JPS62123781A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
- Publication number
- JPS62123781A JPS62123781A JP60263123A JP26312385A JPS62123781A JP S62123781 A JPS62123781 A JP S62123781A JP 60263123 A JP60263123 A JP 60263123A JP 26312385 A JP26312385 A JP 26312385A JP S62123781 A JPS62123781 A JP S62123781A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- conversion element
- layer
- amorphous silicon
- type
- 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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/70—Surface textures, e.g. pyramid structures
-
- 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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/244—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. transparent conductive oxide [TCO] layers
-
- 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】
産業上の利用分野
本発明は、アモルファスシリコンを用いた太陽電池など
に有利に■いられる光電変換素子に関する。
に有利に■いられる光電変換素子に関する。
背景技術
典型的な先行技術は、第4図に示されている。
この光電変換素子1は、ステンレス鋼などから成る金属
基板2上に、P型アモルファスシリコン層3と、I型ア
モルファスシリコン層4と、N型アモルファス2972
層5とがこの順序で接合されて構成される。トI型アモ
ルファスシリコン層5上には、酸化インノウムースズ(
ISO)などから成る透明導電Wi6と、上部電極8と
がf↓空蒸着などによってそれぞれ形成される。透明導
電層6測から入射される光は、P型、I型およびN型ア
モル77久ンリコン層3〜5内で光電変換され、2生じ
た電流は、金属基板2と上部電極3とに接続される図示
しない外部の負荷に供給され、こうして太陽電池として
の機能が実現される。
基板2上に、P型アモルファスシリコン層3と、I型ア
モルファスシリコン層4と、N型アモルファス2972
層5とがこの順序で接合されて構成される。トI型アモ
ルファスシリコン層5上には、酸化インノウムースズ(
ISO)などから成る透明導電Wi6と、上部電極8と
がf↓空蒸着などによってそれぞれ形成される。透明導
電層6測から入射される光は、P型、I型およびN型ア
モル77久ンリコン層3〜5内で光電変換され、2生じ
た電流は、金属基板2と上部電極3とに接続される図示
しない外部の負荷に供給され、こうして太陽電池として
の機能が実現される。
このような先行技術では、透明導電層6の&而が平坦で
あるために光の反射率が大きく、したがって入射光量を
増加することができない。このためP型、■型およびN
型アそルアTスシリコン層3〜5における光の吸収率を
高めることができず、短絡層;嘉の増加および曲線因子
を改善することができない。
あるために光の反射率が大きく、したがって入射光量を
増加することができない。このためP型、■型およびN
型アそルアTスシリコン層3〜5における光の吸収率を
高めることができず、短絡層;嘉の増加および曲線因子
を改善することができない。
発明が解決しようと士る間厘点
本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、短絡電流
の増加および曲線因子の改善を図り、これによって光電
変換効率を向上させるようにした光電変換素子を提供す
ることである。
の増加および曲線因子の改善を図り、これによって光電
変換効率を向上させるようにした光電変換素子を提供す
ることである。
問題点を解決するための手段
本発明は、基板と、
W板上に形成され、基板とは反対側の表面が微細な凹凸
に形成されている導電性電極と、前記導電性電極上に形
成される光電変換半導体層と、 前記光電変換半導体層上に形成される透明導電層とを含
むことを特徴とする光電変換素子である。
に形成されている導電性電極と、前記導電性電極上に形
成される光電変換半導体層と、 前記光電変換半導体層上に形成される透明導電層とを含
むことを特徴とする光電変換素子である。
作 用
本発明に従えば、基板上に導電性電極を形成し、この導
電性電極の基板とは反対側の表面を微細な凹凸に形成す
ることによって、光の吸収率を高めて、光電変換効率の
向上を図ることができる。
電性電極の基板とは反対側の表面を微細な凹凸に形成す
ることによって、光の吸収率を高めて、光電変換効率の
向上を図ることができる。
実施例
第1図は、本発明に従う光電変換素子10の断面図であ
る。この光電変換素子10は、基本的には、従来の光電
変換素子1(第4図参照)に類似した(1が成を有する
。すなわちステンレス鋼などから成る金属基板11上に
は、酸化インノウムースズから成る導電wJ21と、酸
化スズ(S1102)から成るバッフT層22との二層
購造を有する導電性電極12が形成される。この導電性
電極12上には、光電変換半導体層としてのP型アモル
ファスシリコン層13と、I型アモルファスシリコン層
14と、N型アモルファスシリコンN 15とがこの類
序で接合される。N型アモルファス2977層15上に
は、酸化インノウムースズなどから成る透明導電層16
と、上部電極16aとが真空蒸着などによってそれぞれ
形成される。
る。この光電変換素子10は、基本的には、従来の光電
変換素子1(第4図参照)に類似した(1が成を有する
。すなわちステンレス鋼などから成る金属基板11上に
は、酸化インノウムースズから成る導電wJ21と、酸
化スズ(S1102)から成るバッフT層22との二層
購造を有する導電性電極12が形成される。この導電性
電極12上には、光電変換半導体層としてのP型アモル
ファスシリコン層13と、I型アモルファスシリコン層
14と、N型アモルファスシリコンN 15とがこの類
序で接合される。N型アモルファス2977層15上に
は、酸化インノウムースズなどから成る透明導電層16
と、上部電極16aとが真空蒸着などによってそれぞれ
形成される。
本発明では、透明導電層16の表面の光の反射率を低下
させるために、導電性電極12の金属基板11に臨む面
とは反対側の面を粗面化、すなわち微細な凹凸に形成し
、これによって透明導電層16の表面を粗面化とした同
様な効果を得ようとするものである。透明導電層16の
表面を粗面化することによって、P型、■型およびN型
アモルファス2972層13〜15における光の吸収率
を高めることができ、これによって後述するように本発
明に従う光電変換素子10の光電変換効率の向上を図る
ことができる。
させるために、導電性電極12の金属基板11に臨む面
とは反対側の面を粗面化、すなわち微細な凹凸に形成し
、これによって透明導電層16の表面を粗面化とした同
様な効果を得ようとするものである。透明導電層16の
表面を粗面化することによって、P型、■型およびN型
アモルファス2972層13〜15における光の吸収率
を高めることができ、これによって後述するように本発
明に従う光電変換素子10の光電変換効率の向上を図る
ことができる。
導電性電極12を粗面化するにあたっては、金属フ、1
コ板11上に、まず真空蒸着やメッキ法などによって酸
化インノウムーチタン(ITO)を約数1000人の膜
厚で堆積させ、これによって導電層21を形成する。こ
のとき蒸着時間の変化および金Fi j3;板1】の温
度の変化などによって、導電層21の金属基板11に臨
む面とは反対側の面を、約数100Å以上の微細な凹凸
状に形成することができる。その後、導電層21上に真
空蒸着やメンキ法などによって酸化スズ(SnOz)を
約100人の膜厚でIll f貞させ、これ1こよって
パン77522を形成する。バ、77Wi22の導電J
?g21に臨む而とは反対側の面は、導電R1!21の
上記約100人夏、上の微細な凹凸形状とほぼ等しい凹
凸形状に形成される。
コ板11上に、まず真空蒸着やメッキ法などによって酸
化インノウムーチタン(ITO)を約数1000人の膜
厚で堆積させ、これによって導電層21を形成する。こ
のとき蒸着時間の変化および金Fi j3;板1】の温
度の変化などによって、導電層21の金属基板11に臨
む面とは反対側の面を、約数100Å以上の微細な凹凸
状に形成することができる。その後、導電層21上に真
空蒸着やメンキ法などによって酸化スズ(SnOz)を
約100人の膜厚でIll f貞させ、これ1こよって
パン77522を形成する。バ、77Wi22の導電J
?g21に臨む而とは反対側の面は、導電R1!21の
上記約100人夏、上の微細な凹凸形状とほぼ等しい凹
凸形状に形成される。
導電Wi21は、下部電極としてのは能を果たし、また
パンツ7に!122は、導電層21中に含まれるインノ
ウムの拡散を減少させる役割を果たす。このように導電
性電極12を、導電層21とバ・ン7TWJ22との二
JF!i構造とすることによって、光透過率を問題にす
る必要がなく、しから導電層21の粗面化をより容易に
コントロールすることができるという特長を有する。
パンツ7に!122は、導電層21中に含まれるインノ
ウムの拡散を減少させる役割を果たす。このように導電
性電極12を、導電層21とバ・ン7TWJ22との二
JF!i構造とすることによって、光透過率を問題にす
る必要がなく、しから導電層21の粗面化をより容易に
コントロールすることができるという特長を有する。
このように金属基板11上に、粗面化した導電層12を
形成した後、導電性電極12上にグロー放電によるプラ
ズマCV D (Cbemical V al+ou
rD eposition)法によって、P型アモルフ
ァスシリコン層13と、I型アモルファスシリコン11
.iと、N型アモルファス2932層15とをこの預序
でそれぞれ均一な膜厚で形成する。さら(こN型アモル
ファス2977層15上に、真空蒸着などによって酸化
インノウムーチタン(ITO)などから成る透明導電層
16を均一な膜厚で形成する。
形成した後、導電性電極12上にグロー放電によるプラ
ズマCV D (Cbemical V al+ou
rD eposition)法によって、P型アモルフ
ァスシリコン層13と、I型アモルファスシリコン11
.iと、N型アモルファス2932層15とをこの預序
でそれぞれ均一な膜厚で形成する。さら(こN型アモル
ファス2977層15上に、真空蒸着などによって酸化
インノウムーチタン(ITO)などから成る透明導電層
16を均一な膜厚で形成する。
これらP型、■型およびN型アモルファスシリフン層1
3〜15、および透明導電層16は、導電性電極12の
前記微細な凹凸上にそれぞれ堆積されることによって°
、透明導電層16の表面には、導電性電極12の前記微
細な凹凸形状がそのまま現れることとなる。したがって
導電性電極12を粗面化することによっ′〔、結果的に
は透明導電層1Gの表面を粗面化したと同様な効果を得
ることができる。
3〜15、および透明導電層16は、導電性電極12の
前記微細な凹凸上にそれぞれ堆積されることによって°
、透明導電層16の表面には、導電性電極12の前記微
細な凹凸形状がそのまま現れることとなる。したがって
導電性電極12を粗面化することによっ′〔、結果的に
は透明導電層1Gの表面を粗面化したと同様な効果を得
ることができる。
木兄町名の実験によれば、従来の光電変換素子1(第・
を図参照)における電流/電圧特性は、第2図のライン
!1で示されるとおりであり、本発明に従う光電変換索
子10の電流/電圧特性はラインア2で示されるとおり
である。この実験結果から明らかなように、光電変換素
子10の解放電圧は、従来の光電変換索子1と差異はな
いが、短絡電流と曲線因子に関してはその向上が見られ
、光電変換効率が高められていることが理解される。
を図参照)における電流/電圧特性は、第2図のライン
!1で示されるとおりであり、本発明に従う光電変換索
子10の電流/電圧特性はラインア2で示されるとおり
である。この実験結果から明らかなように、光電変換素
子10の解放電圧は、従来の光電変換索子1と差異はな
いが、短絡電流と曲線因子に関してはその向上が見られ
、光電変換効率が高められていることが理解される。
また0を来の光電変換索子1の分光感度特性は、第3図
のラインア3で示されるとおりであり、本発明に従う光
電変換素子10の分光感度特性は、ラインJ?4で示さ
れるとおりである。光電変換素子10では、導電性電極
12の表面が微細な凹凸に形成されているため、入射さ
れた光のイテ路長の増加およびキャリヤに対する実質的
な膜厚の減少が実現され、これによって光電変換素子1
0の収集効率が全体的に向上する。ラインノ4から明ら
かなように、特に入射光の長波長側iこおいては、尤の
緩衝の低下および導電性電極12の粗面化:こよる反射
光の増加によって、収集効率が極めて向上していること
が埋M3れる。
のラインア3で示されるとおりであり、本発明に従う光
電変換素子10の分光感度特性は、ラインJ?4で示さ
れるとおりである。光電変換素子10では、導電性電極
12の表面が微細な凹凸に形成されているため、入射さ
れた光のイテ路長の増加およびキャリヤに対する実質的
な膜厚の減少が実現され、これによって光電変換素子1
0の収集効率が全体的に向上する。ラインノ4から明ら
かなように、特に入射光の長波長側iこおいては、尤の
緩衝の低下および導電性電極12の粗面化:こよる反射
光の増加によって、収集効率が極めて向上していること
が埋M3れる。
このように本件光電変換素子10においては、■尤の散
乱効果による尤の行路長の増加、■ヌ4電性電極X2の
豪細な凹凸1こおける反射光の増加、■キャリヤ(電子
、正孔)に対する膜厚のり、に少、$P型、I型および
N型アモルファス2937層13〜15の膜厚の不均一
性による光のモ渉の低下などの利点を得ることができる
。この光電変換索子10を太陽電池として用いる場合、
11ガ記第2図および第3図の実験結果から、太陽電池
待避としての短絡電流の増加および曲線因子の改迎が期
待される。短絡電流の増加は、主に光電変換素子lOの
長波長感度が導電性電極12の微細な凹凸による光反射
の増加および各アモルファスシリコン層13〜15のv
厚による光の緩衝の低下によって実現される。また曲線
因子は、各アモルファスシリコン層13〜15の膜厚の
不均一性により、キャリヤに対する有効膜厚が実際の膜
厚上りも薄(なるため改善されると考えられる。なおス
テンレス鋼などから成る金属基板11上にP型、■型I
jよびN型アモルファス2937層13〜15を形成す
ることによって、粗面化される導電性電極]2は、透明
である必要はなく、また導電性電極12の膜厚設定ら自
由であり、太陽電池特性の最適化が図られるという利点
を有する。
乱効果による尤の行路長の増加、■ヌ4電性電極X2の
豪細な凹凸1こおける反射光の増加、■キャリヤ(電子
、正孔)に対する膜厚のり、に少、$P型、I型および
N型アモルファス2937層13〜15の膜厚の不均一
性による光のモ渉の低下などの利点を得ることができる
。この光電変換索子10を太陽電池として用いる場合、
11ガ記第2図および第3図の実験結果から、太陽電池
待避としての短絡電流の増加および曲線因子の改迎が期
待される。短絡電流の増加は、主に光電変換素子lOの
長波長感度が導電性電極12の微細な凹凸による光反射
の増加および各アモルファスシリコン層13〜15のv
厚による光の緩衝の低下によって実現される。また曲線
因子は、各アモルファスシリコン層13〜15の膜厚の
不均一性により、キャリヤに対する有効膜厚が実際の膜
厚上りも薄(なるため改善されると考えられる。なおス
テンレス鋼などから成る金属基板11上にP型、■型I
jよびN型アモルファス2937層13〜15を形成す
ることによって、粗面化される導電性電極]2は、透明
である必要はなく、また導電性電極12の膜厚設定ら自
由であり、太陽電池特性の最適化が図られるという利点
を有する。
参考的に述べれば、従来のアモルファスシリコンを用い
た太陽電池の基板としては、ステンレス調以外にガラス
などの透光性材料が泪いちれている。プラス基板を用い
る場合、ガラス基板が絶縁体であるため、その表面に透
明導電膜を付着する必要があったが、最近ではその透明
導電膜の粗面化によって太陽電池の効率を向上させる試
みが行二なわれている。ところがステンレス鋼などの金
属基板の場合、アモルファスシリコン層を形成した後に
、透明導電膜を付着しなければならないということらあ
り、これまで試みられていなかっ嬬これはアモルファス
シリコンを用いた太陽’;H?aの場合、作成後の熱処
理によってそのアモルファスシリコン層の特性が大きく
変化するrこめ、大陽届池の効率を損なうことなく、表
面を咀面ft士ることは極めて困難を伴なうからである
。そこて′本発明においては、光入射側でなく反射の面
、rなわち導電性電極12の表面を微細な凹凸にして粗
面化することによって、入射′側を粗面化した揚重とほ
ぼ同等の効果を得るものである。
た太陽電池の基板としては、ステンレス調以外にガラス
などの透光性材料が泪いちれている。プラス基板を用い
る場合、ガラス基板が絶縁体であるため、その表面に透
明導電膜を付着する必要があったが、最近ではその透明
導電膜の粗面化によって太陽電池の効率を向上させる試
みが行二なわれている。ところがステンレス鋼などの金
属基板の場合、アモルファスシリコン層を形成した後に
、透明導電膜を付着しなければならないということらあ
り、これまで試みられていなかっ嬬これはアモルファス
シリコンを用いた太陽’;H?aの場合、作成後の熱処
理によってそのアモルファスシリコン層の特性が大きく
変化するrこめ、大陽届池の効率を損なうことなく、表
面を咀面ft士ることは極めて困難を伴なうからである
。そこて′本発明においては、光入射側でなく反射の面
、rなわち導電性電極12の表面を微細な凹凸にして粗
面化することによって、入射′側を粗面化した揚重とほ
ぼ同等の効果を得るものである。
導電性電極12の材料としては、■コ易に+U而面する
ことが可能であること、■尤の吸収か少ない、特に長波
長光の吸収が少なり・こと、■比抵抗が充分に小さいこ
と、■アモルファススシリコン中ドープされてもそのセ
ル特性に大きな影′nを与えないこと、■基板との密着
性が良好でσ%に剥がれないこと、などの条件を満たせ
ばよく、:ijj記実施例で用いた酸化インノウムーチ
タン(I T □)や酸化スズ(SI+02)に限定さ
れない。
ことが可能であること、■尤の吸収か少ない、特に長波
長光の吸収が少なり・こと、■比抵抗が充分に小さいこ
と、■アモルファススシリコン中ドープされてもそのセ
ル特性に大きな影′nを与えないこと、■基板との密着
性が良好でσ%に剥がれないこと、などの条件を満たせ
ばよく、:ijj記実施例で用いた酸化インノウムーチ
タン(I T □)や酸化スズ(SI+02)に限定さ
れない。
前記実施例では、導電性電極12の4■面化は、蒸着時
間の変化および金属基板11の温度の変化などによって
行なうようにしたけれども、これ以外の方法、たとえば
圧延ローラによって微細な凹凸を形成するようにしても
よい。
間の変化および金属基板11の温度の変化などによって
行なうようにしたけれども、これ以外の方法、たとえば
圧延ローラによって微細な凹凸を形成するようにしても
よい。
前記実施例では、PIN購遣のアモルファスシリコン層
13〜15を導電性電極12上に形成したけれども、こ
れに限定されず、N I PlR造のアモルファスシリ
コン層を形成するようにしてもよく、また多層PIN#
湾遣または多層丁PN構造のアモルファスシリコン層を
形成するようにしてもよい。
13〜15を導電性電極12上に形成したけれども、こ
れに限定されず、N I PlR造のアモルファスシリ
コン層を形成するようにしてもよく、また多層PIN#
湾遣または多層丁PN構造のアモルファスシリコン層を
形成するようにしてもよい。
本発明に従う光電変換素子は、太lia電池に限らず、
その他各種センサなと広範囲の技術分野に亘って実施さ
れることができる。
その他各種センサなと広範囲の技術分野に亘って実施さ
れることができる。
効 果
以上のように本発明によれば、導電性電極の基板とは反
対側の表面を、微細な凹凸に形成することによって、光
吸収率を高めることができ、短絡電流の増加および曲線
因子を改善することができ、これによって光電変換効率
の向上を図ることができる。
対側の表面を、微細な凹凸に形成することによって、光
吸収率を高めることができ、短絡電流の増加および曲線
因子を改善することができ、これによって光電変換効率
の向上を図ることができる。
第1図は本発明の一実施例の断面図、PS2図は電流/
電圧特性を示すグラフ、第3図は収集効率と波長との関
係を示すグラフ、第4図は先行技術を説明するだめの図
である。 1.10・・・光電変換素子、2.11・・・金属基板
、3〜5,13〜15・・・アモルファスシリコン層、
6.16・・・透明導電層、12・・・導電性電極、2
1・・・導電層、22・・・バッフrM 代理人 弁理士 口数 圭一部 第1図 電圧(v) 第2図 液長(mm) 第3図 尤 第4図
電圧特性を示すグラフ、第3図は収集効率と波長との関
係を示すグラフ、第4図は先行技術を説明するだめの図
である。 1.10・・・光電変換素子、2.11・・・金属基板
、3〜5,13〜15・・・アモルファスシリコン層、
6.16・・・透明導電層、12・・・導電性電極、2
1・・・導電層、22・・・バッフrM 代理人 弁理士 口数 圭一部 第1図 電圧(v) 第2図 液長(mm) 第3図 尤 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板と、 基板上に形成され、基板とは反対側の表面が微細な凹凸
に形成されている導電性電極と、 前記導電性電極上に形成される光電変換半導体層と、 前記光電変換半導体層上に形成される透明導電層とを含
むことを特徴とする光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60263123A JPS62123781A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60263123A JPS62123781A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62123781A true JPS62123781A (ja) | 1987-06-05 |
Family
ID=17385141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60263123A Pending JPS62123781A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62123781A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS642688A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-06 | Janome Sewing Mach Co Ltd | Thread control in automatic thread tension sewing machine |
| JPH0423149U (ja) * | 1990-06-13 | 1992-02-26 | ||
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| JPWO2014064929A1 (ja) * | 2012-10-23 | 2016-09-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 太陽電池 |
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1985
- 1985-11-22 JP JP60263123A patent/JPS62123781A/ja active Pending
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