CN1841789A - 太阳能电池及其色调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可抑制红色地调节外观色的太阳能电池。当光电转换层(4)包含非晶硅时，在该光电转换层(4)与反射电极层(2)之间设置光吸收层(3)。光电转换层(4)(非晶硅)主要对短中波段具有有选择地光吸收特性，而该光吸收层(3)主要对长波段具有光吸收特性。经由光电转换层(4)的入射光(太阳光)(L)再经过光吸收层(3)后在反射电极层(2)上反射，即入射光(L)中在光电转换层(4)和光吸收层(3)上被吸收后的残余光在反射电极层(2)反射，因此与在光电转换层(4)与反射电极层(2)之间不设光吸收层(3)的情况相比，抑制了反射光(R)的红色。

Description

太阳能电池及其色调节方法
技术领域
本发明涉及将光能转换为电能的太阳能电池及调节其外观色的太阳能电池的色调节方法。
背景技术
近年，从全球环保的观点出发，希望积极普及太阳光发电，因此有关太阳能电池的开发得到积极地展开。该太阳能电池是将太阳光的光能转换为电能的(所谓光电转换)的电池器件。
太阳能电池主要包括衬底上依次层叠反射电极层、光电转换层(所谓发电层)及透明电极层的层叠结构。这种太阳能电池中，经由透明电极层导入太阳能电池内部的入射光(太阳光)在反射电极层上反射，该反射光再经由透明电极层导入太阳能电池外部时，在光电转换层上发电。
关于该太阳能电池的结构，已提出了几个形态。具体地说，众所周知，当光电转换层由非晶硅构成时，反射电极层构成为具有依次层叠金属或合金的层(第一金属层)和金属、合金、不锈钢或硅钢合金的层(第二金属层)的层叠结构，从而提高光电转换层和反射电极层之间密合性的同时防止相互扩散的技术(例如参照日本专利文献：特公平02-006235号公报)。
发明内容
可是最近，例如对搭载到钟表等的低照度用的太阳能电池，不仅要考虑发电性能等的电池特性，而且还要考虑外观的设计。具体地说，在光电转换层由非晶硅构成的太阳能电池中，因该非晶硅的光吸收特性而外观色带红色，因此为在钟表外观上使太阳能电池不醒目，有必要将外观色调节成可抑制该红色的颜色。
但是，在传统的太阳能电池中，对于调节外观色并未采取具体措施，存在难以按照所需色调调节外观色的问题。
本发明鉴于上述问题构思而成，其目的在于提供：可抑制红色地调节外观色的太阳能电池及其色调节方法。
本发明的太阳能电池中包括：具有光透射性的第一电极层；具有光反射性的第二电极层；设于第一电极层和第二电极层之间，并包含非晶硅的同时将光能转换为电能的光电转换层；以及设于光电转换层和第二电极层之间，并具有导电性及光吸收性的光吸收层。
本发明的太阳能电池的色调节方法，是调节包括具有光透射性的第一电极层、具有光反射性的第二电极层、设于第一电极层和第二电极层之间并包含非晶硅的同时将光能转换为电能的光电转换层的太阳能电池外观色的方法，通过在光电转换层与第二电极层之间设置具有导电性及光吸收性的光吸收层，使光吸收层吸收经由光电转换层而来的光。
本发明的太阳能电池或其色调节方法中，光电转换层包含非晶硅时，在该光电转换层和第二电极层之间设有光吸收层。光电转换层(非晶硅)主要对短中波段具有有选择的光吸收特性，与之相比，该光吸收层主要对长波段具有光吸收特性。在这种情况下，经由光电转换层的入射光(太阳光)再经由光吸收层之后在反射电极层上反射，即入射光中被光电转换层和光吸收层吸收后的残余光在反射电极层上反射，因此与在光电转换层和第二电极层之间不设光吸收层的场合相比，反射光的红色得到抑制。
本发明的太阳能电池中，光吸收层的吸收系数α和厚度T之积αT最好在0.2以上3.0以下的范围内。这时，光吸收层可包含包括镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、锰(Mn)、铌(Nb)、钯(Pd)、白金(Pt)、银(Ag)或锌(Zn)的组中任一种金属，或者可包含包括硅化铬(CrSi或CrSi2)、硅化钴(CoSi、Co2Si或CoSi2)、硅化铁(FeSi或FeSi2)、硅化锰(MnSi)、硅化钼(Mo2Si)、硅化铌(NbSi2)、硅化钯(Pd2Si)、硅化白金(PtSi或Pt2Si)、硅化钽(TaSi2)、硅化钛(TiSi或TiSi2)、硅化钨(WSi2)或硅化镍(NiSi、Ni2Si或NiSi2)的组中任一种硅化物。
依据本发明的太阳能电池或其色调节方法，在光电转换层包含非晶硅时，在该光电转换层和第二电极层之间设置光吸收层，因此经由光电转换层之后在反射电极层上反射的光(反射光)的红色得到抑制。因而，基于反射光的色调确定的太阳能电池外观色的色调也因红色得到抑制而可抑制红色地调节外观色。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的太阳能电池的剖面结构的剖视图。
图2是表示本发明一个实施方式的太阳能电池对应的比较例的太阳能电池的剖面结构的剖视图。
图3是实施例1的太阳能电池的色度特性示图。
图4是实施例1的太阳能电池的光吸收层的光吸收特性示图。
图5是实施例2的太阳能电池的色度特性示图。
图6是实施例2的太阳能电池的光吸收层的光吸收特性示图。
图7是实施例3的太阳能电池的色度特性示图。
图8是实施例3的太阳能电池的光吸收层的光吸收特性示图。
图9是实施例3的太阳能电池的反射光的光谱特性示图。
(符号说明)
1衬底，2反射电极层，3光吸收层，4光电转换层，5透明电极层，6封装材料，10太阳能电池，L入射光(太阳光)，R反射光，T厚度，α吸收系数。
具体实施方式
以下，参照附图，就本发明的实施方式进行详细说明。
首先，参照图1，就本发明一个实施方式的太阳能电池的结构进行说明。图1表示太阳能电池10的剖面结构。还有，本发明太阳能电池的色调节方法基于本实施方式太阳能电池的结构及作用来实现，有关太阳能电池的色调节方法，以下一并进行说明。
太阳能电池10是利用光电转换功能将入射光(太阳光)L的光能转换为电能的电池器件。如图1所示，该太阳能电池10包括透明电极层5、反射电极层2、设于透明电极层5与反射电极层2之间的光电转换层4以及设于光电转换层4与反射电极层2之间的光吸收层3。更具体地说，太阳能电池10具有例如在衬底1上依次层叠反射电极层2、光吸收层3、光电转换层4、透明电极层5及封装材料6的层叠结构。
衬底1用以支持太阳能电池10整体。该衬底1为例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN：polyethylene naphthalate)等的塑料膜。
反射电极层2是用以取出光电转换层4上转换的电能的第二电极层。特别是，反射电极层2具有光反射性，即具有通过将导入到太阳能电池10内部的入射光L反射，将该入射光L作为反射光R向太阳能电池10外部导出的功能。该反射电极层2例如包含铝(Al)、白金(Pt)、银(Ag)或钛(Ti)等的光反射性导电性材料。
光吸收层3具有导电性及光吸收性，即通过吸收入射光L来调节太阳能电池10外观色。更具体地说，光吸收层3吸收经由光电转换层4的光，即光电转换层4上被吸收(用于发电)后到达光吸收层3的残余的特定波段的光，从而调节基于反射光R的色调确定的太阳能电池10外观的色调。该“特定波段的光”是指约600nm以上长波段的光，一般是被分类为红色的色区域的光。
特别是，为使光吸收层3吸收上述的特定波段的光，吸收系数α与厚度T之间存在特定关系。更具体地说，光吸收层3的吸收系数α及厚度T的积αT例如在0.2以上3.0以下的范围内(0.2≤αT≤3.0)。该光吸收层3的厚度T可在满足上述积αT的关系的范围内自由设定。
该光吸收层3包含例如包括镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、锰(Mn)、铌(Nb)、钯(Pd)、白金(Pt)、银(Ag)或锌(Zn)的组中任一种金属，或者硅化铬(CrSi或CrSi2)、硅化钴(Cosi、Co2Si或CoSi2)、硅化铁(FeSi或FeSi2)、硅化锰(MnSi)、硅化钼(Mo2Si)、硅化铌(NbSi2)、硅化钯(Pd2Si)、硅化白金(PtSi或Pt2Si)、硅化钽(TaSi2)、硅化钛(TiSi或TiSi2)、硅化钨(WSi2)或硅化镍(NiSi、Ni2Si或NiSi2)的组中任一种硅化物(silicide)。还有，光吸收层3例如除上述的金属或硅化物，还可包含不锈钢(SUS)。
光电转换层4用以将入射光L的光能转换为电能。该光电转换层4包含非晶硅(所谓amorphous silicon：a-Si)，且设有pin结构造(n层/i层/p层)。特别是，光电转换层4基于非晶硅的选择性光吸收特性，将入射光L中特定波段的光有选择且集中吸收并进行能量转换。该“特定波段的光”是指约600nm未满的短中波段的光，一般是被分为绿色及蓝色的色区域的光。还有，光电转换层4只吸收上述特定波段的光(约600nm未满的短中波段的光)并进行能量转换，也微量吸收该特定波段以外波段的光(约600nm以上的长波段的光)进行能量转换。
透明电极层5是用以取出光电转换层4上转换的电能的第一电极层。特别是，透明电极层5具有光透射性，即具有使导入到太阳能电池10内部的入射光L透射来导入到光电转换层4，同时使在反射电极层2上反射的反射光R透射，并导向太阳能电池10外部的功能。该透明电极层5例如包含氧化铟锡(ITO：indium tin oxide)等光透射性导电性材料。
封装材料6用以保护太阳能电池10的主要部分(主要光电转换层4等)。该封装材料6例如包含环氧类树脂等的光透射性绝缘性材料。
该太阳能电池10中，如图1所示，入射光L一旦入射，该入射光L依次经过封装材料6、透明电极层5、光电转换层4及光吸收层3后达到反射电极层2，从而导入到太阳能电池10内部。其中，若入射光L在反射电极层2中以反射光R方式反射，则该反射光R依次经过光吸收层3、光电转换层4、透明电极层5及封装材料6，向太阳能电池10外部导出。
这时，导入太阳能电池10内部的过程中入射光L在光电转换层4中被吸收，同时向太阳能电池10外部导出的过程中反射光R在光电转换层4中被吸收，因此利用这些入射光L及反射光R，光电转换层4进行光电转换(发电)，即将光能转换为电能。
本实施方式的太阳能电池10中，光电转换层4包含非晶硅而构成时，在该光电转换层4与反射电极层2之间设置光吸收层3，因此根据以下理由，可抑制红色地调节外观色。
图2表示与本实施方式的太阳能电池10对应的比较例的太阳能电池100的结构，与图1所示的剖面结构对应。该比较例的太阳能电池100在光电转换层4包含非晶硅而构成时，光吸收层3不设在该光电转换层4与反射电极层2之间，即，除了光电转换层4与反射电极层2相邻的情况外，本实施方式的太阳能电池10(参照图1)具有同样的结构。
该比较例的太阳能电池100(参照图2)中，经由光电转换层4的入射光L原样在反射电极层2上反射，即入射光L的在光电转换层4上被吸收的残余光在反射电极层2反射，因此反射光R的红色被强调。更具体地说，入射光L经由光电转换层4到达反射电极层2时，如上所述，由于构成光电转换层4的非晶硅的光吸收特性，在该光电转换层4中短中波段的光分量有选择的集中并被吸收。这种情况下，最终到达反射电极层2的光，由于长波段的光分量比率相对多，该相对比率多且反映长波段的光分量的色调确定反射光R的色调。从而，确定反射光R的色调，以原样再现因非晶硅的光吸收特性而产生的红色，该反射光R带有强烈的红色。若反射光R带有强烈的红色，显然，基于该反射光R的色调确定的太阳能电池100的外观色的色调也带有强烈的红色，因此难以调节太阳能电池100的外观色的色调，以抑制红色。还有，作为参考进行说明时，如上所述，反射光R经由光电转换层4导入太阳能电池100的外部时，其反射光R的一部分被光电转换层4吸收，与光电转换层4对应的反射光R的吸收量(长波段光的吸收量)显著少于入射光L的吸收量(短中波段的光的吸收量)，因此经由光电转换层4的反射光R也不会改变带有强红色的情况。
相反，本实施方式的太阳能电池10(参照图1)中，经由光电转换层4的入射光L再经由光吸收层3之后在反射电极层2反射，即入射光L中被光电转换层4和光吸收层3吸收后的残余光在反射电极层2上反射，因此与比较例的太阳能电池100相比，反射光R的红色得到抑制。更具体地说，入射光L依次经由光电转换层4和光吸收层3后到达反射电极层2时，如上所述，由于构成光电转换层4的非晶硅的光吸收特性，其光电转换层4中短中波段的光分量有选择且集中被吸收，同时基于光吸收层3的光吸收特性，在该光吸收层3上吸收残余长波段的光分量。这时，最终到达反射电极层2的光中，长波段的光分量比率相对减少，因此反映其相对比率较少的长波段光分量的色调，确定反射光R的色调。从而，不会原样再现因非晶硅的光吸收特性而产生的红色，即令红色柔和地校正反射光R的色调，因此抑制其反射光R的红色。因而，基于反射光R的色调确定的太阳能电池10外观色的色调也因红色得到抑制而可抑制红色地调节太阳能电池10的外观色。
特别是，本实施方式中，光吸收层3的吸收系数α和厚度T的积αT在0.2以上3.0以下范围内(0.2≤αT≤3.0)，基于使经由光电转换层4的光充分被光吸收层3吸收的观点，将该积αT最优化。这时，光吸收层3的光吸收量充分变大，因此带红色的反射光R的强度(光量)充分减少。因而，在色度特性上，反射光R的色调(红色)相对因非晶硅的光吸收特性而产生的色调(红色)偏移较大，因此可充分抑制红色地调节太阳能电池10的外观色。
在这种情况下，从光吸收层3的光吸收特性基于上述的积αT确定可明白，依照光吸收层3的厚度T增减光吸收量的同时，依照该光吸收层3的光吸收量也增减外观色的调节量(色度图上的色度偏移量)。因而，能够通过改变光吸收层3的厚度T来改变外观色的色调，可将该外观色的色调控制成为所需色调。
另外，如上所述，本实施方式中利用设于光电转换层4与反射电极层2之间的光吸收层3的光吸收特性调节太阳能电池10的外观色，因此基于以下理由，能可靠且稳定地调节其外观色，并确保电池特性。
即，作为调节太阳能电池10的外观色的方法，除了上述的利用光吸收层3的方法，还可考虑利用透明电极层5而不用光吸收层3的方法。利用该透明电极层5的方法中，可通过利用依赖透明电极层5厚度的光的干涉现象改变反射光R的色调，调节外观色。但是在这种情况下，与透明电极层5厚度变化对应的反射光R的色调变化方向(色度图上的色度偏移方向)并不与红色的强弱方向对应，即改变透明电极层5厚度，反射光R的红色也无大的变化，因此难以可靠调节外观色成为抑制红色的所需色调。另外，如上述那样与透明电极层5厚度变化对应的反射光R的色调变化方向并不与红色强弱方向对应，若该透明电极层5厚度变化，则反射光R的色调变化不少，随着这种变化，若形成透明电极层5时厚度有偏差，因该透明电极层5厚度的偏差而导致反射光R的色调也发生偏差，因此难以稳定地调节外观色成为抑制红色的所需色调。并且，在这种情况下，制造太阳能电池10时，若在衬底1上形成光电转换层4后的时刻已发生外观色的色调从所需色调偏离的情况，则仅通过调节透明电极层5的厚度，已经难以将外观色的色调修复成所需色调。
另外，作为调节太阳能电池10的外观色的方法，还可考虑利用光电转换层4而不用光吸收层3的方法。利用该光电转换层4的方法中，可通过利用依赖光电转换层4厚度的光吸收现象改变反射光R的色调，调节外观色。但是在这种情况下，为将反射光R的色调控制成红色充分得到抑制，不得不使光电转换层4的厚度过大，即必须将光电转换层4的厚度设定在超过有助于发电性能或耐久性能(例如光劣化耐性)等电池特性的适当的厚度范围，因此难以抑制红色地调节外观色的色调，并且难以确保电池特性。
相反，利用光吸收层3的方法与利用透明电极层5的方法不同，与光吸收层3厚度变化对应的反射光R的色调变化方向与红色的强弱方向对应，即随着光吸收层3的厚度变化，反射光R的红色变化较大，因此可将外观色可靠地调节成为抑制红色的所需色调。另外，即便因透明电极层5厚度的偏差而在反射光R的色调上产生偏差，也可利用光吸收层3充分的色调抑制作用(红色抑制作用)来抵消该色调的偏差，因此可稳定地将外观色调节成为抑制红色的所需色调。因而，能可靠且稳定地调节外观色。
另外，利用光吸收层3的方法与利用光电转换层4的方法不同，由于可与该光电转换层4的厚度不关联地控制外观色的色调，可将光电转换层4的厚度设定在有助于发电性能或耐久性能等电池特性的适当厚度范围内，并调节外观色。因而，可确保电池特性。
另外，本实施方式中，作为光吸收层3的材质，如果从上述的一系列的金属组中选择镍，基于构成光电转换层4的非晶硅和镍之间的电气相互特性，该光吸收层3与光电转换层4良好地欧姆接触。因而，与作为光吸收层3的材质选择镍以外材质的场合相比，可提高太阳能电池10的电气性能。
另外，除上述以外，本实施方式的太阳能电池的色调节方法中，光电转换层4包含非晶硅而构成时，通过在该光电转换层4和反射电极层2之间设置光吸收层3，使光吸收层3吸收经由光电转换层4的光，如上所述，有助于太阳能电池10外观色的反射光R的红色得到抑制。因而，可抑制红色地调节太阳能电池10的外观色。
实施例
以下，就本发明的实施例进行说明。
(实施例1)
经以下工序制造了上述实施方式中说明的太阳能电池。即，首先作为衬底准备PEN膜之后，在该衬底上，通过使用DC溅镀法成膜铝，形成300nm厚度的反射电极层。接着，在反射电极层上，通过使用DC溅镀法成膜金属，形成光吸收层。接着，在光吸收层上，通过使用等离子体CVD(chemical vaper deposition)法成膜非晶硅(nip结膜)，形成650nm厚度的光电转换层。接着，在光电转换层上，通过使用溅镀法成膜ITO，形成透明电极层。这时，为使光电转换层可发电，将该光电转换层和反射电极层及透明电极层集成化。最后，在透明电极层上，通过使用丝网印刷法印刷环氧类树脂，形成封装材料。从而完成太阳能电池。
(实施例2)
除了取代金属而使用硅化物形成光吸收层的特点外，经过与实施例1的制造工序同样的工序制造了太阳能电池。
(实施例3)
除了取代金属而使用不锈钢(SUS)形成光吸收层的特点外，经过与实施例1的制造工序同样的工序制造了太阳能电池。
(比较例)
除了在光电转换层与反射电极层之间不形成光吸收层之外，经过与实施例1的制造工序同样的工序制造了太阳能电池。
关于上述的实施例1～3的太阳能电池，调查了各种特性。还有，调查实施例1～3的太阳能电池的各种特性时，为了比较评价其各种特性，根据需要一并调查比较例的太阳能电池的各种特性。
首先，调查作为光吸收层的材质使用金属的实施例1的太阳能电池的各种特性，得到以下一系列的结果。
第一，作为光吸收层的材质使用镍时，调查透明电极层的厚度及光吸收层的厚度对太阳能电池外观色的影响，得到图3所示的结果。图3表示实施例1的太阳能电池的色度特性(所谓色度图)，“横轴”表示色度x，“纵轴”表示色度y。图3所示的色度是经由封装材料导出太阳能电池外部的反射光的色度，是使用日立株式会社制的U-4000型自记分光光度计测定的结果。该色度的含意及测定方法在后述的图5和图7中也相同。调查上述的影响时，将光吸收层的厚度在2nm、9nm、44nm这3个阶段变化，同时使透明电极层的厚度在50nm、60nm、64nm、70nm这4个阶段变化，从而制造了合计12种太阳能电池。图3所示的一系列的记号表示上述12种太阳能电池，即，关于光吸收层的厚度及透明电极层的厚度，“●(右)”表示2nm、50nm；“●(中央)”表示9nm、50nm；“●(左)”表示44nm、50nm；“▲(右)”表示2nm、60nm；“▲(中央)”表示9nm、60nm；“▲(左)”表示44nm、60nm；“■(右)”表示2nm、64nm；“■(中央)”表示9nm、64nm；“■(左)”表示44nm、64nm；“◆(右)”表示2nm、70nm；“◆(中央)”表示9nm、70nm；“◆(左)”表示44nm、70nm的条件。图3中为比较评价实施例1的太阳能电池的色度特性，也一并显示比较例的太阳能电池的色度特性。有关该比较例的太阳能电池的透明电极层的厚度，“△”表示60nm；“□”表示64nm；“◇”表示70nm。还有，图3中为了有利于判断以下说明的色调变化方向，显示色度特性上的红色的强弱方向Y，更具体地说将红色变强的方向表示为右方向YR，相反，将红色变弱的方向表示为左方向YL。
由图3所示的结果进行判断：实施例1的太阳能电池中，将光吸收层的厚度设定为2nm(●、▲、■、◆(右))、9nm(●、▲、■、◆(中央))、44nm(●、▲、■、◆(左))的任一厚度时，也通过将透明电极层的厚度按50nm、60nm、64nm、70nm的顺序增加(●→▲→■→◆)，色度显著向下方向3A偏移。这表示通过增加透明电极层的厚度改变反射光的色度，但这时的色度变化方向(下方向3A)并不与红色的强弱方向Y对应，因此反射光的红色并未充分得到抑制。另一方面，实施例1的太阳能电池中，将透明电极层的厚度设定为50nm(●)、60nm(▲)、64nm(■)、70nm(◆)的任一厚度时，通过将光吸收层的厚度按2nm、9nm、44nm的顺序增加(●、▲、■、◆(右→中央→左))，色度显著向左方向3B偏移。这表示通过增加光吸收层的厚度改变反射光的色度，并且此时的色度变化方向(左方向3B)与红色的的强弱方向Y对应，更具体地说与红色变弱的左方向YL对应，因此表示充分抑制反射光的红色的情况。还有，比较实施例1的太阳能电池(▲、■、◆)和比较例的太阳能电池(△、□、◇)之间色度，与比较例的太阳能电池相比，实施例1的太阳能电池中该色度显著向左方向3B偏移。这表示通过在光电转换层与反射电极层之间设置光吸收层，基于该光吸收层的存在将反射光的红色充分抑制。由此，本发明(实施例1)的太阳能电池中确认：通过在光电转换层与反射电极层之间设置光吸收层(金属)，可充分抑制红色地调节反射光的色调，且，为充分抑制红色地调节反射光的色调，与利用透明电极层的方法相比，利用光吸收层(金属)的方法更加有效。
还有，这里具体列举数据而未作说明，但除了作为光吸收层的材质采用镍的太阳能电池外，使用后述的表1所列举的一系列金属(镍以外的其它一系列金属)的太阳能电池也同样，调查透明电极层的厚度及光吸收层的厚度对太阳能电池外观色的影响，结果在使用其它一系列的金属的太阳能电池上，也得到有关使用镍的太阳能电池上所得到的结果同样的结果。
第二，在确认之前，调查作为光吸收层的材质使用的镍的光吸收特性，得到图4所示的结果。图4表示实施例1的太阳能电池的光吸收层的光吸收特性，“横轴”表示波长λ(nm)，“纵轴”表示吸收系数α(/cm)。图4中示出波长λ＝750nm的吸收系数α。用以特定该吸收系数α的基准波长(波长＝750nm)在后述的图6和图8中也相同。
由图4所示的结果判断：使用镍而构成的光吸收层中，在波长λ＝360nm～760nm范围内，吸收系数α大致一定。这表示光吸收层具有可吸收短中长波段的光全体的光吸收特性。由此确认：本发明(实施例1)的太阳能电池中，光吸收层(金属)基于上述的大范围波段的光吸收特性，可吸收长波段的光。
第三，调查光吸收层的材质与光吸收特性之间的关联，得到表1所示的结果。表1表示光吸收层的材质与光吸收特性之间的关联，作为“材质”表示一系列的金属，同时作为有助于光吸收层的光吸收特性的因素，表示“吸收系数α(/cm)”和“厚度T(nm)”。表1中，以光吸收层的材质(金属)为代表，列举镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、锰(Mn)、铌(Nb)、钯(Pd)、白金(Pt)、银(Ag)及锌(Zn)。调查上述关联时，考虑一系列金属的吸收系数α，算出满足可充分抑制红色地调节反射光的色调的积αT的适当范围(0.2≤αT≤3.0)的厚度T。表1中的“厚度T”表示满足上述积αT的适当范围的范围(下限～上限)。该“厚度T”的含意与后述表2及表3中的相同。
表1
    材质  吸收系数α(/cm)  厚度T(nm)
    Ni     7.04×105     2～44
    Al     1.44×106     1～22
    Cu     7.25×105     2～43
    Au     7.27×105     2～43
    Mn     6.53×105     3～47
    Nb     5.23×105     3～59
    Pd     8.09×105     2～38
    Pt     7.92×105     2～39
    Ag     8.69×105     2～56
    Zn     7.75×105     2～40
如表1所示，作为光吸收层的材质使用一系列的金属时，按各金属特定光吸收层厚度T的适当范围。因而，通过按各金属设定光吸收层的厚度T，以处于表1所示的适当范围内，从而能够充分抑制红色地调节反射光的色调。
接着，调查作为光吸收层的材质使用硅化物的实施例2的太阳能电池各种特性，得到以下一系列的结果。
第一，关于作为光吸收层的材质使用硅化钯(Pd2Si)的场合，调查透明电极层厚度及光吸收层厚度对太阳能电池外观色的影响，得到图5所示的结果。图5表示实施例2的太阳能电池的色度特性，与图3所示的色度特性对应。调查上述影响时，使光吸收层的厚度在6nm、12nm、25nm这3个阶段变化，使透明电极层的厚度在40nm、62nm、67nm、70nm这4个阶段变化，制造了合计12种太阳能电池。图5所示的一系列的记号表示上述12种太阳能电池，即，关于光吸收层的厚度及透明电极层的厚度，“●(右)”表示6nm、40nm；“●(中央)”表示12nm、40nm；“●(左)”表示25nm、40nm；“▲(右)”表示6nm、62nm；“▲(中央)”表示12nm、62nm；“▲(左)”表示25nm、62nm；“■(右)”表示6nm、67nm；“■(中央)”表示12nm、67nm；“■(左)”表示25nm、67nm；“◆(右)”表示6nm、70nm；“◆(中央)”表示12nm、70nm；“◆(左)”表示25nm、70nm的条件。图3中为比较评价实施例2的太阳能电池的色度特性，也一并显示比较例的太阳能电池的色度特性。有关该比较例的太阳能电池的透明电极层的厚度，“△”表示62nm；“□”表示67nm；“◇”表示70nm。
由图5所示的结果进行判断：实施例2的太阳能电池中，将光吸收层的厚度设定为6nm(●、▲、■、◆(右))、12nm(●、▲、■、◆(中央))、25nm(●、▲、■、◆(左))的任一厚度时，也通过将透明电极层的厚度按40nm、62nm、67nm、70nm的顺序增加(●→▲→■→◆)，色度显著向下方向5A偏移。另一方面，实施例2的太阳能电池中，将透明电极层的厚度设定为40nm(●)、62nm(▲)、67nm(■)、70nm(◆)的任一厚度时，通过将光吸收层的厚度按6nm、12nm、25nm的顺序增加(●、▲、■、◆(右→中央→左))，色度显著向左方向5B偏移。即，在这种情况下，作为光吸收层厚度与透明电极层厚度对色度的影响，得到与参照图3进行说明的场合同样的结果。还有，比较实施例2的太阳能电池(▲、■、◆)和比较例的太阳能电池(△、□、◇)之间色度，与比较例的太阳能电池相比，实施例2的太阳能电池中该色度显著向左方向3B偏移。即，在这种情况下，作为设置光吸收层的效果，得到参照图3说明的场合相同的结果。由此，确认本发明(实施例2)的太阳能电池中：通过在光电转换层与反射电极层之间设置光吸收层(硅化物)，可充分抑制红色地调节反射光的色调，且，为充分抑制红色地调节反射光的色调，其利用光吸收层(硅化物)的方法更加有效。
还有，这里具体列举数据而未作说明，但除了作为光吸收层的材质采用硅化钯的太阳能电池外，使用后述的表2所列举的一系列硅化物(硅化钯以外的其它一系列硅化物)的太阳能电池也同样，调查透明电极层的厚度及光吸收层的厚度对太阳能电池外观色的影响，结果在使用其它一系列的金属的太阳能电池上，也得到有关使用硅化钯的太阳能电池上所得到的结果同样的结果。
第二，在确认之前，调查作为光吸收层的材质使用的硅化钯的光吸收特性，得到图6所示的结果。图6表示实施例2的太阳能电池的光吸收层的光吸收特性，与图4所示的光吸收特性对应。
由图4所示的结果判断：使用硅化钯而构成的光吸收层中，在波长λ＝300nm～830nm范围内，吸收系数α大致一定，即作为光吸收层的光吸收特性，得到与参照图4进行说明时同样的结果。由此确认：本发明(实施例2)的太阳能电池中，光吸收层(硅化物)可吸收长波段的光。
第三，调查光吸收层的材质与光吸收特性之间的关联，得到表2所示的结果。表2表示光吸收层的材质与光吸收特性之间的关联，与表1所示的关联对应。表2中，以光吸收层的材质(硅化物)为代表，列举硅化铬(CrSi或CrSi2)、硅化钴(CoSi、Co2Si或CoSi2)、硅化铁(FeSi或FeSi2)、硅化锰(MnSi)、硅化钼(Mo2Si)、硅化铌(NbSi2)、硅化钯(Pd2Si)、硅化白金(PtSi或Pt2Si)、硅化钽(TaSi2)、硅化钛(TiSi或TiSi2)、硅化钨(WSi2)或硅化镍(NiSi、Ni2Si或NiSi2)。还有，表2中，作为上述一系列的硅化物，仅表示化学式(CrSi、CoSi、FeSi、MnSi、MoSi、NbSi、PdSi、PtSi、TaSi、TiSi、WSi、NiSi)作为代表。
表2
  材质   吸收系数α(/cm)     厚度T(nm)
  CrSi     3.63×105     5～83
  CoSi     3.80×105     5～79
  FeSi     3.39×105     6～88
  MnSi     4.68×105     4～64
  MoSi     4.37×105     5～69
  NbSi     4.90×105     4～61
  PdSi     5.13×105     4～59
  PtSi     4.57×105     4～66
  TaSi     3.80×105     5～79
  TiSi     6.31×105     3～48
  WSi     3.31×105     6～90
  NiSi     3.80×105     5～79
如表2所示，作为光吸收层的材质使用一系列的硅化物时，按各硅化物特定光吸收层厚度T的适当范围。因而，通过按各硅化物设定光吸收层的厚度T，以处于表2所示的适当范围内，从而能够充分抑制红色地调节反射光的色调。
最后，调查作为光吸收层的材质使用不锈钢(SUS)的实施例3的太阳能电池各种特性，得到以下一系列的结果。
第一，关于作为光吸收层的材质使用SUS304的场合，调查透明电极层厚度及光吸收层厚度对太阳能电池外观色的影响，得到图7所示的结果。图7表示实施例3的太阳能电池的色度特性，与图3所示的色度特性对应。调查上述影响时，使光吸收层的厚度在5nm、10nm、20nm这3个阶段变化，使透明电极层的厚度在60nm、62nm、64nm、67nm、70nm这5个阶段变化，制造了合计15种太阳能电池。图10所示的一系列的记号表示上述15种的太阳能电池，即，关于光吸收层的厚度及透明电极层的厚度，“●(右)”表示5nm、60nm；“●(中央)”表示10nm、60nm；“●(左)”表示20nm、60nm；“▲(右)”表示5nm、62nm；“▲(中央)”表示10nm、62nm；“▲(左)”表示20nm、62nm；“■(右)”表示5nm、64nm；“■(中央)”表示10nm、64nm；“■(左)”表示20nm、64nm；“◆(右)”表示5nm、67nm；“◆(中央)”表示10nm、67nm；“◆(左)”表示20nm、67nm；“(右)”表示5nm、70nm；“(中央)”表示10nm、70nm；“(左)”表示20nm、70nm的条件。图7中为比较评价实施例3的太阳能电池的色度特性，也一并显示比较例的太阳能电池的色度特性。有关该比较例的太阳能电池的透明电极层的厚度，“○”表示60nm；“△”表示62nm；“□”表示64nm；“◇”表示67nm；“”表示70nm。
由图7所示的结果进行判断：即便将光吸收层的厚度设定为5nm(●、▲、■、◆、(右))、10nm(●、▲、■、◆、(中央))、20nm(●、▲、■、◆、(左))的任一厚度，也通过将透明电极层的厚度按60nm、62nm、64nm、67nm、70nm的顺序增加(●→▲→■→◆→)，色度显著向下方向7A偏移。与之相比，将透明电极层的厚度设定为60nm(●)、62nm(▲)、64nm(■)、67nm(◆)、70nm()的任一厚度时，通过将光吸收层的厚度按5nm、10nm、20nm的顺序增加(●、▲、■、◆、(右→中央→左))，色度显著向左方向7B偏移。即，在这种情况下，作为光吸收层厚度与透明电极层厚度对色度的影响，得到与参照图3进行说明的场合同样的倾向。还有，比较实施例3的太阳能电池(●、▲、■、◆、)和比较例的太阳能电池(○、△、□、◇、)之间色度，与比较例的太阳能电池相比，实施例3的太阳能电池中该色度显著向左方向7B偏移。即，在这种情况下，作为设置光吸收层的效果，得到与参照图3说明的场合相同的结果。由此，确认本发明(实施例3)的太阳能电池中：通过在光电转换层与反射电极层之间设置光吸收层(不锈钢)，可充分抑制红色地调节反射光的色调，且，为充分抑制红色地调节反射光的色调，其利用光吸收层(不锈钢)的方法更加有效。
第二，在确认之前，调查作为光吸收层的材质使用的SUS304的光吸收特性，得到图8所示的结果。图8表示实施例3的太阳能电池的光吸收层的光吸收特性，与图4所示的光吸收特性对应。
由图8所示的结果判断：使用SUS304而构成的光吸收层中，在波长λ＝300nm～800nm范围内，吸收系数α大致一定，即作为光吸收层的光吸收特性，得到与参照图4进行说明时同样的结果。由此确认：本发明(实施例3)的太阳能电池中，光吸收层(不锈钢)可吸收长波段的光。
第三，在参考之前，对于作为光吸收层的材质使用SUS304的场合，调查反射光的反射特性，得到图9所示的结果。图9表示实施例3的太阳能电池中反射光的光谱特性，“横轴”表示波长λ(nm)，“纵轴”表示反射率RT(％)。调查上述的反射特性时，使光吸收层的厚度在5nm、10nm、20nm这3个阶段变化，同时将透明电极层的厚度固定于70nm，从而制造出3种太阳能电池。关于光吸收层厚度，在图9分别示出“9A”为5nm、“9B”为10nm、“9C”为20nm的条件。
由图9所示的结果判断：作为反射光的光谱特性，在成为红色的要因的波长λ＝约600nm以上的范围有选择地增大反射率RT，特别是，在波长λ＝约610nm、670nm、750nm附近出现光谱峰值。但是，反射率RT即反射光的强度随着光吸收层厚度按5nm(9A)、10nm(9B)、20nm(9C)的顺序增加而逐渐减少。由此确认：在本发明(实施例3)太阳能电池中，通过增加光吸收层(不锈钢)的厚度，可提高反射光的红色的抑制作用。
第四，调查光吸收层的材质和光吸收特性之间的关联，得到表3所示的结果。表3表示光吸收层的材质与光吸收特性之间的关联，与表1所示的关联对应。表3中采用SUS304作为光吸收层的材质(不锈钢)。
表3
  材质   吸收系数α(/cm)  厚度T(nm)
 SUS304      6.29×105    3～50
如表3所示，使用不锈钢(SUS304)作为光吸收层的材质时，特定了光吸收层厚度T的适当范围。因而，通过设定光吸收层的厚度T成为表3所示的适当范围，可充分抑制红色地调节反射光色调。
以上，列举实施方式及实施例说明了本发明，但本发明并不限于上述实施方式及实施例，可作各种变形。具体地说，例如在上述实施方式及实施例中，作为光吸收层的材质列举了一系列的金属、硅化物及不锈钢，但该光吸收层的材质并限于上述列举的材质，只要能利用光吸收层的光吸收特性抑制红色地调节太阳能电池外观色，可自由选择光吸收层的材质。更具体地说，光吸收层的材质可为例如上述列举的种类以外的其它金属、硅化物及不锈钢，或者可为金属、硅化物及不锈钢以外的其它物质。
工业上的利用可能性
本发明的太阳能电池或其色调节方法，例如可适用于低照度用的太阳能电池。

Claims (5)

1.一种太阳能电池，其特征在于包括：
具有光透射性的第一电极层；
具有光反射性的第二电极层；
设于所述第一电极层和所述第二电极层之间，并包含非晶硅的同时将光能转换为电能的光电转换层；以及
设于所述光电转换层和所述第二电极层之间，并具有导电性及光吸收性的光吸收层。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述光吸收层的吸收系数α及厚度T之积αT处于0.2以上3.0以下范围内。
3.如权利要求1或权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于：所述光吸收层包含包括镍、铝、铜、金、锰、铌、钯、白金、银或锌的组中任一种金属。
4.如权利要求1或权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于：所述光吸收层包含包括硅化铬、硅化钴、硅化铁、硅化锰、硅化钼、硅化铌、硅化钯、硅化白金、硅化钽、硅化钛、硅化钨或硅化镍的组中任一种硅化物。
5.一种太阳能电池的色调节方法，调节包括具有光透射性的第一电极层、具有光反射性的第二电极层、设于所述第一电极层和所述第二电极层之间并包含非晶硅的同时将光能转换为电能的光电转换层的太阳能电池的外观色，其特征在于：
通过在所述光电转换层与所述第二电极层之间设置具有导电性及光吸收性的光吸收层，使所述光吸收层吸收经由所述光电转换层而来的光。
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