[其他]光電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000003355
• 申請(qǐng)日: 1985-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1003150B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 深津猛夫;武內(nèi)勝;后藤一幸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三洋電機(jī)株式會(huì)社
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 何光元

采用本發(fā)明的光電池包含透明的基板，其基板上有透明的第一電極層，其第一電極上有Ｐ型的第一半導(dǎo)體層。第一半導(dǎo)體層的厚度約為２５－３００Ａ并具有可生成空穴的０．３ｅＶ以下的激活能。該光電池還包在第一半導(dǎo)體層上的相同電導(dǎo)率型的第二半導(dǎo)體層，它的厚度約為１００－１０００Ａ并有可生成空穴的０．３ｅＶ以上的激活能。該電池上還包含第二半導(dǎo)體層上的Ｉ型第三半導(dǎo)體層、第三半導(dǎo)體層上Ｎ型的第四半導(dǎo)體層和第四半導(dǎo)體層上的第二電極層。

本發(fā)明涉及將光能變換成電能的光電池，特別與改進(jìn)PIN型電池的光電變換效率問(wèn)題有關(guān)。

原來(lái)，光電池被用為太陽(yáng)能電池及光傳感器等，近年來(lái)，使用非晶硅（a-Si）的光電池受到人們的重視。授于D、E、CARLSON的美國(guó)專利第4，064，521號(hào)揭示了采用非晶硅的PIN型的光電池。

圖1A概略地表示了那種PIN型的光電池的典型的斷面結(jié)構(gòu)。在透明的絕緣基板1上按順序形成透明電極層2、P型的非晶硅層3、I型的非晶硅層4、N型的非晶硅層5、背面電極6。圖1B概略地圖示出對(duì)應(yīng)于圖1A所示電池的能帶斷面。水平的點(diǎn)劃線E_f表示費(fèi)密能級(jí)，上曲線上的E_cp、E_cl及E_cn各區(qū)分別表示P、I及N型的非晶硅（a-Si）層的導(dǎo)帶底能級(jí)。它下曲線上的E_vp、E_vi及E_vn各區(qū)分別表示P、I及N層的價(jià)帶頂能級(jí)。

在圖1A所示的光電池中，在光能穿過(guò)透明基板1和透明電極層2時(shí)，則主要的將是在I型層內(nèi)產(chǎn)生自由狀態(tài)的電子與空穴的對(duì)。這些電子和空穴分別在PIN結(jié)所感應(yīng)的電場(chǎng)（如圖1B所示）作用下，被集中到背面電極層6和透明的電極層2中，從而感應(yīng)出光電（光致）功率。

為了獲得更大的光電功率，電池應(yīng)該有更高的開(kāi)路電壓和更大的短路電流。這種開(kāi)路電壓取決于由PIN結(jié)所感應(yīng)的電位差，并可通過(guò)增加P型層的摻雜量來(lái)提高。但是，隨著摻雜量的增加，光能帶間隙E_cp-E_vp通常將減小，所以增加了P型層3內(nèi)所吸收的光。然而，在P型層內(nèi)所激發(fā)的電子中的許多電子在被PIN結(jié)電場(chǎng)分離之前將會(huì)與空穴的大量載流子重新結(jié)合，所以幾乎無(wú)助于光電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生。這樣，到達(dá)光電變換有效區(qū)4的光將減少，因而，輸出電流減小。

另一方面，為了增大上述開(kāi)路電壓與短路電流，已提出一種方案，即將P型層3做成有第1P型層與第2P型層的雙層結(jié)構(gòu)（US-A-4500744、JP-59-96775），更具體地說(shuō)，US-A-4500744是將位于圖1的I型層4一側(cè)的第2P型層的光能帶間隙設(shè)定為大于第1P型層的光能帶間隙，而JP-59-96775是將第1P及第2P型層分別設(shè)定為高濃度層與低濃度層。

本發(fā)明的主要目的是提供一種通過(guò)一道提高開(kāi)路電壓及短路電流來(lái)進(jìn)行改良而具有光電變換效率的光生伏特電池。

本發(fā)明的另一目的是提供一種光生伏特電池，這是一種以上述雙層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的光生伏特電池，其具有透光性的基片，在上述基片上透光性的第1電極層，在上述第1電極層上的第1導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層、在上述第1半導(dǎo)體層上的第1導(dǎo)電型的第2半導(dǎo)體層、在上述第2半導(dǎo)體層上的第2導(dǎo)電型的第3半導(dǎo)體層、在上述第3半導(dǎo)體層上的第3導(dǎo)電型的第4半導(dǎo)體層，以及在上述第4半導(dǎo)體層上的第2電極層。作為以上述第1及第2半導(dǎo)體層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，由于特別采用了新的構(gòu)成，所以與采用原來(lái)技術(shù)的雙層結(jié)構(gòu)的光生伏特電池相比較，顯示出更大的開(kāi)路電壓及短路電流特性。

本發(fā)明的光生伏特電池的特征是上述第1半導(dǎo)體層的厚度t₁為25A＜t₁＜300A，而第2半導(dǎo)體層的厚度t₂為100A＜t₂＜1000A，在上述第1及第2半導(dǎo)體層生成多數(shù)載流子的激活能分別為0.3eV以下及0.3eV以上。

附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明如下：

圖1A概略地表示普通光電池的斷面結(jié)構(gòu);

圖1B是說(shuō)明圖1A所示光電池中能帶剖面的概略圖;

圖2A概略地示出根據(jù)本發(fā)明的光電池的斷面結(jié)構(gòu);