JP2000106448A - 薄膜太陽電池用基板 - Google Patents
薄膜太陽電池用基板Info
- Publication number
- JP2000106448A JP2000106448A JP10273786A JP27378698A JP2000106448A JP 2000106448 A JP2000106448 A JP 2000106448A JP 10273786 A JP10273786 A JP 10273786A JP 27378698 A JP27378698 A JP 27378698A JP 2000106448 A JP2000106448 A JP 2000106448A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- solar cell
- silicon
- thin film
- mullite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱膨張率がシリコンのそれに近似していると
ともに薄膜シリコンの形成温度付近での耐熱性がある、
空孔が少ない、安価に製造できるという特性を有する薄
膜シリコン太陽電池用基板を提供すること。 【解決手段】 本発明の薄膜太陽電池用基板は、４０〜
８０ｗｔ％のムライトと、シリカを主成分とし、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＢａＯの２種以上をその合計で２〜１０ｗ
ｔ％含むガラスと、からなる板状のセラミックス焼成体
よりなることを特徴とする。本発明の薄膜太陽電池用基
板は、安価な天然原料を使用できることにくわえて、焼
成も１４００〜１６００℃の大気雰囲気で行えることか
らコストが低下できるとともに、高い強度を有すること
から面積の広い太陽電池が得られる。
ともに薄膜シリコンの形成温度付近での耐熱性がある、
空孔が少ない、安価に製造できるという特性を有する薄
膜シリコン太陽電池用基板を提供すること。 【解決手段】 本発明の薄膜太陽電池用基板は、４０〜
８０ｗｔ％のムライトと、シリカを主成分とし、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＢａＯの２種以上をその合計で２〜１０ｗ
ｔ％含むガラスと、からなる板状のセラミックス焼成体
よりなることを特徴とする。本発明の薄膜太陽電池用基
板は、安価な天然原料を使用できることにくわえて、焼
成も１４００〜１６００℃の大気雰囲気で行えることか
らコストが低下できるとともに、高い強度を有すること
から面積の広い太陽電池が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜シリコン太陽
電池に用いられる基板に関する。
電池に用いられる基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池とは、太陽エネルギーを直接電
気エネルギーに変換する発電素子であり、主にマイナス
の電荷をもつ電子によって支配されるｎ型半導体（たと
えばシリコンにリンを添加）と、主にプラスの電荷をも
つ正孔（電子の抜けた穴）によって支配されるｐ型半導
体（たとえばシリコンにホウ素を添加）を接合した半導
体と、この半導体のｐ型側およびｎ型側に形成された電
極部とを有する構造になっている。
気エネルギーに変換する発電素子であり、主にマイナス
の電荷をもつ電子によって支配されるｎ型半導体（たと
えばシリコンにリンを添加）と、主にプラスの電荷をも
つ正孔（電子の抜けた穴）によって支配されるｐ型半導
体（たとえばシリコンにホウ素を添加）を接合した半導
体と、この半導体のｐ型側およびｎ型側に形成された電
極部とを有する構造になっている。
【０００３】ｐ−ｎ接合では、ｎ型の領域の電子がｐ型
の領域の正孔に引き寄せられることから、ｐ型はマイナ
スに、ｎ型はプラスに帯電し、内部電界が存在する状態
となる。このｐ−ｎ接合に太陽光が照射されると、新た
に正孔と電子が発生する。この発生した正孔と電子は、
正孔がｐ型側へ、電子がｎ型側へと引き寄せられて両電
極部により集められ、この両電極部が外部の回路に接続
されることで電流が流れる。
の領域の正孔に引き寄せられることから、ｐ型はマイナ
スに、ｎ型はプラスに帯電し、内部電界が存在する状態
となる。このｐ−ｎ接合に太陽光が照射されると、新た
に正孔と電子が発生する。この発生した正孔と電子は、
正孔がｐ型側へ、電子がｎ型側へと引き寄せられて両電
極部により集められ、この両電極部が外部の回路に接続
されることで電流が流れる。
【０００４】さらに、太陽電池は、太陽光があたる限り
光エネルギーが電気エネルギーに変換され発電がつづけ
られるとともに、排気ガス等の有害物質を排出しないと
いう地球環境に貢献できる発電素子である。従来の太陽
電池に用いられる半導体には、単結晶シリコン、多結晶
シリコン、アモルファスシリコン、化合物半導体などの
材質が実用化あるいは提案されている。単結晶シリコ
ン、多結晶シリコンは高価であり、アモルファスシリコ
ンは発電効率あるいはエネルギー変換効率が低く、化合
物半導体には有毒成分を含む等の問題を有していた。
光エネルギーが電気エネルギーに変換され発電がつづけ
られるとともに、排気ガス等の有害物質を排出しないと
いう地球環境に貢献できる発電素子である。従来の太陽
電池に用いられる半導体には、単結晶シリコン、多結晶
シリコン、アモルファスシリコン、化合物半導体などの
材質が実用化あるいは提案されている。単結晶シリコ
ン、多結晶シリコンは高価であり、アモルファスシリコ
ンは発電効率あるいはエネルギー変換効率が低く、化合
物半導体には有毒成分を含む等の問題を有していた。
【０００５】近年、これらの問題を克服する太陽電池と
して、薄膜シリコン太陽電池が研究されている。また、
従来のシリコン系太陽電池は、半導体が形成される基板
にシリコンウェハが用いられていたが近年の需要の増加
から、太陽電池用シリコンウェハは供給量が不足して問
題になることが予想されている。
して、薄膜シリコン太陽電池が研究されている。また、
従来のシリコン系太陽電池は、半導体が形成される基板
にシリコンウェハが用いられていたが近年の需要の増加
から、太陽電池用シリコンウェハは供給量が不足して問
題になることが予想されている。
【０００６】このため、薄膜シリコン太陽電池には、シ
リコンウェハにかわる安価でシリコンと熱膨張率が近似
した基板が検討されている。すなわち、太陽電池を作製
する際に基板上に電極やシリコン薄膜を現状では８００
℃程度の高温で形成しているが、実際の太陽電池の使用
温度は室温近傍であるため、基板の熱膨張率がシリコン
のそれと大きく異なると室温まで温度を下げたときに薄
膜が基板から剥離したり、シリコン薄膜のｐ−ｎ接合部
に応力がかかり、太陽電池の発電効率が低下するという
問題が生じるためである。
リコンウェハにかわる安価でシリコンと熱膨張率が近似
した基板が検討されている。すなわち、太陽電池を作製
する際に基板上に電極やシリコン薄膜を現状では８００
℃程度の高温で形成しているが、実際の太陽電池の使用
温度は室温近傍であるため、基板の熱膨張率がシリコン
のそれと大きく異なると室温まで温度を下げたときに薄
膜が基板から剥離したり、シリコン薄膜のｐ−ｎ接合部
に応力がかかり、太陽電池の発電効率が低下するという
問題が生じるためである。
【０００７】このため、基板の平均熱膨張率はシリコン
の平均熱膨張率の±１０％以内に近似していることが望
ましいとされている。さらに、熱膨張率以外に基板に要
求される特性としては、薄膜を形成するときの８００℃
程度の温度における耐熱性があること、空孔が少なく緻
密であること、所定の強度を有すること、半導体に対し
て不純物として作用するアルカリ成分が少ないことなど
があげられる。
の平均熱膨張率の±１０％以内に近似していることが望
ましいとされている。さらに、熱膨張率以外に基板に要
求される特性としては、薄膜を形成するときの８００℃
程度の温度における耐熱性があること、空孔が少なく緻
密であること、所定の強度を有すること、半導体に対し
て不純物として作用するアルカリ成分が少ないことなど
があげられる。
【０００８】その中でシリコンウェハにかわる基板とし
てガラス、カーボン、アルミナなどからなる基板が検討
されている。しかしながら、ガラス基板は表面にシリコ
ン薄膜を形成するのに十分な耐熱性がないとともにシリ
コンと熱膨張率が近似しているとはいえない。さらに、
カーボン製基板やアルミナ製基板もシリコンと熱膨張率
が近似していないという問題を有していた。
てガラス、カーボン、アルミナなどからなる基板が検討
されている。しかしながら、ガラス基板は表面にシリコ
ン薄膜を形成するのに十分な耐熱性がないとともにシリ
コンと熱膨張率が近似しているとはいえない。さらに、
カーボン製基板やアルミナ製基板もシリコンと熱膨張率
が近似していないという問題を有していた。
【０００９】最近は、ムライトセラミックス基板を使用
した薄膜シリコン太陽電池も提案されている。しかしな
がら、一般に市販されているムライトセラミックスは、
Ｔｈｉｎ Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ Ｆｉｌｍｓ ｏｎ
Ｍｕｌｌｉｔｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｆｏｒ Ｐ
ｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｃｅｌｌ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎ（２ｎｄ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｎ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅ
ｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ）によると空孔率が２０
％と多いため、この基板上に性能の良い薄膜シリコンを
形成することが困難となっていた。さらに、ムライトセ
ラミックスは、熱膨張率もシリコンと十分に近似してい
ないという問題点を有していた。
した薄膜シリコン太陽電池も提案されている。しかしな
がら、一般に市販されているムライトセラミックスは、
Ｔｈｉｎ Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ Ｆｉｌｍｓ ｏｎ
Ｍｕｌｌｉｔｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｆｏｒ Ｐ
ｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｃｅｌｌ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎ（２ｎｄ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｎ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅ
ｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ）によると空孔率が２０
％と多いため、この基板上に性能の良い薄膜シリコンを
形成することが困難となっていた。さらに、ムライトセ
ラミックスは、熱膨張率もシリコンと十分に近似してい
ないという問題点を有していた。
【００１０】一方、ＬＳＩや配線基板の分野で、シリコ
ンに熱膨張が近似した基板用セラミックスとしてムライ
ト系、コーディエライト系材料が多数提案されている。
しかしながら、このような基板は、多層配線基板を目的
としているため、その焼結温度が１０００℃以下であ
り、薄膜シリコンを形成する温度（８００〜１０００
℃）の耐熱性が十分とはいえなかった。
ンに熱膨張が近似した基板用セラミックスとしてムライ
ト系、コーディエライト系材料が多数提案されている。
しかしながら、このような基板は、多層配線基板を目的
としているため、その焼結温度が１０００℃以下であ
り、薄膜シリコンを形成する温度（８００〜１０００
℃）の耐熱性が十分とはいえなかった。
【００１１】さらに、ガラス成分を有するムライト系セ
ラミックスが基板材料として検討されている。このムラ
イト系セラミックスに含まれるガラスとしては、ＳｉＯ
2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系のガラスがあり、たとえば、特
開昭６１−２３０２０４号や特開平６−２９１４３２号
にこのガラスを含むムライト系セラミックスが開示され
ている。しかしながら、このＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｍｇ
Ｏ系のガラスは、コーディエライト組成に類似したガラ
スであり、セラミックス焼成時にガラスの融解が急激に
おこりやすいことから空孔が残りやすくなっており、そ
の製造プロセス上の取り扱いが容易ではなかった。
ラミックスが基板材料として検討されている。このムラ
イト系セラミックスに含まれるガラスとしては、ＳｉＯ
2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系のガラスがあり、たとえば、特
開昭６１−２３０２０４号や特開平６−２９１４３２号
にこのガラスを含むムライト系セラミックスが開示され
ている。しかしながら、このＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｍｇ
Ｏ系のガラスは、コーディエライト組成に類似したガラ
スであり、セラミックス焼成時にガラスの融解が急激に
おこりやすいことから空孔が残りやすくなっており、そ
の製造プロセス上の取り扱いが容易ではなかった。
【００１２】さらに、ムライト系セラミックスの原料に
用いられるムライト粉末は、主にゾルゲル法、電融法な
どで得られたムライト粉末が使用されているが、これら
の方法により得られた粉末は高価であった。
用いられるムライト粉末は、主にゾルゲル法、電融法な
どで得られたムライト粉末が使用されているが、これら
の方法により得られた粉末は高価であった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実状に鑑
みてなされたものであり、薄膜シリコン太陽電池に用い
られる基板であって、熱膨張率がシリコンのそれに近似
している（３．５〜４．５×１０-6／℃の範囲内）とと
もに薄膜シリコンの形成温度（８００℃）付近での耐熱
性がある、空孔が少ない（５％以下）、安価に製造でき
るという特性を有する薄膜シリコン太陽電池用基板を提
供することを課題とする。
みてなされたものであり、薄膜シリコン太陽電池に用い
られる基板であって、熱膨張率がシリコンのそれに近似
している（３．５〜４．５×１０-6／℃の範囲内）とと
もに薄膜シリコンの形成温度（８００℃）付近での耐熱
性がある、空孔が少ない（５％以下）、安価に製造でき
るという特性を有する薄膜シリコン太陽電池用基板を提
供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明者らは、基板に用いられるセラミックスについて
検討を重ねた結果、ムライトとガラスとからなるムライ
ト系セラミックス基板とすることで上記課題を解決でき
ることを見出した。すなわち、本発明の薄膜太陽電池用
基板は、４０〜８０ｗｔ％のムライトと、シリカを主成
分とし、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯの２種以上をその合計
で２〜１０ｗｔ％固溶するガラスと、からなる板状のセ
ラミックス焼成体よりなることを特徴とする。
本発明者らは、基板に用いられるセラミックスについて
検討を重ねた結果、ムライトとガラスとからなるムライ
ト系セラミックス基板とすることで上記課題を解決でき
ることを見出した。すなわち、本発明の薄膜太陽電池用
基板は、４０〜８０ｗｔ％のムライトと、シリカを主成
分とし、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯの２種以上をその合計
で２〜１０ｗｔ％固溶するガラスと、からなる板状のセ
ラミックス焼成体よりなることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の薄膜太陽電池用基板は、
４０〜８０ｗｔ％のムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2）と、シリカ（ＳｉＯ2）を主成分とし、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ、ＢａＯの２種以上をその合計で２〜１０ｗｔ％含
むガラスと、からなるセラミックス焼成体よりなる。
４０〜８０ｗｔ％のムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2）と、シリカ（ＳｉＯ2）を主成分とし、ＭｇＯ、Ｃ
ａＯ、ＢａＯの２種以上をその合計で２〜１０ｗｔ％含
むガラスと、からなるセラミックス焼成体よりなる。
【００１６】セラミックス焼成体は、ムライト結晶粒を
ガラスで結合している構造をしている。このとき、ムラ
イト結晶粒の大きさは、２０ミクロン以下、望ましくは
１０ミクロン以下の範囲内にあることが好ましい。ムラ
イトは、０〜８００℃での平均熱膨張係数が５．０×１
０-6／℃と、シリコンの熱膨張率より大きい。このムラ
イトは、セラミックス焼成体中で４０〜８０ｗｔ％の割
合で含まれる。このムライトの含有量が４０ｗｔ％未満
では、セラミックス焼成体に含まれるガラスの性質があ
らわれて、空孔の大きさおよび量が増加するとともに基
板の強度が低下してくる。また、ムライトが８０ｗｔ％
を超えると、焼成温度を１６００℃以上と高くする必要
性が生じるとともに熱膨張率が大きくなり、シリコンの
それと近似しなくなってくる。
ガラスで結合している構造をしている。このとき、ムラ
イト結晶粒の大きさは、２０ミクロン以下、望ましくは
１０ミクロン以下の範囲内にあることが好ましい。ムラ
イトは、０〜８００℃での平均熱膨張係数が５．０×１
０-6／℃と、シリコンの熱膨張率より大きい。このムラ
イトは、セラミックス焼成体中で４０〜８０ｗｔ％の割
合で含まれる。このムライトの含有量が４０ｗｔ％未満
では、セラミックス焼成体に含まれるガラスの性質があ
らわれて、空孔の大きさおよび量が増加するとともに基
板の強度が低下してくる。また、ムライトが８０ｗｔ％
を超えると、焼成温度を１６００℃以上と高くする必要
性が生じるとともに熱膨張率が大きくなり、シリコンの
それと近似しなくなってくる。
【００１７】ムライトは、セラミックス焼成体中でムラ
イトとして存在していればよく、ムライト原料粉末の焼
成体であっても、カオリン、珪石、アルミナ等を焼成す
ることにより析出したムライトであってもよい。また、
セラミックス焼成体中のムライトの定量は、Ｘ線回折に
より検量線を作製することで行うことができる。
イトとして存在していればよく、ムライト原料粉末の焼
成体であっても、カオリン、珪石、アルミナ等を焼成す
ることにより析出したムライトであってもよい。また、
セラミックス焼成体中のムライトの定量は、Ｘ線回折に
より検量線を作製することで行うことができる。
【００１８】ガラスは、シリカを主成分とし、ＭｇＯ、
ＣａＯ、ＢａＯの２種以上をその合計で２〜１０ｗｔ％
含むガラスである。なお、ここでのＭｇＯ、ＣａＯ、Ｂ
ａＯの割合は、セラミックス焼結体を１００ｗｔ％とし
たときの割合である。ガラスは、その成分によって平均
熱膨張率が異なるが、０〜８００℃での平均熱膨張係数
は２〜３×１０-6／℃と、シリコンの熱膨張率より小さ
い。また、このガラスは、単体では８００℃程度または
それ以下にその転移点があるが、ムライト結晶との複合
体においては薄膜シリコンの形成温度である８００℃程
度以上の耐熱性を有する。
ＣａＯ、ＢａＯの２種以上をその合計で２〜１０ｗｔ％
含むガラスである。なお、ここでのＭｇＯ、ＣａＯ、Ｂ
ａＯの割合は、セラミックス焼結体を１００ｗｔ％とし
たときの割合である。ガラスは、その成分によって平均
熱膨張率が異なるが、０〜８００℃での平均熱膨張係数
は２〜３×１０-6／℃と、シリコンの熱膨張率より小さ
い。また、このガラスは、単体では８００℃程度または
それ以下にその転移点があるが、ムライト結晶との複合
体においては薄膜シリコンの形成温度である８００℃程
度以上の耐熱性を有する。
【００１９】ガラスに含まれるＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ
は、２種以上の合計が２〜１０ｗｔ％の割合であり、合
計量が２ｗｔ％未満ではガラスの粘性が高くなりすぎて
セラミックスの焼成温度が１６００℃以上と高くなりす
ぎるので好ましくなく、合計量が１０ｗｔ％を超えると
焼成温度が低下して焼成は容易になるが平均熱膨張率が
大きくなり基板として好ましくない。
は、２種以上の合計が２〜１０ｗｔ％の割合であり、合
計量が２ｗｔ％未満ではガラスの粘性が高くなりすぎて
セラミックスの焼成温度が１６００℃以上と高くなりす
ぎるので好ましくなく、合計量が１０ｗｔ％を超えると
焼成温度が低下して焼成は容易になるが平均熱膨張率が
大きくなり基板として好ましくない。
【００２０】また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯのアルカリ
土類成分を１種類で含有すると、焼成の昇温時に天然原
料とカオリン等との反応がある温度で急速に生じるので
焼成温度幅が狭くなることや、例えばＭｇＯのみを添加
した場合にムライト（３Ａｌ 2Ｏ3・２ＳｉＯ2）とは異
なるコーディエライト（２Ａｌ2Ｏ3・２ＭｇＯ・５Ｓｉ
Ｏ2）等の結晶が析出して平均熱膨張率が所定の範囲に
入らないことなどの不具合が生じていた。このため、こ
れらアルカリ土類成分を２種以上混合して用いる必要が
ある。
土類成分を１種類で含有すると、焼成の昇温時に天然原
料とカオリン等との反応がある温度で急速に生じるので
焼成温度幅が狭くなることや、例えばＭｇＯのみを添加
した場合にムライト（３Ａｌ 2Ｏ3・２ＳｉＯ2）とは異
なるコーディエライト（２Ａｌ2Ｏ3・２ＭｇＯ・５Ｓｉ
Ｏ2）等の結晶が析出して平均熱膨張率が所定の範囲に
入らないことなどの不具合が生じていた。このため、こ
れらアルカリ土類成分を２種以上混合して用いる必要が
ある。
【００２１】本発明の薄膜太陽電池用基板は、０〜８０
０℃における平均熱膨張率が３．５×１０-6〜４．５×
１０-6／℃の範囲内であることが好ましい。この平均熱
膨張率は薄膜太陽電池のｐ−ｎ接合を有する薄膜シリコ
ンのそれ（４×１０-6／℃）に近似した範囲の値であ
る。平均熱膨張率がシリコンのそれと近似した範囲内に
あることで、太陽電池の作製におけるシリコン薄膜形成
時に、シリコン薄膜の形成温度（８００℃程度）から室
温まで冷却するときに、基板表面に形成されたシリコン
薄膜が熱膨張率の違いにより基板から剥離したり、シリ
コン薄膜のｐ−ｎ接合部に応力がかかり、太陽電池の発
電効率が低下するという問題をおさえることができる。
０℃における平均熱膨張率が３．５×１０-6〜４．５×
１０-6／℃の範囲内であることが好ましい。この平均熱
膨張率は薄膜太陽電池のｐ−ｎ接合を有する薄膜シリコ
ンのそれ（４×１０-6／℃）に近似した範囲の値であ
る。平均熱膨張率がシリコンのそれと近似した範囲内に
あることで、太陽電池の作製におけるシリコン薄膜形成
時に、シリコン薄膜の形成温度（８００℃程度）から室
温まで冷却するときに、基板表面に形成されたシリコン
薄膜が熱膨張率の違いにより基板から剥離したり、シリ
コン薄膜のｐ−ｎ接合部に応力がかかり、太陽電池の発
電効率が低下するという問題をおさえることができる。
【００２２】本発明の薄膜太陽電池用基板は、セラミッ
クス焼成体中に含まれる不純物が１ｗｔ％以下であり、
かつ不純物のアルカリ金属が合計で０．１ｗｔ％以下で
あることが好ましい。この不純物は、たとえば、Ｆｅ、
Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ等の元素をあげることができる。この不
純物量が１ｗｔ％を超えると、基板表面にシリコン薄膜
を形成するときに、薄膜シリコン層が均質に形成できな
いという不具合を有する。さらに、不純物としてのアル
カリ金属は、シリコンに特に拡散しやすく、薄膜シリコ
ンへの拡散が生じると、シリコン半導体の性能が低下す
ることから発電能力が低下し、太陽電池としての性能が
低下する。
クス焼成体中に含まれる不純物が１ｗｔ％以下であり、
かつ不純物のアルカリ金属が合計で０．１ｗｔ％以下で
あることが好ましい。この不純物は、たとえば、Ｆｅ、
Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ等の元素をあげることができる。この不
純物量が１ｗｔ％を超えると、基板表面にシリコン薄膜
を形成するときに、薄膜シリコン層が均質に形成できな
いという不具合を有する。さらに、不純物としてのアル
カリ金属は、シリコンに特に拡散しやすく、薄膜シリコ
ンへの拡散が生じると、シリコン半導体の性能が低下す
ることから発電能力が低下し、太陽電池としての性能が
低下する。
【００２３】また、本発明の薄膜太陽電池用基板は、セ
ラミックス焼成体が板状に形成されたものである。ま
た、薄膜太陽電池用基板は、その表面が十分に研磨され
て滑らかになっていることが好ましい。表面が滑らかで
あると、薄膜シリコンが基板上に形成されやすいためで
ある。ここで、基板表面に生じたうねりは薄膜シリコン
の形成を邪魔するものではないが、シャープな凹凸は薄
膜シリコンの形成において好ましくはない。表面の滑ら
かさは、粗さ計で測定することができその平均粗さを１
ミクロン以下、最大粗さを１０ミクロン以下とすること
が望ましい。この、基板表面を滑らかにするためには、
焼成前の成形体の表面を滑らかにしておく、焼成後の表
面を研磨するなどの方法がある。
ラミックス焼成体が板状に形成されたものである。ま
た、薄膜太陽電池用基板は、その表面が十分に研磨され
て滑らかになっていることが好ましい。表面が滑らかで
あると、薄膜シリコンが基板上に形成されやすいためで
ある。ここで、基板表面に生じたうねりは薄膜シリコン
の形成を邪魔するものではないが、シャープな凹凸は薄
膜シリコンの形成において好ましくはない。表面の滑ら
かさは、粗さ計で測定することができその平均粗さを１
ミクロン以下、最大粗さを１０ミクロン以下とすること
が望ましい。この、基板表面を滑らかにするためには、
焼成前の成形体の表面を滑らかにしておく、焼成後の表
面を研磨するなどの方法がある。
【００２４】セラミックス焼成体は、通常の焼成により
得られる。すなわち、所定の組成の原料粉末を十分に混
合した後に金型等を用いて板状に成形し、あるいはバイ
ンダーをくわえて粘土状となして押し出し法により成形
し、この成形体を焼成させることで得られる。なお、こ
の焼成は、大気雰囲気で、１４００〜１６００℃の焼成
温度で行われる。
得られる。すなわち、所定の組成の原料粉末を十分に混
合した後に金型等を用いて板状に成形し、あるいはバイ
ンダーをくわえて粘土状となして押し出し法により成形
し、この成形体を焼成させることで得られる。なお、こ
の焼成は、大気雰囲気で、１４００〜１６００℃の焼成
温度で行われる。
【００２５】（薄膜シリコン太陽電池）本発明の薄膜太
陽電池用基板表面に、ｐ−ｎ接合を有するシリコン薄膜
を形成することで薄膜シリコン太陽電池を得られる。こ
のｐ−ｎ接合を有するシリコン薄膜には、ｐ型側および
ｎ型側にそれぞれ電極が形成されている。薄膜シリコン
太陽電池の製造方法は、太陽電池用基板表面にアルミニ
ウム、アルミニウム−シリコン合金、ニッケル、金、
銀、チタン、パラジウム等よりなる電極を真空蒸着法、
メッキ法、印刷法、スパッタ法等を用いて形成する。
陽電池用基板表面に、ｐ−ｎ接合を有するシリコン薄膜
を形成することで薄膜シリコン太陽電池を得られる。こ
のｐ−ｎ接合を有するシリコン薄膜には、ｐ型側および
ｎ型側にそれぞれ電極が形成されている。薄膜シリコン
太陽電池の製造方法は、太陽電池用基板表面にアルミニ
ウム、アルミニウム−シリコン合金、ニッケル、金、
銀、チタン、パラジウム等よりなる電極を真空蒸着法、
メッキ法、印刷法、スパッタ法等を用いて形成する。
【００２６】この電極を形成した基板に、プラズマＣＶ
Ｄ法、ホットワイヤＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等を利用して
ｐ型シリコン薄膜を形成する。その後、このｐ型シリコ
ン薄膜に対し、ｎ型不純物拡散法、イオン注入法等を利
用してｐ型シリコン薄膜の一部をｎ型とする。これによ
りシリコン薄膜にｐ−ｎ接合が形成される。
Ｄ法、ホットワイヤＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等を利用して
ｐ型シリコン薄膜を形成する。その後、このｐ型シリコ
ン薄膜に対し、ｎ型不純物拡散法、イオン注入法等を利
用してｐ型シリコン薄膜の一部をｎ型とする。これによ
りシリコン薄膜にｐ−ｎ接合が形成される。
【００２７】このｐ−ｎ接合を形成したシリコン薄膜表
面に、基板表面に電極を形成した方法と同様の方法で電
極を形成する。以上のようにして薄膜シリコン太陽電池
を製造することができる。
面に、基板表面に電極を形成した方法と同様の方法で電
極を形成する。以上のようにして薄膜シリコン太陽電池
を製造することができる。
【００２８】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。本
発明の実施例として薄膜太陽電池用基板を作製した。 （薄膜太陽電池用基板の製造方法）本実施例の太陽電池
用基板の作製は、原料粉末を混合、成形した後に焼成
し、この焼成体の表面を研磨することで行われた。
発明の実施例として薄膜太陽電池用基板を作製した。 （薄膜太陽電池用基板の製造方法）本実施例の太陽電池
用基板の作製は、原料粉末を混合、成形した後に焼成
し、この焼成体の表面を研磨することで行われた。
【００２９】まず、表１に示されるそれぞれの所定量に
原料を秤量し、遊星ボールミルを用いて１０分以上の
間、破砕、混合を行うことによって原料が十分に混合し
た見かけ上の平均粒径が３ミクロン以下の原料粉末が得
られた。この原料粉末を加圧成形によって５０×６０×
５ｍｍの板状のグリーンコンパクトに成形し、電気炉で
１４００〜１６００℃で焼成した。その後、焼成された
セラミックス板の表面を６００メッシュのダイヤモンド
ホイールで研磨処理を施して本実施例の薄膜太陽電池用
基板を得た。
原料を秤量し、遊星ボールミルを用いて１０分以上の
間、破砕、混合を行うことによって原料が十分に混合し
た見かけ上の平均粒径が３ミクロン以下の原料粉末が得
られた。この原料粉末を加圧成形によって５０×６０×
５ｍｍの板状のグリーンコンパクトに成形し、電気炉で
１４００〜１６００℃で焼成した。その後、焼成された
セラミックス板の表面を６００メッシュのダイヤモンド
ホイールで研磨処理を施して本実施例の薄膜太陽電池用
基板を得た。
【００３０】また、あわせて表１の比較例に示される組
成の原料を用いて、比較例を作製した。ここで、比較例
１はムライト量が３０ｗｔ％と少ない試料であり、比較
例２は、ムライト量が９０ｗｔ％と多い試料である。
成の原料を用いて、比較例を作製した。ここで、比較例
１はムライト量が３０ｗｔ％と少ない試料であり、比較
例２は、ムライト量が９０ｗｔ％と多い試料である。
【００３１】
【表１】
【００３２】（評価）本発明の薄膜太陽電池用基板の評
価として、セラミックス焼成体からテストピースを切り
出し、熱膨張率、空孔率、強度の測定を行った。このと
きの、それぞれの測定結果を表２に示した。また、それ
ぞれムライトセラミックス中のムライト量も測定し、そ
の結果を表２にあわせて示した。ここで、ムライト量の
測定は、Ｘ線回折により検量線を作成して行われた。
価として、セラミックス焼成体からテストピースを切り
出し、熱膨張率、空孔率、強度の測定を行った。このと
きの、それぞれの測定結果を表２に示した。また、それ
ぞれムライトセラミックス中のムライト量も測定し、そ
の結果を表２にあわせて示した。ここで、ムライト量の
測定は、Ｘ線回折により検量線を作成して行われた。
【００３３】（熱膨張率の測定）熱膨張率の測定は、実
施例および比較例の焼成体から熱膨張率測定用のテスト
ピース（３×５×４０ｍｍ）を切り出し、ＪＩＳ Ｒ１
６１８に基づき、このテストピースの０〜８００℃の平
均熱膨張率を測定することでなされた。平均熱膨張率
（α）は、測定した熱膨張率の差（Δｌ）と試料の長さ
（ｌ）と温度差（ΔＴ）から以下の式１に示される式に
より得られた。
施例および比較例の焼成体から熱膨張率測定用のテスト
ピース（３×５×４０ｍｍ）を切り出し、ＪＩＳ Ｒ１
６１８に基づき、このテストピースの０〜８００℃の平
均熱膨張率を測定することでなされた。平均熱膨張率
（α）は、測定した熱膨張率の差（Δｌ）と試料の長さ
（ｌ）と温度差（ΔＴ）から以下の式１に示される式に
より得られた。
【００３４】
【式１】α＝（Δｌ／ｌ）×（１／ΔＴ） （空孔率の測定）空孔率の測定は、実施例および比較例
の焼成体から熱膨張率測定用テストピースと同じ大きさ
のテストピースを切り出し、この表面に鏡面仕上げを施
し、この表面を光学顕微鏡にて観察することで行われ
た。
の焼成体から熱膨張率測定用テストピースと同じ大きさ
のテストピースを切り出し、この表面に鏡面仕上げを施
し、この表面を光学顕微鏡にて観察することで行われ
た。
【００３５】（強度の測定）強度の測定は、実施例およ
び比較例の焼成体についてＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠し
て、３点法により行われた。
び比較例の焼成体についてＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠し
て、３点法により行われた。
【００３６】
【表２】 表２より、実施例の基板は、熱膨張率が３．７〜４．５
×１０-6／℃の範囲内で、空孔率が３％以下で、強度が
１６ｋｇ／ｍｍ2以上となり、薄膜太陽電池用基板に求
められる特性を有している。また、比較例１は、ムライ
ト量が少ない基板であり、空孔率が１５％と高くなって
いるとともに、強度が１２ｋｇ／ｍｍ2と小さくなって
いる。比較例２は、ムライト量が多い基板であり、空孔
率が６％と大きくなっているとともに、熱膨張率が４．
８×１０-6／℃と大きくなっている。
×１０-6／℃の範囲内で、空孔率が３％以下で、強度が
１６ｋｇ／ｍｍ2以上となり、薄膜太陽電池用基板に求
められる特性を有している。また、比較例１は、ムライ
ト量が少ない基板であり、空孔率が１５％と高くなって
いるとともに、強度が１２ｋｇ／ｍｍ2と小さくなって
いる。比較例２は、ムライト量が多い基板であり、空孔
率が６％と大きくなっているとともに、熱膨張率が４．
８×１０-6／℃と大きくなっている。
【００３７】本実施例の薄膜太陽電池用基板は、熱膨張
率がシリコンのそれに近似している、空孔率が５％以下
と小さい、強度が１５ｋｇ／ｍｍ2以上の大きさを有す
る、薄膜シリコンの形成温度における耐熱性を有する、
という太陽電池用基板として十分な特性を有している。
率がシリコンのそれに近似している、空孔率が５％以下
と小さい、強度が１５ｋｇ／ｍｍ2以上の大きさを有す
る、薄膜シリコンの形成温度における耐熱性を有する、
という太陽電池用基板として十分な特性を有している。
【００３８】
【発明の効果】本発明の薄膜太陽電池用基板は、ムライ
トと、ガラスと、からなるムライトセラミックスより形
成されたものであるが、このムライトに、カオリン、珪
石等の安価な天然原料を使用できることにくわえて、焼
成も１４００〜１６００℃の大気雰囲気で行えることか
ら、コストが低下できる。
トと、ガラスと、からなるムライトセラミックスより形
成されたものであるが、このムライトに、カオリン、珪
石等の安価な天然原料を使用できることにくわえて、焼
成も１４００〜１６００℃の大気雰囲気で行えることか
ら、コストが低下できる。
【００３９】また、薄膜太陽電池用基板の強度が十分な
値となっていることから、太陽電池の受光面積を広くで
きるようになった。
値となっていることから、太陽電池の受光面積を広くで
きるようになった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 仁 愛知県西加茂郡藤岡町大字飯野字大川ケ原 1141番地１ アイシン化工株式会社内 (72)発明者 城内 優 愛知県西加茂郡藤岡町大字飯野字大川ケ原 1141番地１ アイシン化工株式会社内 (72)発明者 和田 重孝 三重県桑名市汐見町一丁目19番地 Ｆターム(参考） 4G030 AA01 AA07 AA08 AA10 AA36 AA37 BA01 CA07 GA32 HA01 HA04 HA05 5F051 GA03 GA20
Claims (3)
- 【請求項１】 ４０〜８０ｗｔ％のムライト（３Ａｌ2
Ｏ3・２ＳｉＯ2）と、シリカ（ＳｉＯ2）を主成分と
し、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯの２種以上をその合計で２
〜１０ｗｔ％含むガラスと、からなる板状のセラミック
ス焼成体よりなる薄膜太陽電池用基板。 - 【請求項２】 ０〜８００℃における平均熱膨張率が
３．５×１０-6〜４．５×１０-6／℃の範囲内である請
求項１記載の薄膜太陽電池用基板。 - 【請求項３】 前記セラミックス焼成体中に含まれる不
純物が１ｗｔ％以下であり、かつ不純物のアルカリ金属
が合計で０．１ｗｔ％以下である請求項１記載の薄膜太
陽電池用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10273786A JP2000106448A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 薄膜太陽電池用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10273786A JP2000106448A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 薄膜太陽電池用基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000106448A true JP2000106448A (ja) | 2000-04-11 |
Family
ID=17532573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10273786A Pending JP2000106448A (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 薄膜太陽電池用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000106448A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010525601A (ja) * | 2007-04-26 | 2010-07-22 | システム ソチエタ ペル アツィオニ | セラミックのサポートスラブを備えた光電池モジュール又は光電池パネル |
| JP2011054971A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Korea Electronics Telecommun | 太陽電池 |
| KR20160082747A (ko) * | 2014-12-29 | 2016-07-11 | 한국세라믹기술원 | 박막 태양전지용 세라믹 기판 조성물 및 그를 이용한 기판 제조 방법 |
-
1998
- 1998-09-28 JP JP10273786A patent/JP2000106448A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010525601A (ja) * | 2007-04-26 | 2010-07-22 | システム ソチエタ ペル アツィオニ | セラミックのサポートスラブを備えた光電池モジュール又は光電池パネル |
| JP2011054971A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Korea Electronics Telecommun | 太陽電池 |
| KR20160082747A (ko) * | 2014-12-29 | 2016-07-11 | 한국세라믹기술원 | 박막 태양전지용 세라믹 기판 조성물 및 그를 이용한 기판 제조 방법 |
| KR101663105B1 (ko) | 2014-12-29 | 2016-10-07 | 한국세라믹기술원 | 박막 태양전지용 세라믹 기판 조성물 및 그를 이용한 기판 제조 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3042885B1 (en) | A method comprising using a ceramic material as a thermal switch | |
| KR101483657B1 (ko) | 다상 ｓｉａｌｏｎ 기반 세라믹 재료를 포함하는 발광 장치 | |
| JP5693265B2 (ja) | 太陽電池及びその電極形成用導電性ペースト | |
| CN109836141B (zh) | 一种高热导率低温共烧陶瓷材料及其制备方法 | |
| JP4416191B2 (ja) | 低熱膨張セラミックスおよびその製造方法、並びに半導体製造用部品 | |
| CN110937893B (zh) | 一种提高热释电复合陶瓷材料能量密度的方法 | |
| CN1142813A (zh) | 制造氮化铝陶瓷的低温烧结方案 | |
| Li et al. | Optimized sintering and mechanical properties of Y-TZP ceramics for dental restorations by adding lithium disilicate glass ceramics | |
| CN102453955A (zh) | 太阳能级多晶硅提纯铸锭用坩埚涂层与其制法及坩埚 | |
| Liu et al. | Fabricating superior thermal conductivity SiC–AlN composites from photovoltaic silicon waste | |
| JPH09153568A (ja) | 窒化珪素セラミック回路基板および半導体装置 | |
| JP2000106448A (ja) | 薄膜太陽電池用基板 | |
| JP2010280529A (ja) | 多結晶シリコン製造用ルツボの製造方法 | |
| Leipold et al. | Materials of construction for silicon crystal growth | |
| CN208501149U (zh) | 一种坩埚 | |
| JP2000106447A (ja) | 薄膜太陽電池用基板 | |
| CN115231928A (zh) | 一种氮化铝陶瓷基板及其制备方法 | |
| JPH06100306A (ja) | サイアロン結晶粒子および複合セラミックス焼結体 | |
| CN113372121A (zh) | 一种利用废弃石墨坩埚制备多孔SiC的方法 | |
| EP0172382B1 (en) | Mullite-beta spodumene composite ceramic | |
| JP2015040154A (ja) | Ｃｚｔｓ系化合物半導体材料及びその利用 | |
| JP4942963B2 (ja) | 耐食性部材及びその製造方法 | |
| JP2000106449A (ja) | 薄膜太陽電池用基板 | |
| JP4803872B2 (ja) | 接合体及びその製造方法 | |
| Shyu et al. | Effect of particle size on the sintering of Li 2 O-Al 2 O 3-4SiO 2-borosilicate glass composites |