JPS6265478A - 光起電力装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光閉じ込めによって光起電力特性の向上を図っ
た光起電力装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来のこの種光起電力装置は第４ｖｌＪに示す如く構成
されている〔応物学会予稿集（５８年版２５−Ｐ−Ｌ−
２）　）　、第４図は従来の光起電力装置の断面構造図
であり、透光性絶縁基板ｌ上に透明電極２、ｐ型非晶質
半導体層３、ｉ型非晶質半導体層４、ｎ型非晶質半導体
層５、ＩＴＯ（Ｉｎ２０３　＋５ｎ０２　）製の膜６′
、銀製の裏面電極７をこの順序に積層形成して構成して
あり、透光製絶縁基板１、透明電極２を透過してきた光
をｐ型、ｉ型、ｎ型の各非晶質半導体層３，４．５に導
入し、またこれらｐ型、ｉ型、ｎ型の各非晶質半導体ａ
３．４．５を透過した光は膜６′にて一部を反射させ、
更にこの膜６′を透過した光は裏面電極７にて反射させ
て光を閉じ込め、再びｎ型、ｉ型、ｐ型の各非品質半導
体層３，４．５に導入して光起電力特性を高め、生起せ
しめた光起電力を透明電極２、裏面電極７を経て外部に
取り出すようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上述した如き従来装置にあってはｐ型。

ｉ型、ｎ型の各半導体層３．　４．　５を透過した光を
閉じ込める手段としてＩＴＯ等を用いて形成した膜６′
をｎ型非晶質半導体層５と裏面電極７との間に介在させ
る構成としであるが、１丁０等の膜６′を用いる構成に
あっては、このＩＩ！６’をｎ型半導体Ｎ５上に形成す
る場合、熱、高エネルギ粒子によるｎ型半導体層の損傷
を生じる外、［１１６’は酸化物であるため形成時に酸
素が必要となるが、雰囲気中の酸素によってｎ型半導体
層５等の酸化等が避けられないという問題があつた。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは、従来の酸化膜に代えて非酸化物半
導体層を用いることによって半導体層形成時において酸
素が不要となり、ｐ塑成いはｎ型の半導体層の熱、高エ
ネルギ粒子による損傷或いはこれら各半導体層の酸化等
の不都合を効果的に抑制し得るようにした光起電力装置
を提供するにある。

本発明に係る光起電力装置は、ｐ型又はｎ型半導体層と
これに積層形成される裏面電極との間に、屈折率が前記
ｐ型又はｎ型半導体層のそれよりも小さく、且つ導電性
が前記ｐ型又はｎ型半導体層のそれと略同じ、又はそれ
よりも高い非酸化物半導体層を介在せしめたことを特徴
とする。

【実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。第１図は本発明に係る光起電力装置（以下本発
明装置という）の断面構造図であり、図中１はガラス等
にて形成された透光性絶縁基板、２は透明電極、３は非
晶質シリコンカーバイドにて構成されたｐ型非晶質半導
体層、４はシリコン製のｎ型非晶質半導体層、５はシリ
コン製のｎ型非晶質半導体層、６は酸化物半導体以外の
半導体（以下非酸化物半導体という）たるｎ型非晶質半
導体層、７は銀製の裏面電極を示している。

本発明装置は前記透光性絶縁基板１上に透明電極２、ｐ
型非晶質半導体層３、ｎ型非晶質半導体層４、ｎ型非晶
質半導体層５をこの順序に積層形成すると共に、ｎ型非
晶質半導体層５上に更に屈折率が前記ｎ型非晶質半導体
層５の屈折率よりも小さく、且つ導電性がｎ型非晶質半
導体層５と同じ、又はこれよりも高いｎ型非晶質半導体
層６が積層され、この上に裏面電極７を積層して構成し
である。

透光性絶縁基板ｌ上に形成した透明電極２の表面は最初
エツチング等の手段にて所要の高さの凹凸を形成してテ
クスチュア化してあり、従ってこの上に順次積層形成さ
れるｐ型、ｉ型、ｎ型の各非晶質半導体ｉｉ３，４，５
、非酸化物半導体であるｎ型非晶質半導体層６、裏面電
極７相互の各界面には漸次上層にゆくに従づて凹凸が浅
くなるが、いずれもテクスチュア構造が現れ、入射光を
散乱させてｐ型、ｉ型、ｎ型の各非晶質半導体層３゜４
．５内での光路長を長くし、入射光に対する変換効率を
高めるようになっている。

ｎ型非晶質半導体層６はｐ型、ｉ型、ｎ型非晶質半導体
層３，４．５を透過した光に対する反射層でとして設け
られ、その屈折率はｎ型非晶質半導体層５の屈折率３．
５よりも小さい略２．５程度（３，５未満であればよい
）に設定され、また導電性はｎ型非晶質半導体層５のそ
れと略等しい１０−３Ω−’ｃｍ−’程度に、更にその
膜厚はｎ型非晶質半導体ＩＷ５が４００人であるに対し
これよりも厚い１４００人に設定されている。これによ
ってｐ型、１型。

ｎ型非晶質半導体層３．　４．　５を通過してきた光に
対する反射率が高められ、しかも光起電力の取り出しに
は何らの影響も与えることはない。ｎ型非晶質半導体層
６の導電性はｎ型非晶質半導体層５の導電性に応じて設
定するが、ｎ聖典晶質半導体Ｆｆ５の導電性は１０づΩ
−１０−１程度迄低く設定される場合もあることからｎ
全非晶質半導体Ｆｆ６の導電性も１０−５Ω＝ａａ’以
上であればよい。

なお、この反射層として設けられるｎ型非晶質半導体層
６の材質としては非晶質シリコン力−バイドの外、非晶
質シリコンナイトライド等を用いてもよい。ｐ型、ｉ型
、ｎ型の各非晶質半導体層、反射層としての非酸化物半
導体たるｎ型非晶質半導体層６の厚さ及び屈折率の一例
を示すと表１の如くである。

表　　　１ 上述した如き本発明装置にあっては、透光性絶縁基板ｌ
から入射した光は透明電極２を経てｐ型。

ｉ型、ｎ型の非晶質半導体層に入り、吸収されつつ一部
は反射層たるｎ型非晶質半導体層６に達する。光は透明
電極２を透過した後はテクスチュア化された各界面で散
乱されるため、反射層たるｎ型非晶質半導体層６には直
角に入射する光は少く大部分は斜方から入射することと
なり、ｎ聖典晶質半導体ｒｒＩ６が低屈折率であること
と相俟って界面での全反射率が高く、更にこの反射率た
るｎ型非晶質半導体層６を透過した光は反射率の高い銀
製の裏面電極７によって反射され、反射された光はいず
れも再びｎ型、ｉ型、ｐ型の各非晶質半導体層５，４．
３に入射し吸収されることとなって入射光の閉じ込め効
果が大きく、高い光起電力特性が得られることとなる。

第２図は本発明装置と従来装置とに地球に対し垂直に入
射した光のスペクトル八Ｍ１の光全１００１１Ｗ／ａ１
２照射したときの■・■特性を調べた結果を示すグラー
フであって、横軸に開放電圧（Ｖ）を、また縦軸に短絡
電流密度（ｍＡ／ｃｓ２）をとって示しである。グラフ
中実線は本発明装置の、また破線は従来装置の各結果を
示している。このグラフから明らかなように開放電圧、
短絡電流密度とも本発明装置が優れていることが解る０
表２は両者の具体的な数値の一例を示しである。

（以下余白） 表　　　２ 第３図は本発明の他の実施例を示す断面構造図であり、
この実施例にあってはｐ型、ｉ型、ｎ型の非晶質半導体
層のうち、裏面電極７と相隣して位置するｎ型非晶質半
導体８自体を非酸化物半導体たるｎ聖典晶質シリコンカ
ーバイド製であって、その屈折率は、本来のｎ型非晶質
半導体層の屈折率３．５よりも小さい略２．５程度に設
定され、且つその導電性も本来のｎ型非晶質半導体層の
導電性１０−３Ω−’ｃｍ−１と同じ又はこれよりも高
い値に設定され、更にその膜厚は本来のｎ型非晶質半導
体層の膜厚４００人よりも厚い１４００人に設定されて
いる。

他の構成は前記第１図に示した実施例と略同じであり、
対応する部分には同じ番号を付して説明を省略する。

このような本発明装置にあってはｎ型非晶質半導体層８
がそのまま反射層としての機能を兼ね備えることとなり
、特別な反射層を形成する必要がなく、それだけ吸収損
失も少なく、そのうえ製造工程も簡略化されることとな
る。

上述の各実施例はいずれも透明電極２上にｐ型。

ｉ型、ｎ型の非晶質半導体層３．４．５をこの順序で積
層形成し、ｐ型非晶質半導体層３側から光を導入する構
成につき説明したが透明電極２上にｎ型、ｉ型、ｐ型の
非晶質半導体層をこの順序で積層形成する構成の場合に
も通用出来ることは勿論であり、この場合はｐ型部晶質
半導体層と裏面電極との間に、屈折率がｐ型部晶質半導
体層のそれよりも小さく、且つ導電性は同じ又はこれよ
りも高い非酸化物半導体層たるｐ型部晶質半導体層を介
在させればよい。

また裏面電極と相隣するｐ型非晶質半導体層自体を屈折
率が本来のｐ型部晶質半導体層のそれよりも小さく、且
つ導電性は同じ又はこれよりも高い非酸化物半導体たる
ｐ型非晶質半導体層に構成して、反射機能を備えるよう
構成してもよい。

更に上記実施例はいずれもｐ−１−ｎ接合型の光起電力
装置につき説明したがｐ−ｎ接合型のものにも通用し得
ることは勿論である。

なおまた上記の各説明はいずれも非晶質半導体にて各半
導体層を構成した場合につき説明したが、何らこれに限
るものではなく、単結晶、微結晶の半導体又はこれらを
適宜組合せた構成であってもよい。

〔効果〕

以上の如く本発明装置にあっては裏面電極とこれと相隣
するｐ型又はｎ型半導体層との間、或いは裏面電極と相
隣するｐ型又はｎ型半導体層自体を屈折率がｐ型、ｎ型
半導体よりも小さく、且つ導電性は時間じ又はこれより
も高い非酸化物半導体にて形成したからｐ型、ｎ型半導
体層を透過してきた光に対する反射率が格段に向上し、
入射光の有効利用が図れて変換効率が大幅に向上し得、
しかもこのような非酸化物半導体の材質をｐ型。

ｎ型半導体層のそれと同じにすれば設備自体はｐ型、ｎ
型半導体層形成用のものをそのまま通用し得ることとな
って設備コストも安価に済むなど本発明は優れた効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の断面構造図、第２図は本発明装置
と従来装置との比較試験結果を示すグラフ、第３図は本
発明の他の実施例を示す断面構造図、第４図は従来装置
の断面構造図である。 １・・・透光性絶縁基板　２・・・透明電極　３・・・
ｐ型非晶質半導体層　４・・・ｉ型非晶質半導体層５・
・・ｎ型−非晶質半導体層　６・・・非酸化物半導体層
７・・・裏面電極　８・・・ｎ聖典酸化物半導体層特　
許　出願人　　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 闇力２を五 第　２　図 第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ｐ型又はｎ型半導体層とこれに積層形成される裏面
   電極との間に、屈折率が前記ｐ型又はｎ型半導体層のそ
   れよりも小さく、且つ導電性が前記ｐ型又はｎ型半導体
   層のそれと略同じ、又はそれよりも高い非酸化物半導体
   層を介在せしめたことを特徴とする光起電力装置。 ２、前記ｐ型又はｎ型半導体層を含む少なくとも１の半
   導体層は非晶質半導体層である特許請求の範囲第１項記
   載の項起電力装置。 ３、裏面電極と積層されるｐ型又はｎ型半導体層を、屈
   折率が３．５未満であって、且つ導電性が１０＾−＾５
   Ω＾−＾１ｃｍ＾−＾１と同じ、又はこれよりも高い非
   酸化物半導体にて構成したことを特徴とする光起電力装
   置。 ４、前記ｐ型又はｎ型の半導体層を含む少なくとも１の
   半導体層は非晶質半導体である特許請求の範囲第３項記
   載の光起電力装置。