CN102150281A - 太阳能电池和太阳能电池的制造方法 - Google Patents

太阳能电池和太阳能电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

该太阳能电池包括:光电转换体,被设置成第一电极层、光电转换层和第二电极层依次重叠在基板上;和纹理层,配置在所述基板和所述第一电极层之间,由在可见光区域透明的材料构成,在与所述第一电极层接触的面具有连续的凹凸形状。

Description

太阳能电池和太阳能电池的制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池和太阳能电池的制造方法。
本申请基于2008年9月12日在日本申请的日本特愿2008-235067号主张优先权,将其内容合并于此。
背景技术
近年来,从有效利用能源的观点考虑,正逐渐广泛利用太阳能电池。作为该太阳能电池,已知有使用单晶硅的硅太阳能电池、使用多晶硅层的多晶硅太阳能电池、使用非晶硅的非晶硅太阳能电池等硅类太阳能电池。
例如,硅类太阳能电池由表面电极和光电转换体构成,其中,表面电极形成在玻璃基板上作为透明电极,光电转换体是在表面电极上层压由硅构成的半导体层(光电转换层)和成为背面电极的Ag薄膜而成。半导体层由受光则产生电子和空穴的硅膜(i型)被夹在p型和n型硅膜之间的、被称为pin结的层结构构成。
但是,已知在上述太阳能电池的构成中,为了提高光能的转换效率,采用表面电极在与半导体层的界面具有凹凸结构的纹理结构。
根据该构成,降低表面电极和半导体层的界面中的光反射率,从而可得到使入射到表面电极的太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应,可提高光电流。
作为采用纹理结构的太阳能电池,例如已知有如下所示的结构。
例如,如专利文献1所示,已知有通过锡浴、CVD(Chemical Vapor Deposition)形成由SnO2构成的表面电极(透明导电膜),利用工序中的热在表面电极的表面形成凹凸的方法。
此时,还有通过使用游离磨石(遊離砥石)的湿式研磨适当地研磨由CVD法形成的表面电极而形成凹凸的方法(例如,参考专利文献2)。
进而,例如如专利文献3所示,已知有在基板和表面电极(导电层)之间形成由SnO2等构成的半球形的岛状层的结构。
专利文献1:日本特开2000-340815号公报
专利文献2:日本特开2006-5021号公报
专利文献3:国际公开2005/27229号
专利文献4:日本特开2004-31648号公报
专利文献5:日本特开2003-179241号公报
专利文献6:日本特开2008-53273号公报
专利文献7:日本特开2008-218191号公报
但是,在上述专利文献1、2的结构中,由于在表面电极自身上形成凹凸形状,必须使表面电极的膜厚形成为较厚(例如0.8μm~1μm程度)。若形成厚的表面电极膜厚,则降低表面电极的透光率,向半导体层的光入射量减少。其结果,由于半导体层中的太阳光的吸收量降低,存在太阳能电池的转换效率降低的问题。
另外,在专利文献3中,公开了在高折射率层和低折射率层上形成岛状层的结构,需要形成高折射率层和低折射率层的工序。其结果,存在难以削减制造成本的问题。
另外,作为现有的纹理结构,已知有例如专利文献4、5公开的结构。
另外,作为形成现有的纹理结构的方法,已知有例如专利文献6、7公开的方法。
在专利文献7中,公开了如下方法:准备具有由二氧化硅构成的微粒分散并附着而形成的凹凸面的模具,将该具有凹凸面的模具压在基板上,将模具的凹凸面形状直接转印到基板,从而使基板表面变形,在基板上形成纹理结构。
发明内容
有鉴于此,本发明为了解决上述课题而作出,目的在于,提供提高第一电极层的透光率的同时,具有纹理结构的太阳能电池的制造方法和太阳能电池。
为解决上述课题,本发明的第一方面的太阳能电池包括:光电转换体,被设置成第一电极层、光电转换层和第二电极层依次重叠在基板上;和纹理层,配置在所述基板和所述第一电极层之间,由在可见光区域透明的材料构成,在与所述第一电极层接触的面具有连续的凹凸形状。
根据该构成,在基板与第一电极层之间形成与第一电极层不是一体的纹理层,从而形成在纹理层上的第一电极层具有仿照纹理层形状的凹凸形状。
由此,可提供使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等优异的纹理结构的太阳能电池。
因此,不需要如现有技术那样为了在第一电极层表面形成凹凸形状,而使第一电极层的膜厚形成为厚。
即,可使第一电极层的膜厚形成为薄,因此可提高第一电极层的透光率,可增加太阳光对光电转换层的入射量。
因此,增加光电转换层中的太阳光的吸收量,可提高太阳能电池的转换效率。
另外,在基板的平行方向上,在基板上连续地形成凹凸形状,从而可防止形成在纹理层上的第一电极层上形成平坦面。
由此,可在基板的整个面得到使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等,因此可提高太阳能电池的转换效率。
进而,使第一电极层的膜厚形成为薄,从而可减少第一电极层的使用量,因此可减少太阳能电池的制造成本,还可提高制造效率。
另外,在基板上直接形成纹理层,因此不需要形成如专利文献3那样的高折射率层和低折射率层,得到可减少太阳能电池的制造成本的效果。另外,将纹理层凹凸形状(凹凸部、凸部、凹部)调整为所希望的形状,从而可得到优选的折射率,因此纹理层可起到折射率调整层的作用。
另外,在本发明的第一方面的太阳能电池中,不需要使基板表面变形而形成纹理层,换言之,不是形成基板和纹理层成为一体的纹理层。在本发明的太阳能电池中,通过由配置在基板上的透明的材料构成纹理层,因此适当地选择在基板上配置成为纹理层的材料的方法、纹理层的材料种类等,从而可适当地选择纹理层的结构以得到所希望的转换效率。
另外,在本发明的第一方面的太阳能电池中,将所述基板、所述纹理层和所述第一电极层在可见光区域的折射率依次定义为n0、n1、n2时,优选n0<n1<n2成立。
根据该构成,抑制入射光在基板与纹理层之间、以及纹理层和第一电极层之间的界面反射,虽然是膜厚比现有的膜厚薄,但可得到由呈现高的光限制效应的第一电极层产生的纹理,可制作更高转换效率的太阳能电池。
另外,在本发明的第一方面的太阳能电池的所述纹理层中,优选所述纹理层中相邻的顶部间隔为0.1μm以上且10μm以下,所述第一电极层的膜厚为0.2μm以上且0.5μm以下。
若将顶部的间隔和高度都设定为小于0.1μm的值,则无法在形成在纹理层上的第一电极层形成所希望的纹理结构,不产生棱镜效应或光限制效应,因此不优选。
另外,若第一电极层膜厚小于0.2μm,则有可能无法确保导电性,因此不优选。
另一方面,若将顶部的间隔形成为宽于10μm、顶部的高度形成为高于0.5μm、第一电极层的膜厚形成为厚于0.5μm,则第一电极层和纹理层的膜厚变厚,有可能减低透光率,因此不优选。
相对于此,根据本发明的构成,可在第一电极层形成所希望的纹理结构,在确保第一电极层的导电性的基础上,可提高第一电极层和纹理层的透光率。
另外,本发明的第二方面的太阳能电池的制造方法为具有被设置成第一电极层、光电转换层和第二电极层依次重叠在基板上的光电转换体的太阳能电池的制造方法,具有在形成所述第一电极层之前形成纹理层的工序,所述纹理层使用在可见光区域透明的材料并在所述基板上形成连续的凹凸形状而成,所述形成纹理层的工序包括:在所述基板上涂布所述透明的材料的工序;和对涂布在所述基板上的所述透明的材料推压具有图案的模具,从而将所述图案转印到所述透明的材料而形成凹凸形状的工序。
根据该方法,在基板上形成纹理层之后,在纹理层上形成第一电极层,因此第一电极层仿照纹理层的形状而形成凹凸。
由此,可制造使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等优异的纹理结构的太阳能电池。
特别是,对涂布在基板上的透明材料(液体材料),通过纳米压印法转印纹理层的图案,因此可在基板的平行方向上,在基板上连续且容易地形成纹理层。
因而,不需要如现有技术那样,为了在第一电极层的表面形成凹凸形状,使第一电极层的膜厚形成为厚。
即,可使第一电极层的膜厚形成为薄,因此可提高第一电极层的透光率,可增加太阳光对光电转换层的入射量。
因此,增加光电转换层中的太阳光的吸收量,可提高太阳能电池的转换效率。
另外,在基板的平行方向上,在基板上形成连续的凹凸形状,因此可防止形成在纹理层上的第一电极层形成平坦面。
由此,可在基板的整个面得到使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等,因此可提高太阳能电池的转换效率。
进而,使第一电极层的膜厚形成为薄,从而可减少第一电极层的使用量,因此可减少太阳能电池的制造成本,还可提高制造效率。
另外,在基板上直接形成纹理层,因此不需要形成如专利文献3那样的高折射率层和低折射率层,得到可减少太阳能电池的制造成本的效果。另外,将纹理层的凹凸形状(凹凸部)调整为所希望的形状,从而可得到优选的折射率,因此纹理层可起到折射率调整层的作用。
另外,在本发明的第二方面的太阳能电池的制造方法中,不需要使基板表面变形而形成纹理层,换言之,不是形成基板和纹理层成为一体的纹理层。在本发明的太阳能电池的制造方法中,在基板上涂布透明的材料,对涂布在基板上的透明的材料推压具有图案的模具,从而将该图案转印到透明的材料而形成凹凸形状。因此,适当地选择模具中所形成的图案形状(例如不规则形状)、纹理层的材料种类等,从而可适当地选择纹理层的结构以得到所希望的转换效率。
另外,本发明的第三方面的太阳能电池的制造方法为具有被设置成第一电极层、光电转换层和第二电极层依次重叠在基板上的光电转换体的太阳能电池的制造方法,具有在形成所述第一电极层之前形成纹理层的工序,所述纹理层使用在可见光区域透明的材料并在所述基板上形成连续的凹凸形状而成,对于所述形成纹理层的工序,使用喷墨装置在所述基板上涂布所述透明的材料,形成连续的凹凸形状。
根据该方法,在基板上形成纹理层之后,在纹理层上形成第一电极层,因此第一电极层仿照纹理层的形状而形成凹凸。
由此,可制造使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等优异的纹理结构的太阳能电池。
特别是,通过喷墨装置涂布透明材料(液体材料)的液滴,可在基板的平行方向上,在基板上连续且容易地形成纹理层。
另外,在之前形成在基板上的液滴之上进一步涂布液滴,从而可在基板面的垂直方向上连续地配置液滴。
另外,基板上直接形成纹理层,因此不需要形成如专利文献3那样的高折射率层和低折射率层,得到可减少太阳能电池的制造成本的效果。另外,将纹理层的凹凸形状(凹凸部)调整为所希望的形状,从而可得到优选的折射率,因此纹理层可起到折射率调整层的作用。
另外,在本发明的第三方面的太阳能电池的制造方法中,不需要使基板表面变形而形成纹理层,换言之,不是形成基板和纹理层成为一体的纹理层。在本发明的太阳能电池的制造方法中,使用喷墨装置涂布透明的材料,形成连续的凹凸形状。因此,适当地选择由透明的材料构成的液滴的吐出量、该液滴配置在基板上的位置、纹理层的材料种类等,从而可适当地选择纹理层的结构以得到所希望的转换效率。
另外,本发明的第四方面的太阳能电池的制造方法为具有被设置成第一电极层、光电转换层和第二电极层依次重叠在基板上的光电转换体的太阳能电池的制造方法,具有在形成所述第一电极层之前形成纹理层的工序,所述纹理层使用在可见光区域透明的材料并在所述基板上形成连续的凹凸形状而成,对于所述形成纹理层的工序,使用喷雾器在所述基板上涂布所述透明的材料,形成具有凹凸形状的所述纹理层。
根据该方法,在基板上形成纹理层之后,在纹理层上形成第一电极层,因此第一电极层仿照纹理层的形状而形成凹凸。
由此,可制造使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等优异的纹理结构的太阳能电池。
特别是,通过喷雾器涂布透明材料(液体材料)的液滴,因此可在基板的平行方向上,在基板上连续且容易地形成纹理层。
另外,基板上直接形成纹理层,因此不需要形成如专利文献3那样的高折射率层和低折射率层,得到可减少太阳能电池的制造成本的效果。另外,将纹理层的凹凸形状(凹凸部)调整为所希望的形状,从而可得到优选的折射率,因此纹理层可起到折射率调整层的作用。
另外,在本发明的第四方面的太阳能电池的制造方法中,不需要使基板表面变形而形成纹理层,换言之,不是形成基板和纹理层成为一体的纹理层。在本发明的太阳能电池的制造方法中,使用喷雾器喷射透明的材料,形成具有凹凸形状的纹理层。因此,适当地选择被喷射的液滴的直径、液体喷射头(喷雾器)和基板的距离、纹理层的材料种类等,从而可适当地选择纹理层的结构以得到所希望的转换效率。
发明效果
根据该构成,在基板与第一电极层之间形成与第一电极层不是一体的纹理层,从而在纹理层上形成的第一电极层具有仿照纹理层形状的凹凸形状。
由此,可提供使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等优异的纹理结构的太阳能电池。
因此,不需要如现有技术那样,为了在第一电极层表面形成纹理,而使第一电极层的膜厚形成为厚。
即,可使第一电极层的膜厚形成为薄,因此可提高第一电极层的透光率,可增加太阳光对光电转换层的入射量。
因此,增加光电转换层中的太阳光的吸收量,可提高太阳能电池的转换效率。
另外,在基板的平行方向上,在基板上连续地形成凹凸形状,从而可防止形成在纹理层上的第一电极层上形成平坦面。
由此,可在基板的整个面得到使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等,因此可提高太阳能电池的转换效率。
进而,使第一电极层形成为薄,从而可减少第一电极层的使用量,因此可减少太阳能电池的制造成本,还可提高制造效率。
附图说明
图1为表示本发明第一实施方式的非晶硅型太阳能电池的截面图。
图2A为表示本发明第一实施方式的非晶硅型太阳能电池的制造方法的工序图,用于说明形成纹理层的方法的图。
图2B为表示本发明第一实施方式的非晶硅型太阳能电池的制造方法的工序图,用于说明形成纹理层的方法的图。
图2C为表示本发明第一实施方式的非晶硅型太阳能电池的制造方法的工序图。
图2D为表示本发明第一实施方式的非晶硅型太阳能电池的制造方法的工序图。
图3A为用于说明本发明第一实施方式的纹理层的放大图,为表示通过实验得到的纹理层的图。
图3B为用于说明本发明第一实施方式的纹理层的图,为表示通过实验得到的对应图3A的分布的图。
图3C为用于说明本发明第一实施方式的纹理层的立体图,为表示通过实验得到的纹理层的图。
图3D为用于说明本发明第一实施方式的纹理层的立体图,为表示通过实验得到的纹理层的图。
图4A为表示本发明第二实施方式的纹理层形成工序中使用的装置的截面图。
图4B为表示本发明第二实施方式的纹理层形成工序中使用的装置的平面图。
图5A为表示本发明第二实施方式的纹理层形成工序的工序图,为表示形成纹理层的工序的图。
图5B为表示本发明第二实施方式的纹理层形成工序的工序图,为表示形成纹理层的工序的图。
图5C为表示本发明第二实施方式的纹理层形成工序的工序图,为表示形成纹理层的工序的图。
图6A为表示本发明第二实施方式的纹理层形成工序的变形例的工序图,为表示形成纹理层的工序的图。
图6B为表示本发明第二实施方式的纹理层形成工序的变形例的工序图,为表示形成纹理层的工序的图。
图6C为表示本发明第二实施方式的纹理层形成工序的变形例的工序图,为表示形成纹理层的工序的图。
图7A为用于说明本发明第三实施方式的纹理层形成工序的侧视图,为用于说明形成纹理层的方法的侧视图。
图7B为用于说明本发明第三实施方式的纹理层形成工序的平面图,为用于说明形成纹理层的方法的平面图。
图7C为用于说明本发明第三实施方式的纹理层形成工序的第一变形例的平面图,为用于说明形成纹理层的方法的图。
图7D为用于说明本发明第三实施方式的纹理层形成工序的第二变形例的侧视图,为用于说明形成纹理层的方法的图。
图8A为用于说明本发明第三实施方式的纹理层的图。
图8B为用于说明纹理层的比较例的图。
图9为用于说明本发明第三实施方式的纹理层的图。
图10为用于说明本发明第三实施方式的纹理层的图。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面,参照附图,对本发明的太阳能电池和太阳能电池的制造方法的第一实施方式进行说明。
而且,在以下说明中的各附图中,为了使各部件为能被识别的尺寸,适当变更了各部件的比例。
(太阳能电池)
图1为表示非晶硅型太阳能电池的截面图。
如图1所示,太阳能电池10为所谓单体型太阳能电池,具有在透明绝缘性基板11的一面11a(第一面,以下称为背面11a)形成光电转换体12的结构。另外,在背面11a和光电转换体12之间配置有后述的纹理层17。
基板11例如由玻璃或透明树脂等太阳光的透过性优异且具有耐久性的绝缘材料形成。
在该太阳能电池10中,在形成光电转换体12的背面11a的相反侧,即从基板11的另一面11b(第二面,以下称为表面11b)侧射入太阳光。
光电转换体12具有在表面电极13和背面电极15之间夹持半导体层14的结构,并配置在除基板11的背面11a的外周之外的全部区域。
表面电极13由具有透光性的金属氧化物构成,并构成为表面电阻为10Ω/□以下。具体地,优选将电阻率为200μΩcm~500μΩcm的材料以0.2μm以上且0.5μm以下程度的膜厚形成。若将表面电极13的膜厚形成为薄于0.2μm,由于有可能无法确保表面电极13的导电性,因此不优选。另一方面,若将表面电极13的膜厚形成为厚于0.5μm,则由于有可能降低表面电极13的透光率,因此不优选。
相对于此,通过将表面电极13的膜厚形成为0.2μm以上且0.5μm以下,可在确保表面电极13的导电性的基础上,提高表面电极13的透光率。作为这样的材料,在第一实施方式的表面电极13中,优选使用例如SnO2
并且,除了SnO2之外,还可使用ITO(Indium Tin Oxide)或ZnO等所谓的TCO(transparent conductive oxide)。
表面电极13上设置有半导体层14。
该半导体层14具有例如在p型非晶硅膜(未图示)和n型非晶硅膜(未图示)之间夹着i型非晶硅膜(未图示)的pin结结构。在半导体层14中,从表面电极13侧起依次层压有p型非晶硅膜、i型非晶硅膜和n型非晶硅膜。
太阳光入射到该半导体层14,太阳光中包含的能量粒子到达i型非晶硅膜,则通过光生伏打效应产生电子和空穴。则,电子向着n型非晶硅膜移动、空穴向着p型非晶硅膜移动。这些电子和空穴分别由表面电极13和背面电极15提取,从而可将光能转换为电能(光电转换)。
背面电极15配置在与表面电极13相反的半导体层14的面上。背面电极15由Ag、Cu等的导电性金属膜构成,例如优选使用低温烧结型纳米油墨金属(Ag)。
背面电极15还具有反射层的作用,用于使透过半导体层14的太阳光反射并再次向半导体层供给。
另外,在背面电极15和半导体层14之间设置有TCO等构成的透明电极16。该透明电极16为用于提高背面电极15和半导体层14之间的阻隔性、反射率等的电极。
在此,在基板11和表面电极13之间形成有纹理层17。纹理层17在与表面电极13接触的一侧,具有在与基板平行的方向上连续形成的凹凸形状。
该纹理层17为在基板11的背面11a上的整个面连着形成很多锥状凸部18的层,在相邻的凸部18之间形成有被相邻的凸部18的斜面包围的、从截面观察为V字形的凹部19。因此,纹理层17中不存在与基板11的背面11a平行的平坦面。
而且,纹理层17中的凸部18的间隔P(间距)例如形成为0.1μm以上且10μm以下程度,自基板11的背面11a到凸部18的顶部为止的高度h例如形成为0.1μm以上且0.5μm以下程度。
另外,在纹理层17中,自背面11a向凸部延伸的面与背面11a之间的角度例如优选为55°。
若将凸部18的间隔和凸部18的高度h设定为小于0.1μm的值,则在纹理层17上形成的表面电极13上无法形成所希望的纹理结构,有可能无法预期棱镜效应和光限制效应,因此不优选。
另一方面,若形成为凸部18的间隔P大于10μm,且凸部18的顶部的高度h高于0.5μm,则有可能纹理层17中的透光率降低,因此不优选。
相对于此,通过将凸部18的间隔P和高度h设定在上述范围内,在维持透光率的基础上,可在表面电极13上形成所希望的纹理结构。
另外,作为纹理层17的构成材料,优选在可见光区域具有透光性的透明材料,具体地,优选在波长400~1100nm范围内具有70%以上透光率的材料。
另外,将基板11、纹理层17和表面电极13的可见光区域的折射率依次定义为n0、n1、n2,并将半导体层14的折射率定义为n3,则优选n0<n1<n2
根据该构成,可抑制在基板11和纹理层17之间、以及纹理层17和表面电极13之间的界面的入射光反射,因此虽然是比现有的膜厚更薄,但可得到呈现高光限制效应的表面电极13带来的纹理,可制作更高转换效率的太阳能电池10。
此时,基板11使用例如玻璃或透明树脂等,则n0≈1.4~1.5,表面电极13使用例如SnO2、ITO、ZnO、TiO2等,则n2≈1.9~2.5,另外若半导体层14使用例如Si,则n3≈4,因此,纹理层17的折射率优选设定为n1≈1.5~2.5程度。
作为这样的材料,优选使用例如SiO2(后述的硅倍半氧烷(silsesquioxanes)等)、UV固化性树脂、热固性树脂等的浆料状的材料。
另外,若基板11、纹理层17和表面电极13这三层的折射率n0、n1、n2不全部相等,则也可以为n0≤n1<n2,n0<n1≤n2
而且,上述光电转换体12的各层(表面电极13、半导体层14、透明电极16和背面电极15)仿照纹理层17的表面形状形成,因此与凹部18和凸部19的形状相同的凹凸形状连续地连接而形成。由此,构成具有纹理结构的太阳能电池10。
在这样的太阳能电池10中,入射到基板11的表面11b的太阳光在纹理层17和表面电极13的界面折射之后,透过表面电极13入射到半导体层14。
入射到半导体层14的太阳光之中,大部分在表面电极13和半导体层14的界面折射而导入到半导体层14。
导入到半导体层14的太阳光,在半导体层14内被吸收并进行上述光电转换。
另一方面,入射到半导体层14的光的一部分,在表面电极13和半导体层13的界面反射。
此时,由于第一实施方式的太阳能电池10具有纹理结构,在表面电极13和半导体层14的界面反射的太阳光透过表面电极13内,再次入射到与半导体层14的界面。
于是,再次入射到半导体层14的光被分为进一步导入到半导体层14的太阳光和在表面电极13和半导体层14的界面反射的太阳光。
这样,没有导入到半导体层14内而反射的太阳光在表面电极13和半导体层14之间重复反射和入射,从而渐渐导入到半导体层14内。
由此,可得到使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应,可增加向半导体层14的光入射量。
(太阳能电池的制造方法)
接着,基于图2A~图2D说明上述太阳能电池的制作方法。
图2A~图2D为表示太阳能电池制造方法的工序图。
首先,如图2A所示,在基板11的背面11a上形成纹理层17(参照图1)(纹理层形成工序)。
首先,在基板11的背面11a上的整个面,用旋涂法等涂布成为纹理层17的构成材料的透明材料17a(液体材料)。
作为纹理层17的构成材料,例如使用含硅的新聚合物材料。在第一实施方式中,采用化学式1所示的硅倍半氧烷(silsesquioxanes)。
[化学式1]
Figure BPA00001329516000141
接着,如图2B所示,翻转基板11以使形成透明材料17a的背面11a朝向上方。之后,在涂布在基板11的背面11a的透明材料17a(参考图2A)上形成凹凸。
在第一实施方式中,利用纳米压印法在透明材料17a上形成凹凸。纳米压印法是指,制作通过电子束曝光技术和电铸技术等形成的被称为铸型100(模具)的底片图(图案),对成膜材料盖上(推压)铸型100以使底片图和透明材料17a接触,从而将铸型100的图案转印到成膜材料,制造很多复制品的方法。通过使用纳米压印法,能够对纹理层17实施微细加工。铸型100在其表面具有与上述纹理层17(参考图1)相等尺寸的凹凸图案。
具体地,作为铸型100的形成方法,采用针对以任意间隔形成大小分布在规定范围内的凹凸形状的带SnO2膜的玻璃基板,利用电铸法在前述的SnO2膜面以300μm膜厚电解沉积Ni,并转印表面的凹凸形状,通过将其剥离,得到底片图100的方法。
通过将该铸型100盖在透明材料17a上,从而铸型100的凹凸图案转印到透明材料17a上,在透明材料17a上形成凹凸。通过使用该方法,可将预先形成在铸型的纹理层17的图案(不规则图案)转印到形成在背面11a上的透明材料17a。
之后,通过固化透明材料17a,形成纹理层17。
由此,通过纳米压印法将铸型100的凹凸图案转印到透明材料17a,从而可在基板11上连续且容易地形成纹理层17。
接着,如图2C所示,通过溅射法、CVD法、电弧等离子体法等在纹理层17上形成表面电极13。
这样,表面电极13的成膜材料粒子仿照纹理层17的表面形状被层压。
由此,形成有与纹理层17的表面形状相同形状的凹凸的表面电极13被形成。
接着,如图2D所示,通过CVD法等在表面电极13上形成半导体层14之后,通过CVD法等在半导体层14上层压透明电极16和背面电极15。
通过以上步骤,可制造具有上述纹理结构的太阳能电池10(参考图1)。
由此,上述的第一实施方式的太阳能电池具有在基板11和表面电极13之间形成由透明材料构成的纹理层17的结构。
另外,根据上述太阳能电池的制造方法,在基板11和表面电极13之间形成与表面电极13不是一体的纹理层17之后,在纹理层17上形成表面电极13,从而可在表面电极13的表面设置仿照纹理层17的表面形状(凹凸形状)的形状。
由此,可制造使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等优异的纹理结构的太阳能电池10。
从而,不需要如现有技术一样,为了在表面电极的表面形成凹凸形状,形成厚的表面电极膜厚。
即,可较薄地形成表面电极13的膜厚,因此可提高表面电极13的透光率,可增加太阳光向半导体层14的入射量。
因此,增加半导体层14的太阳光的吸收量,可提高太阳能电池10的转换效率。
另外,在基板11上连续地形成凹凸,从而可防止形成在纹理层17上的表面电极13上形成平坦面。
由此,可在基板11的整个面上得到使太阳光的光路延伸的棱镜效应和光限制效应等,可提高太阳能电池的转换效率。
进而,较薄地形成表面电极13的膜厚,从而可削减表面电极13的使用量,因此可减少太阳能电池10的制造成本,还可提高制造效率。
另外,由于使用纳米压印法在基板11上直接形成纹理层17,因此不需要形成如专利文献3那样的高折射率层和第折射率层,得到可减少太阳能电池的制造成本的效果。另外,通过调整纳米压印法中的转印条件,能够调整包括纹理层17的凸部18和凹部19的凹凸形状,可得到优选的折射率,因此可使纹理层起到折射率调整层的作用。
另外,在第一实施方式的太阳能电池中,可形成硅倍半氧烷构成的纹理层17(SiO2构成的纹理层)。
另外,在第一实施方式的太阳能电池的制造方法中,在基板上涂布透明材料,对涂布在基板上的透明材料推压具有图案的模具,从而使该图案转印到透明材料并形成凹凸形状。因此,适当地选择形成在模具的图案形状(例如不规则图案)、纹理层的材料种类等,可以适当地选择纹理层的结构以得到所希望的转换效率。
而且,通过使用具有由电子束曝光技术等制作的规则或周期图案的模具,还能形成规则图案的纹理。
另外,在上述实施方式中,对非晶硅型太阳能电池进行了说明,但也能采用微晶硅型等的太阳能电池。
另外,在上述实施方式中,对单体型太阳能电池进行了说明,但也能采用在一对电极之间夹持有非晶硅和微晶硅的串联型太阳能电池。
在串联型太阳能电池中,分别在第一半导体层(例如非晶硅)吸收短波长光,在半导体层(例如微晶硅)吸收长波长光,由此可提高转换效率。
另外,在各半导体层之间设置中间电极,从而通过第一半导体层到达第二半导体层的光的一部分在中间电极反射并再次入射到第一半导体层,因此有助于提高光电转换体的灵敏度特性,有助于提高转换效率。
(实施例)
接着,参照图3A~图3D,对第一实施方式的实施例进行具体说明。
图3A为用于说明第一实施方式的纹理层的放大平面图,表示通过AFM观察纹理层17的结果。图3B为对应图3A的图,表示截面的分布。图3C和图3D为用于说明第一实施方式的纹理层的放大立体图,图3C表示通过AFM观察的结果,图3D表示纹理层17的SEM图像。
图3A的符号B-B’所示的截面中的膜厚具有图3B的符号B-B’所示的分布。
另外,在图3A和图3B中,横轴表示相对基板11的横向距离。另外,纵轴表示显示在纹理层17形成的凹凸形状的深度。
在图3A和图3B中,L(B与B’之间的水平距离)=1.86μm,RMS(平方平均粗糙度)=26.77nm,Ra(算数平均粗糙度,凸部的平均中心线粗糙度)=19.46nm,Rmax(曲线内最大高度,凸部自基准面的最大距离)=109.44nm,Rz(平均高度)=55.56nm。
(第二实施方式)
接着,基于附图,对本发明的太阳能电池和太阳能电池的制造方法的第二实施方式进行说明。
在第二实施方式中,对与上述第一实施方式不同的结构或方法进行说明,与第一实施方式相同的部件赋予相同符号,省略或简化其说明。
第二实施方式与第一实施方式的区别在于纹理层17的形成方法。具体地,在第二实施方式中,利用喷墨装置形成纹理层17。
(喷墨装置)
首先,参考图4A和图4B,对喷墨装置的结构进行说明。
图4A为表示在本发明第二实施方式的纹理层形成工序中使用的喷墨装置的截面图。图4B为表示在本发明第二实施方式的纹理层形成工序中使用的喷墨装置的平面图。
如图4A和图4B所示,本实施方式的喷墨装置21具备从吸气口(未图示)导入外部气体的框体22。框体22的内部设置有主体23,在该主体23的上部设置有支撑台24。而且,在支撑台24之上,例如可放置基板11。在支撑台24的上方,以与支撑台24对置的方式设置喷墨头26。
如图4B所示,喷墨头26具有与基板11的宽度几乎相同的长度,具有用于将透明材料17a吐出到基板11上的多个喷嘴。另外,喷墨头26构成为将透明材料17a吐出到基板11上的同时,在箭头P1或箭头P2方向上直线状地移动。
在第二实施方式中,将箭头P1方向设为第一方向,将箭头P2方向设为第二方向。框体22内设置有由管状部件构成的第一排气部81。第一排气部81通过排气管30与真空装置(未图示)连接,通过设置在第一排气部81的上端部的第一排气口91将框体22内的气氛气排出到外部。
第一排气部81设置有第一开闭阀111。第一开闭阀111根据喷墨头26的移动方向控制其开闭操作。
框体22内设置有管状部件构成的第二排气部82。第二排气部82构成为,具有与第一排气部81相同的结构,通过排气管30与未图示的真空装置连接,通过设置在第二排气部82的上端部的第二排气口92将框体22内的气氛气排出到外部。
第二排气部82设置有第二开闭阀112。第二开闭阀112根据喷墨头26的移动方向,控制开闭。
接着,对使用图4A和图4B所示的喷墨装置形成纹理层17的方法(以下称为喷墨法)进行说明。
图5A~图5C为表示第二实施方式的纹理层形成工序的工序图,为表示形成纹理层的工序的图。
首先,如图5A所示,在基板11的背面11a中的凸部18(参考图1)的预定形成区域较薄地涂布透明材料液滴并使其固化。由透明材料构成的液滴117a具有大致半球状(具有曲率的形状)。
在涂布透明材料时,喷墨头26将透明材料吐出到基板11上的同时,在箭头P1或箭头P2方向上直线状地移动,从而透明材料涂布到基板11的背面11a上。另外,控制喷墨头26的位置和喷墨头26吐出透明材料的时间选择,从而液滴117a被吐出到规定位置。由此,多个液滴117a的间距被确定为所希望的间距。另外,涂布液滴117a之后,通过干燥处理、固化处理固化液体117a。
接着,如图5B和图5C所示,在凸部18的预定形成区域,多次重复透明材料的涂布、固化,形成多层透明材料重叠的层压体。
此时,与第一次(最初)形成在基板11a上的透明材料的吐出量相比,使第二次所形成的透明材料的吐出量更少。进而,以与第二次所形成的透明材料的吐出量相比,使第三次所形成的透明材料吐出量更少的方式吐出透明材料。由此,以吐出量逐渐减少的方式层压透明材料,从而形成为透明材料的层压体越向前端越细。
由此,在基板11的背面11a可连续地形成周面弯曲的纹理层17。
并且,通过使固化的透明材料熔融,透明材料的层压体熔融,可形成具有光滑曲线的凹凸的纹理层。
在这样的第二实施方式中,液滴基于用于驱动喷墨装置的吐出数据被吐出,因此可形成具有排列了规则凹凸形状的规则图案的纹理层17。
另外,使用喷墨装置在基板11上直接形成纹理层17,因此不需要形成如专利文献3那样的高折射率层和低折射率层,得到可减少太阳能电池的制造成本的效果。另外,通过调整喷墨装置的液滴吐出条件,能够调整包括纹理层17的凸部和凹部的凹凸形状,可得到优选的折射率,可使纹理层起到折射率调整层的作用。
如果不规则地控制喷墨头26和基板的相对位置,可形成具有不规则图案的纹理层17。
另外,在第二实施方式的太阳能电池的制造方法中,使用喷墨装置涂布透明材料,形成连续的凹凸形状。因此,适当地选择由透明材料构成的液滴的吐出量、该液滴配置到基板上的位置、纹理层的材料种类等,从而可适当地选择纹理层的结构以得到所希望的转换效率。
(第二实施方式的变形例)
接着,对用于形成纹理层17的喷墨法的变形例进行说明。
图6A~图6C为表示喷墨法的变形例的图,用于说明使用喷墨法的纹理层形成工序的平面图。
在第二实施方式的变形例中,对于上述第二实施方式中的同一部件赋以同一符号,省略或简化其说明。
首先,如图6A所示,作为第一工序,在基板11的背面11b上,将由透明材料构成的多个液滴217a(第一液滴)以分离为间距Q的方式吐出。之后,通过干燥处理、固化处理,将液滴217a固化。在此,间距Q的大小为设定为相邻的液滴之间的距离与液滴的直径相同的值。
接着,如图6B所示,作为第二工序,在分离为间距Q的液滴271a之间,吐出液滴217a(第二液滴),通过干燥处理、固化处理,将液滴217a固化。换言之,作为第一液滴的液滴217a形成之后,在露出的基板11上吐出作为第二液滴的液滴217a。
进而,如图6C所示,作为第三工序,将液滴217b(第三液滴)吐出到在基板11的背面11b上形成的多个液滴217a之间且重叠在多个液滴217a上,通过干燥处理、固化处理,将液滴217b固化。
在这样的图6A~图6C所示的工序中,液滴217a、217b的吐出量被设定为固定。从而,即使不形成如图5A~图5C所示的层压体,也可以在基板11的背面11b上形成具有连续的凹凸形状的纹理层17。
另外,在第一工序、第二工序和第三工序的各个工序中,进行干燥处理、固化处理,因此可防止彼此相邻的未固化的液滴相互结合。从而,可防止由于多个液滴相互结合而产生的纹理层17的流平(通过液滴涂布所形成的层的表面被平坦化)。
如上所示,对第二实施方式和变形例进行了叙述,但上述使用喷墨法的制造条件可被适当设定。
例如,可以适当地控制吐出到基板11的背面11a上的液滴形状或背面11a与液滴的接触角。此时,使用规定的洗涤液洗涤基板11的背面11a,或者对背面11a实施疏液处理,或实施亲液处理,从而得到所希望的液滴形状或所希望的接触角。
另外,如图6B所示,吐出液滴以使在基板11的全部露出面配置透明材料,但也可以以露出基板11的方式吐出液滴。
(第三实施方式)
接着,基于附图,对本发明的太阳能电池和太阳能电池的制造方法的第三实施方式进行说明。
在第三实施方式中,对与上述第一和第二实施方式不同的结构或方法进行说明,与第一和第二实施方式相同的部件赋予相同符号,省略或简化其说明。
第三实施方式与上述第一和第二实施方式的区别在于纹理层17的形成方法。具体地,在第三实施方式中,利用喷雾法形成纹理层17。以下,将使用喷雾器形成纹理层17的方法称为喷雾法。
首先,参考图7A和图7B,对喷雾法进行说明。
图7A为用于说明使用喷雾法的纹理层形成工序的侧视图。图7B为用于说明使用喷雾法的纹理层形成工序的平面图。
如图7A所示,在第三实施方式的喷雾法中,使用将液体和气体混合并将透明材料(透明的液体材料)喷射到基板11上的液体喷射头40。作为这种液体喷射头40可以举出例如双流体喷嘴(アトマツクス社制)。
液体喷射头40连接有材料供给管41和气体供给管42。另外,液体喷射头40具有喷射材料的喷嘴43。作为纹理层17的构成材料的原材料通过材料供给管41供给到液体喷射头40。用于喷射纹理层17的构成材料的气体通过气体供给管42供给到液体喷射头40。纹理层17的构成材料和气体在液体喷射头40内混合,通过喷嘴43向基板11的背面11a喷射(符号44)。
通过材料供给管41供给的透明材料含有纹理层17的构成材料和溶剂。作为纹理层17的构成材料,可以使用上述硅倍半氧烷,也可以使用其他公知的透明材料。在本实施方式中,使用HSQ(Hydrogen Silsesquioxane:商品名FOX-16,ダウ·コ一ニング制)。另外,溶剂使用低沸点溶剂。
另外,通过气体供给管42所供给的气体使用空气或氮气。
另外,在液体喷射头40中,能够控制从喷嘴43喷射的微细液滴的粒径。因此,以得到用于形成纹理层17的最佳液滴直径的方式,调整液体喷射头40。
另外,在第三实施方式中,液体喷射头40与基板11之间的距离被设定为30~50mm,液体喷射头40和基板11的背面11a相对配置。另外,对于进行喷雾法的温度的气氛,在第三实施方式中设定为室温。
另外,在图7A中,维持液体喷射头40和基板11之间的距离,使液体喷射头40和基板11在基板11的平行方向上相对移动(符号P3)的同时,从液体喷射头40喷射透明材料。由此,在液体喷射头40和基板11分离为规定距离的状态下,透明材料44喷射到基板11的背面11a。
由此,在基板11的背面11a上形成具有大致半球状形状(具有曲率的形状)的多个微细液滴45。另外,多个微细液滴45在基板11上涂布为具有不规则图案。
另外,在图7A中,多个微细液滴45不露出基板11的背面11a地相邻接,但实际上,以背面11a部分地露出的方式,多个微细液滴45喷射到背面11a上。
如上所述喷射透明材料44,并在基板11的背面11上形成微细液滴45之后,干燥、固化微细液滴45。干燥方法和固化方法可以根据透明材料的种类(UV固化性树脂、热固性树脂)采用将紫外线照射到透明材料的方法或加热透明材料的方法。
在第三实施方式中,在图7B所示的X轴方向和Y轴方向上,使液体喷射头40和基板11相对移动。也可固定液体喷射头40而移动基板11,还可固定基板11而移动液体喷射头40。
图7B中,符号47表示基板11(背面11a)上的、从液体喷射头40吐出的透明材料44被喷射的喷射区域。另外,符号X1~X5和符号Y1~Y4表示喷射区域47在基板11上移动的路径。
在图7B所示的例子中,首先,喷射区域47沿着扫描方向X1在基板11的背面11a上移动,之后,喷射区域47沿着扫描方向Y1在基板11的背面11a上移动。
接着,喷射区域47沿着与扫描方向X1反方向的扫描方向X2在基板11的背面11a上移动,之后,喷射区域47沿着扫描方向Y2在基板11上移动。接着,如上述同样地,沿着扫描方向X3、Y3、X4、Y4和X5的顺序移动。由此,喷射区域47扫描基板11的背面11a的整个面,在基板11的背面11a的整个面喷射透明材料。
另外,喷射透明材料之后,进行干燥处理和固化处理。
通过使用如上所述的喷雾法,可以在背面11a上形成在背面11a的平行方向上具有连续凹凸形状的纹理层17。
另外,由于使用喷雾法在基板11上直接形成纹理层17,不需要形成如专利文献3那样的高折射率层和低折射率层,得到可减少太阳能电池的制造成本的效果。另外,通过调整喷雾法中的液滴喷射条件,能够调整包括纹理层17的凸部和凹部的凹凸形状,可得到优选的折射率,从而纹理层可起到折射率调整层的作用。
在第三实施方式的太阳能电池的制造方法中,使用喷雾法喷射透明材料,形成了具有凹凸形状的纹理层。因此,通过适当地选择喷射的液滴直径、液体喷射头和基板之间的距离、纹理层的材料种类等,可适当地选择纹理层的结构,以得到所希望的转换效率。
(第三实施方式的第一变形例)
接着,对用于形成纹理层17的喷雾法的第一变形例进行说明。
图7C为表示喷雾法的第一变形例的图,为用于说明使用喷雾法的纹理层形成工序的平面图。
在第三实施方式的第一变形例中,对与上述第三实施方式相同的部件赋予相同符号,省略或简化其说明。
在上述图7B的喷射方法中,沿着扫描方向X1~X5、Y1~Y5扫描用液体喷射头40扫描的喷射区域47,从而将透明材料喷射到基板11的背面11a上。
相对于此,在图7C中,使用线状配置多个液体喷射头40的喷射列头48,将透明材料喷射到基板11的背面11a上。
具体地,在与图7C所示的X轴方向一致的方向P4上,使喷射列头48和基板11相对移动的同时,如图7A所示地喷射透明材料。也可固定喷射列头48而移动基板11,还可固定基板11而移动喷射列头48。
根据使用这种喷射列头48的方法,不需要将液体喷射头40的喷射区域47在X轴方向和Y轴方向上移动多次,因此可以防止由于喷射区域47部分重叠而引起的涂布图案的斑产生,从而形成无斑的纹理层17。
(第三实施方式的第二变形例)
接着,对用于形成纹理层17的喷雾法的第二变形例进行说明。
图7D为表示喷雾法的第二变形例的图,为用于说明使用喷雾法的纹理层形成工序的侧视图。
在第三实施方式的第二变形例中,对与上述第三实施方式相同的部件赋予相同符号,省略或简化其说明。
在上述图7A的喷射方法中,使用液体喷射头40将纹理层17的构成材料和溶剂喷射到基板11上。
相对于此,在图7D中,利用使用静电喷雾器的静电喷涂沉积(ESD法),将纹理层17的构成材料和溶剂喷射到基板11上。
如图7D所示,在ESD法中,静电喷射头50和对置电极51通过高压直流电源52电连接。另外,对置电极51上放置有基板11。
另外,通过高压直流电源52供给的静电喷射头50和对置电极51之间的电压例如为6~8kV,电流例如为10~20μA。
另外,从静电喷射头50挤出的透明材料17a的量例如为5μL/min。
另外,喷嘴53和基板11之间的距离为30~50mm。
另外,透明材料17a的材料使用在上述第三实施方式中叙述的材料。
根据该构成,填充在静电喷射头50中的透明材料17a带正电荷。于是,将静电喷射头50内的透明材料17a向着基板11挤出,从而从静电喷射头50的喷嘴53露出透明材料17a。通过由供给到静电喷射头50和对置电极51之间的电压产生的静电作用,透明材料17a较细地分散并向基板11喷射。另外,在静电喷射头50和基板11之间,飞行中的透明材料54的粒子通过静电作用被更细地分散,并涂布到基板11的背面11a上。
另外,作为使基板11和静电喷射头50相对移动的方法,可以举出如图7B所示的使静电喷射头50扫描的方法、或如图7C所示的使用线状配置的静电喷射头50的方法。
在这种使用静电喷射头50的ESD法中,可以通过高压直流电源52供给的高压使透明材料17a带电,通过静电作用产生由透明材料17a构成的微细液滴,并涂布到基板11上。
从而,通过使用ESD法,可在背面11a上形成在背面11a的平行方向上具有连续凹凸形状的纹理层17。
如上所示,对第三实施方式(第一变形例和第二变形例)进行了叙述,但可适当地设定使用上述喷雾法和ESD法的纹理层17的形成条件。
例如,可以使用调整基板温度的温度调节台,在管理配置在温度调节台上的基板温度的状态下,用喷雾法喷射透明材料,形成纹理层17。此时,可将喷射到基板的透明材料中所含的溶剂的蒸发温度或喷射在基板上的透明材料直径等控制到所希望的条件。
另外,也可以通过将喷嘴和基板的距离设定为规定距离,调整从喷嘴喷射的透明材料的涂布范围或透明材料的滞空时间。此时,通过喷嘴接近基板,透明材料的滞空时间变短,干燥时间变短,可在透明材料的粘性低的状态下将透明材料喷射到基板。或者,通过喷嘴远离基板,透明材料的滞空时间变长,干燥时间变长,从透明材料中蒸发一定程度的溶剂,可在透明材料的粘性高的状态下将透明材料喷射到基板。
另外,也可以适当地控制喷射到基板11的背面11a上的液滴形状或背面11a与液滴的接触。此时,使用规定的洗涤液洗涤基板11的背面11a,或在背面11a实施疏液处理或实施亲液处理,得到所希望的液滴形状或所希望的接触角。
另外,对于通过材料供给管41供给的透明材料,可以适当选择溶剂种类,也可以将溶剂含量设定为所希望的溶剂含量。
另外,进行喷雾法的温度可以考虑透明材料(包括纹理层17的构成材料和溶剂)的干燥速度等而适当地设定。
另外,也可以将喷射工序分为多次。此时,通过第一次喷射在背面11a上形成纹理层17的第一层。通过第二次喷射在背面11a上和纹理层17的第一层上形成纹理层17的第二层。通过重复多次这样的喷射作业,可得到由多层构成的纹理层17。
(实验例)
接着,参考图8A、图8B、图9和图10对第三实施方式的实验例进行具体说明。
图8A表示使用本发明的喷雾法形成纹理层的SEM图像。
图8B为表示纹理层的比较例的SEM图像。
图8A所示的纹理层使用图7D所示的ESD法得到。基板11和喷嘴53之间的距离设定为50mm,供给到高压直流电源52的施加电压设定为6.5kV。另外,液滴直径为3μm。
另一方面,如图8B所示的纹理层使用一般的双流体喷嘴而得到。基板11和喷嘴的距离设定为50mm。另外,液滴直径为10μm。
另外,在图8A和图8B中,作为透明材料使用HSQ(Hydrogen Silsesquioxane:商品名FOX-16,ダウ·コ一ニング制)。另外,基板温度、气氛温度、喷嘴温度也都设定在室温(24°)。另外,相对湿度设定为45%RH。
图8A所示的本发明中,微细液滴不规则地分布。由此,基板上形成具有凹凸形状且具有不规则图案的纹理层。
另一方面,图8B所示的比较例中,相邻的液滴相互结合,产生被流平的膜。
从图8A和图8B明确可知,即使透明材料的条件和基板与喷嘴的距离条件相同,液滴直径设定为10μm的图8B的情况下产生了流平,液滴直径设定为3μm的图8A的情况下没有产生流平。
而且,图8A表示使用ESD法的情况,但在使用图7A所示的喷雾法并将液滴直径设定为3μm而形成纹理层的情况下,由于液滴直径具有分布,可得到与图8A同样具有微细液滴不规则地分布的凹凸形状的纹理层。
图9A为拍摄本发明的使用喷雾法形成的纹理层的平面图,为表示纹理层膜厚分布的图。
图9中显示出对用符号R所表示的截面测定膜厚的结果。在此,图9中的横轴所示的“20μm”表示用符号R所表示的部分基板11和纹理层的厚度。另外,合并基板11和纹理层的膜厚分布在20μm~22μm的范围内,即可知,纹理层的膜厚为2.0μm以下。
图10为表示本发明的通过喷雾法得到的纹理层的表面粗糙度的图。图10表示在厚度14μm的基板11上形成纹理层的例子。从图10明确可知,纹理层的膜厚为2.0μm以下。
另外,Ra(凸部的平均中心线粗糙度)为0.23μm,Ry为1.88μm,Rz(平均高度)为1.57μm,Sm为8.12μm,S为1.29μm。即,得到了纹理层的顶部间隔为10μm以下的结果。从而,可知在纹理层中相邻的顶部间隔为0.1μm以上且10μm以下。
并且,本发明的技术范围不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内,包含对上述实施方式进行各种变更的构成。
即,在上述实施方式中所举的构成等仅仅是一个例子,可以进行适当变更。
产业上的可利用性
如以上详述,本发明对可提高透光率的具有纹理结构的太阳能电池的制造方法和太阳能电池是有用的。
符号说明
11基板,12光电转换体,13表面电极(第一电极层),14半导体层(光电转换层),15背面电极(第二电极层),17纹理层,17a透明材料。

Claims (6)

1.一种太阳能电池,其特征在于,包括:
光电转换体,被设置成第一电极层、光电转换层和第二电极层依次重叠在基板上;和
纹理层,配置在所述基板和所述第一电极层之间,由在可见光区域透明的材料构成,在与所述第一电极层接触的面具有连续的凹凸形状。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,将所述基板、所述纹理层和所述第一电极层在可见光区域的折射率依次定义为n0、n1、n2时,n0<n1<n2成立。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池,其特征在于,在所述纹理层中彼此相邻的顶部间隔为0.1μm以上且10μm以下,
所述第一电极层的膜厚为0.2μm以上且0.5μm以下。
4.一种太阳能电池的制造方法,所述太阳能电池具有被设置成第一电极层、光电转换层和第二电极层依次重叠在基板上的光电转换体,其特征在于,
所述太阳能电池的制造方法具有在形成所述第一电极层之前形成纹理层的工序,所述纹理层使用在可见光区域透明的材料并在所述基板上形成连续的凹凸形状而成,
所述形成纹理层的工序包括:
在所述基板上涂布所述透明的材料的工序;和
对涂布在所述基板上的所述透明的材料推压具有图案的模具,从而将所述图案转印到所述透明的材料而形成凹凸形状的工序。
5.一种太阳能电池的制造方法,所述太阳能电池具有被设置成第一电极层、光电转换层和第二电极层依次重叠在基板上的光电转换体,其特征在于,
所述太阳能电池的制造方法具有在形成所述第一电极层之前形成纹理层的工序,所述纹理层使用在可见光区域透明的材料并在所述基板上形成连续的凹凸形状而成,
对于所述形成纹理层的工序,使用喷墨装置在所述基板上涂布所述透明的材料,从而形成连续的凹凸形状。
6.一种太阳能电池的制造方法,所述太阳能电池具有被设置成第一电极层、光电转换层和第二电极层依次重叠在基板上的光电转换体,其特征在于,
所述太阳能电池的制造方法具有在形成所述第一电极层之前形成纹理层的工序,所述纹理层使用在可见光区域透明的材料并在所述基板上形成连续的凹凸形状而成,
对于所述形成纹理层的工序,使用喷雾器在所述基板上涂布所述透明的材料,从而形成具有凹凸形状的所述纹理层。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103765603A (zh) * 2011-08-30 2014-04-30 崇高种子公司 带凹凸结构膜的玻璃基板的使用干式蚀刻的制造方法、带凹凸结构膜的玻璃基板、太阳能电池及太阳能电池的制造方法
CN107534087A (zh) * 2015-05-05 2018-01-02 爱普盛公司 用于太阳能电池器件的方法和装置
CN107564972A (zh) * 2016-06-28 2018-01-09 湖南国盛石墨科技有限公司 一种石墨烯太阳能电池板
WO2020156239A1 (zh) * 2019-02-02 2020-08-06 京东方科技集团股份有限公司 光电二极管及其制备方法、电子设备

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8896077B2 (en) * 2009-10-23 2014-11-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optoelectronic semiconductor device and method of fabrication
JP4926298B2 (ja) * 2010-03-04 2012-05-09 パナソニック株式会社 燃料電池システム及び燃料電池システムの運転方法
US20110290314A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Andrey Kobyakov Light scattering articles using hemispherical particles
JP2011258820A (ja) * 2010-06-10 2011-12-22 Ulvac Japan Ltd 太陽電池用透明導電性基板及びその製造方法
JP2012015419A (ja) * 2010-07-02 2012-01-19 Ulvac Japan Ltd 太陽電池用透明導電性基板の製造方法及び太陽電池用透明導電性基板
KR101116977B1 (ko) * 2010-07-12 2012-03-14 고려대학교 산학협력단 태양전지 및 그 제조방법
US8735791B2 (en) 2010-07-13 2014-05-27 Svv Technology Innovations, Inc. Light harvesting system employing microstructures for efficient light trapping
KR20120053403A (ko) * 2010-11-17 2012-05-25 삼성전자주식회사 박막형 태양전지 및 그 제조방법
WO2013008324A1 (ja) * 2011-07-13 2013-01-17 株式会社アルバック 太陽電池用透明導電性基板の製造方法及び太陽電池用透明導電性基板
CN103022231A (zh) * 2011-09-22 2013-04-03 吉富新能源科技(上海)有限公司 缓冲层绒毛结构透高效能透明导电层技术
JP2017065930A (ja) * 2014-02-06 2017-04-06 旭硝子株式会社 樹脂塗膜付ガラスシートの製造方法
JP2016111279A (ja) * 2014-12-10 2016-06-20 国立大学法人東京農工大学 多接合太陽電池およびその製造方法
JP6572015B2 (ja) 2015-06-25 2019-09-04 株式会社日本マイクロニクス 二次電池の製造方法
JP2018085424A (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 セイコーエプソン株式会社 光電変換素子及びその製造方法
EP3993065A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-04 ML SYSTEM Spólka Akcyjna Method of manufacturing tandem photovoltaic cells and tandem photovoltaic cell produced by this method
KR20220109871A (ko) * 2021-01-29 2022-08-05 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
WO2024150719A1 (ja) * 2023-01-10 2024-07-18 東洋紡株式会社 光電変換素子の製造方法および光電変換素子

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6144476A (ja) * 1984-08-08 1986-03-04 Hitachi Maxell Ltd 半導体光電変換装置
JPH0888383A (ja) * 1994-09-16 1996-04-02 Canon Inc 太陽電池ユニット
JP3749015B2 (ja) * 1998-03-23 2006-02-22 シャープ株式会社 太陽電池の製造方法
JP3247876B2 (ja) * 1999-03-09 2002-01-21 日本板硝子株式会社 透明導電膜付きガラス基板
JP2006332711A (ja) * 2000-03-02 2006-12-07 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光電変換装置
JP4306318B2 (ja) * 2003-04-25 2009-07-29 コニカミノルタオプト株式会社 光拡散層の形成方法、光拡散フィルムとその製造方法及び光拡散層形成用のインクジェット装置
JP2005101432A (ja) * 2003-09-26 2005-04-14 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置
JP2005340583A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Omron Corp 光発電体の受光面構造
JP2008053273A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池およびその製造方法
JP5235315B2 (ja) 2007-03-05 2013-07-10 株式会社カネカ 透明電極付き基板の製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103765603A (zh) * 2011-08-30 2014-04-30 崇高种子公司 带凹凸结构膜的玻璃基板的使用干式蚀刻的制造方法、带凹凸结构膜的玻璃基板、太阳能电池及太阳能电池的制造方法
CN103765603B (zh) * 2011-08-30 2016-09-21 崇高种子公司 带凹凸结构膜的玻璃基板的使用干式蚀刻的制造方法、带凹凸结构膜的玻璃基板、太阳能电池及太阳能电池的制造方法
CN107534087A (zh) * 2015-05-05 2018-01-02 爱普盛公司 用于太阳能电池器件的方法和装置
CN107564972A (zh) * 2016-06-28 2018-01-09 湖南国盛石墨科技有限公司 一种石墨烯太阳能电池板
WO2020156239A1 (zh) * 2019-02-02 2020-08-06 京东方科技集团股份有限公司 光电二极管及其制备方法、电子设备
US11469336B2 (en) 2019-02-02 2022-10-11 Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. Photodiode, method for preparing the same, and electronic device

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Publication number Publication date
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EP2328184A1 (en) 2011-06-01
KR20110042111A (ko) 2011-04-22

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