JPS6285473A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents
太陽電池の製造方法Info
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- JPS6285473A JPS6285473A JP60225662A JP22566285A JPS6285473A JP S6285473 A JPS6285473 A JP S6285473A JP 60225662 A JP60225662 A JP 60225662A JP 22566285 A JP22566285 A JP 22566285A JP S6285473 A JPS6285473 A JP S6285473A
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- single crystal
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Classifications
-
- 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
-
- 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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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、ガラス、金属、セラミックス、プラスチック
ス等による基板の上に単結晶膜を生成した太陽電池およ
びその製造方法に関するものである。
ス等による基板の上に単結晶膜を生成した太陽電池およ
びその製造方法に関するものである。
［従来の技術］
程度のかなりの厚みを要し、しかも、結晶裁断の際の切
りしろとして高価な材料を無駄にする等の経済的、資源
的欠点があった。
りしろとして高価な材料を無駄にする等の経済的、資源
的欠点があった。
［発明が解決しようとする問題点］
そこで、本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し
、高価な単結晶基板を用いることなく、ガラス基板、金
属板、セラミックスあるいは温度条件が許せばプラスチ
ック基板等、任意材料の基板を用いて所望の化合物の単
結晶膜を成長させて構成した高性能、低コスト、省資源
の太陽電池およびその製造方法を提供することにある。
、高価な単結晶基板を用いることなく、ガラス基板、金
属板、セラミックスあるいは温度条件が許せばプラスチ
ック基板等、任意材料の基板を用いて所望の化合物の単
結晶膜を成長させて構成した高性能、低コスト、省資源
の太陽電池およびその製造方法を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
このような目的を達成するために、本発明太陽電池は単
結晶基板ではない基板を有し、太陽電池で太陽光を受光
するように構成したことを特徴とする。
結晶基板ではない基板を有し、太陽電池で太陽光を受光
するように構成したことを特徴とする。
本発明製造方法は単結晶基板ではない基板上に、太陽電
池の接合を含む活性層を作るための化合物半導体層を堆
積させる工程と、化合物半導体層上に化合物半導体を構
成する成分の単体金属層を堆積させる工程と、単体金属
層で覆われた化合物半導体層をその融点を含む範囲の温
度に加熱してから常温にまで冷却して単体金属層と基板
との（通常は多結晶膜）を堆積させ、その上に堆積化る
。
池の接合を含む活性層を作るための化合物半導体層を堆
積させる工程と、化合物半導体層上に化合物半導体を構
成する成分の単体金属層を堆積させる工程と、単体金属
層で覆われた化合物半導体層をその融点を含む範囲の温
度に加熱してから常温にまで冷却して単体金属層と基板
との（通常は多結晶膜）を堆積させ、その上に堆積化る
。
化合物半導体の堆積層の上を蔽っている単体金属成分層
は太陽電池の片側電極として構成したり、あるいはかか
る単体金属成分層を除去して、更にその生成された単結
晶膜上に化合物半導体をエピタキシー成長させることに
より高品質単結晶膜を成長させて種々の太陽電池すなわ
ち、ヘテロ接合＋ Ｐ−”接合、ショットキー接合等を
もつ太陽電池を構成してもよい。
は太陽電池の片側電極として構成したり、あるいはかか
る単体金属成分層を除去して、更にその生成された単結
晶膜上に化合物半導体をエピタキシー成長させることに
より高品質単結晶膜を成長させて種々の太陽電池すなわ
ち、ヘテロ接合＋ Ｐ−”接合、ショットキー接合等を
もつ太陽電池を構成してもよい。
［作用］
本発明によれば、単結晶基板ではない任意所望の基板、
すなわち従来極めて困難とされていた、ガラス金属、セ
ラミックス、プラスチックス等の任意所望の材料の基板
上に単結晶半導体膜を生成以下に、図面を参照して本発
明の詳細な説明する。
すなわち従来極めて困難とされていた、ガラス金属、セ
ラミックス、プラスチックス等の任意所望の材料の基板
上に単結晶半導体膜を生成以下に、図面を参照して本発
明の詳細な説明する。
第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明により製造したヘテ
ロ接合太陽電池の実施例を示し、ここで、 １は透明ガ
ラス基板、７は基板１上に配置したＩｎ２Ｏ３、５ｎ０
２等のネサ膜、７′はネサ膜７に取付けた電極、３はネ
サ膜７上に堆積させたＩｎＰ 、 ＧａＡｓ等の化合物
半導体層、５はこの化合物半導体層３を覆うＩｎ 、
Ｇａ等の単体金属被覆層を示す。５′は層５の上より取
出した電極を示す。
ロ接合太陽電池の実施例を示し、ここで、 １は透明ガ
ラス基板、７は基板１上に配置したＩｎ２Ｏ３、５ｎ０
２等のネサ膜、７′はネサ膜７に取付けた電極、３はネ
サ膜７上に堆積させたＩｎＰ 、 ＧａＡｓ等の化合物
半導体層、５はこの化合物半導体層３を覆うＩｎ 、
Ｇａ等の単体金属被覆層を示す。５′は層５の上より取
出した電極を示す。
起電力は電極５′ と７′ との間から取出す。化合物
半導体層３がＩｎＰの場合には電極５はＩｎを用い、化
合物半導体層３がＧａＡｓの場合には電極５はＦＩＧ
ａを用いる・化合物半導体層３としてＩ″Ｐを用し゛物
半導体層３のＩｎＰは再結晶化し同時に電極５のＩｎ中
に昇温時に含まれたＰがＩｎと共に再結晶してできたＩ
ｎＰ単結晶面上に接触するようになり、いわゆるＩｎＰ
の液相成長が起こり、電極７のネサ膜と電極５のＩｎに
挟まれたＩｎＰ単結晶膜が生成される。
半導体層３がＩｎＰの場合には電極５はＩｎを用い、化
合物半導体層３がＧａＡｓの場合には電極５はＦＩＧ
ａを用いる・化合物半導体層３としてＩ″Ｐを用し゛物
半導体層３のＩｎＰは再結晶化し同時に電極５のＩｎ中
に昇温時に含まれたＰがＩｎと共に再結晶してできたＩ
ｎＰ単結晶面上に接触するようになり、いわゆるＩｎＰ
の液相成長が起こり、電極７のネサ膜と電極５のＩｎに
挟まれたＩｎＰ単結晶膜が生成される。
上述の化合物半導体層３および単体金属層５の蒸着によ
る形成並びに単結晶化処理の一連工程における基板１の
温度変化と経過時間との関係の一例を第３図に示す。ま
ず、基板１の温度を２７０°Ｃに保ちながら、いずれも
純度６ｎｉｎｅのインジウムＩｎと赤燐Ｐとをそれぞれ
収容した別個の蒸着源ルツボからネサ膜？上に分子線蒸
着すなわち超高真温度を下げて燐Ｐの蒸発を停止し、Ｉ
ｎ用ルツボからのインジウムＩｎのみの蒸着を続行して
厚さ約１８７ｚｍのＩｎ被膜５を化合物膜３上に積層す
る。かかる積層３，５の形成は、第３図に示したタイム
チャートにおける区間ｂ−ｃにおいて基板１の温度を２
７０°Ｃに保ったまま行う。引続いて、基板１の温度を
、一旦、区間ｃ−ｆにて順次に低下させた後に、区間ｆ
−ｈにおいて、基板１の温度を約１０００℃まで急速に
上昇させた後、自然放熱冷却により常温に降下させる。
る形成並びに単結晶化処理の一連工程における基板１の
温度変化と経過時間との関係の一例を第３図に示す。ま
ず、基板１の温度を２７０°Ｃに保ちながら、いずれも
純度６ｎｉｎｅのインジウムＩｎと赤燐Ｐとをそれぞれ
収容した別個の蒸着源ルツボからネサ膜？上に分子線蒸
着すなわち超高真温度を下げて燐Ｐの蒸発を停止し、Ｉ
ｎ用ルツボからのインジウムＩｎのみの蒸着を続行して
厚さ約１８７ｚｍのＩｎ被膜５を化合物膜３上に積層す
る。かかる積層３，５の形成は、第３図に示したタイム
チャートにおける区間ｂ−ｃにおいて基板１の温度を２
７０°Ｃに保ったまま行う。引続いて、基板１の温度を
、一旦、区間ｃ−ｆにて順次に低下させた後に、区間ｆ
−ｈにおいて、基板１の温度を約１０００℃まで急速に
上昇させた後、自然放熱冷却により常温に降下させる。
化合物１ｎＰの融点は１０６０℃であるから、かかる１
０００ ℃までの温度急上昇の過程において化合物Ｉ
ｎＰが再結晶し、その結晶粒が肥大化するとともに、い
ずれの結晶粒も基板ｌの面に平行な（１１１）面が優位
配向となる。その再結晶＝ ；に際して、予め蒸着したＩｎＰ化合物の不純物が極゛
１ １めて少なければ、結晶粒界を形成する不純物も極い燐
Ｐは解離して脱出しようとするが、表面をＩｎ被膜によ
って蔽われているために脱出し得す、一部の燐Ｐがイン
ジウムＩｎ中に溶は込む。ついで、上述したように基板
温度が再結晶温度約１０００°Ｃに達した後に、直ちに
自然放熱により室温まで低下させると、その自然冷却過
程において前述の再結晶過程で生成した単結晶乃至単結
晶に近い（１１１）面優先配向の状態にある下地のＩｎ
Ｐ化合物膜３の上に、上述のようにして燐Ｐが溶は込ん
でいるインジウムＩｎの融液が接触して液相エピタキシ
ャル成長が行われるかあるいは再結晶と液相成長が同時
に起るものと考えられる。ここで注意すべきは、もし再
結晶温度１０００℃に長時間保持しておれ（１１１）面
優先配向を有するＩｎＰ化合物膜が種単結晶膜となって
、その上にＩｎＰ化合物の液相エピタキシャル成長が行
われることにより、単結晶化の改善促進がなされるもの
と考えられる。
０００ ℃までの温度急上昇の過程において化合物Ｉ
ｎＰが再結晶し、その結晶粒が肥大化するとともに、い
ずれの結晶粒も基板ｌの面に平行な（１１１）面が優位
配向となる。その再結晶＝ ；に際して、予め蒸着したＩｎＰ化合物の不純物が極゛
１ １めて少なければ、結晶粒界を形成する不純物も極い燐
Ｐは解離して脱出しようとするが、表面をＩｎ被膜によ
って蔽われているために脱出し得す、一部の燐Ｐがイン
ジウムＩｎ中に溶は込む。ついで、上述したように基板
温度が再結晶温度約１０００°Ｃに達した後に、直ちに
自然放熱により室温まで低下させると、その自然冷却過
程において前述の再結晶過程で生成した単結晶乃至単結
晶に近い（１１１）面優先配向の状態にある下地のＩｎ
Ｐ化合物膜３の上に、上述のようにして燐Ｐが溶は込ん
でいるインジウムＩｎの融液が接触して液相エピタキシ
ャル成長が行われるかあるいは再結晶と液相成長が同時
に起るものと考えられる。ここで注意すべきは、もし再
結晶温度１０００℃に長時間保持しておれ（１１１）面
優先配向を有するＩｎＰ化合物膜が種単結晶膜となって
、その上にＩｎＰ化合物の液相エピタキシャル成長が行
われることにより、単結晶化の改善促進がなされるもの
と考えられる。
さらに電力取出用電極５′および７′をそれぞれ層５お
よび７に取付けることにより、ヘテロ接合太陽電池が構
成される。太陽光はガラス基板１の側から照射する。ネ
サ膜７がＩｎＰよりも広い禁制帯幅を持っていればその
窓効果によりさらに高い効率が得られることは言うまで
もない。
よび７に取付けることにより、ヘテロ接合太陽電池が構
成される。太陽光はガラス基板１の側から照射する。ネ
サ膜７がＩｎＰよりも広い禁制帯幅を持っていればその
窓効果によりさらに高い効率が得られることは言うまで
もない。
本発明ｐｎ接合太陽電池の一例を第２図（Ａ）および（
Ｂ）に示す。ここで、１は透明ガラス基板、２は基板１
上に配置され、化合物半導体層３に接触するオーム性電
極から成る櫛形または格子状型間にはｐまたはｎ形半導
体単結晶膜４を配置する。なお、層３がｎ形半導体層の
場合、単結晶膜４としてｐ形半導体層が形成されるよう
に単体金属被覆層５の生成時に、この層５中にｐ形ドー
パント、例えば” ＋Ｍｇ＋ Ｂｅ等を膜４に近い側の
層５内に混入しておく。今、層３としてＩｎＰを用いた
場合、例えば化合物半導体層３の厚さは約１〜５７上ｍ
程度とし、その上に上述したｐｎ接合形成のためのドー
パントを混入した層をＩｎ層またはＩｎＰ層にドーパン
ト混入により構成する。しかる後、この積層をＩｎＰの
融点付近まで短時間加熱し、その後自然放冷により常温
に戻す。第１図で説明したときの原理と全く同様にｎ（
ｐ）形半導体単結晶膜３とｐ（ｎ）形半導体単結晶膜４
がガラス基板１およ層をその融点以上（例えばＩｎでは
約２００°Ｃ）τワイピングオークするかエツチングで
除去した後、その生成単結晶層３の面上に所望単結晶の
エピタキシャル成長を行いながらｐｎ接合、ヘテロ接合
、あるいはショットキー接合等を構成して単結晶膜太陽
電池を作製することができる。
Ｂ）に示す。ここで、１は透明ガラス基板、２は基板１
上に配置され、化合物半導体層３に接触するオーム性電
極から成る櫛形または格子状型間にはｐまたはｎ形半導
体単結晶膜４を配置する。なお、層３がｎ形半導体層の
場合、単結晶膜４としてｐ形半導体層が形成されるよう
に単体金属被覆層５の生成時に、この層５中にｐ形ドー
パント、例えば” ＋Ｍｇ＋ Ｂｅ等を膜４に近い側の
層５内に混入しておく。今、層３としてＩｎＰを用いた
場合、例えば化合物半導体層３の厚さは約１〜５７上ｍ
程度とし、その上に上述したｐｎ接合形成のためのドー
パントを混入した層をＩｎ層またはＩｎＰ層にドーパン
ト混入により構成する。しかる後、この積層をＩｎＰの
融点付近まで短時間加熱し、その後自然放冷により常温
に戻す。第１図で説明したときの原理と全く同様にｎ（
ｐ）形半導体単結晶膜３とｐ（ｎ）形半導体単結晶膜４
がガラス基板１およ層をその融点以上（例えばＩｎでは
約２００°Ｃ）τワイピングオークするかエツチングで
除去した後、その生成単結晶層３の面上に所望単結晶の
エピタキシャル成長を行いながらｐｎ接合、ヘテロ接合
、あるいはショットキー接合等を構成して単結晶膜太陽
電池を作製することができる。
なお、上述の積層の生成および構成は、蒸着方法、スパ
ッタ方法、ＣＶＤ方法等により行い、再結晶化および液
相成長は真空中あるいはＡｒ、 Ｎ２等の不活性ガス
中で行う。
ッタ方法、ＣＶＤ方法等により行い、再結晶化および液
相成長は真空中あるいはＡｒ、 Ｎ２等の不活性ガス
中で行う。
更に、太陽光受光側に反射防止膜を設けて太陽電池効率
向上を図ることができることはいうまでもない。
向上を図ることができることはいうまでもない。
［発明の効果］
電池を低コストかつ省資源に貢献しながら製造すること
が可能となり、太陽電池の発展普及に太き。
が可能となり、太陽電池の発展普及に太き。
〈寄与する。
第１図（Ａ）およびＣＢ）は本発明方法により製造した
ヘテロ接合太陽電池の一実施例を示す、それぞれ、上面
図および断面図、 第２図（Ａ）およびＣＢ）は本発明方法により製造した
ｐｎ接合太陽電池の構成−例を示す、それぞれ、上面図
および断面図、 第３図は本発明単結晶半導体膜生成過程実施例における
基板温度変化の一例を示すタイムチャートである。 １・・・基板、 指定代理人 工業技術院電子技術総合研究所長経過詩間
（背量） 第３図
ヘテロ接合太陽電池の一実施例を示す、それぞれ、上面
図および断面図、 第２図（Ａ）およびＣＢ）は本発明方法により製造した
ｐｎ接合太陽電池の構成−例を示す、それぞれ、上面図
および断面図、 第３図は本発明単結晶半導体膜生成過程実施例における
基板温度変化の一例を示すタイムチャートである。 １・・・基板、 指定代理人 工業技術院電子技術総合研究所長経過詩間
（背量） 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）単結晶基板ではない基板を有し、該基板上に太陽電
池の接合を含む活性層として単結晶化合物半導体層を配
置し、該化合物半導体層上に前記化合物半導体を構成す
る成分の単体金属の層を配置し、前記化合物半導体層お
よび前記単体金属層に電極を取り付け、前記基板の側で
太陽光を受光するように構成したことを特徴とする太陽
電池。 ２）特許請求の範囲第１項記載の太陽電池において、前
記太陽電池活性層接合部分にネサ膜を用いたことを特徴
とする太陽電池。 ３）特許請求の範囲第１項記載の太陽電池において、前
記電極は櫛形または格子状電極であることを特徴とする
太陽電池。 ４）単結晶基板ではない基板上に、太陽電池の接合を含
む活性層を作るための化合物半導体層を堆積させる工程
と、該化合物半導体層上に当該化合物半導体を構成する
成分の単体金属層を堆積させる工程と、該単体金属層で
覆われた前記化合物半導体層をその融点を含む範囲の温
度に加熱してから常温にまで冷却して前記単体金属層と
基板との間に前記化合物半導体の単結晶層を形成する工
程とを具えたことを特徴とする太陽電池の製造方法。 ５）単結晶基板ではない基板上に、太陽電池の接合を含
む活性層を作るための化合物半導体層を堆積させる工程
と、該化合物半導体層上に当該化合物半導体を構成する
成分の単体金属層を堆積させる工程と、該単体金属層で
覆われた前記化合物半導体層をその融点を含む範囲の温
度に加熱してから常温にまで冷却して前記単体金属層と
基板との間に前記化合物半導体の単結晶層を形成する工
程と、前記単体金属層が除去された単結晶化合物半導体
層の露出面上に当該単結晶のエピタキシャル成長を行い
ながら接合を作る工程とを具えたことを特徴とする太陽
電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60225662A JPS6285473A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 太陽電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60225662A JPS6285473A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 太陽電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285473A true JPS6285473A (ja) | 1987-04-18 |
| JPH0545072B2 JPH0545072B2 (ja) | 1993-07-08 |
Family
ID=16832808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60225662A Granted JPS6285473A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 太陽電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285473A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1246261A3 (en) * | 2001-03-27 | 2004-04-21 | Nagoya Institute of Technoloy | Space solar cell |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5075382A (ja) * | 1973-11-05 | 1975-06-20 | ||
| JPS5117033A (en) * | 1974-07-31 | 1976-02-10 | Masuyuki Naruse | Nenshokino nenshoantei oyobi kakibutono reikyakuhoho |
| JPS5169994A (ja) * | 1974-11-08 | 1976-06-17 | Western Electric Co |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP60225662A patent/JPS6285473A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5075382A (ja) * | 1973-11-05 | 1975-06-20 | ||
| JPS5117033A (en) * | 1974-07-31 | 1976-02-10 | Masuyuki Naruse | Nenshokino nenshoantei oyobi kakibutono reikyakuhoho |
| JPS5169994A (ja) * | 1974-11-08 | 1976-06-17 | Western Electric Co |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1246261A3 (en) * | 2001-03-27 | 2004-04-21 | Nagoya Institute of Technoloy | Space solar cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0545072B2 (ja) | 1993-07-08 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |