JPS61241983A - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は光照射を受けると光電変換効率し起電力を発生
する光起電力装置に胸する。

（ロ）従来の技術 半導体接合を備える非晶質シリコン系の半導体層を光活
性層とする光起電力装置は既に知られており、その基本
構成は透光性の絶縁基板上に、透光性電極層、半導体光
活性層、背面電極層からなる光電変換膜をこの順序に積
層しである。

一方、所る光起電力装置の光電変換効率を向上せしめる
べく、特開昭５８−５７７５６号公服や第４４回応用物
理学会学術講演会（唱和５８手９月２５日〜２８日）予
稿集２５Ｐ−Ｌ−２第６５１貞等に開示されたように、
光入射側の透光性電極層の表面に０．１μｍ以上２．５
μｍ以下の凹凸を設はテクスチュア化し、入射光の光路
長を長くすると共に光活性層中に封じ込める試みがある
。

然し乍ら、この様に光活性層中に入射する光をその膜（
層）中に封じ込め入射光を有効に利用することに上り光
電変換効率の向上が期待できるものの、この光活性層に
入射しようとする光の内、幾らかはそれ以前の界面で反
射するために、その光を１００％光電変挨に寄与する電
子及び正孔の光キャリアを発生する光活性層に導入する
ことはできない。また、上記光射じ込、め効果を利用す
るために透光性電極層自体の光活性層接触面を再現性良
く粗面にすることは雉しく、品質のバラつきは免れなか
った。

（９発明が解決しようとする問題点 本発明は上述の即き光電変換効率の上昇を図る上で重要
な、光活性層に入射する以前での反射及び光封じ込め効
果の再現性の低下を解決しようとするものである。

に）問題点を解決するための手段 本発明光起電力装置は上記間蓋点を解決するために、透
光性絶縁基板と、該基板の一方の主面側に配置された光
電変換膜と、該光電変換膜と上記絶縁基板の間に設けら
れた透光性絶縁膜と、を備え、上記透光性絶縁膜は透光
性絶縁基板よυ大°きく光電変換膜より小さい屈折率を
持つと共に、該透光性絶縁膜の光電変換膜側主面は粗面
であることを特徴とする。

（ホ）作　用 上述の如く光電変換膜と透光性絶縁基板との間に屈折率
がその両者の中間で且つ光電変換膜側の主面が粗面であ
る透光性絶縁膜を設けることによって、祈る絶縁膜は光
電変換膜への入射光を増大せしめると共に光封じ込めに
有用な粗面を再現性良く提供する。

（へ）実施例 ＠ｉ図は本発明光起電力装置の一実施例を模式的に示し
て＃す、（１）は透光性の絶縁基板、（２）は該基板（
１）の一方の主面側、即ち上記基板（１）を受光板とし
た場合光の入射方向から見て背面側に設けられた光１ｋ
ｔ又換膜で、該光電変換膜（２）は光の入射方向である
絶縁基板（１）側から、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化イ
ンジクム（１ｎ２０ｓ）、酸化インジクムスズ（ＩＴＯ
）等の透光性導電酸化物（ＴＣＯ）の単層或いは積層構
造から成る透光性電極層（３）と、その内部に膜面に平
行なｐ”ｋ　ｐＬ　＋）１％　ｐｌｎｐｌｎ等の半導体
接合を持つアモルファスシリコン系の半導体光活性層（
４）と、アルミニウム（Ａｔ）、銀（Ａｇ）、ＴＣＯ／
Ａ４ＴＣＯ／Ａｇ等の単層或いは積層構造の背面電極層
（５）と、を順次重畳した積層構造を持つ。（６）は上
記基板（１）と光電変換膜（２）の透光性電極層（３）
との間に設けられた透光性絶縁膜で、該絶７．．ｙ縁膜
（６）は上記絶縁基板（１）よシ大きく光電変換膜（２
）の透光性電極層（３）よシ小さい屈折率を持つと共に
、該透光性絶縁膜（６）の上記透光性電極層（３）と接
する面は凹凸状の粗面となっている。上記透光性絶縁膜
（６）は絶縁基板（１）及び透光性電極層（３）の闇の
屈折率を持つために、それらの材質によシその素材は変
動するものの、絶縁基板（１）の代表的な材質であるガ
ラス材は約１．４５〜１．６０程度の屈折率を持ち、ま
た上記透光性電極層（３）のＴＣＯの屈折率は約２．０
程度であることから、屈折率が上記１．６０〜２．０の
間に存在する例えば屈折率１．７〜１．８程度のアルミ
ナ（Ａｔ２０りが利用される。

所る１１２０５からなる透光性絶縁膜（６）は熱ＣＶＤ
矢、スパッタ去によりその表面が例えば高低差１０００
Ａ以下の粗面を備えるべく平均膜厚約５００Ａ〜２００
０Ａ形成される。

Ｏ第１Ｊ４体例 青板ガラス製の屈折率１．４５〜１．６０程度の絶縁基
板（１）に熱ＣＶＤ法により屈折率１．７〜１．８程度
のＡｔ２　Ｑ　５の透光性絶縁膜（６）を形成した。原
料ガスとして（ＣＨ５）ＢＡｔ％Ａｔ（ＯＣ２Ｈ５）５
、Ａｔ（ＱＣｓＨｖ）ｓ、Ａｔ（Ｃ５Ｈ７Ｑ２）ｓ　　
等のＡｔ化合物ガスと、０２ガスを用いた。（ＣＨ５）
ＢＡｔ以外のＡｔ化合物は常温では蒸気圧が低くく液状
であるので、この液体を２００℃以上に加熱した状餓で
バブリングし気化せしめて使用する。Ａｔ２０５の透光
性絶縁膜（６）の祖面状忠は絶縁基板（１１）の温度と
０２ガスの流量を制御することによって容易に再現性良
く得られる。例えば（ＣＨ３）５ＡＬ１％、０２１０％
、その他キャリアガスとしてのＮ２の雰囲気中で絶縁基
板（１）を約４５０℃に加熱し熱分解して平均膜厚約１
００ＯＡ形成したところ、平均粒径約５０　ＯＡ、平均
高低差４００Ａの１１２０５膜が得られた。

この平均°高低差４００　Ａ（７）Ａｔ２０３からなる
透光性絶縁膜（６）上に屈折率約２．０程度の５ｎ０２
の透光性電極層（３）を熱ＣＶＤ法により約２００ＯＡ
形成したところ、ラリ［る５ｎ０２の透光性電極層（３
）の粒径は約１ｏｏｏ〜１５００Ａ１高低圧約６００〜
８００Ａとなりその表面はｍ面状ｍを呈した。この透光
性電極層（３）の息面状台は再現性良く形成されるＡｔ
２０＆の透光性絶縁膜（６）の粗面に基づくために、は
とんどパラつきなく形成される。

この透光性′ｔ！を極層（３）上にＰ型層約１５ＯＡ、
ノンドープ層５ＱＯＯＡ、ｎ１Ｍ層５００Ａのｐｉｎ接
合型アモルファスシリコンの半導体光活性層ｔ４）と、
ｋｌの背面電極層（５）をこの順序で極層して１　ｃｍ
　Ｘ１ｃｒｎの光起電力装置を形成して、充電変換特性
を測定したところ、１１２０５の透光性絶縁膜（６）の
存在しない平坦な透光性電極層を持つ従来装置に比して
短絡電流にして約２０％の同上が見られた。

この時、開放電圧、曲線因子（フィルファクク）の低下
は鋒らなかったので、光・４父換効率として約２０％の
向上が図れた。

第２図は上記光電変換特性の測定に供せられた本釦明装
匝と従来装置の反射率を測定したものであり、この反射
率の測定から６００慴以上の兼波長帯駅に汝いて本発明
装置の反射率が大幅に改善されていることが１ｊる。従
って、祈る長ｔＬ長帯域に於ける反射率の低減が光電変
換効率の同上をもたらしていたのである。

Ｏ第２ＪＡ体例 Ａｌ２Ｏ２の透光性絶縁膜（６）の形成に抵抗加熱法（
反応性蒸着法〕を用いた。蒸発源（ソース）としてＡＬ
％雰囲気ガスとして０２を使用し、雰囲気ガスの圧力１
０’−１０５Ｔｏｒｒ　ｓ絶縁基板（１）の加熱温度４
００〜５００℃の条件で反応を行なった。透光性絶縁膜
（６）の粗面状態は０２圧力と絶縁基板（１）の加熱温
度により制御され、例えば０２ガス圧力Ｉ　Ｘ　１０　
’　Ｔｏｒｒｓ絶縁基板（１）の加熱温度４８０℃によ
シ平均粒径５００　Ａ、高低差４００ＡのｋＬ２０ｓ膜
が再現性良く得られ丸。

以下第１Ａ体例と同じ＜　５ｎ０２の透光性電極層（３
）、ｐｉｎ接合型アモルファスシリコンの半導体光活性
層（４）及びＡｔの背面電極層（５）を形成したところ
、短絡電流の向上及び反射率の低減を確認した。

（ト）発明の効果 本発明光起電力袋ｍｔは以上の説明から明らかｔな如く
、光電変換膜と透光性絶縁基板との間に屈折率がその両
者の中間で且つ光電変換膜側の主面が粗面である透光性
絶縁膜を設けることによって、反射損失の減少が図れ光
電変換膜への入射光が増大すると共に、光封じ込めに有
用な粗面を再現住良く提供することができ、光電変換効
率を上昇せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光起電力装置の一実施例を示す模式的断
面図、第２図は本発明装置と従来装置の反射率を示す特
性図、である。 （１）・・・透光性絶縁基板、（２）・・・光電変換膜
、（６）・・・透光性絶縁膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透光性絶縁基板と、該基板の一方の主面側に配置
   された光電変換膜と、該光電変換膜と上記絶縁基板の間
   に設けられた透光性絶縁膜と、を備え、上記透光性絶縁
   膜は透光性絶縁基板より大きく光電変換膜より小さい屈
   折率を持つと共に、該透光性絶縁膜の光電変換膜側主面
   は粗面であることを特徴とする光起電力装置。