JPH02216874A - シリコン結晶太陽電池 - Google Patents
シリコン結晶太陽電池Info
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- JPH02216874A JPH02216874A JP1036121A JP3612189A JPH02216874A JP H02216874 A JPH02216874 A JP H02216874A JP 1036121 A JP1036121 A JP 1036121A JP 3612189 A JP3612189 A JP 3612189A JP H02216874 A JPH02216874 A JP H02216874A
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- layer
- type layer
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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〕
本発明は結晶シリコン太陽電池に係り、特に光電気変換
効率の高いデバイス構造に関する。
効率の高いデバイス構造に関する。
ｐｎ接合を有するシリコン太陽電池の光電気変換効率を
向上するには、半導体バルク内部での光生成キャリヤの
損失を防止するのみならず半導体表面での光生成キャリ
ヤの損失を防止することが重要である。特に、後者に関
し１．光が入射する高濃度シリコン表面を酸化して少数
キャリヤの再結合を防止する所謂パッシベーション技術
が開発されている（アプライド・フィジックス・レター
ズ。
向上するには、半導体バルク内部での光生成キャリヤの
損失を防止するのみならず半導体表面での光生成キャリ
ヤの損失を防止することが重要である。特に、後者に関
し１．光が入射する高濃度シリコン表面を酸化して少数
キャリヤの再結合を防止する所謂パッシベーション技術
が開発されている（アプライド・フィジックス・レター
ズ。
４４ （１２）、１１．６３．（１９８４））。
（Ｍ 、 Ａ 、 Ｇ ｒｅｅｎ他、 Ａｐｐｌ、 Ｐ
ｈｙｓ、 Ｌａｔｔ、 ４４〔発明が解決しようとする
課題〕 上記従来の表面パッシベーション技術においては、ｎ＋
又はｐ＋形の高濃度シリコン表面層を酸化しているが、
充分に効果のある少数キャリヤ再結合防止技術は開発さ
れていない。第３図に従来の典型的な表面パッシベーシ
ョン用５ｉｎ２膜４１と５１を有するｎ”／ｐ／ｐ＋型
太陽電池の断面構造を示す。１１は主として光電気変換
作用を行うｐ形層でキャリヤ濃度は１０１６〜１０ｉｆ
ｆｃ、−３である。
ｈｙｓ、 Ｌａｔｔ、 ４４〔発明が解決しようとする
課題〕 上記従来の表面パッシベーション技術においては、ｎ＋
又はｐ＋形の高濃度シリコン表面層を酸化しているが、
充分に効果のある少数キャリヤ再結合防止技術は開発さ
れていない。第３図に従来の典型的な表面パッシベーシ
ョン用５ｉｎ２膜４１と５１を有するｎ”／ｐ／ｐ＋型
太陽電池の断面構造を示す。１１は主として光電気変換
作用を行うｐ形層でキャリヤ濃度は１０１６〜１０ｉｆ
ｆｃ、−３である。
２１はｎ ＋ ｐ接合を形成するｎ＋形層で通常ｐｏｃ
ｎ、を用いるガス拡散で形成され、その厚さは約０．３
μｍである。尚、６１と６２は電極、３１はｐ＋形層で
あるｍ ｎ ” ／ ｐ ／ ｐ ”領域のキャリヤ濃
度分布を第４図に示す、ｎ＋形層２１の表面濃度は２
Ｘ １０”ｃ■−３で、その濃度が極めて高いために表
面再結合速度の値も大きくなる。第５図は太陽電池の変
換効率と表面再結合速度の関係について計算機シミュレ
ーションを行った結果で、表面再結合速度の値が１０’
ｃｍ／ｓ以上で効率が著しく小さくなっている。前述し
たごとく、第４図に示した従来の太陽電池のｎ＋層の表
面濃度は２ Ｘ １０”ｃｇｅ−’と高いため表面再結
合速度の値も１０’ｃｍ／ｓのオーダである。従って、
第５図からも明らかな様に、高効率化は望めない。
ｎ、を用いるガス拡散で形成され、その厚さは約０．３
μｍである。尚、６１と６２は電極、３１はｐ＋形層で
あるｍ ｎ ” ／ ｐ ／ ｐ ”領域のキャリヤ濃
度分布を第４図に示す、ｎ＋形層２１の表面濃度は２
Ｘ １０”ｃ■−３で、その濃度が極めて高いために表
面再結合速度の値も大きくなる。第５図は太陽電池の変
換効率と表面再結合速度の関係について計算機シミュレ
ーションを行った結果で、表面再結合速度の値が１０’
ｃｍ／ｓ以上で効率が著しく小さくなっている。前述し
たごとく、第４図に示した従来の太陽電池のｎ＋層の表
面濃度は２ Ｘ １０”ｃｇｅ−’と高いため表面再結
合速度の値も１０’ｃｍ／ｓのオーダである。従って、
第５図からも明らかな様に、高効率化は望めない。
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点が無く、高い光
電気変換効率を有する太陽電池の構造を提供することに
ある。
電気変換効率を有する太陽電池の構造を提供することに
ある。
上記目的は、高いキャリヤ濃度を有するｎゝ形又はｐ＋
形層の表面に、より低いキャリヤ濃度を有するｎ形又は
ｐ形層を設けることにより達成される。更には、該ｎ形
又はｐ形層の表面を酸化することにより達成される。
形層の表面に、より低いキャリヤ濃度を有するｎ形又は
ｐ形層を設けることにより達成される。更には、該ｎ形
又はｐ形層の表面を酸化することにより達成される。
第１図に、この型の太陽電池を、実現するための具体的
な断面構造を示す。１は主として光電変換を行うｐ形層
、２はｎ ＋ ｐ接合を形成するｎ＋形層、３はｐｐ＋
接合を形成する２４″形層、４と５はＳｉｏ、膜、６と
７は電極である。８は高濃度ｎ＋形層２の上に形成され
た低濃度ｎ形層、９は高濃度ｐ４″形層３上に形成され
た低濃度ｐ形層である。
な断面構造を示す。１は主として光電変換を行うｐ形層
、２はｎ ＋ ｐ接合を形成するｎ＋形層、３はｐｐ＋
接合を形成する２４″形層、４と５はＳｉｏ、膜、６と
７は電極である。８は高濃度ｎ＋形層２の上に形成され
た低濃度ｎ形層、９は高濃度ｐ４″形層３上に形成され
た低濃度ｐ形層である。
低濃度ｐ形層９は電極７の付近のみｐ＋形層にしてｐ形
層１と兼用すれば必らずしも必要ではない。
層１と兼用すれば必らずしも必要ではない。
又、この構造の一例を示すｎ／ｎ”／ｐ／ｐ“型のキャ
リヤ濃度分布を第２図に示す。この例では。
リヤ濃度分布を第２図に示す。この例では。
ｎ形層８のキャリヤ濃度は１０１１ｃ、−３と一定で、
このｎ形層８上にＳｉｎ、膜４を形成する。Ｓｉｎ。
このｎ形層８上にＳｉｎ、膜４を形成する。Ｓｉｎ。
膜の形成は通常の目／乾燥０２又は湿った０２中での高
温熱処理により容易に形成される。又、ｎ形層８はシラ
ン系ガスの熱分検化学蒸着法、分子線蒸着法やプラズマ
化学蒸着法により容易に形成される。その形成温度とし
てはｎ１形層２中の不純物がｎ形層８中に拡散しない程
度の低温で行う必要がある。
温熱処理により容易に形成される。又、ｎ形層８はシラ
ン系ガスの熱分検化学蒸着法、分子線蒸着法やプラズマ
化学蒸着法により容易に形成される。その形成温度とし
てはｎ１形層２中の不純物がｎ形層８中に拡散しない程
度の低温で行う必要がある。
すでに第４図と第５図を用いて説明したように、従来の
ｎ“形層の表面キャリヤ濃度は高く充分に小さい表面再
結合速度は得られていない、しかし、従来の研究で表面
濃度を下げると表面再結合速度が減少する事実が知られ
ている。第５図に示した率の向上が期待できる。この事
を実現するため、本発明は表面再結合速度を下げるため
に少なくとも不純物濃度を１０”ｃａ＋−’程度以下、
望ましくは１（）１？ｃ■−３程度以下の低いキャリヤ
濃度の半導体層を用いる。第６図に、ｎ４″層表面濃度
と表面再結合速度との関係を示した。
ｎ“形層の表面キャリヤ濃度は高く充分に小さい表面再
結合速度は得られていない、しかし、従来の研究で表面
濃度を下げると表面再結合速度が減少する事実が知られ
ている。第５図に示した率の向上が期待できる。この事
を実現するため、本発明は表面再結合速度を下げるため
に少なくとも不純物濃度を１０”ｃａ＋−’程度以下、
望ましくは１（）１？ｃ■−３程度以下の低いキャリヤ
濃度の半導体層を用いる。第６図に、ｎ４″層表面濃度
と表面再結合速度との関係を示した。
不純物濃度が１０１″Ｃａ１−’以下であれば高濃度に
起因する禁制帯幅縮少効果が生じない効果がある。
起因する禁制帯幅縮少効果が生じない効果がある。
以下、本発明の一実施例を第１図と第２図により説明す
る。
る。
１．２および３はそれぞれＰｅｎ＋およびｐ＋形層で、
８および９は低濃度ｎおよびｐ形層である。
８および９は低濃度ｎおよびｐ形層である。
４および５はバクシベーシ１ン用Ｓｉｎ、膜である。
上記構造のｎ＋／Ｐはｐ形単結晶Ｓｉ基１１中に通常の
ｐｏｃｎ、ガスを用いる拡散技術により作られる。拡散
温度は８５０’Ｃ１時間３０分で第２図に示すｎ＋形層
２のキャリヤ濃度分布が得られる。そのｎ＋形層２の上
に５ｉＨ４−ＰＨ，系の熱化学蒸着法によりｎ形層を成
長した。基板温度は７９０℃とし、低圧（約１０ ｍ
Ｔｏｒｒ）で５ｉＨ４−ＰＨ３混合ガスを流す。成長速
度は約４００人／分で、正孔のキャリヤ濃度はＩ Ｘ
１０１７ｃｍ−”厚さは５００人であった。その後、乾
燥０２流通中８００℃、２ｏｏ分の酸化を行った。酸化
膜厚は１５０人であった。裏面のｐ＋層の形成は従来の
へａペースト印刷、焼成法を用いた。電極６と７は通常
くし型状で、真空蒸着とホトリソグラフィ法で作製した
。この構造の太陽電池表面上に多層反射防止膜１０を設
け、擬似太陽光下（光強度１００ ｍＷ／ａｍ”）で測
定した結果、効率２５％を得た。
ｐｏｃｎ、ガスを用いる拡散技術により作られる。拡散
温度は８５０’Ｃ１時間３０分で第２図に示すｎ＋形層
２のキャリヤ濃度分布が得られる。そのｎ＋形層２の上
に５ｉＨ４−ＰＨ，系の熱化学蒸着法によりｎ形層を成
長した。基板温度は７９０℃とし、低圧（約１０ ｍ
Ｔｏｒｒ）で５ｉＨ４−ＰＨ３混合ガスを流す。成長速
度は約４００人／分で、正孔のキャリヤ濃度はＩ Ｘ
１０１７ｃｍ−”厚さは５００人であった。その後、乾
燥０２流通中８００℃、２ｏｏ分の酸化を行った。酸化
膜厚は１５０人であった。裏面のｐ＋層の形成は従来の
へａペースト印刷、焼成法を用いた。電極６と７は通常
くし型状で、真空蒸着とホトリソグラフィ法で作製した
。この構造の太陽電池表面上に多層反射防止膜１０を設
け、擬似太陽光下（光強度１００ ｍＷ／ａｍ”）で測
定した結果、効率２５％を得た。
本発明によれば、接合を形成する半導体重表面のパッシ
ベーションを有効に行うことができるので、太陽電池の
変換効率を著しく向上させることができる。
ベーションを有効に行うことができるので、太陽電池の
変換効率を著しく向上させることができる。
第１図は本発明の基本構造を示す図、第２図は本発明の
キャリヤ濃度分布を示す図、第３図および第４図は従来
技術を説明するため図、第５図及び第６図は本発明を説
明するための図である。 符号の説明 １．１１・・・ｐ形半導体層、２．２１・・・ｎ２形半
導体層、３．３１・・・ｐ１１形半導層。 ４．４１・・・上部ＳｉＯ２層、５，５１・・・下部Ｓ
ｉＯ□層、６，６１・・・上部電極、７，７１・・・下
部電極、８・・・低濃度ｎ形半導体層、９・・・低濃度
ｐ形半導体層、１ｏ・・・多層反射防止膜。 第７固 イ漕五（凛屓（ｉυ
キャリヤ濃度分布を示す図、第３図および第４図は従来
技術を説明するため図、第５図及び第６図は本発明を説
明するための図である。 符号の説明 １．１１・・・ｐ形半導体層、２．２１・・・ｎ２形半
導体層、３．３１・・・ｐ１１形半導層。 ４．４１・・・上部ＳｉＯ２層、５，５１・・・下部Ｓ
ｉＯ□層、６，６１・・・上部電極、７，７１・・・下
部電極、８・・・低濃度ｎ形半導体層、９・・・低濃度
ｐ形半導体層、１ｏ・・・多層反射防止膜。 第７固 イ漕五（凛屓（ｉυ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体表面をパッシベートした接合を持つシリコン
結晶太陽電池において、接合を形成する高濃度層の表面
上に同伝導型の低濃度シリコン半導体層を設け、該半導
体層の表面をパッシベートしたことを特徴とするシリコ
ン結晶太陽電池。 ２、前記シリコン結晶太陽電池において、該低濃度シリ
コン半導体層の不純物濃度を１×１０＾１＾５ｃｍ＾−
＾３以下とすることを特徴とする請求項１に記載のシリ
コン結晶太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036121A JPH02216874A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | シリコン結晶太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036121A JPH02216874A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | シリコン結晶太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216874A true JPH02216874A (ja) | 1990-08-29 |
Family
ID=12460950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036121A Pending JPH02216874A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | シリコン結晶太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02216874A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100877817B1 (ko) * | 2005-11-08 | 2009-01-12 | 엘지전자 주식회사 | 고효율 태양전지 및 그것의 제조방법 |
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| WO2011056921A1 (en) | 2009-11-04 | 2011-05-12 | Dow Global Technologies Llc | Building integrated photovoltaic having injection molded component |
| WO2011112759A2 (en) | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Dow Global Technologies Llc | Improved photovoltaic device |
| WO2012033657A2 (en) | 2010-09-07 | 2012-03-15 | Dow Global Technologies Llc | Improved photovoltaic cell assembly |
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| WO2012082608A2 (en) | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Dow Global Technologies Llc | Improved photovoltaic device |
| WO2012082613A2 (en) | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Dow Global Technologies Llc | Improved photovoltaic device |
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