JPS5996777A - 光起電力素子 - Google Patents
光起電力素子Info
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- JPS5996777A JPS5996777A JP57207395A JP20739582A JPS5996777A JP S5996777 A JPS5996777 A JP S5996777A JP 57207395 A JP57207395 A JP 57207395A JP 20739582 A JP20739582 A JP 20739582A JP S5996777 A JPS5996777 A JP S5996777A
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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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】
（技術分野）
本発明は、光を電気に変換する光起電力素子に関する。
（背景技術）
従来、光起電力素子として結晶シリコン（以下ｃ−５ｉ
と記す）、結晶ガリウムヒ素（以下ｃ −ＧａＡｓと記
す）およびアモルファスシリコン（以下ａ−３ｉと記す
）などが利用されておりこれらを用いた光起電力素子は
公知である。
と記す）、結晶ガリウムヒ素（以下ｃ −ＧａＡｓと記
す）およびアモルファスシリコン（以下ａ−３ｉと記す
）などが利用されておりこれらを用いた光起電力素子は
公知である。
しかるに、上記の光起電力素子のエネルギー・ギャップ
は例えばｃ−５ｉ 、 ｃ−ＧａＡｓ、 ａ−３ｉ各々
１，１１ｅＶ、１．４．３ ｅＶ、１．８ｅｖと材料固
有であるため、光起電力素子として光を利用できる波長
範囲に自ら制約があった。殊に太陽光の如き広い波長範
囲を有する光を有効に電気として・とり出すにはエネル
ギーギャップが固有であることが高変換効率化の太ぎな
妨げとなっていた。
は例えばｃ−５ｉ 、 ｃ−ＧａＡｓ、 ａ−３ｉ各々
１，１１ｅＶ、１．４．３ ｅＶ、１．８ｅｖと材料固
有であるため、光起電力素子として光を利用できる波長
範囲に自ら制約があった。殊に太陽光の如き広い波長範
囲を有する光を有効に電気として・とり出すにはエネル
ギーギャップが固有であることが高変換効率化の太ぎな
妨げとなっていた。
従来の光起電力素子の欠点を明らかにするため従来の光
起電力素子の一例として第１図にａ−５ｉ光起電力素子
の構造図（Ａ）とエネルギー・バンド図（Ｂ）を、また
従来の光起電力素子の他の例として第２図にｃ−５ｉ光
起電力素子の構造図１Ａ）とエネルギー・バンド図（Ｂ
）を示す。ａ −Ｓ ｉ光起電力素子は１層１．１層２
．９層３で構成される。この素子に０層１側から光４が
入射した場合、光４のうち短波長光５は１層２中で吸収
され電気に変換されるが、ａ−５ｉのエネルギー・ギャ
ップよりも小さいエネルギーを有する長波長光６は吸収
されずに透過してしまうためａ−５ｉ光起電力素子のみ
では光４・を有効に利用できない欠点があった。
起電力素子の一例として第１図にａ−５ｉ光起電力素子
の構造図（Ａ）とエネルギー・バンド図（Ｂ）を、また
従来の光起電力素子の他の例として第２図にｃ−５ｉ光
起電力素子の構造図１Ａ）とエネルギー・バンド図（Ｂ
）を示す。ａ −Ｓ ｉ光起電力素子は１層１．１層２
．９層３で構成される。この素子に０層１側から光４が
入射した場合、光４のうち短波長光５は１層２中で吸収
され電気に変換されるが、ａ−５ｉのエネルギー・ギャ
ップよりも小さいエネルギーを有する長波長光６は吸収
されずに透過してしまうためａ−５ｉ光起電力素子のみ
では光４・を有効に利用できない欠点があった。
また、第２図ｎ層７および９層８からなるｃ −５ｉ光
起電力素子では、エネルギー・ギャップが小さいため短
波長光５のみならず長波長光６も吸収され電気に変換さ
れるが、短波長光５のエネルギーはｃ−８ｌのエネルギ
ー・ギャップより太きいため、吸収された短波長光５の
エネルギーの一部は価電子帯下端９へ電子が遷移する際
に熱に変換し損失となるためｃ−５ｌ光起電力素子のみ
では光４を有効に利用できない欠点があった。
起電力素子では、エネルギー・ギャップが小さいため短
波長光５のみならず長波長光６も吸収され電気に変換さ
れるが、短波長光５のエネルギーはｃ−８ｌのエネルギ
ー・ギャップより太きいため、吸収された短波長光５の
エネルギーの一部は価電子帯下端９へ電子が遷移する際
に熱に変換し損失となるためｃ−５ｌ光起電力素子のみ
では光４を有効に利用できない欠点があった。
上述の如く、従来の光起電力素子は、エネルギー・ギャ
ップが固有であるため、入射する光が太陽光の如く種々
の波長を有する場合、光を電気に有効に変換できない欠
点があった。
ップが固有であるため、入射する光が太陽光の如く種々
の波長を有する場合、光を電気に有効に変換できない欠
点があった。
（発明の開示）
本発明は上記の欠点を鑑みなされたもので、本発明の目
的は、光を有効に電気に変換する光起電力素子を提供す
ることにある。
的は、光を有効に電気に変換する光起電力素子を提供す
ることにある。
本発明者は、上記目白（を達成せんと検討を行なった結
果、アモルファス光起電力素子およびアモルファス・シ
リコンよりエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電
力素子を光学的に直列に接続構成することにより、目的
にかなう光起電力素子が得られることを見出した。
果、アモルファス光起電力素子およびアモルファス・シ
リコンよりエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電
力素子を光学的に直列に接続構成することにより、目的
にかなう光起電力素子が得られることを見出した。
以下、本発明の具体的実施例を図を用いて詳細に説明す
る。
る。
本発明による一実施例を第３図に示す。第３図に示した
光起電力素子はａ−５ｉ光起電力素子１０とａ−５ｉよ
りエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電力素子と
して（−３ｉ光起電力素子１１で構成され、さらにａ
−Ｓ ｉ光起電力素子１０は１層１．１層２および９層
３からなり、またｃ−５ｉ光起電力素子１１はｎ層７お
よび９層８からなる。
光起電力素子はａ−５ｉ光起電力素子１０とａ−５ｉよ
りエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電力素子と
して（−３ｉ光起電力素子１１で構成され、さらにａ
−Ｓ ｉ光起電力素子１０は１層１．１層２および９層
３からなり、またｃ−５ｉ光起電力素子１１はｎ層７お
よび９層８からなる。
第３図に示した光起電力素子にａ−３ｉ光起電力素子Ｉ
Ｏ側から光４が入射すると、光４のうち短波長光５はａ
−５ｉ光起電力素子１０内で吸収され電気に変換され
る。このときａ −Ｓ ｉのエネルギー・ギャップは前
述の如＜１．８ｅＶと太きいため第１図において述べた
ように損失なく短波長光５を電気に変換することができ
る。−力先４のうち長波長光６はａ−３ｉ光起電力素子
を透過し、ｃ−５ｉ光起電力素子１１内で吸収され電気
に変換される。
Ｏ側から光４が入射すると、光４のうち短波長光５はａ
−５ｉ光起電力素子１０内で吸収され電気に変換され
る。このときａ −Ｓ ｉのエネルギー・ギャップは前
述の如＜１．８ｅＶと太きいため第１図において述べた
ように損失なく短波長光５を電気に変換することができ
る。−力先４のうち長波長光６はａ−３ｉ光起電力素子
を透過し、ｃ−５ｉ光起電力素子１１内で吸収され電気
に変換される。
ａ−５ｉ光起電力素子１０内で生成−した正孔およびｃ
−５ｉ光起電力素子１１内で生成した電子は各々の光起
電力素子内での内部電界によりａ−５ｉ光起電力素子Ｉ
Ｏとｃ−５ｉ光起電力素子１１との界面に蓮し、前記界
面にて再結合し、ａ−５ｉ光起電力素子１０内で生成し
た電子およびＣ−８ｌ光起電力素子ｌｌ内で生成した正
孔は外部へとり出すことができる。
−５ｉ光起電力素子１１内で生成した電子は各々の光起
電力素子内での内部電界によりａ−５ｉ光起電力素子Ｉ
Ｏとｃ−５ｉ光起電力素子１１との界面に蓮し、前記界
面にて再結合し、ａ−５ｉ光起電力素子１０内で生成し
た電子およびＣ−８ｌ光起電力素子ｌｌ内で生成した正
孔は外部へとり出すことができる。
第１図および第２図に示した従来の光起電力素子にＡ
Ｍ ｌ 、 １００ ｍＷ／ｃｍ”の強度を有する光を
入射したところ、それぞれ光電変換効率は７．２％オ工
ヒ１２．５％であったのに対し、第３図に示した本発明
による光起電力素子に上記の光を入射した・場合、光電
変換効率は１６．４％であった。
Ｍ ｌ 、 １００ ｍＷ／ｃｍ”の強度を有する光を
入射したところ、それぞれ光電変換効率は７．２％オ工
ヒ１２．５％であったのに対し、第３図に示した本発明
による光起電力素子に上記の光を入射した・場合、光電
変換効率は１６．４％であった。
以上は半導体光起電力素子がｃ−５ｉである場合につい
て述べたが、ａ−５ｉよりエネルギー・ギャップの小さ
い半導体光起電力素子であればｃ −５ｉに限らないこ
とは明らかである。
て述べたが、ａ−５ｉよりエネルギー・ギャップの小さ
い半導体光起電力素子であればｃ −５ｉに限らないこ
とは明らかである。
また、本発明の一実施例ではアモルファス光起電力素子
としてａ−５ｉ光起電力素子を取り上げたがａ−５ｉ以
外のアモルファス光起電力素子でも同様の効果を得るこ
とができる。
としてａ−５ｉ光起電力素子を取り上げたがａ−５ｉ以
外のアモルファス光起電力素子でも同様の効果を得るこ
とができる。
さらに、半導体光起電力素子が結晶Ｇｅ（０，６６ｅＶ
）（カッコ内はエネルギー・ギャップを示す）結晶Ｇａ
Ａｓ（１，４３ｅＶ） 、結晶ＧａＳｂ （０，６８ｅ
■）、結晶１ｎＰ（１，２７ｅＶ） 、結晶１ｎＡｓ
（０，３６ｅＶ）、結晶１ｎＳｂ （０，１７ｅＶ）、
結晶ＣｄＴｅ （１，４４ｅＶ） 、結晶ＰｂＴｅ （
０，２９ｅＶ）、結晶Ｃｕ２Ｓ （１，２ｅＶ）などか
らなる結晶半導体光起電力素子であってもよいことは明
白である。また、アモルファス光起電力素子と半導体光
起電力素子との間に、透明膜を設けても同様の効果を得
ることができるのは明らかである。
）（カッコ内はエネルギー・ギャップを示す）結晶Ｇａ
Ａｓ（１，４３ｅＶ） 、結晶ＧａＳｂ （０，６８ｅ
■）、結晶１ｎＰ（１，２７ｅＶ） 、結晶１ｎＡｓ
（０，３６ｅＶ）、結晶１ｎＳｂ （０，１７ｅＶ）、
結晶ＣｄＴｅ （１，４４ｅＶ） 、結晶ＰｂＴｅ （
０，２９ｅＶ）、結晶Ｃｕ２Ｓ （１，２ｅＶ）などか
らなる結晶半導体光起電力素子であってもよいことは明
白である。また、アモルファス光起電力素子と半導体光
起電力素子との間に、透明膜を設けても同様の効果を得
ることができるのは明らかである。
さらに、前記透明膜がＩｎまたは／およびＳｎの酸化物
または金属などの導電性を有してもよい。
または金属などの導電性を有してもよい。
また、前記透明膜が５ｉ０２ 、 ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４
、ＢＮなどの絶縁膜をＩｎまたは／およびＳｎの酸化物
膜で挾持してもよいことは明らである。この場合、アモ
ルファス光起電力素子と半導体光起電力素子を並列に使
用することが可能となるため自由度を広げることができ
る。
、ＢＮなどの絶縁膜をＩｎまたは／およびＳｎの酸化物
膜で挾持してもよいことは明らである。この場合、アモ
ルファス光起電力素子と半導体光起電力素子を並列に使
用することが可能となるため自由度を広げることができ
る。
さらに、アモルファス光起電力素子が、アモルファス・
シリコン光起電力素子およびＳ】とＧｅまたはＳｉとＳ
ｎ 、またはＳｉとＰｂなとのアモルファス・シリコン
合金光起電力素子を光学的かつ電気的に直列Ｖて接続構
成してなるものであっても同様の効果が得られる。
シリコン光起電力素子およびＳ】とＧｅまたはＳｉとＳ
ｎ 、またはＳｉとＰｂなとのアモルファス・シリコン
合金光起電力素子を光学的かつ電気的に直列Ｖて接続構
成してなるものであっても同様の効果が得られる。
また、本発明による一実施例では光入射側からａ−３ｉ
（７）ｎ層、ｉ層およびｐ層さらにｃ −Ｓ ｉのｎ層
お工びｐ層の構成としたが、光入射側からａ−３ｉＱｐ
層、１層およびｎ層さらにｃ−５ｉのｐ層およびｎ層の
構成でも構わないことは言うまでもない０ 以上詳細に説明した如く、本発明により、光を有効に電
気に変換する光起電力素子を得ることができる。
（７）ｎ層、ｉ層およびｐ層さらにｃ −Ｓ ｉのｎ層
お工びｐ層の構成としたが、光入射側からａ−３ｉＱｐ
層、１層およびｎ層さらにｃ−５ｉのｐ層およびｎ層の
構成でも構わないことは言うまでもない０ 以上詳細に説明した如く、本発明により、光を有効に電
気に変換する光起電力素子を得ることができる。
第１図は従来の光起電力素子の構造図（Ａ）およびエネ
ルギー・バンド図（Ｂ）であり、第２図は従来の他の光
起電力素子の構造図（８）およびエネルギー・バンド図
（Ｂ）であり、第３図は本発明による光起電力素子の一
実施例である。 １− ａ −５ｉ光起電力素子ｎ層 ２ ａ−５ｉ光起電力素子１層 ３ ａ−５ｉ光起電力素子ｐ層 ４・・・光 ５・・短波長光 ６・・・長波長光 ７ ・ｃ −Ｓ ｉ光起電力素子ｎ層 ８・ｃ−５ｉ光光起電力素子層 ９ 伝導帯下端 １０− ａ−５ｉ光起電力素子 １１・ ｃ−５ｉ光起電力素子
ルギー・バンド図（Ｂ）であり、第２図は従来の他の光
起電力素子の構造図（８）およびエネルギー・バンド図
（Ｂ）であり、第３図は本発明による光起電力素子の一
実施例である。 １− ａ −５ｉ光起電力素子ｎ層 ２ ａ−５ｉ光起電力素子１層 ３ ａ−５ｉ光起電力素子ｐ層 ４・・・光 ５・・短波長光 ６・・・長波長光 ７ ・ｃ −Ｓ ｉ光起電力素子ｎ層 ８・ｃ−５ｉ光光起電力素子層 ９ 伝導帯下端 １０− ａ−５ｉ光起電力素子 １１・ ｃ−５ｉ光起電力素子
Claims (7)
- （１）アモルファス光起電力素子およびアモルファスシ
リコンよりエネルギー・ギャップの小さい半導体光起電
力素子を光学的に直列に接続構成したことを特徴とする
光起電力素子。 - （２）前記半導体光起電力素子が結晶Ｓｉ、結晶Ｇｅ。 結晶ＧａＡｓ 、結晶ＧａＳｂ 、結晶１ｎＰ、結晶Ｉ
ｎＡｓ、結晶ＩｎＳｂ 、結晶ＣｄＴｅ 、結晶ＰｂＴ
ｅ 、結晶Ｃｕ２Ｓ から選ばれた結晶半導体光起電
力素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光起電力素子。 - （３）前記アモルファス光起電力素子と、前記半導体光
起電力素子との間に、透明膜を設けることを特徴とする
特許請求の範囲第１項および第２項記載の光起電力素子
。 - （４）前記透明膜がＩｎまたは／およびＳｎの酸化物ま
たは金属などの導電性を有することを特徴とする特許請
求の範囲第３項記載の光起電力素子。 - （５）前記透明膜が、５ｉ０２ 、 ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ
４ 、 ＢＮなどの絶縁膜をＩｎまたメンおよびＳｎの
酸化物膜で挾持してなることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の光起電力素子。 - （６）前記アモルファス光起電力素子が、アモルファス
・シリコン光起電力素子であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項および第５項
記載の光起電力素子。 - （７）前記アモルファス光起電力素子が、アモルファス
・シリコン光起電力素子およびＳｉとＧｅまたはＳｉと
ＳｎまたはＳｉとＰｂなどのアモルファス・シリコン合
金光起電力素子を光学的かつ電気的に直列に接続構成し
てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第１２
項、第３項、第４項および第５項記載の光起電力素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57207395A JPS5996777A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 光起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57207395A JPS5996777A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 光起電力素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5996777A true JPS5996777A (ja) | 1984-06-04 |
Family
ID=16539025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57207395A Pending JPS5996777A (ja) | 1982-11-25 | 1982-11-25 | 光起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5996777A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220380A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-28 | Shizuoka Univ | 非晶質シリコンを用いた光電変換装置 |
| JPS63152177A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | Fuji Electric Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| JPS6477181A (en) * | 1987-06-19 | 1989-03-23 | Toa Nenryo Kogyo Kk | Multilayer-structured solar battery |
| JPH01290267A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Fuji Electric Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| US5021100A (en) * | 1989-03-10 | 1991-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Tandem solar cell |
| US9559235B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
-
1982
- 1982-11-25 JP JP57207395A patent/JPS5996777A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220380A (ja) * | 1985-07-19 | 1987-01-28 | Shizuoka Univ | 非晶質シリコンを用いた光電変換装置 |
| JPS63152177A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | Fuji Electric Co Ltd | 太陽電池の製造方法 |
| JPS6477181A (en) * | 1987-06-19 | 1989-03-23 | Toa Nenryo Kogyo Kk | Multilayer-structured solar battery |
| JPH01290267A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Fuji Electric Co Ltd | 光電変換素子の製造方法 |
| US5021100A (en) * | 1989-03-10 | 1991-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Tandem solar cell |
| US9559235B2 (en) | 2010-12-17 | 2017-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photoelectric conversion device |
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