JPS62128572A - 太陽電池 - Google Patents
太陽電池Info
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- JPS62128572A JPS62128572A JP60269801A JP26980185A JPS62128572A JP S62128572 A JPS62128572 A JP S62128572A JP 60269801 A JP60269801 A JP 60269801A JP 26980185 A JP26980185 A JP 26980185A JP S62128572 A JPS62128572 A JP S62128572A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- amorphous silicon
- amorphous
- silicon layer
- semiconductor
- 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
- 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
- Y02E10/546—Polycrystalline 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
- 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
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- 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、単結晶又は多結晶系半導体（以下、結晶系半
導体という）上にアモルファス半導体のノンドープ（Ｉ
型）を積層し、さらにアモルファス又は微結晶半導体（
以下、アモルファス系半導体という。）を積層してＰＩ
Ｎ接合を形成した太陽電池に関するものである。
導体という）上にアモルファス半導体のノンドープ（Ｉ
型）を積層し、さらにアモルファス又は微結晶半導体（
以下、アモルファス系半導体という。）を積層してＰＩ
Ｎ接合を形成した太陽電池に関するものである。
（従来技術）
結晶系半導体とアモルファス半導体とを組み合わせＰＮ
接合を施した太陽電池は第４図の断面構造図で示す様に
、Ｐ型子結晶シリコン基板２１上にグロー放電分解によ
りＮ型アモルファスシリコン２２を堆積させ、表面電橋
として酸化インジウムと酸化錫との化合物（ＩＴＯ）で
ある透明電極２３を、表面電極２４としてアルミニウム
をそれぞれ蒸着したものが開示されている。（特開昭５
９−１７５１７０号公報参照）このように多結晶シリコ
ン基板上にアモルファスシリコンをＰ−Ｎ接合させた太
陽電池は、極めて筒車な製造上ｔＵ （ガラス基板上に
アモルファスシリコンを堆積させると同様の工程）で低
コストの太陽電池素子を得ること、またアモルファスシ
リコン上にＰＩＮ又はＰＮ接合した太陽電池素子を堆積
させたタンデム構造が得られることをねらいとしている
。
接合を施した太陽電池は第４図の断面構造図で示す様に
、Ｐ型子結晶シリコン基板２１上にグロー放電分解によ
りＮ型アモルファスシリコン２２を堆積させ、表面電橋
として酸化インジウムと酸化錫との化合物（ＩＴＯ）で
ある透明電極２３を、表面電極２４としてアルミニウム
をそれぞれ蒸着したものが開示されている。（特開昭５
９−１７５１７０号公報参照）このように多結晶シリコ
ン基板上にアモルファスシリコンをＰ−Ｎ接合させた太
陽電池は、極めて筒車な製造上ｔＵ （ガラス基板上に
アモルファスシリコンを堆積させると同様の工程）で低
コストの太陽電池素子を得ること、またアモルファスシ
リコン上にＰＩＮ又はＰＮ接合した太陽電池素子を堆積
させたタンデム構造が得られることをねらいとしている
。
（従来技術の欠点）
しかしながら多結晶シリコンとアモルファスシリコンと
がＰＮ接合した太陽電池素子に光が照射されると、多結
晶シリコン側にキャリアが発生し、キャリアが拡散移動
し起電力が得られる。即ち、電流特性はエネルギーハン
ドギヤツブが狭い多結晶シリコン側の寄与が大きく、比
較的高い発生電圧が得られないという問題点がある。
がＰＮ接合した太陽電池素子に光が照射されると、多結
晶シリコン側にキャリアが発生し、キャリアが拡散移動
し起電力が得られる。即ち、電流特性はエネルギーハン
ドギヤツブが狭い多結晶シリコン側の寄与が大きく、比
較的高い発生電圧が得られないという問題点がある。
また、このＰＮ接合した太陽電池素子上に他の太陽電池
素子を堆積したタンデムにするには、各太陽電池素子の
電流値を整合しなければならずＰ−Ｎ接合した太陽電池
素子の電流特性を相殺しなない様な、高い電力を得るセ
ル設計は極めて困難なものであった。
素子を堆積したタンデムにするには、各太陽電池素子の
電流値を整合しなければならずＰ−Ｎ接合した太陽電池
素子の電流特性を相殺しなない様な、高い電力を得るセ
ル設計は極めて困難なものであった。
（本発明の目的）
本発明は上述の問題点を一挙に解決し、タンデム構造を
適用せずとも高い発生電力が得られる太陽電池を提供す
ることを目的とする。
適用せずとも高い発生電力が得られる太陽電池を提供す
ることを目的とする。
（問題点を解決するための具体的な手段）本発明が、上
述の問題点を解決するために行った具体的な手段は、 単結晶又は多結晶の結晶系半導体と、ノンドープ（Ｉ型
）のアモルファス半導体と、アモルファス又は微結晶の
アモルファス系半導体とをＰＩＮ接合して太陽電池を構
成したことにある。
述の問題点を解決するために行った具体的な手段は、 単結晶又は多結晶の結晶系半導体と、ノンドープ（Ｉ型
）のアモルファス半導体と、アモルファス又は微結晶の
アモルファス系半導体とをＰＩＮ接合して太陽電池を構
成したことにある。
前記結晶系半ぷ体層はウェハと、該ウェハ上に熱分解ま
たは熱ＣＶＤ法で形成した第２の結晶系半導体との積層
構造の太陽電池である。
たは熱ＣＶＤ法で形成した第２の結晶系半導体との積層
構造の太陽電池である。
（実施例）
以下本発明を図面に基づいて詳説する。
第１図は本発明の太陽電池の断面構造図である。
結晶系半導体としてＰ型多結晶シリコンウェハ１を用い
、該多結晶シリコンウェハ１上に■型アモルファスシリ
コン２を堆積し、さらに該■型アモルファスシリコン２
上にアモルファス系半導体としてＮ型アモルファスシリ
コン３を堆積させ、ＰＩＮ接合した単位セル４を得る。
、該多結晶シリコンウェハ１上に■型アモルファスシリ
コン２を堆積し、さらに該■型アモルファスシリコン２
上にアモルファス系半導体としてＮ型アモルファスシリ
コン３を堆積させ、ＰＩＮ接合した単位セル４を得る。
Ｐ型多結晶シリコンウェハ１は、金属シリコンを溶融し
、Ｐ型ドープを行い固化したインゴットを３００〜５０
０μｍの厚さでスライスしたものである。
、Ｐ型ドープを行い固化したインゴットを３００〜５０
０μｍの厚さでスライスしたものである。
Ｉ型アモルファスシリコン２はＰ型子結晶シリコンウェ
ハｌ上にシラン（ＳｉＨ４）又はジシラン（Ｓｉｚ！Ｉ
６）をグロー放電分解法で０．１〜１μｍ堆積する。
ハｌ上にシラン（ＳｉＨ４）又はジシラン（Ｓｉｚ！Ｉ
６）をグロー放電分解法で０．１〜１μｍ堆積する。
反応条件はウェハ１の温度を２００〜３００℃に保ち、
０．５〜２Ｔｏｒｒのガス圧で１３．５６ＭＨｚの高周
波電圧を印加する。
０．５〜２Ｔｏｒｒのガス圧で１３．５６ＭＨｚの高周
波電圧を印加する。
さらにＩ型アモルファスシリコン２上にＮ型アモルファ
スシリコン３を■型アモルファスシリコン２同様、反応
ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）又はジシラン（Ｓｉ２Ｈ
６）をグロー放電分解法で１００〜２００人堆積する。
スシリコン３を■型アモルファスシリコン２同様、反応
ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）又はジシラン（Ｓｉ２Ｈ
６）をグロー放電分解法で１００〜２００人堆積する。
Ｎ型のドーピング法としてフォスフイン（Ｐｌｈ）がシ
ラン（ＳｉＨｎ）又はジシラン（ＳｉＪｂ）に所定比（
０，１〜１χ）で混合し、ウェハ温度を２００〜３００
℃に保ち、０．５〜２Ｔｏｒｒのガス圧で１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電圧を印加する。
ラン（ＳｉＨｎ）又はジシラン（ＳｉＪｂ）に所定比（
０，１〜１χ）で混合し、ウェハ温度を２００〜３００
℃に保ち、０．５〜２Ｔｏｒｒのガス圧で１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波電圧を印加する。
この様な構造の単位セル４の裏面（多結晶シリコン）側
にはアルミニウム、銀などの粉末を主成分とする裏面電
極５がスクリーン印刷で、また光入射（アモルファスシ
リコン）側には酸化インジウムと酸化錫との化合物であ
る透明電極６が蒸着等の方法で夫々形成される。これに
よりＮ型アモルファスシリコン３側より光を照射するこ
とで起電力が発生する太陽電池となる。
にはアルミニウム、銀などの粉末を主成分とする裏面電
極５がスクリーン印刷で、また光入射（アモルファスシ
リコン）側には酸化インジウムと酸化錫との化合物であ
る透明電極６が蒸着等の方法で夫々形成される。これに
よりＮ型アモルファスシリコン３側より光を照射するこ
とで起電力が発生する太陽電池となる。
次に、該太陽電池の特性について説明する。
第２図は本発明の太陽電池のバンド図を示す。
本発明の最大の特徴はＩ型アモルファスシリコン２を介
したことにより、発生したキャリアが狭いエネルギーバ
ンドギャップ約１．１ｅＶＯＰ型多結晶シリコンｌで比
較的長いライフタイムを維持させ、同時に、■型アモル
ファスシリコン２の内部電界Ｅを利用し高い発生電圧を
得ることである。
したことにより、発生したキャリアが狭いエネルギーバ
ンドギャップ約１．１ｅＶＯＰ型多結晶シリコンｌで比
較的長いライフタイムを維持させ、同時に、■型アモル
ファスシリコン２の内部電界Ｅを利用し高い発生電圧を
得ることである。
ここで、■型アモルファスシリコン２は高い発生電圧を
得るためのものであり、０，１〜１μｍといつ薄膜です
む。Ｉ型アモルファスシリコン２が極めて薄いことはＰ
ＩＮ接合型アモルファスシリコン太陽電池のもつＮ−Ｉ
接合付近に起こる光照射による特性劣化（日経エレクト
ロニクス１９８２．１２．２０Ｐ１４４参照）の問題を
無視できる。また、ＰＩＮ接合型アモルファスシリコン
太陽電池の光照射による特性劣化は特に短絡電流Ｊ、Ｃ
と曲線因子ＦＦに大きく影響を与えるが、本発明の様に
電流特性を多結晶シリコン１に依存させているため、こ
れも無視できるという優れた利点をも含む。
得るためのものであり、０，１〜１μｍといつ薄膜です
む。Ｉ型アモルファスシリコン２が極めて薄いことはＰ
ＩＮ接合型アモルファスシリコン太陽電池のもつＮ−Ｉ
接合付近に起こる光照射による特性劣化（日経エレクト
ロニクス１９８２．１２．２０Ｐ１４４参照）の問題を
無視できる。また、ＰＩＮ接合型アモルファスシリコン
太陽電池の光照射による特性劣化は特に短絡電流Ｊ、Ｃ
と曲線因子ＦＦに大きく影響を与えるが、本発明の様に
電流特性を多結晶シリコン１に依存させているため、こ
れも無視できるという優れた利点をも含む。
次に、Ｉ型アモルファスシリコン２とＰ型多結晶シリコ
ン１との界面準位について説明する。
ン１との界面準位について説明する。
この界面準位が存在すると太陽電池の特性を大きく低下
させてしまう。このため第３図で示す単位セル断面構造
図の様にＰ型多結晶シリコン１上に熱ＣＶＤなどで形成
した第２の焼結系半扉体層である多結晶シリコン１１を
堆積させた後、同じ膜生成装置で真空を破らすＩ型アモ
ルファスシリコン２及びＮ型アモルファスシリコン３を
堆積して、単位セル４を得る。
させてしまう。このため第３図で示す単位セル断面構造
図の様にＰ型多結晶シリコン１上に熱ＣＶＤなどで形成
した第２の焼結系半扉体層である多結晶シリコン１１を
堆積させた後、同じ膜生成装置で真空を破らすＩ型アモ
ルファスシリコン２及びＮ型アモルファスシリコン３を
堆積して、単位セル４を得る。
この様にすればＩ型アモルファスシリコン２に不純物元
素が混入せず、界面準位による特性劣化を有効に防止で
きる。
素が混入せず、界面準位による特性劣化を有効に防止で
きる。
尚、実施例ではＰ型に多結晶シリコン、Ｎ型にアモルフ
ァスシリコンを使用したが、Ｎ型に多結晶シリコン、Ｐ
型にアモルファスシリコンを用いたり、多結晶を単結晶
、アモルファス層を微結晶層に用いたりしてもかまわな
い。
ァスシリコンを使用したが、Ｎ型に多結晶シリコン、Ｐ
型にアモルファスシリコンを用いたり、多結晶を単結晶
、アモルファス層を微結晶層に用いたりしてもかまわな
い。
（効果）
以上、上述した様に本発明は価電子制御された結晶系半
導体と、■型アモルファスシリコンと、価電子制御され
たアモルファス系半導体とがＰＩＮ接合され、発生電流
は狭いバンドギャップの結晶系半導体で得て、発生電圧
は広いバンドギャップのアモルファス系半導体、特にＩ
型アモルファスシリコンの内部電界で得ることにより出
力（起電力、即ち発生電流と発生電圧の積）の極めて高
い、高効率の太陽電池ができる。
導体と、■型アモルファスシリコンと、価電子制御され
たアモルファス系半導体とがＰＩＮ接合され、発生電流
は狭いバンドギャップの結晶系半導体で得て、発生電圧
は広いバンドギャップのアモルファス系半導体、特にＩ
型アモルファスシリコンの内部電界で得ることにより出
力（起電力、即ち発生電流と発生電圧の積）の極めて高
い、高効率の太陽電池ができる。
即ち、セル設計による歩留、コストに難点がある単位セ
ルをタンデム構造にした太陽電池にする必要なく、常に
高い出力が得られる太陽電池である。
ルをタンデム構造にした太陽電池にする必要なく、常に
高い出力が得られる太陽電池である。
第１図は本発明の太陽電池の断面構造図である。
第２図は本発明の太陽電池のバンド図であり、第３図は
本発明の他の実施例の単位セルの断面図である。 第４図は従来のＰ−Ｎ接合した太陽電池の断面構造図で
ある。 １・・・Ｐ型多結晶シリコン
本発明の他の実施例の単位セルの断面図である。 第４図は従来のＰ−Ｎ接合した太陽電池の断面構造図で
ある。 １・・・Ｐ型多結晶シリコン
Claims (2)
- （１）単結晶又は多結晶の結晶系半導体層と、ノンドー
プ（Ｉ型）アモルファス半導体層と、アモルファス又は
微結晶のアモルファス系半導体層とがＰＩＮ接合してな
る太陽電池。 - （２）前記結晶系半導体層がウェハであり、該ウェハ上
に熱分解又はＣＶＤで第２の結晶系半導体層を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60269801A JPS62128572A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60269801A JPS62128572A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62128572A true JPS62128572A (ja) | 1987-06-10 |
Family
ID=17477355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60269801A Pending JPS62128572A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62128572A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2650916A1 (fr) * | 1989-08-09 | 1991-02-15 | Sanyo Electric Co | Dispositif photovoltaique |
| US5213628A (en) * | 1990-09-20 | 1993-05-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device |
| DE102008043458A1 (de) * | 2008-11-04 | 2010-05-12 | Q-Cells Se | Solarzelle |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57178385A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-02 | Agency Of Ind Science & Technol | Photo-electric converter |
| JPS6130079A (ja) * | 1984-07-21 | 1986-02-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光起電力素子 |
-
1985
- 1985-11-29 JP JP60269801A patent/JPS62128572A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57178385A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-02 | Agency Of Ind Science & Technol | Photo-electric converter |
| JPS6130079A (ja) * | 1984-07-21 | 1986-02-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光起電力素子 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2650916A1 (fr) * | 1989-08-09 | 1991-02-15 | Sanyo Electric Co | Dispositif photovoltaique |
| US5066340A (en) * | 1989-08-09 | 1991-11-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device |
| US5213628A (en) * | 1990-09-20 | 1993-05-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic device |
| DE102008043458A1 (de) * | 2008-11-04 | 2010-05-12 | Q-Cells Se | Solarzelle |
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