３）を形成するシラン（ＳｉＨ
＿４）にＨＦグロー放電析出中適当な濃度Ｃに添加され
ることを特徴とする水素添加された無定形シリコン（ａ
−Ｓｉ：Ｈ）から成り、ｐ型領域（１）とｎ型領域（２
）の間に真性領域（ｉ型層）（３）を含む半導体物体で
構成される漸次変化バンド・ギャップの太陽電池の製造
方法。 ６）添加化合物の濃度Ｃが析出過程中変化することを特
徴とする特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７）ｐ型層（１）の析出に続くｉ型層（３）の析出に際
して、始めｉ型層の厚さが所定厚さの半分になるまでは
メタン（ＣＨ＿４）がシラン（ＳｉＨ＿４）に加えられ
、その濃度Ｃは形成される化合物ａ−Ｓｉ＿１＿−＿ｘ
Ｃ＿ｘ：Ｈのｘをｘ＝５０％とする値から０まで低下し
、続いてｉ型層が所定厚さとなるまでゲルマン（ＧｅＨ
＿３）がシランガスに化合物ａ−Ｓｉ＿１＿−＿ｘＧｅ
＿ｘ：Ｈのｘが約４０％となる濃度まで加えられること
を特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項記載の方
法。 ８）ｉ型層（３）の厚さが０．４乃至１μｍに調整され
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７項の
１つに記載の方法。 ９）耐劣化性を改善するためｉ型層（３）の析出に際し
てボラン（Ｂ＿２Ｈ＿８）を混入することにより付加的
にｉｎ接合（２）に向う方向において直線的に低下する
ホウ素ドーピング濃度分布が作られることを特徴とする
特許請求の範囲第５項乃至第８項の１つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3438436.7 | 1984-10-19 | ||
| DE3438436 | 1984-10-19 | ||
| DE8430810U DE8430810U1 (de) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | Solarzelle mit graduellem Energiebandabstand mit einem aus amorphem Silizium bestehenden Halbleiterkorper |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6197979A true JPS6197979A (ja) | 1986-05-16 |
Family
ID=41509041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60230883A Pending JPS6197979A (ja) | 1984-10-19 | 1985-10-16 | 太陽電池とその製法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0178639A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6197979A (ja) |
| DE (1) | DE8430810U1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3722198A1 (de) * | 1987-07-04 | 1989-01-12 | Semikron Elektronik Gmbh | Verfahren zum herstellen von solarzellen |
| US4816082A (en) * | 1987-08-19 | 1989-03-28 | Energy Conversion Devices, Inc. | Thin film solar cell including a spatially modulated intrinsic layer |
| FR2630260B1 (fr) * | 1988-04-19 | 1991-11-29 | Thomson Csf | Photodetecteur en silicium amorphe a rendement quantique ameliore |
| JP2719230B2 (ja) * | 1990-11-22 | 1998-02-25 | キヤノン株式会社 | 光起電力素子 |
| JP2918345B2 (ja) * | 1991-02-20 | 1999-07-12 | キヤノン株式会社 | 光起電力素子 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2490018B1 (fr) * | 1980-09-09 | 1986-01-17 | Energy Conversion Devices Inc | Procede et dispositif pour etalonner les intervalles de bande d'alliages semi-conducteurs amorphes et alliages obtenus |
| US4379943A (en) * | 1981-12-14 | 1983-04-12 | Energy Conversion Devices, Inc. | Current enhanced photovoltaic device |
-
1984
- 1984-10-19 DE DE8430810U patent/DE8430810U1/de not_active Expired
-
1985
- 1985-10-15 EP EP85113088A patent/EP0178639A3/de not_active Withdrawn
- 1985-10-16 JP JP60230883A patent/JPS6197979A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE8430810U1 (de) | 1986-05-07 |
| EP0178639A3 (de) | 1987-04-22 |
| EP0178639A2 (de) | 1986-04-23 |
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