JPS6337675A - 非晶質薄膜太陽電池 - Google Patents
非晶質薄膜太陽電池Info
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- JPS6337675A JPS6337675A JP61181790A JP18179086A JPS6337675A JP S6337675 A JPS6337675 A JP S6337675A JP 61181790 A JP61181790 A JP 61181790A JP 18179086 A JP18179086 A JP 18179086A JP S6337675 A JPS6337675 A JP S6337675A
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- amorphous silicon
- solar cell
- thin film
- germanium
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- 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
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P−I−N構造を有する非晶質半導体薄膜を備
えた太陽電池の改良に関し、特に1層を主としてケイ素
及びゲルマニウムからなる層(a−8iGe層)を備え
た非晶質薄膜太陽電池の改良に関するものである。
えた太陽電池の改良に関し、特に1層を主としてケイ素
及びゲルマニウムからなる層(a−8iGe層)を備え
た非晶質薄膜太陽電池の改良に関するものである。
〈従来の技術〉
従来より非晶質太陽電池の光電変換効率を向上させる為
に、a−8iGeというa−8i よりもバンドギャッ
プの狭い材料を用いた太陽電池が研究されている。a−
8iGelda−8i よりもバンドギャップが狭い為
、従来利用することができなかった長波長光を有効に利
用できる材料であるが、このa−8iGeを1層に用い
て作製した太陽電池の光電変換効率は低く、その特性の
改善が必要とされている。
に、a−8iGeというa−8i よりもバンドギャッ
プの狭い材料を用いた太陽電池が研究されている。a−
8iGelda−8i よりもバンドギャップが狭い為
、従来利用することができなかった長波長光を有効に利
用できる材料であるが、このa−8iGeを1層に用い
て作製した太陽電池の光電変換効率は低く、その特性の
改善が必要とされている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
上記の如き太陽電池にあっては、短絡電流、開放端電圧
、曲線因子のそれぞれの値は、従来のa −S i太1
陽電池よりも低いものであシ、十分にa−SiG6の持
つ利点を生75)すことができていなかった。この様に
太陽電池の1層としてa−SiGeを用いる場合、その
バンドギャップが従来のa −Si よシも0,2eV
以上狭い為、P層あるいはN層との界面での接合がうま
くいかず、その結果太陽電池の光電変換効率を低下させ
る要因となっている。
、曲線因子のそれぞれの値は、従来のa −S i太1
陽電池よりも低いものであシ、十分にa−SiG6の持
つ利点を生75)すことができていなかった。この様に
太陽電池の1層としてa−SiGeを用いる場合、その
バンドギャップが従来のa −Si よシも0,2eV
以上狭い為、P層あるいはN層との界面での接合がうま
くいかず、その結果太陽電池の光電変換効率を低下させ
る要因となっている。
本発明は上記の点に′鑑みて創案されたものであわ、P
層と1層の界面に改良を加えて光電変換効率の向上を図
った非晶質薄膜太陽電池を提供することを目的としてい
る0 く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明はP−I−N構造を
有する非晶買手導体薄膜を備えた太陽′1池において、
1層を主としてケイ素及びゲルマニウムによ沙構成し、
P層と1層の界面に主としてケイ素及び炭素よりなるバ
ッファ層を介挿してなるように構成している。
層と1層の界面に改良を加えて光電変換効率の向上を図
った非晶質薄膜太陽電池を提供することを目的としてい
る0 く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明はP−I−N構造を
有する非晶買手導体薄膜を備えた太陽′1池において、
1層を主としてケイ素及びゲルマニウムによ沙構成し、
P層と1層の界面に主としてケイ素及び炭素よりなるバ
ッファ層を介挿してなるように構成している。
即ち、本発明の非晶質薄膜太陽電池は、太陽電1也にお
ける従来のP層と1層を直接接合する方法に替えてP層
と1層の中間Ka−3iCのバッファ層を設ける構造と
なっている。
ける従来のP層と1層を直接接合する方法に替えてP層
と1層の中間Ka−3iCのバッファ層を設ける構造と
なっている。
また、本発明の実施態、様にあっては、p 7脅と1層
の界面近傍において、1層のゲルマニウムの濃度を次第
に減少させた層とこの層に続いて上記のバッファ層の炭
素の濃度を次第に増加させた層を備えるように構成して
いるー く作用〉 上記のようにP層と1層の中間にa −S i Cより
なるバッファ層を設けることにより、P層と1層の界面
の再結合を減少させることができ、開放端電圧か大幅に
向上することになる。この場合、単純にP層と1層の中
間にa −S i Cのバッファ層を設けるとそれぞれ
のバンドギャップが異なる為(2層1.9eV、I層1
.5 eV、 a −SiCバッファ層2eV)、曲線
因子を大幅に低下させる結果となるが、この点について
は、a−8iCバッファ層のP層側ではCの量が多く、
1層側に近づくにつれてCの量が減少するような構造に
することで改善される。更に1層とa−3iCバッファ
層間でのバンドギャップの異なりについても、1層のa
−S i Cバッファ層側ではGeの濃度を低ぐ、次
第にGe 8度を増加していくような構造となすことに
よって曲線因子の低下が抑えられる。
の界面近傍において、1層のゲルマニウムの濃度を次第
に減少させた層とこの層に続いて上記のバッファ層の炭
素の濃度を次第に増加させた層を備えるように構成して
いるー く作用〉 上記のようにP層と1層の中間にa −S i Cより
なるバッファ層を設けることにより、P層と1層の界面
の再結合を減少させることができ、開放端電圧か大幅に
向上することになる。この場合、単純にP層と1層の中
間にa −S i Cのバッファ層を設けるとそれぞれ
のバンドギャップが異なる為(2層1.9eV、I層1
.5 eV、 a −SiCバッファ層2eV)、曲線
因子を大幅に低下させる結果となるが、この点について
は、a−8iCバッファ層のP層側ではCの量が多く、
1層側に近づくにつれてCの量が減少するような構造に
することで改善される。更に1層とa−3iCバッファ
層間でのバンドギャップの異なりについても、1層のa
−S i Cバッファ層側ではGeの濃度を低ぐ、次
第にGe 8度を増加していくような構造となすことに
よって曲線因子の低下が抑えられる。
上記のような構造にすることによりP層から1層へのバ
ンドギャップは比較的連続して変化することになり、更
にa −S i Cにより再結合が界面で抑えられるこ
とにより太陽電池特性は従来のものと比較して大幅に向
上することになる。
ンドギャップは比較的連続して変化することになり、更
にa −S i Cにより再結合が界面で抑えられるこ
とにより太陽電池特性は従来のものと比較して大幅に向
上することになる。
なお、本発明の適用可能な太陽電池は後述する実施例の
ステンレス基板を用いたアモルファスシリコン太陽電池
に限定されるものではなく、基板の材質やアモルファス
シリコン層の積み方等には関係なく、1層にa−3iG
eを用いる太陽電池であれば、いかなる構造のものでも
適用可能である、〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
ステンレス基板を用いたアモルファスシリコン太陽電池
に限定されるものではなく、基板の材質やアモルファス
シリコン層の積み方等には関係なく、1層にa−3iG
eを用いる太陽電池であれば、いかなる構造のものでも
適用可能である、〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例としてアモルファスシリコン
太陽電池の構造を模式的に示す断面図である。
太陽電池の構造を模式的に示す断面図である。
第1図において、1はステンレス基板であシ、このステ
ンレス基板1上にN型7モル2727977層(a−8
iCN)層)2を膜厚1000000A程積し、このN
型アモルファスシリコン層2上ニ真性アモルファスシリ
コンゲルマニウム層(a 5iGe(I)層)3企膜
厚3oooX程度に堆11aL、コの真性アモルファス
シリコンゲルマニウム層3上にバッファ層トしてアモル
ファスシリコノカーバイド層(a−8iC層)4を膜厚
100A程度に堆積し、このアモルファスシリコンカー
バイド層4上にP型アモルファスシリコン層(a−3i
(P)層)5を膜厚50λ程度シて堆積し、このP型ア
モルファスシリコン層5の上に透明導′七膜6を6oo
X程度に順次堆積形成する。尚真性アモルファスシリコ
ンゲルマニウム層3のアモルファスシリコンカーバイド
層4に接する100A程度の膜厚部分ではアモルファス
シリコンカーバ・イト層・lに近づくに従ってGe濃度
を減少させ、接合部分においてはGe 8度ばOとする
ように構成している。
ンレス基板1上にN型7モル2727977層(a−8
iCN)層)2を膜厚1000000A程積し、このN
型アモルファスシリコン層2上ニ真性アモルファスシリ
コンゲルマニウム層(a 5iGe(I)層)3企膜
厚3oooX程度に堆11aL、コの真性アモルファス
シリコンゲルマニウム層3上にバッファ層トしてアモル
ファスシリコノカーバイド層(a−8iC層)4を膜厚
100A程度に堆積し、このアモルファスシリコンカー
バイド層4上にP型アモルファスシリコン層(a−3i
(P)層)5を膜厚50λ程度シて堆積し、このP型ア
モルファスシリコン層5の上に透明導′七膜6を6oo
X程度に順次堆積形成する。尚真性アモルファスシリコ
ンゲルマニウム層3のアモルファスシリコンカーバイド
層4に接する100A程度の膜厚部分ではアモルファス
シリコンカーバ・イト層・lに近づくに従ってGe濃度
を減少させ、接合部分においてはGe 8度ばOとする
ように構成している。
即ち、例えば真性アモルファスシリコンゲルマニウム層
3をグロー放電法を用いて形成している場合、最初はS
iH4ガスとG e H,ガスとを10:1の割合で混
合した状態で反応させてz9ooX程度堆積形成し、ア
モルファスシリコンカーバイド層4:て接する1ooA
程度の膜厚部分ではアモルファスシリコンカーバイド層
4に近づくに従ってG e H4ガスの流量を減少させ
、接合部分においてはG e H4ガスの流量が零にな
るように制御してl(を積形成している。更にアモルフ
ァスシリコンカーハイ)”層4 ’riA性アモルファ
スシリコンゲルマニウム層3に接する部分においてはカ
ーボン濃度は0でありP型アモルファスシリコン層5に
接する部分においてはカーボン濃度が最大となるように
変化させて構成している。即ち、例えばアモルファスシ
リコンカーバイド層4をグロー放電法を用いて形成して
いる場合、SiH4ガスとCH4ガスの混合ガスを原料
ガスとして用い、当初はCH4ガス全零とし、P型アモ
ルファスシリコン層5に近づくにしたがってCH4ガス
の流量を増加させ、P型アモルファスシリコン層5に接
する部分ではSiH4ガスとCH4ガスの重量比が1:
1になるようにCH4ガスの供給流量を変化させてアモ
ルファスシリコンカーベイト層4を堆積形成している。
3をグロー放電法を用いて形成している場合、最初はS
iH4ガスとG e H,ガスとを10:1の割合で混
合した状態で反応させてz9ooX程度堆積形成し、ア
モルファスシリコンカーバイド層4:て接する1ooA
程度の膜厚部分ではアモルファスシリコンカーバイド層
4に近づくに従ってG e H4ガスの流量を減少させ
、接合部分においてはG e H4ガスの流量が零にな
るように制御してl(を積形成している。更にアモルフ
ァスシリコンカーハイ)”層4 ’riA性アモルファ
スシリコンゲルマニウム層3に接する部分においてはカ
ーボン濃度は0でありP型アモルファスシリコン層5に
接する部分においてはカーボン濃度が最大となるように
変化させて構成している。即ち、例えばアモルファスシ
リコンカーバイド層4をグロー放電法を用いて形成して
いる場合、SiH4ガスとCH4ガスの混合ガスを原料
ガスとして用い、当初はCH4ガス全零とし、P型アモ
ルファスシリコン層5に近づくにしたがってCH4ガス
の流量を増加させ、P型アモルファスシリコン層5に接
する部分ではSiH4ガスとCH4ガスの重量比が1:
1になるようにCH4ガスの供給流量を変化させてアモ
ルファスシリコンカーベイト層4を堆積形成している。
上記のように構成1−たアモルファスシリコン太陽電池
と従来の構造のアモルファスシリコン太陽電池のAM
−1、100lnW/−下における電流−電圧特性を第
2図に示している。
と従来の構造のアモルファスシリコン太陽電池のAM
−1、100lnW/−下における電流−電圧特性を第
2図に示している。
この第2図において、点線で示した曲線7が従来のa−
3iGe太陽電池の電流−電圧特性であり実線で示した
曲線8が本発明の上記した実施例のa−8iGe太陽電
池の電流−電圧特性であり、開放端電圧並びに短絡電流
の大幅な改善が見られている。このことは従来P型アモ
ルファスシリコン層とI型アモルファスシリコン層との
接合部分で再結合による損失が大きかったのが、a −
8iC層を設けることにより大福に改善されたことを示
している。
3iGe太陽電池の電流−電圧特性であり実線で示した
曲線8が本発明の上記した実施例のa−8iGe太陽電
池の電流−電圧特性であり、開放端電圧並びに短絡電流
の大幅な改善が見られている。このことは従来P型アモ
ルファスシリコン層とI型アモルファスシリコン層との
接合部分で再結合による損失が大きかったのが、a −
8iC層を設けることにより大福に改善されたことを示
している。
第3図は本発明の他の実施例としてのアモルファスシリ
コンタンデム太陽電池の構造を模式的に示す断面図であ
る。
コンタンデム太陽電池の構造を模式的に示す断面図であ
る。
第3図において11はステンレス基板であり、このステ
ンレス基板11上にN型アモルファスシリコン層(a−
3i(N)層)12を膜厚1000人程度程度積し、こ
のN型アモルファスシリコ7層12上にXfiアモルフ
ァスシリコンゲルマニウム層(a −S 1Ge(I)
層)13を膜厚3oooXa度に:’1 fRし、この
真性アモルファスシリコンゲルマニウム層13上にアモ
ルファスシリコンカーバイド層(a−8iC層)14を
膜厚100入程度に堆積シ、このアモルファスシリコン
カーバイド層14上にP型アモルファスシリコン層(a
−8i’P)層)15を膜厚50X程度に堆積し、この
P型アモルファスシリコン層15の上にNuアモルファ
ス/リコン層22を膜厚50人程度に堆積し、このN型
7モルファスシリコ7層22上に真性アモルファスシリ
コン層c a−8i (I)Fi)23ヲ[rq 1o
o OX程度に堆積し、この真性アモルファスンリコ
ン層23上にアモルファス7リコ/力−バイド層24仝
模厚1ooX程度に堆積し、このアモルファスシリコン
カーバイド層24上にP型アモルファスシリコン層25
を摸厚50程度度にML Ts2し、このP型アモルフ
ァスシリコン層25上に透明導′混膜16を600人程
程度順次積層する。
ンレス基板11上にN型アモルファスシリコン層(a−
3i(N)層)12を膜厚1000人程度程度積し、こ
のN型アモルファスシリコ7層12上にXfiアモルフ
ァスシリコンゲルマニウム層(a −S 1Ge(I)
層)13を膜厚3oooXa度に:’1 fRし、この
真性アモルファスシリコンゲルマニウム層13上にアモ
ルファスシリコンカーバイド層(a−8iC層)14を
膜厚100入程度に堆積シ、このアモルファスシリコン
カーバイド層14上にP型アモルファスシリコン層(a
−8i’P)層)15を膜厚50X程度に堆積し、この
P型アモルファスシリコン層15の上にNuアモルファ
ス/リコン層22を膜厚50人程度に堆積し、このN型
7モルファスシリコ7層22上に真性アモルファスシリ
コン層c a−8i (I)Fi)23ヲ[rq 1o
o OX程度に堆積し、この真性アモルファスンリコ
ン層23上にアモルファス7リコ/力−バイド層24仝
模厚1ooX程度に堆積し、このアモルファスシリコン
カーバイド層24上にP型アモルファスシリコン層25
を摸厚50程度度にML Ts2し、このP型アモルフ
ァスシリコン層25上に透明導′混膜16を600人程
程度順次積層する。
なお、真性アモルファスンリコンゲルマニウム層13,
23及びアモルファスシリコンカーバイド層14.24
′fi第1図に示1−た実施例と同様にゲルマニウム及
び炭素の濃度に勾配を持たせた構造としている。
23及びアモルファスシリコンカーバイド層14.24
′fi第1図に示1−た実施例と同様にゲルマニウム及
び炭素の濃度に勾配を持たせた構造としている。
上記の様な構造にすることにより、a−8iGe太陽電
池の長波−長丸感度が高いという特徴を利用し、更にa
−8iGe太陽電池の開放端′層圧が低いという欠点を
補うことが可能となる。これにより更に高効率の太陽電
池の作製が可能となる。
池の長波−長丸感度が高いという特徴を利用し、更にa
−8iGe太陽電池の開放端′層圧が低いという欠点を
補うことが可能となる。これにより更に高効率の太陽電
池の作製が可能となる。
〈発明の効果〉
以上のように本発明によればP/工界面にアモルファス
ノリコンカーバイドのバッファ層ヲ設ケること!・こよ
り、高効率の太5→電池を得ることが出来兄−・
ノリコンカーバイドのバッファ層ヲ設ケること!・こよ
り、高効率の太5→電池を得ることが出来兄−・
第1図は本発明の一実施例としてのアモルファスシリコ
ンゲルマ太陽電池の構造を模式的に示す断面図、第2図
は従来と本発明による電流−電圧特性の比較を示す慨略
図、第3図は本発明の他の実施例のアモルファスシリコ
ンタンデム天場電池の構造を模式的に示した図である。 l・・・ステンレス基[、2・・・N型アモルファスシ
リコン層、 3・・・真性アモルファスシリコンゲルマ
ニウム/L 4・・・バッファ層トシてのアモルファ
スシリコンカーバイド層、 5・・P型アモルファスシ
リコン層、 6・・・透明導!膜。 代理人 弁理士 杉 山 股 至(他1名)第1図 第2図
ンゲルマ太陽電池の構造を模式的に示す断面図、第2図
は従来と本発明による電流−電圧特性の比較を示す慨略
図、第3図は本発明の他の実施例のアモルファスシリコ
ンタンデム天場電池の構造を模式的に示した図である。 l・・・ステンレス基[、2・・・N型アモルファスシ
リコン層、 3・・・真性アモルファスシリコンゲルマ
ニウム/L 4・・・バッファ層トシてのアモルファ
スシリコンカーバイド層、 5・・P型アモルファスシ
リコン層、 6・・・透明導!膜。 代理人 弁理士 杉 山 股 至(他1名)第1図 第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、P−I−N構造を有する非晶質半導体薄膜を備えた
太陽電池であって、 I層が主としてケイ素及びゲルマニウムからなり、 P層とI層の界面に主としてケイ素及び炭素よりなるバ
ッファ層を介挿してなる ことを特徴とする非晶質薄膜太陽電池。 2、前記P層とI層の界面近傍において、I層のゲルマ
ニウムの濃度を次第に減少させた層と、該層に続き前記
バッファ層の炭素の濃度を次第に増加させた層を備えて
なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の非晶
質薄膜太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181790A JPS6337675A (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 非晶質薄膜太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61181790A JPS6337675A (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 非晶質薄膜太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6337675A true JPS6337675A (ja) | 1988-02-18 |
Family
ID=16106913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61181790A Pending JPS6337675A (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 非晶質薄膜太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6337675A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5716480A (en) * | 1995-07-13 | 1998-02-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device and method of manufacturing the same |
| EP2109155A3 (en) * | 2008-04-10 | 2012-09-12 | Kisco | Thin film silicon solar cell and manufacturing method thereof |
-
1986
- 1986-07-31 JP JP61181790A patent/JPS6337675A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5716480A (en) * | 1995-07-13 | 1998-02-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photovoltaic device and method of manufacturing the same |
| EP2109155A3 (en) * | 2008-04-10 | 2012-09-12 | Kisco | Thin film silicon solar cell and manufacturing method thereof |
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