DE112010002936T5

DE112010002936T5 - Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche, Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung und Fotovoltaikvorrichtung

Info

Publication number: DE112010002936T5
Application number: DE112010002936T
Authority: DE
Inventors: Takehiko Sato; Shuichi Hiza; Shigeru Matsuno; Daisuke Niinobe; Kunihiko Nishimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2012-09-20
Also published as: JPWO2011007603A1; CN102473751A; WO2011007603A1; CN102473751B; JP5165115B2; US20120097239A1

Abstract

Aufgenommen werden soll ein erster Schritt des Ausbildens einer Schutzschicht auf einer Oberfläche eines lichtdurchlässigen Substrats, ein zweiter Schritt des Freilegens der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats, indem eine Vielzahl regelmäßig in einem bestimmten Abstand angeordneter Öffnungen in der Schutzschicht ausgebildet werden, ein dritter Schritt des Ausbildens parabolischer Unregelmäßigkeiten, die im Wesentlichen halbkugelförmige, im Wesentlichen gleichmäßig auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats angeordnete Vertiefungen umfassen, indem isotropisches Ätzen unter Verwendung der als Maske ausgebildeten Schutzschicht mit den Öffnungen und unter Bedingungen durchgeführt wird, unter denen die Schutzschicht eine Beständigkeit zur Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats besitzt, auf dem die Schutzschicht ausgebildet ist, und ein vierter Schritt des Entfernens der Schutzschicht, wobei beim vierten Schritt das isotropische Ätzen nach der Ausbildung der parabolischen Unregelmäßigkeiten fortgesetzt wird, um die Schutzschicht vom lichtdurchlässigen Substrat zu trennen und Scheitelpunkte vorstehender Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten abzurunden.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche, ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung und eine Fotovoltaikvorrichtung, und im Spezielleren auf ein Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche, das es ermöglicht, den Wirkungsgrad durch Senken der optischen Reflexion durch Streuen einfallenden Lichts zu erhöhen und zu bewirken, dass Licht wirksam in eine Vorrichtung aufgenommen wird, und ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung und eine Fotovoltaikvorrichtung, die sich dieses Verfahrens zum Aufrauen einer Substratoberfläche bedient.
Hintergrund
Dünnschichtsiliciumsolarzellen, bei denen es sich um Fotovoltaikvorrichtungen handelt, umfassen Superstrat-Dünnschichtsiliciumsolarzellen und Substrat-Dünnschichtsiliciumsolarzellen, und außer den flexiblen Solarzellen werden die Superstrat-Dünnschichtsiliciumsolarzellen oftmals in gewöhnlichen Solarzellen verwendet. Die Superstrat-Dünnschichtsiliciumsolarzelle enthält eine transparente leitfähige Schicht, eine oder viele fotovoltaische Schicht/en mit einem pin-Übergang, eine transparente leitfähige Schicht und eine rückseitige, aus einem Metalimaterial hergestellte Vollflächenelektrode, die in dieser Reihenfolge auf einer der Aufnahmefläche eines lichtdurchlässigen Substrats wie etwa Glas entgegengesetzten Seite geschichtet sind. Die Substrat-Dünnschichtsiliciumsolarzelle enthält eine transparente leitfähige Schicht, eine oder viele fotovoltaische Schicht/en mit einem pin-Übergang, eine transparente leitfähige Schicht und eine Gitterelektrode auf einem Substrat wie etwa Metall, und besitzt eine Aufnahmefläche auf der Seite der Gitterelektrode.
Um den Wirkungsgrad einer Solarzelle zu erhöhen, muss bewirkt werden, dass auf die Solarzelle. einfallendes Licht wirksam durch eine fotovoltaische Schicht aufgenommen wird. Jedoch ist für gewöhnlich auch ein Strukturgefüge in solchen Dünnschichtsolarzellen ausgebildet, um eine Lichtreflexion an einer Einfallsfläche zu verhindern. Weil es vom Standpunkt der Witterungsbeständigkeit her schwierig ist, ein Strukturgefüge auf der Lichteinfallsseite der Superstrat-Dünnschichtsiliciumsolarzelle herzustellen, wird das Strukturgefüge für gewöhnlich zwischen einem Glassubstrat und einer fotovoltaischen Schicht ausgebildet. Texturgefügeausbildungsverfahren umfassen ein Verfahren des Ausbildens eines Strukturgefüges auf einem Glassubstrat, wie zum Beispiel in der Patentschrift 1 beschrieben ist, und ein Verfahren des Ausbildens eines Strukturgefüges auf einer transparenten leitfähigen Schicht, wie es zum Beispiel in der Patentschrift 2 beschrieben ist.
Die Patentschrift 1 beschreibt ein Verfahren, das es ermöglicht, Unebenheiten auf einer Oberfläche eines lichtdurchlässigen Substrats auszubilden, indem eine partikuläre Musterschablone aus Zinnoxid auf dem lichtdurchlässigen Substrat durch Aufsprühen o. dgl. ausgebildet und das lichtdurchlässige Substrat unter Verwendung der Musterschablone als Ätzmaske geätzt wird. Die Patentschrift 2 beschreibt ein Verfahren, das es ermöglicht, eine unebene Oberfläche auf einer transparenten leitfähigen Schicht auszubilden, indem die transparente leitfähige Schicht durch Dampfabscheidung auf einem Glassubstrat ausgebildet und dann die transparente leitfähige Schicht mit einer Säurelösung geätzt wird. Es kann auch ein Verfahren, das es ermöglicht, Unregelmäßigkeiten unter Nutzung von Schichtausbildungsbedingungen für eine transparente leitfähige Schicht auszubilden, als Verfahren zum Ausbilden eines Strukturgefüges auf einer transparenten leitfähigen Schicht eingesetzt werden.
Als andere Verfahren zum Ausbilden eines Strukturgefüges auf einem Substrat beschreiben die Patentschriften 3 und 4 Verfahren, die es ermöglichen, Unregelmäßigkeiten auf einer Oberfläche eines transparenten isolierenden Substrats zum Beispiel durch Sandstrahlen auszubilden. Und dann beschreibt die Patentschrift 5 noch als einen Weg zum Reduzieren optischen Reflexionsvermögens einer Solarzelle aus kristallinem Silicium ein Verfahren, das es ermöglicht, Unregelmäßigkeiten in Halbkugelformen auszubilden, indem eine punktierte Öffnung mit Laser auf einem Siliciumsubstrat ausgebildet wird, indem eine Dünnschicht als Maske verwendet und dann isotropisches Nassätzen durchgeführt wird.
Wenn Unregelmäßigkeiten auf einem Glassubstrat auf einer Seite einer fotovoltaischen Schicht ausgebildet werden, besteht insofern ein Problem, als sich die Unregelmäßigkeiten stark auf die Leistungseigenschaften einer Dünnschichtsiliciumfotovoltaikschicht auswirken. Unregelmäßigkeiten, die in einer Solarzelle aus kristallinem Silicium verwendet werden, liegen für gewöhnlich in Pyramidenstrukturen mit vorstehenden Abschnitten, die durch geradlinige schiefe Ebenen gebildet sind, umgekehrten Pyramidenstrukturen mit vertieften Abschnitten in Pyramidenformen u. dgl. vor. Wenn die Unregelmäßigkeiten durch gekrümmte Flächen gebildet sind, sind vorstehende Unregelmäßigkeiten vorstellbar, bei denen vorstehende Abschnitte runde gekrümmte Flächen haben, oder Unregelmäßigkeiten, bei denen vertiefte Abschnitte parabolische runde gekrümmte Flächen haben.
Obwohl in allen Formen Wirkungen einer Minderung des optischen Reflexionsvermögens zu erwarten sind, haben einige der Formen geringere Leistungsmerkmale. Das heißt, wenn die schiefen Ebenen der Unregelmäßigkeiten durch ebene Flächen gebildet sind, oder wenn die vorstehenden Unregelmäßigkeiten vorgesehen sind, haben vertiefte Abschnitte einen keilförmigen Abschnitt, in dem sich zwei Ebenen schneiden. Es hat sich bestätigt, dass, wenn es einen keilförmigen Abschnitt auf einer Fotovoltaikschichtausbildungsebene in einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gibt, in dem sich zwei Ebenen schneiden, ein Abschnitt, in dem auf den jeweiligen sich schneidenden Ebenen Silicium aufwächst, während der Ausbildung oberer Fotovoltaikschichten entsteht und an der Schnittstelle leicht ein Defekt auftritt, was die Leistungsmerkmale senkt. Deshalb ist, wenn die Unregelmäßigkeiten zwischen einem Glassubstrat und einer fotovoltaischen Schicht gebildet sind, eine Struktur mit regelmäßig angeordneten parabolischen Unregelmäßigkeiten wünschenswert.
Anführungsliste
Patentschriften

Patentschrift 1: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 559-123279
Patentschrift 2: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2003-115599
Patentschrift 3: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer H09-199745
Patentschrift 4: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer H07-122764
Patentschrift 5: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2008-227070

Zusammenfassung
Technisches Problem
In dem wie in der Patentschrift 1 beschriebenen Verfahren des Ausbildens einer Musterschablone mit auf einem lichtdurchlässigen Substrat fein verteilten Partikeln und des Ätzens des lichtdurchlässigen Substrats unter Verwendung der Musterschablone als Ätzmaske können Ränder der vertieften Abschnitte durch Ätzen abgerundet werden; jedoch können die Formen der Unregelmäßigkeiten nicht gesteuert werden. Außerdem sind in einem Bereich, in dem die Partikel spärlich verteilt sind, die vertieften Abschnitte flach und eine Wirkung, Lichtreflexion zu verhindern, ist gering. Hingegen entsteht in einem Bereich, in dem die Partikel dicht verteilt sind, der Abschnitt, in dem Silicium auf den jeweiligen sich schneidenden Ebenen während der Ausbildung von fotovoltaischen Schichten aufwächst, was zu geringeren Leistungsmerkmalen führt.
In dem wie in der Patentschrift 2 beschriebenen Verfahren des Ausbildens von Unregelmäßigkeiten auf einer transparenten leitfähigen Schicht können Formen der Unregelmäßigkeiten nicht ausreichend gesteuert werden. Dementsprechend entsteht der Abschnitt, in dem Silicium auf den jeweiligen sich schneidenden Ebenen während der Ausbildung von fotovoltaischen Schichten aufwächst, und es tritt ein Defekt im Silicium auf, was zu geringeren Leistungsmerkmalen führt. Außerdem können mit diesem Verfahren keine Unregelmäßigkeiten ausgebildet werden, die eine Tiefe mit einem bestimmten Seitenverhältnis im Hinblick auf einen Abstand der Unregelmäßigkeiten und eine große Wirkung des Senkens des optischen Reflexionsvermögens haben.
Das in der Patentschrift 3 oder 4 beschriebene Verfahren des Ausbildens von Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche eines Substrats durch Sandstrahlen kann Formen der Unregelmäßigkeiten nicht ausreichend steuern. Deshalb entsteht der Abschnitt, in dem Silicium auf den jeweiligen sich schneidenden Ebenen während der Ausbildung von fotovoltaischen Schichten aufwächst, und es tritt ein Defekt im Silicium auf, was zu geringeren Leistungsmerkmalen führt.
Wenn das wie in der Patentschrift 5 beschriebene Verfahren des Ausbildens einer punktierten Öffnung an einem Siliciumsubstrat mit Laser auf ein Glassubstrat einer Dünnschichtsolarzelle unter Verwendung einer Dünnschicht als Maske angewendet und dann das isotropische Nassätzen durchgeführt wird, sind vorstehende Texturabschnitte winkelförmig und es tritt leicht ein Defekt in Siliciumdünnschichten als fotovoltaischen Schichten während der Ausbildung der fotovoltaischen Schichten auf, was die Leistungsmerkmale senken kann.
Die vorstehende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Probleme gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche, das in der Lage ist, eine Substratoberfläche auf eine Weise gleichmäßig fein aufzurauen, die kein Auftreten eines Defekts in Halbleiterschichten, die als obere Schichten ausgebildet werden, mit sich bringt, und ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung und eine Fotovoltaikvorrichtung unter Verwendung des Verfahrens zum Aufrauen einer Substratoberfläche bereitzustellen.
Lösung für das Problem
Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen und die zuvor erwähnte Aufgabe zu erfüllen, umfasst gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche: einen ersten Schritt des Ausbildens einer Schutzschicht auf einer Oberfläche eines lichtdurchlässigen Substrats; einen zweiten Schritt des Freilegens der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats, indem eine Vielzahl regelmäßig in einem bestimmten Abstand angeordneter Öffnungen in der Schutzschicht ausgebildet werden; einen dritten Schritt des Ausbildens parabolischer Unregelmäßigkeiten, die im Wesentlichen halbkugelförmige, im Wesentlichen gleichmäßig auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats angeordnete Vertiefungen umfassen, indem isotropisches Ätzen unter Verwendung der als Maske ausgebildeten Schutzschicht mit den Öffnungen und unter Bedingungen durchgeführt wird, unter denen die Schutzschicht eine Beständigkeit zur Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats besitzt, auf dem die Schutzschicht ausgebildet ist; und einen vierten Schritt des Entfernens der Schutzschicht, wobei beim vierten Schritt das isotropische Ätzen nach der Ausbildung der parabolischen Unregelmäßigkeiten fortgesetzt wird, um die Schutzschicht vom lichtdurchlässigen Substrat zu trennen und Scheitelpunkte vorstehender Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten abzurunden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Feinaufrauung einer Substratoberfläche auf eine Weise gleichmäßig durchgeführt werden, die kein Auftreten eines Defekts in Halbleiterschichten mit sich bringt, die als obere Schichten ausgebildet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Glasssubstrat darstellt, wobei eine Oberfläche von diesem durch ein Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgeraut wurde.
2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Aufbau einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Ablaufschema zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4-1 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4-2 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4-3 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4-4 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4-5 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4-6 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4-7 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4-8 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Ablaufschema zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6-1 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6-2 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6-3 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6-4 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6-5 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6-6 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6-7 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6-8 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6-9 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen eines Verfahrens zum Aufrauen einer Substratoberfläche, eines Verfahrens zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung und einer Fotovoltaikvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Beschreibungen beschränkt, und es können verschiedene Abwandlungen angemessen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können in den nachstehend erläuterten Zeichnungen Maßstäbe jeweiliger Teile zur Erleichterung des Verständnisses anders als die in der Praxis eingesetzten gezeigt sein, und Selbiges trifft auch auf die Verhältnisse zwischen den Zeichnungen zu.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Glasssubstrat 1 darstellt, wobei eine Oberfläche von diesem durch ein Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgeraut wurde. Bei dem Glassubstrat 1 handelt es sich um ein lichtdurchlässiges Substrat für eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle, bei der es sich um eine Fotovoltaikvorrichtung handelt. Auf einer Oberfläche des Glassubstrats 1 sind auf einer Seite im Wesentlichen halbkugelförmige Strukturvertiefungen 11 mit einem durchschnittlichen Zwischenlochabstand von ca. 5 Mikrometer im Wesentlichen gleichmäßig als Strukturgefüge angeordnet, um parabolische Unregelmäßigkeiten zu bilden. Hier bedeutet Strukturgefüge ein unregelmäßiges Gefüge, das auf einer Oberfläche des Glassubstrats 1 ausgebildet und wirksam ist, um reflektiertes Licht zu verringern. Durch Ausbilden des Strukturgefüges kann reflektiertes Licht verringert werden und der fotoelektrische Wandlungswirkungsgrad verbessert werden. Die parabolischen Unregelmäßigkeiten haben halbkugelige Formen, bei denen ein Höhenunterschied in den Unregelmäßigkeiten (ein Durchschnitt der Höhen vom Grund vertiefter Abschnitte zu Scheitelpunkten vorstehender Abschnitte) ungefähr die Hälfte des Zwischenlochabstands beträgt. Ein solches Strukturgefüge mit parabolischen Unregelmäßigkeiten hat ein geringes optisches Reflexionsvermögen und erzielt eine Wirkung hohen Lichteinfangs (optical confinement), wenn eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle ausgebildet wird.
Das auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 ausgebildete Strukturgefüge umfasst die parabolisch geformten Unregelmäßigkeiten, und die Scheitelpunkte der vorstehenden Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten haben abgerundete, glatte Formen. Dies verhindert das Auftreten eines Defekts aufgrund des Strukturgefüges in fotovoltaischen Schichten, die als obere Schichten auf dem Glassubstrat 1 ausgebildet werden, wobei eine transparente Elektrodenschicht dazwischen eingesetzt ist, und verhindert auch, dass fotoelektrische Wandlungsleistungsmerkmale aufgrund des Strukturgefüges gesenkt werden, wenn eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle unter Verwendung des Glassubstrats 1 ausgebildet wird.
2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Aufbau einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, die durch ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung des wie in 1 gezeigten Glassubstrats 1 hergestellt ist. Wie in 2 gezeigt, besitzt die Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Aufbau, in dem das Glassubstrat 1 als lichtdurchlässiges Substrat, eine transparente Elektrodenschicht 2, die als erste Elektrodenschicht auf dem Glassubstrat 1 ausgebildet ist, eine erste fotovoltaische Schicht 3, bei der er sich um eine erste Dünnschichthalbleiterschicht handelt, die auf der transparenten Elektrodenschicht 2 ausgebildet ist, eine zweite fotovoltaische Schicht 4, bei der es sich um eine zweite Dünnschichthalbleiterschicht handelt, die auf der ersten fotovoltaischen Schicht 3 ausgebildet ist, eine rückseitige transparente leitfähige Schicht 5, die auf der zweiten fotovoltaischen Schicht 4 ausgebildet ist, und eine rückseitige metallische Elektrodenschicht 6, die als zweite Elektrodenschicht auf der rückseitigen transparenten leitfähigen Schicht 5 ausgebildet ist, in dieser Reihenfolge übereinander geschichtet sind.
Als lichtdurchlässiges Substrat werden verschiedene über Lichtdurchlässigkeit verfügende isolierende Substrate wie etwa Glas, lichtdurchlässiges Kunstharz, Kunststoff und Quarz verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Glassubstrat 1 verwendet.
Die transparente Elektrodenschicht 2 ist aus einem lichtdurchlässigen leitfähigen Material hergestellt, und es kann eine transparente leitfähige Schicht wie etwa Zinnoxid (SnO₂), Zinkoxid (ZnO) oder Indiumzinnoxid (ITO) dafür verwendet werden. Hier kann eine sehr kleine Menge an Fremdstoffen der Schicht zugesetzt sein. Die transparente Elektrodenschicht 2 ist in einer Form ausgebildet, die dem Strukturgefüge auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 entspricht, und das Strukturgefüge hat eine Funktion, einfallendes Sonnenlicht zu verteilen, wodurch der Lichtnutzungswirkungsgrad in der ersten fotovoltaischen Schicht 3 erhöht wird.
Die transparente Elektrodenschicht 2 kann durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, wie etwa ein Aufstäubungsverfahren, ein Elektrodenstrahlabscheidungsverfahren, ein chemisches Aufdampfverfahren (CVD-Verfahren) bei Umgebungsdruck, ein CVD-Verfahren bei niedrigem Druck, ein metallorganisches Aufdampfverfahren (MOCVD-Verfahren), ein Sol-Gel-Verfahren, ein Aufdruckverfahren und ein Sprühverfahren.
Eine Halbleiterschicht aus einem kristallinen Siliciumsystem oder eine Halbleiterschicht aus einem amorphen Siliciumsystem wird zum Beispiel als die erste fotovoltaische Schicht 3 und die zweite fotovoltaische Schicht 4 verwendet, und jede der fotovoltaischen Schichten besteht aus einer Halbleiterschicht in einem dreilagigen Aufbau, der einen p-Typ, einen i-Typ und einen n-Typ umfasst, die ausgehend von der Seite der transparenten Elektrodenschicht 2 angeordnet sind. Das heißt, jede der fotovoltaischen Schichten ist eine laminierte Schicht, in der eine Halbleiterschicht des p-Typs als erste leitfähige Halbleiterschicht, eine Halbleiterschicht des i-Typs als zweite leitfähige Halbleiterschicht und eine Halbleiterschicht des n-Typs als dritte leitfähige Halbleiterschicht ausgehend von der Seite der transparenten Elektrodenschicht 2 in dieser Reihenfolge geschichtet sind. Diese fotovoltaischen Schichten werden für gewöhnlich unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens, eines Wärme-CVD-Verfahrens o. dgl. abgeschieden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind eine Halbleiterschicht des p-Typs, eine Halbleiterschicht des i-Typs und eine Halbleiterschicht des n-Typs, die jeweils aus amorphem Silicium (α-Si) bestehen, als erste fotovoltaische Schicht 3 enthalten. Eine Halbleiterschicht des p-Typs, eine Halbleiterschicht des i-Typs und eine Halbleiterschicht des n-Typs, die jeweils aus mikrokristallinem Silicium bestehen, sind als zweite fotovoltaische Schicht 4 enthalten. Die erste fotovoltaische Schicht 3 ist 500 Mikrometer dick, und die zweite fotovoltaische Schicht 4 ist 2,5 Mikrometer dick, und sie bilden fotovoltaische Schichten in einem Tandemaufbau mit einer Gesamtdicke von 3 Mikrometer.
Die rückseitige transparente leitfähige Schicht 5 ist aus einem lichtdurchlässigen leitfähigen Material hergestellt, und es kann eine transparente leitfähige Schicht wie etwa Zinnoxid (SnO₂), Zinkoxid (ZnO) oder ITO dafür verwendet werden. Eine sehr kleine Menge an Fremdstoffen kann der rückseitigen transparenten leitfähigen Schicht 5 zugesetzt sein. Die rückseitige transparente leitfähige Schicht 5 verhindert eine Diffusion von Elementen aus der rückseitigen metallischen Elektrodenschicht 6 zur zweiten fotovoltaischen Schicht 4. Die rückseitige transparente leitfähige Schicht 5 kann durch eine bekanntes Verfahren wie etwa das Aufstäubungsverfahren, das CVD-Verfahren bei Umgebungsdruck, ein CVD-Verfahren bei gesenktem Druck, das MOCVD-Verfahren, das Elektrodenstrahlabscheidungsverfahren, das Sol-Gel-Verfahren, ein Elektrokristallisationsverfahren oder das Sprühverfahren hergestellt werden.
Die rückseitige metallische Elektrodenschicht 6 fungiert als Rückseitenelektrode und auch als Reflexionsschicht, die Licht reflektiert, das von der fotoelektrischen Wandlerschicht nicht aufgenommen wurde, und die das nicht aufgenommene Licht zur fotoelektrischen Wandlerschicht zurückleitet, wodurch sie zur Verbesserung des fotoelektrischen Wandlungswirkungsgrads beiträgt. Deshalb ist die rückseitige metallische Elektrodenschicht 6 mit dem höheren optischen Reflexionsvermögen und der höheren Leitfähigkeit vorteilhafter. Die rückseitige metallische Elektrodenschicht 6 kann aus einem Metallmaterial hergestellt sein, das über ein hohes Reflexionsvermögen für sichtbares Licht verfügt, wie etwa Silber (Ag), Aluminium (Al), Titan (Ti) oder Palladium, einer Legierung dieser Metallmaterialien, einem Nitrid dieser Metallmaterialien oder einem Oxid dieser Metallmaterialien. Spezifische Materialien für die rückseitige metallische Elektrodenschicht 6 sind nicht besonders eingeschränkt und geeignete Materialien können aus bekannten Materialien ausgewählt werden.
Wie vorstehend beschrieben, sind bei der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform die im Wesentlichen halbkugelförmigen Strukturvertiefungen 11, die einen durchschnittlichen Zwischenlochabstand von ca. 5 Mikrometer haben, im Wesentlichen gleichmäßig als Strukturgefüge vorgesehen, um auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 auf einer Seite die parabolischen Unregelmäßigkeiten zu bilden. Mit dem Strukturgefüge aus den parabolischen Unregelmäßigkeiten kann ein geringes optisches Reflexionsvermögen und eine zufrieden stellende Lichteinfangwirkung erzielt werden.
Bei diesen parabolischen Unregelmäßigkeiten haben die Scheitelpunkte der vorstehenden Abschnitte der Unregelmäßigkeiten abgerundete glatte Formen. Dies verhindert das Auftreten eines durch das Strukturgefüge verursachten Defekts in den fotovoltaischen Schichten und verhindert auch eine auf das Strukturgefüge zurückzuführende Minderung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale. Deshalb ist mit der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle realisiert, die über hohe fotoelektrische Wandlungsleistungsmerkmale verfügt.
Ein Verfahren zum Herstellen der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Dünnschichtsiliciumsolarzelle nach der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 3 und 4-1 bis 4-8 beschrieben. 3 ist ein Ablaufschema zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform, 4-1 bis 4-8 sind Querschnittsansichten zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein Glassubstrat 1a, bei dem es sich um ein Target zum Aufrauen einer Substratoberfläche handelt, wird zuerst gereinigt und eine Schicht (im Folgenden ätzbeständige Schicht) 12, die eine Ätzbeständigkeit gegenüber Ätzen besitzt und später noch beschrieben wird, wird auf einer Oberfläche von diesem auf einer Seite als Schutzschicht ausgebildet (Schritt S10, 4-1).
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Schicht aus amorphem Silicium (α-Si) als ätzbeständige Schicht 12 durch das Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung von Silangas und Wasserstoffgas ausgebildet. Das amorphe Silicium ist vorteilhaft als Ätzmaske für das Glassubstrat 1a der Dünnschichtsiliciumsolarzelle, weil es über eine zufrieden stellende Ätzbeständigkeit gegenüber Fluorwasserstoffsäure verfügt, wenn Fluorwasserstoffsäure bei dem später noch beschriebenen Ätzvorgang verwendet wird. Das amorphe Silicium kann durch dieselbe Vorrichtung ausgebildet werden, die in einem späteren Prozess zum Ausbilden einer aus einer Siliciumdünnschicht bestehenden fotovoltaischen Schicht verwendet wird, was die Verarbeitungskosten senkt.
Die ätzbeständige Schicht 12 ist vorzugsweise 50 bis 300 Nanometer dick. Wenn die Dicke der ätzbeständigen Schicht 12 gleich oder größer als 50 Nanometer ist, wirkt die Schicht auch dann zuverlässig als ätzbeständige Schicht, wenn sie in einem gewissen Maße geätzt wird, während bei einem späteren Schritt ein Ätzvorgang an einer Oberfläche des Glassubstrats 1a durchgeführt wird, auf der die ätzbeständige Schicht 12 ausgebildet ist. Wenn die Dicke der ätzbeständigen Schicht 12 gleich oder kleiner als 300 Nanometer ist, kann bei einem späteren Schritt zuverlässig eine Mikrolochverarbeitung an der ätzbeständigen Schicht 12 durchgeführt werden.
Die Mikrolochverarbeitung wird dann durch Lasern an der ätzbeständigen Schicht 12 durchgeführt. Das heißt, es wird eine Vielzahl von in einem bestimmten Abstand regelmäßig angeordneten Öffnungen durch Lasern in der ätzbeständigen Schicht 12 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Laserstrahl mit einer Ultraviolettwellenlänge an die ätzbeständige Schicht 12 angelegt, um eine Vielzahl von ca. 1 Mikrometer im Durchmesser betragenden Mikroöffnungen 12a in der ätzbeständigen Schicht 12 an Ecken gleichschenkliger Dreiecke zu bilden, die zum Beispiel in einem Abstand von 5 μm angeordnet sind (Schritt S20, 4-2). Siliciumsystemdünnschichten weisen eine starke Absorption relativ kurzwelligen Lichts wie etwa ultravioletter Strahlen oder sichtbarer Strahlen auf. Dementsprechend ist der Laser, der eine Ultraviolettwellenlänge hat, als ein zum Ausbilden der Mikroöffnungen 12a zu verwendender Laser vorteilhaft.
Das Laserlicht besitzt einen Lichtfleckdurchmesser von ca. 1 Mikrometer bis 5 Mikrometer, und der Abstand der Mikroöffnungen 12a beträgt ca. 2 Mikrometer bis 10 Mikrometer. Wenn der Lichtfleckdurchmesser des Laserlichts ca. 1 Mikrometer beträgt, ist der Abstand der Mikroöffnungen 12a vorzugsweise gleich oder größer als 2 Mikrometer, um einen Ätzvorgang durch die Mikroöffnungen 12a hindurch bei dem später noch beschriebenen Ätzschritt durchzuführen, bis die im Wesentlichen halbkugelförmigen Strukturvertiefungen 11 einander kontaktieren, wodurch die parabolischen Unregelmäßigkeiten gebildet werden. Obwohl ein Ätzvorgang in einer seitlichen Richtung ausgehend von den Mikroöffnungen 12a erforderlich ist, um während des später noch beschriebenen isotropischen Ätzens die parabolische Unregelmäßigkeiten auszubilden, können parabolische Unregelmäßigkeiten auch dann ausgebildet werden, wenn der Abstand der Mikroöffnungen 12a gleich oder größer als 2 Mikrometer ist, weil der Lichtfleckdurchmesser des Laserlichts für gewöhnlich eine Untergrenze von ca. 1 Mikrometer hat. Weil eine lange Zeit zum Ausbilden der Unregelmäßigkeiten nötig ist, wenn der Abstand der Mikroöffnungen 12a zu groß ist, beträgt eine Obergrenze des Abstands der Mikroöffnungen 12a höchstens ca. 10 Mikrometer, vorzugsweise ca. 5 Mikrometer.
Es erfolgt dann ein Ätzvorgang an der Oberfläche des Glassubstrats 1a auf der Seite, auf der die ätzbeständige Schicht 12 ausgebildet ist, indem die der Mikrolochbearbeitung unterzogene ätzbeständige Schicht 12 als Maske verwendet wird, wodurch die im Wesentlichen halbkugelförmigen Strukturvertiefungen 11 gebildet werden (Schritt S30, 4-3). Als Ätzvorgang wird zum Beispiel ein Nassätzen unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäure durchgeführt, was dadurch erfolgt, dass die Oberfläche des Glassubstrats 1a auf der Seite, an der die ätzbeständige Schicht 12 ausgebildet ist, in Fluorwasserstoffsäure eingetaucht wird. Die Fluorwasserstoffsäure ätzt durch die Mikroöffnungen 12a hindurch Bereiche isotropisch, in denen die Mikroöffnungen 12a auf der Oberfläche des Glassubstrats 1a auf der Seite gebildet sind, an der die ätzbeständige Schicht 12 ausgebildet ist, und die umgebenden Bereiche, wodurch die im Wesentlichen halbkugelförmigen Strukturvertiefungen 11 gebildet werden. Auf diese Weise werden die parabolischen Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Glassubstrats 1a gebildet, was zu einem Strukturgefüge führt.
Wenn während des Ätzens der Dünnschicht aus amorphem Silicium als der ätzbeständigen Schicht 12 mit der Fluorwasserstoffsäure leicht eine Filmablösung auftritt, kann die Oberfläche des Glassubstrats 1a zuvor durch Sandstrahlen o. dgl. aufgeraut werden.
Anschließend erfolgt eine Entfernung der ätzbeständigen Schicht 12 und eine Abrundung der Scheitelpunkte der vorstehenden Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten (Schritt S40, 4-4). In diesem Beispiel wird der isotropische Ätzvorgang mit der Fluorwasserstoffsäure nach der Ausbildung der parabolischen Unregelmäßigkeiten fortgesetzt, um ein Überätzen durchzuführen. Das Überätzen wird durchgeführt, bis sich die ätzbeständige Schicht 12 vom Glassubstrat 1a aufgrund eines Wegfalls eines Kontaktabschnitts zwischen der ätzbeständigen Schicht 12 und dem Glassubstrat 1a trennt, und auch bis die Formen der Scheitelpunkte der vorstehenden Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten glatt abgerundet sind und keine scharfkantigen vorstehende Abschnitte haben. Dies bewirkt, dass sich die ätzbeständige Schicht 12 vom Glasssubstrat 1a trennt und entfernt wird, was zu dem Glassubstrat 1 mit dem ausgebildeten Strukturgefüge führt. Jedoch kann auch eine Behandlung mit einem Gemisch aus der Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure nach dem Überätzen verwendet werden, wenn sich die ätzbeständige Schicht nicht nur durch das Überätzen entfernen lässt, oder um zu verhindern, dass eine Schichtablösung auftritt.
Die transparente Elektrodenschicht 2 wird dann durch ein bekanntes Verfahren auf der Oberfläche des Glassubstrats 1a ausgebildet, auf dem die parabolischen Unregelmäßigkeiten ausgebildet sind (Schritt S50, 4-5). Zum Beispiel wird die aus einer Schicht Zinkoxid (ZnO) bestehende transparente Elektrodenschicht 2 durch das Aufstäubungsverfahren auf dem Glassubstrat 1a ausgebildet. Es können auch andere Verfahren wie etwa das CVD-Verfahren als Schichtbildungsverfahren eingesetzt werden.
Dann werden eine Halbleiterschicht des p-Typs, eine Halbleiterschicht des i-Typs und eine Halbleiterschicht des n-Typs, die jeweils aus amorphem Silicium (α-Si) bestehen, zum Beispiel durch das Plasma-CVD-Verfahren auf der transparenten Elektrodenschicht 2 als erste fotovoltaische Schicht 3 übereinander geschichtet. Eine Halbleiterschicht des p-Typs, eine Halbleiterschicht des i-Typs und eine Halbleiterschicht des n-Typs, die jeweils aus mikrokristallinem Silicium bestehen, werden dann zum Beispiel durch das Plasma-CVD-Verfahren auf der ersten fotovoltaischen Schicht 3 als zweite fotovoltaische Schicht 4 übereinander geschichtet (Schritt S60, 4-6). In der vorliegenden Ausführungsform werden fotovoltaische Schichten in einer Tandemstruktur mit einer Gesamtdicke von 3 Mikrometer ausgebildet, die die erste fotovoltaische Schicht 3, die 500 Mikrometer dick ist, und die zweite fotovoltaische Schicht 4 umfasst, die 2,5 Mikrometer dick ist.
Hier werden die parabolischen Unregelmäßigkeiten als Strukturgefüge auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 ausgebildet, und die transparente Elektrodenschicht 2, die eine Ausbildungsfläche für die fotovoltaischen Schichten ist, hat eine entsprechende Flächenform. Wenn schiefe Ebenen der Unregelmäßigkeiten durch flache Flächen gebildet werden oder vorstehende Unregelmäßigkeiten im Strukturgefüge auf der Ausbildungsfläche für die fotovoltaischen Schichten entstehen, haben die vertieften Abschnitte einen keilförmigen Abschnitt, in dem sich zwei Ebenen miteinander schneiden. Wenn es einen keilförmigen Abschnitt, in dem sich die zwei Ebenen miteinander schneiden, auf der Ausbildungsfläche für die fotovoltaischen Schichten in einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gibt, entsteht während der Ausbildung der oberen fotovoltaischen Schichten ein Abschnitt, in dem Silicium auf den jeweiligen einander schneidenden Ebenen aufwächst, und es tritt leicht ein Defekt an der Schnittstelle auf, was zu gesenkten fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmalen führt.
In der vorliegenden Erfindung werden die parabolischen Unregelmäßigkeiten jedoch auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 ausgebildet, und die Scheitelpunkte der vorstehenden Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten sind abgerundet und haben abgerundete glatte Formen. Außerdem hat die transparente Elektrodenschicht 2, die die Ausbildungsfläche für die fotovoltaischen Schichten ist, die entsprechenden Oberflächenformen. Dementsprechend wird das Auftreten von Defekten in den fotovoltaischen Schichten aufgrund des Strukturgefüges auf der Ausbildungsfläche für die fotovoltaischen Schichten wie vorstehend beschrieben verhindert, und es wird eine vom Strukturgefüge herrührende Minderung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale verhindert.
Die rückseitige transparente leitfähige Schicht 5 wird dann durch ein bekanntes Verfahren auf der zweiten fotovoltaischen Schicht 4 ausgebildet (Schritt S70, 4-7). Die aus einer Schicht Zinkoxid (ZnO) bestehende rückseitige transparente leitfähige Schicht 5 wird zum Beispiel durch das Aufstäubungsverfahren auf der zweiten fotovoltaischen Schicht 4 ausgebildet. Als Ausbildungsverfahren können auch andere Schichtausbildungsverfahren wie etwa das CVD-Verfahren verwendet werden.
Die rückseitige metallische Elektrodenschicht 6 wird dann durch ein bekanntes Verfahren auf der rückseitigen transparenten leitfähigen Schicht 5 ausgebildet (Schritt S80, 4-8). Die aus einer Schicht Silber (Ag) mit hohem Reflexionsvermögen bestehende rückseitige metallische Elektrodenschicht 6 wird zum Beispiel durch das Aufdampfungsverfahren auf der rückseitigen transparenten leitfähigen Schicht 5 ausgebildet. Mit den vorstehenden Prozessen wird die in 2 gezeigte Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten.
Es wurden eine durch die vorstehenden Schritte hergestellte Dünnschichtsiliciumsolarzelle (ein Beispiel 1) und eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle mit demselben Aufbau wie die Dünnschichtsiliciumsolarzelle des Beispiels 1, mit der Ausnahme, dass kein Strukturgefüge auf dem Glassubstrat 1 ausgebildet war (ein Vergleichsbeispiel 1), hergestellt, und dann wurden deren Kurzschlussstromdichten Jsc (mA/cm²) verglichen. Als Ergebnis verbesserte sich die Kurzschlussstromdichte der Dünnschichtsiliciumsolarzelle des Beispiels 1 um ca. 5% gegenüber derjenigen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle des Vergleichsbeispiels 1. Dies bestätigte eine Wirkung der Verbesserung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale durch das Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben, werden in dem Verfahren zum Aufrauen einer Solarzellensubstratoberfläche gemäß der ersten Ausführungsform die parabolischen Unregelmäßigkeiten mit den im Wesentlichen gleichmäßig angeordneten, im Wesentlichen halbkugelförmigen Strukturvertiefungen 11 als Strukturgefüge auf einer Seite auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 ausgebildet. Das Strukturgefüge der parabolischen Unregelmäßigkeiten hat ein geringeres optisches Reflexionsvermögen und erzielt eine höhere Lichteinfangwirkung, wenn die Dünnschichtsiliciumsolarzelle ausgebildet ist.
Die Scheitelpunkte der vorstehenden Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten werden der Abrundung durch Ätzen unterzogen, um abgerundet zu sein und haben dementsprechend glatte, abgerundete Formen. Auf diese Weise kann, wenn eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle unter Verwendung des Glassubstrats 1 ausgebildet wird, ein Auftritt von Defekten, die durch das Strukturgefüge in den über dem Glassubstrat 1 ausgebildeten fotovoltaischen Schichten mit der dazwischen eingesetzten transparenten Elektrodenschicht 2 verursacht werden, verhindert werden, und eine vom Strukturgefüge herrührende Minderung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale kann verhindert werden. Deshalb kann durch das Verfahren zum Aufrauen einer Solarzellensubstratoberfläche gemäß der ersten Ausführungsform das Strukturgefüge, das es ermöglicht, eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle mit hohen fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmalen herzustellen, auf dem Glassubstrat 1 ausgebildet werden.
Wie vorstehend beschrieben, werden bei dem Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform die parabolischen Unregelmäßigkeiten mit den im Wesentlichen gleichmäßig angeordneten, im Wesentlichen halbkugelförmigen Strukturvertiefungen 11 als Strukturgefüge auf einer Seite auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 ausgebildet. Das Strukturgefüge der parabolischen Unregelmäßigkeiten hat ein geringeres optisches Reflexionsvermögen und erzielt eine höhere Lichteinfangwirkung, wenn die Dünnschichtsiliciumsolarzelle ausgebildet ist.
Die Scheitelpunkte der vorstehenden Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten werden der Abrundung durch Ätzen unterzogen, um glatte und abgerundete Formen zu haben. Dies ermöglicht es, einen Auftritt von Defekten, die durch das Strukturgefüge in den über dem Glassubstrat 1 ausgebildeten fotovoltaischen Schichten mit der dazwischen eingesetzten transparenten Elektrodenschicht 2 verursacht werden, zu verhindern, und eine vom Strukturgefüge herrührende Minderung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale zu verhindern. Deshalb kann durch das Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle mit hohen fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmalen hergestellt werden.
Zweite Ausführungsform
In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wurde der Fall erläutert, in dem die Laserbearbeitung als das Verfahren zum Ausbilden der Öffnungen in der ätzbeständigen Schicht 12 eingesetzt wird. In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Fall erläutert, in dem Sandstrahlen als Verfahren zum Ausbilden der Öffnungen in der ätzbeständigen Schicht 12 eingesetzt wird.
In der zweiten Ausführungsform wird wie in der ersten Ausführungsform die Dünnschicht aus amorphem Silicium als ätzbeständige Schicht 12 auf dem Glassubstrat 1a ausgebildet, und die Öffnungen werden in der ätzbeständigen Schicht 12 ausgebildet, indem ein Trockensandstrahlvorgang an der Dünnschicht aus amorphem Silicium durchgeführt wird. Beim Trockensandstrahlen erfolgt das Sandstrahlen zum Beispiel unter Verwendung von Strahlschleifkörnern #2000 aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) und mit einem Austragsdruck von 0,5 MPa und einer Schleifkornströmungsrate von 10 bis 15 mg/min, wodurch die Mikroöffnungen in der ätzbeständigen Schicht 12 ausgebildet werden. Nach der Ausbildung der Mikroöffnungen in der Dünnschicht aus amorphem Silicium durch das Sandstrahlen werden die parabolischen Unregelmäßigkeiten auf dem Glassubstrat 1a auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet, um eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle auszubilden.
Durch das Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform wurde eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß einem Beispiel 2 ausgebildet. Kurzschlussstromdichten Jsc (mA/cm²) der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß dem Beispiel 2 und der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 der ersten Ausführungsform wurden verglichen.
Bei der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß dem Beispiel 2 variieren Abstände und Formen der parabolischen Unregelmäßigkeiten auf dem Glassubstrat 1a gegenüber der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß dem Beispiel 1. Entsprechend war die Wirkung einer Minderung des Reflexionsvermögens geringer als bei der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten Ausführungsform; jedoch gab es eine ca. 4%-ige Zunahme bei der Kurzschlussstromdichte gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1. Dies bestätigte eine Wirkung der Verbesserung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale durch das Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der zweiten Ausführungsform.
Dritte Ausführungsform
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Fall erläutert, in dem eine Siliciumdioxiddünnschicht als ätzbeständige Schicht 12 durch das Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung von Silangas, Wasserstoffgas und Kohlendioxid ausgebildet wird. Bei einer aufgerauten Oberflächenauslegung eines Substrats und einer Auslegung einer in der dritten Ausführungsform ausgebildeten Dünnschichtsiliciumsolarzelle handelt es sich um dieselben wie in der ersten Ausführungsform. Ein Herstellungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform ist dasselbe wie in der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme eines Schritts des Herstellens einer Siliciumdioxiddünnschicht als ätzbeständige Schicht 12.
Beim Schritt des Ausbildens einer Siliciumdioxiddünnschicht in der dritten Ausführungsform erfolgt die Ausbildung zum Beispiel durch Ausströmen von Quellengas, das sich aus Silangas, Wasserstoffgas und Kohlendioxid zusammensetzt, unter Verwendung von VHF-Plasma-CVD (VHF – Very High Frequency) mit 60 Kilohertz unter Bedingungen einer Substrattemperatur von 170°C und eines Gasdrucks von 0,5 Torr. Weil die Dünnschicht dieses Systems durch dieselbe Vorrichtung wie diejenige, die in einem späteren Prozess des Ausbildens von aus einer Siliciumdünnschicht bestehenden fotovoltaischen Schichten verwendet wird, ausgebildet werden kann, können die Kosten von Herstellungseinrichtungen reduziert werden, wodurch ein Beitrag zur Realisierung einer kostengünstigen Dünnschichtsiliciumsolarzelle geleistet wird.
Das Plasma-CVD-Verfahren ermöglicht es, eine Siliciumdioxiddünnschicht mit einem beliebigen Sauerstoffgehalt auszubilden, indem ein Strömungsverhältnis zwischen dem Kohlendioxid und dem Silangas eingestellt wird. Wenn die Siliciumschicht als ätzbeständige Schicht verwendet wird, besitzt eine Siliciumschicht, die keinen Sauerstoff enthält, oder eine Siliciumdioxiddünnschicht mit einem Sauerstoffgehaltanteil, der weniger als einen kleinen Prozentsatz beträgt, eine geringe Adhäsion am Glassubstrat. Entsprechend tritt leicht eine Ablösung beim Ätzen des Glases nach der Laseröffnungsausbildung auf, was später noch erklärt wird.
Die Siliciumdioxiddünnschicht, die einen geringen Sauerstoffgehaltanteil hat, löst sich in einer Ätzlösung während des Glasätzens nicht auf. Entsprechend bleibt eine abgelöste Schicht in der Ätzlösung zurück und stört eine anschließende Bearbeitung. Hingegen besitzt eine Siliciumdioxiddünnschicht mit einem Sauerstoffgehaltanteil bis zu mehr als 50% eine hohe Laserlichttransmission, was Schwierigkeiten bei der Öffnungsausbildung bereitet. Dementsprechend kann eine Auslegung, die über Adhäsion (Unterbindung von Ablösung) verfügt und bei der Laseröffnungsausbildung unproblematisch ist, realisiert werden, indem ein Sauerstoffgehaltanteil in der Siliciumdioxiddünnschicht zum Beispiel auf einen geeigneten Wert in einem Bereich von 10 bis 50% eingestellt wird. Nach der Ausbildung der ätzbeständigen Schicht 12 werden die parabolischen Unregelmäßigkeiten auf dem Glassubstrat 1a ausgebildet, um eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform auszubilden.
Es wurde eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß einem Beispiel 3 durch das Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der dritten Ausführungsform ausgebildet. Kurzschlussstromdichten Jsc (mA/cm²) der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß dem Beispiel 3 und derjenigen gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 der ersten Ausführungsform wurden verglichen.
Im Ergebnis verbesserte sich die Kurzschlussstromdichte der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß dem Beispiel 3 um ca. 5,5% gegenüber derjenigen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß dem Vergleichsbeispiel 1. Dies bestätigte eine Wirkung der Verbesserung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale durch das Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der dritten Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Verfahren zum Aufrauen einer Solarzellensubstratoberfläche gemäß der dritten Ausführungsform die Siliciumdioxiddünnschicht, die eine geeignet eingestellte Menge an Sauerstoff enthält, als ätzbeständige Schicht 12 ausgebildet. Dies ermöglicht es, die Adhäsion der ätzbeständigen Schicht 12 am Glassubstrat 1a zu verstärken und eine Ablösung der ätzbeständigen Schicht 12 zu unterbinden, wodurch tiefere Unregelmäßigkeiten ausgebildet werden. Entsprechend kann die Kurzschlussstromdichte Jsc gegenüber dem Fall verbessert werden, in dem das amorphe Silicium in der ersten Ausführungsform verwendet wird. Indem darüber hinaus der Sauerstoffgehalt in der ätzbeständigen Schicht 12 geeignet eingestellt wird, kann eine Schichtablösung der ätzbeständigen Schicht 12 unterbunden werden, bis eine zufriedenstellende Struktur entstanden ist, und die ätzbeständige Schicht 12 kann am Ende der Strukturausbildung fast beseitigt sein. Dies beseitigt abgelöste Schichtreste der ätzbeständigen Schicht 12 in der Ätzlösung und ermöglicht eine anschließende Ätzbearbeitung.
Vierte Ausführungsform
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Gradientenzusammensetzungsschicht mit einem mehrlagigen Aufbau, bei dem ein Sauerstoffgehaltanteil in einer frühen Phase der Schichtausbildung hoch angesetzt wird und dann die Sauerstoffgehaltanteile während der Schichtausbildung auf dem Glassubstrat 1a gesenkt werden, oder eine Auslegung, in der das Glassubstrat 1a einen hohen Sauerstoffgehalt hat und der Sauerstoffgehalt schrittweise mit zunehmendem Abstand vom Glassubstrat 1a gesenkt wird, als die ätzbeständige Schicht 12 ausgebildet. Eine aufgeraute Oberflächenauslegung eines Substrats und eine Auslegung einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle, die in der vierten Ausführungsform ausgebildet wird, sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform. Bei einem Herstellungsverfahren gemäß der vierten Ausführungsform handelt es sich um dasselbe wie in der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme eines Schritts des Herstellens einer Siliciumdioxidschicht als ätzbeständige Schicht 12.
Als Beispiel des Zusammensetzungsgradienten ist es möglich, einfach eine Siliciumdioxidschicht auf der Seite des darunterliegenden Glassubstrats 1a auszubilden und dann eine Schicht aus amorphem Silicium, die keinen Sauerstoff enthält, als obere Lage auszubilden. Indem die Siliciumdioxidschicht in der ätzbeständigen Schicht 12 auf der Seite des Glassubstrats 1a vorgesehen wird, kann die Adhäsion am Glassubstrat 1a verbessert werden (Unterbinden einer Ablösung), und es können tiefere Unregelmäßigkeiten während der Ausbildung der Unregelmäßigkeiten unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäure nach der Öffnungsausbildung ausgebildet werden. Indem gleichzeitig die Dünnschicht aus amorphem Silicium auf der Seite des Glassubstrats 1a vorgesehen wird, kann eine Auslegung realisiert werden, die eine leichte Öffnungsausbildung durch Laser ermöglicht.
Beim Schritt des Ausbildens der ätzbeständigen Schicht 12 in der vierten Ausführungsform, wird zum Beispiel das VHF-Plasma-CVD bei 60 Kilohertz verwendet, ein Quellenmaterial, das sich aus Silangas, Wasserstoffgas und Kohlendioxid zusammensetzt, wird unter Bedingungen ausgeströmt, bei denen eine Substrattemperatur 170°C und eine Gasdruck 0,5 Torr beträgt, und die Strömungsraten des Kohlendioxids graduell gesenkt werden. Die Strömungsrate des Kohlendioxids wird bei Null angesetzt, wenn eine Zieldicke von 50 Nanometer bis 300 Nanometer erreicht ist, und dann ist die Schichtausbildung beendet. Nach der Ausbildung der ätzbeständigen Schicht 12 werden die parabolischen Unregelmäßigkeiten auf dem Glassubstrat 1a und eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet.
Eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß einem Beispiel 4 wurde durch das Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der vierten Ausführungsform wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Kurzschlussstromdichten Jsc (mA/cm²) der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß dem Beispiel 4 und derjenigen gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 der ersten Ausführungsform wurden verglichen.
Als Ergebnis verbesserte sich die Kurzschlussstromdichte der Dünnschichtsiliciumsolarzelle des Beispiels 4 um ca. 6% gegenüber derjenigen der Dünnschichtsiliciumsolarzelle des Vergleichsbeispiels 1. Dies bestätigte eine Wirkung der Verbesserung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale durch das Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der vierten Ausführungsform.
Fünfte Ausführungsform
In einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Abwandlung der Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 5 und 6-1 bis 6-9 erläutert. 5 ist ein Ablaufschema zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform. 6-1 bis 6-9 sind Querschnittsansichten zum Erläutern des Verfahrens zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform.
Die Prozesse bei den Schritten S10 bis S50 (6-1 bis 6-5) werden zuerst ausgeführt, um die aus einer Schicht Zinkoxid (ZnO) bestehende transparente Elektrodenschicht 2 durch das Aufstäubungsverfahren auf dem Glassubstrat 1 auszubilden, auf dem die parabolischen Unregelmäßigkeiten mit den im Wesentlichen gleichmäßig angeordneten, im Wesentlichen halbkugelförmigen Strukturvertiefungen 11 auf einer Seite als Strukturgefüge auf einer Oberfläche ausgebildet sind. Diese Prozesse sind dieselben wie bei den Schritten S101 bis S50 (4-1 bis 4-5) in der ersten Ausführungsform.
Die Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht 2 wird in eine wässrige Oxalsäurelösung mit 5 Gew.-% eingetaucht, um winzige Unregelmäßigkeiten zu bilden, die kleiner sind als die parabolischen Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht 2, wodurch ein Strukturgefüge auf der Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht 2 entsteht (Schritt S55, 6-6). Hier wird davon ausgegangen, dass ein Höhenunterschied bei den Unregelmäßigkeiten (ein Durchschnitt der Höhen vom Grund vertiefter Abschnitte zu den Scheitelpunkten vorstehender Abschnitte) bei den auf der Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht 2 gebildeten winzigen Unregelmäßigkeiten zum Beispiel gleich oder kleiner als 1 Mikrometer, das heißt, von einer Submikron-Größenordnung ist. Dann werden die Prozesse bei den Schritten S60 bis S80 (6-6 bis 6-9) durchgeführt, wodurch eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform hergestellt wird.
Bei der so hergestellten Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform sind das Strukturgefüge mit der Größenordnung mehrerer Mikrometer auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 und das Strukturgefüge der Submikron-Größenordnung auf der Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht 2 kombiniert, wodurch eine zufriedenstellendere Lichtstreuwirkung an einfallendem Licht erzielt wird, was das optische Reflexionsvermögen senkt.
Eine durch die vorstehenden Schritte hergestellte Dünnschichtsiliciumsolarzelle (ein Beispiel 5) und eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle mit derselben Auslegung wie diejenige der Dünnschichtsiliciumsolarzelle des Beispiel 5, mit der Ausnahme, dass keine Strukturgefüge auf dem Glassubstrat 1 und der transparenten Elektrodenschicht 2 ausgebildet wurden (ein Vergleichsbeispiel 2) wurden hergestellt und deren Kurzschlussstromdichten Jsc (mA/cm²) verglichen. Im Ergebnis verbesserte sich die Kurzschlussstromdichte der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß dem Beispiel 5 um ca. 7% gegenüber derjenigen gemäß dem Vergleichsbeispiel 2. Dies bestätigte eine Wirkung der Verbesserung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale durch das Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben, sind bei der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform die im Wesentlichen halbkugelförmigen Strukturvertiefungen 11 im Wesentlichen gleichmäßig vorgesehen, um die parabolischen Unregelmäßigkeiten als Strukturgefüge auf einer Seite auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 zu bilden. Mit dem Strukturgefüge der parabolischen Unregelmäßigkeiten wird das optischen Reflexionsvermögen gesenkt und eine zufriedenstellende Lichteinfangwirkung erzielt.
Bei der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform ist das Strukturgefüge der Submikron-Größenordnung auf der Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht 2 vorgesehen. Deshalb kann eine zufriedenstellendere Lichtstreuwirkung an einfallendem Licht erzielt werden, wodurch das optische Reflexionsvermögen gesenkt wird.
Bei den parabolischen Unregelmäßigkeiten haben die Scheitelpunkte der vorstehenden Abschnitte der Unregelmäßigkeiten abgerundete, glatte Formen. Dies verhindert das Auftreten von Defekten in den fotovoltaischen Schichten aufgrund des Strukturgefüges und verhindert eine Minderung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale, die durch das Strukturgefüge verursacht wird. Deshalb wird mit der Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle mit hohen fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmalen realisiert.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform werden die parabolischen Unregelmäßigkeiten, die die im Wesentlichen gleichmäßig angeordneten, im Wesentlichen halbkugelförmigen Strukturvertiefungen 11 umfassen, als Strukturgefüge auf einer Seite auf der Oberfläche des Glassubstrats 1 ausgebildet. Das Strukturgefüge der parabolischen Unregelmäßigkeiten hat ein geringes optisches Reflexionsvermögen und erzielt eine starke Lichteinfangwirkung, wenn eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle damit ausgebildet wird.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform wird das Strukturgefüge mit der Submikron-Größenordnung auf der Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht 2 vorgesehen. Deshalb kann eine zufriedenstellendere Lichtstreuwirkung an einfallendem Licht erzielt werden, wodurch das optische Reflexionsvermögen gesenkt wird.
Das Abrunden erfolgt durch Ätzen so, dass die Scheitelpunkte der vorstehenden Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten glatte und abgerundete Formen haben. Dies verhindert das Auftreten von durch das Strukturgefüge verursachten Defekten in den fotovoltaischen Schichten, die über dem Glasssubstrat 1 mit der dazwischen eingesetzten transparenten Elektrodenschicht 2 ausgebildet sind, und verhindert eine Minderung der fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmale aufgrund des Strukturgefüges. Deshalb kann mit dem Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsiliciumsolarzelle gemäß der fünften Ausführungsform eine Dünnschichtsiliciumsolarzelle mit hohen fotoelektrischen Wandlungsleistungsmerkmalen hergestellt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, ist das Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung mit hohem fotoelektrischem Wandlungswirkungsgrad nützlich.
Bezugszeichenliste

1: Glassubstrat
1a: Glassubstrat
2: transparente Elektrodenschicht
3: erste fotovoltaische Schicht
4: zweite fotovoltaische Schicht
5: rückseitige transparente leitfähige Schicht
6: rückseitige metallische Elektrodenschicht
11: Strukturvertiefung
12: ätzbeständige Schicht
12a: Mikroöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 559-123279 [0008]
JP 2003-115599 [0008]
JP 199745 [0008]
JP 122764 [0008]
JP 2008-227070 [0008]

Claims

Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche, Folgendes umfassend: einen ersten Schritt des Ausbildens einer Schutzschicht auf einer Oberfläche eines lichtdurchlässigen Substrats; einen zweiten Schritt des Freilegens der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats, indem eine Vielzahl regelmäßig in einem bestimmten Abstand angeordneter Öffnungen in der Schutzschicht ausgebildet werden; einen dritten Schritt des Ausbildens parabolischer Unregelmäßigkeiten, die im Wesentlichen halbkugelförmige, im Wesentlichen gleichmäßig auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats angeordnete Vertiefungen umfassen, indem isotropisches Ätzen unter Verwendung der als Maske ausgebildeten Schutzschicht mit den Öffnungen und unter Bedingungen durchgeführt wird, unter denen die Schutzschicht eine Beständigkeit zur Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats besitzt, auf dem die Schutzschicht ausgebildet ist; und einen vierten Schritt des Entfernens der Schutzschicht, wobei beim vierten Schritt das isotropische Ätzen nach der Ausbildung der parabolischen Unregelmäßigkeiten fortgesetzt wird, um die Schutzschicht vom lichtdurchlässigen Substrat zu trennen und Scheitelpunkte vorstehender Abschnitte in den parabolischen Unregelmäßigkeiten abzurunden.
Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Substrat ein Glassubstrat ist, die Schutzschicht eine Siliciumdünnschicht oder eine Dünnschicht aus einer Siliciumverbindung ist, und beim zweiten Schritt die Öffnungen in der Schutzschicht durch Anlegen eines Laserstrahls an die Schutzschicht ausgebildet werden.
Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche nach Anspruch 2, wobei der bei der Laserbearbeitung verwendete Laserstrahl einen Lichtfleckdurchmesser von 1 Mikrometer bis 5 Mikrometer hat, und die Öffnungen einen Abstand von 2 Mikrometer bis 10 Mikrometer haben.
Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Substrat ein Glassubstrat ist, die Schutzschicht eine Siliciumdünnschicht oder eine Dünnschicht aus einer Siliciumverbindung ist, und beim zweiten Schritt die Öffnungen in der Schutzschicht durch Sandstrahlen der Schutzschicht ausgebildet werden.
Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Substrat ein Glassubstrat ist, und es sich bei einer beim isotropischen Ätzen verwendeten Ätzlösung um Fluorwasserstoffsäure handelt.
Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Substrat ein Glassubstrat ist, und die Schutzschicht eine Sauerstoff enthaltende Dünnschicht aus einer Siliciumverbindung ist.
Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Substrat ein Glassubstrat ist, und die Schutzschicht eine laminierte Schicht ist, die eine Sauerstoff enthaltende Siliciumdünnschicht und eine keinen Sauerstoff enthaltende Schicht aus amorphem Silicium umfasst, die in dieser Reihenfolge ausgehend von einer Seite des Glassubstrats geschichtet sind.
Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Substrat ein Glassubstrat ist, und die Schutzschicht eine Siliciumdünnschicht ist, in der der Sauerstoffgehalt mit zunehmendem Abstand vom Glassubstrat abnimmt.
Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung, Folgendes umfassend: einen Oberflächenaufrauungsschritt zum Aufrauen einer Oberfläche eines lichtdurchlässigen Substrats durch das Verfahren zum Aufrauen einer Substratoberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 8; einen Schritt des Ausbildens einer ersten Elektrodenschicht zum Ausbilden einer ersten Elektrodenschicht, die eine transparente leitfähige Schicht auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats umfasst; einen Schritt des Ausbildens einer fotovoltaischen Schicht zum Ausbilden einer fotovoltaischen Schicht, die eine Halbleiterschicht umfasst und eine fotoelektrische Wandlung auf der ersten Elektrodenschicht durchführt; und einen Schritt des Ausbildens einer zweiten Elektrodenschicht zum Ausbilden einer zweiten Elektrodenschicht, die eine leitfähige Schicht umfasst, die Licht auf der fotovoltaischen Schicht reflektiert.
Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 9, wobei beim Schritt des Ausbildens der ersten Elektrodenschicht Unregelmäßigkeiten auf einer Oberfläche der ersten Elektrodenschicht ausgebildet werden, die kleiner sind als die parabolischen Unregelmäßigkeiten.
Fotovoltaikvorrichtung, eine erste Elektrodenschicht, die eine transparente leitfähige Schicht umfasst, eine fotovoltaische Schicht, die eine Halbleiterschicht umfasst und eine fotoelektrische Wandlung durchführt, und eine zweite Elektrodenschicht, die eine leitfähige, Licht reflektierende Schicht umfasst, umfassend, die in dieser Reihenfolge auf einem lichtdurchlässigen Substrat geschichtet sind, wobei parabolische Unregelmäßigkeiten, die im Wesentlichen halbkugelförmige, im Wesentlichen gleichmäßig angeordnete Vertiefungen auf einer Hauptfläche des lichtdurchlässigen Substrats umfassen, auf einer Seite der ersten Elektrodenschicht ausgebildet sind, und Scheitelpunkte vorstehender Abschnitte in den Unregelmäßigkeiten in abgerundeten Formen vorliegen.
Fotovoltaikvorrichtung nach Anspruch 11, wobei Unregelmäßigkeiten auf einer Oberfläche der ersten Elektrodenschicht ausgebildet sind, die kleiner sind als die parabolischen Unregelmäßigkeiten.