DE102006014607A1

DE102006014607A1 - Solarzelle

Info

Publication number: DE102006014607A1
Application number: DE102006014607A
Authority: DE
Inventors: Hisao Morooka; Takeshi Echizenya; Hirokazu Fujioka; Saki Takahashi; Kazuo Atsugi Nishi
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; TDK Corp
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; TDK Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2006-10-05
Also published as: US20060219293A1; CN1841789B; CN1841789A; JP2006278878A; US8373058B2; JP4948778B2

Abstract

Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle, die über eine Schicht für fotoelektrische Wandlung (4) verfügt, die amorphes Silicium enthält, ist zwischen dieser und der zweiten Elektrodenschicht eine Schicht für optische Absorption vorhanden. Diese Schicht für optische Absorption (3) verfügt über Lichtabsorptionsvermögen hauptsächlich im Bereich langer Wellenlängen, während sie im Bereich kurzer/mittlerer Wellen nur über selektives Lichtabsorptionsvermögen verfügt. In diesem Fall läuft einfallendes Licht (Sonnenlicht) durch die Schicht für fotoelektrische Wandlung und dann weiter durch die Schicht für optische Absorption, woraufhin es durch die reflektierende Elektrodenschicht (5) reflektiert wird, d. h. , genauer gesagt, wird dort das Restlicht reflektiert, das in den vorigen Schichten nicht absorbiert wurde. Da die zusätzlich vorhandene Schicht für optische Absorption hauptsächlich Licht langer Wellenlängen absorbiert, wird insbesondere der rote Anteil im reflektierten Licht absorbiert. Demgemäß kann ein rötlicher Farbton der amorphes Silicium enthaltenden Solarzelle verringert oder beseitigt werden, wodurch das äußere Aussehen der Solarzelle verbessert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarzelle, also ein Bauteil zum Wandeln von Lichtenergie in elektrische Energie.
In den letzten Jahren wird aus Umweltgesichtspunkten von immer weiter zunehmender fotoelektrischer Energieerzeugung ausgegangen, weswegen insbesondere Solarzellen verstärkt weiterentwickelt werden. Solarzellen wandeln Lichtenergie von Sonnenlicht in elektrische Energie, was durch eine sogenannte fotoelektrische Wandlung erfolgt.
Solarzellen verfügen über eine Schichtstruktur, die dadurch erhalten wird, dass, im Wesentlichen auf ein Substrat eine reflektierende Elektrodenschicht, eine Schicht für fotoelektrische Wandlung (die auch als Spannungserzeugungsschicht bezeichnet wird) und eine transparente Elektrodenschicht in dieser Reihenfolge aufgeschichtet werden. Bei einer Solarzelle dieser Art wird einfallendes Licht (Sonnenlicht), das über die transparente Elektrodenschicht in das Innere der Solarzelle gelangt, durch die reflektierende Elektrodenschicht reflektiert. Wenn das reflektierte Licht erneut durch die transparente Elektrodenschicht zur Außenseite der Solarzelle geleitet wird, wird in der Schicht für fotoelektrische Wandlung eine Spannung erzeugt.

Betreffend die Konfiguration von Solarzellen wurden bereits verschiedene Modi vorgeschlagen. Genauer gesagt, ist eine Technik bekannt, bei der dann, wenn die Schicht für fotoelektrische Wandlung aus amorphem Silicium besteht und die reflektierende Elektrodenschicht als Schichtstruktur ausgebildet wird, bei der eine Schicht aus einem Metall oder einer Legierung (erste Metallschicht) und eine Schicht aus Metall, einer Legierung, rostfreiem Stahl oder einer Siliciumstahllegierung (zweite Metallschicht) in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet sind, die Haftung zwischen der Schicht für fotoelektrische Wandlung und der reflektierenden Elektrodenschicht verbessert ist und wechselseitige Diffusion zwischen ihnen verhindert ist (siehe z. B. JP-B-02-006235).

In den letzten Jahren nimmt die Nachfrage nach Solarzellen, die auch bei niedrigem Beleuchtungspegel arbeiten und z. B. an Uhren oder dergleichen angebracht werden, nicht nur wegen der Energieerzeugungseigenschaften sondern auch aus Designüberlegungen betreffend das äußere Aussehen derartiger Produkte zu. Genauer gesagt, ist bei einer Solarzelle, deren Schicht für fotoelektrische Wandlung aus amorphem Silicium besteht, die äußere Farbe wegen der Lichtabsorptionseigenschaften von amorphem Silicium rötlich. Damit eine Solarzelle das äußere Aussehen eines Produkts wie beispielsweise einer Uhr nicht stört, ist es erforderlich, die nach außen erscheinende Farbe unauffällig zu machen, wozu bisher keine geeigneten Gegenmaßnahmen bekannt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solarzelle mit einer Schicht aus amorphem Silicium zu schaffen, die nach außen hin keine oder nur eine schwach rötliche Farbe zeigt.

Diese Aufgabe ist durch die Solarzelle gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Solarzelle, die über eine Schicht für fotoelektrische Wandlung verfügt, die amorphes Silicium enthält, ist zwischen dieser und der zweiten Elektrodenschicht eine Schicht für optische Absorption vorhanden. Diese Schicht für optische Absorption verfügt über Lichtabsorptionsvermögen hauptsächlich im Bereich langer Wellenlängen, während sie im Bereich kurzer/mittlerer Wellen nur über selektives Lichtabsorptionsvermögen verfügt. In diesem Fall läuft einfallendes Licht (Sonnenlicht) durch die Schicht für fotoelektrische Wandlung und dann weiter durch die Schicht für optische Absorption, woraufhin es durch die reflektierende Elektrodenschicht reflektiert wird, d.h., genauer gesagt, wird dort das Restlicht reflektiert, das in den vorigen Schichten nicht absorbiert wurde. Da die zusätzlich vorhandene Schicht für optische Absorption hauptsächlich Licht langer Wellenlängen absorbiert, wird insbesondere der rote Anteil im reflektierten Licht absorbiert.

Demgemäß kann ein rötlicher Farbton der amorphes Silicium enthaltenden Solarzelle verringert oder beseitigt werden, wodurch das äußere Aussehen der Solarzelle verbessert ist.

Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher werden.
1 ist eine Schnittansicht einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht eines Solarzelle als Vergleichsbeispiel zu einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Diagramm, das die Farbcharakteristik einer Solarzelle gemäß einem Beispiel 1 der Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das das Lichtabsorptionsvermögen einer Schicht für optische Absorption in der Solarzelle des Beispiels 1 zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Farbcharakteristik einer Solarzelle gemäß einem Beispiel 2 der Erfindung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das das Lichtabsorptionsvermögen einer Schicht für optische Absorption in der Solarzelle des Beispiels 2 zeigt.
7 ist ein Diagramm, das die Farbcharakteristik einer Solarzelle gemäß einem Beispiel 3 der Erfindung zeigt.
8 ist ein Diagramm, das das Lichtabsorptionsvermögen einer Schicht für optische Absorption in der Solarzelle des Beispiels 3 zeigt.
9 ist ein Diagramm, das die Spektralcharakteristik von Reflexionslicht bei der Solarzelle des Beispiels 3 zeigt.
Die in der 1 dargestellte Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Batteriebauteil, das Lichtenergie einfallenden Lichts (Sonnenlichts) L unter Verwendung fotoelektrischer Wandlung in elektrische Energie wandelt. Die Solarzelle 10 verfügt über eine transparente Elektrodenschicht 5, eine reflektierende Elektrodenschicht 2, eine Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung zwischen diesen beiden Elektrodenschichten sowie eine Schicht 3 für optische Absorption zwischen der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung und der reflektierenden Elektrodenschicht 2. Genauer gesagt, verfügt die Solarzelle 10 über eine Schichtstruktur, bei der die reflektierende Elektrodenschicht 2, die Schicht 3 für optische Absorption, die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung, die transparente Elektrodenschicht 5 und ein Abdichtmaterial 6 in dieser Reihenfolge auf ein Substrat 1 aufgeschichtet sind, bei dem es sich um einen Kunststofffilm aus beispielsweise Polyethylennaphthalat (PEN) handelt.
Die reflektierende Elektrodenschicht 2 ist eine zweite Elektrodenschicht, die zum Ableiten elektrischer Energie verwendet wird, die in der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung durch Wandlung erzeugt wird. Das Lichtabsorptionsvermögen der reflektierenden Elektrodenschicht 2 entspricht einer Funktion, gemäß der sie das einfallende Licht L dadurch als Reflexionslicht R zur Außenseite der Solarzelle 10 leiten kann, dass sie das in das Innere derselben geleitete einfallende Licht L reflektiert. Die reflektierende Elektrodenschicht 2 wird dadurch hergestellt, dass sie mit einem Licht reflektierenden, leitenden Material versehen wird, wie Aluminium (Al), Platin (Pt), Silber (Ag) oder Titan (Ti).
Die Schicht 3 für optische Absorption verfügt über elektrische Leitfähigkeit und optisches Absorptionsvermögen, d.h., sie stellt die nach außen erscheinende Farbe der Solarzelle 10 durch Absorbieren eines Teils des einfallenden Lichts L ein. Genauer gesagt, stellt die Schicht 3 für optische Absorption den scheinbaren Farbton der Solarzelle 10, der durch den Farbton des Reflexionslichts R bestimmt ist, dadurch ein, dass sie Licht absorbiert, das durch die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung läuft, und zwar Restlicht in einem speziellen Wellenlängenbereich, das sie erreicht, nachdem es zunächst teilweise durch die zur Spannungserzeugung verwendete Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung absorbiert wurde. "Licht in einem speziellen Wellenlängenbereich" ist Licht im Bereich langer Wellenlängen von ungefähr 600 nm oder mehr, der im Wesentlichen dem roten Farbbereich entspricht.
Genauer gesagt, besteht für die Schicht 3 für optische Absorption eine spezielle Beziehung zwischen einem Absorptionskoeffizienten α und der Dicke T, um ausreichend viel Licht im speziellen Wellenlängenbereich zu absorbieren. Insbesondere liegt das Produkt genauer gesagt, liegt das Produkt αT aus dem Absorptionskoeffizienten αT und der Dicke T der Schicht 3 für optische Absorption vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 3,0 (0,2 ≤ αT ≤ 3,0). Die Dicke T der Schicht 3 für optische Absorption kann frei im Bereich eingestellt werden, in dem diese Beziehung für das Produkt αT erfüllt ist.
Die Schicht 3 für optische Absorption wird dadurch hergestellt, dass sie entweder eines der folgenden Metalle: Nickel (Ni), Alu minium (Al), Kupfer (Cu), Gold (Au), Mangan (Mn), Niob (Nb), Palladium (Pd), Platin (Pt), Silber (Ag) und Zinn(Zn), oder eines der folgenden Silicide enthält: Chromsilicid (CrSi oder CrSi₂), Kobaltsilicid (CoSi, So₂Si oder CoSi₂), Eisensilicid (Fe-Si oder FeSi₂), Mangansilicid (MnSi), Molybdänsilicid (Mo₂Si), Niobsilicid (NbSi₂), Palladiumsilicid (Pd₂Si), Platinsilicid (PtSi oder Pt₂Si), Tantalsilicid (TaSi₂), Titansilicid (TiSi oder TiSi₂), Wolframsilicid (Wsi₂) und Nickelsilicid (NiSi, Ni₂Si oder NiSi₂). Die Schicht 3 für optische Absorption kann auch so hergestellt werden, dass sie nicht eines der oben beschriebenen Metalle oder Silicide enthält, sondern rostfreien Stahl (SUS).
Die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung wandelt die Lichtenergie des einfallenden Lichts L in elektrische Energie. Sie wird so hergestellt, dass sie amorphes Silicium (a-Si) enthält und über eine Struktur mit pin-Übergang (n-/i-/p-Schicht) verfügt. Insbesondere absorbiert die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung Licht im speziellen Wellenlängenbereich des einfallenden Lichts L auf Grund des selektiven Lichtabsorptionsvermögens von amorphem Silicium auf intensive Weise, um dabei eine Energiewandlung auszuführen. Hier ist das "Licht im speziellen Wellenlängenbereich" Licht mit kurzen und mittleren Wellenlängen unter 600 nm, also Licht in einem Farbbereich, der im Wesentlichen grün und blau entspricht. Die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung absorbiert Licht in diesem speziellen Wellenlängenbereich, und sie führt dabei die genannte Energiehandlung aus. Außerdem verfügt sie über etwas Licht außerhalb dieses Wellenlängenbereichs, also bei längeren Wellenlängen von ungefähr 600 nm oder noch mehr und führt dabei eine Energiewandlung aus.
Die transparente Elektrodenschicht 5 ist eine Elektrodenschicht, die zum Ableiten von in der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung gewandelter elektrischer Energie verwendet wird. Auf Grund ihres Lichtabsorptionsvermögens lässt die transparente Elektrodenschicht 2 einfallendes Licht L in das Innere der Solarzelle 10 zur Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung hindurch, und sie lässt auch das durch die reflektierende Elektrodenschicht 2 reflektierte Reflexionslicht R zur Außenseite der Solarzelle 10 durch. Die transparente Elektrodenschicht 5 wird so hergestellt, dass sie aus einem lichtdurchlässigen, leitenden Material, wie beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO) besteht.
Das Abdichtmaterial 6 schützt den Hauptteil, (d.h. hauptsächlich die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung und dergleichen) der Solarzelle 10. Es besteht z. B. aus einem lichtdurchlässigen, isolierenden Material wie Epoxyharz.
Wenn einfallendes Licht in die in der 1 dargestellte Solarzelle 10 eintritt, durchläuft es das Abdichtungsmaterial 6, die transparente Elektrodenschicht 5, die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung und die Schicht 3 für optische Absorption in dieser Reihenfolge, und es erreicht die reflektierende Elektrodenschicht 2, wird also durch das gesamte Innere der Solarzelle 10 geleitet. Das durch die reflektierende Elektrodenschicht 2 reflektierte Licht wird zum Reflexionslicht R, das sequenziell in umgekehrter Reihenfolge durch die genannten Schichten läuft und zur Außenseite der Solarzelle 10 geführt wird.
Das einfallende Licht L wird durch die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung absorbiert, während es in das Innere der Solarzelle 10 läuft, und das Reflexionslicht R wird ebenfalls dort absorbiert, während es zur Außenseite des Solarzelle 10 läuft, so dass die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung eine fotoelektrische Wandlung (Spannungserzeugung) sowohl unter Verwendung des einfallenden Lichts L als auch des Reflexionslichts R ausführt, um elektrische Energie zu erzeugen.
Bei der Solarzelle 10 gemäß der Ausführungsform enthält die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung amorphes Silicium, und die Schicht 3 für optische Absorption ist zwischen ihr und der reflektierenden Elektrodenschicht 2 vorhanden. Daher kann die nach außen erscheinende Farbe so eingestellt werden, dass der bisher erzielte rötliche Ton unterdrückt ist. Dies wird nachfolgende genauer erläutert.
Die 2 zeigt die Konfiguration einer Solarzelle 100 als Vergleichsbeispiel zur Solarzelle 10 gemäß der Ausführungsform, wobei diese Konfiguration der in der 1 dargestellten Schnittkonfiguration entspricht. Bei dieser Solarzelle 100 fehlt die Schicht 3 für optische Absorption, so dass die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung direkt an die reflektierende Elektrodenschicht 2 angrenzt. Daher läuft bei dieser Solarzelle 100 des Vergleichsbeispiels das einfallende Licht L durch die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung, und es wird durch die reflektierende Elektrodenschicht 2 reflektiert, wobei es sich genauer gesagt um denjenigen Teil des einfallenden Lichts handelt, der nicht durch die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung absorbiert wurde. Dabei handelt es sich hauptsächlich um rötliches Licht, da Lichtkomponenten im kurzen und mittleren Wellenlängenbereich durch die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung selektiv und intensiv absorbiert wurden. Daher ist im Licht, das die reflektierende Elektrodenschicht 2 erreicht, der Anteil von Komponenten im langen Wellenlängenbereich hoch. Wenn dieses Licht durch die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung zurückläuft, werden nochmals vor allem Komponenten im kürzeren und mittleren Wellenlängenbereich absorbiert, so dass der Rotanteil noch höher wird. Damit enthält das wieder nach außen gestrahlte Licht besonders viele Komponenten im langen Wellenlängenbereich, so dass die Solarzelle 100 nach außen hin rötlich erscheint.
Andererseits läuft bei der in der 1 dargestellten Solarzelle 10 gemäß der Ausführungsform das einfallende Licht L zusätzlich durch die Schicht 3 für optische Absorption, in der vor allem Licht im langen Wellenlängenbereich, d.h. rötliches Licht, absorbiert wird. Licht im kürzeren und mittleren Wellenlängenbe reich wird, wie beim beschriebenen Vergleichsbeispiel, in der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung besonders stark absorbiert. Demgemäß sind im Licht, das schließlich die reflektierende Elektrodenschicht 2 erreicht, alle Komponenten, im kürzeren, mittleren und längeren Wellenlängenbereich, geschwächt, so dass der rötliche Farbton verringert oder verschwunden ist. Derselbe Effekt wiederholt sich für das Reflexionslicht R, d.h., es werden zunächst die Komponenten im längeren Wellenlängenbereich in der Schicht 3 für optische Absorption absorbiert, und dann werden die Komponenten in kürzeren und mittleren Wellenlängenbereich durch die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung absorbiert. Somit kann durch das Lichtabsorptionsvermögen der Schicht 3 für optische Absorption der nach außen erscheinende Farbton eingestellt werden.
Genauer gesagt, ist, wie bereits beschrieben, bei der Ausführungsform das Produkt αT aus dem Absorptionskoeffizienten α und der Dicke T der Schicht 3 für optische Absorption im Bereich von 0,2 bis 3,0 (0,2 ≤ αT ≤ 3,0) eingestellt, wodurch das Produkt αT dahingehend optimiert ist, dass aus dem Licht, das durch die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung gelaufen ist, ausreichend viele Komponenten im langen Wellenlängenbereich durch die Schicht 3 für optische Absorption absorbiert werden, d.h., dass viel rotes Licht absorbiert wird, wodurch das aus der Solarzelle 10 austretende Reflexionslicht nicht mehr rötlich erscheint.
Da das Lichtabsorptionsvermögen der Schicht 3 für optische Absorption vom genannten Produkt αT abhängt, kann die Stärke der Absorption im langen Wellenlängenbereich durch die Dicke T der Schicht 3 für optische Absorption eingestellt werden. Damit kann der rötliche Anteil nur verringert werden, wenn nämlich die Dicke T gering ist, oder er kann ganz zum Verschwinden gebracht werden, wenn die Dicke T groß ist.
So kann bei der oben beschriebenen Ausführungsform unter Verwendung des Lichtabsorptionsvermögens der Schicht 3 für optische Absorption zwischen der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung und der reflektierenden Elektrodenschicht 2 die nach außen erscheinende Farbe der Solarzelle 10 eingestellt werden, wobei jedoch die fotoelektrische Wandlung nicht beeinträchtigt wird.
Als anderes Einstellverfahren zum Einstellen der nach außen erscheinenden Farbe einer Solarzelle könnte ein solches in Betracht gezogen werden, bei dem ein Lichtinterferenzeffekt der transparenten Elektrodenschicht 5 ausgenutzt wird, der von deren Dicke abhängt. Jedoch muss hierbei die Dicke der transparenten Elektrodenschicht 5 sehr genau eingestellt werden, um den gewünschten Farbton des Reflexionslichts R zu erzielen. Weiterhin besteht die Schwierigkeit, dass der Farbton des Reflexionslichts R vor seinem Auftreffen auf die transparente Elektrodenschicht 5 vom Lichtabsorptionsvermögen der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung abhängt, das durch die Dicke dieser Schicht bestimmt ist. Es muss also auch die Dicke der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung bei der Herstellung sehr genau eingestellt werden.
Weiterhin könnte auch daran gedacht werden, die nach außen erscheinende Farbe der Solarzelle dadurch einzustellen, dass die Dicke der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung vergrößert wird, deren Lichtabsorptionsvermögen für Licht im langen Wellenlängenbereich zwar gering aber doch von null verschieden ist. Wenn also eine besonders dicke Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung verwendet wird, kann auch rötliches Licht absorbiert werden. Jedoch müsste dazu die Dicke der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung so stark erhöht werden, dass der geeignete Dickenbereich für gute fotoelektrische Wandlung überschritten wird. Auch leidet bei einer dicken Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung die Beständigkeit einer Solarzelle dahingehend, dass sich ihre Eigenschaften auf Grund der Lichteinstrahlung im Lauf der Zeit stark verschlechtern. Daher ist es schwierig, gute Wandlungseigenschaften aufrechtzuerhalten, wenn auf diesem Weg versucht wird, die nach außen erscheinende rötliche Farbe zu unterdrücken.
Andererseits entspricht beim erfindungsgemäßen Verfahren des Verwendens der Schicht 3 für optische Absorption, verschieden vom Verfahren des Verwendens der transparenten Elektrodenschicht 5, eine Dickenänderung der betreffenden Schicht eine starke Änderung der Stärke des roten Anteils im Reflexionslicht R. Demgemäß kann die nach außen erscheinende Farbe genau auf den gewünschten Farbton, mit verringertem Rotanteil, eingestellt werden. Selbst wenn der Farbton des Reflexionslichts R auf Grund einer Dickenvariation der transparenten Elektrodenschicht 5 variiert, wird diese Variation durch einen ausreichenden Farbton-Unterdrückungseffekt (Unterdrückung des roten Anteils) der Schicht 3 für optische Absorption aufgehoben. So kann die nach außen erscheinende Farbe stabil auf den gewünschten Farbton ohne hohen Rotanteil eingestellt werden.
Dabei kann die Farbe unabhängig von der Dicke der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung eingestellt werden, so dass deren Dicke so gewählt wird, dass optimale fotoelektrische Wandlung und stabiler Langzeitbetrieb erzielt werden.
Wenn bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß der 1 Nickel als Material der Schicht 3 für optische Absorption aus der genannten Gruppe von Metallen gewählt wird, besteht sie auf Grund der elektrischen Kompatibilität zwischen Nickel und dem amorphen Silicium der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung mit dieser in zufriedenstellendem ohmschem Kontakt. So sind die elektrischen Eigenschaften der Solarzelle 10 bei der Auswahl von Nickel für die Schicht 3 für optische Absorption besser als dann, wenn für diese Schicht ein anderes Material ausgewählt wird.
Als Nächstes werden Beispiele der Erfindung beschrieben.
Beispiel 1
Durch Ausführen der nachfolgend beschriebenen Prozeduren wurden Solarzellen gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hergestellt. Als Erstes wurde ein PEN-Film als Substrat hergestellt. Danach wurde auf diesem ein Aluminiumfilm durch Gleichstromsputtern hergestellt, der eine reflektierende Elektrodenschicht 2 mit einer Dicke von 300 nm bildete. Anschließend wurde durch Ausbilden eines Metallfilms auf dieser Schicht unter Verwendung von Gleichstromsputtern eine Schicht 3 für optische Absorption hergestellt. Durch plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung wurde darauf ein Film aus amorphem Silicium (Film mit nip-Übergang) als Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung mit einer Dicke von 650 nm hergestellt. Anschließend wurde durch Sputtern ein ITO-Film hergestellt, um eine transparente Elektrodenschicht auszubilden. Durch diese Vorgehensweise wurden die Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung, die reflektierende Elektrodenschicht und die transparente Elektrodenschicht integriert, um in der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung elektrische Energie erzeugen zu können. Schließlich wurde durch Aufdrucken von Epoxyharz unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens auf der transparenten Elektrodenschicht das Abdichtelement ausgebildet. So wurde eine Solarzelle fertiggestellt.
Beispiel 2
Eine Solarzelle wurde durch Ausführen ähnlicher Prozeduren, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben sind, hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass eine Schicht 3 für optische Absorption unter Verwendung eines Silicids an Stelle eines Metalls hergestellt wurde.
Beispiel 3
Eine Solarzelle wurde durch Ausführen ähnlicher Prozeduren, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben sind, hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass eine Schicht 3 für optische Absorption unter Verwendung von rostfreiem Stahl (SUS) an Stelle eines Metalls hergestellt wurde.
Vergleichsbeispiel
Eine Solarzelle wurde durch Ausführen ähnlicher Prozeduren, wie sie beim Beispiel 1 beschrieben sind, hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass zwischen der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung und der reflektierenden Elektrodenschicht keine Schicht 3 für optische Absorption hergestellt wurde.
Für die Solarzellen gemäß den Beispielen 1 bis 3 und diejenige gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden charakteristische Eigenschaften untersucht.
Für die Solarzelle gemäß dem Beispiel 1 wurden die Einflüsse der Dicke der transparenten Elektrodenschicht und der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption auf die nach außen erscheinende Farbe untersucht, wenn Nickel als Material für die Schicht 3 für optische Absorption verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in der 3 dargestellt, die die Farbcharakteristik (das sogenannte Chrominanzdiagramm) der Solarzelle des Beispiels 1 zeigt. Entlang der horizontalen Achse ist die Chrominanz x aufgetragen, und entlang der vertikalen Achse die Chrominanz y. Es handelt sich um die Chrominanz von Reflexionslicht, das durch das Abdichtelement zur Außenseite der Solarzelle geleitet wird, wobei die Messung mit einem selbst-registrierenden Spektrometer U-4000 von Hitachi, Ltd., erfolgte. Die Definition der Chrominanz sowie das Messverfahren sind auch bei den 5 und 7, die später be schrieben werden, ähnlich verwendet. Um den Einfluss der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption zu untersuchen, wurde diese zu 2 nm, 9 nm und 44 nm gewählt, und die Dicke der transparenten Elektrodenschicht wurde auf 50 nm, 60 nm, 64 nm und 70 nm, eingestellt, so dass insgesamt zwölf verschiedene Arten von Solarzellen hergestellt wurden. Eine Reihe von in der 3 dargestellten Symbolen kennzeichnet diese zwölf verschiedene Arten. Genauer gesagt, gelten für die Dicke der Schicht 3 für optische Absorption und diejenige der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung die folgenden Werte: massiver Kreis (rechts) 2 nm bzw. 50 nm; massiver Kreis (Zentrum) 9 nm bzw. 50 nm; massiver Kreis (links) 44 nm bzw. 50 nm; massives Dreieck (rechts) 2 nm bzw. 60 nm; massives Dreieck (Zentrum) 9 nm bzw. 60 nm; massives Dreieck (links) 44 nm bzw. 60 nm; massives Quadrat (rechts) 2 nm bzw. 64 nm; massives Quadrat (Zentrum) 9 nm bzw. 64 nm; massives Quadrat (links) 44 nm bzw. 64 nm; massive Raute (rechts) 2 nm bzw. 70 nm; massive Raute (Zentrum) 9 nm bzw. 70 nm; und massive Raute (links) 44 nm bzw. 70 nm. Zum Vergleich sind in der 3 auch die Chrominanzeigenschaften der Solarzelle gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 dargestellt, wobei die Dicke der transparenten Elektrodenschicht bei der Solarzelle gemäß dem Vergleichsbeispiel die folgenden Werte zeigt: freies Dreieck 60 nm; freies Quadrat 64 nm und freie Raute 70 nm.
Um in der 3 die Richtung deutlich erkennbar zu machen, in der sich der rote Anteil der nach außen erscheinenden Farbe verstärkt, ist oben eine Linie mit zwei Pfeilköpfen dargestellt. Der Pfeilkopf YR zeigt in Richtung (nach rechts), in der der Rotanteil größer wird, während der Pfeilkopf YL (nach links) in der Richtung zeigt, in der der Rotanteil schwächer wird.
Wie es aus den in der 3 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, verschiebt sich durch Erhöhen der Dicke der transparenten Elektrodenschicht in der Reihenfolge 50 nm, 60 nm, 64 nm und 70 nm (massiver Kreis 2 -> massives Dreieck -> massives Quadrat -> massive Raute) die Chrominanz stark in einer Abwärtsrichtung 3A, unabhängig davon, wie die Dicke der Schicht 3 für optische Absorption eingestellt wurde, also auf 2 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat und Raute (rechts)), 9 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat und Raute (Zentrum)) oder 44 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat und Raute (links)). Dies bedeutet, dass dann, wenn die Dicke der transparenten Elektrodenschicht erhöht wird, sich zwar die Chrominanz des Reflexionslichts ändert, jedoch der rote Anteil in ihm nicht ausreichend unterdrückt werden kann, da die Änderungsrichtung dabei, d.h. die Abwärtsrichtung 3A, nicht genau der Richtung Y entspricht, in der sich der Rotanteil stark ändert. Dagegen wird bei der Solarzelle des Beispiels 1 unabhängig davon, ob die Dicke der transparenten Elektrodenschicht auf 50 nm (massiver Kreis), 60 nm (massives Dreieck), 64 nm (massives Quadrat) und 70 nm (massive Raute) eingestellt ist, durch Erhöhen der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption in der Reihenfolge 2 nm, 9 nm und 44 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat und Raute (rechts -> Zentrum -> links)) die Chrominanz stark in der Richtung 3B nach links verschoben. Dies bedeutet, dass durch Erhöhen der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption eine Änderung der Chrominanz des Reflexionslichts erzielt wird. Dass hierbei die Richtung mit sich ändernder Chrominanz (Richtung 3B nach links) ziemlich genau mit der Änderungsrichtung Y des Rotanteils übereinstimmt, genauer gesagt, der Richtung YL, in der Rotanteil kleiner wird, kann der Rotanteil im Reflexionslicht ausreichend herabgedrückt werden. Wenn die Chrominanz der Solarzelle des Beispiels 1 (massives Dreieck, Quadrat und Raute) mit der des Vergleichsbeispiels (freies Dreieck, Quadrat und Raute) verglichen wird, ist die Verschiebung in der Richtung 3B nach links bei der Solarzelle des Beispiels 1 größer als bei der des Vergleichsbeispiels. Dies bedeutet, dass durch Anbringen der Schicht 3 für optische Absorption zwischen der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung und der reflektierenden Elektrodenschicht der Rotanteil im Reflexionslicht ausreichend herabgedrückt werden kann. Außerdem wurde gezeigt, dass das Verfahren des Verwendens der Schicht 3 für optische Absorption (aus Metall) zum Einstellen des Farbtons des Reflexionslichts effektiver als das Verfahren des Verwendens der transparenten Elektrodenschicht zu diesem Zweck ist.
Es wird hier zwar nicht mit konkreten Daten beschrieben, jedoch wurden die Einflüsse der Dicke der transparenten Elektrodenschicht und der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption auf die nach außen erscheinende Farbe von Solarzellen nicht nur für Nickel als Material der Schicht 3 für optische Absorption untersucht, sondern auch für andere Metalle als Nickel, wie sie in der Tabelle 1 aufgelistet sind, die später beschrieben wird. Dabei wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.
Zweitens wurde zur Klarstellung das Lichtabsorptionsvermögen von Nickel, das als Material für die Schicht 3 für optische Absorption verwendet wurde, untersucht, und die Ergebnisse sind in der 4 dargestellt. In dieser ist entlang der horizontalen Achse die Wellenlänge λ (nm) aufgetragen, und auf der vertikalen Achse ist der Absorptionskoeffizient α (/cm) aufgetragen. Eine Referenzlänge λ von 750 nm zum Spezifizieren des Absorptionskoeffizienten α gilt auch für die 6 und 8, die später beschrieben werden.
Wie es aus den in der 4 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, ist der Absorptionskoeffizient α im Wellenlängenbereich von 360 nm bis 760 nm in der aus Nickel hergestellten Schicht 3 für optische Absorption beinahe konstant. Dies zeigt, dass die Schicht 3 für optische Absorption mit diesem Lichtabsorptionsvermögen Licht im gesamten Wellenlängenbereich kurzer und mittlerer Wellenlängen aber auch im langen Wellenlängenbereich absorbieren kann.
Drittens wurde der Zusammenhang zwischen dem Material der Schicht 3 für optische Absorption und dem Lichtabsorptionsvermö gen untersucht, wobei die in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erzielt wurden. Als Material ist eine Reihe von Metallen angegeben. Als Faktoren, die zum Lichtabsorptionsvermögen der Schicht 3 für optische Absorption beitragen, sind der Absorptionskoeffizient α (/cm) und die Dicke T (nm) dargestellt. Die untersuchten Metalle sind Nickel (Ni), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Gold (Au), Mangan (Mn), Niob (Nb), Palladium (Pd), Platin (Pt), Silber (Ag) und Zinn(Zn) ausgehend von jeweiligen Absorptionskoeffizienten α wurde der jeweils zugehörige Bereich von Dicken T aus der Beziehung 0,2 ≤ αT ≤ 3,0 berechnet. Dieser Dickenbereich ist in der Tabelle durch die jeweilige Untergrenze und die Obergrenze angegeben. Diese Definition der Dicke T ist in den Tabellen 2 und 3, die später beschrieben werden, dieselbe.
Tabelle 1
Als Nächstes wurden die Eigenschaften einer Solarzelle gemäß dem Beispiel 2, bei dem ein Silicid als Material der Schicht 3 für optische Absorption verwendet ist, untersucht, wobei die folgenden Ergebnisse erzielt wurden.
Als Erstes wurden Palladiumsilicid (Pd₂Si) verwendet, und die zugehörigen Ergebnisse sind in der 5 dargestellt, die die Chrominanzcharakteristik der Solarzelle gemäß dem Beispiel 2 zeigt und der in der 3 dargestellten Charakteristik entspricht. Es wurden wiederum drei verschiedene Dicken der Schicht 3 für optische Absorption, nämlich 6 nm, 12 nm und 25 nm, sowie vier verschiedene Dicken der transparenten Elektrodenschicht, nämlich 40 nm, 62 nm, 67 nm und 77 nm verwendet, d.h., es wurden insgesamt zwölf verschiedene Solarzellen hergestellt. Eine Reihe von Symbolen in der 5 kennzeichnet diese zwölf verschiedenen Solarzellen. Dabei sind die Dicke der Schicht 3 für optische Absorption und diejenige der transparenten Elektrodenschicht die Folgenden: massiver Kreis (rechts) 6 nm bzw. 40 nm; massiver Kreis (Zentrum) 12 nm bzw. 40 nm; massiver Kreis (links) 25 nm bzw. 40 nm; massives Dreieck (rechts) 6 nm bzw. 62 nm, massives Dreieck (Zentrum) 12 nm bzw. 62 nm; massives Dreieck (links) 25 nm bzw. 62 nm; massives Quadrat (rechts) 6 nm bzw. 67 nm; massives Quadrat (Zentrum) 12 nm bzw. 67 nm; massives Quadrat (links) 25 nm bzw. 67 nm, massive Raute (rechts) 6 nm bzw. 70 nm; massive Raute (Zentrum) 12 nm bzw. 70 nm und massive Raute (links) 25 nm bzw. 70 nm. In der 5 ist auch die Chrominanzcharakteristik einer Solarzelle gemäß dem Vergleichsbeispiel dargestellt. Die Dicken der transparenten Elektrodenschicht bei dieser betrugen: freies Dreieck 62 nm; freies Quadrat 67 nm und freie Raute 70 nm.
Wie es aus den in der 5 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, verschiebt sich durch Erhöhen der Dicke der transparenten Elektrodenschicht in der Reihenfolge 40 nm, 62 nm, 67 nm und 70 nm (massiver Kreis 2 -> massives Dreieck -> massives Quadrat -> massive Raute) die Chrominanz stark in einer Abwärtsrichtung 5A, unabhängig davon, wie die Dicke der Schicht 3 für optische Absorption eingestellt wurde, also auf 6 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat und Raute (rechts)), 12 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat und Raute (Zentrum)) oder 25 nm (massi ver Kreis, Dreieck, Quadrat und Raute (links)). Dagegen wird bei der Solarzelle des Beispiels 2 unabhängig davon, ob die Dicke der transparenten Elektrodenschicht auf 40 nm (massiver Kreis), 62 nm (massives Dreieck), 67 nm (massives Quadrat) und 70 nm (massive Raute) eingestellt ist, durch Erhöhen der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption in der Reihenfolge 6 nm, 12 nm und 25 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat und Raute (rechts -> Zentrum -> links)) die Chrominanz stark in der Richtung 5B nach links verschoben. Auch in diesem Fall wurden ähnliche Ergebnisse erhalten, wie sie unter Bezugnahme auf die 3 zum Einfluss der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption und der Dicke der transparenten Elektrodenschicht auf die Chrominanz Wenn die Chrominanz der Solarzelle des Beispiels 2 (massives Dreieck, Quadrat und Raute) mit der des Vergleichsbeispiels (freies Dreieck, Quadrat und Raute) verglichen wird, ist die Verschiebung in der Richtung 5B nach links bei der Solarzelle des Beispiels 2 größer als bei der des Vergleichsbeispiels. Dies bedeutet, dass durch Anbringen der Schicht 3 für optische Absorption zwischen der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung und der reflektierenden Elektrodenschicht der Rotanteil im Reflexionslicht ausreichend herabgedrückt werden kann. Außerdem wurde gezeigt, dass das Verfahren des Verwendens der Schicht 3 für optische Absorption (aus Silicid) zum Einstellen des Farbtons des Reflexionslichts effektiver als das Verfahren des Verwendens der transparenten Elektrodenschicht zu diesem Zweck ist.
Es wird hier zwar nicht mit konkreten Daten beschrieben, jedoch wurden die Einflüsse der Dicke der transparenten Elektrodenschicht und der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption auf die nach außen erscheinende Farbe von Solarzellen nicht nur für Palladiumsilicid als Material der Schicht 3 für optische Absorption untersucht, sondern auch für andere Silicide als Palladiumsilicid, wie sie in der Tabelle 2 aufgelistet sind, die später beschrieben wird. Dabei wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.
Zweitens wurde zur Klarstellung das Lichtabsorptionsvermögen von Palladiumsilicid, das als Material für die Schicht 3 für optische Absorption verwendet wurde, untersucht, und die Ergebnisse sind in der 6 dargestellt. 6 zeigt das Lichtabsorptionsvermögen der optischen Absorptionsschicht der Solarzelle des Beispiels 2, und dieses entspricht demjenigen, das in der 4 dargestellt ist.
Es wird hier zwar nicht mit konkreten Daten beschrieben, jedoch wurden die Einflüsse der Dicke der transparenten Elektrodenschicht und der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption auf die nach außen erscheinende Farbe von Solarzellen nicht nur für Nickel als Material der Schicht 3 für optische Absorption untersucht, sondern auch für andere Metalle als Nickel, wie sie in der Tabelle 1 aufgelistet sind, die später beschrieben wird. Dabei wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.
Zweitens wurde zur Klarstellung das Lichtabsorptionsvermögen von Nickel, das als Material für die Schicht 3 für optische Absorption verwendet wurde, untersucht, und die Ergebnisse sind in der 4 dargestellt. In dieser ist entlang der horizontalen Achse die Wellenlänge λ (nm) aufgetragen, und auf der vertikalen Achse ist der Absorptionskoeffizient α (/cm) aufgetragen. Eine Referenzlänge λ von 750 nm zum Spezifizieren des Absorptionskoeffizienten α gilt auch für die 6 und 8, die später beschrieben werden.
Wie es aus den in der 6 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, ist der Absorptionskoeffizient λ am Wellenlängenbereich von 300 nm bis 830 nm in der aus Palladiumsilicid hergestellten Schicht 3 für optische Absorption beinahe konstant. Dies zeigt, dass die Schicht 3 für optische Absorption mit diesem Lichtabsorptionsvermögen Licht im gesamten Wellenlängenbereich kurzer und mittlerer Wellenlängen aber auch im langen Wel lenlängenbereich absorbieren kann wie beim unter Bezugnahme auf die 4 erläuterten Beispiel 1.
Drittens wurde der Zusammenhang zwischen dem Material der Schicht 3 für optische Absorption und dem Lichtabsorptionsvermögen untersucht, wobei die in der Tabelle 2 angegebenen Ergebnisse erzielt wurden, und sie entspricht der Tabelle 1. In der Tabelle 2 sind die folgenden Silicide als Material für die Schicht 3 für optische Absorption angegeben: Chromsilicid (CrSi oder CrSi₂), Kobaltsilicid (CoSi, So₂Si oder CoSi₂), Eisensilicid (Fe-Si oder FeSi₂), Mangansilicid (MnSi), Molybdänsilicid (Mo₂Si), Niobsilicid (NbSi₂), Palladiumsilicid (Pd₂Si), Platinsilicid (PtSi oder Pt₂Si), Tantalsilicid (TaSi₂), Titansilicid (TiSi oder TiSi₂), Wolframsilicid (Wsi₂) und Nickelsilicid (NiSi, Ni₂Si oder NiSi₂). Die Tabelle 2 zeigt nur eine jeweilige repräsentative chemische Formel (CrSi, CoSi, FeSi, MnSi, MoSi, NbSi, PdSi, PtSi, TaSi, TiSi, WSi und NiSi) als Reihe von Siliciden.
Tabelle 2
Schließlich wurden die Eigenschaften einer Solarzelle gemäß dem Beispiel 3, bei dem ein rostfreier Stahl (SUS) als Material der Schicht 3 für optische Absorption verwendet ist, untersucht, wobei die folgenden Ergebnisse erzielt wurden.
Als Erstes wurde SUS304 verwendet, und die zugehörigen Ergebnisse sind in der 7 dargestellt, die die Chrominanzcharakteristik der Solarzelle gemäß dem Beispiel 3 zeigt und der in der 7 dargestellten Charakteristik entspricht. Es wurden wiederum drei verschiedene Dicken der Schicht 3 für optische Absorption, nämlich 5 nm, 10 nm und 20 nm, sowie fünf verschiedene Dicken der transparenten Elektrodenschicht, nämlich 60 nm, 62 nm, 64 nm, 67 nm und 70 nm verwendet, d.h., es wurden insgesamt fünfzehn verschiedene Solarzellen hergestellt. Eine Reihe von Symbolen in der 7 kennzeichnet diese zwölf verschiedenen Solarzellen. Dabei sind die Dicke der Schicht 3 für optische Absorption und diejenige der transparenten Elektrodenschicht die Folgenden: massiver Kreis (rechts) 5 nm bzw. 60 nm; massiver Kreis (Zentrum) 10 nm bzw. 60 nm; massiver Kreis (links) 20 nm bzw. 60 nm; massives Dreieck (rechts) 5 nm bzw. 62 nm, massives Dreieck (Zentrum) 10 nm bzw. 62 nm; massives Dreieck (links) 20 nm bzw. 62 nm; massives Quadrat (rechts) 5 nm bzw. 64 nm; massives Quadrat (Zentrum) 10 nm bzw. 64 nm; massives Quadrat (links) 20 nm bzw. 64 nm, massive Raute (rechts) 5 nm bzw. 67 nm; massive Raute (Zentrum) 10 nm bzw. 67 nm und massive Raute (links) 20 nm bzw. 67 nm, massives Dreieck mit Spitze nach unten (rechts) 5 nm bzw. 70 nm, massives Dreieck mit Spitze nach unten (Zentrum) 10 nm bzw. 70 nm und massives Dreieck mit Spitze nach unten (links) 20 nm bzw. 70 nm. In der 7 ist auch die Chrominanzcharakteristik einer Solarzelle gemäß dem Vergleichsbeispiel dargestellt. Die Dicken der transparenten Elektrodenschicht bei dieser betrugen: freies Dreieck 62 nm; freies Quadrat 67 nm, freie Raute 70 nm und freies Dreieck mit der Spitze nach unten 70 nm.
Wie es aus den in der 7 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, verschiebt sich durch Erhöhen der Dicke der transpa renten Elektrodenschicht in der Reihenfolge 60 nm, 62 nm, 67 nm und 70 nm (massiver Kreis 2 -> massives Dreieck -> massives Quadrat -> massive Raute -> massives Dreieck mit Spitze nach unten) die Chrominanz stark in einer Abwärtsrichtung 7A, unabhängig davon, wie die Dicke der Schicht 3 für optische Absorption eingestellt wurde, also auf 5 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat, Raute und Dreieck mit Spitze nach unten (rechts)), 10 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat, Raute, und Dreieck mit Spitze nach unten (Zentrum)) oder 20 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat, Raute und Dreieck mit Spitze nach unten (links)). Dagegen wird bei der Solarzelle des Beispiels 3 unabhängig davon, ob die Dicke der transparenten Elektrodenschicht auf 60 nm (massiver Kreis), 62 nm (massives Dreieck), 64 nm (massives Quadrat), 67 nm (massive Raute) und 70 nm (massives Dreieck mit Spitze nach unten) eingestellt ist, durch Erhöhen der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption in der Reihenfolge 5 nm, 10 nm und 20 nm (massiver Kreis, Dreieck, Quadrat, Raute und massives Dreieck mit Spitze nach unten (rechts -> Zentrum -> links)) die Chrominanz stark in der Richtung 5B nach links verschoben. Auch in diesem Fall wurde eine ähnliche Tendenz erhalten, wie sie unter Bezugnahme auf die 3 zum Einfluss der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption und der Dicke der transparenten Elektrodenschicht auf die Chrominanz Wenn die Chrominanz der Solarzelle des Beispiels 3 (massives Dreieck, Quadrat, Raute und massives Dreieck mit Spitze nach unten) mit der des Vergleichsbeispiels (freies Dreieck, Quadrat, Raute und freies Dreieck mit Spitze nach unten) verglichen wird, ist die Verschiebung in der Richtung 7B nach links bei der Solarzelle des Beispiels 3 größer als bei der des Vergleichsbeispiels. Dies bedeutet, dass durch Anbringen der Schicht 3 für optische Absorption zwischen der Schicht 4 für fotoelektrische Wandlung und der reflektierenden Elektrodenschicht der Rotanteil im Reflexionslicht ausreichend herabgedrückt werden kann. Außerdem wurde gezeigt, dass das Verfahren des Verwendens der Schicht 3 für optische Absorption (aus rostfreiem Stahl) zum Einstellen des Farbtons des Re flexionslichts effektiver als das Verfahren des Verwendens der transparenten Elektrodenschicht zu diesem Zweck ist.
Zweitens wurde zur Klarstellung das Lichtabsorptionsvermögen von SUS304, das als Material für die Schicht 3 für optische Absorption verwendet wurde, untersucht, und die Ergebnisse sind in der 8 dargestellt. 8 zeigt das Lichtabsorptionsvermögen der optischen Absorptionsschicht der Solarzelle des Beispiels 2, und dieses entspricht demjenigen, das in der 4 dargestellt ist.
Wie es aus den in der 8 dargestellten Ergebnissen ersichtlich ist, ist der Absorptionskoeffizient λ im Wellenlängenbereich von 300 nm bis 800 nm in der aus SUS304 hergestellten Schicht für optische Absorption beinahe konstant. Dies zeigt, dass die Schicht für optische Absorption mit diesem Lichtabsorptionsvermögen Licht im gesamten Wellenlängenbereich kurzer und mittlerer Wellenlängen aber auch im langen Wellenlängenbereich absorbieren kann.
Drittens wurden die Reflexionseigenschaften des Reflexionslichts für den Fall untersucht, dass SUS304 als Material der Schicht 3 für optische Absorption verwendet wurde, und die Ergebnisse sind in der 9 dargestellt, die die Spektralcharakteristik des Reflexionslichts bei der Solarzelle des Beispiels 3 zeigt. Auf der horizontalen Achse ist die Wellenlänge λ (nm) aufgetragen, während auf der vertikalen Achse das Reflexionsvermögen RT (%) aufgetragen ist. Um die Reflexionscharakteristik zu untersuchen, wurden drei Arten von Solarzellen mit jeweils derselben Dicke der transparenten Elektrodenschicht von 7 nm, jedoch drei verschiedenen Dicken der Schicht 3 für optische Absorption von 5 nm, 10 nm bzw. 20 nm hergestellt, wobei die zugehörigen Charakteristiken als 9A, 9B bzw. 9C in der 9 dargestellt sind.
Wie es aus den in der 9 dargestellten Ergebnissen erkennbar ist, nimmt das Reflexionsvermögen RT im Wellenlängenbereich von ungefähr 600 nm oder mehr, der der roten Farbe entspricht, selektiv zu, und insbesondere zeigen sich Spektralpeaks bei Wellenlänge λ von ungefähr 610 nm, 670 nm und 750 nm. Jedoch nimmt das Reflexionsvermögen RT mit zunehmender Dicke der Schicht 3 für optische Absorption allmählich ab, also in der Reihenfolge 5 nm (9A), 10 nm (9B) und 20 nm (9C). Daher kann bei der Solarzelle gemäß der Ausführungsform der Erfindung (Beispiel 3) durch Erhöhen der Dicke der Schicht 3 für optische Absorption aus rostfreiem Stahl der Anteil roten Lichts im Reflexionslicht zunehmend unterdrückt werden.
Viertens wurde der Zusammenhang zwischen dem Material der Schicht 3 für optische Absorption und dem Lichtabsorptionsvermögen untersucht, und es wurden die in der Tabelle 3 angegebenen Ergebnisse erzielt.
Tabelle 3
In der Tabelle 3 ist wiederum der geeignete Dickenbereich für rostfreien Stahl (SUS304) dargestellt, wie er vorliegen muss, um den roten Anteil im Reflexionslicht ausreichend zu unterdrücken.
Es sei darauf hingewiesen, dass außer den oben angegebenen Materialien für die Schicht 3 für optische Absorption auch andere Materialien verwendet werden können. Entscheidend ist es, dass diese Materialien Licht im langen Wellenlängenbereich stärker als im kurzen und mittleren Wellenlängenbereich absorbieren können, um den Anteil roter Komponenten zu verringern. Das Material kann also aus anderen Metallen oder anderen Siliciden oder auch aus ganz anderen Materialien als Metallen, Siliciden oder rostfreiem Stahl bestehen.
Erfindungsgemäße Solarzellen können auch bei niedrigen Beleuchtungspegeln angewandt werden.

Claims

Solarzelle mit: – einer ersten Elektrodenschicht (2), die über Lichtabsorptionsvermögen verfügt; – einer zweiten Elektrodenschicht (5), die über Lichtreflexionsvermögen verfügt; – einer Schicht (4) für fotoelektrische Wandlung zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenschicht, die amorphes Silicium enthält und Lichtenergie in elektrische Energie wandelt; dadurch gekennzeichnet, dass – eine Schicht (3) für optische Absorption zwischen der Schicht für fotoelektrische Wandlung und der zweiten Elektrodenschicht, mit elektrischer Leitfähigkeit und mit Lichtabsorptionsvermögen, vorhanden ist.
Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt αT zwischen dem Absorptionskoeffizienten α und der Dicke T der Schicht für optische Absorption im Bereich von 0,2 bis 3,0 liegt.
Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht für optische Absorption mindestens eines der folgenden Metalle enthält: Nickel (Ni), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Gold (Au), Mangan (Mn), Niob (Nb), Palladium (Pd), Platin (Pt), Silber (Ag) und Zinn (Zn).
Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht für optische Absorption mindestens eines der folgenden Silicide enthält: Chromsilicid (CrSi oder CrSi₂), Kobaltsilicid (CoSi, So₂Si oder CoSi₂), Eisensilicid (FeSi oder FeSi₂), Mangansilicid (MnSi), Molybdänsilicid (Mo₂Si), Niobsilicid (NbSi₂), Palladiumsilicid (Pd₂Si), Platinsilicid (PtSi oder Pt₂Si), Tantalsilicid (TaSi₂), Titansilicid (TiSi oder TiSi₂), Wolframsilicid (Wsi₂) und Nickelsilicid (NiSi, Ni₂Si oder NiSi₂).