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太陽電池

国内特許コード P130008734
整理番号 2010-P07
掲載日 2013年3月22日
出願番号 特願2010-169323
公開番号 特開2012-033538
登録番号 特許第5487449号
出願日 平成22年7月28日(2010.7.28)
公開日 平成24年2月16日(2012.2.16)
登録日 平成26年3月7日(2014.3.7)
発明者
  • 小椋 厚志
  • 知京 豊裕
出願人
  • 学校法人明治大学
  • 国立研究開発法人物質・材料研究機構
発明の名称 太陽電池
発明の概要 【課題】同じ構成元素であって、その組成比が異なるパッシベーション膜が表裏2つの導電型層上にそれぞれ形成され、変換効率に優れた太陽電池の提供。
【解決手段】一方の面を第一導電型層1、他方の面を第二導電型層2としてなる光電変換部と、第一導電型層1を覆うように配された第一パッシベーション層3および第二導電型層2を覆うように配された第二パッシベーション層4と、第一電極5および第二電極6と、を少なくとも備えた太陽電池10であって、両パッシベーション層3,4は、同じ構成元素からなり、前記構成元素として、金属元素および半金属元素の中から選択される2つの元素と、酸素および/または窒素とを含み、かつ、前記金属元素および半金属元素の中から選択される2つの元素の組成比が、両パッシベーション層3,4において異なることを特徴とする太陽電池10。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



太陽光を利用したクリーンエネルギー生成技術として、太陽電池には近年一層多くの期待が集まっている。

結晶またはアモルファスのシリコンを用いた太陽電池の一般的な構成は、例えば結晶シリコンを基板とした場合は、当該基板中にドナーまたはアクセプターとなる不純物をそれぞれ、一方の側と他方の側にドーピングすることによりpn接合を形成し、各導電型層に電極を設けたものが挙げられる。





太陽電池の低コスト化のためにシリコン基板には薄型化が求められているが、この際、表面再結合速度を低減することが重要となる。

特許文献1には、pn接合を形成したシリコン基板表面において、p型層およびn型層の上に異なる元素からなるパッシベーション膜をそれぞれ形成することによって、表面再結合速度を減少させ、変換効率を高めた太陽電池が開示されている。具体的には、シリコン基板の片面にp型層およびn型層からなるpn接合を形成し、p型層上に酸化珪素膜または酸化アルミニウム膜からなる第1パッシベーション膜、n型層上に窒化珪素膜からなる第2パッシベーション膜を形成することによって変換効率を高めている。





しかしながら、異なる構成元素(元素組成)を有するパッシベーション膜をp型層およびn型層を覆うようにそれぞれ形成するためには、異なる成膜装置を使用する必要があり、製造コストが高価になる問題がある。例えば、酸化珪素膜の成膜には900℃の酸素雰囲気下でシリコン基板を加熱処理するオーブン装置が必要であり、窒化珪素膜の成膜にはプラズマCVD装置が必要であり、酸化アルミニウムの成膜には蒸着装置が必要である(特許文献1参照)。

産業上の利用分野



本発明は、太陽電池のパッシベーション膜に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
一方の面を第一導電型層、他方の面を第二導電型層としてなる光電変換部と、前記第一導電型層を覆うように配された第一パッシベーション層および前記第二導電型層を覆うように配された第二パッシベーション層と、前記第一導電型層上に配された第一電極および前記第二導電型層上に配された第二電極と、を少なくとも備えた太陽電池であって、
前記第一パッシベーション層および前記第二パッシベーション層は、同じ構成元素からなり、前記構成元素として、金属元素および半金属元素の中から選択される2つの元素と、酸素および/または窒素とを含み、かつ、前記金属元素および半金属元素の中から選択される2つの元素の組成比が、前記第一パッシベーション層および前記第二パッシベーション層において異なる、ことを特徴とする太陽電池。

【請求項2】
前記金属元素および半金属元素が、以下の元素群αであることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
前記元素群αは、アルミニウム(Al)、イットリウム(Y)、ハフニウム(Hf)、ランタン(La)、シリコン(Si)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、マグネシウム(Mg)、ゲルマニウム(Ge)、ルテチウム(Lu)、およびストロンチウム(Sr)である。

【請求項3】
前記第一導電型層をn型半導体層、前記第二導電型層をp型半導体層とした場合、
前記第一パッシベーション層は正の固定電荷を、前記第二パッシベーション層は負の固定電荷を、それぞれ有することを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池。

【請求項4】
前記第一パッシベーション層および前記第二パッシベーション層は、C-V特性のグラフにおいてフラットバンド(Vfb)が観測されるものであり、かつ、HfとAlとOから構成される場合、HfとAlとの比においてAlが主体の組成域では、負の固定電荷に対応して前記Vfbが正の値をもち、Hfの割合が増すにつれ、その組成域で前記Vfbが負の方向にシフトする薄膜である、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項5】
前記第一パッシベーション層および前記第二パッシベーション層は、C-V特性のグラフにおいてフラットバンド(Vfb)が観測されるものであり、かつ、HfとYとOから構成される場合、HfとYとの比においてHfが主体の組成域では、負の固定電荷に対応して前記Vfbが正の値をもち、Yの割合が増すにつれ、その組成域で前記Vfbが負の方向にシフトする薄膜である、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項6】
前記第一パッシベーション層および前記第二パッシベーション層は、C-V特性のグラフにおいてフラットバンド(Vfb)が観測されるものであり、かつ、AlとYとOから構成される場合、AlとYとの比においてAlが主体の組成域では、負の固定電荷に対応して前記Vfbが正の値をもち、Yの割合が増すにつれ、その組成域で前記Vfbが負の方向にシフトする薄膜である、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項7】
前記光電変換部が、無機半導体、有機半導体または化合物半導体からなる結晶である、ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の太陽電池。

【請求項8】
前記光電変換部が、無機半導体、有機半導体または化合物半導体からなる薄膜である、ことを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の太陽電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010169323thum.jpg
出願権利状態 登録
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