JPH0282582A - 積層型アモルファスシリコン太陽電池 - Google Patents
積層型アモルファスシリコン太陽電池Info
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- JPH0282582A JPH0282582A JP63232717A JP23271788A JPH0282582A JP H0282582 A JPH0282582 A JP H0282582A JP 63232717 A JP63232717 A JP 63232717A JP 23271788 A JP23271788 A JP 23271788A JP H0282582 A JPH0282582 A JP H0282582A
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- Japan
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- solar cell
- cell
- amorphous silicon
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- 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
- Y02E10/545—Microcrystalline 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
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- 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〕
本発明は積層型アモルファス太陽電池に係り、より詳し
く述べると光入射側セルのｎ層にマイクロクリスタルア
モルファスシリコンカーバイド（μｃ−ＳｉＣ：Ｈ）膜
を用いて光電変換率を高めた積層型アモルファスシリコ
ン太陽電池に関す、る。
く述べると光入射側セルのｎ層にマイクロクリスタルア
モルファスシリコンカーバイド（μｃ−ＳｉＣ：Ｈ）膜
を用いて光電変換率を高めた積層型アモルファスシリコ
ン太陽電池に関す、る。
アモルファスシリコン（ａ−３ｉ：Ｈ）太陽電池は単結
晶シリコン太陽電池よりも製造が容易でありかつ理論的
には高効率化が可能であるため、太陽電池の開発の中心
に位置付けられている。しかしながら、まだ光電変換効
率が低い、信頼性が充分でないなどの問題が残されてい
る。そこで、高効率化、高信頼性化を実現するために、
光電変換層（ｐｉｎ又はｎｉｐ構造）を積層した積層型
太陽電池の開発が推進されている。
晶シリコン太陽電池よりも製造が容易でありかつ理論的
には高効率化が可能であるため、太陽電池の開発の中心
に位置付けられている。しかしながら、まだ光電変換効
率が低い、信頼性が充分でないなどの問題が残されてい
る。そこで、高効率化、高信頼性化を実現するために、
光電変換層（ｐｉｎ又はｎｉｐ構造）を積層した積層型
太陽電池の開発が推進されている。
また、積層型太陽電池ではないが、ｐ−１−ｎ構造又は
ｎ−１−ｐ構造のアモルファスシリコン太陽電池の光入
射側のすなわち窓層をなすｐ層又はｎ層にマイクロクリ
スタル！”Ｅ＝−≠テ奔シリコン（μＣ−５ｉ ： Ｈ
）を用いた太陽電池が提案されている（特開昭６０−２
０７３１９号公報など）。
ｎ−１−ｐ構造のアモルファスシリコン太陽電池の光入
射側のすなわち窓層をなすｐ層又はｎ層にマイクロクリ
スタル！”Ｅ＝−≠テ奔シリコン（μＣ−５ｉ ： Ｈ
）を用いた太陽電池が提案されている（特開昭６０−２
０７３１９号公報など）。
上記の如く積層型太陽電池を構成することにより、太陽
電池の光電変換効率の向上が図られているが、実際に高
い光電変換効率を実現するためには、異なるエネルギー
バンドギャップを持つ材料の良質な薄膜を安定して安価
に製造する必要があり、アモルファスシリコンと組合せ
るべくアモルファスシリコンカーバイドなどが期待され
ている。
電池の光電変換効率の向上が図られているが、実際に高
い光電変換効率を実現するためには、異なるエネルギー
バンドギャップを持つ材料の良質な薄膜を安定して安価
に製造する必要があり、アモルファスシリコンと組合せ
るべくアモルファスシリコンカーバイドなどが期待され
ている。
しかしながら、積層型太陽電池では単に良好な感光層材
料の開発のみならず、光入射側セル以降のセルにいかに
多くの光量を残すかが重要である。
料の開発のみならず、光入射側セル以降のセルにいかに
多くの光量を残すかが重要である。
窓層のμ叶Ｓｉ ： Ｈは透明電極との整合性が不十分
であるという問題のほか、積層型太陽電池の光入射側セ
ルで用いてより多くの光量を残して、積層型太陽電池の
光電変換効率を高めるという目的でもいま一歩の改善が
望まれる。
であるという問題のほか、積層型太陽電池の光入射側セ
ルで用いてより多くの光量を残して、積層型太陽電池の
光電変換効率を高めるという目的でもいま一歩の改善が
望まれる。
本発明は、このような従来技術の状況において、光入射
側セルのｎ層として適用するのに優れかつより多くの光
量を透過させる材料（薄膜）で構成したｎ層を有する積
層型太陽電池を提供することを目的とする。
側セルのｎ層として適用するのに優れかつより多くの光
量を透過させる材料（薄膜）で構成したｎ層を有する積
層型太陽電池を提供することを目的とする。
本発明は、μ叶ＳｉＣ：Ｈ膜が光入射側セルのｉ層に用
いられるａ−ＳｉＣ： Ｈ膜、ａ−３ｉ ： Ｈ膜など
との界面接合性に優れ、かつ光透過率も高いので、積層
型太陽電池に良好に適用でき、光電変換効率を向上させ
ることができることを見い出して完成されたものである
。
いられるａ−ＳｉＣ： Ｈ膜、ａ−３ｉ ： Ｈ膜など
との界面接合性に優れ、かつ光透過率も高いので、積層
型太陽電池に良好に適用でき、光電変換効率を向上させ
ることができることを見い出して完成されたものである
。
すなわち、本発明は、ｐ−１−ｎ構造又はｎ−１−ｐ構
造を持つセルを少なくとも２以上積層して成る積層型ア
モルファスシリコン太陽電池の光入射側セルのｎ層にマ
イクロクリスタルシリコンカーバイド（μｃ−ＳｉＣ：
Ｈ）膜を用いたことを特徴とする積層型アモルファス
シリコン太陽電池にある。
造を持つセルを少なくとも２以上積層して成る積層型ア
モルファスシリコン太陽電池の光入射側セルのｎ層にマ
イクロクリスタルシリコンカーバイド（μｃ−ＳｉＣ：
Ｈ）膜を用いたことを特徴とする積層型アモルファス
シリコン太陽電池にある。
積層型太陽電池とは、例えば、ｐ層、ｉ層、ｎ層をこの
順に又は逆の順序で積層して形成した単位セルを複数個
さらに積層した構造を有する太陽電池で、１層目のセル
で利用されなかった光を２層目以降で利用することによ
って高い起電力を得ることができると共に、光入射側か
ら順にエネルギーバンドギャップが次第に狭くなってゆ
くような材料を用いて入射エネルギーの有効利用を図る
などの形で利用さるものである。セルの積層数は２以上
であればよい。
順に又は逆の順序で積層して形成した単位セルを複数個
さらに積層した構造を有する太陽電池で、１層目のセル
で利用されなかった光を２層目以降で利用することによ
って高い起電力を得ることができると共に、光入射側か
ら順にエネルギーバンドギャップが次第に狭くなってゆ
くような材料を用いて入射エネルギーの有効利用を図る
などの形で利用さるものである。セルの積層数は２以上
であればよい。
アモルファスシリコン太陽電池とは、セル構成材料とし
てアモルファスシリコン（ａ−３ｉ：Ｈ）のほか、この
アモルファスシリコンに炭素、酸素、ゲルマニウムなど
を適当に添加又は合金化したものを用いたものを含む意
味である。
てアモルファスシリコン（ａ−３ｉ：Ｈ）のほか、この
アモルファスシリコンに炭素、酸素、ゲルマニウムなど
を適当に添加又は合金化したものを用いたものを含む意
味である。
本発明では、とりわけ、光入射側のセルのｎ層にμ叶Ｓ
ｉＣ：Ｈ膜を用いるものである。ａ−ＳｉＣ：Ｈは、エ
ネルギーバンドギャップが大きいので光入射側セルの材
料として優れているとされる。またａ−３ｉ ：Ｈとの
積層の整合性が良好であり、従ってそれによって形成さ
れるｎ−ｉ界面に乱れがなく、良好な界面特性及び太陽
電池特性が実現されるとともに、ａ−ＳｉＣ： Ｈ自身
のエネルギーバンドギャップが大きいので光を透過する
性質に優れている。しかし、これをμｃ−ＳｉＣ：Ｈと
することによって電気抵抗を下げることができ、さらに
良好な太陽電池特性を得ることができる。
ｉＣ：Ｈ膜を用いるものである。ａ−ＳｉＣ：Ｈは、エ
ネルギーバンドギャップが大きいので光入射側セルの材
料として優れているとされる。またａ−３ｉ ：Ｈとの
積層の整合性が良好であり、従ってそれによって形成さ
れるｎ−ｉ界面に乱れがなく、良好な界面特性及び太陽
電池特性が実現されるとともに、ａ−ＳｉＣ： Ｈ自身
のエネルギーバンドギャップが大きいので光を透過する
性質に優れている。しかし、これをμｃ−ＳｉＣ：Ｈと
することによって電気抵抗を下げることができ、さらに
良好な太陽電池特性を得ることができる。
μｃ−ＳｉＣ： Ｈ膜の形成は、原料ガスとしてシリコ
ン源、炭素源、水素源を用いてプラズマＣＶＤ（グロー
放電分解法）でａ−ＳｉＣ： Ｈを堆積させ、かつその
際の温度を１００〜３００℃、反応圧力を１００ｍｔｏ
ｒｒ 〜２ｔｏｒｒ、電力密度を０．０１〜０．７５ｗ
／ｃ＋＋ｌとし、好ましくはより高温、高電力密度、高
水系濃度に調整することによって、ａ−ＳｉＣ： Ｈ膜
中にマイクロクリスタル（微結晶）を混在させることに
よって行なうことができる。例えば温度は２５０〜３０
０℃、電力密度は０．５〜０．７５ｗ／ｃａｆが好適で
ある。
ン源、炭素源、水素源を用いてプラズマＣＶＤ（グロー
放電分解法）でａ−ＳｉＣ： Ｈを堆積させ、かつその
際の温度を１００〜３００℃、反応圧力を１００ｍｔｏ
ｒｒ 〜２ｔｏｒｒ、電力密度を０．０１〜０．７５ｗ
／ｃ＋＋ｌとし、好ましくはより高温、高電力密度、高
水系濃度に調整することによって、ａ−ＳｉＣ： Ｈ膜
中にマイクロクリスタル（微結晶）を混在させることに
よって行なうことができる。例えば温度は２５０〜３０
０℃、電力密度は０．５〜０．７５ｗ／ｃａｆが好適で
ある。
またＨ２濃度はＳｉＬ＋ＣＬ に対して８０〜１５０倍
とするのがよい。
とするのがよい。
本発明においてマイクロクリスタルシコンカーバイド（
μ叶ＳｉＣ： Ｈ） とは、微結晶化したシリコンが
／部分的に炭素と水素で結合した非晶質シリコンをいい
、ラマン散乱スペクトル、Ｘ線回折法などの方法によっ
て判定することができる。
μ叶ＳｉＣ： Ｈ） とは、微結晶化したシリコンが
／部分的に炭素と水素で結合した非晶質シリコンをいい
、ラマン散乱スペクトル、Ｘ線回折法などの方法によっ
て判定することができる。
微結晶の粒径は、５〜８０人、特に１０〜５０Ａが好ま
しい。
しい。
本発明においてμｃ−ＳｉＣ： Ｈは特に光入射側セル
のｎ層に用いられるが、ｐ層に用いても効果があり、ま
た光入射側以外のセルのｎ層又はｐ層に用いてもそれな
りの効果があるが、特に光入射側セルのｎ層とともにそ
のｎ層と接する第２セルのｐ層にもμ叶ＳｉＣ：Ｈ膜を
用いることは界面接合及び光透過量の増大の両面で効果
が大きい。
のｎ層に用いられるが、ｐ層に用いても効果があり、ま
た光入射側以外のセルのｎ層又はｐ層に用いてもそれな
りの効果があるが、特に光入射側セルのｎ層とともにそ
のｎ層と接する第２セルのｐ層にもμ叶ＳｉＣ：Ｈ膜を
用いることは界面接合及び光透過量の増大の両面で効果
が大きい。
μｃ−３ｉ： Ｈ膜にｎ型又はｐ型の導電性を付与する
には、原料ガス中にシリコン源のシリコン原子に対して
０．０１〜１モル％程度のｎ型不純物源、例えばホフフ
ィンＰＨ３、あるいはｐ型不純物源、例えばアルシンＡ
ｓＨｓ 、ＢＦａ 、Ｂ２Ｈ８などを混合してプラズ
マＣＶＤすればよい。
には、原料ガス中にシリコン源のシリコン原子に対して
０．０１〜１モル％程度のｎ型不純物源、例えばホフフ
ィンＰＨ３、あるいはｐ型不純物源、例えばアルシンＡ
ｓＨｓ 、ＢＦａ 、Ｂ２Ｈ８などを混合してプラズ
マＣＶＤすればよい。
μｃ−ＳｉＣ： Ｈ膜の膜厚は一般に１００〜１０００
人で薄い方が好ましい。特に１５０〜８００人が好まし
い。
人で薄い方が好ましい。特に１５０〜８００人が好まし
い。
第１図を参照すると、透明ガラス基板１上に、先ず透明
電極２を形成後、プラズマＣＶＤ法で、順に、第１セル
のｐ型ａ−ＳｉＣ： Ｈ膜（厚さ１００人）３、ｉ型ａ
−ＳｉＣ： Ｈ膜（厚さ７００人、Ｅｇ １．９０ｅＶ
）４、ｎ型μｃ−ＳｉＣ：Ｈ膜（厚さ２００人、りんド
ープ量１％）５を堆積した。それからＳｉＯ□ブロッキ
ング層（厚さ５０人）６を形成後、再びプラズマＣＶＤ
法で、順に、第２セルのｐ型ａ−３ｉ ： Ｈ膜（厚さ
１００人）７、ｉ型ａ−３ｉ ： Ｈ膜（厚さ、１１０
０Ａ、 Ｅｇ １．７ｅＶ） ８、ｎ型ａ−３ｉ ：
Ｈ膜（厚さ２００人）９を堆積した。さらに、その上
にアルミニウム電極１０を形成した。
電極２を形成後、プラズマＣＶＤ法で、順に、第１セル
のｐ型ａ−ＳｉＣ： Ｈ膜（厚さ１００人）３、ｉ型ａ
−ＳｉＣ： Ｈ膜（厚さ７００人、Ｅｇ １．９０ｅＶ
）４、ｎ型μｃ−ＳｉＣ：Ｈ膜（厚さ２００人、りんド
ープ量１％）５を堆積した。それからＳｉＯ□ブロッキ
ング層（厚さ５０人）６を形成後、再びプラズマＣＶＤ
法で、順に、第２セルのｐ型ａ−３ｉ ： Ｈ膜（厚さ
１００人）７、ｉ型ａ−３ｉ ： Ｈ膜（厚さ、１１０
０Ａ、 Ｅｇ １．７ｅＶ） ８、ｎ型ａ−３ｉ ：
Ｈ膜（厚さ２００人）９を堆積した。さらに、その上
にアルミニウム電極１０を形成した。
ｎ型μｃ−ＳｉＣ： Ｈ膜の製膜条件は次の通りであっ
た。温度３００℃、圧力２００Ｔｏｒｒ、電力密度０．
５ Ｗ／ｃｒｌ。
た。温度３００℃、圧力２００Ｔｏｒｒ、電力密度０．
５ Ｗ／ｃｒｌ。
こうして作製した積層型太陽電池の特性をＡＭ−１の照
明下で評価した。結果を下記表にまとめて示す。
明下で評価した。結果を下記表にまとめて示す。
比較のために、第１セルの１層５をμｃ−３ｉ ： Ｈ
膜とした以外上記実施例と同じ太陽電池を作製し、同じ
条件で評価した。
膜とした以外上記実施例と同じ太陽電池を作製し、同じ
条件で評価した。
上記の評価結果を下記表にまとめて示す。
上記表より、本発明によれば、短絡電流が増加した結果
、光電変換効率が向上していることが見られ、μ叶Ｓｉ
：Ｈをμｃ−ＳｉＣ：Ｈに変えたことによって第１セル
のｎ層の光透過率が向上したことがわかる。
、光電変換効率が向上していることが見られ、μ叶Ｓｉ
：Ｈをμｃ−ＳｉＣ：Ｈに変えたことによって第１セル
のｎ層の光透過率が向上したことがわかる。
本発明によれば、積層型アモルファスシリコン太陽電池
において光入射側セルのｎ層をμｃ−ＳｉＣ：Ｈで構成
することによって、ｎ ／ ｉ界面を良好に形成し、か
つ光透過率が向上して、光電変換効率が向上する。
において光入射側セルのｎ層をμｃ−ＳｉＣ：Ｈで構成
することによって、ｎ ／ ｉ界面を良好に形成し、か
つ光透過率が向上して、光電変換効率が向上する。
第１図は本発明による積層型アモルファス太陽電池の模
式断面図である。 ｌ・・・基板、２・・・透明電極、３・・・第１セルの
ｐ層、４・・・第１セルのｉ層、５・・・第１セルのｎ
層、６・・・ブロッキング層、７・・・第２セルのｐ層
、訃・・第２セルのｉ層、９・・・第２セルのｎ層、１
０・・・電極。
式断面図である。 ｌ・・・基板、２・・・透明電極、３・・・第１セルの
ｐ層、４・・・第１セルのｉ層、５・・・第１セルのｎ
層、６・・・ブロッキング層、７・・・第２セルのｐ層
、訃・・第２セルのｉ層、９・・・第２セルのｎ層、１
０・・・電極。
Claims (1)
- １、ｐ−ｉ−ｎ構造又はｎ−ｉ−ｐ構造を持つセルを少
なくとも２以上積層して成る積層型アモルファスシリコ
ン太陽電池の光入射側セルのｎ層にマイクロクリスタル
シリコンカーバイド（μｃ−ＳｉＣ：Ｈ）膜を用いたこ
とを特徴とする積層型アモルファスシリコン太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63232717A JPH0282582A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 積層型アモルファスシリコン太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63232717A JPH0282582A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 積層型アモルファスシリコン太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282582A true JPH0282582A (ja) | 1990-03-23 |
Family
ID=16943681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63232717A Pending JPH0282582A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 積層型アモルファスシリコン太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0282582A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100374263B1 (ko) * | 1997-08-01 | 2003-04-21 | 캐논 가부시끼가이샤 | 광기전력 소자 및 그 제조방법 |
| WO2005088734A1 (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | Kaneka Corp | 薄膜光電変換装置 |
| WO2007074683A1 (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Kaneka Corporation | 積層型光電変換装置 |
| WO2010104041A1 (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-16 | 三菱電機株式会社 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| JP2012523716A (ja) * | 2009-06-10 | 2012-10-04 | シンシリコン・コーポレーション | 光起電モジュール、及び、複数半導体層スタックを有する光起電モジュールの製造方法 |
-
1988
- 1988-09-19 JP JP63232717A patent/JPH0282582A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100374263B1 (ko) * | 1997-08-01 | 2003-04-21 | 캐논 가부시끼가이샤 | 광기전력 소자 및 그 제조방법 |
| WO2005088734A1 (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | Kaneka Corp | 薄膜光電変換装置 |
| WO2007074683A1 (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Kaneka Corporation | 積層型光電変換装置 |
| US7851695B2 (en) | 2005-12-26 | 2010-12-14 | Kaneka Corporation | Stacked-type photoelectric conversion device |
| WO2010104041A1 (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-16 | 三菱電機株式会社 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| JP5197845B2 (ja) * | 2009-03-12 | 2013-05-15 | 三菱電機株式会社 | 薄膜太陽電池およびその製造方法 |
| JP2012523716A (ja) * | 2009-06-10 | 2012-10-04 | シンシリコン・コーポレーション | 光起電モジュール、及び、複数半導体層スタックを有する光起電モジュールの製造方法 |
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