JPS6257113B2 - - Google Patents
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- JPS6257113B2 JPS6257113B2 JP54063161A JP6316179A JPS6257113B2 JP S6257113 B2 JPS6257113 B2 JP S6257113B2 JP 54063161 A JP54063161 A JP 54063161A JP 6316179 A JP6316179 A JP 6316179A JP S6257113 B2 JPS6257113 B2 JP S6257113B2
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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- H01L31/056—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
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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
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、太陽の放射を利用可能な電気エネ
ルギに変換し得る太陽電池として公知の光電装置
に関し、特に無定形シリコン太陽電池に関する。
ルギに変換し得る太陽電池として公知の光電装置
に関し、特に無定形シリコン太陽電池に関する。
太陽電池特に無定形シリコン太陽電池の光電
圧、光電流および寿命はその温度の上昇に伴なつ
て低下する傾向がある。またこの太陽電池によつ
て吸収される太陽輻射のエネルギがその半導体材
料のバンドギヤツプエネルギより小さい場合は、
太陽電池の温度が上昇してその電気的出力および
寿命を低下させる傾向がある。典型的な例として
赤外線すなわち波長が約0.80μ以上のエネルギは
無定形シリコンのバンドギヤツプエネルギより小
さいから、太陽電池による赤外線の吸収はその電
池の性能を低下させ、その有効寿命を短縮する。
圧、光電流および寿命はその温度の上昇に伴なつ
て低下する傾向がある。またこの太陽電池によつ
て吸収される太陽輻射のエネルギがその半導体材
料のバンドギヤツプエネルギより小さい場合は、
太陽電池の温度が上昇してその電気的出力および
寿命を低下させる傾向がある。典型的な例として
赤外線すなわち波長が約0.80μ以上のエネルギは
無定形シリコンのバンドギヤツプエネルギより小
さいから、太陽電池による赤外線の吸収はその電
池の性能を低下させ、その有効寿命を短縮する。
米国特許第3888698号明細書にはこのバンドギ
ヤツプエネルギよりエネルギの小さい太陽輻射す
なわち赤外線を透過する背面電極を備え、吸収と
それによる加熱をなくした太陽電池が詳細に説明
されている。この米国特許の方法は太陽電池の活
性領域の厚さを充分厚くして材料のバンドギヤツ
プエネルギよりもエネルギの大きいすべての光を
吸収するようにすることのできる単結晶シリコン
等の半導体材料には適用できるが、無定形シリコ
ンの場合は少数キヤリヤの寿命が単結晶シリコン
の場合より極めて短かく、また装置の厚さが充分
に薄いので、無定形シリコンのバンドギヤツプエ
ネルギより高エネルギの光は赤外線と共に太陽電
池を透過してしまう。したがつて、赤外線は透過
するが無定形シリコンの活性領域のバンドギヤツ
プエネルギより高エネルギの輻射をその活性領域
に反射回収する装置が極めて望ましい。
ヤツプエネルギよりエネルギの小さい太陽輻射す
なわち赤外線を透過する背面電極を備え、吸収と
それによる加熱をなくした太陽電池が詳細に説明
されている。この米国特許の方法は太陽電池の活
性領域の厚さを充分厚くして材料のバンドギヤツ
プエネルギよりもエネルギの大きいすべての光を
吸収するようにすることのできる単結晶シリコン
等の半導体材料には適用できるが、無定形シリコ
ンの場合は少数キヤリヤの寿命が単結晶シリコン
の場合より極めて短かく、また装置の厚さが充分
に薄いので、無定形シリコンのバンドギヤツプエ
ネルギより高エネルギの光は赤外線と共に太陽電
池を透過してしまう。したがつて、赤外線は透過
するが無定形シリコンの活性領域のバンドギヤツ
プエネルギより高エネルギの輻射をその活性領域
に反射回収する装置が極めて望ましい。
この発明は無定形シリコンの活性領域のバンド
ギヤツプエネルギより低エネルギの太陽輻射を透
過する無定形シリコン太陽電池を含み、その太陽
電池はバンドギヤツプエネルギがその活性領域の
バンドギヤツプエネルギ以上の高屈折率材料層を
設けるか、この太陽電池が吸収しない太陽輻射を
透過し、無定形シリコンのバンドギヤツプエネル
ギよりも高エネルギの太陽輻射を電池内に反射回
収する高屈折率材料と低屈折率材料とから成る交
互積層を設けている。このようにして太陽電池構
体が赤外線を透過することにより、電池を低温で
動作させて装置の寿命を延長することができる。
ギヤツプエネルギより低エネルギの太陽輻射を透
過する無定形シリコン太陽電池を含み、その太陽
電池はバンドギヤツプエネルギがその活性領域の
バンドギヤツプエネルギ以上の高屈折率材料層を
設けるか、この太陽電池が吸収しない太陽輻射を
透過し、無定形シリコンのバンドギヤツプエネル
ギよりも高エネルギの太陽輻射を電池内に反射回
収する高屈折率材料と低屈折率材料とから成る交
互積層を設けている。このようにして太陽電池構
体が赤外線を透過することにより、電池を低温で
動作させて装置の寿命を延長することができる。
次にこの発明を第１図について詳細に説明する
が、図において符号１１で示すこの発明の第１の
実施例を以後太陽電池１１と称する。
が、図において符号１１で示すこの発明の第１の
実施例を以後太陽電池１１と称する。
ここでは便宜上太陽電池１１をシヨツトキ障壁
型太陽電池として説明するが、この発明はPN接
合型太陽電池、PIN型太陽電池、絶縁層を用いた
シヨツトキ障壁型太陽電池、シヨツトキ障壁金属
に隣接して高濃度P+型薄層領域を設けたシヨツ
トキ障壁型太陽電池等の他の太陽電池構体にも同
等に適用し得ることを理解されたい。
型太陽電池として説明するが、この発明はPN接
合型太陽電池、PIN型太陽電池、絶縁層を用いた
シヨツトキ障壁型太陽電池、シヨツトキ障壁金属
に隣接して高濃度P+型薄層領域を設けたシヨツ
トキ障壁型太陽電池等の他の太陽電池構体にも同
等に適用し得ることを理解されたい。
太陽電池１１は透明基板１２上に構成される
が、この基板１２はスペクトルの赤外線領域にお
ける太陽輻射すなわち波長約0.80μ以上の太陽輻
射を透過する任意の材料、たとえば酸化アルミニ
ウム（Al2O3）、２酸化シリコン（SiO2）、石英、
硼硅酸ガラス等から成る。この透過基板１２上に
水素含有量が充分高くて波長約0.65μ以上の吸収
率が低い真性無定形シリコン等の高屈折率すなわ
ち2.5以上の屈折率を有する材料の層１４が被着
されている。この無定形シリコンはシランその他
の適当なシリコンと水素とを含む雰囲気中のグロ
ー放電によつて形成される。この無定形シリコン
の水素含有量は温度の上昇と共に低下するので、
層１４の被着中はこの基体12.を室温すなわち約
25℃から約300℃までの温度に維持すべきであ
る。無定形シリコンの水素含有量はまた高電力グ
ロー放電装置を用いて低圧で行うことによつて高
くすることができる。第１図には図示していない
が、場合によつては層１４を基板１２の反対側の
面または基体１２の両面に被着することもでき
る。
が、この基板１２はスペクトルの赤外線領域にお
ける太陽輻射すなわち波長約0.80μ以上の太陽輻
射を透過する任意の材料、たとえば酸化アルミニ
ウム（Al2O3）、２酸化シリコン（SiO2）、石英、
硼硅酸ガラス等から成る。この透過基板１２上に
水素含有量が充分高くて波長約0.65μ以上の吸収
率が低い真性無定形シリコン等の高屈折率すなわ
ち2.5以上の屈折率を有する材料の層１４が被着
されている。この無定形シリコンはシランその他
の適当なシリコンと水素とを含む雰囲気中のグロ
ー放電によつて形成される。この無定形シリコン
の水素含有量は温度の上昇と共に低下するので、
層１４の被着中はこの基体12.を室温すなわち約
25℃から約300℃までの温度に維持すべきであ
る。無定形シリコンの水素含有量はまた高電力グ
ロー放電装置を用いて低圧で行うことによつて高
くすることができる。第１図には図示していない
が、場合によつては層１４を基板１２の反対側の
面または基体１２の両面に被着することもでき
る。
高屈折率層１４上には酸化シンジウム、酸化錫
等の適当な材料から成る背面接触層１６が被着さ
れている。この層１６は活性領域２０を透過する
赤外線をできるだけ多く透過するように可及的薄
くする必要があり、面抵抗は10Ω／口以下が望ま
しい。太陽電池が充分に大きくすなわち面積が約
0.1cm２以上なら、層１６の表面または内部に適
当な写真食刻法または騰写法によつてアルミニウ
ム、金または銀のグリツド電極１８を形成し、太
陽電池の動作中に発生する電流を引出すようにす
る。
等の適当な材料から成る背面接触層１６が被着さ
れている。この層１６は活性領域２０を透過する
赤外線をできるだけ多く透過するように可及的薄
くする必要があり、面抵抗は10Ω／口以下が望ま
しい。太陽電池が充分に大きくすなわち面積が約
0.1cm２以上なら、層１６の表面または内部に適
当な写真食刻法または騰写法によつてアルミニウ
ム、金または銀のグリツド電極１８を形成し、太
陽電池の動作中に発生する電流を引出すようにす
る。
背面接触層１６上には米国特許第4064521号お
よび1976年９月29日付米国特許願第727659（特公
昭55−14553ねた）の各明細書記載のようにシラ
ンその他の適当な反応ガス中におけるグロー放電
によつて形成された無定形シリコン層２０が被着
されている。この層は真性無定形シリコンの領域
２０ｂとこれより背面電極１６およびグリツド電
極１８に対して良好にオーム接触するN+型領域
２０ａとから構成されている。領域２０ａはホス
フインまたはアルシンのような適当なＮ型導電度
制御剤やアンチモン、ビスマス、窒化セシウムお
よび水酸化ナトリウムのような材料または他の適
当なＮ型ドープ剤でドープすることができ、その
厚さは約0.10〜0.40μで特に約0.20μが望まし
い。N+型無定形シリコン領域２０ａの被着後ド
ーピングガスを装置から排出してシランその他の
シリコンと水素とを含む化合物内において被着を
継続し、真性水素化無定形シリコンの領域２０ｂ
を形成する。この真性領域の厚さは約0.20〜1.0
μで、特に約0.30μが望ましい。
よび1976年９月29日付米国特許願第727659（特公
昭55−14553ねた）の各明細書記載のようにシラ
ンその他の適当な反応ガス中におけるグロー放電
によつて形成された無定形シリコン層２０が被着
されている。この層は真性無定形シリコンの領域
２０ｂとこれより背面電極１６およびグリツド電
極１８に対して良好にオーム接触するN+型領域
２０ａとから構成されている。領域２０ａはホス
フインまたはアルシンのような適当なＮ型導電度
制御剤やアンチモン、ビスマス、窒化セシウムお
よび水酸化ナトリウムのような材料または他の適
当なＮ型ドープ剤でドープすることができ、その
厚さは約0.10〜0.40μで特に約0.20μが望まし
い。N+型無定形シリコン領域２０ａの被着後ド
ーピングガスを装置から排出してシランその他の
シリコンと水素とを含む化合物内において被着を
継続し、真性水素化無定形シリコンの領域２０ｂ
を形成する。この真性領域の厚さは約0.20〜1.0
μで、特に約0.30μが望ましい。
無定形シリコン層２０の入射面には、シヨツト
キ障壁層２２が配置されている。このシヨツトキ
障壁層２２は少なくとも太陽輻射に対し半透明
で、金、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウ
ム、高仕事関数金属サーメツト等の導電性がよく
45eV以上の高仕事関数を持つ金属材料から成つ
ていて、厚さは約50〜400Åである。このシヨツ
トキ障壁層上には蒸着その他の適当な手段によつ
てアルミニウム、金その他の適当な金属の集収グ
リツド２４が被着されている。太陽電池の面積が
約0.1cm2以下の場合は酸化錫、酸化インジウム
錫、錫酸カドミウム、窒化ガリウム等の材料から
成る一体の導電性反射防止層２６を介して電流が
引出される。このように反射防止層２６が入射電
極を兼ねるとき、太陽電池１１の動作中に発生す
る電流を引出すにはその層２６の面抵抗値を約10
Ω／口以下にする必要がある。グリツド電極が太
陽電池１１と一体の導電性部分を形成するときは
反射防止層２６は必ずしも導電被覆に限らず、酸
化チタン（ＴiO2）、酸化ジルコニウム（ＺrO2）等
の材料もまた適当な反射防止被覆となる。
キ障壁層２２が配置されている。このシヨツトキ
障壁層２２は少なくとも太陽輻射に対し半透明
で、金、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウ
ム、高仕事関数金属サーメツト等の導電性がよく
45eV以上の高仕事関数を持つ金属材料から成つ
ていて、厚さは約50〜400Åである。このシヨツ
トキ障壁層上には蒸着その他の適当な手段によつ
てアルミニウム、金その他の適当な金属の集収グ
リツド２４が被着されている。太陽電池の面積が
約0.1cm2以下の場合は酸化錫、酸化インジウム
錫、錫酸カドミウム、窒化ガリウム等の材料から
成る一体の導電性反射防止層２６を介して電流が
引出される。このように反射防止層２６が入射電
極を兼ねるとき、太陽電池１１の動作中に発生す
る電流を引出すにはその層２６の面抵抗値を約10
Ω／口以下にする必要がある。グリツド電極が太
陽電池１１と一体の導電性部分を形成するときは
反射防止層２６は必ずしも導電被覆に限らず、酸
化チタン（ＴiO2）、酸化ジルコニウム（ＺrO2）等
の材料もまた適当な反射防止被覆となる。
反射防止被覆の厚さは近似的に次式で決定され
る。
る。
λ／4n
ただし、ｎは反射防止層２６の屈折率、λは太
陽電池１１に入射する輻射の波長である。たとえ
ば白金のシヨツトキ障壁上のＺrO2反射防止層の
厚さは約0.045μである。
陽電池１１に入射する輻射の波長である。たとえ
ば白金のシヨツトキ障壁上のＺrO2反射防止層の
厚さは約0.045μである。
太陽電池の入射面に入射した太陽輻射１００は
吸収されてその内部に電子正孔対を発生する。こ
の電子と正孔とはシヨツトキ障壁によつて生成さ
れる内部電界によつて分離される。シヨツトキ障
壁と半導体本体との接合部で発生した電子は半導
体本体側へ流れてそこで集収される。半導体本体
のバンドギヤツプエネルギに相当する波長より波
長の短かい太陽輻射は高屈折率層１４を通つて太
陽電池の外へ出るため、太陽電池を加熱すること
がなく、それによる電気的出力の低下もない。高
屈折率層１４は赤外線領域以下の波長の光を太陽
電池内に反射回収してこれを活性領域により吸収
し、太陽電池の電気的出力を増加させる。
吸収されてその内部に電子正孔対を発生する。こ
の電子と正孔とはシヨツトキ障壁によつて生成さ
れる内部電界によつて分離される。シヨツトキ障
壁と半導体本体との接合部で発生した電子は半導
体本体側へ流れてそこで集収される。半導体本体
のバンドギヤツプエネルギに相当する波長より波
長の短かい太陽輻射は高屈折率層１４を通つて太
陽電池の外へ出るため、太陽電池を加熱すること
がなく、それによる電気的出力の低下もない。高
屈折率層１４は赤外線領域以下の波長の光を太陽
電池内に反射回収してこれを活性領域により吸収
し、太陽電池の電気的出力を増加させる。
他の実施例を第２図に太陽電池４１として示
す。便宜上この太陽電池４１はシヨツトキ障壁と
真性無定形シリコンとの間に薄いP+型ドープ領
域を有するシヨツトキ障壁型太陽電池として説明
するが、上述のように第２図に示すこの発明の実
施例は、シヨツトキ障壁型太陽電池だけに限定さ
れるものではない。
す。便宜上この太陽電池４１はシヨツトキ障壁と
真性無定形シリコンとの間に薄いP+型ドープ領
域を有するシヨツトキ障壁型太陽電池として説明
するが、上述のように第２図に示すこの発明の実
施例は、シヨツトキ障壁型太陽電池だけに限定さ
れるものではない。
太陽電池４１は赤外線に対して透明で屈折率約
1.5のガラス、２酸化シリコン、サフアイヤ等の
材料から成る基板４２を含んでいる。この太陽電
池が充分大きいときはグリツド電極構体４４を透
明背面電極４６に接触するように基板４２上に被
着してその動作中に発生する電流を引出すように
する。この透明背面電極４６の厚さは約0.15〜
0.30μで、0.25μが望ましい。この電極は酸化イ
ンジウム錫等の材料の真空蒸着のような公知方法
によつて基板４２に被着される。透明電極４６上
には必要に応じてNi−ＳiO2、Nb−ＳiO2等より
成る厚さ約0.01μのサーメツト層４８が被着さ
れ、無定形シリコンの層５０に対するオーム接触
をさらに良くしている。
1.5のガラス、２酸化シリコン、サフアイヤ等の
材料から成る基板４２を含んでいる。この太陽電
池が充分大きいときはグリツド電極構体４４を透
明背面電極４６に接触するように基板４２上に被
着してその動作中に発生する電流を引出すように
する。この透明背面電極４６の厚さは約0.15〜
0.30μで、0.25μが望ましい。この電極は酸化イ
ンジウム錫等の材料の真空蒸着のような公知方法
によつて基板４２に被着される。透明電極４６上
には必要に応じてNi−ＳiO2、Nb−ＳiO2等より
成る厚さ約0.01μのサーメツト層４８が被着さ
れ、無定形シリコンの層５０に対するオーム接触
をさらに良くしている。
透明背面電極４６の上には前記米国特許および
米国特許願に基づくグロー放電によつてN+型領
域５０ａ真性無定形シリコン領域５０ｂおよび
P+型領域５０ｃから成る無定形シリコン層５０
が被着されている。領域５０ａ，５０ｂはそれぞ
れ第１図の領域２０ａ，２０ｂと同様であるが、
P+型領域５０ｃは硼素、アルミニウム等の適当
なＰ型ドープ剤のような適当なＰ型導電度制御剤
を含み、その厚さは約50〜300Åで、約0.02μが
好ましい。
米国特許願に基づくグロー放電によつてN+型領
域５０ａ真性無定形シリコン領域５０ｂおよび
P+型領域５０ｃから成る無定形シリコン層５０
が被着されている。領域５０ａ，５０ｂはそれぞ
れ第１図の領域２０ａ，２０ｂと同様であるが、
P+型領域５０ｃは硼素、アルミニウム等の適当
なＰ型ドープ剤のような適当なＰ型導電度制御剤
を含み、その厚さは約50〜300Åで、約0.02μが
好ましい。
層５０上には蒸着法等の公知の方法でシヨツト
キ障壁層５２が被着されている。この層５２は厚
さ約0.005〜0.01μで、その上に面抵抗約10Ω／
口で太陽輻射を透過させる酸化インジウム錫等の
材料から成る反射防止層５４が被着されている。
太陽電池の面積が充分大きければ、すなわち0.1
cm2以上であれば、この層５４の被着後にグリツド
電極５６をシヨツトキ障壁層５２上に被着するこ
とができる。しかし、反射防止層５４が絶縁体あ
れば層５４の被着前にグリツド電極５６をシヨツ
トキ障壁層上に被着しなければならない。
キ障壁層５２が被着されている。この層５２は厚
さ約0.005〜0.01μで、その上に面抵抗約10Ω／
口で太陽輻射を透過させる酸化インジウム錫等の
材料から成る反射防止層５４が被着されている。
太陽電池の面積が充分大きければ、すなわち0.1
cm2以上であれば、この層５４の被着後にグリツド
電極５６をシヨツトキ障壁層５２上に被着するこ
とができる。しかし、反射防止層５４が絶縁体あ
れば層５４の被着前にグリツド電極５６をシヨツ
トキ障壁層上に被着しなければならない。
ガラス基板４２の太陽電池構体４１を形成した
面の裏面には高屈折率材料層５８と低屈折率材料
層６０との交互積層が被着されている。低屈折材
料層の数をＭとすると高屈折材料層の数は必ずＭ
＋１で、数Ｍは総数2M＋１の層全体の厚さが赤
外線に対する透明度を維持することだけを条件と
する。第２図にはＭ＝１の太陽電池を示したが、
Ｍは赤外線を透過する限り１から10以上までにも
できる。
面の裏面には高屈折率材料層５８と低屈折率材料
層６０との交互積層が被着されている。低屈折材
料層の数をＭとすると高屈折材料層の数は必ずＭ
＋１で、数Ｍは総数2M＋１の層全体の厚さが赤
外線に対する透明度を維持することだけを条件と
する。第２図にはＭ＝１の太陽電池を示したが、
Ｍは赤外線を透過する限り１から10以上までにも
できる。
層５８にはPbCl2、TiO2、ZnS、高水素含有量
の無定形シリコン等の材料が適している。低屈折
率すなわち屈折率約2.0以下の層６０は
Na3AlF6、MgF2、SiO2等の材料から形成するこ
とができる。層５８および６０は何れもスペクト
ルの赤外線領域の太陽輻射を透過しなければなら
ない。交互積層の厚さは波長約0.80μ以下の太陽
輻射はガラス基板４２を通して太陽電池構体内に
反射回収されるが波長0.80μ以上の太陽輻射は太
陽電池外へ出るように選択されている。また、無
定形シリコンのような高屈折率材料の単一層をガ
ラス基板４２上に被着することもできる。たとえ
ばこの層の厚さを約0.1625μとすると波長0.65μ
の太陽輻射の約75％以上が太陽電池内に反射さ
れ、最大透過率が約1.14μで得られる。
の無定形シリコン等の材料が適している。低屈折
率すなわち屈折率約2.0以下の層６０は
Na3AlF6、MgF2、SiO2等の材料から形成するこ
とができる。層５８および６０は何れもスペクト
ルの赤外線領域の太陽輻射を透過しなければなら
ない。交互積層の厚さは波長約0.80μ以下の太陽
輻射はガラス基板４２を通して太陽電池構体内に
反射回収されるが波長0.80μ以上の太陽輻射は太
陽電池外へ出るように選択されている。また、無
定形シリコンのような高屈折率材料の単一層をガ
ラス基板４２上に被着することもできる。たとえ
ばこの層の厚さを約0.1625μとすると波長0.65μ
の太陽輻射の約75％以上が太陽電池内に反射さ
れ、最大透過率が約1.14μで得られる。
高屈折率および低屈折率の被覆の交互積層の厚
さは1969年アメリカン・エルセビヤ出版社（Ａ−
MERICAN ELSEVIER PUBLISHING
COMPANY）発行のマクレオド（MacLeod）の
著書「薄膜光学フイルタ（THIN−FILM
OPTICAL FILTERS）」第94−100頁記載の方法
で決定される。高屈折率および低屈折率の層が反
射回収する光の波長範囲は第３図に示す集収効率
対波長特性によつて決まる。収収効率は波長約
0.55μ以上において急速に低下するが、約0.80μ
までの光はこの太陽電池によつて吸収され、電気
を発生させる。このように高屈折率および低屈折
率の層は所定波長以下の光を反射し、所定波長上
の光を透過するように設計されている。所定波長
を0.78μとすると次の公式によつて計算が行われ
る。
さは1969年アメリカン・エルセビヤ出版社（Ａ−
MERICAN ELSEVIER PUBLISHING
COMPANY）発行のマクレオド（MacLeod）の
著書「薄膜光学フイルタ（THIN−FILM
OPTICAL FILTERS）」第94−100頁記載の方法
で決定される。高屈折率および低屈折率の層が反
射回収する光の波長範囲は第３図に示す集収効率
対波長特性によつて決まる。収収効率は波長約
0.55μ以上において急速に低下するが、約0.80μ
までの光はこの太陽電池によつて吸収され、電気
を発生させる。このように高屈折率および低屈折
率の層は所定波長以下の光を反射し、所定波長上
の光を透過するように設計されている。所定波長
を0.78μとすると次の公式によつて計算が行われ
る。
Ｇ＝２／πsin-1（ｎＨ−ｎＬ／ｎＨ＋ｎＬ）
ここでＧは反射領域の幅、ｎHとｎLとはそれぞ
れ層５８と６０との高屈折率と低屈折率である。
たとえば、ｎHが屈折率2.35のZnSでｎLが屈折率
1.38のMgF2とすると、層５８，６０は波長約
0.552〜0.780μの範囲の光をこの太陽電池内に反
射し、波長約0.780μ以上の光は太陽電池４１を
透過する。層５８，６０の厚さは次式によつて決
定される。
れ層５８と６０との高屈折率と低屈折率である。
たとえば、ｎHが屈折率2.35のZnSでｎLが屈折率
1.38のMgF2とすると、層５８，６０は波長約
0.552〜0.780μの範囲の光をこの太陽電池内に反
射し、波長約0.780μ以上の光は太陽電池４１を
透過する。層５８，６０の厚さは次式によつて決
定される。
層の厚さλO／４
ただしλOは反射領域の中心波長である。上の
例では反射領域の中心波長が約0.650μであるか
ら、層５８，６０の厚さは約0.1625μとなる。
例では反射領域の中心波長が約0.650μであるか
ら、層５８，６０の厚さは約0.1625μとなる。
層５８，６０は波長約0.560〜0.780μの範囲の
光を太陽電池内に反射回収して第３図に点線で示
すように集収効率を上昇する。波長0.780μ以上
の赤外線は吸収されることなく太陽電池を透過す
る。
光を太陽電池内に反射回収して第３図に点線で示
すように集収効率を上昇する。波長0.780μ以上
の赤外線は吸収されることなく太陽電池を透過す
る。
第１図および第２図にはこの発明の技術思想に
基く太陽電池の適当な例を示したが、この発明は
上記の両実施例に限定されるものではなく、太陽
電池の設計および製造に従事している当業者が容
易に行なえる変更もこの発明の技術的範囲に含ま
れるものとする。
基く太陽電池の適当な例を示したが、この発明は
上記の両実施例に限定されるものではなく、太陽
電池の設計および製造に従事している当業者が容
易に行なえる変更もこの発明の技術的範囲に含ま
れるものとする。
第１図はこの発明の第１の実施例の縦断面図、
第２図はこの発明の第２の実施例の縦断面図、第
３図は第２図の実施例を応用した太陽電池の集収
効率の向上を示す図表である。 １１，４１……無定形シリコン太陽電池、１
２，４２……透明基板、１４，５８……高屈折率
層、１６，４６……透明電極、２０，５０……活
性領域、２０ａ，２０ｂ，５０ａ，５０ｂ……異
なる導電型の領域、２２，５２……シヨツトキ障
壁層（整流接合限定手段）、２４，５６……集収
グリツド、第２の透明電極、２６，５４……反射
防止層、第２の透明電極。
第２図はこの発明の第２の実施例の縦断面図、第
３図は第２図の実施例を応用した太陽電池の集収
効率の向上を示す図表である。 １１，４１……無定形シリコン太陽電池、１
２，４２……透明基板、１４，５８……高屈折率
層、１６，４６……透明電極、２０，５０……活
性領域、２０ａ，２０ｂ，５０ａ，５０ｂ……異
なる導電型の領域、２２，５２……シヨツトキ障
壁層（整流接合限定手段）、２４，５６……集収
グリツド、第２の透明電極、２６，５４……反射
防止層、第２の透明電極。
Claims (1)
- １ 輻射が入射する主表面とこの入射主表面の反
対側の主表面とを有する赤外線に対して透明な基
板と、この基板上に形成された太陽輻射に対して
透明な第１電極と、この透明な第１電極上にシリ
コンと水素を含む雰囲気中におけるグロー放電に
よつて被着形成された異種導電型の領域を有する
無定形シリコンの活性領域と、この活性領域の内
部またはその表面に整流接合を形成する手段と、
この整流接合上に被着されていて太陽輻射に対し
て透明な第２電極と太陽輻射の反射防止層とを形
成する手段と、上記透明な基板の上記両主表面の
少くとも一方に接触した少くとも一つの赤外線に
対して透明な材料の層とを具備し、上記赤外線に
対して透明な材料は、屈折率が約2.5より大き
く、0.8μ以下の波長の光は反射させるが0.8μよ
りも長い波長の光は透過させる厚さの層をなして
いることを特徴とする、無定形シリコン太陽電
池。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/945,602 US4166919A (en) | 1978-09-25 | 1978-09-25 | Amorphous silicon solar cell allowing infrared transmission |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5544793A JPS5544793A (en) | 1980-03-29 |
| JPS6257113B2 true JPS6257113B2 (ja) | 1987-11-30 |
Family
ID=25483323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6316179A Granted JPS5544793A (en) | 1978-09-25 | 1979-05-21 | Amorphous silicon solar battery |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4166919A (ja) |
| EP (1) | EP0010828B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5544793A (ja) |
| AU (1) | AU4589279A (ja) |
| CA (1) | CA1128633A (ja) |
| DE (1) | DE2967308D1 (ja) |
| IL (1) | IL57246A0 (ja) |
| MX (1) | MX145187A (ja) |
Families Citing this family (62)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4254426A (en) * | 1979-05-09 | 1981-03-03 | Rca Corporation | Method and structure for passivating semiconductor material |
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| US4376872A (en) * | 1980-12-24 | 1983-03-15 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | High voltage V-groove solar cell |
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| JPS57160175A (en) * | 1981-03-28 | 1982-10-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Photoelectric converter |
| JPS5870579A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-04-27 | Komatsu Denshi Kinzoku Kk | アモルフアスシリコン太陽電池の製造方法 |
| JPS5856363A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | Hitachi Ltd | 受光素子 |
| US4571448A (en) * | 1981-11-16 | 1986-02-18 | University Of Delaware | Thin film photovoltaic solar cell and method of making the same |
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| JPS58162073A (ja) * | 1982-03-23 | 1983-09-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | モノリシツクカスケ−ド形太陽電池 |
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| JPS6263480A (ja) * | 1986-09-13 | 1987-03-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
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