[其他]光电池

说明书

这是一项关于光电池（光能转化为电能）的发明，这项发明主要解决了提高PIN型电池变换效率的问题。

原来，光电池被用为太阳能电池及光传感器等，近年来，使用非晶硅的光电池受到人们的重视。D、E、CARLSON发行的美国专利第4，064，521号宣布了采用非晶硅的PIN型的光电池。

图1A概略地表示了那种PIN型的光电池的典型的断面结构。在具有透光性的绝缘基板1上按顺序排列着透光（性）电极层2、P型的非晶硅层3、I型的非晶硅层4、N型的非晶硅层5、背面电极6。图1B概略地图示出对应于图1A所示电池的能带断面。水平的中心线E表示贵密电平，它上面的E_cp、E_ci及E_cm曲线区分别表示P、I及N型的非晶硅（A-SI）区的导电带的下限电平。它下面的E_vp、E_vi及E_vn曲线区分别表示P、I及N区的介电子带的上限电平。

在图1A所示的光电池上，如果光能穿透基板1和电极层2的话，则主要的将是在I型层内产生自由状态的电子与空穴的对。这些电子和空穴通过由PIN接合所感应的电场（如图1B所示），分别被集中到背面电极层6和透光性电极层2上，而且可作为光电动势传导出去。

为了获得更大的光电动势，电池应该有更高的开路电压和更高的短路电流。这种开路电压取决于由PIN接合所感应的电位差，这种电位差可通过增加P型层的掺杂质（    ）量获得提高。但是，通常，随着掺杂质量的增加，光带间隙E_cp-E_vp也将减少，所以增加了P型层3内所吸收的光。然而，在P型层内所激励的大量电子在被电场（PIN结合的电场）分离之前将会重新结合大量载流子（CARRIER），所以几乎无助于光电动势的产生。而且，到达光电变换效区4的光将减少，因而，输出电流减少。

即，由于难以提高光电池的输出电压和输出电流，光电池的效率难于得到改善。

发明的概要

本发明的主要目的在于提供以同时提高开路电压和短路电流来改善光电变换效率的光电池。

这种光电池备有透光基板，基板上有透光的第一电极层，第1电极层上有第1（一等）导电型的第1半导体层。第1半导体层上有厚度约为25-300并能产生大量载流子的0.3eV以下的活化能源，还有第1导电型的第2半导体层。第2半导体层上有厚度约为100-1000并能产生大量载流子的0.3eV以上的活化能源。光电池上还有第2（二等）导电型的第3半导体层、第3半导体层上的第3（三等）导电型的第4半导体层、第4半导体层上的第2电极层。

图纸的简单说明

图1A概略地表示出原光电池的断面结构。

图1B是说明图1A光电池上能带断面的概略图。

图2A概略地示出根据本发明制造的光电池的断面结构。

图2B是说明图2A光电池的能带断面的概略图。

图3为介绍采用本发明的光电池制造2上所使用的溅射装置概略图。

图4根据本发明的一个应用实例，示出了新旧光电池之间的光波长的收集效率比较图。

图5是采用本发明的光电池与原光电池的输出电流和输出电压的性比较图。

图6表示取决于新光电池（按本发明制造的电池）P型第一半导体层的膜厚的光电变换效率。

图7表示取决于新光电池（应用本发明的电池）P型第1半导体层的活化能源的光电变换效率。

图8表示取决于新光电池（采用本项发明的电池）P型第2半导体层的膜厚的光电变换效率。

图9表示取决于新光电池（采用本发明的电波）P型第2半导体层的活化能源的光电变换效率。

第10图表示取决于本发明的光电池的P型第2半导体层的光导电率的光电变换效率。

图11A概略地示出了本发明的另一个实例的光电池的断面结构。

理想实例的说明